DE2641570A1

DE2641570A1 - Austeilvorrichtung fuer viskose stoffe

Info

Publication number: DE2641570A1
Application number: DE19762641570
Authority: DE
Inventors: Stephen Traver Allen; William James Thomsen
Original assignee: Electron Fusion Devices Inc
Current assignee: Nordson EFD LLC
Priority date: 1975-09-17
Filing date: 1976-09-15
Publication date: 1977-03-31
Also published as: FR2324898B1; FR2324898A1; JPS5237475A

Description

9929-76 So/Ri . 9 R A1 R 7 Π

Electron Fusion Dev., Inc. _# ^uh ι v> / υ

USSN 614,267 3

filed 17.9.1975 Patentanwälte

DK. ING. ERNST SOMMERFELD DR. DIETER ν. BEZOLD DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. ANOLFGANG HEUSLER B-8 MUENXHEN 8β

5IAHIA-TIlEnESIA-STRASSE 22 POSTFACH 8606es

Electron Fusion Devices, Inc. 977 Waterman Avenue, East Providence Rhode Island, USA

Austeilvorrichtung für viskose Stoffe

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Austeilvorrichtung für viskose Stoffe sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung.

Es ist bekannt, ein viskoses Material, wie beispielsweise Lötpaste, Silikone, Epoxydharz und Schmierstoffe, auf diese Weise auszuteilen, daß man den viskosen Stoff in eine Kunststoff-Injektionsspritze einbringt, so daß man mittels eines Luftimpulses direkt oder über einen Kolben einen leichten Stoß auf den Stoff geben kann, um eine geringe Menge des Stoffs aus einer kleinen Spitze zu ejizieren, die der Nadel einer Injektionsspritze entspricht. Dabei wurde zuweilen zwischen dem in die Spritze eingebrachten Stoff und der in die Spritze eintretenden Luft ein Gummikolben eingefügt. Dabei erwies es sich jedoch als Problem, daß es nicht möglich war, unter den Kolben gelangte Luftblasen vollständig zu entfernen. Derartige Luftblasen ver-

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ringern jedoch die Genauigkeit der gewünschten Menge des mit der Spritze ausgeteilten Materials beträchtlich. Beispielsweise ergibt bei der Austeilung von Lötpaste eine Ungenauigkeit in der Menge der ausgetragenen Paste fehlerhafte Lötverbindungen, wenn eine vorgegebene Wärmemenge auf die ausgetragene Lötpaste aufgebracht wird. Versuche zur Entfernung der Luftblasen durch ein langsames Zurückziehen eines Drahts zwischen dem Kolben und dem Gehäuse der Injektionsspritze und durch Vakuum führten nicht zu einer wirksamen und praktischen Lösung dieses Problems.

In der US-Patentschrift 2 34-5 302 ist die Verwendung von Paraffin als Schmiermittel für einen Korkkolben beschrieben. In der US-Patentschrift 2 74-2 902, insbesondere Seite 1, Spalte 2, Zeile 4-1 wird die Verwendung eines mit Wachs imprägnierten Pilzes oder dergleichen als Material für einen Kolben eines medizinischen Applikators beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, leicht herstellbare, saubere, sichere, genaue, zuverlässige, vielseitige, billige und leicht zu handhabende Vorrichtung zum pneumatischen Austeilen viskoser Stoffe zu schaffen, welche die bei den bekannten Austeilvorrichtungen aufgetretenen Probleme beseitigt.

Diese Aufgabe wird bei einer Austeilvorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Kennzeichenmerkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Austeilvorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 6.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer derartigen Austeilvorrichtung ergibt sich aus den Kennzexchenmerkmalen des Anspruchs 7· Vorteilhafte Ausführungsformen dieses Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 8 bis 10.

Die Erfindung schafft somit eine Vorrichtung zum pneumatischen Austeilen viskoser Materialien mit einem Injektionsspritzengehäuse,

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welches einen engen offenbaren Endabschnitt zum Austeilen des viskosen Materials und ein gegenüberliegendes größeres oder weiteres offenes Ende aufweist. Innerhalb des Spritzengehäuses ist ein Vorrat des viskosen Stoffs angeordnet und mitder dem weiteren - Endabschnitt des Spritzengehäuses zugewandten Oberfläche des viskosen Stoffs befindet sich ein gegossener Stopfen in innigem Kontakt. Der Stopfen besteht aus einer wachsigen, schlüpfrigen und schmelzbaren Substanz und der Stopfen dient als schützende Abdichtung für das viskose Material und als Kolben, welcher auf einen pneumatischen Druck derart anspricht, daß er eine bestimmte Menge des Materials durch den engeren Endabschnitt des Spritzengehäuses ausstößt, wobei diese Menge in einem Zusammenhang mit einem aufgebra-chten Luftimpuls steht. Vorzugsweise besteht der Stopfen aus Hartparaffin oder aus einer Mischung aus Hartparaffin, Harz und synthetischem Wachs, welche einen Schmelzpunkt von 93j2°C hat. Die erfindungsgemäße Austeilvorrichtung liefert besonders gute Ergebnisse, wenn das viskose Material Lötpaste ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum pneumatischen Austeilen eines viskosen Materials umfaßt die folgenden Verfahrensschritte: Laden einer Injektionsspritze mit einem Vorrat von viskosem Material, Schmelzen einer Menge einer, wachsigen, schlüpfrigen und im festen Zustand schmelzbaren Substanz, Einbringen der geschmolzenen Substand durch das weite Ende des Spritzengehäuses auf die Oberfläche des viskosen Materials, wobei nach Härtung eine feste Schicht der Substanz über dem viskosen Material gebildet ist.

Die erfindungsgemäße Austeilvorrichtung schafft eine vergrößerte Genauigkeit hinsichtlich der Menge des ausgeteilten Materials durch praktisch vollständige Lösung des Problems der Bildung von Luftblasen zwischen dem Kolben und dem viskosen Material in der Austeilspritze. Falls sich tatsächlich noch irgendwelche Luftblasen bilden,werden diese durch die Erfindung im Hinblick auf die erwünschte Genauigkeit praktisch unbedeutend gehalten. Das in die Austeilvorrichtung eingebrachte Material wird vor

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Verwendung der Vorrichtung gegen die Atmosphäre abgedichtet, was eine Lagerung und einen Transport der erfindungsgemäßen Austeilvorrichtungen nach dem Pullen mit dem auszuteilenden Material ermöglicht. Die Austeilvorrichtung gemäß der Erfindung ist bei Gebrauch selbstreinigend. Sie ist nach dem Gebrauch wieder verwendbar und kann jeweils mit einem anderen viskosen Material gefüllt werden, wodurch sich ihre Vielseitigkeit in einem Austeilsystem ergibt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels· Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 im vergrößerten Detailquerschnitt die Austeilvorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein mit Luftimpulsen arbeitendes, elektropneumatisches Austeilsystem 10 für eine Einzelschuß- oder kontinuierliche Dosierung von viskosen Materialien. Das Austeilsystem 10 umfaßt eine Festkörper-Steuereinheit 12 in Modulbauweise, ein Betätigungs-Fußpedal 14, eine Luftauslaßleitung 16, einen Spritzenadapter 18 und eine als Austeilspritze ausgebildete Austeilvorrichtung 20. Eine nicht dargestellte Druckluftquelle (1,06842 bis 8,80221 kg/cm²) ist mittels einer Leitung 22 an die Rückseite der Steuereinheit 12 angeschlossen. Das dargestellte Austeilsystem ist das von der Anmelderin hergestellte und verkaufte Modell 1000D. Für Einzelschuß-Austeilung eines viskosen Materials wie beispielsweise Lötpaste (einer Mischung von Metallpartikeln mit einem Lötflußmittel .und ainem viskosen Bindematerial) wird eine Austeilspritze 20 in Xontakt mit einer Arbeitsfläche gebracht, danach wird das Betätigungspedal 14 herabgedrückt, wodurch die Steuereinheit 12 einen hinsichtlich der Dauer und des Drucks vorgegebenen Luftimpuls von der Luftquelle durch die Luftauslaßleitung 16 und den Spritzenadapter 18 in die Austeilspritze 20 schickt. In der Austeilspritze 20 wirkt dieser Luftimpuls (mit einer Dauer von

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0,05 bis etwa 1 Sekunde) gegen einen Vorrat von darin eingefüllter Lötpaste, wodurch ein kleiner Betrag der Paste durch eine Nadel der Austeilspritze 20 auf die Arbeitsfläche in einem kleinen Punkt ausgespritzt wird. Die Menge des ausgespritzten Materials wird durch den Luftdruck, die Zeitdauer und die Nadelgröße gesteuert. Das Betatigungspedal 14- wird in herabgedrückter Position gehalten, bis die Periode (1 Impuls) vollständig beendet ist. Für jeden weiteren Impuls wird das Betatigungspedal 14- entlastet und wieder herabgedräckt.

Die in Fig. 2 im größeren Detail dargestellte Austeilspritze 20 umfaßt ein Injektions-Spritzengehäuse 24- aus Polypropylen, an welchem eine Hohlspitze 26 und ein die Hohlspitze ringförmig umgebender Hals 28 mit Innengewinde einstückig ausgebildet sind, eine Nadelanordnung 30 mit einem Kunststoff-Nadelhalter 32 und einer rostfreien Stahlnadel 34-, einen Vorrat an Lötpaste 36 und einen Stopfen 38 aus Hartparaffin. Während des Gebrauchs ist die Äusteilspritze 20 in einem Spritzenadapter 18 arretiert, welcher mit gerippten Flanschen 4-0 im Eingriff steht, die sich vom Ende des Spritzengehäuses 24- aus erstrecken. Bei Beförderung oder bei sonstiger Nichtbenutzung ist die Austeilspritze 20 anstelle der Verbindung mit dem Spritzenadapter 18 durch einen nicht dargestellten hohlen Verschluß aus Polyäthylen geringer Dichte abgedeckt und anstelle der Nadelanordnung 30 wird eine nicht dargestellte Spitzenkappe aus Polyäthylen, welche m ihrem Aufbau im wesentlichen dem Nadelhalter 32 entspricht, außer daß die Kappe keinen Durchbruch zur Aufnahme einer Nadel aufweist. Diese nicht dargestellte Verschlußanordnung verhindert ein ungewolltes Austreten von Lötpaste. Der Nadelhalter 32 hat entsprechend wie die diesem ähnliche Spitzenkappe einen viereckigen flanschartigen Basisteil 4-2 mit leicht abgeschrägten Ecken zum Eingriff mit dem Hals 28 in einer Luerlock-Verbindung. .Ferner weist der Nadelhalter 32 zur Erleichterung seines Einsehraubens nicht dargestellte äußere Rippen auf, welche parallel zur Nadel 34- verlaufen.

Beim Zusammenbau und Füllen der Austeilspritze 20 wird zunächst ein Injektions-Spritzengehäuse 24- mit bloßgelegter Hohlspitze

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genommen, wobei das Innere des Gehäuses 24 vollständig gesäubert sein sollte. Eine Spritze, welche größer ist als die Spritze 24 und mit Lötpaste gefüllt ist, wird mit einem Austeilsystem verbunden, welches beispielsweise dem Austeilsystem 10 gemäß Fig. 1 entspricht. Die Steuereinheit wird auf kontinuierliche Austeilung eingestellt und der Auslaß der größeren Spritze wird mit der Hohlspitze 26 verbunden. Die größere Spritze lädt dann die Spritze 24 relativ langsam, wodurch ermöglicht wird, daß die Paste auch die Ecken der Spritze 24 vollständig ausfüllt und eine zweckmäßige Füllstandshöhe in der Spritze 24 gebildet wird. Für einsehr präzises Füllen wird entweder eine Balkenwaage mit der Steuereinheit zum Füllen eines vorgegebenen Gewichts von Paste verbunden oder eine Fotozelle wird mit der Steuereinheit verbunden, um ein vorgegebenes Volumen der Paste in die Austeilspritze 24 zu füllen. V.'enn die Füllung beendet ist, wird die größere Spritze entfernt und eine Spitzenkappe in den Hals 28 des Spritzengehäuses 24 eingeschraubt, welche die Hohlspitze 26 abdeckt. Eine vollständig mit Hartparaffin gefüllte dritte Spritze wird mit einem ähnlichen Austeilsystem verbunden, bis zum Schmelzen des Hartparaffins erhitzt und anschließend in die weite Öffnung des Spritzengehäuses 24 zwischen den Flanschen 40 auf die Oberfläche der Lötpaste 36 entleert, wobei das Hartparaffin die Luft oberhalb der Lötpaste verdrängt und eventuell vollständig die Oberfläche der Lötpaste 36 bedeckt. Das Hartparaffin wird im Spritzengehäuse 24 derart verteilt, daß es eine Schicht von etwa 9_}54 mm Tiefe bildet und nach Abkühlung einen Stopfen 38 darstellt, welcher als Abdichtung zwischen der Lötpaste 38 und der Atmosphäre wirkt. Der weiter oben erwähnte Verschluß aus Polyäthylen wird dann an der weiten Öffnung des Spritzengehäuses 24 angebracht und die Austeilspritze 20 kann transportiert oder gelagert werden. Obgleich Hartparaffin ein besonders bevorzugtes Material für den Stopfen 38 ist, ist in dem Fall, wenn die Spritze höheren Temperaturen ausgesetzt werden soll, die am meisten bevorzugte Zusammensetzung eine Mischung aus Hartwachs, Harz und synthetischem Wachs, wobei diese Mischung einen Schmelzpunkt von etwa 93,2°C hat. Dieser Schmelzpunkt liegt wesentlich höher als der von reinem Hartwachs, und diese Mischung wird durch die Firma Roger A. Reed, Incorporated of Reading, Massachuchetts unter der Bezeichnung 75075 vertrieben. In beiden

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Fällen ist das geschmolzene Material nicht heiß genug, um bei Einfüllung auf die Lötpaste mit dieser eine Verbindung einzugehen oder die Lötpaste zu katalysieren.

Beim Gebrauch wird der Polyäthylenverschluß entfernt und das Spritzengehäuse 24- wird mit dem Austeilsystem 10 über einen Spritzenadapter 18 verbunden. Die Spitzenkappe wird durch die Nadelanordnung JO ersetzt. Die Haftverbindung zwischen dem Stopfen 38 und der inneren Oberfläche des Spritzengehäuses 24-wird anschließend beseitigt durch Aufbringen eines geringen Drucks auf den Stopfen 38. Der Stopfen 38 dient danach als Kolben, welcher die Kraft der von der Steuereinheit 12 ausgesandten Luftimpulse auf die Lötpaste unterhalb des Stopfens 38 überträgt und hierdurch die gewünschte Menge von Lötpaste durch die Hohlspitze 26 und die Nadel 34- ausspritzt. Die Anordnung des Stopfens 38 oberhalb und in innigem Kontakt mit der Lötpaste 36 verringert merklich die Neigung zur Bildung von Luftblasen zwischen dem Kolben und der Paste. Sollte sich dennoch zwischen dem Kolben 38 und der Paste eine Luftblase befinden, beispielsweise eine aus der Paste selbst herausgeströmte Luftblase, so wird jede derartige Luftblase dank des schwachen Reibungskontakts zwischen dem wachsigen Stopfen 38 und der Viand des Spritzengehäuses 24-eher den Stopfen 38 von der Paste 36 wegdrücken als die Paste 36 durch die Nadel 34- hinausdrücken. Wenn die Paste 36 verbraucht wird, reinigt der Stopfen 38 bei allmählicher Bewegung in Richtung auf die Hohlspitze 26 die Innenwände des Injektionsspritzengehäuses 24- von jeglicher Paste, wodurch eine wirksame Verwendung der Paste.sichergestellt wird.Schließlich wird bei Beseitigung der vollständigen Abdichtung zwischen dem Stopfen 38 und dem Spritzengehäuse 24- ein kleiner Raum gebildet, durch welchen etwas Luft hindurchtreten kann.

Der Stopfen 38 sollte wenigstens 3ji8 mm dick sein.

Das Bodenladen von Injektionsspritzen mit viskosem Material war die Idee von William J. Thomsen und anderen nicht als Miterfinder der vorliegenden Erfindung genannten Personen sowie von John Carter·

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum pneumatischen Austeilen viskoser Stoffe, gekennzeichnet durch ein Injektionsspritzen-Gehäuse (24-) mit einem engen offenen Endabschnitt zum Austeilen des viskosen Materials (36) und einem gegenüberliegenden weiteren Ende, einen Vorrat von viskosem Material (36) innerhalb des Spritzengehäuses (24) und einen gegossenen Stopfen (38) oberhalb des viskosen Materials (36) in Richtung auf das weite Ende des Spritzengehäuses (24) gesehen, wobei der Stopfen aus einer wachsigen, schlüpfrigen und schmelzbaren Substanz besteht.
2. Austeilvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an den engen Endabschnitt des Spritzengehäuses (24) angeschlossene Hohlnadel (34).
3. Austeilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (38) aus Hartparaffin besteht.
4. Austeilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (38) aus einer Mischung von Hartparaffin, Harz und synthetischem Wachs besteht, wobei diese Mischung einen Schmelzpunkt von etwa 93j2°C hat.
5. Austeilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das viskose Material (36) Lötpaste ist.
6. Austeilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (38) wenigstens 3»18 mm dick ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zum pneumatischen Austeilen viskoser Stoffe, gekennzeichnet durch die folgenden

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Verfahrensschritte: Einfüllen eines Vorrats eines viskosen Materials in ein Injektionsspritzen-Gehäuse, Schmelzen einer Menge einer wachsigen, schlüpfrigen und schmelzbaren Substanz sowie Einbringen dieser geschmolzenen Substanz durch das weite Ende des Spritzengehäuses auf die Oberfläche des viskosen Materials derart, daß nach Erhärtung eine das viskose Material bedeckende Schicht der Substanz gebildet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz Hartparaffin ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz eine Mischung aus Hartparaffin, Harz und synthetischem Wachs ist, wobei diese Mischung einen Schmelzpunkt von etwa 93,2°C hat.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das viskose Material Lötpaste ist.

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