CN104023855A - 熔化系统 - Google Patents

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丹尼尔·P·罗斯
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Abstract

一种热熔性分配系统包括用于存储固体热熔性材料的容器、具有用于接收固体热熔性材料的加载位置和用于施加热量及压力以液化热熔性材料的熔化位置的热压熔化器、用于将固体热熔性材料从容器运送到热压熔化器的供料系统、和用于处理液化热熔性材料的分配系统。

Description

熔化系统
技术领域
本公开内容一般涉及用于分配热熔性粘合剂的系统。更特别地，本公开内容涉及用于制备液体热熔性粘合剂的熔化系统。
背景技术
热熔性分配系统一般用在生产装配线中以自动地分散用于建造诸如盒子、纸箱等之类的包装材料的粘合剂。热熔性分配系统按照惯例地包括材料箱、加热元件、泵和分配器。在凭借泵将固体聚合物颗粒供应给分配器之前使用加热元件将箱中的固体聚合物颗粒熔化。因为熔化的颗粒在允许冷却的情况下将再固化成固体形式，因此在从箱到分配器的过程中熔化的颗粒必须被维持在合适的温度。这一般需要在箱、泵和分配器中放置加热元件，以及加热连接这些部件的任何管道或软管。此外，传统的热熔性分配系统一般使用具有大体积的箱以便在包含在箱中的颗粒熔化以后可以出现延长的分配周期。然而，箱中大体积的颗粒需要长的周期时间来完全熔化，这增加系统的启动时间。例如，典型的箱包括给矩形重力自流进料箱的壁加衬里的多个加热元件，使得沿着壁的熔化颗粒阻止加热元件有效地熔化容器中心部位的颗粒。由于长时间的高温暴露，熔化这些箱中的颗粒所需要的延长时间增加粘合剂“炭化”或变黑的可能性。
发明内容
一种热熔性分配系统包括用于存储固体热熔性材料的容器、具有用于接收固体热熔性材料的加载位置和用于施加热量及压力以液化热熔性材料的熔化位置的热压熔化器、用于将固体热熔性材料从容器运送到热压熔化器的供料系统、和用于处理液化热熔性材料的分配系统。
一种热压熔化装置包括第一加热板、与第一加热板对齐并且具有排出装置的第二加热板、和穿孔板，所述穿孔板位于第一加热板和第二加热板之间，以允许液化热熔性材料通过所述穿孔板到达排出装置但是防止固体热熔性材料通过所述穿孔板。第一加热板在加速熔化位置中与所述穿孔板隔开第一距离，并且第一加热板在加载位置中与所述穿孔板隔开大于第一距离的第二距离。
使用具有相对的第一加热板和第二加热板的熔化装置熔化固体热熔性材料。一种包括下述步骤：加热第一加热板和第二加热板；将固体热熔性材料运送至第一加热板和第二加热板之间的区域；在加热第一加热板和第二加热板的同时一起挤压第一加热板和第二加热板，以将固体热熔性材料压靠在第一加热板和第二加热板上以增加固体热熔性材料的熔化速度；以及从第二加热板以及第一加热板和第二加热板之间的所述区域移除液化热熔性材料。
附图说明
图1是适用于分配热熔性粘合剂的系统的示意图。
图2是图1的系统内的热压熔化器的示意图。
图3A是图2的位于装填位置的热压熔化器的一个实施例的透视图。
图3B是图2的位于加速熔化位置的热压熔化器的一个实施例的透视图。
图4是图2的热压熔化器的零件的另一个实施例的透视图。
图5是适合用于图2的热压熔化器中的加热板的一个实施例的透视图。
具体实施方式
传统的热熔性分配系统一般不具有短的启动时间。在分配可以开始之前系统元件一般需要被“变热”(被加热以达到操作温度)。加之，被分配的固体热熔性材料必须被加热以形成液体以便所述固体热熔性材料可以流过系统并被分配。在大多数系统中，固体热熔性材料通常作为大的固体被添加到熔化导管。在这些系统中，熔化固体热熔性材料耗费可观的时间。于此描述的本发明提供可以很快使热熔性材料成为液体的熔化系统。
图1是系统10的示意图，所述系统10是用于分配热熔性粘合剂的系统。系统10包括冷部12、热部14、空气源16、空气控制阀17、和控制器18。在图1所示的实施例中，冷部12包括容器20和供料组件22，所述供料组件22包括真空组件24、供料软管26和入口28。在图1所示的实施例中，热部14包括熔化系统30、泵32和分配器34。空气源16是供应到系统10中在冷部12和热部14二者中的元件的压缩空气源。空气控制阀17通过空气软管35A连接到空气源16，并选择性地控制来自空气源16的空气流通过空气软管35B到达真空组件24以及通过空气软管35C到泵32的马达36。空气软管35D绕过空气控制阀17将空气源16连接到分配器34。控制器18被连接成与系统10的各种元件(如空气控制阀17、熔化系统30、泵32和/或分配器34)通信，以控制系统10的操作。
冷部12的元件可以在室温处操作而没有加热。容器20可以是加料斗，所述加料斗用于包含用于由系统10使用的一些固体粘合剂(固体热熔性材料)颗粒。合适的粘合剂物质可以包括，例如，如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)或金属茂络合物基热熔性粘合剂之类的热塑性聚合胶。供料组件22将容器20连接到热部14，用于将固体粘合剂颗粒从容器20运送到热部14。供料组件22包括真空组件24和供料软管26。真空组件24定位在容器20中。来自空气源16和空气控制阀17的压缩空气被运送到真空组件24以形成真空，引导固体粘合剂颗粒流进入真空组件24的入口28并然后通过供料软管26到达热部14。供料软管26是管道或其它通道，其尺寸形成具有基本上大于固体粘合剂颗粒的直径的直径以允许固体粘合剂颗粒自由地流过供料软管26。供料软管26将真空组件24连接到热部14。
固体粘合剂颗粒被从供料软管26运送到熔化系统30。熔化系统30可以包括容器(图2中示出的熔化器46)和电阻加热元件(未示出)，所述电阻加热元件用于熔化固体粘合剂颗粒以形成液体形式的热熔性粘合剂(液化热熔性材料)。熔化系统30可以设定大小以具有相对小的粘合剂体积，例如约0.5升，并被构造成在相对短的时间周期内熔化固体粘合剂颗粒。泵32由马达36驱动以通过供应软管38将热熔性粘合剂从熔化系统30中抽运到分配器34。马达36可以是由来自空气源16和空气控制阀17的压缩空气脉冲驱动的气动马达。泵32可以是由马达36驱动的线位移泵。在所说明的实施例中，分配器34包括歧管40和模块42。来自泵32的热熔性粘合剂被接收在歧管40中并通过模块42被分配。分配器34可以选择性释放热熔性粘合剂，由此将热熔性粘合剂喷出模块42的出口44，喷射到物体上，如盒子、箱子、或受益于由系统10分配的热熔性粘合剂的另一个物体。模块42可以为是分配器34的部件的多个模块中的一个。在可替换的实施例中，分配器34可以具有不同的构造，如手持枪形分配器。热部14中的一些或全部元件，包括熔化系统30、泵32、供应软管38和分配器34，可以被加热以在分配过程期间在整个热部14中都将热熔性粘合剂保持成液体状态。
系统10可以是例如用于包装并密封纸板包装和/或包装盒子的工业过程的一部分。在可选择的实施例中，针对特定的工业过程应用必要时可以修改系统10。例如，在一个实施例中(未示出)，泵32可以从熔化系统30分离并替代地连接到分配器34。供应软管38然后可以将熔化系统30连接到泵32。
图2是熔化系统30的一个实施例的示意图。熔化系统30包括热压熔化器46和液体粘合剂贮存器48。热压熔化器46接收来自供料组件22的固体粘合剂颗粒并且熔化颗粒以形成液体热熔性粘合剂，所述液体热熔性粘合剂离开热压熔化器46并进入液体粘合剂贮存器48。
如图2所示，热压熔化器46包括外壳50、第一加热板52、第二加热板54和挤压驱动器56。外壳50围绕第一加热板52和第二加热板54并还包括开口58，来自供料组件22(或一些其他源)的固体粘合剂颗粒在所述开口58处被引导进入热压熔化器46。第一加热板52是能够将热量传递到热压熔化器46的板。在一些实施例中，第一加热板52包括加热元件(图3A中所示的加热元件53)。典型加热元件包括，但是不局限于，电阻加热元件、板中的铸封式加热器和筒形加热器。在其他实施例中，第一加热板52将热量从单独的热源引导到热压熔化器46。在操作过程中，根据被熔化的热熔性材料的类型，第一加热板52一般具有在200°F(93℃)和450°F(232℃)之间的温度。第二加热板54类似于第一加热板52。第二加热板54是能够将热量传递到热压熔化器46的板。在一些实施例中，第二加热板54包括加热元件。典型加热元件包括，但是不局限于，电阻加热元件、板中的铸封式加热器和筒形加热器。在其他实施例中，第二加热板54将热量从单独的热源引导到热压熔化器46。在操作过程中，根据被熔化的热熔性材料的类型，第二加热板54一般具有在200°F(93℃)和450°F(232℃)之间的温度。在典型的实施例中，第一加热板52和第二加热板54是金属的。通过将热量从第一加热板52和第二加热板54传递到颗粒，固体粘合剂颗粒在热压熔化器46中被熔化。在操作过程中，第一加热板52和第二加热板54一起被挤压以增加粘合剂颗粒与板52和54之间的接触表面面积，因而增加粘合剂颗粒的熔化速度。
挤压驱动器56控制第一加热板52和第二加热板54中的一个或多个的位置。在图2中所说明的实施例中，挤压驱动器56控制第一加热板52在外壳50中的和相对于第二加热板54的位置。挤压驱动器56可以包括具有连接到第一加热板52的一端和连接到能够移动的装置的另一端的棒(如所示)或类似的结构。在一些实施例中，使用马达、致动器、气动装置等等控制第一加热板52的位置。在图2中，热压熔化器46被示出为处于打开或加载位置，其中第一加热板52与第二加热板54隔开。第一加热板52位于开口58上方，而第二加热板54位于开口58下面。当热压熔化器46处于加载位置时，固体粘合剂颗粒能够通过开口58进入热压熔化器46。固体粘合剂颗粒在第一加热板52和第二加热板54之间进入热压熔化器46。一旦足够数量的固体粘合剂颗粒已经进入热压熔化器46，挤压驱动器56将第一加热板52朝向第二加热板54移动。减小第一加热板52和第二加热板54之间的距离增加第一加热板52和第二加热板54暴露给固体粘合剂颗粒的表面面积，允许更多的热量被传递到粘合剂并增加熔化速度。更具体地，第一加热板52和第二加热板54挤压固体粘合剂颗粒，因而将颗粒堆变薄以便颗粒接触第一加热板52和第二加热板54的更多表面面积。
图3A和3B说明热压熔化器46的一个实施例。外壳50已经被从图3A和3B移除以更好说明第一加热板52和第二加热板54。第一加热板52包括第一侧面60并且第二加热板54包括面对第一侧面60的第二侧面62。图3A说明第一加热板52和第二加热板54处于打开位置或加载位置，而图3B说明第一加热板52和第二加热板54处于关闭位置或加速熔化位置。在加载位置，第一加热板52的第一侧面60与第二加热板54的第二侧面62隔开距离d1。在加速熔化位置，第一加热板52的第一侧面60与第二加热板54的第二侧面62隔开小于距离d1的距离d2。
除第一加热板52和第二加热板54之外，图3A和3B中所示的热压熔化器46还包括穿孔板64。穿孔板64沿着第二侧面62被定位在第二加热板54顶上。当固体粘合剂颗粒进入热压熔化器46时，颗粒开始位于第一加热板52和穿孔板64之间。穿孔板64包括多个穿孔66。穿孔66可以是圆形的、椭圆形的、矩形的或不规则形状。穿孔66的尺寸形成为小于被添加到热压熔化器46的固体粘合剂颗粒。例如，就一般圆形穿孔和颗粒来说，穿孔66一般具有大于被添加到热压熔化器46的固体粘合剂颗粒的直径的直径。液化热熔性粘合剂能够流过穿孔66，但是因为颗粒太大而不能通过穿孔66，所以固体粘合剂颗粒不能够通过穿孔板64。因此，穿孔板64阻止热熔性材料的通过，直到材料已经开始熔化。在一些实施例中，穿孔板64包括加热元件，如关于第一加热板52和第二加热板54描述的那些加热元件。可选择地，穿孔板64可以简单地被第二加热板54传导性地加热。
第二加热板54包括排出装置68。在图3A中所说明的实施例中，排出装置68位于第二加热板54的主体和穿孔板64之间。通过将第一加热板52朝向第二加热板54移动所产生的重力和压力促使液化(熔化)热熔性粘合剂通过穿孔板34的穿孔66。液体热熔性粘合剂被发送到排出装置68，在所述排出装置68处所述液体热熔性粘合剂流出热压熔化器46。在图3A和3B中所示的实施例中，排出装置68位于第二加热板54的一个侧面上。已经通过穿孔板64的液化热熔性粘合剂通过排出装置68离开热压熔化器46并流到液体粘合剂贮存器48(图2中所示)。在可选择的实施例中，排出装置68是圆锥形或漏斗状排出装置，所述排出装置在第二加热板54的底部中具有排出口(见图4，没有示出穿孔板64)。
在一些实施例中，穿孔66全部具有大体上相同的大小。在其他实施例中，穿孔板64包括不同大小的穿孔66。如图3A中所示，穿孔66A小于穿孔66B。穿孔66A和穿孔66B都防止尺寸大于穿孔66B的固体粘合剂颗粒通过穿孔板64。较小的穿孔(穿孔66A)进一步限制固体粘合剂颗粒的通过。加之，较小的穿孔也意味着穿孔板64的更多表面面积可用于接触固体粘合剂颗粒，为从穿孔板64到固体粘合剂颗粒的热传递提供额外的机会。在一些实施例中，穿孔66A具有约2毫米的平均直径以防止具有约5毫米直径的固体粘合剂颗粒通过穿孔板64，而穿孔66B具有约4毫米的平均直径以防止具有约8毫米直径的固体粘合剂颗粒通过穿孔板64。对于非圆形穿孔66，以上平均直径值适用于穿孔的平均长度和/或宽度。
在操作过程中，当热压熔化器46位于加载位置时，固体粘合剂颗粒(或垫座)通过开口58在第一加热板52和穿孔板64之间被添加到熔化器46。一旦颗粒已经被添加到热压熔化器46，由于从第一加热板52和第二加热板54以及穿孔板64传递到颗粒的热量，颗粒开始熔化。当热压熔化器46处于打开位置时，热量通过穿孔板64和/或第二加热板54传导性地传递至颗粒并通过第一加热板52对流性地传递到颗粒。通过将第一加热板52朝向穿孔板64和位于加速熔化位置的第二加热板54移动，熔化速度得到增加。通过减小第一加热板52的第一侧面60和第二加热板54的第二侧面62之间的距离，颗粒被挤压并被与额外的加热表面(第一侧面60、穿孔板64和第二侧面62)接触。被挤压的颗粒分散到第一加热板52的第一侧面60和第二加热板54的第二侧面62的更大的表面面积上以为热传递提供更大面积。挤压颗粒消除在第一加热板52和第二加热板54的加热表面上的“静区”。热量被传导性地从这些表面传递到现在被部分压缩的颗粒。当热压熔化器46位于加速熔化位置时，热量通过第一加热板52、穿孔板64和/或第二加热板54传导性地传递到颗粒，导致增加的熔化速度。
液化热熔性粘合剂通过穿孔板64，并通过位于第二加热板54中的排出装置68离开热压熔化器46并进入液体粘合剂贮存器48。液体粘合剂贮存器48与泵32连通以便液体热熔性粘合剂可以被从液体粘合剂贮存器48抽运到分配器34，在所述分配器34中液体热熔性粘合剂被分配。液体粘合剂贮存器48是维持热熔性粘合剂处于液体状态的容器。在一些实施例中，液体粘合剂贮存器48足够大以容纳多余的液体热熔性粘合剂，从而确保泵32具有足够的供应以针对预定的时间量持续操作，如在热压熔化器46的加载位置和加速熔化位置的循环之间。在其他实施例中，液体粘合剂贮存器48较小并且仅作为热压熔化器46和泵32之间的导管起作用。在任何一种情况中，液体粘合剂贮存器48可以被加热元件主动地加热以确保热熔性粘合剂保持在液体状态。在一些实施例中，液体粘合剂贮存器48是辅助熔化器，所述辅助熔化器将热量传递到贮存器中的热熔性粘合剂以进一步熔化离开热压熔化器46的任何部分地固体粘合剂。
一旦固体粘合剂颗粒已经在热压熔化器46中被熔化，热压熔化器46从加速熔化位置转换到打开位置以允许额外的固体粘合剂颗粒进入热压熔化器46。挤压驱动器56促使第一加热板52移动离开穿孔板64和第二加热板54直到热压熔化器46再次位于打开位置。循环再次开始并且固体粘合剂颗粒通过开口58被添加到热压熔化器46。在一些实施例中，热压熔化器46在打开位置和加速熔化位置之间并以每次隔5秒钟和每次隔5分钟之间的时间间隔循环。循环时间依赖多个因素，所述因素包括热压熔化器46的大小、固体粘合剂颗粒的大小、固体粘合剂颗粒的熔化温度和热压熔化器46的温度。一般，循环时间和运送到热压熔化器46的固体粘合剂颗粒的数量足以允许泵32持续运行。
图5说明适用于热压熔化器46的加热板的另一个实施例。尽管图3A，3B和4说明在第二加热板54顶上的穿孔板64，图5中所示的实施例没有穿孔板。可替代地，第二加热板54A包括表面特征，所述表面特征增加第二加热板54A的、可以暴露于热熔性粘合剂的表面面积。所述表面特征包括，但不限于，肋部、沟槽、凹痕、凹陷及其组合。图5中所示的第二加热板54A包括在第二侧面62上形成沟槽72的肋部70。进入热压熔化器46的固体粘合剂颗粒通过重力被供应到沟槽72中。沟槽72倾斜到第二加热板54A的一个侧面以将液体热熔性粘合剂引导到排出装置68，在所述排出装置68处所述液体热熔性粘合剂离开热压熔化器46。在一些实施例中，第一加热板52(没有示出)可以具有互补的表面特征。例如在第一加热板52上的肋部可以适合第二加热板54A上的沟槽72，反之亦然。
尽管已经参照典型的实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可以进行多种改变和用等同物代替其元件。另外，可以做出许多修改以使特定的情况或材料适应本发明的教导而没有背离本发明的本质范围。因此，意图是本发明不限于所公开的具体实施例，但是本发明将包括落入随附的权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (21)

1.一种热熔性分配系统，包括：
用于存储固体热熔性材料的容器；
热压熔化器，所述热压熔化器具有用于接收固体热熔性材料的加载位置和用于施加热量及压力以液化热熔性材料的熔化位置；
供料系统，所述供料系统用于将固体热熔性材料从容器运送到热压熔化器；和
用于处理液化热熔性材料的分配系统。
2.根据权利要求1所述的热熔性分配系统，其中热压熔化器包括：
第一加热板，所述第一加热板具有第一侧面；
第二加热板，所述第二加热板具有与第一侧面大致相对的第二侧面；和
挤压驱动器，所述挤压驱动器用于改变第一加热板的第一侧面和第二加热板的第二侧面之间的距离，以在处于加载位置的第一加热板和第二加热板之间接收热熔性材料以及在熔化位置中施加压力及热量以液化热熔性材料。
3.根据权利要求1所述的热熔性分配系统，其中第一加热板和第二加热板中的每一个包括选自由铸封式加热器、电阻加热元件和筒形加热器组成的组的加热元件。
4.根据权利要求1所述的热熔性分配系统，其中第二加热板进一步包括用于从熔化器中移除液化热熔性材料的排出装置。
5.根据权利要求4所述的热熔性分配系统，其中热压熔化器进一步包括：
穿孔板，所述穿孔板位于第一加热板和第二加热板之间，用于防止固体热熔性颗粒进入排出装置，但是允许液化热熔性材料进入排出装置。
6.根据权利要求5所述的热熔性分配系统，其中穿孔板包括：
多个第一穿孔，所述多个第一种穿孔具有第一平均直径，所述第一平均直径用于防止具有约5毫米直径的固体热熔性材料通过穿孔板；和
多个第二穿孔，所述多个第二穿孔具有大于第一平均直径的第二平均直径，所述第二平均直径用于防止具有约8毫米直径的固体热熔性材料通过穿孔板。
7.根据权利要求5所述的热熔性分配系统，其中穿孔板包括选自由铸封式加热器、电阻加热元件和筒形加热器组成的组的加热元件。
8.根据权利要求1所述的热熔性分配系统，其中第二加热板包括增加第二加热板的表面面积的表面特征，热熔性材料暴露于所述表面面积，其中所述表面特征选自由肋部、沟槽、凹痕、凹陷及其组合组成的组。
9.根据权利要求4所述的热熔性分配系统，其中排出装置包括在第二加热板的底表面中的排出口。
10.根据权利要求4所述的热熔性分配系统，其中排出装置允许液化热熔性材料沿第二加热板的侧面流出第二加热板。
11.一种热压熔化装置，包括：
第一加热板；
第二加热板，所述第二加热板与第一加热板对齐并且具有排出装置；和
穿孔板，所述穿孔板位于第一加热板和第二加热板之间，以允许液化热熔性材料通过所述穿孔板到达排出装置但是防止固体热熔性材料通过所述穿孔板，其中第一加热板在加速熔化位置中与所述穿孔板隔开第一距离，并且其中第一加热板在加载位置中与所述穿孔板隔开大于第一距离的第二距离。
12.根据权利要求11所述的热压熔化装置，其中第一加热板和第二加热板中的每一个包括选自由铸封式加热器、电阻加热元件和筒形加热器组成的组的加热元件。
13.根据权利要求11所述的热压熔化装置，其中穿孔板包括选自由铸封式加热器、电阻加热元件和筒形加热器组成的组的加热元件。
14.根据权利要求11所述的热压熔化装置，其中穿孔板包括：
多个第一穿孔，所述多个第一穿孔具有第一平均直径，所述第一平均直径用于防止具有约5毫米直径的固体热熔性材料通过穿孔板；和
多个第二穿孔，所述多个第二穿孔具有大于第一平均直径的第二平均直径，所述第二平均直径用于防止具有约8毫米直径的固体热熔性材料通过穿孔板。
15.根据权利要求11所述的热压熔化装置，其中排出装置包括在第二加热板的底表面中的排出口。
16.根据权利要求11所述的热压熔化装置，其中排出装置允许液化热熔性材料沿第二加热板的侧面离开第二加热板。
17.根据权利要求11所述的热压熔化装置，进一步包括：
挤压驱动器，所述挤压驱动器用于移动在加载位置和加速熔化位置之间移动第一加热板和第二加热板中的至少一个。
18.一种用于使用具有相对的第一加热板和第二加热板的熔化装置熔化固体热熔性材料的方法，所述方法包括下述步骤：
加热第一加热板和第二加热板；
将固体热熔性材料运送至第一加热板和第二加热板之间的区域；
在加热第一加热板和第二加热板的同时一起挤压第一加热板和第二加热板，以将固体热熔性材料压靠在第一加热板和第二加热板上以增加固体热熔性材料的熔化速度；以及
从熔化装置移除液化热熔性材料。
19.根据权利要求18所述的方法，其中第一加热板和第二加热板一起被挤压并被加热5秒钟到5分钟。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括下述步骤：
将穿孔板定位在第一加热板和第二加热板之间以允许液化热熔性材料流过穿孔板到达第二加热板，同时基本上防止固体热熔性材料到达第二加热板。
21.根据权利要求18所述的方法，其中将固体热熔性材料压靠在第一加热板和第二加热板上增加固体热熔性材料与第一加热板和第二加热板之间的接触表面面积。
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