DE2939102A1

DE2939102A1 - Klebstoffauftragsvorrichtung und verfahren zum betrieb derselben

Info

Publication number: DE2939102A1
Application number: DE19792939102
Authority: DE
Inventors: Heinz 4000 Düsseldorf Holzapfel; Erich Reckziegel
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1979-09-27
Filing date: 1979-09-27
Publication date: 1981-04-16
Also published as: DE2939102C2

Description

"Klebstoffauftragvorrichtung und Verfahren zum Betrieb
derselben" Die Erfindung betrifft eine Klebstoffauftragvorrichtung für bewegte Substrate mit mindestens einer wenigstens eine Abstreifrakel aufweisenden Auftragwalze mit dem Substrat zugewandter Umfangsfläche und mit einem Auffangbecken zum Aufnehmen überschüssigen Klebstoffs an der Abstreifrakel. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb der Klebstoffauftragvorrichtung.
Mit Vorrichtungen vorgenannter Art können bei einfachen Walzensystemen und der Verarbeitung hoher viskoser Klebstoffe, insbesondere bei Schmelz-Klebstoffen, in Viskositätsbereichen über 3000 bis 5000 mPa s und etwa 100 m/min übersteigenden Umfangsgeschwindigkeiten, wegen der dabei auftretenden hohen Turbulenzen im Walzenauftragsystem bzw. Tauchbecken homogene Klebstoffschichten ohne Lufteinschlag nicht mehr erzeugt werden.
Es entsteht dann also keine kompakte Klebstoffschicht sondern je nach eingearbeiteter Luftmenge eine mehr oder weniger mit Blasen durchsetzte schaumähnliche Schicht, die eine gegenüber kompakten Klebstoffschichten verminderte Reißfestigkeit des Klebstoff-Films und eine verminderte Festigkeit des gebildeten Klebeverbundes zur Folge hat. Die Weiterverarbeitbarkeit so hergestellter Produkte sowie deren Gebrauchsfestigkeit ist entsprechend verschlechtert. Zunehmend ungünstige Wirkung haben die Lufteinschlüsse mit steigender Klebstoffschichtdicke, so daß ab etwa 0,5 mm Schichtdicke des Klebstoffs und den oben angegebenen hohen Walzengeschwindigkeiten und Viskositäten völlig unbrauchbare Klebeverbindungen entstehen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Klebstoffauftragvorrichtung so zu verbessern und ein entsprechend besseres Betriebsverfahren zu Schaffen, daß trotz hoher Viskosität und Umfangsgeschwindigkeit völlig gleichmäßige Klebstoffschichten auch bei der angegebenen relativ starken Schichtdicke zu erzeugen sind. Besonderes Interesse an einem solchen verbesserten Verfahren besteht beispielsweise in den Fällen, in denen die jeweilige Beleimung in der Länge zu begrenzen ist und die aufzubringende Klebstofffläche in der Breite die Abmessung des Substrats übersteigen soll. Solche Forderungen werden beispielsweise beim Beleimen von Buch- und Broschüren-Rücken gestellt, etwa bei der fadenlosen Klebebindung oder der Ableimung gehefteter Produkte, wo ein direkter Klebstoffauftrag mit Hilfe eines Schlitzdüsensystems eine sichere Bindung der Randblätter nicht gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Lösung ist gekennzeichnet durch eine praktisch unmittelbar an die Auftragwalzenoberfläche herangeführte Schlitzdüse mit etwa parallel zur Drehachse der Auftragwalze stehendem Schlitz und mit über eine Leitung vorgeschalteter Klebstoff-Förderpumpe.
Dadurch, daß der Klebstoff erfindungsgemäß nicht wie üblich durch Tauchen der Auftragwalze sondern durch Aufpressen aus einer Schlitzdüse auf die Oberfläche der Walze aufgebracht wird, kann die aufgetragene Menge jeweils entsprechend der Umfangsgeschwindigkeit der Auftragwalze bzw. auch der Relativgeschwindigkeit der zu beleimenden Substrate durch die Pumpenleistung eingestellt werden, ohne daß in irgendeinem Stadium die Gefahr von Lufteinschlüssen in der Klebstoffschicht in Kauf zu nehmen wäre. Letztlich wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung der Klebstoff - je nach Wunsch - kontinuierlich oder intermittierend mit Hilfe einer Schlitzdüse und vorgeschalteter Pumpe sowie gegebenenfalls durch ein Ventil hindurch auf die Oberfläche der Auftragwalze aufgebracht. Die in Richtung der Achse der Auftragwalze gemessene Breite des Klebstoffstreifens ist dabei ersichtlich ohne weiteres durch Vorgabe der Breite der Schlitzdüse einzustellen. Vorzugsweise wird der Klebstoff in jedem Falle mit leichtem Überdruck aus der Schlitzdüse auf die Oberfläche der Auftragwalze aufgepreßt.
Nach dem Vorangehenden gehen die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren zu deren Betrieb von einem Auftragsystem mit einer oder mehreren Auftragwalzen aus, welche wahlweise mit ein oder zwei Abstreifern versehen sein können, jenachdem ob die jeweilige Auftragwalze kontinuierlich oder intermittierend mit Klebstoff zu beschicken ist. Eine intermittierende Beschickung läßt sich dadurch erreichen, daß ein auf dem Walzenumfang auf die Schlitzdüse folgender Abstreifer entsprechend dem gewünschten Klebstoffmuster abwechselnd an die Walzenoberfläche angepreßt oder von dieser abgehoben wird.
Zum Heranführen von Klebstoff an die Schlitzdüse ist zweckmäßig eine Pumpe mit gleichmäßig einzustellender Förderleistung vorgesehen, wobei die letztere auf eine ausreichende Reserve unter Berücksichtigung des maximalen Klebstoffbedarfs und eines Mindestüberschusses von ca. 20 bis 50 % abgestimmt sein soll. Mit Hilfe einer beispielsweise am Rand des Klebstoffauffangbeckens bzw.
Auftragbeckens angebrachten Rakel bzw. eines Abstreifers oder mit Hilfe einer gegenläufig angetriebenen sowie mit Abstreifer versehenen Rolle, kann der Klebstoffauftrag zusätzlich reguliert und egalisiert werden.
Die erfindungsgemäße Klebstoffzuführung besteht vorzugsweise aus je einem Schlauch mit schlitzdüsenförmigem Mundstück bzw. Schlitzdüse pro Auftragwalze, einem Vorratsbehälter für den Klebstoff und einer Pumpe zum Heranfördern des Klebstoffs vom Vorratsbehälter zum Mundstück. Der Vorratsbehälter kann gleichzeitig zur Aufnahme überschüssigen Klebstoffs aus dem Auffangbecken dienen oder das letztere selbst bilden. Das Auffangbecken und gegebenenfalls dessen Abfluß zum Vorratsbehälter sollen vorteilhaft so dimensioniert sein, daß ein kontinuierlicher Rückfluß überschüssigen Klebstoffs gewährleistet ist und Klebstoff im Auffangbecken nicht bis zum Eintauchen der Auftragwalze steigen kann. Dadurch wird erreicht, daß auch bei extrem hohen Arbeitsgeschwindigkeiten in keinem Fall Luft in die aus der Schlitzdüse aufgebrachten Klebstoffschicht gelangen kann.
Gemäß weiterer Erfindung soll das Vorratsbecken bzw.
das Auffangbecken so ausreichend groß bemessen sein, daß zurückgeflossener Klebstoff Raum und Zeit zum Abbeim Rücklauf geben eventuell/eingeschlossener Luft hat. Beim Verar- beiten von Schmelzklebstoffen ist ein bei hohen Klebstoffbedarfsmengen getrennter Vorschmelzbehälter bzw.
eine abgeteilte Vorschmelzkammer vorteilhaft. In diesen und ähnlichen Fällen sind ferner zweckmäßig alle Klebstoffbehälter, Auftrag- und Egalisierwalzen, der Transportschlauch, die Düse, Pumpe usw. ebenfalls beheizt.
Bei Betrieb gelangt der Klebstoff wie gesagt vorteilhaft mit leichtem Überdruck über die Schlitzdüse auf die Auftragwalze, wobei die Düse möglichst dicht, insbesondere bis auf 0,1 bis 2 mm entsprechend dem Neigungswinkel der Düse und der gewünschten Klebstoffmenge, an die Walze herangeführt werden soll. Je nach Wunsch kann dabei ohne jede Schwierigkeit die Breite des Klebstoffstreifens breiter als das Substrat sein. Soll der Klebstoffauftrag intermittierend erfolgen, so kann das Intermittieren durch An- und Abschalten eines in den Klebstoffzufluß eingebauten Ventils erreicht werden oder bei kontinuierlicher Klebstoffaufgabe auf die Walze durch Anlegen und Abheben einer auf dem Walzenumfang zwischen Schlitzdüse und Substrat eingeschalteten Egalisierrakel erfolgen. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Klebstoff bei Intermittieren der Walzenbeschickung ca. 10 bis 20 mm vor der Egalisierrakel aufgetragen werden soll.
Die jeweils gewünschte Klebstoffschichtdicke kann über die Förderleistung der Pumpe, also über ein dieser vorgeschaltetes zweckmäßig stufenlos zu regulierendes Getriebe bzw. eine z. B. elektronische Steuerung des Pumpenantriebs vorgegeben werden. Durch Synchronschaltung mit dem Maschinenantrieb kann ein über alle Ma- schinengeschwindigkei ten gleichbleibender Klebstoffauftrag sichergestellt werden. Dabei läßt sich eine zusätzliche Egalisierung der Klebstoffschicht gegebenenfalls bei Längenbegrenzung mit Hilfe der Egalisierrakel erreichen. Wie üblich ist auf dem Walzenumfang im Anschluß an das Substrat eine Abstreifrakel vorgesehen und so dicht an die Walze angestellt, daß die Walzenoberfläche die Abstreifrakel praktisch klebstofffrei verläßt.
Teilweise anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen in der beiliegenden Zeichnung werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert.
Für die gezeichnete Vorrichtung ist angenommen, daß Substrate 1, z. B. Buchblöcke, an einer mit einer Klebstoffschicht 2 versehenen Auftragwalze 3 (bzw. Übertragwalze) in Pfeilrichtung 4 vorbeilaufen. Die Auftragwalze 3 soll dabei in Pfeilrichtung 5 angetrieben sein. Erfindungsgemäß gelangt der Klebstoff aus einem Auffangbecken 6 über eine Pumpe 7, eine insbesondere als Schlauch ausgebildete Leitung 8 zu einer Schlitzdüse 9, wobei der letzteren ein je nach Wunsch kontinuierlich oder mit vorgegebenem Rhythmus intermittierend zu öffnendes Ventil 10 vorgeschaltet sein kann. Häufig ist das Anbringen einer Egalisierrakel 11 im Anschluß an die Schlitzdüse 9 am Umfang der Auftragwalze 3 vorteilhaft. Die Egalisierrakel 11 kann einerseits zum Vergleichmäßigen der Klebstoffschicht 2 beitragen und andererseits bei entsprechendem Antrieb zum Herstellen in bestimmter Weise unterbrochener Klebstoffzüge durch Anheben und Absenken verwendet werden.
Auf die obere Fläche der Auftragwalze 3 wird ferner eine Abstreifrakel 12 aufgesetzt, die dazu vorgesehen ist, allen nach Beleimung der Substrate mit der Leimschicht 13 auf der Auftragwalze 3 verbleibenden Leim abzustreifen und über einen Klebstoffrücklauf 14 in das Auffangbecken 6 zurückfließen zu lassen. Dem Auffangbecken 6 kann ein nicht gezeichnetes Vorratsbecken über eine Verbindung 15 zugeordnet sein. Die Pumpe 7 läßt sich beispielsweise über ein stufenloses Regelgetriebe 16 antreiben.
Durch die Wirkung der Pumpe 7 wird der aus dem Auffangbecken 6 geförderte Klebstoff mit leichtem Überdruck aus der Schlitzdüse 9 auf die Oberfläche der Auftragwalze 3 gepreßt, wobei die Schlitzdüse 9 möglichst dicht, insbesondere bis auf 0,1 bis 0,2 mm Abstand, an die Walzenoberfläche heranzuführen ist. Sind - wie im gezeichneten Ausführungsbeispiel - die Substrate 1 zu beleimende Buchblöcke, so ist zweckmäßig, die Schlitzdüse 9 in Richtung der Achse 17 der Auftragwalze 3 etwas, insbesondere um 1 bis 2 mm, breiter als der zu beleimende Buchrücken.
Ein intermittierender Klebstoffauftrag kann - wie gesagt -durch An- und Abschalten des in die Klebstoffleitung 8 eingeschalteten Ventils 10 oder aber bei kontinuierlicher Klebstoffaufgabe durch Anlegen und Abheben der Egalisierrakel 11 erreicht werden. Zu beachten ist bei intermittierender Walzenbeschichtung, daß der Umfangsabstand zwischen Schlitzdüse 9 und Egalisierrakel 11 mindestens etwa 10 bis 20 mm betragen soll.
Mit Hilfe einer wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Klebstoffauftragvorrichtung zum Beleimen von Buchrücken wurden folgende Klebstoffe verarbeitet: I. 35 % Ethylen-vinylacetat-copolymer 30 % Mikrowachs 35 % hydr. Kollophoniumester Viskosität bei 180°C/11.000 mPa s II. 40 ffi Ethylen-vinylacetat-terpolymer 35 % <-methyl-Styrolharz 25 sMikrowachs Viskosität bei 18O°C/12.500 mPa s III. 100 % Polyamid auf Basis dimerer Fettsäure und Piperazin Viskosität bei 1800C/14.000 mPa s IV. 50 % Polyvinylacetat 15 % Dibutylphthalat 35 % Wasser Viskosität bei 250C/35.000 mPa s Die vorgenannten Klebstoffe I. bis IV. ergaben beispielsweise auf Buchrücken, bei den jeweils genannten Temperaturen sowie bei Umfangsgeschwindigkeiten der Auftragwalze von etwa 180 m/min und trotz der angegebenen hohen Viskositäten sowohl bei kontinuierlichem als auch bei intermittierendem Leimauftrag gleichmäßige und von Lufteinflüssen freie Klebstoffschichten von 0,6 mm Stärke und mehr.

Claims

"Klebstoffauftragvorrichtung und Verfahren zum Betrieb derselben" Patentansprüche 1. Klebstoffauftragvorrichtung für bewegte Substrate mit mindestens einer wenigstens eine Abstreifrakel aufweisenden Auftragwalze mit dem Substrat zugewandter Umfangsfläche und mit einem Auffangbecken zum Aufnehmen überschüssigen Klebstoffs an der Abstreifrakel, gekennzeichnet durch eine praktisch unmittelbar an die Oberfläche der Auftragwalze (3) herangeführte Schlitzdüse (9) mit etwa parallel zur Drehachse (17) der Walze (3) stehendem Schlitz und mit über eine Leitung (8) vorgeschalteter Klebstofförderpumpe (7).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstofförderpumpe (7) direkt oder indirekt zwischen den Auffangbehälter (6) und die Schlitzdüse (9) geschaltet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet durch eine im Anschluß an die Schlitzdüse (9) auf die Oberfläche der Auftragwalze (3) wirkende, vorzugsweise am Rand des Auffangbeckens (6) angebrachte, insbesondere intermittierend mit vorgegebener Periode an die Walzenoberfläche anzulegende, stehende Egalisierrakel (11).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet durch mindestens eine im Anschluß an die Schlitzdüse (9) auf die Oberfläche der Auftragwalze (3) wirkende, gegenläufig angetriebene und mit Abstreifer versehene Egalisierrolle.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 gekennzeichnet durch einen der Pumpe (7) vorgeschalteten und unter anderem aus dem Auffangbecken (6) versorgten Klebstoffvorratbehälter.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auffangbecken (6) und gegebenenfalls der Vorratsbehälter so bemessen sind, daß die Auftragwalze (3) nicht in den Klebstoff eintauchen kann und außerdem in den zurückgeflossenen Klebstoff eingeschlossene Luft Zeit zum Entweichen hat.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 gekennzeichnet durch Beheizbarkeit aller Klebstoffauftrag-, -egalisier-, -abstreif-, -transport- sowie -lagermittel.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüse (9) breiter, insbesondere um 1 bis 2 mm, als das Substrat (1) ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen freier Kante der Schlitzdüse (9) und der Oberfläche der Auftragwalze (3) ca. 0,1 bis 0,2 mm beträgt.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 gekennzeichnet durch ein in die Verbindung bzw.

Leitung (8) zwischen Pumpe (7) und Schlitzdüse (9) eingeschaltetes, kontinuierlich oder intermittierend zu öffnendes Ventil (10).
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 für Schmelzklebstoff gekennzeichnet durch einen abgetrennten Vorschmelzbehälter bzw. eine Vorschmelzkammer.
12. Verfahren zum Betrieb der Klebstoffauftragvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff kontinuierlich oder intermittierend mit Hilfe einer Schlitzdüse (9) auf die Oberfläche der Auftragwalze (3) aufgebracht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff mit leichtem Überdruck aus der Schlitzdüse (9) in Richtung auf die Oberfläche der Auftragwalze (3) ausgepreßt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer auf dem Umfang der Auftragwalze (3) an die Schlitzdüse (9) mit Abstand anschließende, abwechseln anzulegende und abzuhebende Egalisierrakel (11) ein intermittierender Klebstoffzug auf der Walzenoberfläche gebildet wird.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffschichtdicke auf der Oberfläche der Auftragwalze (3) über die Förderleistung der Pumpe (7) im Verhältnis zur Umfangsgeschwindigkeit der Auftragwalze (3) bzw. Transportgeschwindigkeit des Substrats (1) eingestellt wird.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffschicht auf der Oberfläche der Auftragwalze (3) mit Hilfe einer Egalisierrakel (11) vergleichmäßigt und gegebenenfalls in der Umfangslänge mit vorgegebenem Muster begrenzt wird.