DE1935398C3

DE1935398C3 - Schmelz- und Abgabevorrichtung für thermoplastisches Material

Info

Publication number: DE1935398C3
Application number: DE19691935398
Authority: DE
Inventors: Michael Dorchester Dziki; George Newton Schultz
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1969-07-11
Filing date: 1969-07-11
Publication date: 1981-02-12
Also published as: DE1935398A1; DE1935398B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmelz- und Abgabevorrichtung für thermoplastisches Material, mit einem als Zylinder ausgebildeten, mit einer Heizeinrichtung versehenen Vorratsbehälter für das thermoplastische Material, der am zuführungsseitigen Ende offen ist und am anderen Ende einen Auslaßkanal für das geschmolzene Material aufweist, in dem ein Schaltventil angeordnet ist, und mit einer insbesondere einen strömungsmitteldicht in dem Zylinder verschiebbaren Kolben aufweisenden Einrichtung zum Unterdrucksetzen des im Vorratsbehälter befindlichen thermoplastischen Materials.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 24 11 847 bekannt, bei der zur Abgabe von thermoplastischem Material granulatförmiges Material in den als Zylinder ausgebildeten Vorratsbehälter eingefüllt wird. Dabei dient eine Wachsschicht, die aufgrund ihres niedrigeren Gewichtes auf dem geschmolzenen thermoplastischen Material schwimmt, als Sperre gegenüber der Umgebung. Zum Herausdrücken des geschmolzenen thermoplastischen Materials kann ein Stempel strömungsmitteldicht in den als Zylinder ausgebildeten Vorratsbehälter eingeführt werden.

Die aus der US-PS 24 11 847 bekannte Schmelz- und Abgabevorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß das gesamte im Vorratsbehälter enthaltene Material im Betrieb aufgeheizt werden muß. Insbesondere in denjenigen Fällen, wo nur langsam geschmolzenes Material vom Auslaßkanal abgezogen wird, ist das im Vorratsbehälter befindliche Material lange auf Schmelztemperatur zu halten, so daß irreversible Veränderungen des thermoplastischen Materials auftreten können.

Bei einer derartigen Schmelz- und Abgabevorrichtung spielt der Querschnitt des Vorratsbehälters keine Rolle, da ohnehin granulatförmiges Material verwendet wird, wobei durch die Beheizung das gesamte im Vorratsbehälter befindliche Material geschmolzen wird. Dieses vollständige Aufschmelzen des thermoplastischen Materials bis unter die Wachsschicht ist dort erforderlich, damit das Wachs einerseits das gesamte thermoplastische Material gegenüber der Atmosphäre abdichtet und andererseits nicht über noch nicht geschmolzenes Granulat nach unten rieselt Ein weiterer Grund für das vollständige Aufschmelzen des gesamten thermoplastischen Materials besteht darin, daß sonst beim Auspressen des geschmolzenen Materials eine unkontrollierte Verdichtung des Granulats erfolgen könnte,, was unkontrolliert«.' Druckschwankungen im abgegebenen geschmolzenen Material hervorrufen könnte.

Ferner ist aus der US-PS 29 79 234 eine Abgabevorrichtung bekannt, bei der das thermoplastische Material als Block eingebracht wird, der im wesentlichen dieselbe Querschnittsform wie der Vorratsbehälter besitzt. Mit einer derartigen Querschnittsanpassung soll dort erreicht werden, daß nur solche durch Wärmeeinwirkung verflüssigbaren Kleber in die Abgabevorrichtung eingebracht werden können, deren Eigenschaften eine Verarbeitung mit dieser speziellen Abgabevorrichtung zulassen. Bei der in der US-PS 29 79234 beschriebenen Abgabevorrichtung wird der Block aus thermoplastischem Material nicht dazu verwendet, einen Druck auf geschmolzenes Material auszuüben, sondern das geschmolzene Material tropft aufgrund seines Eigengewichtes frei nach unten in eine Wanne. Das dort gesammelte, geschmolzene Material gelangt von dort über ein Ventil in die Abgabekammer, aus der das Ausstoßen des geschmolzenen Materials durch Druckluftbeaufschlagung über einen Kanal und ein Schaltventil erfolgt.

Im Betrieb der in der US-PS 29 79 234 beschriebenen Abgabevorrichtung befindet sich daher das geschmolzene thermoplastische Material in ständiger Berührung mit der Luft der Umgebung, da keine Sperre zwischen dem thermoplastischen Material und der Umgebungsatmosphäre vorgesehen ist.

Des weiteren ist es aus der US-PS 33 26 415 an sich bekannt, den Querschnitt des Vorratsbehälters im wesentlichen dem Querschnitt des als Block eingebrachten thermoplastischen Materials entsprechend auszubilden und nur den im Bereich des Auslaßkanals gelegenen Abschnitt des VorratsbehäUers auf Schmelztemperatur aufzuheizen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmelz- und Abgabevorrichtung für thermoplastisches Material der eingangs genannten Art anzugeben, bei der auch über sehr lange Zeiträume eine einwandfreie Abgabe des geschmolzenen thermoplastischen Materials erfolgt, ohne daß die Eigenschaften des Materials nachteilig beeinflußt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine

Schmelz- und Abgabevorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Querschnitt des Vorratsbehälters im wesentlichen dem Querschnitt des als Block eingebrachten thermoplastischen Materials entspricht und daß die Heizeinrichtung nur den im Bereich des Auslaßkanal!, gelegenen Abschnitt des Vorratsbehälter» auf Schmelztemperatur aufheizt — wie an sich bekannt —, daß der Materialblock im wesentlichen strömungsmitteldicht im Vorratsbehälter verschiebbar ist und daß die Einrichtung zum Unterdrucksetzen des im Vorratsbehälter befindlichen thermoplastischen Materials sn dem nicht geschmolzenen Abschnitt des Materialblockes angreift

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einrichtung zum Unterdrucksetzen des thermoplastischen Materials an einem außerhalb des Vorratsbehälters befindlichen Abschnitt des Blockes aus thermoplastischem Material angreift

In Weiterbildung der erfindungsgsmäßen Vorrichtung weist die Heizeinrichtung ein in der Nähe des Bodens des Vorratsbehälters quer durch den Behälterhohlraum verlaufendes Heizelement auf.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der nicht geschmolzene Abschnitt des Materialblockes die Funktion der Sperre zur Atmosphäre hin übernimmt, während die das thermoplastische Material unter Druck setzende und aus dem Vorratsbehälter herausdrückende Einrichtung ihre Druckkraft auf das geschmolzene Material über den noch festen Teil des Blockes ausübt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die Schmelz- und Abgabevorrichtung in beliebiger Ausrichtung an eine das geschmolzene thermoplastische Material verarbeitende Maschine angeschlossen werden kann, während beispielsweise die eingangs beschriebene Vorrichtung im wesentlichen nur in vertikaler Anordnung arbeiten kann, da snnst die Gefahr besteht, daß etwa bei horizontaler Ausrichtung die Wachsschicht ihre Sperrfunktion gegenüber der Atmosphäre nur unvollkommen ausübt und unter Umständen in den Auslaßkanal gelangt. Des weiteren wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht, daß keine unkontrollierten Verdichtungen oder Druckschwankungen im abgegebenen· geschmolzenen Material auftreten.

Schließlich wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in vorteilhafter Weise erreicht, daß eine gleichmäßige, variable oder absatzweise Zuführung des thermoplastischen Materials über sehr lange Zeiträume möglich ist, ohne daß es dabei zu einem Verklumpen oder Verkohlen des Materials kommt, wobei das thermoplastische Material sowohl im erhitzten Zustand als auch im nicht erhitzten Zustand sehr lange in der Vorrichtung belassen werden kann, ohne daß eine Beeinträchtigung des Materials erfolgt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Vertikalschnitt einer ersten Ausführungsform der Schmelz- und Abgabevorrichtung, wobei der Block aus thermoplastischem Material sich vollständig innerhalb des Vorratsbehälters befindet und von der Einrichtung zum Unt^rdrucksetzen beaufschlagt ist;

Fig. 2 einen Vertikalschnitt einer anderen Ausführungsform der Schmelz- und Abgabevorrichtung, wobei der Block aus thermoplastischem Material aus dem Vorratsbehälter vorsteht: und in

Fig.2A eine der Fig.2 ähnliche Darstellung mit einer anderen Einrichtung zum Unterdrucksetzen des Materialbiocks. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist ein Zylinder 11 vorgesehen, der einen nach oben offenen Vorratsbehälter 12 aufweist und auf einem Querblock 13 sitzt. Der Querblock 13 weist eine Bodenöffnung 14a auf, die zu einem Auslaßkanal 14 führt, der bei der Auslaßöffnung \4b endet Die Auslaßöffnung 14Λ weist

ίο ein Ventil auf, das aus einer Kugel 31, einer schwachen, aus rostfreiem Stahl hergestellten Feder 32 und einem Federhaltestreifen 33 besteht. Das Ventil ist normalerweise geschlossen, wenn kein Sog ausgeübt wird, was in diesem Falle durch eine Zumeßpumpe 34 erfolgen kann,

r> die ein Abgabeventü 35 und eine Öffnung 3Sa besitzt. Ferner ist eine Heizeinrichtung vorgesehen, die ein elektrisches Heizelement 21, das in der Nähe des Bodens des Vorratsbehälters 12 quer durch den Behälterhohlraum verläuft, sowie ej.^ weiteres elektri sches Heizelement 22 aufweist, das s:;h durch den

Querblock 13 erstreckt, so daß eine ausreichende Beheizung des Bodens des Vorratsbehälters 12 und des Auslaßkanals 14 gewährleistet ist Nachstehend wird die Einrichtung zum Unterdruck-

r> setzen des im Vorratsbehälter 12 befindlichen thermoplastischen Materials erläutert. Auf der Innenoberfiäche des Vorratsbehälters 12 ist an seinem oberen Ende ein Dichtring 19 vorgesehen, der vorzugsweise aus einem inerten nachgiebigen Material, beispielsweise Teflon,

»ι besteht. Der Bär 18 eines Kolbens 17, der pneumatisch von einem oberen Luftzylinder 15 betätigt wird, gleitet mit Paßsitz oder strömungsmitteldicht im Vorratsbehälter 12 und wird durch den Dichtring 19 abgedichtet. Bei dieser Ausführungsform wird ein strömungsmit-

)■) teldicht im Vorratsbehälter 12 verschiebbarer Materialblock 20 aus thennoplastischem Material vom Bären 18 kontinuierlich nach unten gedrückt, so daii das geschmolzene thermoplastische Material 20a am Boden des Vorratsbehälters 12 aus der Auslaßöffnung 146 austritt, wenn das Ventil geöffnet ist. Der gesamte Vorrat an thermoplastischem Material ist vollständig innerhalb des Zylinders 11 des Vorratsbehälters 12 und unterhalb des Bären 18 des Kolbens 17 enthalten.

Die elektrischen Heizelemente 21 und 22 sind an eine

nicht dargestellte Stromquelle mitiels einer ebenfalls nicht dargestellten Einrichtung angeschlossen, weiche die Steuerung des zugeführten Stromes ermöglicht. Die zugeführte Wärmemenge wird so gewählt, daß sich das thermoplastische Material 20a im Bodenbereich des

V) Vorratsbehälters 12 in einem schmelzflüssigen Zustand befindet, während der Teil des thermoplastischen Mate-iais im oberen Bereich des Vorratsbehälters 12 und darüber stets fest bleibt. Die Durchflußsteuerung wird durch die Kombination der kontinuierlich arbeiten-

v> den Einrichtung zum Unterdrucksetzen und das Ventil in der Auslaßöffnung Hb erreicht. Die Schmelz- und Abgabevorrichtung kann daher so gesteuert werden, daß sie entweder kontinuierlich oder absatzweise arbeitet, Da der Luftzylinder 15 und die dazugehörige

mi Steuerung zur Betätigung des Kolbens 17 üblicher Art sind, erscheint eine höhere Beschreibung entbehrlich.

Bei den in Fig. 2 und 2A dargestellten Ausführungsformen sind der Zylinder 111 und der von ihm gebildete, nach oben offene Vorratsbehälter 112 mit geringerer

ί Höhe ausgebildet als bei der Ausführungsform gemäß Fig. I. Ein ähnlicher Querblock 213 weist eine Heizeinrichtung in Form von elektrischen Heizelementen 221 und 222, eine BodenöffnurE 114a. einen

Auslaßkanal 114 sowie eine Auslaßöffnung 1146 auf. Ein von außen regelbares Schaltventil 220 sitzt in der Auslaßöffnung 1146. Die Einrichtung zum Unterdrucksetzen des im Vorratsbehälter 112 befindlichen thermoplastischen Materials ist bei dieser Ausführungsform anders ausgelegt als bei der Ausführungsform nach Fig. 1.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 und 2A steht der Materialblock 120 aus thermoplastischem Material um ein beträchtliches Stück über das offene Ende des i< Vorratsbehälters 112 vor. Ein Träger 150 hält einen Rahmen, der aus einer oberen horizontalen Platte 140, einer unteren horizontalen Platte 142 und vertikalen Stangen 121 und 124 besteht, welche zwischen die beiden Platten 140 und 142 geschaltet sind. In ; senkrechter Richtung sind an der Platte 140 zwei Luftzylinder 115 und 130 im Abstand und einander direkt gegenüberliegend auf beiden Seiten des Materialblocks 120 vorgesehen, wobei die Luftzylinder 115 und 130 über Luftleitungen 1156 und 1306 versorgt werden. .-Die Kolbenstangen 115a und 130a der Luftzylinder erstrecken sich durch eine horizontale Platte 141. die auf den Stangen 121 und 124 gegen Federn 122 und 125 beweglich ist.

An der beweglichen horizontalen Platte 141 sind ; herunterhängende Arme 118 und 133 befestigt, die wiederum schwenkbare Z-förmige Elemente 117 und 132 an Stiften 116 und 131 tragen. Bei einer Betätigung der Kolbenstangen 115a und 130a erfassen diese die Z-förmigen Elemente 117 und 132, so daß Eingriffsteile ι 119 und 134 dieser Elemente 117 und 132 in den Materialblock 120 aus thermoplastischem Material eingreifen.

Bei einer weiteren Abwärtsbewegung der Kolbenstangen 115a und 130a wird auf diese Weise ein nach unten gerichteter Druck auf den Materialblock 120

) aufgebracht. Wenn sich der Materialblock 120 soweit nach unten bewegt hat, daß sein Ende an der Öffnung des Vorratsbehälters 112 steht, gibt der Rückzug der Kolbenstangen 115a und 130a die Elemente 117 und 132 vom Materialblock 120 frei, so daB die zusammengedrückten Federn 122 und 125 die bewegliche Platte 141 in ihre Ausgangsstellung anheben können. Auf diese Weise werden die Z-förmigen Elemente 117 und 132 so eingestellt, daß sie nunmehr mit einem nachfolgenden Materialblock 120' aus thermoplastischem Material in

) Eingriff kommen, der auf den ersten Materialblock 120 aufgesetzt worden ist.

Die vorstehend beschriebene Schmelz und Abgabe vorrichtung kann an eine Maschine angebaut oder in eine Maschine eingebaut werden, die derartige therrnoplastische Materialien verarbeitet, beispielsweise eine Schuhabsatzbefestigungsmaschine oder eine Maschine zum Aufbringen von gewünschten Mengen aus thermoplastischem Material auf entsprechende Oberflächen. Obwohl der Druck der Einrichtung zum Unterdrucksel-

. zen des im Vorratsbehälter befindlichen thermoplastischen Materials und die Schmelztemperaturen von dem verwendeten Material und der erforderlichen Zufuhr abhängen, wurde festgestellt, daß ein Pressendruck im Bereich von 1,4 bis 5.6 atü bei thermoplastischen

" Materialien aus Polystyrol- oder Polyesterharzen üblicherweise ausreicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schmelz- und Abgabevorrichtung für thermoplastisches Material, mit einem als Zylinder ausgebildeten, mit einer Heizeinrichtung versehenen Vor- > ratsbehälter für das thermoplastische Material, der am zuführungsseitigen Ende offen ist und am anderen Ende einen Auslaßkanal für das geschmolzene Material aufweist, in dem ein Schaltventil angeordnet ist, und mit einer insbesondere einen ι ο strömungsmitteldicht in dem Zylinder verschiebbaren Kolben aufweisenden Einrichtung zum Unterdrucksetzen des im Vorratsbehälter befindlichen thermoplastischen Materials, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Vor- ratsbehälters (12; 112) im wesentlichen dem Querschnitt des als Block (20; 120) eingebrachten thermoplastischen Materials entspricht und daß die Heizeinrichtung (21,22; 221,222) nur den im Bereich des Auslaßkanals (14; 114) gelegenen Abschnitt des Vorratsbehälters (12) auf Schmelztemperatur aufheizt — wie an sich bekannt —, daß der Materialblock (20; 120) im wesentlichen strömungsmitteldicht im Vorratsbehälter verschiebbar ist und daß die Einrichtung (15, 18; 115, 141) zum Unterdrucksetzen des im Vorratsbehälter (12) befindlichen thermoplastischen Materials an dem nicht geschmolzenen Abschnitt des Materialblocks (20; 120) angreift.

2. Schmelz- und Abgabevorrichtung nach An- jo spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Unterdrucksetzen des thermoplastischen Materials an einem außerhalb .-H?s Vorratsbehälters (12) befindlichen Abschnitt des Blockes (120 bzw. 120') aus thermoplastischem Material angreift. ΐί

3. Schmelz- und Abgabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung ein in der Nähe des Bodens des Vorratsbehäl'.ers (12; 112) quer durch den Behälterhohlraum verlaufendes Heizelement (21; 221) aufweist.