在激光的辅助下使用粘合剂层结合的方法
【专利摘要】本发明涉及用于结合两个基底的方法和设备，其中将粘合剂施用至第一基底并且将由热塑性材料组成的第二膜型基底在与所述第一基底结合之前通过加热转化至塑化的状态。
【专利说明】在激光的辅助下使用粘合剂层结合的方法
[0001]本发明涉及用于结合两个基底的方法和设备，其中将粘合剂施用至第一基底并且在与所述第一基底结合之前通过加热将由热塑性材料组成的第二膜型基底转化至塑化的状态。
[0002]DE 10 2005 028 661 Al描述了一种方法，其中可以连续地制备由热塑性材料组成的两层膜。此处，使用由相同的材料组成的较厚的第一膜和较薄的第二膜，其中以特定的比例加热两个膜，使得表面被塑化且开始热熔。随后立即将这些膜彼此连接。未描述使用粘合剂使材料结合。不使用粘合剂的方法的缺陷是仅彼此相容的基底可以通过加热而彼此结入口 ο
[0003]WO 03/040249 A2描述了用于在模制体上层压膜的方法，其中首先通过电磁辐射将膜加热，随后将粘合剂施用至此膜，且最终将其结合至模制体，如果需要，通过压贴(P r e s s - ο η)。膜的加热意图降低其加工期间的刚度，由此导致结合的改善。
[0004]WO 2011/045833 Al描述了制备涂有热塑性膜的钢片的方法。此处，钢片涂有粘合剂和热塑性膜，其被施用至钢片的经表面处理的侧。随后通过电磁感应将如此获得的复合物加热至热塑性膜的塑化温度。这样的方法的缺点是其仅能被用于结合其中至少一种可以被通过电磁感应加热的基底。由于在结合两个基底之后进行加热，其还必须确保复合物不会被加热破坏。
[0005]在本申请之时尚未公开的申请号为102012 213 397.6的德国专利申请描述了用于结合两个基底的方法，其中将层重小于2g/m2的粘合剂施用至第一基底，并将此基底与由热塑性材料组成的第二膜型基底接触。同时，通过加热将第二基底的表面转化至塑化状态。在加热之前、加热期间和/或加热后立即通过压力使两个基底彼此结合。可以使用等离子体处理、激光处理、火焰冲击、超声、NIR辐射或IR辐射进行加热。具体地，描述了连续层压方法，其中首先通过IR辐射器沿运行方向Im的距离将热塑性膜首先加热，随后与涂有粘合剂的另一个膜结合。然而，在连续的过程中膜的平面加热可能导致膜沿运行方向的扩张。在冷却后，这因此导致应力，其可能导致复合物的形变。
[0006]用于制备没有粘合剂层的彼此连接的膜的方法是已知的。此处要求对膜材料的特定选择和适当地匹配的方法过程。为了获得适当的结合，表面和待连接的基底的材料必须彼此匹配。
[0007]还已知将柔性膜基底施用至固体塑料或金属基底。这可以通过粘合剂进行。然而，在此情况中，通常施用足够厚的粘合剂层。如果使用具有粗糙表面的基底，则需要施用完全覆盖表面的量的粘合剂。仅在此条件下在整个表面上粘附是可能的。这意图避免由于水、由于天气或其他影响而导致的分层。此处缺陷通常可以通过气泡识别。这样的可视的缺陷是不期望的。为此，已知必须施用增加量的粘合剂。如果结合柔性基底，已知一方面粘合剂层必须确保在整个表面粘附，但另一方面必须不能太厚以导致结合的复合物基底的足够的柔性。否则，可能发生破裂或粘合剂复合物可能分层。此外，出于多个目的，粘合剂层在膜基底间必须是不可检测的。
[0008]还已知结合基底和加热基底中的至少一个。如果以平面的方式进行加热，则这可能导致形变。如果在结合之后进行加热，则整个复合物必须被加热，这可能损害复合物。
[0009]因此，本发明的目的是提供方法和设备，使用所述方法和设备可以将膜结合至不同的基底例如固体基底或柔性基底上。在此情况下，仅施用少量的粘合剂。此外，将确保在整个表面上结合。此外，将通过所述方法和设备实现快速结合，以加速获得的复合物基底的进一步加工。此外，所述方法使得无需将整个复合物热处理，并且最终将尽可能地避免由于加热导致的基底的形变。
[0010]通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求6的特征的用于进行所述方法的设备实现此目的。
[0011]通过相应的从属权利要求详述了有利的进展。
[0012]本发明的基础概念是用于优选地连续地结合两个基底的方法，其中将粘合剂施用至第一基底，将由热塑性材料组成的第二膜型基底以进料方向输送并且通过使用激光束形式的电磁辐射加热而被转化为塑化的状态，其中在第二基底上以相对于进料方向成一定的角度引导激光束，且其中将第一基底的涂有粘合剂的一侧与被激光束辐射的第二基底的一侧结合。
[0013]作为用于如本发明所述的方法的第一基底，可以从多种不同的材料中选择。这些材料可以为固体材料例如木材，金属例如铝、铁或锌，硬塑或热塑性材料例如聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酯或聚酰胺、有机聚合物例如玻璃纸、纸、硬纸板或其他材料。柔性的膜型材料可用于第一基底。可以选择多层基底;表面可以例如通过金属、氧化物或塑料涂层涂布，印刷，着色，或热改性。然而，也可以选择由适于第二基底的材料组成的基底。
[0014]适于第二基底的材料优选地为柔性膜材料例如由膜形式的热塑性材料组成的那些，例如聚烯烃例如聚乙烯(LDPE、LLDPE、茂金属催化的PE、HDPE)或聚丙烯(OPP、CPP、OPP);聚氯乙烯(PVC);乙烯共聚物例如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯丙烯酸酯共聚物(EMA)、EMMA、EAA;聚酯;PLA、聚酰胺或离聚物例如乙烯/丙烯酸共聚合产物。同时，膜材料也可以被改性，例如通过使用官能团改性塑料表面，或可以在膜中包含额外的组分例如颜料或着色剂。这些热塑性材料必须具有低于200°C的塑化温度，特别是低于150°C。第二基底也可以为复合物基底，只要待结合的复合物基底的表面被热塑性地涂布。总之，膜可以为有色的、无色的或透明的。具体而言，聚烯烃和其他乙烯共聚物是适合的聚合物。柔性膜被理解为是指已知为例如包装膜、装饰膜、胶带、或类似形式的通常的薄的网型基底。
[0015]塑化温度(或软化点)优选地为峰值熔融温度Tpm，其可以根据常规的DINEN ISO11357-3:2011通过DSC以1K/分的加热速率测定。
[0016]可以进行基底的表面的预处理。在此情况下，塑料表面可以被清洁，且，如果需要，在结合前，它们可以经历进一步的物理、化学或电化学预处理。
[0017]根据如本发明所述的方法，将粘合剂施用至第一基底。可以使用已知方法例如喷涂、铺展、辊涂、印刷或其他已知的方法施用粘合剂。优选地，以小的层厚度施用粘合剂。此基底可以为固体基底;其可以等同地为膜型柔性基底。待施用的粘合剂可以与结合的要求匹配。如果使用含水粘合剂，则当水自表面转移时这是有利的。如果选择含溶剂的粘合剂，则表面必须相对于包含的溶剂稳定。如果选择热熔粘合剂，则表面必须不被可能引入的热不利地影响。反应性的粘合剂可能提供对于基底的改善的粘附。如果使用辐射交联粘合剂，则粘合剂层可以优选地在基底彼此连接之前被辐射以实现交联。
[0018]为了适应粘合剂，如果需要，所述方法的实施可以包括适当的措施例如在干燥区中干燥，在加热区中加热或其他支持措施。在将适合的粘合剂施用至第一基底之后，将第二基底与第一基底接触并结合。
[0019]根据本发明，在基底结合之前，必须加热第二基底的待结合的表面。在此情况下，必须优选地以使得仅该表面被加热的方式进行加热；如果可能，第二基底的机械性质必须不被不利地影响。待结合的表面的加热在不接触的情况下进行。根据本发明，将激光束形式的电磁辐射用于加热表面。这使得大量能量能够被在短时间内输入至有限的表面积上。与使用灯加热相比，第二基底的表面由此不在大的面积上长时间加热。在所述方法的过程中，将两个基底接触以结合。为此目的，通过进料设备输送第二基底并因此其经历拉伸应力。如果较大面积的基底被软化则这些拉伸应力可能导致基底的形变。激光束的使用使得在基底结合前即刻的靶向的集中的加热成为可能。这减少形变。使用激光束的另一个优势在于消散至环境中的热量小。这保护了机器组件且减少了能量需求。此外，激光工作具有相对高的效率且因此是非常能量有效的。最后，层压机器也可以相对容易地用激光单元改进。
[0020]优选地，选择在0.8_25μπι波长范围内的红外辐射(IR辐射)用于电磁辐射。这包括
0.8-2.5μπι波长范围内的近红外(NIR)，其对应于12500-4000cm—1的波数范围；以及2.5_25μπι波长范围内的中红外(MIR)，其又对应于4000-400(^-1的波数范围。由于原子或原子基团的振动的频率或波数同样位于这些范围内，在震荡激发下MIR和NIR辐射被吸收地特别好。这导致被辐射的基底的能量有效且和快速的加热。优选地，此处，波长范围为2.5-25ym，特别是2.5-11口111，这是由于经常出现在聚合物中原子基团例如0-!1、^(:-!1、0 = 0、0 =(:的振动频率处于此范围内。因此，普通的热塑性材料优选地吸收在此波长范围内的IR辐射。有多种发射0.8-25μπι范围内的IR辐射的激光类型。这些类型包括例如气体激光例如一氧化碳和二氧化碳激光(CO2激光)，以及固体激光例如Nd: YAG、NdCrYAG、EnYAG、Nd: YLF、Nd: YV04、Nd:玻璃、Tm: YAG、Yb: YAG、Ho: Yag和Cr: ZnSe激光。二氧化碳激光是特别优选的。CO2激光工作在
9.4μπ^Ρ10.6μπι的波长下。同时，CO2激光的使用具有若干优势:⑶2激光可以被连续地操作。它们的效率极高，即它们特别地能量有效地工作。激光束的功率也可以为几毫瓦(mW)至几百千瓦(kW)。此外，CO2激光可以相对地低成本地获得，且易于实施。
[0021]优选地，激光具有小于2000W的功率，优选地在500-1500W之间。如果激光的功率过高，则有基底被切割的风险。另一方面，如果激光的功率过低，则基底的表面不能被足够地加热。
[0022]在具体的实施方案中，激光被连续地操作(CW操作)。在另一个实施方案中，其以脉冲的方式操作，其中选择足够高的脉冲频率，使得其几乎相应于CW操作，即准连续。在某些情况下，激光的低脉冲率操作可能导致表面未被均匀地辐射。因此，在某些情况下不能保证均一的软化，这在复合物体中导致缺陷。另一方面，连续的或准连续的操作使得第二基底上的表面上的所有点都可以被加热，由此导致均匀的结合。此外，根据本发明，在第二基底上以相对于进料方向成一定的角度引导激光束，其中将第一基底的涂有粘合剂的一侧与被激光束辐射的第二基底的一侧结合。在本发明的语境中，进料方向被理解为是指在激光束冲击的点处第二基底的移动的方向。在图1中，进料方向12与输送方向相同。在本发明的语境中，以相对于进料方向成一定的角度引导激光束被理解为是指以使得激光束的投影的投影运动方向至少暂时地以相对于进料方向成一定角度的方式引导激光束。因此，激光束在表面上的投影暂时地以与进料方向不同的方向进行。
[0023]在第二基底上以一定的角度引导激光束使得基底能够在基底结合之前被直接地加热。这与使用例如红外灯而导致的平面辐射相比较具有若干优势。另一方面，加热和结合之间的时间可以被缩短。由此，在辐射之后直至结合时发生的基底的不期望的冷却被减少。由此，需要使用较少的能量以补偿此热损失。因此，此方法更为能量有效，且减少了不期望的热至环境的消散。此外，与通过例如IR灯的平面辐射相比较，由于激光的以一定的角度的引导，第二基底未在整个面积上被塑化。这增加了基底的形状稳定性。即，在大面积上被塑化的第二基底产生拉伸应力(这可以例如由进料设备施加)并膨胀。由于第一基底的长度保持基本上不变，因此这导致两个基底的不一致，也就是说两个基底的尺寸的不同。因此可见，在冷却后，复合物体自身自动弯曲或甚至卷曲。在成一定的角度引导激光束并由此实现沿与进料方向成一定的角度的线加热的情况中，这样的变形基本上未被观察到。
[0024]因此，当在即将发生结合时迅速进行加热且仅待结合的表面的小面积被加热时是有利的。以此方式，可以确保第二基底的机械性质仅略微地被不利地影响，或在理想的情况中一点也没有被不利地影响。还可以在第二基底的背面上提供支持物，以保持形状。在第一个实施方案中，将两个基底接触并且在加热之后立即结合。在将基底结合之前，为了确保第二基底的表面在加热后不会过度冷却，优选地在少于Is后，特别优选地在少于0.1s后，特别是在少于0.0ls后，将第二基底的经加热的区域与第一基底接触。
[0025]表面的加热必须在一定温度下进行，所述温度优选地约等于热塑性基底的塑化温度。然而，本领域技术人员已知热塑性材料也可以在塑化温度附近的特定的温度范围内处于塑化的状态。因此，第二基底的表面必须优选地被加热至表面处聚合物的塑化温度的+/-40°C，特别优选地为+/_20°C的温度。在这些温度下，基底的表面变软，且如果需要，在压力下可变形或可流动。
[0026]在优选的实施方案中，将非热塑性基底或具有足够高的塑化温度的热塑性基底用于第一基底，使得在所述方法的过程中第一基底的表面不软化。
[0027]尽管有一种理论，推测基底表面的表面粗糙度通过加热并与涂有粘合剂的第一表面压在一起而降低。这使得实现基底之间施用的粘合剂的特别低的层厚度成为可能。可以推测表面被光滑化。结果，结合需要较少的粘合剂。
[0028]优选地，以小的层厚度施用粘合剂。在此情况中，施用的粘合剂的量优选地少于此/!112，特别优选地少于]^/1112，进一步优选地少于0.98/1112，特别是少于0.58/1112。同时，施用的粘合剂的量优选地多于0.05g/m2，特别是多于0.2g/m2。根据基底的表面粗糙度或不平坦度选择此处施用的最优化的量;不平坦度可能例如由于基底的印刷而发生，且取决于印刷图案以及施用的印刷墨的量。尽管仅有少量粘合剂，由于在压力下的结合，仍实现平的结入口 ο
[0029]可以使用用于接触和结合的常用设备。例如，可以将模具、圆筒、辊、和平板用于使基底接触，特别是通过将基底彼此压或辊在一起。由通过辊接触而构成的基底上的压力可以为例如0.2-15巴之间。在用于结合两个膜基底的具体的实施方案中，这样的层压设备是本领域技术人员公知的。
[0030]由于将第一基底的涂有粘合剂的一侧与第二基底的通过激光束照射并因此被加热的表面接触，粘合剂的薄层也可以被加热。这可能导致粘合的更快速的建立和导致更快速的交联。
[0031]优选地，将可以以液体的形式使用的粘合剂用于如本发明所述的方法。这些粘合剂可以为含水分散体和含溶剂的非反应性或反应性粘合剂;或者，可以使用无溶剂的液体粘合剂或可熔的固体粘合剂。它们可以为单组份系统或双组分系统。
[0032]适合的粘合剂的实例为基于热塑性聚合物例如聚氨酯、EVA、聚丙烯酸酯的那些；含溶剂的粘合剂例如丙烯酸酯粘合剂、单组份或双组分聚氨酯粘合剂、硅烷交联粘合剂;反应性熔融粘合剂例如单组份PU粘合剂;或无溶剂的单组份或双组分PU粘合剂、硅烷系统或辐射交联的粘合剂。
[0033]根据本发明，当粘合剂具有低粘度时是有利的。在施用时，适合的粘合剂的粘度为例如不超过1000mPas，优选地不超过5000mPas(使用Brookfield粘度计测量；ISO 2555:2000)。将测量温度与施用温度匹配。对于在室温下为液体的粘合剂，在例如20-40°C下测定粘度;对于熔融粘合剂，测量温度可以为100-150°C。对于更粘的粘合剂，也可以在例如40-100 °C下进行测量。含水或含溶剂的粘合剂经常具有不超过500mPas的低粘度;熔融粘合剂经常具有高于100mPas的粘度。
[0034]根据如本发明所述的方法，可以在广泛的应用领域中实施结合。如果将固体基底与膜型基底结合，则将粘合剂施用至固体基底，如果需要，将该固体基底预处理。将具有由热塑性聚合物组成的表面的膜施用至如此涂布的表面作为第二基底。通过所述电磁辐射通过将热塑性膜的表面加热而在表面上将其塑化。在结合期间施加压力可以确保获得待结合的热塑性基底的特别光滑的表面。未观察到气泡或分层。另一个方法使用柔性第一基底进行，在其上施用粘合剂的薄层。随后同样将表面上必须具有由热塑性聚合物组成的层的第二膜基底在压力下施用至此表面。此处同样地，加热和与第一基底连接在一起确保获得第二基底的特别光滑的表面。
[0035]可以例如通过压力辅助将涂有粘合剂的第一基底的一侧与通过激光束辐射的第二基底的一侧连接。这可以例如在压力辊上实施0.2-16巴。根据本发明，可以在整个面积上实现基底的结合，同时粘合剂的施用重量低。
[0036]已证明其中以大于10m/min，特别是大于100m/min的速度将基底通过棍输送的本发明的方法是特别有利的。
[0037]在有利的发展中，如上所述，通过辊将两个基底彼此层压，其中激光束在辊间距前优选地少于10cm，特别优选地少于Icm冲击在第二基底上。
[0038]在第二基底上具有0.l-20mm范围内，优选地1-1Omm范围内的宽度的施用线的厚度是特别有利的。
[0039]由于高速度、激光束与辊间距的短距离以及施用线的小的厚度，加热和结合之间的时间被大大减少。如已讨论的，辐射和结合之间的时间的减少导致能量有效性的改善，且得到的复合物体基本上未显示出不期望的变形。
[0040]在本发明的有利的发展中，通过多面镜使激光偏转，所述多面镜可以围绕旋转轴旋转，如果需要，在之前或之后通过聚焦工具聚焦，并沿第二基底上的线被引导。多面镜的使用使得激光束可以在基底表面上极快速地移动。
[0041]多面轮的旋转速度将尤其根据料片速度、束直径、线距和多面轮与基底的距离而选择。在一个实施方案中，已显示当可旋转地安装的多面镜以大于300转每分钟，特别是大于1000转每分钟的速度围绕旋转轴旋转时是特别有利的。
[0042]此外，连续地将两个基底结合是有利的，其中以使得激光束的冲击和随后的结合之间的时间对于待结合的第二基底的表面的各点而言基本上相同的方式在基底上引导激光束并以该方式将激光束与进料速度匹配。这确保了加热和随后的软化对于待结合的第二基底的表面的各点而目基本上相同。
[0043]同时，已显示基本上线性地和/或基本上垂直于进料方向地在第二基底上引导激光束是有利的。在基底表面上由激光束产生的点沿投影运动方向的移动导致具有投影宽度的投影线，所述投影宽度通过激光束的横截面确定。通过选择适合的投影速度、进料速度和投影宽度，可以确保在与进料方向垂直的线上的所有点处第二基底都具有相同的温度。
[0044]特别有利的是以使得激光束到达方向的矢量和生产方向的矢量形成小于120°，优选地小于90°，特别优选地小于60°的角的方式引导激光束。这使得在与第一基底结合前第二基底的表面可以以尽可能短的距离被辐射。
[0045]通过如本发明所述的方法制备的复合物基底或复合物体特使本发明的主题。此处，第一基底可以为刚性或固体基底，例如由不同材料组成的模制体。优选地，这些仅具有小的表面粗糙度。作为进一步的实施方案，第一基底可以由柔性基底组成;此处，此柔性基底的材料和性质可以在广泛的限度内变化。所述材料也可以为与第二基底的材料相同的材料。然而，优选地，两个基底不同。如果需要，第一基底也可以被加工或印刷。第一基底的表面不被施用粘合剂的薄层影响。选择施用的粘合剂的可能的水或有机溶剂含量和小的热容量，使得第一基底的表面的性质基本上不受影响。
[0046]对于如本发明所述的复合物体的第二基底，选择至少在待结合的表面上由热塑性聚合物组成的基底。其可以为单层膜，但也可以选择多层膜。通过将两个不同的基底连接并加压而获得如本发明所述的复合物基底。
[0047]如本发明所述的复合物基底具有高强度的结合的单独的基底。粘合剂层的优选的低的层厚度确保了粘合剂的高内聚。此外，基底的低的层厚度导致粘合剂层的改善的柔性。结果，如本发明所述的复合物基底对于弹性形变具有高的稳定性。
[0048]本发明的另一个主旨是根据如本发明所述的方法制备的所述的复合物体在食物的包装中的用途。
[0049]本发明的另一个基本概念是提供设备，特别是特别适用于实施如本发明所述的方法的设备，用于将优选地为膜型的第一基底与由热塑性材料组成的第二膜型基底优选地连续地结合，所述设备具有用于将粘合剂施用至第一基底的施用器设备；至少一个用于以进料方向输送至少第二基底的进料设备；用于待与第一基底结合的第二基底的表面加热的加热设备，其中以使得可以通过加热将第二基底转化为塑化的状态的方式设计和放置加热设备，，其中加热设备具有激光器，其发射作为热源的激光束形式的电磁辐射，且其中以使得激光束在表面上的投影在投影运动方向上相对于所述表面以相对的运动移动的方式引导激光束用于加热第二基底，，其中所述投影运动方向至少暂时地以与进料方向成一定的角度的方式提供，以使得在将两个基底结合之前当第二基底在进料方向上移动时优选地对第二基底的平面加热成为可能；以及用于在加热第二基底之后向两个基底施加压力的加压设备。
[0050]对于适合的和优选地使用的基底和粘合剂，优选以上详述的那些，就此而言，其意图明确地补充与设备相关的公开。
[0051]本领域技术人员已知的特别地允许第二基底在进料方向移动的所有适合的进料选择都可以用于进料设备。在本发明的语境中，进料方向被理解为是指在激光束冲击的点处第二基底的移动方向。优选地，以使得进料设备能够在进料方向连续进料第二基底的方式设计进料设备。还可以提供用于第一基底的其他进料设备，其同样优选地能够连续的进料。在此情况中，优选地以可以确保两个基底的一致进料的方式将两个进料设备偶联，或通过控制器特别是控制单元的方式连接。在一个实施方案中，还可以通过有待解释的加压设备使得基底的进料成为可能，在此情况中，所述加压设备优选地设计为圆筒或辊的形式，并使得基底的连续的拉入并因此进料成为可能;优选地，在这样的情况中，通过圆筒或辊以大于10m/min，特别是大于100m/min的速度将基底进料。
[0052]根据本发明，加热设备具有激光器，其发射作为热源的激光束形式的电磁辐射。此夕卜，其他元件可以为加热设备的一部分，特别是本领域技术人员已知的用于激光束的聚焦设备和其他外部和支持设备。此处，优选地连续地且非以脉冲模式操作激光器。
[0053]对于激光器的优选的特性和性质，具体而言例如发射的辐射的波长范围，激光器的类型和优选的功率范围，参考以上详述，就此而言，其意图明确地补充与设备相关的公开。
[0054]根据本发明，额外地提供的是以使得激光束在表面上的投影在投影运动方向相对于表面以相对运动移动的方式引导激光束用于加热第二基底。因此，激光束以使得其投影在第二基底的表面上以独立于基底在进料方向的运动而移动的方式移动或偏转。因此，通过激光束的主动运动或偏转而在所述表面上实现此激光束的主动投影运动。
[0055]此外，根据本发明，提供的是激光束以使得以至少临时地与进料方向成一定角度提供激光束的投影的投影运动方向的方式引导。这被理解为是指其中激光束在表面上的投影至少暂时地以与进料方向不同的方向移动的投影运动。因此，在此情况中，一方面，第二基底在进料方向的进料通过在表面上以与进料方向成一定角度偏转或移动激光束而在表面上产生主动投影运动，和由于第二基底自身的进料而产生被动投影运动。特别地，使用适合的设计和控制，这两种运动可以使得第二基底在基底结合前即刻被加热成为可能。甚至可以使得第二基底的平面加热，特别是在整个表面上的表面的加热成为可能。
[0056]优选地，在此情况中，以使得投影在表面上线性地移动的方式引导或偏转激光束。同样特别优选的是基本上垂直于进料方向的投影的运动。或者，可以证明有利的是这样的在表面上优选的投影线性移动，其中以下述方式选择投影的运动矢量和进料方向之间的角度，该方式使得特别是在到达加压设备时在与进料方向垂直的线上被激光束覆盖的所有表面面积都具有相同的温度。
[0057]此外，如本发明所述，提供了加压设备，其如上所述可以配有用于接触和结合的通常设备。例如，可以将模具、圆筒、辊、和平板用于使基底接触，特别是通过压或滚动将基底接触。由通过辊接触而构成的基底上的压力可以为例如0.2-15巴之间。在用于结合两个膜基底的具体的实施方案中，这样的层压设备是本领域技术人员公知的。
[0058]当使用圆筒或棍式，由于基底以大于10m/min，特别是大于100m/min的速度经过棍或圆筒输送，因此已证明此类的加压设备的设计和建立是有利的。
[0059]在设备的优选的实施方案中，提供了激光束引导单元，其偏转激光束且适于在第二基底的表面上引导激光束。根据此，将束引导用于上述主动投影运动。此处，当然，束引导单元也可以直接地与激光单元连接且因此为加热设备的一部分。束引导单元也可以具有一个或多个聚焦设备，以聚焦激光束。然而，或者，也可以提供独立的聚焦设备，其完全地独立于加热设备和/或束引导单元。如上所述，束引导单元特别地用于上述主动投影运动，其中激光束的投影至少暂时地在第二基底的表面上以相对于进料方向成一定的角度移动。束引导单元可以包含不同的元件，其是本领域已知的且适于特殊的目的且能够为激光束提供偏转和引导设施。即，因此，对于投影在空间维度中的运动，例如对于上述线性运动，使用振镜驱动、优选地连续地转动的镜或优选地连续地转动的反射棱镜是可以想到的。后者也被称为多面镜。此外，投影的二维运动是可能的，因此此处可以特别地使用两个镜子，它们可以在两个方向中偏转。或者，使用两个可垂直地旋转的且相邻的镜子是可以想到的，通过此方式反射激光束。
[0060]在优选的实施方案中，为了加热的目的，将用于偏转激光束的可旋转地安装的多面镜用于在第二基底的表面上引导激光束，并因此在表面上移动激光束的投影。通过此方式，可以特别容易地实现上述投影在表面上的优选的线性运动。此处，优选地以下述方式设计多面镜，该方式使得在各情况中，激光束总是以与进料方向成一定角度以相同的方向在第二基底的表面上被自第二基底的一侧引导至对侧。在此情况中，在优选的示例性实施方案中，当将第二基底向前进料时，投影的运动总是以与第二基底的进料方向成一定角度自第一侧至第二侧以平行线发生。同时，如上所述，优选地以垂直于进料方向提供运动。
[0061]使用优选的实施方案，特别是对于基底的连续结合，应实现的是在到达加压设备之前在垂直于进料方向的线上被激光束覆盖的表面的所有面积都具有相同的温度。此处，以与进料方向成一定角度建立上述以平行的方式在表面上的线性投影运动，特别是通过所述可旋转地安装的多面镜，在各情况中均由第一侧上的起始投影至相对的第二侧上的最终投影，其中以下述方式根据投影的宽度、激光束到达两个相邻的起始点之间的时间和第二基底的连续进料的速度选择角度，所述方式使得在通过激光束辐射之后在垂直于进料方向的线上的所有点处第二基底具有相同的温度。在此情况中，优选地以使得表面上没有点被辐射两次的方式选择激光束的引导及其宽度。在有利的发展中，在基底的第一侧上的起始投影至基底的第二侧上的最终投影的线性的和成一定角度的运动之后，投影的形式相当于平行四边形，其中投影方向中观察到的基底的第二侧的边缘区域处的前侧与垂直于进料方向的第一侧的边缘区域处后侧对应。
[0062]以示例的方式，通过附图描述了如本发明所述的设备，通过其可以进行如本发明所述的方法。
[0063]在附图中:
[0064]图1显示如本发明所述的设备的示意图。
[0065]图2显示通过图1的设备的剖面线A-A观察的截面图的概貌。
[0066]图3显示在经过时间t之后的图2的截面图。
[0067]图4显示在经过时间t2之后的图2的截面图。
[0068]图1显示了用于连续地将层压膜形式的第一基底2与由热塑性材料组成的第二膜型基底10结合的如本发明所述的设备I的示意图。此处，第一膜型基底2位于储存辊3上且通过进料设备引导至粘合剂单元4，所述进料设备在此处未详细示出且其特别地可以包括驱动和多个偏转器和/或引导辊，其中通过辊涂以平面的方式将粘合剂6施用至第一基底的一侦U。粘合剂6经由施用器喷嘴5分配且在施用器辊9和计量辊8之间的中间空间中聚集。通过施用器辊9将粘合剂膜7施用至第一基底2，其中待施用的粘合剂6的量可以通过计量辊8调节。在所示的实例性实施方案中，施用层重在0.05g/m2-0.9g/m2范围内的粘合剂膜。此外，粘合剂单元4可以包括用于冷状态的粘合剂的储存容器(未示出)和用于加热和熔融所述粘合剂的加热设备(未示出)。
[0069]相同的组件是本领域技术人员已知的。当然，也可以分散地提供所述组件和其他组件，即不以粘合剂单元4的一部分的形式提供它们。随后，以平面的方式将涂有粘合剂膜7的第一基底2进料至压力单元13用于将涂有粘合剂膜7的第一基底2的一侧压至第二基底10之上。
[0070]此处，第二基底10依次位于储存辊11上，且通过的进料设备(同样未详细示出)以进料方向12被进料至压力单元13。在即将到达压力单元13之前，通过加热设备将待与粘合剂膜7平面接触的第二基底10的表面加热。在所示的示例性实施方案中，用于加热第二基底10的能量通过由激光器单元16发生的波长范围在9-11μπι之间的激光束17引入。在所示的示例性实施方案中，激光器单元16包括CO2激光器，其中⑶2激光器具有在500-1500W之间的范围内的功率。此外，连续地或准连续地操作CO2激光器。提供偏转器单元18以在第二基底10的表面上引导激光束17，所述偏转器单元18特别地包括可旋转地安装的多面镜19。多面镜19具有伺服电机形式的驱动，以在需要的旋转速度驱动多面镜19。偏转器单元也可以包括聚焦设备(未示出)。特别地，与可旋转地安装的多面镜19 一起，偏转器单元18提供了偏转激光束17并在第二基底10的表面上引导激光束的工具，使得其投影在第二基底10的表面上的投影运动方向相对于表面以相对运动移动，以使得能够加热第二基底10并将其转化为塑化状态。同时，设计偏转单元18以使得其至少暂时地以下述方式引导激光束17，所述方式使得投影运动方向在第二基底10的表面上以与进料方向12成一定角度运行，以使得当第二基底1以进料方向12移动时能够以平面的方式加热表面。为了保持第二基底1的表面的要求的温度，还提供了温度传感器22，在将激光束17在表面上引导及其随后的加热之后，在即将到达压力单元13之前测量表面的温度。此外，还提供了光束捕集器20，以能够以受控的方式阻断可能穿过第二基底10的激光辐射。为了控制设备I，将进料设备、粘合剂单元4、激光器单元16、偏转器单元18和温度传感器22与控制单元21连接。所述控制单元可以特别地使第二基底10的表面上的基底2、10的进料速度和激光束17的引导速度彼此相匹配，使得存在第二基底10的表面的所需温度。
[0071]在事件的另一个过程中，将已通过激光束转化为塑化的状态的第二基底10的表面在压力单元中与第一基底2的已涂有粘合剂膜7的一侧相接触。为此目的，两个基底2、10经过压力单元13，其中通过压力辊14和相应的支承辊15将两个基底2、10压在一起。
[0072]图2显示得自图1的设备的剖面线A-A的侧视图，其中剖面延伸经过压力辊14，且剖面表面与第二基底10的表面平行。此处，设备I在图像概貌中示出，以说明第二基底10通过上述激光器单元16和偏转器单元18的辐射。激光束17以投影25冲击在第二基底10的表面上，其中引入的能量导致表面的加热。对于表面的进一步加热，通过偏转器单元18以使得激光束投影25以投影运动方向23在表面上移动的方式使激光束17偏转。此时，此相对于表面的主动投影运动与基底在进料方向12上的运动无关。在所示的示例性实施方案中，投影运动方向23与进料方向12基本上垂直地运行。
[0073]图3显示了在经过时间tl之后图2的截面图，一方面，已以下述方式在第二基底10上引导激光束17，所述方式使得图2中所示的投影25已通过上述的主动投影运动自基底10的一侧移动至相对于表面的相对的另一侧。另一方面，在辐射期间第二基底10已在进料方向12中移动，使得即使投影运动方向23已基本上垂直于进料方向12运行，投影线以平行四边形形式在表面上延伸。因此，第二基底10在进料方向上的运动已导致在表面上的被动投影运动。投影线27的宽度已被上述聚焦设备设定为约8mm的投影宽度26。
[0074]图4显示了在经过时间t2之后图2的截面图，其对应于图3的多个时间tl，如上所述，已下述方式在第二基底10上引导激光束17，所述方式使得图2中所示的投影25已通过上述的主动投影运动从基底10的一侧移动至相对于表面的相对的另一侧。由于使用可旋转地安装的多面镜19，在到达基底10的另一侧之后，激光束17再次被偏转至基底10的第一侧上的起始点，由此处，其再次被在表面上引导。同样，此处，投影移动方向23基本上与进料方向12垂直地。同时，选择投影宽度26，到达基底10的第一侧上的两个相邻的起始点之间的时间，和第二基底在进料方向12上的运动速度，使得表面上没有点被辐射两次，其中来自在时间t2中在表面上移动的投影23的投影线27、27’、27〃、27〃’在基底10的表面上构成平行四边形，其彼此邻接。此外，选择所述参数使得第二基底在通过激光束17照射后在与进料方向垂直的线上的所有点处都具有相同的温度。
[0075]标记列表:
[0076]I 设备15支承辊
[0077]2 第一基底16激光器单元
[0078]3 储存辊17激光束
[0079]4 粘合剂单元18偏转器单元
[0080]5 施用器喷嘴19多面镜
[0081]6 粘合剂20光束捕集器
[0082]7 粘合剂膜21控制单元
[0083]8 计量辊22温度传感器
[0084]9 施用器辊23投影运动方向
[0085]10第二基底24角度
[0086]11储存辊25投影
[0087]12进料方向26投影宽度
[0088]13压力单元27投影线
[0089]14压力辊
【主权项】
1.优选地连续地结合两个基底(2、1)的方法，其中将粘合剂(6)施用至第一基底(2)，将由热塑性材料组成的第二膜型基底(10)以进料方向(12)输送并且通过使用激光束(17)形式的电磁辐射加热而被转化为塑化的状态，其中在第二基底(10)上以相对于进料方向(12)成一定的角度引导激光束(17)，且其中将第一基底(2)的涂有粘合剂(6)的一侧与被激光束(17)辐射的第二基底(10)的一侧结合。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于通过多面镜(19)使激光束(17)偏转，所述多面镜围绕旋转轴可旋转地安装，如果需要，将激光束在之前或之后通过聚焦工具聚焦，并且聚焦的激光束(17)沿第二基底(10)上的线(27)被引导。3.如权利要求1-2之一所述的方法，其特征在于将两个基底(2、10)连续地结合，其中以下述方式在第二基底(10)上引导激光束(17)并以下述方式将激光束与进料速度匹配，所述方式使得激光束(I 7)的冲击和随后的结合之间的时间对于待结合的第二基底(I O)的表面的各点而言基本上相同。4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于基本上线性地和/或基本上垂直于进料方向(12)地在第二基底上引导激光束(17)。5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于激光束(17)为具有在0.8-25μπι，优选地.2.5-25ym，特别优选地2.5-1Iym的波长范围内的IR辐射的激光束。6.用于将第一基底(2)与由热塑性材料组成的第二膜型基底(I)优选地连续地结合的设备(1)，其具有 -施用器设备(4)，用于将粘合剂(6)施用至第一基底(2); -至少一个进料设备(13)，用于以进料方向(12)输送至少第二基底(10); -加热设备(16)，用于将待与第一基底(2)结合的第二基底(10)的表面加热，其中以使得通过加热将第二基底(10)转化为塑化的状态的方式设计和放置加热设备(16)，其中加热设备(16)具有激光器，该激光器发出作为热源的激光束(17)形式的电磁辐射，且其中以下述方式引导激光束(17)用于加热第二基底(10)，所述方式使得激光束在表面上的投影(25)在投影运动方向(23)上相对于所述表面以相对的运动移动，其中所述投影运动方向(23)至少暂时地以与进料方向(12)成一定的角度提供，以使得在将两个基底结合之前当第二基底在进料方向上移动时能够对第二基底加热；以及 -加压设备，用于在加热第二基底之后向两个基底施加压力。7.如权利要求6所述的设备(I)，其特征在于提供束引导单元(18)，其使激光束(17)偏转且适于在表面上引导投影(25)。8.如权利要求6或7所述的设备(I)，其特征在于提供用于使激光束(17)偏转的可旋转地安装的多面镜(19)，以在表面上引导投影(25)用于加热。9.如前述权利要求之一所述的设备(I)，其特征在于提供具有聚焦工具的聚焦设备，以聚焦激光束(17)。10.如前述权利要求之一所述的设备(I)，其特征在于激光器发射在0.8-25μπι，优选地.2.5-25ym，特别优选地2.5-1Iym的波长范围内的IR辐射。
【文档编号】C08J5/12GK105940069SQ201580006155
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年1月9日
【发明人】H-G·金策尔曼, M·布洛道, M·绍特, M·贝格尔
【申请人】汉高股份有限及两合公司, 通快激光与系统工程有限公司