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  • 法律状态
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    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlungschichtweise aufgebauter Flächenwerkstoffe,wie ein- oder mehrlagige Leder oder Leder-Textil-Kombinationen,derart, dass durch Injektion eines niederviskosen Klebstoffes oderHaftvermittlers in den Flächenwerkstoffortsgenau eine schichtübergreifendeVerbindung hergestellt wird und hierdurch eine durchgehende Verbindungzwischen allen benetzten Schichten entsteht.
    公开号:DE102004012634A1
    申请号:DE200410012634
    申请日:2004-03-16
    公开日:2005-10-13
    发明作者:Klaus Mattil
    申请人:Mattil, Klaus, Prof. Dipl.-Ing.；
    IPC主号:B05C9-08
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlungschichtweise aufgebauter Flächenwerkstoffe,wie ein oder mehrlagige Leder oder Leder-Textil-Kombinationen, derart, dass durch Injektioneines niederviskosen Klebstoffes oder Haftvermittlers in den Flächenwerkstoffeine Schicht übergreifendeVerbindung hergestellt wird und hierdurch höhere Haftkräfte erzielt werden können, als beieiner üblichenKlebung, welche nur auf den äußeren Schichtenwirksam ist.
    [0002] Invielen Bereichen der produzierenden Industrie werden flächige Werkstoffeverarbeitet, welche einen geschichteten Aufbau aufweisen, der dadurchgekennzeichnet ist, dass die einzelnen Schichten über unterschiedlichephysikalische und chemische Eigenschaften verfügen und die Verbindungen dereinzelnen Schichten untereinander unterschiedlich hohe Haftkräfte aufweisen.Ein Beispiel hierfürist Leder, bei welchem die äußere Schicht,der Narben, eine zäheOberschicht aufweist, die Haftkraft der Narbenschicht auf der darunterliegenden Faserschicht jedoch geringer ist, als die Haftkräfte, welche beieiner Klebung auf der Narbenoberfläche erzielt werden können. Diesführt zumBeispiel bei der Schuhherstellung dazu, dass vor einer Klebung der Laufsohleoder Direktbesohlung, die oberste Schicht, die Narbenschicht, indem zu klebenden Bereich aufgebrochen oder abgetragen werden muss.In der Schuhherstellung wird der Vorgang des Aufbrechens der oberenLederschicht vor dem Aufbringen des Klebstoffes als Rauhen bezeichnet.Der Vorgang des Rauhens in der Produktion ist kostenaufwändig und birgtdabei auch die Gefahr, dass das Schuhoberteil irreparabel beschädigt wird.
    [0003] EineKlebung auf die geschlossene Narbenschicht des Leders würde beiden währenddes Tragegebrauchs auftretenden Bean spruchungen dazu führen, dasssich z.B, die Sohle mitsamt der ersten Schicht des Leders von derdarunter liegenden Faserschicht lösen würde.
    [0004] Ausder Gerbereitechnik ist ein Verfahren bekannt, bei welchem Gerbstoffedurch Anwendung von Hochdruck in Rohhäute injiziert wird, was zueiner schnellen Durchdringung der Rohhäute mit Gerbstoff und hierdurchzu beschleunigten Gerbvorgängenführt.
    [0005] DieErfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, mit welchemdurch Einbringung von geeigneten Substanzen (Klebstoffe, Haftvermittler, reaktiveStoffe) ein wesentlich besserer Verbund in der Schichtstruktur derFlächenwerkstoffeerzielt wird und eine Klebung auf der Oberfläche der Flächenwerkstoffe durch die äußere Schichtauf die inneren Lagen durchgreift. Für Leder bedeutet dies, dassdie äußere Schichtnicht entfernt werden muss, sondern ebenfalls zur Klebung beitragenkann, der Arbeitsgang des Rauhens kann entfallen.
    [0006] DieErfindung basiert auf der Hohdruck-Injektionstechnik, derart, dassflüssigeSubstanzen, wie Klebstoffe, Haftvermittler oder reaktive Stoffemit entsprechender Viskositätdurch die oberste Schicht oder von der Rückseite in den Flächenwerkstoffinjiziert werden und sich nach dem Abbinden oder Ausreagieren derSubstanzen eine Verfestigung des Materialverbundes einstellt. Diezur Umsetzung dieser Technik notwendigen Komponenten und Rohstoffe, wieHochdruckpumpen, Ventile, Klebstoffe, Haftvermittler sind dem Standder Technik entsprechend verfügbar.
    [0007] Einwesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass die Injektion der infragekommenden Substanzen lokal begrenzt und mit hoher örtlicherAuflösung vorgenommenwerden kann. So kann beispielsweise bei der Schuhherstellung exaktund konturgenau die Kontaktflächezur Sohlenklebung am Schuhoberteil behandelt werden. Durch entsprechendeFührung desApplikationselementes könnenauch dreidimensionale Oberflächen,welche mit einem Rauhwerkzeug nur schwer zu erreichen sind, behandeltwerden. Die Mengendosierung der injizierten Flüssigkeit lässt sich über den Druck, den Strahlquerschnitt,die Pulsdauer und die Frequenz bei gepulstem Flüssigkeitseintrag gut steuern.Eine Anpassung an das Material kann durch die Düsenform und den Injektionsdruckerfolgen. Das Verfahren eignet sich sehr gut für eine automatisierte Lösung: DieDüse kannmit einem Handlingseinheit oder einem Roboter geführt werden undauch die Prozessparameter, wie Druck, Pulsdauer, Pulsfrequenz sindeiner rechnergesteuerten Einstellung zugänglich.
    [0008] Fallses die Anordnung des flächenhaften Werkstoffeszulässt,kann die Applikation der injizierten Flüssigkeit auch von der Rückseiteerfolgen und von dieser bis zu der äußersten Schicht des Flächenmaterialsvordringen. Ein solches Vorgehen bringt den Vorteil, dass die äußerste Schichtnicht verletzt werden muss und sonst unter Umständen entstehende Beschädigungenoder Verschmutzungen vermieden werden können.
    [0009] EineVorrichtung zur Umsetzung des in der Erfindung vorgestellten Verfahrenswird im Folgenden anhand des in den Prinzipskizzen dargestellten Ausführungsbeispielsnäher beschrieben.
    [0010] Diein 1 vorgestellte Vorrichtungstellt im Wesentlichen ein Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl-System dar, ähnlich derentsprechenden Einrichtung einer Wasserstrahl-Schneidanlage wobeider mengenmäßige Ausstoß der Vorrichtungeher einer Einspritzanlage eines Verbrennungsmotors entspricht.
    [0011] Auseinem Vorratsbehälter(1) wird die flüssigeSubstanz (2) übereine Saugleitung (4) und eine durch einen Elektromotor (6)angetriebene Pumpe (5) und einen Filter (7) ineine Niederdruck-Versorgungsleitung (10) gefördert, wobeider Druck auf der Eingangsseite der Hochdruckpumpe (9)sich durch den Rückstauaus Fördermengeund Stellung des Drosselventils (8) ergibt. Über eineRückleitung(20) fließtdie nicht benötigteFlüssigkeitsmengein den Vorratsbehälter(1) zurück,welcher durch eine Öffnung(3) entlüftetwird. Anstelle des Drosselventils (8) kann auch ein Druckbegrenzungsventileingesetzt werden.
    [0012] Ausder Niederdruck-Versorgungsleitung (10) entnimmt eine Hochdruckpumpe,welche zum Beispiel eine ein- oder mehrzylindrige Kolbenpumpe seinkann, die Flüssigkeitund erhöhtden Druck auf einen an der Pumpe einstellbaren Ausgangsdruck, welcheran das zu bearbeitende Material angepasst ist und je nach Düsenform,bzw. Sprühstrahldurchmesserund Material zwischen 100 bar und 1500 bar liegen kann. Die Steuerungder Fördermengeerfolgt dabei beispielsweise über Überströmventileoder Nuten im Kolben der Pumpe und Überströmöffnungen in der Pumpe. Dieaus der Überströmöffnung entweichendeFlüssigkeitwird in die Rückleitung(20) des Niederdruck-Flüssigkeitsstromesabgeführt.Ausgangsseitig wird die Flüssigkeitin eine Hochdruckleitung (12) gefördert, welche über eineflexible Leitung (13) mit einer Hochdruckdüse (14)verbunden ist. Durch das Antreiben der Hockdruckpumpe (9)mit einem Drehzahlgesteuerten Antrieb (11) kann die Förderfrequenzund damit auch die Fördermengezusätzlichbeeinflusst werden.
    [0013] DieHochdruckdüse(14) ist beweglich angeordnet und mit einer Bewegungseinheit(18) verbunden. Der Druck ab dem die Düsennadel der Hochdruckdüse öffnet unddamit der Injektionsdruck, ist an der Düse (14) einstellbar.Die Düsenöffnung (15)ist in einem wechselbaren Element angeordnet und kann ausge tauschtwerden, um verschiedene Strahldurchmesser, Strahlwinkel und Strahlartenzu erzeugen. Der aus der Düsenöffnung unterHochdruck austretende Sprühstrahl(16) dringt durch die hohe Strahlenergie in das Materialein und benetzt alle durchdrungenen Schichten des zu bearbeitenden Flächenmaterials(19). Nach Ausreagieren, bzw. Abbinden oder Ablüften derFlüssigkeitentsteht ein die einzelnen Schichten des Flächenwerkstoffes übergreifenderMaterialverbund, von der Materialoberfläche bis zu der Schicht in welcheder Strahl noch eindringen konnte.
    [0014] Für den Fall,dass nach dem Verfahren ein Schmelzklebstoff injiziert werden soll,sind alle Komponenten der Injektionseinrichtung beheizbar und zweckmäßiger Weisegegenüberder Umgebung thermisch isoliert auszuführen.
    [0015] DurchBewegung der Hochdruckdüse(14) durch das Bewegungssystem (18) entlang einer Bahn,bei gleichzeitigem Ausstoß derSubstanzen, entstehen frei programmierbare Bahnen (17)auf dem Flächenwerkstoff(19), längsderer eine Verfestigung, Verbindung oder Stabilisierung des Werkstoffeserreicht wird. Alternativ oder parallel zu der Bewegung der Düse kannauch eine Bewegung des Werkstückeserfolgen. Die Bewegungen sind auch keineswegs auf ebene Werkstoffebeschränkt,sondern könnenauch am verarbeiteten Flächenwerkstoff,wie zum Beispiel währendder Schuhherstellung am aufgeleistetem Schuhoberteil durchgeführt werden.
    [0016] Zurbeschleunigten Stabilisierung eines Flächenwerkstoffes können auchmehrere Düsenmit den zugehörigenKomponenten parallel auf einem Träger angeordnet werden und soein kompletter Düsenbalkengesteuert überden Flächenwerkstoffbewegt werden.
    [0017] DieAufgabe der Bewegungseinheit (18) kann hierbei von einemHandhabungssystem, einem CNC-System, einer Werkzeugmaschine odereinem Roboter übernommenwerden.
    [0018] ZurVermeidung von Verunreinigungen des Werkstoffes durch Flüssigkeitsspritzerkann die Düse während derInjektionen auch direkt auf dem Flächenmaterial aufsetzend geführt werden.Falls dies nicht möglichist, weil beispielsweise empfindliches Material eingesetzt wird,auf welchem sich die geführteDüse abzeichnenwürde,kann eine mitgeführte,an der Düsenöffnung befestigteringförmigeAbsaugeinrichtung die nicht in das Material eindringende Flüssigkeitunschädlichabtransportieren.
    [0019] Fallsdie physikalischen Eigenschaften der zu stabilisierenden Flächenwerkstoffewenig konstant sind, wie diese bei Leder häufig der Fall ist, so kanndurch die Methode der digitalen Bildverarbeitung mit Hilfe eineroder mehrerer Kameras, welche mit dem Injektionssystem relativ zudem Flächenwerkstoffbewegt werden und das Injektionsergebnis optisch aufnehmen und denentsprechenden Auswertegerätenein Regelkreis geschlossen werden, durch den über die Einstellung der Verfahrensparameterwie Injektionsdruck, Bahngeschwindigkeit, Auftragsmenge eine Optimierungder Injektionsergebnisse und ein automatisches, schnelles Anpassenan variierende Flächenwerkstoffeerfolgen. Falls nötig,könnender Injektionssubstanz zur sichereren Bilderfassung fluoreszierendeReagenzien beigegeben werden.
    权利要求:
    Claims (18)
    [1] Verfahren zur Erhöhung der Haftung zwischen denLagen oder Verfestigen der Lagen schichtweise aufgebauter flächiger Werkstoffedurch lokale Injektion einer Flüssigkeit, dadurchgekennzeichnet, dass mindestens eine klebetechnisch wirksameSubstanz durch einen mit hohem Druck beschleunigten Flüssigkeitsstrahldurch die Oberflächein das Flächenmaterialeingebracht wird und das Eindringen des Flüssigkeitsstrahls in das Materialnur aufgrund der Strahlenergie, ohne mechanisch in den Flächenwerkstoffeindringende Hilfsmittel, erfolgt.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Flüssigkeitsinjektionnicht von der Vorderseite, sondern von der Rückseite oder von beiden Seitenerfolgt.
    [3] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass das Flächenmaterial durcheine Reihe von Injektionen längseiner oder mehrerer Bahnen behandelt wird und diese Injektionenin zeitlicher Abfolge währendeiner Bewegung der Injektionseinrichtung längs der Bahnen generiert werden.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass das Flächenmaterialräumlichals Körpergeformt ist und die Bahnen im dreidimensionalen Raum, längs derOberflächedes Körpersverlaufen und die Applikationsrichtung normal zur Oberfläche verläuft.
    [5] Verfahren nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus mehreren getrennt odergemeinsam ansteuerbaren als Injektionszeile linienförmig zusammengesetztenEinzelinjektionseinrichtungen, überdas Flächenmaterialbewegt werden und währendder Führung derInjektionszeile überdie Materialoberflächedurch gleichzeitiges oder zeitlich versetztes Ein- und Ausschaltender einzelnen Injektionseinrichtungen eine parallele Bearbeitungdes Flächenwerkstoffesermöglichen.
    [6] Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenmaterial Leder ist.
    [7] Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bearbeitenden Bahnen Klebebereicheauf Oberleder herzustellender Schuhe, insbesondere Zwickeinschläge und Seitenkantendarstellen und diese hiermit füreine nachfolgende Klebung oder Direktbesohlung vorbereitet werden.
    [8] Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Kameras relativzu der oder den Injektionsdüsenfeststehend oder mitgeführtdas Ergebnis des Injektionsprozesses auf dem Flächenwerkstoff optisch aufnehmenund mit den Bilddaten in Verbindung mit einem Auswertesystem dieGüte desInjektionsprozesses erfassen und kontinuierlich überwachen und die Verfahrensparameterderart beeinflussen, dass eine Optimierung der Injektionsprozesses erfolgt.
    [9] Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass der klebetechnisch wirksamen Substanz eine optisch markierende,beispielsweise fluoreszierende Substanz beigemischt wird und hierdurchin Verbindung mit einer entsprechenden Beleuchtungsquelle die Bildaufnahmeverbessert wird.
    [10] Vorrichtung zur Erhöhung der Haftung zwischen denLagen oder Verfestigen der Lagen schichtweise aufgebauter flächiger Werkstoffedurch lokale Injektion einer Flüssigkeit,dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine klebetechnisch wirksameSubstanz, z.B. in LösungsmittelgelöstesPolyurethan, durch einen mit hohem Druck beschleunigten Flüssigkeitsstrahldurch die Oberflächein das Flächenmaterialeingebracht wird und das Eindringen des Flüssigkeitsstrahls in das Materialnur aufgrund der Strahlenergie, ohne mechanisch in den Flächenwerkstoffeindringende Hilfsmittel erfolgt.
    [11] Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Flüssigkeitsinjektionnicht von der Vorderseite, sondern von der Rückseite oder von beiden Seitenin das Flächenmaterialeingebracht wird.
    [12] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,dass die Injektionseinrichtung relativ zum Flächenmaterial längs eineroder mehrerer Bahnen bewegt werden kann und während der Bahnbewegung einegesteuerte zeitliche Abfolge von Injektionen generiert werden können.
    [13] Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass die Bahnführungnicht in der Ebene sondern im Raum erfolgt und die Injektionen auf derOberflächeeines Körpersgesetzt werden können.
    [14] Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einzelinjektionseinrichtungenlinienförmig zueiner Injektionszeile zusammengesetzt sind. Und die Injektionszeile über dieMaterialoberflächebewegt werden kann und durch gleichzeitiges oder zeitlich versetztesGenerieren von Injektionspulsen der einzelnen Injektionseinrichtungeneine parallele Bearbeitung des Flächenwerkstoffes ermöglicht.
    [15] Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis14, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Injektionseinrichtungenderart aufgebaut sind, dass Flüssigkeitdurch eine Hochdruckpumpe verdichtet wird und durch eine oder mehrere gesteuerteDüsen ineinen oder mehrere Flüssigkeitsstrahlenhoher Strahlenergie geformt werden.
    [16] Vorrichtung nach einem oder mehrerer der Ansprüche 10 bis15, dadurch gekennzeichnet, dass an der Wirkstelle durch ein geschlossenesSystem der Überschussder Substanz abgesaugt und in den Kreislauf zurückgeführt wird.
    [17] Vorrichtung nach der Anspruch 15 oder 16, dadurchgekennzeichnet, dass die wirksame Substanz ein Schmelzklebstoffist und alle mit dem Schmelzklebstoff in Berührung kommenden Kom ponentender Vorrichtung beheizbar und gegen die Umgebung thermisch isoliertsind.
    [18] Vorrichtung nach einem oder mehrerer der Ansprüche 10 bis17, dadurch gekennzeichnet, dass relativ zu den Injektionsdüsen feststehendoder mitbewegt eine oder mehrere Kameras die Ergebnisse des Injektionsprozessauf dem Flächenwerkstofferfassen und die Bilddaten übereine Auswerteeinheit in Signale umgeformt werden, mit denen Einstellparameterdes Injektionsprozesses, wie Bahngeschwindigkeit, Injektionsdruck,Injektionsmenge beeinflusst werden und hierdurch das Injektionsergebnisoptimiert wird.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-10-13| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-11-08| 8364| No opposition during term of opposition|
    2011-01-20| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410012634|DE102004012634B4|2004-03-16|2004-03-16|Verfahren zum Verbinden und Verfestigen schichtweise aufgebauter Flächenwerkstoffe|DE200410012634| DE102004012634B4|2004-03-16|2004-03-16|Verfahren zum Verbinden und Verfestigen schichtweise aufgebauter Flächenwerkstoffe|
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