Heißkleber

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 eine Vorrichtung zur Beschich tung einer Werkstoffbahn oder eines Werkstoffbogens mit einem Heißkleber. Gegenstand des Verfahrens ist auch ein Verfahren zur Beschichtung von Werkstoffbahnen oder Werkstoffbögen mit Heißkleber.

Beispielsweise in der Verpackungsindustrie ist man bemüht, bislang aus Kunststoff bestehen den Verpackungen, beispielsweise Beutelpackungen, aus umweltfreundlicheren Werkstoffen, wie z.B. Papier herzustellen. Papier kann aber nicht wie eine Kunststofffolie verschweißt wer den und muss wenigstens an den Kontaktstellen, der sogenannten Siegelzone, mit einem Kle ber oder einem Heißkleber versehen werden. Bei Heißkleber ist eine vollflächige Beschichtung möglich, die aber einen unerwünscht hohen Anteil an einem weniger gut abbaubaren Material in das an und für sich umweltfreundliche Papier einbringt. Zudem wird hierdurch das Produkt er heblich verteuert.

Relativ kostengünstig ist das Aufbringen von Nassleimen, das beispielsweise mit Hilfe von Auf tragsrädern oder-walzen auf das Verpackungsmaterial auch nur dort aufgebracht werden kann, wo das Material verklebt werden soll. Nachteile des Nassleims sind aber seine relativ lange Trocknungszeit, bevor eine weitere Verarbeitung möglich ist. Auch die wiederholt erforderliche Reinigung der Walzen wegen der sich dort bildenden Ablagerungen stellt einen Nachteil dieses Verfahrens dar.

Aus diesem Grund haben die bereits erwähnten Heißkleber (Hotmelts) eine weite Verbreitung gefunden. Grundsätzlich lassen sich diese auch auf Papier oder anderen möglichen Packstof fen sehr gut aufbringen. Die notwendigen Einrichtungen sind allerdings recht aufwendig und entsprechend teuer. Der Grund ist in der Zuführung des Klebers in verflüssigter (heißer) Form zu sehen. Leitungen und Auftragsdüsen erfordern eine Reinigung nach dem Abschalten, da sie sonst verstopfen. Auch wenn die Verwendung von Heißkleber mit den bisher bekannten Vor richtungen möglich ist, ist die Akzeptanz von solchen Anlagen bei den Betreibern kleinerer An lagen, wie z.B. von kleinen Schlauchbeutelmaschinen, wegen der hohen Kosten und dem ho hen Wartungsaufwand eher gering.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs ge nannten Art zu schaffen, die das Aufbringen von Heißkleber auf Werkstoffbahnen oder -bögen vereinfachen.

Hauptmerkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind im kennzeichnenden Teil von An spruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 11. Das erfin dungsgemäße Verfahren ist Gegenstand des Anspruches 12, vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 13 bis 17 ausgeführt. Anspruch 18 betrifft eine neuartige Konfektionierung von Heißkleber im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Erfindungsgemäß ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Vorrichtung eine beheizte Rolle Fläche und eine linear senkrecht zu ihrer Drehachse bewegli che Vorratsrolle mit Heißkleber aufweist, wobei die Werkstoffbahn oder der Werkstoffbogen un- ter Anlage an der beheizten Fläche relativ zu der Vorratsrolle beweglich ist, wobei eine An druckvorrichtung vorgesehen ist, die die Vorratsrolle gegen die beheizte Fläche andrückt, und eine Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, die ein Abrollen der Vorratsrolle 16 auf der Werkstoff bahn oder dem Werkstoffbogen bewirkt.

Es hat sich gezeigt, dass sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfache Weise Heißkleber auf Werkstoffbahnen oder -bögen auftragen lässt, die z.B. als Verpackungsmaterial weiterverarbeitet werden können.

Die Vorratsrolle stellt sich dabei als Verbrauchsmaterial dar und ihr Durchmesser verringert sich im Betrieb kontinuierlich mit dem aufgeschmolzenen und auf den Werkstoff übertragenen Heiß kleber. Die Beweglichkeit der Vorratsrolle in Richtung der beheizten Rolle ermöglicht hier einen Ausgleich, um sie entsprechend der Abnahme des Durchmessers an die Vorschubrolle heran zuführen. Vorzugsweise ist eine Federspannvorrichtung vorgesehen, die die erforderliche Fe derbelastung zur Sicherstellung eines gewünschten Anpressdruckes an die beheizte Rolle si cherstellt.

Vorzugsweise ist eine Abschaltvorrichtung vorgesehen, die eine Erfassung des Durchmessers der Vorratsrolle durch eine Erfassung der Position der Vorratsrolle in ihrer Führung erfasst und bei einer Unterschreitung eine Abschaltung der Vorrichtung vornimmt, bevor der Heißkleber vollständig verbraucht ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aufgrund des Umstandes, dass die Wärme zum Auf schmelzen des Heißklebers von der beheizten Fläche durch den Werkstoff auf die Vorratsrolle übertragen wird, in ihrer Anwendung auf maximale Dicken von Werkstoffbahnen oder -bögen beschränkt, da die Temperatur der beheizten Fläche wegen der Temperaturempfindlichkeit des Verpackungsmaterials nicht beliebig erhöht werden kann. Der absolute Grenzwert für eine noch verarbeitbare Dicke hängt unter anderem von der Werkstoffbeschaffenheit, den Eigenschaften des verwendeten Heißklebers und auch von der Vorschubgeschwindigkeit ab. Die erfindungs gemäße Vorrichtung eignet sich jedenfalls insbesondere aber nicht ausschließlich für Papierver packungen, zumal dort in aller Regel nur eine einzige Lage Papier benötigt wird. Für die Verar beitung dickerer Kartonagen ist sie weniger geeignet. Allerdings ist als Vorteil gegenüber mittels Heißdüsen aufgebrachten Heißklebers zu erwähnen, dass der Werkstoff ebenfalls auf die Schmelztemperatur des Heißklebers erwärmt wird, so dass ein besonderer Halt des Heißklebers auf dem Werkstoff erreicht wird.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die beheizte Rolle Fläche als beheizte Oberfläche einer Vorschubrolle ausgebildet, die durch einen Antrieb angetrieben ist, der die Antriebsvorrichtung bildet, wobei die Vorratsrolle in einer linearen Führung beweglich geführt ist.

Auf diese Weise ist kann man eine zusätzliche Antriebsvorrichtung einsparen und es sind ins gesamt nur zwei Rollen für den Auftrag und den Vorschub erforderlich. Alternativ kann der An trieb auch die beheizte Rolle nur synchron zu der durch weitere Vorschubmittel bewerkstelligten Antrieb der Werkstoffbahn bewegt, um Reibungsverluste durch die Adhäsion des Klebers oder von elektrischen Schleifkontakt für eine elektrische Beheizung auszugleichen.

Sofern die Reibkräfte im Bereich der Rollen für den Heißkleberauftrag aber gering sind, genügt es, die Vorratsrolle und die beheizte Rolle durch die Werkstoffbahn passiv mitzuschleppen, wo bei dies den Vorteil hat, dass der Anpressdruck der Vorratsrolle an der beheizten Rolle allein nach den Gesichtspunkten des Kleberauftrages eingestellt werden kann und die Aspekte der Reibmitnahme durch eine aktiv antreibende beheizte Rolle außen vor bleiben können. Ein nur synchron unterstützender Antrieb der beheizten Rolle erlaubt ebenfalls einen variablen An pressdruck.

Alternativ zu einer zwischen zwei Rollen geführten Werkstoffbahn kann vorgesehen sein, dass die Vorratsrolle derart beweglich angetrieben ist, dass sie in einer Auftragszone im Bereich der Heizfläche auf der Werkstoffbahn oder dem Werkstoffbogen abrollt.

Je nach Ausführungsform einer Verpackungsanlage kann diese Kinematik bevorzugt werden. Die Kinematik der zum Abrollen entsprechend geführten Rolle wird bei dieser Ausgestaltung et was komplexer, dagegen ist die Heizfläche statisch an einer ortsfest angeordneten, ebenen Heizbacke ausgebildet, die in der Regel länger als eine durch den Abrollbereich der Vorratsrolle gebildete Auftragszone ausgeführt ist.

Um die Auftragszone exakt zu definieren ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Auftragszone durch Auflagebereiche für die Vorratsrolle begrenzt ist, auf welchen die Vorratsrolle von der Werkstoffbahn oder dem Werkstoffbogen räumlich getrennt ist. Die Auflagebereiche maskieren die Grenzen der Auftragszone, so dass der Heißkleber auch nur in einem exakt definierten Be reich aufgetragen wird und kein Heißkleber in unerwünschte Bereiche des Werkstoffes gelan gen kann.

Um für die Rolle eine gleichmäßige Übergangsbewegung von den Auflagebereichen in die Auf tragszone zu ermöglichen und Kleberreste ggf. besser abstreifen zu können, weisen die beiden Auflagebereiche Rampen als Übergang zur Auftragszone auf. Die Rolle setzt hierbei in der Be wegung auf den Werkstoff auf und wird auch in entsprechender Weise wieder abgehoben, so dass sicher vermieden wird, dass keine Abplattung durch ein lokales Aufschmelzen ergeben kann, wie die bei einem linearen Andrücken der Fall sein könnte.

Wie bereits erwähnt, besteht im Bereich von Verpackungsanlagen die Werkstoffbahn oder der Werkstoffbogen vorzugsweise aus Papier, es sind aber auch Stoffe, Gewebe oder Folien verar beitbar.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Breite der Vorratsrolle zur Durchführung einer partiellen Beschichtung schmaler als die Werkstoffbahn oder der Werkstoffbogen ausgeführt ist.

Hierdurch lässt sich ohne besonderen technischen Aufwand der Heißkleber streifenförmig auf bringen, wobei die seitlich dieser Streifen liegenden Bereiche der Werkstoffbahn die beheizte Vorschubrolle abschirmen, so dass kein aufgeschmolzener Heißkleber auf diese gelangen und diese verunreinigen kann.

Die vorgenannte Vorrichtung kann ohne weiteres mit Verpackungsmaschinen bekannter Art kombiniert werden, die z.B. eine Einrichtung zum Verkleben der beschichteten Werkstoffbahn mit einer weiteren Lage des Werkstoffes aufweist. Dies erfolgt in der Regel in einer Siegelzone, in welcher die erforderliche Wärme in den Werkstoff eingebracht wird, wobei auch eine ggf. noch vorhandene Restwärme vom Aufbringen des Heißklebers genutzt werden kann.

Um die Vorratsrolle einfacher auf einer Lagerwelle anordnen zu können, ist vorzugsweise wei terhin vorgesehen, dass die Vorratsrolle zwischen dem Heißklebermaterial und ihrer Lagerung eine Lagerhülse aufweist. Dadurch kann die Vorratsrolle nach dem Verbrauch leicht ausgetauscht werden, wobei die La gerhülse für einen definierten Anschluss sorgt. Die Lagerhülse kann in einfachen Anwendungs fällen als einfache Papphülse ausgeführt sein, bei schweren Vorratsrollen oder besonderen An forderungen an die Führung können aber auch hochwertigere Materialien zum Einsatz kom men.

Wie bereits erwähnt, ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch ein mittels einer vorste hend beschriebenen Vorrichtung durchführbares Verfahren zum Beschichten einer Werkstoff bahn oder eines Werkstoffbogens, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Werkstoffbahn o- der der Werkstoffbogen relativ zu einer Vorratsrolle bewegt wird, wobei durch eine Heizfläche ein Wärmeeintrag in die Werkstoffbahn oder den Werkstoffbogen erfolgt, und eine Vorratsrolle, die einen Vorrat aus Heißkleber aufweist, in Richtung der beheizten Rolle gedrückt und an ihrer Andruckfläche aufgeschmolzen wird, so dass der Heißkleber über die Breite der Vorratsrolle auf die Werkstoffbahn oder den Werkstoffbogen übertragen wird.

Wie bereits erwähnt ist besteht eine mögliche Ausgestaltung des Verfahrens darin, die Oberflä che einer beheizten Rolle zu beheizen und den Vorschub durch Antreiben der beheizten Rolle in Drehrichtung zu bewerkstelligen so dass keine weiteren Rollen für den Vorschub des Werk stoffes erforderlich sind. Auf die Vor- und Nachteile der verschiedenen Antriebskonzepte ist be reits im Zusammenhang mit der Vorrichtung eingegangen worden.

Für einen gleichmäßigen Kleberauftrag und einen gleichmäßigen Verbrauch der Vorratsrolle kann es vorteilhaft sein, das Verfahren in einer Weise auszugestalten, dass die Vorratsrolle 16 in einer Auftragszone auf der Werkstoffbahn oder dem Werkstoffbogen abgerollt wird, wobei die Auftragszone durch eine ebene Heizfläche beheizt wird.

Wie bereits ebenfalls im Zusammenhang mit der Vorrichtung erläutert, kann das Verfahren ins besondere vorsehen, dass eine Papierbahn oder ein Papierbogen verleimt wird und es ist auch unabhängig vom Werkstoff eine Ausgestaltung des Verfahrens bevorzugt, bei welchem der Heißkleber nur als Streifen auf die Werkstoffbahn oder den Werkstoffbogen aufgetragen wird.

Der solchermaßen ausgebildete Heißkleberstreifen wird in einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ggf. in der gleichen Vorrichtung in einer Siegelzone mit einer weiteren Werkstofflage verklebt. Erfindungsgemäß wird weiterhin zur Konfektionierung ein Heißklebervorrat vorgeschlagen, der als Rolle mit einem massiven, zylindrischen Heißkleberauftrag auf einer Lagerhülse ausgebildet ist. Während Heißkleber bislang in Form von Stäben den Anlagen zugeführt werden, ist die neue Konfektionierung als Rolle auf die zuvor beschriebene Vorrichtung abgestimmt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig.1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Beschichten eines Werkstoffes:

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zum Beschichten eines Werkstoffes.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur kontinuierlichen Beschichtung einer Papierbahn 12 mit ei nem Heißkleber 14. Der Heißkleber 14 bildet einen wesentlichen Teil einer Vorratsrolle 16, wo bei der Heißkleber 14 als zylindrischer Auftrag auf einer Papphülse 18 aufgebracht ist.

Die Vorratsrolle 16 ist auf einer Drehachse 20 mittels Kugellagern 22 drehbar gelagert, wobei die Drehachse 20 im Sinne der Darstellung in vertikaler Richtung linear verschieblich gelagert. Ein Andruckmechanismus (nicht gezeigt) baut eine im Sinne der Darstellung nach unten in Richtung einer beheizten Rolle 24 gerichtete Andruckkraft F auf.

Zwischen der Vorratsrolle 16 und der beheizten Rolle 24 kann die Papierbahn 12 durch die als angetriebene Vorschubrolle ausgebildete beheizte Rolle 24 bewegt werden, wobei die hierzu erforderlichen Vorschubkräfte durch Reibung übertragen werden, die aus der Andruckkraft der Vorratsrolle 16 resultieren. Es ist aber auch möglich, einen separaten Antrieb vorzusehen und die Papierbahn zwischen den dann passiv mitdrehenden Rollen hindurchzuziehen.

Die Papierbahn 12 ist breiter als die Vorratsrolle 16 ausgeführt, so dass nur ein Streifen Heiß kleber 14 auf der Papierbahn 12 aufgebracht wird, weil es in aller Regel ausreichend ist, die Pa pierbahn 12 nur an den Stellen mit einem Heißkleberautrag zu versehen, der später mit einer weiteren Lage verklebt werden soll. Um den Heißkleber 14 auf die Papierbahn 12 aufbringen zu können, ist die ggf. angetriebene beheizten Rolle 24 entsprechend an einer beheizten Oberfläche 25 stark beheizt. Die Tempera tur wird so eingestellt, dass sich der Heißkleber 14 an der obersten Schicht auf dem Umfang der Vorratsrolle 16 über seinen Schmelzpunkt erwärmt, wobei die zwischenliegende Papier bahn 12 eine entsprechende Temperatur erreicht. Der aufgeschmolzene Heißkleber 14 wird dadurch als Streifen auf die durchlaufende Papierbahn 12 kontinuierlich aufgetragen. Die Tem peratur der beheizten Rolle 24 hängt dabei von der Vorschubgeschwindigkeit, der Materialbe schaffenheit der Papierbahn oder einer anderen zu verarbeitenden Materialbahn sowie deren Stärke ab, wobei selbstverständlich auch der zum Einsatz kommende Heißkleber einen Einfluss darstellt. Es versteht sich, dass die Schmelztemperatur des Heißklebers unter einer Tempera turgrenze des Werkstoffes liegen muss, oberhalb welcher das Papier oder ein sonstiges Verpa ckungsmaterial thermische Schädigungen erleiden könnte.

Durch den kontinuierlichen Auftrag von Heißkleber 14 auf die Papierbahn 12 verringert sich der Durchmesser der Vorratsrolle 16 in entsprechender Weise. Um einen dauerhaften Kontakt der Vorratsrolle 16 mit der beheizten Rolle 24 sicherzustellen, ist die bereits erwähnte bewegliche Lagerung der Vorratsrolle 16 vorgesehen, die in Verbindung mit einer Andruckvorrichtung, die z.B. eine oder mehrere Andrückfedern aufweist, über die Standzeit der Vorratsrolle unabhängig von der aktuellen Position der Vorratsrolle 16 für einen korrekten Anpressdruck sorgt.

Ein Positionssensor (nicht gezeigt) ist vorgesehen, um die Position der Drehachse 20 zu erfas sen. Dadurch kann festgestellt werden, wann die Vorratsrolle ihre Verschleißgrenze erreicht hat, so dass diese ausgetauscht werden kann, bevor der Heißkleber 14 vollständig aufge braucht ist.

Wie bereits erwähnt können auch andere Packwerkstoffe als Papier verarbeitet werden, wobei ggf. die Temperatur der beheizten Rolle 24, die Vorschubgeschwindigkeit, den Anpressdruck der beiden Rollen gegeneinander und/oder der zum Einsatz kommende Heißkleber 14 ange passt werden sollten, wobei letzteres durch einfachen Austausch der Vorratsrolle geschehen kann.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 10 kann in eine komplexere Verpackungsmaschine, z.B. eine Schlauchbeutelmaschine (nicht gezeigt) integriert sein, in welcher die mit Heißkleber 14 be schichtete Papierbahn 12 unmittelbar zu einem Beutel durch Verkleben in den Siegelzonen wei terverarbeitet wird. Wie bereits erörtert, kann der Vorschub durch einen Antrieb der dann als Vorschubrolle ausge bildeten beheizten Rolle ausgeführt sein. Eine flexiblere Einsteilbarkeit der Andruckkraft kann bei einer nur passiv mitlaufenden beheizten Rolle 24 erreicht werden, wobei auch ein Antrieb der beheizten Rolle 24 im Zusammenhang mit einem weiteren Antrieb möglich ist, der die ei gentliche Vorschubbewegung der Papierbahn oder eines sonstigen Werkstückes bewerkstelligt. In diesem Fall bewegt der entsprechend schwächer dimensionierte Antrieb der beheizten Rolle 24 diese synchron zur Vorschubbewegung, ohne selbst Vorschubkräfte auf Werkstoff auszu üben.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 1 10 zum Aufträgen von Heißkleber auf eine Papierbahn 1 12 gezeigt. Hierbei kommt eine praktisch identische Vorratsrolle 16 wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform zum Einsatz, die lediglich in einer etwas anderen Art und Weise relativ zu dem Werkstoff bewegt wird.

Bei der Vorrichtung 1 12 wird die Werkstoffbahn 1 12 über eine Heizfläche 125 einer Heizbacke 124 bewegt, wobei eine Auftragszone 126 durch zwei Auflagebereiche 128 für die Vorratsrolle 16 begrenzt ist. Zwischen den Auflagebereichen 128 und der Auftragszone 126 sind Rampen 130 vorgesehen, die eine sanfte Übergangsbewegung der Vorratsrolle 16 von den Auflagerbe reichen 128 in die Auftragszone 126 ermöglichen.

Der Ablauf der Beschichtung der Papierbahn mit Heißkleber 14 ist hierbei wie folgt. Die Vorrats rolle 16 wird zunächst auf einen der nicht beheizten Auflagebereiche 128 abgesenkt. Dies er folgt innerhalb einer bereits im Zusammenhang mit der vorherigen Ausführungsform erwähnten linearen Führung, die auch die Nachstellbewegung der Vorratsrolle 16 bei abnehmendem Durchmesser der Vorratsrolle 16 ermöglicht.

Aus einer Position in einem Auflagebereich wird die Vorratsrolle 16 zum Aufträgen von Heißkle ber ohne Antrieb der Vorratsrolle 16 um ihre Drehachse parallel zur Papierbahn bewegt, wobei sie sich durch die zuvor beschrieben Linearführung nach Verlassen der Rampe 130 sanft an die Papierbahn 1 12 anlegen kann und die Auftragszone 126 an der gegenüberliegenden Rampe 130 wieder verlässt, um in den gegenüberliegenden Auflagebereich 128 zu gelangen. Entspre chend ist der Bewegungsweg der Vorratsrolle parallel zur Papierbahn 1 12 länger als die Auf tragszone 126. Es hat sich gezeigt, dass durch Abrollen der Vorratsrolle 16 in der Auftragszone 126 ohne Eigenantrieb der Rolle in Drehrichtung oder Antreiben der Papierbahn 1 12 ein beson ders gleichmäßiger Heißkleberauftrag ermöglicht wird und auch die Vorratsrolle gleichmäßiger verbraucht wird, d.h. auf dem Umfang der Vorratsrolle 16 bilden sich weniger Abplattungen durch lokale Aufschmelzvorgänge.

Für die beheizten Flächen werden bevorzugte Impulsheizungen eingesetzt, die unmittelbar ein- und wieder abgeschaltet werden können. Damit werden Anheizzeiten vermieden, wie sie beim Einsatz von herkömmlichen Heizpatronen zu berücksichtigen sind. Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merk male und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Ver- fahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfin dungswesentlich sein.

Bezu gszei chen l iste

10 Vorrichtung zum Aufträgen von Heißkleber

12 Papierbahn

14 Heißkleber

16 Vorratsrolle

18 Papphülse

20 Drehachse

22 Kugellager

24 Vorschubrolle/beheizte Rolle

25 beheizte Oberfläche

110 Vorrichtung zum Aufträgen von Heißkleber

112 Papierbahn

124 Heizbacke

126 Auftragszone

128 Auflagebereiche

130 Rampen