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Dokumentenidentifikation DE10249080A1 29.04.2004
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigen Materialen auf Substrate
Anmelder Nordson Corp., Westlake, Ohio, US
Erfinder Steckelberg, Juergen, 21354 Bleckede, DE;
Ostermann, Gerd, 21335 Lüneburg, DE;
Brockmann, Gerd, 21337 Lüneburg, DE
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 28195 Bremen
DE-Anmeldedatum 21.10.2002
DE-Aktenzeichen 10249080
Offenlegungstag 29.04.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.04.2004
IPC-Hauptklasse B05D 1/26
IPC-Nebenklasse B05C 5/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigem Material auf ein bewegbares Substrat, bei dem das fließfähige Material mittels Fluid-Abgabevorrichtung durch eine Schlitzdüse in Form eines Streifens oder einer Folie abgegeben und anschließend auf das relativ zu der Fluid-Abgabevorrichtung bewegte Substrat mit einer gewünschten Breite senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrates abgelegt wird. Erfindungsgemäß wird das von der Fluid-Abgabevorrichtung abgegebene streifen- oder folienförmige Material vor und/oder während der Ablage auf dem Substrat mittels eines von einem elektrostatischen Feldgenerator erzeugten im Wesentlichen über die gesamte Breite des streifen- oder folienförmigen Materials wirkenden elektrostatischen Feldes mit einer in Richtung auf das Substrat wirkenden Kraft beaufschlagt.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigem Material auf ein bewegbares Substrat, bei dem das fließfähige Material mittels einer Fluid-Abgabevorrichtung durch eine Schlitzdüse in Form eines Streifens oder einer Folie abgegeben und anschließend auf das relativ zu der Fluid-Abgabevorrichtung bewegte Substrat mit einer gewünschten Breite senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrates abgelegt wird.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigem Material auf ein bewegbares Substrat, bei dem fließfähiges Material mittels einer Fluid-Abgabevorrichtung auf ein relativ zu der Fluid-Abgabevorrichtung bewegtes Substrat abgelegt wird.

In vielen industriellen Anwendungen werden fließfähige Materialen (Fluide) mithilfe von Fluid-Abgabevorrichtungen abgegeben und auf Substrate abgelegt oder aufgetragen. Bei den fließfähigen Materialen kann es sich beispielsweise um Klebstoffe, Lacke, Dichtungsmaterialen und bei den Substraten um Hygieneartikel, Kunststofffolien, Möbel oder Maschinenteile oder dgl. handeln. Die Abgabe der fließfähigen Materialen kann je nach Anwendungsfall raupen-, streifen- oder folienförmig sein. Die Fluid-Abgabevorrichtungen sind an eine Fluidquelle, beispielsweise einen Klebstoffbehälter angeschlossen und das Fluid wird mithilfe einer Pumpe unter Zwischenschaltung von sogenannten Auftragsventilen zu einer Düse mit einer beispielsweise kreisförmigen oder schlitzförmigen Austrittsöffnung gefördert. Je nach Anwendungsfall werden unterschiedliche Anforderungen an das Auftragsbild des abgelegten Substrats gestellt.

Häufig wird ein im Wesentlichen flächiger Auftrag unter Verwendung einer Schlitzdüse mit einer länglichen Austrittsöffnung benötigt. Das fließfähige Material wird hierbei in Form eines Streifens oder einer Folie von der Fluid-Abgabevorrichtung abgegeben und anschließend auf einem relativ zur Fluid-Abgabevorrichtung bewegten Substrat abgelegt. In dem Fall, dass die Dicke des auf das Substrat aufzubringenden Materials sehr dünn ist, kann es dazu kommen, dass sich Lufteinschlüsse, etwa in Form von Luftblasen zwischen dem Substrat und dem auf diesem abgelegten Film oder der Folie bilden. Derartige Lufteinschlüsse sind unerwünscht, da sie insgesamt zu einer ungleichmäßigen unebenen Beschichtung führen und auch aufplatzen können. Insbesondere auch bei sehr großen Auftragsgeschwindigkeiten, d. h. Relativgeschwindigkeiten zwischen dem zu beschichtenden Substrat und der Fluid-Abgabevorrichtung können derartige Schwierigkeiten zunehmen und nur unzureichende Beschichtungsergebnisse erzielt werden.

Eine weitere Schwierigkeit betrifft die Verbindung oder Haftung zwischen dem Substrat, genauer gesagt dessen Oberfläche und dem Beschichtungsmaterial. Bei den meisten Anwendungen ist es erwünscht, eine möglichst große Haftung zwischen Substrat und Beschichtungsmaterial zu erzielen. Zu diesem Zweck werden bei der Herstellung einer Beschichtung beispielsweise Anpressrollen oder -walzen eingesetzt, die eine auf das Substrat aufgebrachte Beschichtung mechanisch anpressen. Eine solche mechanische Anpressung ist nur dann möglich, wenn es nicht zu einer Verklebung zwischen der Anpressrolle und dem aufgebrachten Beschichtungsmaterial kommt, d. h. nur dann, wenn das aufgetragene Beschichtungsmaterial bereits ausreichend fest oder ausgehärtet ist; andernfalls kann eine derartige mechanische Anpressung nicht unmittelbar nach dem Auftrag vorgenommen werden, was das Auftragsverfahren verkompliziert.

Aufgabe der Erfindung ist es gemäß eines ersten Aspektes, ein Auftragsverfahren und eine Auftragsvorrichtung bereitzustellen, mit denen folien- oder streifenförmige Beschichtungen auf Substraten erzeugt werden können. Insbesondere sollen sehr dünne, folienförmige Beschichtungen möglichst ohne Lufteinschlüsse zwischen Folie und Substrat hergestellt werden können.

Eine weitere Aufgabe gemäß eines zweiten Aspektes der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen eine zuverlässige Verbindung zwischen Beschichtungsmaterial und Substrat erzielt wird. Insbesondere soll die Möglichkeit geschaffen werden, eine sichere Verbindung zwischen einem noch nicht vollständig ausgehärteten, gegebenenfalls noch flüssigen Beschichtungsmaterial und einem Substrat herstellen zu können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe gemäß des ersten Aspektes durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem das von der Fluid-Abgabevorrichtung abgegebene streifen- oder folienförmige Material vor und/oder während der Ablage auf dem Substrat mittels eines von einem elektrostatischen Feldgenerator erzeugten im Wesentlichen über die gesamte Breite des streifen- oder folienförmigen Materials wirkenden elektrostatischen Feldes mit einer in Richtung auf das Substrat wirkenden Kraft beaufschlagt wird.

Die Erfindung löst die Aufgabe ferner bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch einen elektrischen Feldgenerator zum Erzeugen eines elektrischen, vorzugsweise elektrostatischen Feldes, wobei mindestens eine Elektrode des Feldgenerators benachbart zu der Fluid-Abgabevorrichtung angeordnet ist, so dass das abgegebene Material in Richtung auf das Substrat gedrückt wird.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass durch die Einbringung eines abgegebenen Streifens oder insbesondere einer dünnen Folie aus fließfähigem Material in ein elektrisches, vorzugsweise elektrostatisches Feld der Streifen oder die Folie an das Substrat angedrückt wird. Insbesondere bei der Aufbringung sehr dünner Folien oder Filme auf Substrate, etwa von solchen Filmen, die geringer als 20 &mgr;m sind, werden aufgrund der durch das elektrostatische Feld erzeugten Andrückkraft Lufteinschlüsse zwischen Folie und Substrat weitgehend verhindert. Versuche haben gezeigt, dass durch die Aussetzung einer dünnen, abgegebenen Folie in einem elektrostatischem Feld unerwünschte „Schwebeeffekte" der Folie auf einer Luftschicht verhindert werden können. Die sich vor der Ablage zwischen Folie und Substrat befindliche Luft wird, unterstützt durch die Wirkung des elektrostatischen Feldes, aus diesem Zwischenraum herausgedrückt und das streifen- oder folienförmige Beschichtungsmaterial wird an das Substrat angedrückt. Dadurch lassen sich deutlich bessere, gleichmäßigere flächige Auftragsbilder erzeugen. Ein nachteiliges mechanisches Anpressverfahren mit einer Walze kann erfindungsgemäß verhindert werden. Erfindungsgemäß können extrem dünne Folien kontrolliert und sicher auf Substraten abgelegt werden, um eine extrem dünne Beschichtung oder laminierte Produkte herzustellen. Die Dicke der erfindungsgemäß herstellbaren Folien oder Filme kann deutlich geringer als 20 &mgr;m sein. Durch das erfindungsgemäße Auftragsverfahren, bei dem kein Kontakt zwischen der Fluid-Abgabevorrichtung (häufig auch als Auftragskopf bezeichnet) und dem Substrat besteht, können wärmeempfindliche Substrate beschichtet werden, die nicht mit einem heißen Auftragskopf in Kontakt kommen dürfen. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Hygieneprodukten der Fall, wo dünne Substrat-Folien beschichtet werden müssen, die hitzeempfindlich sind.

Erfindungsgemäß wird das elektrostatische Feld so ausgebildet ist, dass dessen Feldlinien im wesentlichen senkrecht zu der durch die von dem abgegebenen streifen- oder folienförmigen Material definierten Ebene verlaufen. Dadurch werden besonders vorteilhaft relativ große durch das elektrische Feld verursachte Kräfte auf das fließfähige Material aufgebracht, wobei diese Kräfte im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Materials wirken und dadurch eine große Anpresswirkung erzielt wird. Die Folie wird dadurch gewissermaßen quer verschoben in Richtung auf das Substrat bei gleichzeitiger Vorwärtsbewegung.

Besonders bevorzugt ist es ferner, dass eine oder mehrere Elektroden des elektrostatischen Feldgenerators sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des abgegebenen streifen- oder folienförmigen Materials erstreckt bzw. erstrecken. Dadurch wird die abgegebene, noch nicht abgelegte Folie sehr gleichmäßig über die gesamte Auftragsbreite in Richtung auf das Substrat gedrückt, und Lufteinschlüsse können besonders zuverlässig vermieden werden. Besonders bevorzugt ist es, dass das abgegebene streifen- oder folienförmige Material mittels eines von einer Vielzahl von sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des abgegebenen Materials erstreckenden länglichen Elektroden, vorzugsweise Elektrodennadeln, erzeugten Feldes beeinflusst wird. Durch den Einsatz derartiger Elektrodennadeln können lokal die durch das elektrische Feld verursachten Kräfte vergrößert und gleichzeitig eine gleichmäßige Anpressung erzielt werden. Besonders bevorzugt ist die Auftragung von Heißschmelzklebstoff, der mittels einer Schlitzdüse in Form einer dünnen Folie abgegeben und gleichmäßig durch das elektrische Feld auf das Substrat gedrückt wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Material auf einem mittels einer Stützrolle oder eines Stützelementes geführten Substrats abgelegt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass das Substrat sich nicht senkrecht zur Substratbewegungsrichtung bewegt, sondern lediglich das Beschichtungsmaterial in Richtung auf das Substrat gedrückt wird durch das elektrische Feld. Zweckmäßigerweise ist die Stützrolle oder das Stützelement bezogen auf das Substrat gegenüber von der oder den Elektroden des Feldgenerators angeordnet. Besonders große Kräfte lassen sich dadurch erzielen, dass die Stützrolle oder das Stützelement geerdet ist. Unmittelbar vor der Ablage verlaufen das streifen- oder folienförmige Material und das Substrat vorzugsweise in einem spitzen Winkel zueinander.

Gemäß des zweiten Aspektes wird bei einem Verfahren zum Auftragen von fließfähigem Material auf ein bewegbares Substrat, bei dem das fließfähige Material mittels einer Fluid-Abgabevorrichtung auf ein Substrat abgelegt wird, die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Material nach der Ablage auf dem Substrat mittels eines von einem Feldgenerator erzeugten elektrischen Feldes beeinflusst wird.

Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung der Eingangs genannten Art gelöst durch einen elektrischen Feldgenerator zum Erzeugen eines elektrischen, vorzugsweise elektrostatischen Feldes, wobei mindestens eine Elektrode des Feldgenerators benachbart zu der Fluid-Abgabevorrichtung angeordnet ist, so dass das abgegebene Material in Richtung auf das Substrat gedrückt wird.

Gemäß dieses Aspektes der Erfindung wird erstmals ein elektrisches, vorzugsweise elektrostatisches Feld eingesetzt, um bereits auf einem Substrat (zuvor) abgelegtes Material zu beeinflussen. Insbesondere wird das elektrische Feld erfindungsgemäß verwendet, um das abgelegte Material an das Substrat anzudrücken, so dass die Haftung des Materials an dem Substrat verbessert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient demselben Zweck.

Besonders bevorzugt ist es, dass das auf dem Substrat abgelegte Material noch mindestens teilweise im fließfähigem Zustand ist, so dass es durch die Aussetzung des elektrischen Feldes seine Form ändern kann, insbesondere in an dem Substrat ausgebildete Vertiefungen oder Öffnungen hineingedrückt werden kann. Und das fließfähige Material kann aufgrund des elektrischen Feldes – zusätzlich zu etwaigen Gravitationskräften angedrückt werden. Dadurch wird gewissermaßen eine mechanische Verklammerung erzielt, wenn das Material in Vertiefungen oder Öffnungen eindringt.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbesserung der Anhaftung von Beschichtungs-Material werden mehrere Elektroden eines elektrischen Feldgenerators eingesetzt, die bezogen auf die Bewegungsrichtung des Substrates hintereinander in Reihe geschaltet sein können, um nacheinander das Material zu beeinflussen. Auch können alternativ eine Reihe von Elektroden quer zur Bewegungsrichtung des Substrates nebeneinander angeordnet sein und entweder eine gleichmäßige Anpressung des Materials oder auch eine unterschiedliche Anpressung bezogen auf den jeweiligen Elektrodenort vorgenommen werden.

Die erfindungsgemäßen Elektroden zum Andrücken des Materials an das Substrat sind vorzugsweise gegenüber einer Unterlage, etwa einer geerdeten Rolle angeordnet, so dass das Substrat gestützt wird.

Die bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß den Unteransprüchen erzielen gleichermaßen die zuvor anhand des Verfahrens beschriebenen Vorteile.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer erffindungsgemäßen Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigem Material in einer Seitenansicht;

2 ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigem Material, insbesondere zum Anpressen von abgelegtem Material an ein Substrat;

3 eine alternative Ausführungsform einer Vorrichtung ähnlich 2;

4 eine weitere alternative Ausführungsform einer Vorrichtung ähnlich 2;

5 ein Ausführungsbeispiel einer Fluid-Abgabevorrichtung mit Schlitzdüse zur Erzeugung einer Folie, die erfindungsgemäß einem elektrischen Feld ausgesetzt wird.

6 die Vorrichtung gemäß 5 in einer weiteren Ansicht; und

7 eine schematische Darstellung einer Elektrode mit einer Vielzahl von nadelartigen Elektrodenelementen, die in Reihe geschaltet sind;

Bei dem in 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigem Klebstoff-Material auf ein flexibles Substrat 4 in Form einer flächigen Bahn, etwa einer festen Kunststofffolie. Eine Fluid-Abgabevorrichtung 1, auch als Auftragskopf 1 bezeichnet, weist eine Schlitzdüse mit einer schlitzförmigen Düsenöffnung 3 auf, aus der ein dünner Streifen bzw. eine sehr dünne Folie aus fließfähigem Material abgegeben wird. Ein solcher Auftragskopf 1 mit Schlitzdüse ist unten näher anhand von 5 und 6 erläutert. Der Auftragskopf 1 wird an einer nicht dargestellten Trägerstruktur ortsfest gehalten, im Ausführungsbeispiel in einer solchen Stellung, dass die abgegebene Folie 2, gebildet aus fließfähigem Heißschmelzklebstoff (hot-melt), gegenüber einer Vertikalen geneigt um etwa 60° und somit gegenüber einer horizontalen Ebene geneigt um 30° nach schräg unten austritt. Das abgegebene Material 2 wird dann in Form einer vollständig oder wenigstens teilweise noch flüssigen Folie auf dem ebenfalls folienartigen Substrat 4 an einer Kontaktstelle K abgelegt. Es kommt im Bereich der äußeren Oberfläche einer Stützrolle 6, die drehbar um eine Drehachse 8 gelagert ist, in Kontakt mit dem Substrat 4 und wird dann gemeinsam mit diesem in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene in Richtung des Pfeils 10 fortbewegt. Das Substrat 4 wird mittels geeigneter Fördermittel in Richtung des Pfeils 10 transportiert. Das erfindungsgemäß hergestellte Produkt, bestehend aus Substrat 4 und Material-Folie 2 kann beispielsweise nach dem Aushärten des aufgebrachten Materials aufgewickelt und/oder in einzelne Produktabschnitte geschnitten werden. Im Ausführungsbeispiel ist die abgegebene Folie 2 mit einer Dicke von weniger als 20 &mgr;m relativ dünn. Die Stützrolle 6 besteht aus Aluminium und ist durch eine elektrische Leitung 12 geerdet. Die von der Fluid-Abgabevorrichtung 1 abgegebene im Wesentlichen noch fluide Material-Folie 2 weist zwischen der schlitzförmigen Austrittsöffnung 3 und der Kontaktstelle K eine mindestens teilweise leicht gekrümmte Bewegungsbahn auf, wie 1 schematisch veranschaulicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen elektrischen, im Ausführungsbeispiel elektrostatischen Feldgenerator 14 und mindestens eine mit diesem gekoppelte Elektrode 16 auf, so dass sich ein elektrisches, vorzugsweise elektrostatisches Feld E ausgehend von der Elektrode 16 ausbildet. Die elektrischen Feldlinien sind durch die Pfeile 17 schematisch dargestellt. An der Elektrode 16 wird eine elektrische Spannung von zwischen 30–50, vorzugsweise 30 KV (Kilovolt) angelegt. Die Gestaltung der Elektrode 16 ist näher anhand von 7 unten erläutert. Der Abstand der Elektrode 16 zu der Bewegungsbahn des Materials 2 und zu der Stützrolle 6 ist variierbar. Hierzu dient eine nicht mehr dargestellte Tragstruktur für die Elektrode 16. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand zwischen Elektrode 16 und Bewegungsbahn des Materials 2 etwa 3–5 mm. Der Abstand aus Schlitzöffnung und Kontaktstelle K beträgt etwa zwischen 5 und 15 mm. Die Elektrode 16 wird mit einer Spannung mit vorzugsweise negativer Polarität beaufschlagt.

Wie 7 zeigt, weist die Elektrode 16 eine Vielzahl von in einer Reihe mit gleichen Abständen von etwa 5 mm beabstandeten einzelnen Elektrodenelementen in Form von Elektroden-Nadeln 18 auf. Die Reihe verläuft senkrecht zur Bewegungsrichtung des Materials 2 (siehe 1), und die Elektrode 16 bzw. deren Nadeln 18 erstrecken sich über die gesamte Auftragsbreite des abgegebenen Materials 2 oder sogar etwas über die gesamte Breite des abgelieferten Materials 2 hinaus, um Randeffekte zu vermeiden. Die einzelnen Nadeln 18 sind an einem nicht näher dargestellten elektrischen Leiter mechanisch befestigt und können durch die in 1 schematisch dargestellte Leitung 20, die in einer Schutzhülse 22, die in 7 dargestellt ist, verläuft, mittels des Feldgenerators 14 mit elektrischer Spannung beaufschlagt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Auftragen von fließfähigem Material wird anhand von 1 beschrieben: Das aus der Düsenöffnung 3 der Fluid-Abgabevorrichtung schräg nach unten austretende streifen- oder folienförmige Material 2 wird durch das zwischen der Elektrode und dem Material 2. und der geerdeten Stützrolle 6 bestehende elektrische Feld E beeinflusst, indem eine Kraft auf das Material 2 in Richtung auf das Substrat 4 wirkt, so dass eine gleichmäßige Verbindung ohne Lufteinschlüsse zwischen der abgegebenen Material-Folie 2 und dem Substrat 4 entsteht. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten wird auf die obigen Beschreibungen des erfindungsgemäßen Verfahrens Bezug genommen. Nach der Herstellung der Verbindung wird das hergestellte Produkt, bestehend aus Substrat 4 und folienförmiger Beschichtung durch das Material 2, in Richtung des Pfeils 10 transportiert.

Die 24 zeigen alternative Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen und Verfahren, mit denen insbesondere die Verbindung und Haftung zwischen einem auf einem Substrat 4 abgelegten Material mittels eines elektrostatischen Feldes E verbessert wird. Die in den 24 dargestellten Vorrichtungen können einer Vorrichtung gemäß 1 nachgeschaltet sein. Ein Unterschied zwischen der in 1 dargestellten Vorrichtung und den Vorrichtungen gemäß 24 besteht darin, dass in 1 das fließfähige Material 2 wenigstens im Wesentlichen vor der Ablage auf dem Substrat 4 mittels eines elektrostatischen Feldes in Richtung auf das Substrat 4 gedrückt wird, während bei den Vorrichtungen gemäß 24 ein Material, vorzugsweise ein fließfähiges Material bereits vollständig auf dem Substrat 4 abgelegt worden ist und dann im abgelegten Zustand mittels eines elektrischen Feldes beeinflusst, genauer gesagt an das Substrat 4 angedrückt wird. In 2 ist eine beliebige Fluid-Abgabevorrichtung 1 zum vorherigen Aufbringen von Material auf das Substrat 4 schematisch dargestellt.

Die in 2 dargestellte Vorrichtung weist einen elektrischen Feldgenerator 14 und eine mit diesem über eine Leitung 20 verbundene Elektrode 16 auf, die benachbart zur Bewegungsbahn des Substrates 4, auf dem das Material in nicht dargestellter Weise abgelegt worden ist, angeordnet ist, so dass sich das elektrische Feld E zwischen Elektrode 16 und Substrat 4 im Bereich einer das Substrat 4 stützenden und umlenkenden Stützrolle 6 ausbildet. Die Stützrolle 6 ist drehbar um eine Drehachse 8 angeordnet. Bevorzugt ist die Elektrode 16 so wie die anhand der 1 und 7 zuvor beschriebenen Elektrode 16 ausgebildet. Insoweit wird vollständig auf die obigen Beschreibungen Bezug genommen. Gleiches gilt für den Feldgenerator 14.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen bzw. Andrücken von Material 2 ist ergänzend zu den obigen Beschreibungen der Erfindung wie folgt: Durch das elektrische Feld E entsteht eine Kraft auf das abgelegte Material 2, schematisch angedeutet in 2, die das Material in Richtung auf das Substrat 4 drückt. In dem Fall, dass das Material 2 fließfähig ist, wird es gegebenenfalls etwas abgeflacht und in gegebenenfalls in dem Substrat 4 ausgebildete Vertiefungen, Öffnungen, Poren oder innere Kanäle oder dgl. eingedrückt aufgrund des elektrischen Feldes E. Dadurch entsteht eine verbesserte Anhaftung, ggf. Verklammerung zwischen dem Material 2 und dem Substrat 4. Anschließend wird das Substrat 4 mit dem Material 2 in Richtung des Pfeils 10 transportiert. Gegebenenfalls härtet das Material weiter auf dem Substrat aus.

Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beeinflussung von auf einem Substrat 4 abgelegten Material 2 unterscheidet sich von der zuvor in 2 beschriebenen Vorrichtung dadurch, dass mehrere Elektroden 16a, 16b und 16c benachbart zur Bewegungsbahn des Substrates 4 mit aufgetragenen Material 2 angeordnet sind. Die drei Elektroden 16a, 16b, 16c sind dabei gleichmäßig beabstandet um die äußere Periphere der Stützrolle 6 angeordnet und haben jeweils gleichen Abstand zur äußeren Oberfläche der Stützrolle 6. Die Abstände zur Stützrolle 6, aber auch zueinander könnten jedoch variiert werden. Die Elektroden 16a, 16b, 16c, sind somit in Bewegungsrichtung des Substrates 4 hintereinander in Reihe geschaltet. Jede einzelne Elektrode 16a, 16b, 16c, ist dabei bevorzugt wie die in 7 dargestellte Elektrode 16 ausgebildet, d. h. es sind mehrere einzelne Elektrodennadeln 18 in Reihe geschaltet, wobei diese Reihe 18 jeweils senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrates 4, angedeutet durch Pfeil 10 verläuft. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist somit zur Andrückung von flächigem Beschichtungs-Material 2 angepasst. Erfindungsgemäß können jedoch auch Materialien 2 in Raupenform, Punktform, Streifenform oder dgl. mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beeinflusst werden, die ein elektrisches Feld E bereitstellt, welches eine Kraft in Richtung auf das Substrat 4 ausübt, so dass das aufgetragene Material 2 an das Substrat 4 angepresst wird.

Das in 4 dargestellte alternative Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 3 dargestellten dadurch, dass drei Hochspannungselektroden 16a, 16b, 16c, gleichmäßig beabstandet hintereinander gestaltet sind bezogen auf die Relativ-Bewegungsrichtung des Substrates 4 (siehe Pfeil 10). Die Elektroden 16a, 16b, 16c sind auch im selben Abstand zu dem Substrat 4 angeordnet, welches zuvor in nicht dargestellter Weise mit einem Material 2 beschichtet worden ist, etwa mit einer Fluid-Auftragsvorrichtung 1, die in 1 sowie 5 und 6 dargestellt ist. Wie zuvor beschrieben, wird mittels eines elektrischen Feldgenerators 14 nebst den Elektroden 16a, 16b, 16c jeweils ein elektrisches Feld E erzeugt, das für eine Anpresskraft sorgt, die das Material 2 in Richtung auf das Substrat 4 drückt. Die Elektroden 16a, 16b, 16c liegen bezogen auf das Substrat 4, gegenüber von einem geerdeten Stützelement 9, welches eine im Wesentlichen ebene Oberfläche aufweist, entlang derer das Substrat 4 geführt wird. Im Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 16a, 16b, 16c ebenfalls ausgebildet wie die in 7 dargestellte Elektrode 16. Jeweils mehrere Elektrodennadeln 18 sind in einer Reihe angeordnet, die senkrecht zur Bewegungsrichtung 10 des Substrates 4 verläuft. An den Elektroden 16 liegt eine Hochspannung von zwischen 30 und 60 KV mit negativer Polarität an.

Zusätzlich zu der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Beeinflussung eines auf einem Substrat 4 abgelegten Materials 2, vorzugsweise eines fließfähigen Materials 2 mittels eines elektrischen Feldes E, sei darauf hingewiesen, dass die das elektrische Feld 4 beeinflussenden Parameter je nach Anwendungsfall variiert werden können. So kann beispielsweise die angelegte Spannung an den Elektroden 16 variiert werden, die Polarität kann geändert werden, die Abstände zwischen Elektroden 16 und Substrat 4 und die Abstände der Elektrodennadeln 18 sowie die Abstände der Elektroden 16a, 16b, 16c zueinander können je nach Anwendungsfall modifiziert werden.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel einer Fluid-Abgabevorrichtung 1 anhand der 5 und 6 beschrieben. Die Vorrichtung 1 kann bei den dargestellten Anwendungsbeispielen zur Erzeugung eines Streifens oder einer Folie zum Einsatz kommen.

Die Auftragsvorrichtung 1 dient generell zum Auftragen von fließfähigen Materialien (Fluiden) auf Substrate und ist angepasst an eine Abgabe und Auftragung von fließfähigen thermoplastischen Klebstoffen in Form von Folien auf unterschiedliche Substrate wie Gewebe, Folie, Papier oder dergleichen. Die Auftragsvorrichtung 1 umfasst im Wesentlichen einen zweiteiligen, metallischen Grundkörper 52, der aus einem oberen Teil-Körper 54 und einem unteren Teil-Körper 56 besteht, eine als Breit-Schlitzdüsenanordnung und als Teil des Grundkörpers 52 ausgebildete Schlitzdüsenanordnung 58 und mehrere Ventilanordnungen 510 (vgl. auch Figur ) zum wahlweisen Unterbrechen oder Freigeben des Flusses des Fluids. Die Ventilanordnungen 510 sind pneumatisch mit Druckluft betätigbar und werden auch als Steuerteile oder Steuermodule bezeichnet.

Ein Fluid-Zuführkanal 512 (5) ist in dem unteren Teil-Körper 56 des Grundkörpers 52 ausgebildet und mittels eines Anschlusses 514 in nicht dargestellter Weise mit einer Fluidquelle in Form eines Klebstoff aufnehmenden Behälters verbunden. Dem Ausführungsbeispiel sind zwei Zuführkanäle 512 (vgl. 6) vorgesehen und werden mittels nicht dargestellter Zahnradpumpen gespeist. Der Zuführkanal 512 weist mehrere Teilabschnitte auf, namentlich eine erste Schrägbohrung 516, eine Bohrung 518, eine in dem Körper 54 ausgebildeten Kanal 520, und jeweils eine mit dem Kanal 520 kommunizierende Schrägbohrung 22 auf. Die Schrägbohrung 522 mündet in eine in dem Teil-Körper 54 ausgebildete Bohrung 524, in welche ein unterer Abschnitt jeder Ventilanordnung 510 eingesetzt ist. Der Zuführkanal 512 weist weitere Abschnitte auf, namentlich eine mit der Bohrung 524 kommunizierende Bohrung 526 (5) mehrere mit dieser kommunizierende, in der Oberseite des Teil-Körpers 56 ausgebildete U-förmige Kanäle sowie einen mit den Endabschnitten der Schenkel der U-Kanäle kommunizierenden im Querschnitt im Wesentlichen halbkreisförmigen Verteilungskanal 530.

An den Quer-Verteilungskanal 530 schließt sich dann ein Austrittskanal 532 der Düsenanordnung 58 an. Der Austrittskanal 532 ist im Ausführungsbeispiel schlitzförmig ausgebildet und weist eine längliche Austrittsöffnung 34 auf (vgl. 1), durch welche das Material in Form einer Folie oder eines Films abgegeben und anschließend auf ein Substrat 4 aufgetragen wird. Die längliche schlitzartige Austrittsöffnung 34 erstreckt sich in 1 senkrecht zur Zeichenebene. Der Querverteilungskanal 530 ist seitlich begrenzt und abgedichtet durch Seitenklappen 538, an denen mittels Schrauben 40 Dichtungselemente aus Kunststoff, vorzugsweise PTFE (Tetrafluorethylen) befestigt sind. Der Grundkörper 52 ist seitlich durch gegenüberliegende metallische Platten 542 abgeschlossen, die mittels Schrauben 544 befestigt sind.

Die in die Zuführleitung 512 geschaltete Ventilanordnung 510, die nach Art eines Steuerteils ausgebildet ist, ist mit ihrem unteren Abschnitt in die Bohrung 524 des Grundkörpers 52 eingesetzt und nur der obere Abschnitt steht von dem Grundkörper 52 ab. Die Ventilanordnung 510 weist einen zusammen mit einer Ventilnadel oder -stange 550 bewegbaren Ventilkörper 552 auf, der mit einem an dem Körper 54 des Grundkörpers 52 ausgebildeten Ventilsitz 554 derart zusammenwirkt, dass der Fluidstrom in den Zuführkanal 512 und somit durch die gesamte Auftragsvorrichtung 1 und insbesondere durch die Austrittsöffnung 34 wahlweise unterbrochen bzw. freigegeben werden kann. Hierzu wird der Ventilkörper 552 zusammen mit der Ventilstange 550 axial mittels eines abgedichtet in der Bohrung 524 geführten Kolbens 556 auf oder ab bewegt. In nicht näher dargestellter Weise ist oberhalb des Kolbens 556 ein mit Druckluft permanent beaufschlagter Zylinderraum, der mittels einer Druckluftverbindungs-Leitung 558 (6) und in der Ventilanordnung 510 ausgebildeter Kanäle mit Druckluft beaufschlagbar ist, um dem Kolben 556 und den Ventilkörper 552 in seine Schließstellung zu drücken.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Auftragen von fließfähigem Material auf ein bewegbares Substrat (4),

    bei dem das fließfähige Material mittels einer Fluid-Abgabevorrichtung (1) durch eine Schlitzdüse in Form eines Streifens oder einer Folie abgegeben und anschließend auf das relativ zu der Fluid-Abgabevorrichtung (1) bewegte Substrat (4) mit einer gewünschten Breite senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrates (4) abgelegt wird,

    dadurch gekennzeichnet, dass das von der Fluid-Abgabevorrichtung (1) abgegebene streifen- oder folienförmige Material vor und/oder während der Ablage auf dem Substrat (4) mittels eines von einem elektrostatischen Feldgenerator (14) erzeugten im Wesentlichen über die gesamte Breite des streifen- oder folienförmigen Materials wirkenden elektrostatischen Feldes (E) mit einer in Richtung auf das Substrat (4) wirkenden Kraft beaufschlagt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrostatische Feld (E) so ausgebildet ist, dass dessen Feldlinien im Wesentlichen senkrecht zu der durch die von dem abgegebenen streifen- oder folienförmigen Material definierten Ebene verlaufen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Elektroden (16) des elektrostatischen Feldgenerators (14) sich im wesentlichen über die gesamte Breite des abgegebenen streifen- oder folienförmigen Materials erstreckt bzw. erstrecken.
  4. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abgegebene streifen- oder folienförmige Material mittels eines von einer Vielzahl von sich im wesentlichen über die gesamte Breite des abgegebenen Materials erstreckenden länglichen Elektroden (16), vorzugsweise Elektrodennadeln, erzeugten Feldes (E) beeinflusst wird.
  5. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Film oder eine Folie aus Heißschmelzklebstoff von der Schlitzdüse der Fluid-Abgabevorrichtung (1) abgegeben wird und nach der Abgabe gleichmäßig über seine gesamte Breite mittels des von dem Feldgenerator (14) erzeugten elektrischen Feldes (E) in Richtung auf das Substrat (4) gedrückt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material auf einem mittels einer Stützrolle (6) oder eines Stützelementes geführten Substrat (4) abgelegt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrolle (6) oder das Stützelement bezogen auf das Substrat (4) gegenüber von der oder den Elektroden (16) des Feldgenerators (14) angeordnet ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrolle (6) oder das Stützelement geerdet ist.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Ablage des streifen- oder folienförmigen Materials auf dem Substrat (4) das Material und das Substrat (4) im Wesentlichen in einem spitzen Winkel zueinander verlaufen.
  10. Verfahren zum Auftragen von fließfähigem Material auf ein bewegbares Substrat (4),

    bei dem fließfähiges Material mittels einer Fluid-Abgabevorrichtung (1) auf ein relativ zu der Fluid-Abgabevorrichtung (1) bewegtes Substrat (4) abgelegt wird,

    dadurch gekennzeichnet, dass das Material nach der Ablage auf dem Substrat (4) mittels eines von einem Feldgenerator (14) erzeugten elektrischen Feldes (E) beeinflusst wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass abgelegte Material durch das elektrische Feld (E) an das Substrat (4) angepresst wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das abgegebene und auf dem Substrat (4) Material wenigstens teilweise in fließfähigem Zustand ist und mittels des elektrischen Feldes (E) an das Substrat (4) angedrückt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mittels des elektrischen Feldes (E) in dem Substrat (4) ausgebildete Vertiefungen oder Öffnungen eingedrückt wird.
  14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das abgelegte Material mittels mehrerer Elektroden (16) angedrückt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elektrostatische Felder (E) in Bewegungsrichtung des Substrates (4) in Reihe geschaltet sind.
  16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (16) oder die Elektroden (16) gegenüber von einer geerdeten Unterlage, vorzugsweise einer drehbaren Rolle, entlang derer das Substrat (4) bewegt wird, angeordnet sind.
  17. Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigem Material auf ein bewegbares Substrat (4), insbesondere zur Durchführung der Verfahren nach den vorstehenden Ansprüchen,

    mit einer Fluid-Abgabevorrichtung (1), welche eine Schlitzdüse zum Erzeugen und Abgeben eines Streifens oder einer Folie aus fließfähigem Material aufweist,

    gekennzeichnet durch einen elektrischen Feldgenerator (14) zum Erzeugen eines elektrischen, vorzugsweise elektrostatischen Feldes (E), wobei mindestens eine Elektrode (16)

    des Feldgenerators (14) benachbart zu der Fluid-Abgabevorrichtung (1) angeordnet ist, so dass das abgegebene Material in Richtung auf das Substrat (4) gedrückt wird.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluid-Abgabevorrichtung (1) und die Elektrode (16) des elektrischen Feldgenerators (14) bezogen auf das Substrat (4) auf der gleichen Seite angeordnet sind.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (16) sich senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrates (4) über die gesamte Breite des streifen- oder folienförmigen Materials erstreckt.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldgenerator (14) mehrere einzelne Elektrodenelemente aufweist, die in Reihe angeordnet sind.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenelemente als Nadeln (16) ausgebildet sind, deren freie Enden im Wesentlichen in Richtung auf das Substrat (4) zeigen.
  22. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (16) oder die Elektroden (16) so angeordnet ist/sind, dass das elektrostatische Feld (E) so ausgebildet ist/sind, dass dessen Feldlinien im wesentlichen senkrecht zu der durch die von dem abgegebenen streifen- oder folienförmigen Material definierten Ebene verlaufen.
  23. Vorrichtung zum Auftragen von fließfähigem Material auf ein bewegbares Substrat (4), insbesondere zur Durchführung der Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,

    mit einer Fluid-Abgabevorrichtung (1), welche mindestens eine Düse zum Abgeben von fließfähigem Material und Auftragen des abgegebenen Materials auf das Substrat (4) aufweist,

    gekennzeichnet durch einem elektrischen Feldgenerator (14) zum Erzeugen eines elektrischen, vorzugsweise elektrostatischen Feldes (E), dessen eine oder mehrere Elektroden (16) benachbart zur Bewegungsbahn des mit dem fließfähigem Material beaufschlagten Substrates (4) angeordnet ist bzw. sind, wobei die Elektrode (16) des Feldgenerators (14) benachbart zu der Fluid-Abgabevorrichtung (1) angeordnet ist, so dass das abgegebene Material in Richtung auf das Substrat (4) gedrückt wird.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elektroden (16) oder Sätze von Elektroden (16) bezogen auf die Bewegungsbahn des Substrates (4) hintereinander geschaltet sind.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (4) im Bereich der Elektroden (16) mittels eines Stützelementes, vorzugsweise einer Stützrolle (6) abgestützt wird.
  26. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 23–25, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere einzelne Elektrodenelemente (16) in Reihe angeordnet sind, welche im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Substrat (4) es angeordnet ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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