DE2249033C3 - Vorrichtung zum Schmelzen und Verteilen von thermoplastischem Material - Google Patents
Vorrichtung zum Schmelzen und Verteilen von thermoplastischem MaterialInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzen
und Verteilen von thermoplastischem Material mit einer Schmelzkammer, einem Einlaßkanal, der zu einem
Ende der Schmelzkammer führt, einem Aushißkanal, der
mit dem anderen Finde der Schmelzkammer verbunden ist. einer Heizeinrichtung für die Schmelzkammer und
einer Vorschubeinrichtung für das thermoplastische Material durch den Einlaßkanal in die Schmelzkammer,
in der das Material fortschreitend geschmolzen und hierauf durch den Auslaßkanal extrudiert wird.
Eine derartige Vorrichtung soll insbesondere zum Aufbringen thermoplastischer Klebstoffe verwendet
werden. Diese haben viele Vorteile, da sie frei von Lösungsmitteln sind und schnell härten. In der erhitzten
und geschmolzenen Form treten jedoch einige Schwierigkeiten in der Handhabung auf. Aus vielen Gründen
einschließiich der Zweckmäßigkeit der Klebstoffzuführung und der verminderten Zeit, während der der
Klebstoff auf erhöhten Temperaturen gehalten wird, sind Vorrichtungen zum Schmelzen und Auftragen mit
freiem Durchgang, wie sie beispielsweise in der US-PS 28 74 084 beschrieben sind, weit verbreitet. Anwendungsfälle
derartiger Vorrichtungen auf Handklebstoff-
* Extruder sind in der US-PS 32 98 572 und der US-PS
33 37 093 beschrieben. Bei diesen Vorrichtungen wird ein stangen- bzw. strangförmiger thermoplastischer
Klebstoff einer Schmelzkammer zugeführt. Der geschmolzene Klebstoff in der Kammer wird dann auf eine
Aufnahmefläche eines Werkstücks aufgebracht Die Kraff, die erforderlich ist, urn der. geschmolzenen
Klebstoff durch die Vorrichtung zu bewegen und dann auf die gewünschte Fläche aufzubringen, kann von der
kolbenartigen Bewegung des in die Schmelzkammer
' eingeführten stangenförmigen Materials hervorgerufen
werden. Die Zuführung des Materie Is kann durch Drehung von Vorschubrädern oder einem anderen
Vorschubmechanismus hervorgerufen werden, die den Stangen- bzw. strangförmigen Klebstoff in das Einlaßende
der Schmelzkaromer drücken.
Obwohl es gelungen ist, geeignete Handklebstoffverteilungsvorrichtungen
zu schaffen, haben diese dennoch erhebliche Nachteile. Einer der Nachteile ist in der
begrenzten Schmeizkapazität der Schmelzkörper und
' -klammern zu sehen. Wegen der Beschränkung hinsichtlich der Schmelzkapazität haben derartige
bekannte Handextruder nur begrenzte private und eigentlich keine industrielle Anwendung gefunden.
Wegen der begrenzten Kapazität der vorhandenen Schmelzkammern ist es außerdem wirtschaftlich nicht
möglich, irgendeine Mechanisierung der Vorschubeinrichtung zum Vorschub des stangen- bzw. strangförmigen
thermoplastischen Klebstoffs in und durch die Schmelzkammern vorzusehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Schmelzen und Verteilen
von thermoplastischem Material anzugeben, die eine Schmelzkammer aufweist, die einen industriellen Einsatz
der Vorrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine, wie eingangs bereits erwähnte Vorrichtung, gelöst, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Schmelzkammer zwei Abschnitte aufweist, von denen der eine am Einlaßende der
Schmelzkammer beginnende Anfangsschmelzabschnitt einen kreisförmigen inneren Querschnitt und der
andere, der Schmelzbeschleunigungsabschnitt, einen sich fortschreitend zum Auslaßende der Schmelzkammer
hin ändernden gewellten Querschnitt hat.
Durch die Erfindung wird vorteilhafterweise eine tragbare, von Hand betätigbare Extrudierpistole mit
einer vergrößerten Schmelzkammer für stangenförmige thermoplastische Klebstoffe geschaffen, die sowohl für
den privaten als auch für den industriellen Gebrauch gut geeignet ist. Eine derartige Vorrichtung kann beispielsweise
zum Auftragen von Klebstoffen bei der Herstellung von Schuhen oder l'ackungsbehaltcrn
verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
infolge der größeren Kapazität der Schmelzkammern der geschmolzene Klebstoff nicht dazu neigt, längs des
Einlaßkanals oder des Einlaßrohrs nach hinten zurückgedrückt zu werden, wenn die Bedienungsperson
versucht, die Schmelzkammer zu übersteuern.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Schmelzvorgang beim Vorschub des thermoplastischen
Materials wesentlich erhöht, ohne daß es notwendig ist, die Schmelzkcrpertemperatur über die üblichen Werte
zu erhöhen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht vorteilhafterweise
eine schnellere und gleichmäßigere Erhitzung des Materials, als dies bei den bekannten
Vorrichtungen der Fall ist. Die abgegebene Menge ist zwei- bis viermal so groß wie die der bekannten
Handextrudiervorrichtungen. Diese merkliche Erhöhung der Schmelzkapazität wird durch die neue
Schmelzkammer erreicht, die einen Schmelzbeschleunigungsabschnitt aufweist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Handexuudiervorrichtung,
F i g. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung der F i g. 1 im Schnitt,
Fig.3, 4 und 5 jeweils einen Schnitt längs der Linie
III-III, IV-IV und V-V in der F i g. 2.
In der Fig. 1 ist mit 2 die Vorrichtung zum Extrudieren thermoplastischer Materialien, wie Klebstoffen
oder Füllstoffen bezeichnet. In der gezeigten Ausführungsform ist die Vorrichtung von Hand
bedienbar und besitzt einen Handgriff 4, der von einem Gehäuse 6 ausgeht, das einen Schmelzkörper 8
(teilweise sichtbar) enthält. An dem Auslaßende 10 ist eine Extrudierdüse 12 angeordnet. Gegenüber dem
Auslaßende 10 befindet sich das Einfüllende 14. Das Gehäuse 6 enthält einen Einlaßkanal 16 und Teile der
Vorschubeinrichtung 18 (ebenfalls nur teilweise sichtbar). Die von Hand zu haltende gezeigte Vorrichtung
eignet sich zur Verwendung eines thermoplastischen Materials R in Stangenform.
Es wird nun anhand der Fig.2 die Extruciiervorrichtung
im einzelnen erläutert. Der Schmelzkörper 8 ist zentral in dem Gehäuse angeordnet und besteht aus
einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Aluminium. In dem Schmelzkörper 8
befindet sich eine langgestreckte Schmelzkammer 20 mit einem Einlaßende 22 und einem Auslaßende 24. Bei
der dargestellten Ausführungsform der Extrudiervorrichtung hat die Schmelzkammer 20 am Einlaßende 22
einen Anfangsschmelzabschnitt 23 mit einem kreisförmigen Querschnitt, der das stangenförmige thermoplastische
Material R dicht aufnimmt. Bei der gezeigten Ausführungsform sitzt sich der Abschnitt mit kreisförmigem
Querschnitt der Schmelzkammer 20 in Richtung des Auslaßendes bis zu einem Bereich 26 auf der Seite
des Auslaßendes in der Mitte der Schmelzkammer 20 fort. Beginnend in dem Bereich 26 und sich fortsetzend
bis zu dem Auslaßende 24 ändert sich der Querschnitt der Schmeb.kammer 20 fortschreitend von dem
kreisförmigen Querschnitt zu einem gewellten Querschnitt, wie dies beispielsweise in der F i g. 4 dargestellt
ist und nachfolgend beschrieben wird. Dieser Bereich wird als Schmcl/bcschlcunigungsabschnitt 25 bezeichnet.
Der Schmelzkörper 3 ».'eist außerdem eine Bohrung
28 auf, um eine Heizeinrichtung .30, beispielsweise eine
bekannte elektrische Heizeinrichtung, dicht aufzunehmen. Bei der gezeigten Ausführungsform sind elektrische
Leitungen 32 der Heizeinrichtung 30 über ein^n
Thermostaten 34, der geeignet ist, die Schmelzkörpertemperatur auf dem gewünschten Pegel zu halten, mit
einer nicht gezeigten elektrischen Energiequelle verbunden.
An dem Auslaßende 10 des Schmelzkörpers 8 öffnet sich die Schmelzkammer in einen Behälter 36. Eine
Extrudierdüse 12 ist auf das sich verjüngende Auslaßende des Schmelzkörpers 8 nahe dem Behälter 36
aufgeschraubt. Die Extrudierdüse 12 hat eine zentrale Bohrung 38, die sich in Längsrichtung von einer in den
Behälter 36 mündenden öffnung zu der Auslaßspitze 40 erstreckt. Bei der gezeigten Ausführungsform weist die
Extrudierdüse 12 ein Kugelverschlußventil 42 auf, das gegen den Auslaßstrom des thermoplastischen Materials
durch eine federnde Einrichtung, z. B. eine Feder 44, vorgespannt ist.
Am Einlaßende 22 der Schmelzkammer 20 ist ein Einlaßkanal 16 angeordnet, der das ·.·: dem Schmelzkörper
8 vorrückende thermoplastische Material K frei verschiebbar aufnimmt. Die Hülse 46 besteht vorzugsweise
aus einem wärmebeständigen, im wesentlichen nicht wärmeleitenden gummiartigen Material, das
ausreichend elastisch ist, um Unregelmäßigkeiten in dem stangenförmigen Material aufzunehmen. Silikon-
und Fluorelastomere haben sich für die Hülse 46 als zweckmäßig erwieser. Die Hülse 46 ist in einer
Erweiterung des Schrrelzkörpers 8 üerzrt aufgenommen,
daß es an Bohrungswänden 48 und einer Schulter 50 anliegt. Die Hülse 46 besitzt an dem Außenumfang
einen ringförmigen Flansch 52, mit dem es an dem Ende
54 des Schmelzkörpers 8 angreift.
Die Hülse 46 weist bei der gezeigten Ausführungsform auch eine Dichtung, z. B. eine Lippe 55 an dem
Innenumfang des Einlaßteils der Hülse 46 auf. Die Lippe
55 kann verschiedene geeignete Querschnittsformen, wie beispielsweise einen kreisförmigen oder einen
polygonalen Querschnitt haben, solange sie einen Teil der Seiten der Stange R während des Durchlaufs erfaßt.
Vorzugsweise umgibt die Lippe 55 die Stange R an dem Einlaßende der Hülse 46 nicht völlig, so daß eine
Auslaßöffnung für eingeschlossene Gase geschaffen wird und diese die Schmelzkammer 20 und/oder die
Hülse 46 verlassen können. Wenn eine Klebstoffstange R von der Vorschubeinrichtung 60 vorgerückt wird,
erfaßt die Lippe 55 die Stange R und verhindert, daß sie aus der Schmelzkammer 20 und der Hülse 46 durch den
Rückzug der Vorschubeinrichtung 60 zurückgezogen wird.
Im folgenden wird die Schmelzkammer im Zusammenhang
mit den Fig. 3, 4 und 5 näher erläutert. Die dirg^tüllte Ausführungsform eignet sich zum Schmelzen
und Extrudieren eines thermoplastischen Klebstoffs in Stangenform mit einem Nenndurchmesser von
12,7 mm. Ein derartiger Klebstoff wird bei einer Temperatur von etwa 205°C optimal aufgebracht. Das
Material soll daher jn der Schmelzkammer 20 auf diese Temperatur erhitzt werden. Je schneller das Material
auf die Extrudierternperatur erhitzt wird, desto größer
ist die Abgabekapazität der Vorrichtung.
Wie zuvor bereits festgestellt wurde, ist die
dargestellte Ausführungsform insbesondere zum Schmelzen von KIi Stoff in Stangenform mit einem
Durchmesser von 12,7 mm geeignet; sie ist jedoch allgemein auf thermoplastische Materialien anwendbar.
Reim Schmelzen von thermoplastischen Materialien wurde festgestellt, daß für eine maximale Wärmezufuhr
zu dem relativ gering wärmeleitenden Material es \on
Vorteil ist. ilns Material in einer Schmcl/kammer
auszubreiten, um eine maximale Grenzschicht /wischen dem Material und der erhitzten Kammer /u erhalten.
Auch wurde festgestellt, daß, wenn das Material derartig beschleunigt wird, die Durchlaufzeit des
Materials merklich vermindert wird, die gewünschte Zunahme der Wärmeübertragung nicht erreicht wird.
Beim Ausbreiten in der Schmelzkammer muß daher die gesamte Querschnittsfläche innerhalb annehmbarer
Grenzen gehalten werden. Ebenso kann das thermoplastische Material für die Endschmelz.ebeschleunigung nur
schwer verteilt werden, wenn es nicht in dem Anfangsschmelzabschnitt 23 in einen formbaren Ausgangszustand
gebracht wird. Mit einer mehrere Abschnitte aufweisenden Schmelzkammer mit sich änderndem Querschnitt können eine maximale Verteilung
und Kapazität erreicht werden.
Hei der dargestellten Ausfuhrungslorm kann das Material mit einer Dicke von etwa 1.55 mm ohne
wesentliche Erhöhung des Strömungswiderstandes aufgetragen werden. Durch V· bzw. W-förmige
Ausbildung der Rxtrusionsöffnung, wie dies in der F-" ig. 5 dargestellt ist. kann eine größere Grenzschicht
bzw. ein größerer Umfang ebenso wie eine Auslaßöffnung mit einer relativ großen Querschnittsfläche
erreicht werden.
Die I·'i g. 5 zeigt eine Aiislaßöffnung mit maximaler
Grenzschicht 27 /wischen dem Klebstoff tier Schmelzkammer und der lixtrudieröffnung. Die F-' i g. 4 zeigt den
Umfang der Schmelzkammer 20 in dem mittleren Bereich des Schmelzbesehlcunigungsabschnitts 25. Die
I ι g. ! zeigt den Umfang der Schmelzkammer 20 vor dem Bereich der Schmelzbeschleunigung in dem
Anfangsschmelzabschnitt 23. In diesem Anfangsschmelzabschnitt 23 von dem linlaßcnde 22 bis zu dent
Bereich 26 ist der Umfang 29 kreisförmig und
vorzugsweise sind die Wände 21 der Schmelzkammer
20 in Längsrichtung gleich geneigt (um etwa Γ). Fline
solche Neigung bewirkt, daß der Klebstoff die Wände
21 der Schmelzkammer 20 fortschreitend reinigt, wenn
die Stange R vorrückt, wodurch die Wärmeübertragung weiter erhöht wird. Dies ermöglicht es, die Materialtemperatur
zu erhöhen und das Material in dem Anfangsschmelzabschnitt 23 ausreichend zu erweichen,
so diß es in dem Schmelzbeschleunigungsabschnitt 25 während der Zeit ausgebreitet wird, in der die Stange
den Bereich 26 durchläuft.
Die beschriebene Extrudiervorrichtung. die sich insbesondere für eine von Hand zu haltende Vorrichtung
zur Verteilung von Klebstoffen eignet, kann auch zur Verteilung von anderen thermoplastischen Materialien
verwendet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Vorrichtung zum Schmelzen und Verteilen von thermoplastischem Material, mit einer Schmelzkammer,
einem EinlaQkanal, der zu einem Ende der Schmelzkammer führt, einem Auslaßkanal, der mit
dem anderen Ende der Schmelzkammer verbunden ist, einer Heizeinrichtung für die Schmelzkammer
und einer Vorschubeinrichtung für das thermoplastische Material durch den Einlaßkanal in die
Schmelzkammer, in der das Material fortschreitend geschmolzen und hierauf durch den Auslaßkanal
extrudiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzkammer (20) zwei Abschnitte (23,
25) aufweist, von denen der eine, am Einlaßende (22) der Schmelzkammer (20) beginnende Anfangsschmelzabschnitt
(23) einen kreisförmigen inneren Querschnitt und der andere, der Schmelzbeschleunigungsabschnitt
(25) einen sich fortschreitend zum Auslaßendc (24) der Schmelzkammer (20) hin
ändernden gewellten Querschnitt hat
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsschmelzabschnitt (23) sich
von dem Einlaßende (22) in Richtung des Auslaßendes (24) bis zu einem Bereich (26) an der Auslaßsiite
in der Mitte der Schmelzkammer (20) erstreckt, wo der Schmelzebeschleunigungsabschnitt beginnt und
daß der innere Querschnitt allmählich von dem kreisförmigen Querschnitt zu dem gewellten Querschnitt
übergeht und seine maximale Welligkeit an dem Auslaßende (24) erreicht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aer gewellte Querschnitt des
Schmelzbeschleuriigungsabichni'ts (25) am Auslaßende (24) W-förmig ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßende (22)
einen kreisförmigen Querschnitt hat, daß der Durchmesser der Schmelzkammer (20) zum Auslaßende
(24) fortschreitend abnimmt, und daß die Hüllkurve um den Querschnitt der Schmelzkammer
(20) im Bereich des gewellten Querschnitts de" Schmelzbeschleunigungsabschnitts (25) einen kleineren
Durchmesser aufweist, als der Durchmesser der kreisförmigen Schmelzkammer (20)(F i g. 5).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (16)
eine Dichtung (55) aufweist und aus einer Hülse (46) besteht, deren Innenseite einen Gleitsitz für das
thermoplastische Material (R) bildet und aus wärmebeständigem, nicht-wärmeleitendem Gummi
besteht, der eine ausreichende Elastizität und Flexibilität hat, um beim Erfassen des thermoplastischen
Materials (R) Unregelmäßigkeiten aufzunehmen.
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