Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Sprühbeschichten eines Gegenstands mit einem Heißkleber.

Aus der US 5,020,723 ist eine Vorrichtung zum Sprühbeschichten eines Gegenstands mit einem Heißkleber bekannt. Die Vor- richtung umfasst eine Düse, durch die ein Schmelzestrahl unter Druck ausgestoßen wird. Die Düse ist im Bereich ihrer Düsenöffnung von einer Ringdüse umgeben, durch die Druckluft ausgestoßen wird. Durch die Wirkung der Druckluft wird ein ring- oder spiralförmiger Sprühnebel erzeugt. - Für viele An- Wendungen ist ein ring- oder spiralförmiger Sprühnebel ungeeignet. Durch die Wirkung der Druckluft werden zwar feinste Heißklebertröpfchen gebildet. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass die so hergestellten Tröpfchen an ihrer Oberfläche eine feste Haut aufweisen, wodurch die Festigkeit einer damit hergestellten Klebeverbindung vermindert wird. Abgese ^¬ hen davon weist der Sprühnebel keine besonders exakte geomet ^¬ rische Form auf. D. h. ein Anteil des Sprühnebels, der soge ^¬ nannte "Overspray", gelangt nicht auf den zu beschichtenden Abschnitt des Gegenstands, sondern unerwünschterweise in die Umgebung. Infolgedessen wird die Umgebung verschmutzt. Abgesehen davon geht Heißkleber verloren.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere eine Vor- richtung und ein Verfahren angegeben werden, welche ein präzises Aufbringen eines Heißklebers auf einen Gegenstand mit ^¬ tels Sprühen ermöglichen. Nach einem weiteren Ziel der Erfin- dung soll die Festigkeit einer Klebeverbindung verbessert werden .

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 9 und 11 bis 17.

Nach Maßgabe der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Sprühbeschichten eines Gegenstands mit einem Heißkleber vorgeschla- gen mit einer ersten Düse und einer zweiten Düse, wobei die erste und die zweite Düse so angeordnet sind, dass ein aus der ersten Düse austretender erster Schmelzestrahl und ein aus der zweiten Düse austretender zweiter Schmelzestrahl in einem spitzen Winkel in einem Treffpunkt aufeinandertreffen, so dass sich stromabwärts des Treffpunkts ein Sprühfächer ausbildet, und wobei eine Temperaturhalteeinrichtung zum Halten der ersten und der zweiten Düse auf einer vorgegebenen Solltemperatur im Bereich von 80°C bis 250°C vorgesehen ist. Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung ist es im Gegensatz zum Stand der Technik erstmals möglich, einen Heißkleber in Form eines flachen Sprühfächers auf einen stromabwärts des Treff ^¬ punkts angeordneten Gegenstand aufzutragen. Das schafft neue Freiheiten beim Auftragen eines Heißklebers mittels Sprühbe- Schichtung. Es ist beispielsweise möglich, die Heißkleber li- nienförmig aufzutragen. Ferner können relativ gut begrenzte Beschichtungsbereiche auf dem Gegenstand hergestellt werden. Der Sprühfächer wird erfindungsgemäß durch ein Aufeinandertreffen zweier unter Druck aus den Düsen ausgestoßenen

Schmelzestrahlen hergestellt. In Abkehr vom Stand der Technik wird zur Herstellung des Sprühfächers keine Druckluft bzw. kein Druckgas verwendet. Eine unter Verwendung der vorge ^¬ schlagenen Vorrichtung hergestellte Klebeverbindung weist ei- ne verbesserte Festigkeit auf. - Abgesehen davon kann mit der Erfindung der "Overspray" minimiert werden. Die vorgeschlage ^¬ ne Vorrichtung ermöglicht also ein besonders effizientes Sprühbeschichten eines Gegenstands mit einem Heißkleber.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der spitze Winkel 10° bis 80°, vorzugsweise 20° bis 60°. Der erste und der zweite Schmelzestrahl sind weiterhin vorteil ^¬ hafterweise bezüglich eines Treffpunkts der beiden Schmel- zestrahlen symmetrisch angeordnet, d. h. der erste und der zweite Schmelzestrahl weisen bis zum Treffpunkt im Wesentli ^¬ chen die gleiche Länge auf. Sie treffen infolgedessen mit et ^¬ wa derselben Temperatur aufeinander, wodurch sich ein besonders homogener Sprühfächer ausbildet.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Temperaturhalteeinrichtung eine die Düsen umgebende thermische Iso ^¬ lierung. Es hat sich gezeigt, dass zum Halten der Düsen auf der vorgegebenen Solltemperatur schon eine thermische Isolie- rung der Düsen ausreichend sein kann. Zur thermischen Isolierung können herkömmliche temperaturbeständige Isoliermateria ^¬ lien verwendet werden, deren Temperaturleitfähigkeit geringer ist als die Temperaturleitfähigkeit eines zur Herstellung der ersten und/oder zweiten Düse verwendeten Materials. Bei dem Isoliermaterial kann es sich beispielsweise um Mineralwolle, keramische Fasermatten oder dgl . handeln.

Die Temperaturhalteeinrichtung kann ferner eine Heizvorrichtung, z. B. Heizbänder oder dgl., umfassen, welche die Düsen zumindest abschnittsweise umgeben. Damit werden die Düsen auf einer zum Auftragen des Heißklebers erforderlichen Temperatur gehalten . Nach einer weiteren Ausgestaltung sind die erste und die zweite Düse jeweils mit ihrem stromaufwärtigen Ende mit einem Ventil verbunden. Das Ventil ermöglicht es beispielsweise, den Sprühfächer taktweise zu erzeugen. Damit können mit hoher Geschwindigkeit eine Vielzahl von Gegenständen nacheinander mit Heißkleber beschichtet werden.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine weitere Heizvorrichtung zum Beheizen des Ven- tils vorgesehen. Die am Ventil vorgesehene weitere Heizvor ^¬ richtung kann z. B. zum Beheizen der, vorzugsweise mit einer thermischen Isolierung versehenen, Düsen verwendet werden. In diesem Fall kann die Heizvorrichtung zum Beheizen der Düsen auch weggelassen werden. Damit vereinfacht sich der Aufbau der Vorrichtung.

Des Weiteren kann die Temperaturhalteeinrichtung eine mit den Heizvorrichtungen und/oder der weiteren Heizvorrichtung verbundene Regeleinrichtung zum Halten der Düsen auf der Soll- temperatur umfassen. Damit kann die Vorrichtung jederzeit einsatzbereit gehalten werden. Bei einer Unterbrechung der Sprühbeschichtung kommt es nicht zu einem Einfrieren des Heißklebers in den Düsenkanälen. Mittels der vorgeschlagenen Regelung wird überdies eine Überhitzung der Düsen vermieden.

Stromaufwärts der Düsen ist vorteilhafterweise eine Schmelz ^¬ vorrichtung zum Schmelzen eines festen Heißkleberausgangsma- terials vorgesehen. Ferner kann stromaufwärts der Düsen eine Druckerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines vorgegebenen Drucks auf die Schmelze vorgesehen sein. Es kann sich dabei um eine zur Förderung thermoplastischer Schmelzen geeignete herkömmliche Pumpe handeln. Die Druckerzeugungsvorrichtung ist zweckmäßigerweise zwischen das Ventil und die Schmelzvorrichtung eingeschaltet. Mittels der Druckerzeugungsvorrichtung wird auf die Schmelze ein Druck von 2 bis 10 bar, vorzugsweise 3 bis 6 bar, aufgebracht.

Nach weiterer Maßgabe der Erfindung wird ein Verfahren zum Sprühbeschichten eines Gegenstands mit einem Heißkleber mit folgenden Schritten vorgeschlagen:

Schmelzen eines Heißkleberausgangsmaterials ,

Ausstoßen des geschmolzenen Heizklebers durch eine erste Düse und eine zweite Düse, so dass ein aus der ersten Düse austretender erster Schmelzestrahl und ein aus der zweiten Düse austretender zweiter Schmelzestrahl in einem spitzen Winkel in einem Treffpunkt derart aufeinandertreffen, dass sich stromabwärts des Treff- punkts ein Sprühfächer ausbildet, wobei die Düsen auf einer vorgegebenen Solltemperatur im Bereich von 80°C bis 250°C gehalten werden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem "Heißkleberausgangsmaterial " um einen physikalisch abbinden ^¬ den Klebstoff. Ein solcher Klebstoff liegt bei Raumtemperatur meist in fester, einkomponentiger Form vor. Er enthält in der Regel keine oder nur geringe Lösemittelanteile. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Heißkleberausgangsmaterial um einen Thermoplast, beispielsweise Polyamid, gesättigte Polyester oder Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisate . Das Heißkleberaus ^¬ gangsmaterial kann Zusätze, wie klebrig machende Harze, Weichmacher, Stabilisatoren, Antioxidantien, Füllstoffe, Streckmittel oder Wachse enthalten. Des Weiteren werden unter dem Begriff "Heißkleberausgangsmaterial " auch reaktive

Schmelzklebstoffe verstanden, welche physikalisch und che- misch abbinden. Es handelt sich dabei um Einkomponentensys ^¬ teme, bei denen der Heißkleber z. B. unter Einwirkung von UV- Licht, Feuchtigkeit oder Wasserdampf aushärtet, welcher im zu beschichtenden Gegenstand oder in der Umgebung vorhanden ist. Als reaktiver Schmelzklebstoff kann beispielsweise Polyure- than- (PUR-) Schmelzklebstoff verwendet werden, welcher unter Feuchtigkeitseinwirkung chemisch aushärtet.

Wegen der vorteilhaften Ausgestaltungsmerkmale des Verfahrens wird auf die zur Vorrichtung beschriebenen Merkmale verwie- sen, welche gleichermaßen Ausgestaltungen des Verfahrens bilden können.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemä ^¬ ßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 die Schmelzestrahlen sowie den Sprühfächer gemäß

Fig. 1 oder 2.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zum Sprühbeschichten bzw. "Airless-Sprühvorrichtung" ist ein Behälter 1 mit einer Zuführvorrichtung 2 zum Zuführen von Heißkleberausgangsmaterial versehen. Das Heißkleberausgangsmaterial kann beispiels ^¬ weise als Granulat vorliegen. Mit dem Bezugszeichen 3 ist ei- ne erste Heizvorrichtung zum Beheizen des Behälters 1 bezeichnet. Im Behälter 1 befindet sich eine aus dem Heißkle- berausgangsmaterial gebildete Schmelze S. Die Schmelze S kann beispielsweise aus einem thermoplastischen Polymer gebildet sein. Eine vom Behälter 1 wegführende erste Leitung 4 ist mit einer, vorzugsweise beheizbaren, Pumpe 5 verbunden. Es kann sich dabei beispielsweise um eine Zahnrad-, Membran- oder Kolbenpumpe handeln. Mittels der Pumpe 5 wird die Schmelze S in einer stromabwärts der Pumpe 5 vorgesehenen zweiten Lei- tung 6 auf einen Druck im Bereich von 2 bis 10 bar gebracht. Die erste 4 und die zweite Leitung 6 sind zweckmäßigerweise beheizt. Mit dem Bezugszeichen 7 ist ein Ventil bezeichnet, welches mit einer zweiten Heizvorrichtung 8 versehen ist. Vom Ventil 7 zweigen zwei dritte Leitungen 9 ab, welche in eine erste Düse 10 sowie in eine zweite Düse 11 münden. Die erste 10 und die zweite Düse 11 sind jeweils mit einer dritten Heizvorrichtung 12 versehen. - Obwohl es in den Figuren nicht gezeigt ist, kann es auch sein, dass die erste 10 und die zweite Düse 11 jeweils mit einem Ventil versehen sind. In diesem Fall kann die erste 10 und die zweite Düse 11 mit dem jeweiligen Ventil jeweils eine Baueinheit bilden. Die Bauein ^¬ heit kann in diesem Fall auch die zweite 8 und/oder dritte Heizvorrichtung und/oder eine thermische Isolierung umfassen. Die erste 10 und die zweite Düse 11 sind so angeordnet, dass daraus ausgestoßene Schmelzestrahlen Stl, St2 unter einem Winkel von etwa 60° aufeinandertreffen. Die Düsen 10, 11 weisen zweckmäßigerweise gerade zylindrische Düsenkanäle auf, deren Achsen sich schneiden oder nahezu schneiden. Ein Treff- punkt der Schmelzestrahlen Stl, St2 ist mit dem Bezugszeichen T bezeichnet. Durch das Aufeinandertreffen der Schmelzestrahlen Stl, St2 bildet sich stromabwärts des Treffpunkts T ein Sprühfächer SF, welcher auf einen zu beschichtenden Gegenstand 13 auftrifft.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Soweit die darin verwendeten Komponenten den in Fig. 1 erwähnten Komponenten entsprechen, sind gleiche Bezugszeichen gewählt worden. In Abweichung von Fig. 1 sind hier die erste 10 und die zweite Düse 11 nicht mit dritten Heizvorrichtungen 12 versehen. Mit dem Bezugszeichen 14 ist eine thermische Iso- lierung bezeichnet, welche sowohl das Ventil 7 als auch die erste 10 und die zweite Düse 11 im Wesentlichen umgibt. In diesem Fall wird die zweite Heizvorrichtung 8 zum Beheizen des Ventils 7 auch zum Beheizen der ersten 10 und der zweiten Düse 11 verwendet. Die thermische Isolierung 14 kann ferner vorteilhafterweise auch dazu benutzt werden, die dritten Lei ^¬ tungen 9 auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten.

Die Funktion der Vorrichtungen wird nunmehr unter zusätzlicher Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert.

Mittels der ersten Heizvorrichtung 3 wird dem Behälter 1 zugeführtes Heißkleberausgangsmaterial geschmolzen. Die Tempe ^¬ ratur der Schmelze S beträgt je nach Heißkleberausgangsmate ^¬ rial 120° bis 250°C. Zweckmäßigerweise wird die Temperatur der Schmelze S mittels einer (hier nicht gezeigten) Regelung konstant gehalten. Mittels der stromabwärts nachgeschalteten Pumpe 5 wird die ihr zugeführte Schmelze S auf einen Druck von beispielsweise 3 bis 6 bar gebracht. Mit dem Ventil 7 ist es möglich, eine Verbindung zu den dritten Leitungen 9 zu un- terbrechen. Das Ventil 7 wird mittels der zweiten Heizvorrichtung 8 ebenfalls auf einer geeigneten Temperatur im Bereich von 120 bis 250°C gehalten. Mit der zweiten Heizvorrichtung 8 kann eine Temperatur eingestellt werden, welche zweckmäßigerweise 10°C bis 20°C höher liegt als die Tempera ^¬ tur der Schmelze S im Behälter 1.

Die Schmelze S gelangt stromabwärts des Ventils 7 über, vor- zugsweise beheizte, dritte Leitungen 9 zu der ersten 10 sowie der zweiten Düse 11. Aus der ersten Düse 10 tritt unter dem von der Pumpe 5 erzeugten Druck ein erster Schmelzestrahl Stl aus; aus der zweiten Düse 11 tritt unter dem Druck ein zweiter Schmelzestrahl St2 aus. Die Schmelzestrahlen Stl, St2 weisen zweckmäßigerweise an der Austrittsöffnung der Düsen

10, 11 - je nach Anwendungsfall - einen Durchmesser im Be ^¬ reich von 0,5 bis 3,0 mm auf. Die scharf begrenzten Schmelzestrahlen Stl, St2 treffen im Treffpunkt T unter dem Winkel aufeinander. Der Winkel wird so gewählt, dass sich ein Sprühfächer SF ausbildet. Der Sprühfächer SF trifft mit einer vorgegebenen Auftreffbreite B auf den stromabwärts des Treff ^¬ punkts T angeordneten Gegenstand 13 auf. Ein Abstand zwischen dem Treffpunkt T und einer zu beschichtenden Oberfläche des Gegenstands beträgt z. B. 1 cm bis 20 cm.

Der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugte Sprühfächer SF ist "flach", d. h. eine senkrecht zur Auftreffbreite B sich erstreckende Dicke beträgt vorteilhafterweise das 1- bis 10-Fache, vorzugsweise das 2- bis 6-Fache des Durchmes- sers der Schmelzestrahlen Stl, St2 am Austritt der Düsen 10,

11. Die hier nicht gezeigte Dicke des Sprühfächers SF ver ^¬ läuft senkrecht zur Papierebene.

Mit dem Bezugszeichen Z ist eine Symmetrieebene bezeichnet. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausgestaltung sind die Düsen 10, 11 symmetrisch zueinander angeordnet. Eine erste Länge LI des ersten Schmelzestrahls Stl und eine zweite Länge L2 des zwei- ten Schmelzestrahls St2 sind gleich. In diesem Fall bildet sich ein symmetrischer Sprühfächer SF aus.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es aber auch sein, dass die erste 10 und die zweite Düse 11 nicht symmetrisch zueinander angeordnet sind. Ferner kann es sein, dass die erste Länge LI von der zweiten Länge L2 verschieden ist. Damit ist es möglich, auch asymmetrische Sprühfächer SF zu erzeugen .

Das vorgeschlagene Verfahren bzw. "Airless-Sprühverfahren" eignet sich insbesondere zum Auftragen eines Heißklebers auf nichtgewebte oder auch gewebte Gegenstände 13. Mit dem vorge ^¬ schlagenen Verfahren können Heißklebeverbindungen hervorra- gender Festigkeit erreicht werden. Ferner ist es mit der vor ^¬ geschlagenen Vorrichtung möglich, Heißkleber linienförmig oder in Form definierter rechteckiger Beschichtungsflächen auf Gegenstände 13 aufzutragen. Im Falle einer Rotation des Gegenstands 13 während der Sprühbeschichtung können auch kreisförmige Auftragsflächen oder kreissektorförmige Auf ^¬ tragsflächen erzeugt werden.

Bezugs zeichenliste

1 Behälter

2 Zuführvorrichtung

3 erste Heizvorrichtung

4 erste Leitung

5 Pumpe

6 zweite Leitung

7 Ventil

8 zweite Heizvorrichtung

9 dritte Leitung

10 erste Düse

11 zweite Düse

12 dritte Heizvorrichtung

13 Gegenstand

14 thermische Isolation

S Schmelze

SF Sprühfächer

Stl erster Schmelzestrahl

St2 zweiter Schmelzestrahl

T Treffpunkt

Winkel