DE102023104901A1 - Device and method for UV radiation activation of web-shaped adhesive tapes - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Verwendung bei der UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen Klebebändern (12), umfassend: x) eine Führungsanordnung zur Führung eines bahnförmigen Klebebandes (12) entlang einer Führungsbahn, wobei die Führungsanordnung drei oder mehr voneinander entlang der Längsrichtung L der Vorrichtung (10) beabstandete Führungselemente (14) umfasst, wobei zumindest eines der Führungselemente (14) ein rotierbares Führungselement (14) ist, welches so in der Vorrichtung (10) angeordnet ist, dass dessen Rotationsachse zumindest teilweise in die orthogonal zur Längsrichtung L stehende Querrichtung Q weist, und y) eine oder mehrere UV-Strahlungsquellen (16), wobei die UV-Strahlungsquellen (16) das Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge λ im Bereich von 100 bis 400 nm aufweisen, wobei die Führungselemente (14) der Führungsanordnung bezogen auf die orthogonal zur Längsrichtung L und Querrichtung Q stehende Höhenrichtung H zumindest teilweise auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, und wobei die UV-Strahlungsquellen (16) jeweils so in der Vorrichtung (10) angeordnet sind, dass ein erster Teil der Führungselemente (14) bezogen auf die Höhenrichtung H oberhalb der UV-Strahlungsquelle (16) liegt und ein zweiter Teil der Führungselemente (14) bezogen auf die Höhenrichtung H unterhalb der UV-Strahlungsquellen (16) liegt.The invention relates to a device (10) for use in the UV radiation activation of web-shaped adhesive tapes (12), comprising: x) a guide arrangement for guiding a web-shaped adhesive tape (12) along a guide track, wherein the guide arrangement comprises three or more guide elements (14) spaced apart from one another along the longitudinal direction L of the device (10), wherein at least one of the guide elements (14) is a rotatable guide element (14) which is arranged in the device (10) such that its axis of rotation points at least partially in the transverse direction Q orthogonal to the longitudinal direction L, and y) one or more UV radiation sources (16), wherein the UV radiation sources (16) have the intensity maximum of the emission at a wavelength λ in the range from 100 to 400 nm, wherein the guide elements (14) of the guide arrangement are arranged at least partially at different heights with respect to the height direction H orthogonal to the longitudinal direction L and transverse direction Q, and wherein the UV radiation sources (16) are each arranged in the device (10) such that a first part of the guide elements (14) lies above the UV radiation source (16) with respect to the height direction H and a second part of the guide elements (14) lies below the UV radiation sources (16) with respect to the height direction H.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung bei der UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen Klebebändern und ein entsprechendes Verfahren zur UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen Klebebändern mit einer solchen Vorrichtung. Offenbart wird zudem die Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung zur Aushärtung von bahnförmigen UV-aushärtbaren Klebebändern.The invention relates to a device for use in the UV radiation activation of web-shaped adhesive tapes and a corresponding method for the UV radiation activation of web-shaped adhesive tapes using such a device. The use of a corresponding device for curing web-shaped UV-curable adhesive tapes is also disclosed.
In zahlreichen modernen Fertigungsverfahren kommen heutzutage Klebemassen und Klebeelemente, wie beispielsweise Klebebänder, zum Einsatz. Die Verwendung entsprechender Klebetechnologien beschränkt sich dabei regelmäßig nicht bloß auf das Fügen separater Elemente durch das Erzeugen stoffschlüssiger Verbindungen. Vielmehr werden Klebemassen und entsprechende Klebeelemente auch für zahlreiche weitere Zwecke eingesetzt, wobei neben dem Verschließen von Öffnungen in Substraten insbesondere auch die Oberflächenmodifizierung von Substraten, d.h. deren Beklebung, eine große Rolle spielt.Adhesives and adhesive elements, such as adhesive tapes, are used in numerous modern manufacturing processes today. The use of corresponding adhesive technologies is not usually limited to just joining separate elements by creating material-tight connections. Adhesives and corresponding adhesive elements are also used for numerous other purposes, whereby in addition to closing openings in substrates, the surface modification of substrates, i.e. their gluing, plays a major role.
Neben den aus dem Alltag besonders bekannten Haftklebebändern kommen hierbei im industriellen Kontext auch sogenannte reaktive Klebebänder zum Einsatz, deren reaktive Klebemasse unter bestimmten Bedingungen ausgehärtet werden kann. Entsprechende aushärtbare Klebemassen haben in dem für die Applikation vorgesehenen Zustand noch nicht ihren maximalen Vernetzungsgrad erreicht und können durch äußere Einflüsse ausgehärtet werden, indem die Polymerisation in der aushärtbaren Klebemasse initiiert und dadurch der Vernetzungsgrad erhöht wird. Hierbei verändern sich die mechanischen Eigenschaften der nunmehr ausgehärteten Klebemasse, wobei insbesondere die Viskosität, die Oberflächenhärte und die Festigkeit zunehmen.In addition to the pressure-sensitive adhesive tapes that are particularly well-known in everyday life, so-called reactive adhesive tapes are also used in an industrial context, the reactive adhesive of which can be cured under certain conditions. In the state intended for application, the corresponding curable adhesives have not yet reached their maximum degree of cross-linking and can be cured by external influences by initiating polymerization in the curable adhesive and thereby increasing the degree of cross-linking. This changes the mechanical properties of the now cured adhesive, with the viscosity, surface hardness and strength in particular increasing.
Aushärtbare Klebemassen sind im Stand der Technik bekannt und können aus chemischer Sicht sehr unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Diesen aushärtbaren Klebemassen ist gemein, dass die Vernetzungsreaktion durch externe Einflussfaktoren ausgelöst werden kann, beispielsweise durch Energiezufuhr, insbesondere durch Temperatur-, Plasma- oder Strahlenhärtung, und/oder den Kontakt mit einer die Polymerisation fördernden Substanz, wie es beispielsweise bei feuchtigkeitshärtenden Klebemassen der Fall ist. Beispielhafte Klebemassen sind in der
Durch die Aushärtung werden die eingesetzten Klebemassen zu festen und mechanisch belastbaren Werkstoffen. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, ein im unausgehärteten Zustand formbares und in vielen Fällen haftklebriges Klebeelement auf der Oberfläche eines Substrates auszuformen und in der gewünschten Position anzuordnen, um anschließend durch die fortschreitende Aushärtung einen Strukturwerkstoff zu erzeugen. Der Einsatz von entsprechenden reaktiven Klebebändern eignet sich dadurch ganz besonders, um durch die resultierende strukturelle Verklebung separate Elemente langfristig in belastbarer Weise zu fügen oder auf der Oberfläche von damit beklebten Substraten gezielt eine Beschichtung aus dem ausgehärteten Klebeband zu erzeugen, welche das unterliegende Substrat bedeckt und die Oberflächeneigenschaften des Substrates an den bedeckten Stellen bestimmt.When the adhesives are cured, they become solid and mechanically resilient materials. This makes it possible to advantageously form an adhesive element that is malleable in the uncured state and in many cases pressure-sensitively adhesive on the surface of a substrate and to arrange it in the desired position in order to then produce a structural material through progressive curing. The use of appropriate reactive adhesive tapes is therefore particularly suitable for joining separate elements in a resilient manner over the long term using the resulting structural bond or for specifically producing a coating of the cured adhesive tape on the surface of substrates bonded with it, which covers the underlying substrate and determines the surface properties of the substrate in the covered areas.
Industriell von besonders großer Bedeutung sind strahlungshärtende reaktive Klebebänder, insbesondere UV-aushärtbare Klebebänder, in denen die Aushärtungsreaktion durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht initiiert werden kann. Der Schritt der Initiierung der Aushärtungsreaktion, der auch als Aktivierung bezeichnet wird, stellt dabei in der Praxis häufig einen Verfahrensschritt dar, der in einem Fertigungsverfahren einen zusätzlichen Zeit- und/oder Kostenaufwand verursacht bzw. eine komplexe Verfahrensführung erforderlich macht.Of particular industrial importance are radiation-curing reactive adhesive tapes, especially UV-curable adhesive tapes in which the curing reaction can be initiated by irradiation with ultraviolet light. In practice, the step of initiating the curing reaction, which is also referred to as activation, often represents a process step that causes additional time and/or cost in a manufacturing process or requires complex process management.
Beispielsweise ist es denkbar, UV-aushärtbare Klebebänder vor der Aktivierung auf das zu beklebende Substrat zu applizieren, beispielsweise im Rahmen einer Kabelumwicklung oder einer Schutzbeklebung für Batteriezellen. Die UV-induzierte Aushärtung wird in diesen Fällen erst anschließend initiiert. Diese nachgelagerte UV-Strahlungsaktivierung erfordert insbesondere bei komplex strukturierten Substraten, wie beispielsweise umwickelten Kabelbäumen, in vielen Fällen spezialisierte Aushärtungsvorrichtungen zur kontrollierten Applikation der nötigen UV-Strahlung und/oder gut geschulte Arbeitskräfte, um eine zuverlässige Aushärtung sicherzustellen.For example, it is conceivable to apply UV-curable adhesive tapes to the substrate to be bonded before activation, for example as part of a cable wrap or a protective adhesive for battery cells. In these cases, the UV-induced curing is only initiated afterwards. This downstream UV radiation activation often requires specialised curing devices for the controlled application of the necessary UV radiation and/or well-trained workers to ensure reliable curing, particularly in the case of complex structured substrates such as wrapped cable harnesses.
Insbesondere wenn in einem industriellen Fertigungsverfahren pro Zeiteinheit große Mengen an UV-aushärtbaren Klebebändern appliziert werden sollen, besteht eine Alternative zu der nachgelagerten UV-Strahlungshärtung darin, die UV-Strahlungsaktivierung unmittelbar vor der Applikation vorzunehmen. Dies hat den Vorteil, dass das UV-aushärtbare Klebeband als kontinuierliches Band, welches zumeist von einer Rolle bereitgestellt wird, vor der Applikation an ein Substrat effizienter gehandhabt werden kann. Bei dieser Verfahrensführung wird ausgenutzt, dass die UV-induzierte Aushärtung und damit der Übergang in einen Strukturwerkstoff nicht instantan erfolgt, sondern bis zur vollständigen Überführung der UV-aushärtbaren Klebemasse in den gewünschten Endzustand eine gewisse Zeit vergeht. In dieser Zeit nach der Aktivierung kann ein vor dem Applizieren UV-aktiviertes reaktives Klebeband noch an das zu beklebende Substrat angebracht werden, wonach infolge der fortschreitenden Aushärtung die gewünschte strukturelle Verklebung erhalten wird.Particularly when large quantities of UV-curable adhesive tapes are to be applied per unit of time in an industrial production process, an alternative to downstream UV radiation curing is to carry out UV radiation activation immediately before application. This has the advantage that the UV-curable adhesive tape can be handled more efficiently as a continuous tape, which is usually provided from a roll, before application to a substrate. This process takes advantage of the fact that UV-induced curing and thus the transition to a structural material does not occurs instantaneously, but rather a certain amount of time passes before the UV-curable adhesive mass is completely converted into the desired final state. During this time after activation, a reactive adhesive tape that was UV-activated before application can still be attached to the substrate to be bonded, after which the desired structural bond is obtained as a result of the progressive curing.
Im Stand der Technik erfolgt die UV-Aktivierung vor der Beklebung zumeist durch eine flächige, einseitige Bestrahlung der UV-aushärtbaren Klebebänder, was beispielsweise durch den Einsatz von manuell geführten UV-Strahlern erfolgen kann. Hierdurch ergibt sich infolge der Notwendigkeit, sämtliche Bereiche des UV-aushärtbaren Klebebandes möglichst gleichmäßig mit einer notwendigen Mindeststrahlungsdosis zu beaufschlagen, in vielen Fällen ein unvorteilhafter Zeitaufwand sowie ein hoher Platzbedarf, um das gegebenenfalls lange Stück an UV-aushärtbarem Klebeband während der manuellen UV-Aktivierung in geeigneter Weise zu lagern.In the current state of the art, UV activation before bonding is usually carried out by irradiating the UV-curable adhesive tapes on one side, for example by using manually operated UV lamps. As a result of the need to expose all areas of the UV-curable adhesive tape to the necessary minimum radiation dose as evenly as possible, this often results in an unfavorable expenditure of time and a large amount of space being required to store the possibly long piece of UV-curable adhesive tape in a suitable manner during manual UV activation.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben sich die Aufgabe gestellt, die der finalen Verklebung vorgelagerte UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen Klebebändern zeit- und/oder kosten effizienter zu gestalten und dabei insbesondere auch die Gewährleistung einer möglichst gleichbleibenden Qualität der Aktivierung zu ermöglichen. Insoweit haben die Erfinder zunächst einen Aufbau nach Art eines linearen UV-Tunnels in Erwägung gezogen, wie er beispielsweise aus dem Bereich der Lebensmitteltechnologie bekannt ist, wo entsprechende UV-Tunnel beispielsweise zur Entkeimung von Lebensmitteln eingesetzt werden. Ein entsprechender Aufbau umfasst eine Fördervorrichtung, beispielsweis ein Förderband, auf dem ein UV-aushärtbares Klebeband durch einen Tunnel geführt werden kann, in dessen Inneren eine Vielzahl an UV-Strahlungsquellen angeordnet sind, welche das durch den UV-Tunnel geführte Klebeband mit Strahlung beaufschlagen.The inventors of the present invention have set themselves the task of making the UV radiation activation of web-shaped adhesive tapes prior to the final bonding more time- and/or cost-efficient and, in particular, of ensuring that the quality of the activation is as consistent as possible. In this respect, the inventors initially considered a structure in the manner of a linear UV tunnel, as is known, for example, from the field of food technology, where corresponding UV tunnels are used, for example, to disinfect food. A corresponding structure comprises a conveyor device, for example a conveyor belt, on which a UV-curable adhesive tape can be guided through a tunnel, inside which a large number of UV radiation sources are arranged, which expose the adhesive tape guided through the UV tunnel to radiation.
An dieser Verfahrensführung wurde zunächst als vorteilhaft erachtet, dass sich durch die Einstellung der Fördergeschwindigkeit der Fördervorrichtung und die Länge des UV-Tunnels die Verweilzeit jedes Abschnitts des UV-aushärtbaren Klebebandes im Inneren des Tunnels und damit die Expositionszeit gegenüber der UV-Strahlung gezielt einstellen ließ. Zudem ist es im Unterschied zu manuellen Verfahren der UV-Strahlungsaktivierung möglich, kontrolliert einen vorbestimmten Abstand zwischen dem auszuhärtenden UV-aushärtbaren Klebeband und den UV-Strahlungsquellen einzustellen. Als vorteilhaft wurde auch erachtet, dass sich mit einem entsprechenden UV-Tunnel die UV-Strahlungsaktivierung von UV-aushärtbaren Klebebändern vor der Beklebung in vorteilhafter Weise automatisieren ließe.The initial advantage of this method was that the dwell time of each section of the UV-curable adhesive tape inside the tunnel and thus the exposure time to UV radiation could be specifically adjusted by adjusting the conveyor speed of the conveyor and the length of the UV tunnel. In addition, in contrast to manual UV radiation activation methods, it is possible to set a predetermined distance between the UV-curable adhesive tape to be cured and the UV radiation sources in a controlled manner. It was also considered advantageous that the UV radiation activation of UV-curable adhesive tapes before bonding could be advantageously automated using a suitable UV tunnel.
Trotz dieser grundsätzlich vorteilhaften Eigenschaften haben die Erfinder gefunden, dass eine entsprechende Vorrichtung mit einem linearen UV-Tunnel für die besonderen Anwendungserfordernisse im Bereich der Klebetechnik in den meisten Fällen nicht beziehungsweise zumindest nicht hinreichend geeignet ist. Despite these fundamentally advantageous properties, the inventors have found that a corresponding device with a linear UV tunnel is in most cases not, or at least not sufficiently, suitable for the special application requirements in the field of adhesive technology.
Dies ist nach Einschätzung der Erfinder dadurch bedingt, dass die UV-Strahlungsaktivierung von UV-aushärtbaren Klebebändern regelmäßig vergleichsweise große Strahlungsdosen erfordert. Um die notwendige Strahlungsdosis auf einen Abschnitt des UV-aushärtbaren Klebebandes zu applizieren, würden in einem linearen UV-Tunnel sehr lange Verweilzeiten und/oder sehr leistungsstarke UV-Strahlungsquellen benötigt.According to the inventors, this is due to the fact that the UV radiation activation of UV-curable adhesive tapes regularly requires comparatively large doses of radiation. In order to apply the necessary radiation dose to a section of the UV-curable adhesive tape, very long dwell times and/or very powerful UV radiation sources would be required in a linear UV tunnel.
Der Einsatz von sehr leistungsstarken UV-Strahlungsquellen kann jedoch zu Problemen beim Temperaturmanagement, insbesondere bei der Kühlung, entsprechender Vorrichtungen führen und ist insgesamt vor dem Hintergrund einer angestrebten möglichst hohen Energieeffizienz wenig wünschenswert. Die Umsetzung mit langen Verweilzeiten hat den Nachteil, dass dies für die spätere Praxisanwendung nur schlecht über die Einstellung von geringen Fördergeschwindigkeiten realisiert werden kann, da in diesem Fall das Bereitstellungstempo von aktiviertem UV-aushärtbaren Klebeband nicht hoch genug ist, um den industriellen Anforderungen typischer Fertigungsverfahren zu genügen. Zudem kann sich dadurch in der Praxis eine funktionelle Beschränkung der maximalen Länge der aktivierbaren UV-aushärtbaren Klebebänder ergeben, da die Bereiche des UV-aushärtbaren Klebebandes, welche den UV-Tunnel zuerst verlassen, Gefahr laufen, bereits zu weitgehend auszuhärten, während die hinteren Teile noch langsam durch den UV-Tunnel geführt werden. Somit bleibt insbesondere bei Handhabung von längeren UV-aushärtbaren Klebebändern vor allem die Option, den UV-Tunnel konstruktiv sehr lang auszuführen, um dadurch bei hohen Fördergeschwindigkeiten eine hinreichende Verweilzeit in der Vorrichtung zu gewährleisten. Hierdurch ergibt sich jedoch eine Vorrichtung zur UV-Strahlenaktivierung, welche einen unvorteilhaft hohen Platzbedarf aufweist und in vielen Fertigungsbetrieben nicht ohne Weiteres in bestehende Fertigungsstraßen eingebaut werden kann.However, the use of very powerful UV radiation sources can lead to problems with temperature management, particularly with cooling, of corresponding devices and is generally not desirable against the background of the goal of achieving the highest possible energy efficiency. The implementation with long residence times has the disadvantage that this can only be achieved with difficulty for later practical use by setting low conveyor speeds, since in this case the delivery speed of activated UV-curable adhesive tape is not high enough to meet the industrial requirements of typical manufacturing processes. In practice, this can also result in a functional limitation of the maximum length of the activatable UV-curable adhesive tapes, since the areas of the UV-curable adhesive tape that leave the UV tunnel first run the risk of already curing too much, while the rear parts are still slowly guided through the UV tunnel. This means that, particularly when handling longer UV-curable adhesive tapes, the main option is to construct the UV tunnel very long in order to ensure sufficient dwell time in the device at high conveying speeds. However, this results in a device for UV radiation activation that requires an unfavorably large amount of space and cannot be easily installed in existing production lines in many manufacturing plants.
Als zusätzliches Problem haben die Erfinder erkannt, dass der Einsatz eines solchen UV-Tunnels, wie zumeist auch die manuelle Aktivierung, zudem in einer lediglich einseitigen Aktivierung der UV-aushärtbaren Klebebänder resultiert, da diese mit zumindest einer Seite auf dem Fördervorrichtung aufliegen. Die durch die UV-Strahlung initiierte chemische Vernetzungsreaktion muss sich somit von der einen Seite des UV-aushärtbaren Klebebandes durch die Klebemasse hindurch fortsetzen. Hierdurch kann sich in nachteiliger Weise insbesondere bei dickeren UV-aushärtbaren Klebebändern ein unerwünschter Gradient des Aushärtungszustands ausbilden, durch den die Verarbeitungseigenschaften nachteilig beeinflusst werden können.As an additional problem, the inventors have recognized that the use of such a UV tunnel, as well as manual activation in most cases, also results in only one-sided activation of the UV-curable adhesive tapes, since these are placed with at least one side on the conveyor device. The chemical cross-linking reaction initiated by the UV radiation must therefore continue from one side of the UV-curable adhesive tape through the adhesive. This can disadvantageously result in an undesirable gradient in the curing state, particularly in the case of thicker UV-curable adhesive tapes, which can have a detrimental effect on the processing properties.
Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen oder zumindest zu verringern.The primary object of the present invention was to eliminate or at least reduce the disadvantages of the prior art.
Insbesondere war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Verwendung bei der UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen Klebebändern und ein damit durchzuführendes Verfahren zur UV-Strahlungsaktivierung anzugeben, mit dem eine dem Bekleben vorgelagerte UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen UV-aushärtbaren Klebebändern in einer besonders zeit- und/oder kosteneffizienten Art und Weise möglich ist.In particular, it was the object of the present invention to provide a device for use in the UV radiation activation of web-shaped adhesive tapes and a method for UV radiation activation to be carried out therewith, with which a UV radiation activation of web-shaped UV-curable adhesive tapes prior to bonding is possible in a particularly time- and/or cost-efficient manner.
Es war eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass die anzugebende Vorrichtung zur UV-Strahlungsaktivierung mit einer vorteilhaft hohen Durchsatz an UV-strahlungsaktiviertem Klebeband zu erlauben und eine Verarbeitung von langen bahnförmigen Klebebändern zu ermöglichen.It was an object of the present invention to provide a device for UV radiation activation with an advantageously high throughput of UV radiation-activated adhesive tape and to enable the processing of long web-shaped adhesive tapes.
Hierbei war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass es möglich sein sollte, die Vorrichtung in einer besonders kompakten Bauform auszuführen, wobei es wünschenswert war, dass die anzugebende Vorrichtung ein vorteilhaftes Temperaturmanagement ermöglichen sollte.It was an object of the present invention that it should be possible to design the device in a particularly compact design, wherein it was desirable that the device to be specified should enable advantageous temperature management.
Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass mit der anzugebenden Vorrichtung und dem entsprechenden Verfahren eine besonders prozesssichere UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen Klebebändern möglich sein sollte, die insbesondere die Gewährleistung eines präzise eingestellten Grades der UV-Strahlungsaktivierung ermöglichen sollte, wobei es wünschenswert war, dass das entsprechende Verfahren möglichst niedrige Anforderung an den Ausbildungs- und Trainingsgrad der eingesetzten Arbeitskräfte stellen sollte.It was a further object of the present invention that the device to be specified and the corresponding method should enable a particularly reliable UV radiation activation of web-shaped adhesive tapes, which should in particular enable the guarantee of a precisely set degree of UV radiation activation, wherein it was desirable that the corresponding method should place the lowest possible demands on the level of education and training of the workers employed.
Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass mit der anzugebenden Vorrichtung und dem entsprechenden Verfahren eine möglichst effizienten und gleichmäßige Aktivierung der UV-aushärtbaren Klebemasse in den reaktiven Klebebändern, insbesondere mit reduzierten Aushärtungsgradienten, erreicht werden können sollte, sodass mit der anzugebenden Vorrichtung und dem entsprechenden Verfahren UV-strahlungsaktivierte Klebebänder herstellbar sein sollten, die über ausgezeichnete Verarbeitungseigenschaften verfügen und in der nachgelagerten Verwendung in ausgezeichneten strukturellen Verklebungen resultieren.It was a further object of the present invention that the device to be specified and the corresponding method should be able to achieve the most efficient and uniform activation of the UV-curable adhesive in the reactive adhesive tapes, in particular with reduced curing gradients, so that the device to be specified and the corresponding method should be able to produce UV radiation-activated adhesive tapes which have excellent processing properties and result in excellent structural bonds in the downstream use.
Zudem war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass sich die anzugebende Vorrichtung und das entsprechende Verfahren besonders weitgehend automatisierbar sein sollten und in vorteilhafter Weise in einer möglichst kontinuierlichen Verfahrensführung betreibbar sein sollten.In addition, it was an object of the present invention that the device to be specified and the corresponding method should be particularly largely automatable and should be operable in an advantageous manner in a process that is as continuous as possible.
Es war eine sekundäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zudem eine Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung bei der Aushärtung von bahnförmigen UV-aushärtbaren Klebebändern anzugeben.It was a secondary object of the present invention to also provide a use of a corresponding device in the curing of web-shaped UV-curable adhesive tapes.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nunmehr gefunden, dass sich die vorstehend beschriebenen Aufgaben lösen lassen, wenn eine Vorrichtung zur Verwendung bei der UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen Klebebändern bereitgestellt wird, die mehrere rotierbare Führungselemente umfasst, die entlang einer Richtung voneinander beabstandet und quer dazu auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, sodass ein über die Führungselemente geführtes bahnförmiges Klebeband eine mäanderförmige Führungsbahn beschreibt und UV-Strahlungsquellen zwischen den Führungselementen angeordnet werden, um ein auf der Führungsbahn geführtes bahnförmiges Klebeband mit elektromagnetischer Strahlung zu beaufschlagen, wie es in den Ansprüchen definiert ist.The inventors of the present invention have now found that the objects described above can be achieved if a device for use in the UV radiation activation of web-shaped adhesive tapes is provided, which device comprises a plurality of rotatable guide elements which are spaced apart from one another along one direction and arranged transversely thereto at different heights, so that a web-shaped adhesive tape guided over the guide elements describes a meandering guide path and UV radiation sources are arranged between the guide elements in order to expose a web-shaped adhesive tape guided on the guide path to electromagnetic radiation, as defined in the claims.
In vorteilhafter Weise ergibt sich hierdurch eine Vorrichtung zur Verwendung bei der UV-Strahlungsaktivierung von bandförmigen Klebebändern, in der eine große Bahnlänge an Klebeband in einer Vorrichtung mit einer kompakten Bauform und einem geringen Platzbedarf geführt werden kann, wobei die Bahnführung eine besonders effiziente Nutzung der von den UV-Strahlungsquellen bereitgestellten UV-Strahlung ermöglichen. Die entsprechende Vorrichtung kann trotz einer hohen Bahngeschwindigkeit des geführten bahnförmigen Klebebandes bei geringem Platzbedarf eine große Verweilzeit des Klebebandes in der Vorrichtung und eine intensive Strahlungsexposition gewährleisten.This advantageously results in a device for use in the UV radiation activation of tape-shaped adhesive tapes, in which a large length of adhesive tape can be guided in a device with a compact design and a small space requirement, the web guide enabling particularly efficient use of the UV radiation provided by the UV radiation sources. The corresponding device can ensure a long dwell time of the adhesive tape in the device and intensive radiation exposure despite a high web speed of the guided web-shaped adhesive tape with a small space requirement.
Insbesondere ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in vorteilhafter Weise möglich, das Verfahren zur UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen Klebebändern weitgehend zu automatisieren und dabei die Bereitstellung von aktiviertem Klebeband in gleichbleibender Qualität und präzise eingestellten Aktivierungszuständen bereitzustellen, ohne dass hierfür eine umfassende Schulung der im Verfahren eingesetzten Arbeitskräfte notwendig ist.In particular, the device according to the invention advantageously makes it possible to largely automate the process for UV radiation activation of web-shaped adhesive tapes and to provide activated adhesive tape of consistent quality and precisely adjusted activation states without the need for comprehensive training of the workers used in the process.
Insbesondere ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Platzierung von zwei oder mehr UV-Strahlungsquellen in effizienter Weise das geführte bahnförmige Klebeband beidseitig mit UV-Strahlung zu beaufschlagen und dabei in vorteilhafter Weise der Entstehung von ausgeprägten Aushärtungsgradienten in der UV-aushärtbaren Klebemasse entgegenzuwirken. Durch die effiziente Nutzung der UV-Bestrahlungsleistung kann die entsprechende Vorrichtung energieeffizienter betrieben werden und ist hinsichtlich ihres Temperaturmanagements vorteilhaft.In particular, the device according to the invention makes it possible to efficiently expose the guided web-shaped adhesive tape to UV radiation on both sides by placing two or more UV radiation sources and thereby advantageously counteract the formation of pronounced curing gradients in the UV-curable adhesive mass. By efficiently using the UV radiation power, the corresponding device can be operated more energy efficiently and is advantageous in terms of its temperature management.
Beim Einsatz von zwei oder mehr UV-Strahlungsquellen lässt sich durch die dadurch erreichbare beidseitige UV-Strahlungsaktivierung zudem in synergistischer Weise eine Verringerung der benötigten Aktivierungszeit erreichen, da eine von beiden Seiten bewirkte UV-Aktivierung insgesamt weniger Zeit benötigt als die einseitige UV-Aktivierung durch die gesamte Klebeschicht hindurch durchzuführen.When using two or more UV radiation sources, the resulting double-sided UV radiation activation can also synergistically reduce the required activation time, since UV activation from both sides requires less time overall than one-sided UV activation through the entire adhesive layer.
Die vorstehend genannten Aufgaben werden somit durch den Gegenstand der Erfindung gelöst, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungen.The above-mentioned objects are thus achieved by the subject matter of the invention as defined in the claims. Preferred embodiments of the invention emerge from the subclaims and the following statements.
Solche Ausführungsformen, die nachfolgend als bevorzugt bezeichnet sind, werden in besonders bevorzugten Ausführungsformen mit Merkmalen anderer als bevorzugt bezeichneter Ausführungsformen kombiniert. Ganz besonders bevorzugt sind somit Kombinationen von zwei oder mehr der nachfolgend als besonders bevorzugt bezeichneten Ausführungsformen. Ebenfalls bevorzugt sind Ausführungsformen, in denen ein in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnetes Merkmal einer Ausführungsform mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert wird, die in irgendeinem Ausmaß als bevorzugt bezeichnet werden. Merkmale bevorzugter Verfahren und Verwendungen ergeben sich aus den Merkmalen bevorzugter Vorrichtungen.Such embodiments, which are referred to as preferred below, are combined in particularly preferred embodiments with features of other embodiments referred to as preferred. Combinations of two or more of the embodiments referred to as particularly preferred below are therefore particularly preferred. Also preferred are embodiments in which a feature of an embodiment referred to as preferred to some extent is combined with one or more further features of other embodiments referred to as preferred to some extent. Features of preferred methods and uses arise from the features of preferred devices.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Verwendung bei der UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen Klebebändern, umfassend:
- x) eine Führungsanordnung zur Führung eines bahnförmigen Klebebandes entlang einer Führungsbahn, wobei die Führungsanordnung drei oder mehr voneinander entlang der Längsrichtung der Vorrichtung beabstandete Führungselemente umfasst, wobei zumindest eines der Führungselemente ein rotierbares Führungselement ist, welches so in der Vorrichtung angeordnet ist, dass dessen Rotationsachse zumindest teilweise in die orthogonal zur Längsrichtung stehende Querrichtung weist, und
- y) eine oder mehrere UV-Strahlungsquellen, wobei die UV-Strahlungsquellen das Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge λ im Bereich von 100 bis 400 nm aufweisen,
wobei die Führungselemente der Führungsanordnung bezogen auf die orthogonal zur Längsrichtung und Querrichtung stehende Höhenrichtung zumindest teilweise auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, und
wobei die UV-Strahlungsquellen jeweils so in der Vorrichtung angeordnet sind, dass ein erster Teil der Führungselemente bezogen auf die Höhenrichtung oberhalb der UV-Strahlungsquelle liegt und ein zweiter Teil der Führungselemente bezogen auf die Höhenrichtung unterhalb der UV-Strahlungsquellen liegt.The invention particularly relates to a device for use in UV radiation activation of web-shaped adhesive tapes, comprising:
- x) a guide arrangement for guiding a web-shaped adhesive tape along a guide path, wherein the guide arrangement comprises three or more guide elements spaced apart from one another along the longitudinal direction of the device, wherein at least one of the guide elements is a rotatable guide element which is arranged in the device such that its axis of rotation points at least partially in the transverse direction orthogonal to the longitudinal direction, and
- y) one or more UV radiation sources, the UV radiation sources having the maximum intensity of the emission at a wavelength λ in the range from 100 to 400 nm,
wherein the guide elements of the guide arrangement are arranged at least partially at different heights with respect to the height direction orthogonal to the longitudinal direction and transverse direction, and
wherein the UV radiation sources are each arranged in the device such that a first part of the guide elements lies above the UV radiation source with respect to the height direction and a second part of the guide elements lies below the UV radiation sources with respect to the height direction.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient dem Einsatz bei der UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen Klebebändern, d. h. ist dazu ausgelegt, solche bahnförmigen Klebebänder, welche eine UV-aushärtbare Klebemasse umfassen, in einen für die anschließende Verarbeitung vorgesehenen Zustand zu versetzen. Zum Verständnis der vorliegenden Erfindung ist es zweckmäßig, die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung teilweise unter Bezugnahme auf das bahnförmige Klebeband zu definieren, welches im späteren Einsatz, insbesondere im erfindungsgemäßen Verfahren, in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verarbeitet, d. h. UV-aktiviert, werden soll. Der Fachmann versteht insoweit jedoch zwanglos, dass das bahnförmige Klebeband selbst nicht Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist.The device according to the invention is used for UV radiation activation of web-shaped adhesive tapes, i.e. it is designed to bring such web-shaped adhesive tapes, which comprise a UV-curable adhesive mass, into a state intended for subsequent processing. To understand the present invention, it is expedient to define the design of the device according to the invention partly with reference to the web-shaped adhesive tape which is to be processed, i.e. UV-activated, in the device according to the invention during later use, in particular in the method according to the invention. The person skilled in the art will readily understand that the web-shaped adhesive tape itself is not part of the device according to the invention.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zunächst eine Führungsanordnung. Diese Führungsanordnung dient dazu, im späteren Einsatz das bahnförmige Klebeband, welches UV-aktiviert werden soll, durch die Vorrichtung zu führen. Aus der spezifischen konstruktiven Ausgestaltung der Führungsanordnung resultiert dabei eine Führungsbahn des Klebebandes in der Vorrichtung, womit die Streckenführung bezeichnet wird, entlang der das bahnförmige Klebeband im späteren Einsatz geführt wird.The device according to the invention initially comprises a guide arrangement. This guide arrangement serves to guide the web-shaped adhesive tape, which is to be UV-activated, through the device during later use. The specific structural design of the guide arrangement results in a guide path for the adhesive tape in the device, which refers to the route along which the web-shaped adhesive tape is guided during later use.
Erfindungsgemäß umfasst die Führungsanordnung zumindest drei Führungselemente. Diese Führungselemente sind entlang der Längsrichtung der Vorrichtung beabstandet. In Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis ist die Längsrichtung typischerweise die Richtung der größten Längenausdehnung der Vorrichtung und erstreckt sich beispielsweise von der Klebebandeintritts- bis zur Klebebandauslassöffnung der Vorrichtung. Die Definition der Längsrichtung dient im Rahmen der vorliegenden Erfindung dazu, zusammen mit den weiteren Richtungen den konstruktiven Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung präzise zu definieren.According to the invention, the guide arrangement comprises at least three guide elements. These guide elements are spaced apart along the longitudinal direction of the device. In accordance with the expert's understanding, the longitudinal direction is typically the direction of the greatest length of the device and extends, for example, from the adhesive tape inlet to the adhesive tape outlet opening of the device. The definition of the longitudinal direction serves in the context of the present invention, together with the other directions to precisely define the structural design of the device according to the invention.
Die erfindungsgemäß vorzusehenden Führungselemente können prinzipiell durch sämtliche Elemente gebildet werden, die im Bereich der Klebtechnik zur Förderung und Führung von Klebebändern zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann es sich um starre Kanten oder Rundungen handeln, um die das bahnförmige Klebeband umgelenkt werden kann. Im Rahmen der vorstehenden Definition muss jedoch zumindest eines der Führungselemente ein rotierbares Führungselement sein.The guide elements to be provided according to the invention can in principle be formed by all elements that are used in the field of adhesive technology for conveying and guiding adhesive tapes. For example, they can be rigid edges or curves around which the web-shaped adhesive tape can be deflected. However, within the framework of the above definition, at least one of the guide elements must be a rotatable guide element.
Dieses rotierbare Führungselement kann zweckmäßigerweise auch zum Antrieb des bahnförmigen Klebebandes in der erfindungsgemäßen Vorrichtung dienen und dafür beispielweise mit einer elektrischen Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor, verbunden sein. Auch wenn es denkbar ist, einen Teil der Führungselemente als starre Führungselemente auszuführen, ist es für im Wesentlichen alle Ausführungsformen bevorzugt, wenn sämtliche Führungselemente als rotierbare Führungselemente ausgebildet sind, beispielsweise indem sie entsprechend rotierbar gelagert werden, wobei der Einsatz von Führungsrollen oder Walzen besonders bevorzugt ist. Bevorzugt ist demnach eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Führungselemente ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Führungsrollen und Führungswalzen. Bevorzugt ist zudem eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei zumindest eines der rotierbaren Führungselemente, bevorzugt die Mehrzahl der rotierbaren Führungselemente, besonders bevorzugt sämtliche rotierbaren Führungselemente, angetriebene Führungselemente sind, bevorzugt elektrisch angetriebene Führungselemente.This rotatable guide element can expediently also be used to drive the web-shaped adhesive tape in the device according to the invention and for this purpose can be connected, for example, to an electric drive unit, for example an electric motor. Even if it is conceivable to design some of the guide elements as rigid guide elements, it is preferred for essentially all embodiments if all guide elements are designed as rotatable guide elements, for example by being mounted so that they can rotate accordingly, with the use of guide rollers or cylinders being particularly preferred. Accordingly, a device according to the invention is preferred, wherein the guide elements are selected from the group consisting of guide rollers and guide cylinders. Also preferred is a device according to the invention, wherein at least one of the rotatable guide elements, preferably the majority of the rotatable guide elements, particularly preferably all of the rotatable guide elements, are driven guide elements, preferably electrically driven guide elements.
Ein über das rotierbare Führungselement, beispielsweise eine Walze, geführtes Klebeband erstreckt sich mit seiner Breite entlang der Rotationsachse dieses rotierbaren Führungselements. Entsprechend ist es zweckmäßig, die konstruktive Anordnung in der Vorrichtung unter Bezugnahme auf diese Rotationsachse zu definieren. Auch wenn es zumindest theoretisch denkbar ist, das rotierbare Führungselement relativ zu der Längsrichtung zu verdrehen, so dass die Rotationsachse nicht genau senkrecht zur Längsrichtung liegt, wird das rotierbare Führungselement immer zumindest mit einem gewissen Anteil in die orthogonal zur Längsrichtung stehende Querrichtung weisen, wobei es nach Einschätzung der Erfinder in der Praxis der relevanteste Fall sein wird, dass die Rotationsachse des rotierbaren Förderelements selbst im Wesentlichen orthogonal auf der Längsrichtung steht und entsprechend parallel zur Querrichtung verläuft.An adhesive tape guided over the rotatable guide element, for example a roller, extends with its width along the axis of rotation of this rotatable guide element. Accordingly, it is expedient to define the structural arrangement in the device with reference to this axis of rotation. Even if it is at least theoretically conceivable to rotate the rotatable guide element relative to the longitudinal direction so that the axis of rotation is not exactly perpendicular to the longitudinal direction, the rotatable guide element will always point at least to a certain extent in the transverse direction orthogonal to the longitudinal direction, whereby in the opinion of the inventors the most relevant case in practice will be that the axis of rotation of the rotatable conveyor element itself is essentially orthogonal to the longitudinal direction and accordingly runs parallel to the transverse direction.
Die bis hierhin erfolgte Definition der Führungsanordnung ließe sich in einer nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Art eines UV-Tunnels beispielsweise durch drei Führungswalzen realisieren, welche in einer Linie angeordnet sind und mit ihren Rotationsachsen in der gleichen Ebene liegen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird von dieser Anordnung jedoch abgewichen, da die Führungselemente der Führungsanordnung nicht sämtlich in einer Ebene angeordnet werden, sondern vielmehr relativ zueinander mit einem Höhenversatz angeordnet werden. In Übereinstimmung mit dem Verständnis des Fachmannes steht die Höhenrichtung, auf die der Höhenversatz bezogen wird, als dritte Achse eines kartesischen Koordinatensystems orthogonal sowohl auf der Längsrichtung als auch der Querrichtung. In einem typischen Anwendungsszenario in einer späteren Fertigungsstraße wird die Höhenrichtung beispielsweise zumeist im Wesentlichen vertikal verlaufen.The definition of the guide arrangement made up to this point could be implemented in a device not according to the invention in the manner of a UV tunnel, for example, by three guide rollers which are arranged in a line and lie with their axes of rotation in the same plane. However, the device according to the invention deviates from this arrangement, since the guide elements of the guide arrangement are not all arranged in one plane, but rather are arranged with a height offset relative to one another. In accordance with the understanding of the person skilled in the art, the height direction to which the height offset is related is the third axis of a Cartesian coordinate system and is orthogonal to both the longitudinal direction and the transverse direction. In a typical application scenario in a later production line, the height direction will, for example, mostly run essentially vertically.
Aus der vorstehenden Definition der Anordnung der Führungselemente, dass diese in Längsrichtung voneinander beabstandet und teilweise entlang der Höhenrichtung versetzt angeordnet sind, folgt, dass ein über diese Führungselemente geführtes bahnförmiges Klebeband in der Vorrichtung einen mäandernden Verlauf beschreibt. Mit anderen Worten handelt es sich um eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Führungsanordnung dazu eingerichtet ist, ein durch die Führungselemente geführtes bahnförmiges Klebeband in Schlaufen zu führen. Wiederum mit anderen Worten handelt es sich ume eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Führungselemente der Führungsanordnung so angeordnet sind, dass die Bahnlänge eines durch die Führungselemente geführten bahnförmigen Klebebandes in der Führungsanordnung größer ist als die Länge der Führungsanordnung entlang der Längsrichtung.From the above definition of the arrangement of the guide elements, that these are spaced apart from one another in the longitudinal direction and partially offset along the height direction, it follows that a web-shaped adhesive tape guided over these guide elements describes a meandering course in the device. In other words, this is a device according to the invention, wherein the guide arrangement is set up to guide a web-shaped adhesive tape guided through the guide elements in loops. In other words again, this is a device according to the invention, wherein the guide elements of the guide arrangement are arranged such that the web length of a web-shaped adhesive tape guided through the guide elements in the guide arrangement is greater than the length of the guide arrangement along the longitudinal direction.
Umso mehr Führungselemente eingesetzt werden, umso mehr Schlaufen lassen sich realisieren und umso größer ist der Gewinn an Weglänge im Inneren der Vorrichtung, der bei einer vorgegebenen Längenausdehnung entlang der Längsrichtung erreicht werden kann. Bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Führungsanordnung fünf oder mehr, bevorzugt sieben oder mehr, besonders bevorzugt neun oder mehr, Führungselemente umfasst. Bevorzugt ist dabei zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Führungselemente entlang der Längsrichtung äquidistant voneinander beabstandet sind.The more guide elements are used, the more loops can be created and the greater the gain in path length inside the device that can be achieved with a given length along the longitudinal direction. Accordingly, a device according to the invention is preferred, wherein the guide arrangement comprises five or more, preferably seven or more, particularly preferably nine or more, guide elements. In addition or alternatively, a device according to the invention is preferred, wherein the guide elements are equidistant from one another along the longitudinal direction.
Zum leichteren Verständnis der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es zweckmäßig, im Zuge der nachfolgenden Ausführungen jeweils die besonders praxisrelevante Ausgestaltung anzunehmen, in der die Höhenrichtung der vertikalen Richtung entspricht, sodass die Längsrichtung und die Querrichtung in der horizontalen Ebene liegen. In diesem Zusammenhang kann nämlich in anschaulicher Weise von hoch und tief bzw. oben und unten gesprochen werden.For an easier understanding of the device according to the invention, it is expedient to assume in the course of the following explanations the particularly practical design in which where the height direction corresponds to the vertical direction, so that the longitudinal direction and the transverse direction lie in the horizontal plane. In this context, one can speak in a descriptive way of high and low or above and below.
Prinzipiell ist es möglich, mehrere entlang der Längsrichtung benachbarte Führungselemente so auszulegen, dass diese im Zusammenwirken eine Schlaufe der mäandernden Führungsbahn ausbilden, beispielsweise indem drei benachbarte Führungselemente auf einer Höhe angeordnet werden, so dass das bahnförmige Klebeband über diese hinweg beispielsweise zu drei weiteren, tieferliegenden Führungselementen geführt wird, sodass die Schlaufen der Führungsbahn jeweils durch drei Führungselemente gebildet werden. Die Erfinder erachten eine solche Ausgestaltung zwar für möglich, jedoch mit Blick auf den Platzbedarf und die Komplexität der erfindungsgemäßen Vorrichtung als weniger bevorzugt. Vielmehr ist es nach Einschätzung der Erfinder zur Realisierung einer kompakten Konstruktion und einer einfachen Ausgestaltung vorteilhaft, entlang der Längsrichtung benachbarte Führungselemente gegeneinander mit einem Höhenversatz vorzusehen, sodass die Führungselemente quasi alternierend angeordnet sind. Bevorzugt ist somit eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Führungselemente der Führungsanordnung so angeordnet sind, dass entlang der Längsrichtung benachbarte Führungselemente bezogen auf die Höhenrichtung auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.In principle, it is possible to design several guide elements adjacent along the longitudinal direction in such a way that they interact to form a loop of the meandering guide track, for example by arranging three adjacent guide elements at the same height so that the web-shaped adhesive tape is guided over them, for example, to three further, lower-lying guide elements, so that the loops of the guide track are each formed by three guide elements. The inventors consider such a design to be possible, but less preferred in view of the space required and the complexity of the device according to the invention. Rather, in the opinion of the inventors, in order to achieve a compact construction and a simple design, it is advantageous to provide guide elements adjacent along the longitudinal direction with a height offset from one another so that the guide elements are arranged in an alternating manner. A device according to the invention is therefore preferred, wherein the guide elements of the guide arrangement are arranged in such a way that guide elements adjacent along the longitudinal direction are arranged at different heights with respect to the height direction.
Nach Einschätzung der Erfinder lassen sich bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung besonders zweckmäßig unter Rückgriff auf die theoretische Schwerpunktlinie angeben, welche sich aus den Mittelpunkten der Führungselemente ergibt. Bei einer geraden Zahl von Führungselementen, bei denen die oberen und unteren Führungselemente jeweils sämtliche auf einem Höheniveau liegen, verläuft diese Schwerpunktlinie genau mittig zwischen den beiden Höhenniveaus. Bei einer ungeraden Zahl an Führungselementen, welche auf zwei Höhenniveaus verteilt sind, kann die Schwerpunktlinie in die Richtung des höher populierten Höhenniveaus verschoben sein, d. h. nach oben oder unten, wobei diese Abweichung, die durch die ungerade Zahl an Führungselementen hervorgerufen werden kann, bei einer gleichmäßigen Verteilung auf die Höhenniveaus mit zunehmender Gesamtzahl an Führungselementen abnimmt.In the opinion of the inventors, preferred embodiments of the invention can be specified particularly expediently by using the theoretical center of gravity line, which results from the centers of the guide elements. With an even number of guide elements, in which the upper and lower guide elements are all at the same height level, this center of gravity line runs exactly in the middle between the two height levels. With an odd number of guide elements, which are distributed over two height levels, the center of gravity line can be shifted in the direction of the higher populated height level, i.e. up or down, whereby this deviation, which can be caused by the odd number of guide elements, decreases with an even distribution over the height levels as the total number of guide elements increases.
Unter Bezugnahme auf diese Schwerpunktlinie lässt sich das vorstehend beschriebene Merkmal über den Höhenversatz alternativ auch relativ zu Schwerpunktlinie definieren. In anderen Worten handelt es sich um eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Führungselemente der Führungsanordnung so angeordnet sind, dass die Führungselemente bezogen auf die Höhenrichtung teilweise oberhalb und teilweise unterhalb der auf die Mittelpunkte der Führungselemente bezogenen Schwerpunktlinie liegen.With reference to this center of gravity line, the feature described above can alternatively be defined relative to the center of gravity line via the height offset. In other words, this is a device according to the invention, wherein the guide elements of the guide arrangement are arranged such that the guide elements lie partly above and partly below the center of gravity line relative to the center points of the guide elements in relation to the height direction.
Nach Einschätzung der Erfinder ist es besonders vorteilhaft, wenn die oberen und unteren Führungselemente jeweils im Wesentlichen auf der gleichen Höhe angeordnet werden. Bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Führungselemente der Führungsanordnung so angeordnet sind, dass die auf die Mittelpunkte der Führungselemente bezogenen Schwerpunktlinie parallel zu Längsrichtung verläuft. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Führungselemente, die bezogen auf die Höhenrichtung auf der gleichen Seite der auf die Mittelpunkte der Führungselemente bezogenen Schwerpunktlinie liegen, zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, im gleichen Abstand zu der Schwerpunktlinie angeordnet sind.In the opinion of the inventors, it is particularly advantageous if the upper and lower guide elements are each arranged at substantially the same height. Accordingly, a device according to the invention is preferred, wherein the guide elements of the guide arrangement are arranged such that the center of gravity line related to the centers of the guide elements runs parallel to the longitudinal direction. Additionally or alternatively, a device according to the invention is preferred, wherein the guide elements which, in relation to the height direction, lie on the same side of the center of gravity line related to the centers of the guide elements, are arranged at least partially, preferably predominantly, particularly preferably substantially completely, at the same distance from the center of gravity line.
Um die Funktionalität für den Einsatz bei der UV-Strahlungsaktivierung von Klebebändern zu gewährleisten, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest eine, bevorzugt mehrere, UV-Strahlungsquellen, deren Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge λ im Bereich von 100 bis 400 nm, d. h. im UV-Bereich, liegt.In order to ensure functionality for use in the UV radiation activation of adhesive tapes, the device according to the invention comprises at least one, preferably several, UV radiation sources whose emission intensity maximum is at a wavelength λ in the range from 100 to 400 nm, i.e. in the UV range.
Die vorstehende Definition der UV-Strahlungsquellen über das Intensitätsmaximum der Emission ist dabei in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis zweckmäßig, da viele Strahlungsquellen, beispielsweise übliche Leuchten, in ihrem Emissionsspektrum auch Anteile im UV-Bereich aufweisen können. Der Fachmann versteht im Lichte der vorstehenden Definition jedoch zwanglos, dass es sich bei den UV-Strahlungsquellen um UV-Strahler handelt, deren Emissionsspektrum elektromagnetische Strahlung im definierten Wellenlängenbereich nicht nur als Nebenbestandteil umfasst, sondern vielmehr die maximale Intensität der Emission bei dieser Wellenlänge aufweist. Vor diesem Hintergrund versteht der Fachmann auch, dass die entsprechenden UV-Strahlungsquellen insbesondere dezidierte UV-Lampe bzw. UV-LED sind, wobei letztere insbesondere bevorzugt sind. Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die UV-Strahlungsquellen das Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge λ im Bereich von 200 bis 390 nm, bevorzugt im Bereich von 300 bis 380 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 350 bis 370 nm, aufweisen. Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die UV-Strahlungsquellen UV-LED sind.The above definition of UV radiation sources based on the maximum intensity of the emission is appropriate in accordance with the expert's understanding, since many radiation sources, for example conventional lights, can also have components in the UV range in their emission spectrum. In light of the above definition, however, the expert readily understands that the UV radiation sources are UV radiators whose emission spectrum not only includes electromagnetic radiation in the defined wavelength range as a secondary component, but rather has the maximum intensity of the emission at this wavelength. Against this background, the expert also understands that the corresponding UV radiation sources are in particular dedicated UV lamps or UV LEDs, the latter being particularly preferred. A device according to the invention is preferred, wherein the UV radiation sources have the maximum intensity of the emission at a wavelength λ in the range from 200 to 390 nm, preferably in the range from 300 to 380 nm, particularly preferably in the range from 350 to 370 nm. Particularly preferred is a device according to the invention, wherein the UV radiation sources are UV LEDs.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die UV-Strahlungsquellen nicht willkürlich platziert. Vielmehr ist vorgesehen, dass diese bezogen auf die Höhenrichtung sozusagen zwischen den versetzt positionieren Führungselementen angeordnet werden. Dadurch werden die UV-Strahlungsquellen bildlich gesprochen so im Inneren der Führungsanordnung platziert, dass die schlaufenförmigen Führungsbahn, welche durch die Führungselemente realisiert wird, an den Strahlungsquellen vorbeiführt. Der Fachmann versteht insoweit, dass die UV-Strahlungsquellen zweckmäßigerweise so ausgerichtet sind, dass die von den UV-Strahlungsquellen emittierte Strahlung auf die Führungsbahn gerichtet ist, so dass ein in der Vorrichtung geführtes Klebeband von den UV-Strahlungsquellen mit UV-Strahlung beaufschlagt werden kann.In the device according to the invention, the UV radiation sources are not placed arbitrarily. Rather, it is intended that they are arranged between the offset guide elements in relation to the height direction. As a result, the UV radiation sources are placed inside the guide arrangement in such a way that the loop-shaped guide path, which is created by the guide elements, leads past the radiation sources. The person skilled in the art will understand that the UV radiation sources are expediently aligned in such a way that the radiation emitted by the UV radiation sources is directed onto the guide path, so that an adhesive tape guided in the device can be exposed to UV radiation from the UV radiation sources.
Die bevorzugte Anordnung der UV-Strahlungsquellen kann in vorteilhafter Weise unter Bezugnahme auf die vorstehend definierte Schwerpunktlinie der Führungselemente weiter beschrieben werden. Nach Einschätzung der Erfinder ist es nämlich vorteilhaft, die Strahlungsquellen selbst möglichst auf der gleichen Ebene und zusätzlich oder alternativ möglichst mittig zwischen den oberen und unteren Führungselementen anzuordnen. Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die UV-Strahlungsquellen bezogen auf die Höhenrichtung zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, im gleichen Abstand zu der auf die Mittelpunkte der Führungselemente bezogenen Schwerpunktlinie angeordnet sind. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei der mittlere betragsmäßige Abstand der UV-Strahlungsquellen zu der auf die Mittelpunkte der Führungselemente bezogenen Schwerpunktlinie in Höhenrichtung kleiner ist als der mittlere betragsmäßige Abstand der Führungselemente von der Schwerpunktlinie, bevorzugt um 50 % oder mehr, besonders bevorzugt um 75 % oder mehr. Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ zudem eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die UV-Strahlungsquellen bezogen auf die Höhenrichtung zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, auf der auf die Mittelpunkte der Führungselemente bezogenen Schwerpunktlinie liegen.The preferred arrangement of the UV radiation sources can advantageously be further described with reference to the center of gravity of the guide elements defined above. In the opinion of the inventors, it is advantageous to arrange the radiation sources themselves as far as possible on the same level and additionally or alternatively as centrally as possible between the upper and lower guide elements. A device according to the invention is preferred, wherein the UV radiation sources are arranged at least partially, preferably predominantly, particularly preferably substantially completely, at the same distance from the center of gravity related to the center points of the guide elements in the height direction. A device according to the invention is also preferred, wherein the average absolute distance of the UV radiation sources from the center of gravity related to the center points of the guide elements in the height direction is smaller than the average absolute distance of the guide elements from the center of gravity line, preferably by 50% or more, particularly preferably by 75% or more. Additionally or alternatively, a device according to the invention is also preferred, wherein the UV radiation sources lie at least partially, preferably predominantly, particularly preferably substantially completely, on the center of gravity line relative to the center points of the guide elements with respect to the height direction.
Insbesondere unter Einsatz eines umfassend verspiegelten Gehäuses, wie es nachfolgend weiter offenbart ist, lassen sich bereits unter Einsatz einer UV-Strahlungsquelle vorteilhafte Ergebnisse erzielen. Nach Einschätzung der Erfinder ist es jedoch für im Wesentlichen alle Ausführungsformen besonders bevorzugt, zwei oder mehr UV-Strahlungsquellen einzusetzen, die bevorzugt entlang der Längsrichtung bzw. bezogen auf die Bahnrichtung in der Führungsbahn voneinander beabstandet sind. Bevorzugt ist folglich eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Vorrichtung zwei oder mehr, bevorzugt drei oder mehr, besonders bevorzugt vier oder mehr, voneinander entlang der Längsrichtung beabstandete UV-Strahlungsquellen umfasst.In particular, by using a fully mirrored housing, as further disclosed below, advantageous results can be achieved using just one UV radiation source. However, in the opinion of the inventors, it is particularly preferred for essentially all embodiments to use two or more UV radiation sources, which are preferably spaced apart from one another along the longitudinal direction or in relation to the path direction in the guide path. Consequently, a device according to the invention is preferred, wherein the device comprises two or more, preferably three or more, particularly preferably four or more, UV radiation sources spaced apart from one another along the longitudinal direction.
Eine besonders effiziente Ausnutzung der Strahlungsleistung der UV-Strahlungsquellen ergibt sich dann, wenn eine UV-Strahlungsquelle nicht an der ersten bzw. letzten Windung des mäandernden Verlaufes des Klebebandes positioniert wird, sondern derart platziert wird, dass das Klebeband durch drei Führungselemente um die UV-Strahlungsquelle herumgeführt wird. In diesem Fall kann eine UV-Strahlungsquelle sowohl den Teil des Klebebandes vor der Windung als auch den Teil des Klebebandes nach der Windung zeitgleich mit UV-Strahlung beaufschlagen. Bevorzugt ist vor diesem Hintergrund eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die UV-Strahlungsquellen jeweils so in der Vorrichtung angeordnet sind, dass sie bezogen auf die Führungsbahn eines durch die Führungselemente geführten bahnförmigen Klebebandes zwischen zwei Führungselementen liegen.A particularly efficient use of the radiation output of the UV radiation sources is achieved when a UV radiation source is not positioned on the first or last turn of the meandering course of the adhesive tape, but is placed in such a way that the adhesive tape is guided around the UV radiation source by three guide elements. In this case, a UV radiation source can simultaneously expose both the part of the adhesive tape before the turn and the part of the adhesive tape after the turn to UV radiation. Against this background, a device according to the invention is preferred, wherein the UV radiation sources are each arranged in the device in such a way that they lie between two guide elements in relation to the guide path of a web-shaped adhesive tape guided through the guide elements.
Eine ganz besonders bevorzugte Ausgestaltung ergibt sich nunmehr, wenn im Inneren von zwei benachbarten Windungen der Führungsbahn jeweils eine UV-Strahlungsquelle platziert wird. In diesem Fall ist der zwischen den entsprechenden UV-Strahlungsquellen geführte Teil des Klebebandes auf beiden Seiten UV-Strahlung ausgesetzt, da die Oberseite von der ersten und die Unterseite von der zweiten UV-Strahlungsquelle bestrahlt wird. Hierdurch wird eine besonders energieeffiziente Nutzung der Strahlungsleistung möglich sowie in vorteilhafter Weise eine beidseitige Aktivierung des UV-aushärtbaren Klebebandes, durch die die Aushärtungsgeschwindigkeit gesteigert und das Auftreten von Aushärtungsgradienten verringert werden kann. Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Vorrichtung zwei oder mehr UV-Strahlungsquellen umfasst und dazu eingerichtet ist, ein durch die Führungselemente entlang der Führungsbahn geführtes bahnförmiges Klebeband mit den UV-Strahlungsquellen zumindest abschnittsweise, bevorzugt im Bereich zwischen zwei entlang der Führungsbahn benachbarten Führungselementen, beidseitig zu bestrahlen.A particularly preferred embodiment is obtained when a UV radiation source is placed inside each of two adjacent turns of the guide track. In this case, the part of the adhesive tape guided between the corresponding UV radiation sources is exposed to UV radiation on both sides, since the top side is irradiated by the first UV radiation source and the bottom side by the second UV radiation source. This enables particularly energy-efficient use of the radiation power and advantageously enables the UV-curable adhesive tape to be activated on both sides, which can increase the curing speed and reduce the occurrence of curing gradients. A device according to the invention is particularly preferred, wherein the device comprises two or more UV radiation sources and is designed to irradiate a web-shaped adhesive tape guided by the guide elements along the guide track with the UV radiation sources at least in sections, preferably in the area between two guide elements adjacent along the guide track, on both sides.
Nach Einschätzung der Erfinder ergibt sich eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung dadurch, dass jeweils ein Führungselement und eine UV-Strahlungsquelle bezogen auf die Längsrichtung im Wesentlichen auf der gleichen Höhe angeordnet werden, wobei die UV-Strahlungsquelle bezogen auf die Höhenrichtung höher bzw. tiefer angeordnet ist, um den vorstehendem Anordnungskriterium gerecht zu werden. Hierdurch wird eine vorteilhafte erfindungsgemäße Vorrichtung erhalten, bei der das bahnförmige Klebeband in den Abschnitten zwischen zwei entlang der Bahnrichtung benachbarten Führungselementen, d. h. von Klebeband nacheinander durchlaufenen Führungselementen besonders effizient beidseitig mit UV-Strahlung beaufschlagt werden kann. Bevorzugt ist hierfür eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Zahl der UV-Strahlungsquellen in der Vorrichtung der Zahl der Führungselemente entspricht, wobei bevorzugt jeweils eine UV-Strahlungsquelle und ein Führungselement bezogen auf die Längsrichtung um 0,05*Lv oder weniger, besonders bevorzugt um 0,02*Lv oder weniger, ganz besonders bevorzugt um 0,01*Lv oder weniger, insbesondere bevorzugt im Wesentlichen gar nicht, versetzt zueinander angeordnet sind, wobei Lv die Länge der Vorrichtung entlang der Längsrichtung ist, gemessen zwischen den Mittelpunkten der UV-Strahlungsquelle und des Führungselements.According to the inventors, a particularly advantageous structural design is achieved by arranging a guide element and a UV radiation source at essentially the same height in relation to the longitudinal direction, with the UV radiation source being arranged higher or lower in relation to the height direction in order to meet the above arrangement criteria. This results in an advantageous device according to the invention in which the web-shaped adhesive tape can be exposed to UV radiation particularly efficiently on both sides in the sections between two guide elements adjacent along the web direction, i.e. guide elements through which adhesive tape passes one after the other. A device according to the invention is preferred for this purpose, wherein the number of UV radiation sources in the device corresponds to the number of guide elements, wherein preferably one UV radiation source and one guide element are arranged offset from one another in relation to the longitudinal direction by 0.05*Lv or less, particularly preferably by 0.02*Lv or less, very particularly preferably by 0.01*Lv or less, particularly preferably essentially not at all, wherein Lv is the length of the device along the longitudinal direction, measured between the centers of the UV radiation source and the guide element.
Zur Gewährleistung einer besonders hohen Arbeitssicherheit und zur Vermeidung einer unnötigen Strahlenemission in die Umgebung schlagen die Erfinder vor, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zweckmäßigerweise ein Gehäuse umfassen kann, in welchem die sonstigen Bestandteile der Vorrichtung angeordnet werden können und in das das Klebeband beispielsweise durch eine Zuführöffnung eingeführt und über eine Entnahmeöffnung entnommen werden kann. Der Einsatz eines entsprechenden Gehäuses kann dabei in vorteilhafter Weise genutzt werden, um die Energieeffizienz des Verfahrens und die Gleichmäßigkeit der UV-Strahlungsaktivierung weiter zu verbessern. Hierfür schlagen die Erfinder vor, das Innere des Gehäuses mit spiegelnden Flächen auszurüsten, sodass ein Teil der von den UV-Strahlungsquellen emittierten UV-Strahlung durch die Spiegel auf das zu aktivierende Klebeband zurückreflektiert wird. Bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse umfasst, in dem die Führungsanordnung und die UV-Strahlungsquellen angeordnet sind, wobei die Innenwandung des Gehäuse bevorzugt zumindest teilweise, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, verspiegelt ist.To ensure particularly high levels of occupational safety and to avoid unnecessary radiation emissions into the environment, the inventors propose that the device according to the invention can expediently comprise a housing in which the other components of the device can be arranged and into which the adhesive tape can be introduced, for example, through a feed opening and removed via a removal opening. The use of a corresponding housing can be used advantageously to further improve the energy efficiency of the process and the uniformity of the UV radiation activation. To this end, the inventors propose equipping the interior of the housing with reflective surfaces so that part of the UV radiation emitted by the UV radiation sources is reflected back by the mirrors onto the adhesive tape to be activated. Accordingly, a device according to the invention is preferred, wherein the device comprises a housing in which the guide arrangement and the UV radiation sources are arranged, wherein the inner wall of the housing is preferably at least partially, particularly preferably essentially completely, mirrored.
Insbesondere bei Anordnung der Bestandteile der Vorrichtung in einem Gehäuse kann es, gerade bei Einsatz einer Vielzahl von sehr leistungsstarken UV-Strahlungsquellen, im Inneren des Gehäuses zu einer signifikanten Temperaturerhöhung kommen. Eine gesteigerte Temperatur ist für viele Arten von strahlungsaktivierten aushärtbaren Klebemassen dabei nicht inhärent nachteilig, sondern kann in vielen Fällen in synergistischer Weise die Aushärtungsreaktion sogar beschleunigen und/oder das Aushärtungsergebnis verbessern. Dadurch können durch den Einsatz eines Gehäuses infolge der gesteigerten Betriebstemperatur im Inneren potentiell sogar die benötigte Verweilzeit in der Vorrichtung weiter reduziert werden, wodurch beispielsweise höhere Bahngeschwindigkeiten des Klebebandes realisiert werden können. Allerdings erachten es die Erfinder insbesondere beim Einsatz sehr leistungsstarker UV-Strahlungsquellen als vorteilhaft sicherzustellen, dass es nicht zu einer ungewollten Überhitzung kommt. Hierfür schlagen die Erfinder vor, dass zweckmäßigerweise ein Kühlsystem vorgesehen werden sollte. Bevorzugt ist entsprechend eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Vorrichtung eine Temperiervorrichtung zur Steuerung der Temperatur umfasst, bevorzugt ein Kühlsystem.In particular, when the components of the device are arranged in a housing, a significant increase in temperature can occur inside the housing, particularly when a large number of very powerful UV radiation sources are used. An increased temperature is not inherently disadvantageous for many types of radiation-activated curable adhesives, but in many cases can even accelerate the curing reaction and/or improve the curing result in a synergistic manner. As a result, the use of a housing can potentially even further reduce the required residence time in the device due to the increased operating temperature inside, which means that, for example, higher web speeds of the adhesive tape can be achieved. However, the inventors consider it advantageous, particularly when using very powerful UV radiation sources, to ensure that unwanted overheating does not occur. For this purpose, the inventors propose that a cooling system should expediently be provided. A device according to the invention is accordingly preferred, the device comprising a temperature control device for controlling the temperature, preferably a cooling system.
Um die sich in einer Fertigungsstraße an die erfolgte UV-Strahlungsaktivierung anschließenden Arbeitsschritte noch effizienter zu gestalten, schlagen die Erfinder vor, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich mit einer Trennvorrichtung ausgerüstet werden kann, welche dazu eingerichtet ist, dass aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgegebene UV-strahlungsaktivierte Klebeband zu zertrennen. Diese Trennvorrichtung, bei der es sich beispielsweise um eine Schneidvorrichtung handeln kann, kann dabei beispielsweise manuell oder automatisch betrieben werden, wobei insbesondere eine automatische Vereinzelung der UV-strahlungsaktivierten Klebebänder unter dem Gesichtspunkt einer effizienten Verfahrensführung besonders bevorzugt ist.In order to make the work steps following the UV radiation activation in a production line even more efficient, the inventors propose that the device according to the invention can additionally be equipped with a separating device which is designed to separate the UV radiation-activated adhesive tape output from the device according to the invention. This separating device, which can be a cutting device, for example, can be operated manually or automatically, with automatic separation of the UV radiation-activated adhesive tapes being particularly preferred from the point of view of efficient process control.
Im Stand der Technik wurden besondere UV-aushärtbare Klebemassen vorgeschlagen, welche Farbstoffe oder andere Indikatorsysteme umfassen, anhand derer sich die erfolgreiche UV-Strahlungsaktivierung und/oder der Grad der erreichten Aushärtung über einen Farbwechsel detektieren lässt. Entsprechende UV-aushärtbare Klebemassen sind auch für den Einsatz mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt. Zur optimalen Verarbeitung entsprechender UV-aushärtbarer Klebemassen schlagen die Erfinder vor, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere im Bereich, welche in Bahnrichtung hinter der letzten UV-Strahlungsquelle liegen, mit einer elektronischen Bilderfassungseinheit ausgerüstet werden kann, die dazu eingerichtet ist, die Farbe, d. h. das Absorptionsverhalten für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich, des UV-strahlungsaktivierten Klebebandes zu bestimmen und/oder Änderungen in der Farbe des UV-strahlungsaktivieren Klebebandes zu detektieren. Eine entsprechende Ausgestaltung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung über eine Detektion der Färbung des aktivierten Klebebandes festzustellen, dass die UV-Strahlungsaktivierung im hinreichenden bzw. gewünschten Maße erfolgt ist.In the prior art, special UV-curable adhesives have been proposed which comprise dyes or other indicator systems, by means of which the successful UV radiation activation and/or the degree of curing achieved can be detected via a color change. Corresponding UV-curable adhesives are also preferred for use with the device according to the invention. For optimal processing of corresponding UV-curable adhesives, the inventors propose that the device according to the invention, in particular in the area which lies behind the last UV radiation source in the web direction, can be equipped with an electronic image capture unit which is set up to determine the color, i.e. the absorption behavior for electromagnetic radiation in the visible range, of the UV radiation-activated adhesive tape and/or to detect changes in the color of the UV radiation-activated adhesive tape. A corresponding design advantageously makes it possible to determine with the device according to the invention, by detecting the color of the activated adhesive tape, that the UV radiation activation has taken place to a sufficient or desired extent.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorstehend offenbarten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zudem mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung versehen werden, die dazu eingerichtet ist, die erfindungsgemäße Vorrichtung in Abhängigkeit der von der elektronischen Bildaufnahmeeinrichtung detektierten Farbinformation zu steuern, um so durch eine Veränderung der Verweilzeit des Klebebandes in der Vorrichtung einen vordefinierten Aktivierungsgrad am Ausgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicherzustellen.In an advantageous development of the embodiment disclosed above, the device according to the invention can also be provided with an electronic electronic control device which is designed to control the device according to the invention as a function of the colour information detected by the electronic image recording device in order to ensure a predefined degree of activation at the output of the device according to the invention by changing the residence time of the adhesive tape in the device.
Als weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erachten es die Erfinder, wenn zumindest ein Teil der Führungselemente beweglich, insbesondere höhenverstellbar, ausgeführt wird, sodass diese bezüglich der Höhenrichtung verstellt werden können. Durch die Möglichkeit, zumindest einzelne der Führungselemente entlang der Höhenrichtung zu verschieben, ist es möglich, die gesamte Führungsanordnung quasi aufzuspreizen und die Gesamtwegstrecke des Klebebandes und damit die Verweilzeit in der Vorrichtung reversibel und zerstörungsfrei einzustellen. Hierdurch ist es besonders effizient möglich, ohne eine Veränderung der Strahlungsleistung der UV-Strahlungsquellen bzw. ohne irreversible konstruktive Änderungen an der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die Verweilzeit zu steuern, sodass der Aushärtungsgrad der UV-aushärtbaren Klebebänder am Ausgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung optimal eingestellt werden kann, beispielsweise auch automatisch in Abhängigkeit von einer durch eine elektronische Bilderfassungseinheit detektierten Farbinformation.The inventors consider it a further preferred embodiment of the device according to the invention if at least some of the guide elements are designed to be movable, in particular height-adjustable, so that they can be adjusted in terms of the height direction. The possibility of moving at least some of the guide elements along the height direction makes it possible to spread the entire guide arrangement and to adjust the total path of the adhesive tape and thus the dwell time in the device reversibly and non-destructively. This makes it particularly efficient to control the dwell time without changing the radiation output of the UV radiation sources or without irreversible structural changes to the device according to the invention, so that the degree of curing of the UV-curable adhesive tapes at the output of the device according to the invention can be optimally adjusted, for example also automatically depending on color information detected by an electronic image capture unit.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen Klebebändern mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfassend die Verfahrensschritte:
- a) Herstellen oder Bereitstellen eines bahnförmigen Klebebandes, umfassend:
- i) eine Trägerschicht, wobei die Trägerschicht für elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ zumindest teilweise transparent ist, und
- ii) eine auf der Trägerschicht angeordnete Klebeschicht, umfassend eine UV-aushärtbare Klebemasse,
- b) Führen des bahnförmigen Klebebandes mit den Führungselementen der Führungsanordnung entlang der Führungsbahn, wobei das Führen so erfolgt, dass die Bahnlänge des durch die Führungselemente geführten bahnförmigen Klebebandes in der Vorrichtung größer ist als die Länge der Führungsanordnung entlang der Längsrichtung, und
- c) Bestrahlen der Klebeschicht des in der Führungsanordnung durch die Führungselemente entlang der Führungsbahn geführten bahnförmigen Klebebandes mit von den UV-Strahlungsquellen emittierter elektromagnetischer Strahlung einer Wellenlänge λ im Bereich von 100 bis 400 nm zur Initiierung der Aushärtung der UV-aushärtbaren Klebemassen.
- a) producing or providing a web-shaped adhesive tape comprising:
- i) a carrier layer, the carrier layer being at least partially transparent to electromagnetic radiation of wavelength λ, and
- ii) an adhesive layer arranged on the carrier layer, comprising a UV-curable adhesive,
- b) guiding the web-shaped adhesive tape with the guide elements of the guide arrangement along the guide path, wherein the guiding is carried out in such a way that the length of the web-shaped adhesive tape guided by the guide elements in the device is greater than the length of the guide arrangement along the longitudinal direction, and
- c) Irradiating the adhesive layer of the web-shaped adhesive tape guided in the guide arrangement by the guide elements along the guide track with electromagnetic radiation emitted by the UV radiation sources with a wavelength λ in the range of 100 to 400 nm to initiate the curing of the UV-curable adhesive masses.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der UV-Strahlungsaktivierung von bahnförmigen Klebebändern, bzw. deren UV-aushärtbaren Klebemassen und greift dafür auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zurück. In einem ersten Verfahrensschritt wird hierfür das bahnförmige Klebeband hergestellt oder bereitgestellt, wobei in der Praxis typischer Fertigungsstraßen, beispielsweise der Automobilindustrie, die Bereitstellung eines entsprechenden aushärtbaren Klebebandes die höhere Praxisrelevanz aufweist. Besonders relevant für die spätere Anwendung ist entsprechend ein erfindungsgemäße Verfahren, wobei das bahnförmige Klebeband bereitgestellt wird, bevorzugt von einer Klebebandrolle.The method according to the invention serves for UV radiation activation of web-shaped adhesive tapes or their UV-curable adhesives and uses a device according to the invention for this purpose. In a first process step, the web-shaped adhesive tape is produced or provided for this purpose, whereby in the practice of typical production lines, for example in the automotive industry, the provision of a corresponding curable adhesive tape has the greater practical relevance. A method according to the invention is particularly relevant for later use, whereby the web-shaped adhesive tape is provided, preferably from an adhesive tape roll.
Das bahnförmige Klebeband umfasst die UV-aushärtbare Klebemasse, wobei es sich um eben jenen Teil handelt, der im Zuge der anschließenden UV-Aktivierung ausgehärtet werden soll. Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Klebeschicht aus der aushärtbaren Klebemasse besteht.The web-shaped adhesive tape comprises the UV-curable adhesive, which is precisely the part that is to be cured during the subsequent UV activation. A method according to the invention is preferred, wherein the adhesive layer consists of the curable adhesive.
Der Fachmann versteht, dass es sich bei der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten UV-aushärtbaren Klebemasse um eine solche Klebemasse handelt, die durch die von den UV-Strahlungsquellen emittierte Strahlung aushärtbar ist. Es handelt sich somit um ein erfindungsgemäße Verfahren, wobei die UV-aushärtbare Klebemasse durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 bis 400 nm, bevorzugt im Bereich von 200 bis 390 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 300 bis 380 nm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 350 bis 370 nm, aushärtbar ist.The person skilled in the art understands that the UV-curable adhesive used in the process according to the invention is an adhesive that can be cured by the radiation emitted by the UV radiation sources. This is therefore a process according to the invention, wherein the UV-curable adhesive can be cured by irradiation with electromagnetic radiation with a wavelength in the range from 100 to 400 nm, preferably in the range from 200 to 390 nm, particularly preferably in the range from 300 to 380 nm, especially preferably in the range from 350 to 370 nm.
Mit Blick auf die Handhabungseigenschaft beim Bekleben des Substrates ist es für im Wesentlichen alle Ausführungsformen bevorzugt, wenn die UV-aushärtbare Klebemasse als Haftklebemasse ausgeführt wird, da hierdurch eine leichte Positionierung und Fixierung des entsprechenden UV-aktivierten Klebebandes auf dem Substrat möglich ist, wobei zudem auch eine Repositionierung der Klebeelemente möglich ist, um bei Bedarf beispielsweise Fehler in der Positionierung zu korrigieren. Besonders bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die UV-aushärtbare Klebemasse eine Haftklebemasse ist.With regard to the handling properties when bonding the substrate, it is preferred for essentially all embodiments if the UV-curable adhesive is designed as a pressure-sensitive adhesive, since this allows easy positioning and fixing of the corresponding UV-activated adhesive tape on the substrate, and also allows repositioning of the adhesive elements in order to correct errors in positioning if necessary, for example. A method according to the invention is particularly preferred, wherein the UV-curable adhesive is a pressure-sensitive adhesive.
Eine Haftklebemasse ist in Übereinstimmung mit dem fachmännischen Verständnis, unabhängig von einer etwaigen Aushärtbarkeit, eine Klebemasse, die über haftklebrige Eigenschaften verfügt, d.h. über die Eigenschaft bereits unter relativ schwachem Andruck eine dauerhafte Verbindung zu einem Haftgrund einzugehen. Entsprechende Haftklebebänder sind üblicherweise nach Gebrauch im Wesentlichen rückstandsfrei vom Haftgrund wieder ablösbar und in der Regel schon bei Raumtemperatur permanent eigenklebrig, was bedeutet, dass sie eine gewisse Viskosität und Anfassklebrigkeit aufweisen, sodass sie die Oberfläche eines Untergrunds bereits bei geringem Andruck benetzen. Die Haftklebrigkeit eines Haftklebebandes ergibt sich daraus, dass als Klebemasse eine Haftklebemasse verwendet wird. Ohne an diese Theorie gebunden sein zu wollen, wird häufig davon ausgegangen, dass eine Haftklebemasse als extrem hochviskose Flüssigkeit mit einem elastischen Anteil betrachtet werden kann, die demzufolge charakteristische viskoelastische Eigenschaften aufweist, die zu der vorstehend beschriebenen dauerhaften Eigenklebrigkeit und Haftklebefähigkeit führen. Man geht davon aus, dass es bei entsprechenden Haftklebemassen bei mechanischer Deformation sowohl zu viskosen Fließprozessen als auch zum Aufbau elastischer Rückstellkräfte kommt. Der anteilige viskose Fluss dient dabei zur Erzielung von Adhäsion, während die anteiligen elastischen Rückstellkräfte insbesondere zur Erzielung von Kohäsion notwendig sind. Die Zusammenhänge zwischen der Rheologie und der Haftklebrigkeit sind im Stand der Technik bekannt und beispielsweise in
Insbesondere infolge der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erwartenden mechanischen Belastung des Klebebandes in der Führungsanordnung, die für noch nicht vollständig ausgehärtete UV-aushärtbare Klebemassen allein wohl in vielen Fällen zu stark wären, umfasst das einzusetzende Klebeband eine Trägerschicht. Im Lichte der vorstehenden Ausführungen versteht der Fachmann, dass ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin zu sehen ist, dass diese insbesondere auch die gleichzeitige UV-Aktivierung des Klebebandes von zwei Seiten ermöglicht. Da jedoch eine Seite des Klebebandes durch die Trägerschicht gebildet wird, käme dieser Vorteil nicht oder nur im verringerten Ausmaß zum Tragen, wenn die Trägerschicht verhindern würde, dass die UV-Strahlung auf die UV-aushärtbare Klebemasse trifft. Somit ist vorstehend definiert, dass die Trägerschicht für die entsprechende elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ zumindest teilweise transparent sein sollte, wobei eine überwiegende oder sogar eine im Wesentlichen vollständige Transparenz bevorzugt sind. Bevorzugt sind Trägerschichten, die hinsichtlich ihres Materials, ihrer Struktur und ihrer Dicke so ausgestaltet sind, dass die Intensität der auf sie auftreffenden Strahlung der Wellenlänge λ beim Durchtritt durch die Trägerschicht um weniger als 50 %, bevorzugt weniger als 30 %, besonders bevorzugt weniger als 10 % reduziert wird. Entsprechende Trägerschichten sind beispielsweise mit geeigneten transparenten Kunststofffolien realisierbar, können jedoch auch durch den Einsatz poröser Materialien realisiert werden, beispielsweise von Vliesen. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Trägerschicht ein oder mehrere Trägermaterialien umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Geweben, Gelegen und Kunststofffolien, beispielsweise PET-Folien und Polyolefin-Folien.In particular, due to the mechanical stress to be expected on the adhesive tape in the guide arrangement in the device according to the invention, which would in many cases be too strong for UV-curable adhesives that have not yet fully cured, the adhesive tape to be used comprises a carrier layer. In light of the above explanations, the person skilled in the art will understand that a major advantage of the device according to the invention is that it also enables the simultaneous UV activation of the adhesive tape from two sides. However, since one side of the adhesive tape is formed by the carrier layer, this advantage would not apply or would only apply to a reduced extent if the carrier layer prevented the UV radiation from hitting the UV-curable adhesive. It is thus defined above that the carrier layer should be at least partially transparent to the corresponding electromagnetic radiation of wavelength λ, with predominant or even essentially complete transparency being preferred. Preferred are carrier layers which are designed in terms of their material, structure and thickness such that the intensity of the radiation of wavelength λ incident on them is reduced by less than 50%, preferably less than 30%, particularly preferably less than 10% when passing through the carrier layer. Corresponding carrier layers can be realized, for example, with suitable transparent plastic films, but can also be realized by using porous materials, for example nonwovens. A method according to the invention is preferred, wherein the carrier layer comprises one or more carrier materials selected from the group consisting of woven fabrics, scrims and plastic films, for example PET films and polyolefin films.
Aus der schlaufenförmigen Bahnführung des Klebebandes in der erfindungsgemäßen Vorrichtung folgt, dass in zwei aufeinander folgenden Windungen einmal die Trägerschicht und einmal die Klebeschicht innenliegen und entsprechend mit dem Führungselemente in Kontakt treten wird. Zumindest theoretisch ist es denkbar, die Führungselemente hierfür mit adhäsionsreduzierten Oberflächen auszulegen, sodass ein unerwünschtes Klebenbleiben der Klebeschicht an den Führungselementen verhindert werden kann. Zumindest bei relativ weit vernetzten Klebemassen und rotierenden Führungselementen kann dies eine denkbare Ausgestaltung sein. Nach Einschätzung der Erfinder ist es jedoch für im Wesentlichen alle Ausgestaltungen bevorzugt, wenn zur Vermeidung einer unerwünschten Anhaftung der UV-aushärtbaren Klebemasse an den Führungselementen der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine geeignete Trennschicht, beispielsweise ein Liner, auf der Klebemasse angeordnet wird. Hierdurch wird die UV-aushärtbare Klebemasse im Inneren der erfindungsgemäßen Vorrichtung quasi zwischen der Trägerschicht und der Trennschicht geführt. Der Fachmann versteht insoweit, dass in diesem Fall für die Trennschicht hinsichtlich der Durchlässigkeit für die zur Initiierung der Aushärtung verwendete elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ die vorstehend für die Trägerschicht getroffenen Aussagen entsprechend zutreffen. Bevorzugt ist somit ein erfindungsgemäße Verfahren, wobei das bahnförmige Klebeband eine auf der Klebeschicht angeordnete Trennschicht umfasst, wobei die Trennschicht für elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge λ zumindest teilweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, transparent ist, wobei die Trennschicht bevorzugt mit einer Silikon-Releaseschicht beschichtet ist.The loop-shaped path of the adhesive tape in the device according to the invention means that in two consecutive turns, the carrier layer and the adhesive layer are on the inside and will come into contact with the guide elements. At least theoretically, it is conceivable to design the guide elements with adhesion-reduced surfaces so that the adhesive layer can be prevented from sticking to the guide elements in an undesirable manner. This can be a conceivable design at least with relatively widely cross-linked adhesives and rotating guide elements. In the opinion of the inventors, however, it is preferred for essentially all designs if a suitable separating layer, for example a liner, is arranged on the adhesive in order to prevent the UV-curable adhesive from sticking to the guide elements of the device according to the invention in an undesirable manner. This means that the UV-curable adhesive is guided inside the device according to the invention between the carrier layer and the separating layer. The person skilled in the art will understand that in this case the statements made above for the carrier layer apply accordingly to the separating layer with regard to the permeability to the electromagnetic radiation of wavelength λ used to initiate the curing. A method according to the invention is therefore preferred, wherein the web-shaped adhesive tape comprises a separating layer arranged on the adhesive layer, wherein the separating layer is at least partially, preferably predominantly, particularly preferably substantially completely transparent to electromagnetic radiation of wavelength λ, wherein the Separating layer is preferably coated with a silicone release layer.
Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren werden mit bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtungen durchgeführt.Particularly preferred methods according to the invention are carried out with preferred devices according to the invention.
Bevorzugt ist insbesondere ein erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Initiierung der Aushärtung der UV-aushärtbaren Klebemasse mit elektromagnetischer Strahlung einer Wellenlänge λ im Bereich von 200 bis 390 nm, bevorzugt im Bereich von 300 bis 380 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 350 bis 370 nm, erfolgt.Particularly preferred is a process according to the invention, wherein the initiation of the curing of the UV-curable adhesive is carried out with electromagnetic radiation having a wavelength λ in the range from 200 to 390 nm, preferably in the range from 300 to 380 nm, particularly preferably in the range from 350 to 370 nm.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäße Verfahren, wobei die Initiierung der Aushärtung der UV-aushärtbaren Klebemasse mit elektromagnetischer Strahlung erfolgt, deren Intensitätsmaximum bei der Wellenlänge λ liegt.Additionally or alternatively, a method according to the invention is also preferred, wherein the initiation of the curing of the UV-curable adhesive is carried out with electromagnetic radiation whose intensity maximum is at the wavelength λ.
Den Erfindern ist es gelungen, besonders vorteilhafte Aushärtebedingungen zu identifizieren, mit denen sich im erfindungsgemäßen Verfahren besonders vorteilhafte UV-aktivierte Klebebänder erhalten lassen, die sich gut für die spätere Applikation an ein Substrat eignen. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäße Verfahren, wobei das Bestrahlen mit einer Strahlungsdosis im Bereich von 1 bis 12 J/cm2, bevorzugt im Bereich von 2 bis 11 J/cm2, besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 10 J/cm2, erfolgt. Bevorzugt ist dabei zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäße Verfahren, wobei das Bestrahlen der UV-aushärtbaren Klebemasse für eine Zeit im Bereich von 0,5 bis 60 s, bevorzugt 1 bis 30 s, besonders bevorzugt 2 bis 15 s, erfolgt, und/oder wobei die Verweilzeit eines Punktes des bahnförmigen Klebebandes in der Vorrichtung im Bereich von 0,5 bis 60s, bevorzugt von 1 bis 30 s, besonders bevorzugt von 2 bis 15 s, liegt.The inventors have succeeded in identifying particularly advantageous curing conditions with which particularly advantageous UV-activated adhesive tapes can be obtained in the process according to the invention, which are well suited for later application to a substrate. Preference is given to a process according to the invention, wherein the irradiation takes place with a radiation dose in the range from 1 to 12 J/cm 2 , preferably in the range from 2 to 11 J/cm 2 , particularly preferably in the range from 3 to 10 J/cm 2 . Preference is additionally or alternatively given to a process according to the invention, wherein the irradiation of the UV-curable adhesive mass takes place for a time in the range from 0.5 to 60 s, preferably 1 to 30 s, particularly preferably 2 to 15 s, and/or wherein the residence time of a point of the web-shaped adhesive tape in the device is in the range from 0.5 to 60 s, preferably from 1 to 30 s, particularly preferably from 2 to 15 s.
Nach der Initiierung der Aushärtung findet das Aushärten über einen längeren Zeitraum statt, beispielsweise über einen Zeitraum von etwa 24 h, wobei dies von der Ausgestaltung des Klebebandes abhängt. Bevorzugt ist insoweit ein erfindungsgemäße Verfahren, wobei die UV-aushärtbare Klebemasse nach Verfahrensschritt c) ausgehärtet wird, wobei die UV-aushärtbare Klebemasse nach Verfahrensschritt c) bevorzugt zu mehr als 50 %, besonders bevorzugt zu mehr als 70 %, ganz besonders bevorzugt zu mehr als 90 %, insbesondere bevorzugt zu mehr als 95 %, ausgehärtet wird, bezogen auf den maximal möglichen Aushärtegrad.After the initiation of the curing, the curing takes place over a longer period of time, for example over a period of about 24 hours, although this depends on the design of the adhesive tape. In this respect, a method according to the invention is preferred, wherein the UV-curable adhesive is cured after method step c), wherein the UV-curable adhesive is cured after method step c) preferably to more than 50%, particularly preferably to more than 70%, very particularly preferably to more than 90%, especially preferably to more than 95%, based on the maximum possible degree of curing.
Darüber hinaus ist den Erfindern gelungen, bevorzugte Ausgestaltungen für die einzusetzenden UV-aushärtbaren Klebemassen zu identifizieren, mit denen sich im erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung erfindungsgemäßer Vorrichtungen ausgezeichnete Ergebnisse erhalten lassen. Bevorzugt ist zunächst ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die UV-aushärtbare Klebemasse umfasst:
- x1) ein oder mehrere (Co-)Polymere,
- x2) eine oder mehrere polymerisierbare Epoxid-Verbindungen, und
- x3) einen oder mehrere kationische Initiatoren,
- x1) one or more (co-)polymers,
- x2) one or more polymerizable epoxy compounds, and
- x3) one or more cationic initiators,
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der kombinierte Massenanteil der (Co-)Polymere in der aushärtbaren Klebemasse 25 % oder mehr, bevorzugt 30 % oder mehr, besonders bevorzugt 35 % oder mehr, beträgt, bezogen auf die Masse der UV-aushärtbaren Klebemasse.Additionally or alternatively, a process according to the invention is preferred, wherein the combined mass fraction of the (co)polymers in the curable adhesive is 25% or more, preferably 30% or more, particularly preferably 35% or more, based on the mass of the UV-curable adhesive.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das eine oder die mehreren (Co-)Polymere ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Poly(meth)acrylaten, Polyurethanen, Polyvinylacetalen, wie z.B. Polyvinylbutyral, Polysiloxanen, Synthesekautschuken, Polyestern, Phenoxypolymeren, Polyvinylalkoholen, Polyvinylalkoholcopolymere, und Alken-Vinylacetat-Copolymeren, bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Poly(meth)acrylaten, Phenoxypolymeren, Polyvinylalkoholen, Polyvinylalkoholcopolymeren, Polyvinylacetalen, wie z.B. Polyvinylbutyral, und Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren (EVA oder EVAC, Poly(ethylen-co-vinylacetat)), insbesondere ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Poly(meth)acrylaten, Phenoxypolymeren und Ethylen-Vinylacetatcopolymeren. Additionally or alternatively, a process according to the invention is also preferred, wherein the one or more (co)polymers are selected from the group consisting of poly(meth)acrylates, polyurethanes, polyvinyl acetals, such as polyvinyl butyral, polysiloxanes, synthetic rubbers, polyesters, phenoxy polymers, polyvinyl alcohols, polyvinyl alcohol copolymers, and alkene-vinyl acetate copolymers, preferably selected from the group consisting of poly(meth)acrylates, phenoxy polymers, polyvinyl alcohols, polyvinyl alcohol copolymers, polyvinyl acetals, such as polyvinyl butyral, and ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA or EVAC, poly(ethylene-co-vinyl acetate)), in particular selected from the group consisting of poly(meth)acrylates, phenoxy polymers and ethylene-vinyl acetate copolymers.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ zudem ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die eine oder die mehreren polymerisierbaren Epoxid-Verbindungen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Epoxid-Verbindungen mit zumindest einer cycloaliphatischen Gruppe, insbesondere einer Cyclohexylgruppe oder Dicyclopentadienylgruppe, und/oder wobei die eine oder die mehreren polymerisierbaren Epoxid-Verbindungen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Bisphenol-A-Diglycidylethern und Bisphenol-F-Diglycidylethern, bevorzugt Bisphenol-A-Diglycidylethern.Additionally or alternatively, a process according to the invention is also preferred, wherein the one or more polymerizable epoxy compounds are selected from the group consisting of epoxy compounds having at least one cycloaliphatic group, in particular a cyclohexyl group or dicyclopentadienyl group, and/or wherein the one or more polymerizable epoxy compounds are selected from the group consisting of bisphenol A diglycidyl ethers and bisphenol F diglycidyl ethers, preferably bisphenol A diglycidyl ethers.
Bevorzugt ist zusätzlich oder alternativ ebenfalls ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der kombinierte Massenanteil der polymerisierbaren Epoxid-Verbindungen in der aushärtbaren Klebemasse im Bereich von 35 bis 95 %, bevorzugt im Bereich von 40 bis 90 %, besonders bevorzugt im Bereich von 45 bis 85 %, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 80 %, liegt, bezogen auf die Masse der UV-aushärtbaren KlebemasseAdditionally or alternatively, a process according to the invention is also preferred, wherein the combined mass fraction of the polymerizable epoxy compounds in the curable adhesive is in the range from 35 to 95%, preferably in the range from 40 to 90%, particularly preferably in the range from 45 to 85%, very particularly preferably in the range from 50 to 80%, based on the mass of the UV-curable adhesive.
Für im Wesentlichen alle Anwendungsfälle bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der eine oder die mehreren kationischen Initiatoren ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus strahlungsaktivierten Initiatoren. Besonders bevorzugt ist dabei auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der kombinierte Massenanteil der kationischen Initiatoren in der aushärtbaren Klebemasse im Bereich von 0,1 bis 7 %, bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 5 %, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 4 %, liegt, bezogen auf die Masse der UV-aushärtbaren Klebemasse.For essentially all applications, a method according to the invention is preferred, wherein the one or more cationic initiators are selected from the group consisting of radiation-activated initiators. A method according to the invention is also particularly preferred, wherein the combined mass fraction of the cationic initiators in the curable adhesive is in the range from 0.1 to 7%, preferably in the range from 0.3 to 5%, particularly preferably in the range from 0.5 to 4%, based on the mass of the UV-curable adhesive.
Wie vorstehend erläutert, umfassen besonders bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtungen eine optische Detektionseinheit, mit der bei UV-aushärtbaren Klebemassen, bei denen die Farbeigenschaften vom erreichten Aushärtungsgrad abhängen, der Grad der Aushärtung am Ausgang der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmt werden kann. Hierdurch werden eine besonders effiziente Verfahrensführung und eine integrierte Qualitätskontrolle ermöglicht, insbesondere bei einer automatisierten und sensorgesteuerten Verfahrenssteuerung. Entsprechend ist es auch ganz besonders bevorzugt, eine entsprechende UV-aushärtbare Klebemasse einzusetzen. Besonders bevorzugt ist entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die UV-aushärtbare Klebemasse zusätzlich umfasst:
- x4) einen oder mehrere pH-Farbindikatoren mit zumindest einem pH-abhängigen Farbumschlag.
- x4) one or more pH colour indicators with at least one pH-dependent colour change.
Bevorzugt ist dabei ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die aushärtbare Klebemasse so zusammengesetzt ist, dass ein pH-abhängiger Farbumschlag des einen oder der mehreren pH-Farbindikatoren während der kationischen Aushärtung der UV-aushärtbaren Klebemasse erfolgt.A method according to the invention is preferred, wherein the curable adhesive is composed such that a pH-dependent color change of the one or more pH color indicators occurs during the cationic curing of the UV-curable adhesive.
Offenbart wird abschließend auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aushärtung von bahnförmigen UV-aushärtbaren Klebebändern unter Aushärtung der UV-aushärtbaren Klebemassen, zur Verringerung von Aushärtungsgradienten in der UV-aushärtbaren Klebemasse.Finally, the use of a device according to the invention for curing web-shaped UV-curable adhesive tapes while curing the UV-curable adhesive masses is also disclosed, for reducing curing gradients in the UV-curable adhesive mass.
Nachfolgend werden die Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer nichterfindungsgemäßen Vorrichtung; und -
2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
-
1 a schematic cross-sectional view of a device not according to the invention; and -
2 a schematic cross-sectional representation of a device according to the invention when carrying out the method according to the invention in a preferred embodiment.
Im Gegensatz zu der nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 der
Die beispielhafte Vorrichtung 10 umfasst dabei drei UV-Strahlungsquellen 16, welche in einer Linie angeordnet sind, wobei die Strahlungsquellen 16 bezogen auf die Höhenrichtung H unterhalb der auf die Mittelpunkte der Führungselemente bezogenen Schwerpunktlinie S, dabei jedoch zentral mittig in der Vorrichtung 10 liegen. Durch diese Anordnung wird das bahnförmige Klebeband 12 in der Vorrichtung 10 mäandernd in Schlaufen geführt, wobei die Führungsbahn jeweils so zwischen zwei UV-Strahlungsquellen 16 hindurchläuft, dass der zwischen zwei Führungsrollen 14 verlaufende Teil des bahnförmigen Klebebandes 12 beidseitig mit UV-Strahlung beaufschlagt wird.The
Die UV-Strahlungsquellen 16 können beispielsweise als UV-LED ausgeführt sein und das Intensitätsmaximum der Emission bei einer Wellenlänge λ von etwa 365 nm aufweisen. Der für die entsprechende Vorrichtung 10 benötigte Bauraum wird durch die abgetragene Strecke b verdeutlich. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 der
In der schematischen beispielhaften Vorrichtung 10 der
Im gezeigten Beispiel der
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 kann im erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise so betrieben werden, dass ein beobachteter Abschnitt des bahnförmigen Klebebands 12 im Inneren der Vorrichtung 10 eine Verweilzeit von etwa 15 s hat und infolgedessen beispielsweise eine beidseitig aufgebrachte Gesamt-UV-Dosis von 6500 mJ/cm2 erfährt.The
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- Vorrichtungdevice
- 1212
- Bahnförmiges KlebebandWeb-shaped adhesive tape
- 1414
- FührungselementGuide element
- 1616
- UV-StrahlungsquellenUV radiation sources
- 1818
- Temperiervorrichtung Tempering device
- LL
- LängsrichtungLongitudinal direction
- QuerrichtungTransverse direction
- HH
- HöhenrichtungAltitude direction
- SS
- SchwerpunktlinieCenter of gravity line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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| Title |
|---|
| "Satas, Handbook of Pressure Sensitive Adhesives Technology", Third Edition, (1999), Seiten 153 bis 203 |
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