DE2716162C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schmelzen eines thermoplastischen Materials gemäß Oberbe­ griff des Anspruchs 1, insbesondere auf von Hand zu halten­ de Klebstoffstangen-Abgabepistolen.

Solche Vorrichtungen weisen eine im wesentlichen konische Hauptschmelzkammer auf, die an ihrem kleineren Ende einen Auslaß aufweist und bei der im wesentlichen parallel zu der betreffenden Kammer zumindest ein Nebenweg verläuft. Längs der Kammer sind im Abstand voneinander Löcher vor­ gesehen, um geschmolzenes Material in den Nebenweg abzu­ führen. Eine weitere Vorrichtung, welche für einen Kleb­ stoffextruder ausgelegt ist, ist in der US-PS 37 76 426 offenbart. Diese bekannte Vorrichtung weist quer verlaufende Aufnahmenuten in Abständen voneinander auf, um verflüssigtes Material von der Schmelzkammer heraus und über einen Lei­ tungsdurchgang zu einem Abgabeende hin leiten zu können. Es sind weitere Vorrichtungen zur Abgabe einer heißen Schmelze bekannt, vgl. z. B. US-PS 38 77 610.

Wenn eine Klebstoff-Abgabevorrichtung mit einer solchen Schmelzvorrichtung manuell mit Gewandheit gehandhabt werden soll, ist es wichtig, daß trotz längerer Zeitspannen des "Ein- und Aus"-Betriebs das Gewicht der manuell ge­ tätigten Abgabevorrichtung den Gebrauch nicht beschwerlich macht. Im übrigen ist es vorteilhaft und zweckmäßig, Stangenzuführungs-Klebstoffabgabemechanismen mit einer zugehörigen Steuereinrichtung zu verwenden. Aufgrund ihres Gewichtes legt ihre Einbeziehung in Handpistolen jedoch spezielle Forderungen hinsichtlich der Erzielung des geringsten Gewichts der Vorrichtung fest, welches mit einer angemessenen Fließkapazität und einer Wärmeübertra­ gung hohen Wirkungsgrad vereinbar ist, um ein fortschreiten­ des Schmelzen der Stange zu bewirken, wenn diese zu dem Abgabepunkt hin verschoben wird.

Bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, wie sie z. B. aus der CH-PS 5 60 072 bekannt ist, ermöglicht die konstruktive Ausgestaltung der Nebenweg­ durchgänge und der äußeren Leitungsdurchgänge nur vergleichs­ weise unzulängliche Strömungsverhältnisse für das geschmol­ zene Material, da nur relativ kleine Strömungskomponenten in dem geschmolzenen Material in Längsrichtung der Vor­ richtung erzeugt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine speziell für den Handgebrauch ausgelegte Vorrichtung zum Schmelzen eines thermoplastischen Materials mit einem geringen Gewicht zu schaffen, welche einen hohen Schmelz­ wirkungsgrad aufweist, wobei eine möglichst ungehinderte Bewegung des thermoplastischen Materials in festem Zustand bei der Zuführung und in geschmolzenem Zustand durch die Vorrichtung möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die divergierende und in verschiedene parallele Teilbereiche aufgeteilte Anordnung der Nebenwegdurchgänge werden optimale Strömungsverhältnisse für das über diese Durchgänge geführte geschmolzene Material geschaffen. Durch diese optimalen Strömungsverhältnisse für das geschmolzene Material können auch negative Rückwirkungen auf die Vorschub­ bewegung des festen Materials in der Hauptschmelzkammer weit­ gehend eliminiert werden. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Hauptschmelzkammer, Neben­ wegdurchgänge und äußeren Leitungsdurchgänge ein maximaler Wirkungsgrad bei der Wärmeübertragung von den Erwärmungsein­ richtungen zu dem zu verflüssigenden thermoplastischen Material erzielt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vor­ richtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beansprucht.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Perspektivansicht eine für eine heiße Schmelze vorgesehene Vorrichtung mit zwei komplemen­ tären Teilen, die zur Anbringung in bzw. an einer Ab­ gabevorrichtung zusammengesetzt sind, wobei das ein­ laßseitige oder größere Ende der Vorrichtung einen als Fluid vom gegenüberliegenden Ende abzugebenden thermoplastischen Stangenklebstoff aufzunehmen imstande ist.

Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Explosionsan­ sicht die in Fig. 1 dargestellten Teile zusammen mit einem Dichtungsring und zugehörigen Befestigungs­ einrichtungen.

Fig. 3 zeigt in einem Axialschnitt den Längszwischen­ raum zwischen Innenwänden, die eine Hauptschmelz­ kammer begrenzen, welche zwischen einem einlaßseiti­ gen Ende zur Aufnahme einer flexiblen Thermoplast­ stange und einem auslaßseitigen Düsenende verläuft.

Fig. 4 bis 7 zeigen in Querschnittsansichten an in Längsrichtung voneinander versetzten Stellen die zunehmend kleiner werdende Größe und Form des Kerns einer zugeführten Klebstoffstange, die festgehalten ist und die in der Hauptschmelzkammer der Vorrichtung vermindert wird.

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf einen der beiden Vorrichtungsteile, unter Veranschaulichung von winkelförmig verlaufenden, verteilt angeordneten Bereichen des betreffenden einen Teiles, die mit entsprechenden Bereichen (durch gestrichelte Linien angedeutet) des anderen Teiles zusammen Abstreich­ kanten und Durchgänge begrenzen, welche einen konti­ nuierlichen Fluß zu den zu der auslaßseitigen Düse hinführenden äußeren Leitungsdurchgängen erleichtern.

Fig. 9 zeigt einen Längsschnitt längs der in Fig. 8 eingetragenen Linie IX-IX.

Fig. 10 bis 14 zeigen Querschnittsansichten in weitgehender Übereinstimmung mit den Ansichten gemäß Fig. 4 bis 7 entsprechend der in Fig. 8 eingetragenen Linien X-X, XI-XI, XII-XII, XIII-XIII bzw. XIV-XIV.

Eine in Fig. 1 bis 3 generell mit 20 bezeichnete Vorrichtung aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, umfaßt komplementäre Teile 22, 24, die jeweils in zueinander entgegengesetzter Beziehung einen zylindrischen Hohlraum 26 umfassen, der zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Heizelementes dient. Die beiden Teile 22, 24 sind in wünschenswerter Weise im zusammengesetzten Zustand, wie er in Fig. 1 ge­ zeigt ist, durch geeignete Befestigungsmittel 28 be­ festigt sowie durch Führungsstifte 30. Eine U-förmige Dichtungsscheibe oder ein entsprechender Dichtungs­ ring 32 (Fig. 2) liegt in komplementären Nuten 34, um eine Sicherung gegenüber einem Lecken eines thermo­ plastischen Klebstoffs oder einer "heißen Schmelze" zu bieten, die in Fig. 4 bis 7 mit A bezeichnet ist.

Der zu schmelzende Thermoplast A wird in ein Mundstück oder in das größere Ende der Vorrichtung 20 eingeführt, und zwar vorzugsweise in Längsrichtung fortschreitend. Der Thermoplast besitzt dabei vorzugsweise die Form einer ununterbrochenen endlosen Stange, die im allge­ meinen einen gleichmäßigen Querschnitt hat. Üblicherweise weist die betreffende Stange einen kreis­ förmigen Querschnitt oder einen ungefähr kreisförmig verlaufenden gewellten Umfang auf. Demgemäß wird durch einen manuellen Vorschub oder, was für industrielle Anwendungsfälle wünschenswerter ist, durch eine geeignete mechanische Einrichtung (nicht dargestellt) nach dem Willen einer Bedien­ person ein fester Klebstoff A in den zylindrischen Einlaßteil 36 einer axialen Hauptschmelzkammer 38 eingeführt. Der Einlaß besitzt dabei nur einen gerin­ fügig größeren Durchmesser als die Stange A. Die Umfangsschicht der Stange A wird fortschreitend durch zugeleitete Wärme geschmolzen, wenn der in Querrichtung kleiner werdende, nicht geschmolzene Kern der Stange zu dem Bereich voll­ ständiger Flüssigkeit am auslaßseitigen Ende 40 in dem Teil 24 vorbewegt wird. Üblicherweise ist das be­ treffende auslaßseitige Ende mit einem Innengewinde versehen, um eine geeignete Abgabedüse aufzunehmen, die zur Abgabe des geschmolzenen Klebstoffs bzw. Klebers A dient. Generell sind weitere Einzelheiten des inneren Aufbaus, der im folgenden beschrieben wird, nach drei Hauptgesichtspunkten ausgelegt:
Zum ersten soll die wirksame Verminderung bezüglich des geschmolzenen Zustands des Klebstoffs erleichtert werden. Zum zweiten soll eine übermäßige Reibung im Zuge der Vorbewegung des festen Klebstoffkerns ver­ mieden werden, allerdings abgesehen von den Stellen, an denen es wünschenswert ist, längs der Schmelzkammer eine Reibung in einem gleichmäßigen Ausmaß zu erzielen, um umfangsmäßig halbgeschmolzenes Material abzutragen oder abzuführen, was über kleinere Umfangsteile des Stangenkernes in zunehmenden Tiefen vorzunehmen ist. Zum dritten sollen ein leichtes Abführen und Heraus­ fließenlassen des Klebstoffs sichergestellt sein, sobald dieser verflüssigt ist, und ferner sollte der betreffende Klebstoff von dem Stangenkern über eine Vielzahl von winkelförmig verlaufenden Nebenwegdurch­ gängen 44 vor auslaßseitigen äußeren Leitungsdurchgängen trennbar sein, wobei die genannten Nebenwegdurchgänge die äußeren Leitungsdurchgänge 42 mit der Hauptschmelzkammer 38 verbinden, wie dies noch erläutert wird.

Die Hauptschmelzkammer 38, deren etwa entsprechenden gegenüberliegenden Hälften in Fig. 2 dargestellt sind, ist durch parallele, gegenüberliegende, glatte, quer verlaufende kegelförmige Außenflächen 46 (Fig. 5 bis 8) begrenzt, die mit Heizeinrichtungs-Hohlräumen 26 eine gemeinsame Grenzlinie aufweisen und diesen benachbart sind. Die Kammer 38 ist ferner durch gegenüberliegen­ de Seitenwände 48 und 50 begrenzt, die in ihrer Längs­ richtung an versetzten Stellen durch Öffnungen 52 unterbrochen sind, welche in die entsprechenden Nebenwegdurch­ gänge 44 münden. Wie in Fig. 5 bis 7 dargestellt, sind die gegenüberliegenden Seitenwände 48, 48 und 50, 50 der durch die Teile 24, 26 gebildeten Hauptschmelzkammer­ hälften mit Erreichen des Auslaßendes 40 dichter zu­ sammengeführt. Auf diese Weise ist den spitzen Vorder­ kanten 54 der verschiedenen Segmente der Seitenwände 48 und 50 ermöglicht, äußere erweichte halbflüssige Schich­ ten von dem Kern der Klebstoffstange abzulösen oder "abzustreifen". Die betreffende Klebstoffstange wird dabei vom Kreisumfang ausgehend zunehmend verändert werden.

Im Hinblick auf Fig. 3 sowie 5 bis 7 ist es ferner von Bedeutung, daß die Innenflächen 56 der Seitenwände 48 parallel in Abstand von gegenüberliegenden Flächen 58 der Wände 50 verlaufen. Auf diese Weise ist ein längs verlaufender Längszwischenraum gebildet (der in Fig. 3 durch das Maß X angedeutet ist), wodurch ein ständi­ ges, in seitlicher Richtung erfolgendes Ausströmen des geschmolzenen Thermoplasts A in die obenerwähnten Nebenwegdurchgänge 44 ermöglicht ist. Die Abmessug X kann in der Größenordnung von 1,6 mm liegen. Wie in Fig. 8 angedeutet, ermöglichen die Öffnungen 52 dem geschmolzenen und halbgeschmolzenen Umfangsmaterial A, daß durch die "Abtragungs"-Seitenwandkanten 54 von dem Mittelstangenkern abgeführt worden ist, ebenfalls in die benachbarten Nebenwegdurchgänge 44 einzutreten. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß jede Nebenwegöffnung 52 den halbgeschmolzenen oder verflüssigten Klebstoff A derart umlenkt, daß dieser Klebstoff in innigen Kontakt mit einem von zwei Bereichen einer Reihe von eingefügten Bereichen oder vorstehenden Stegen 60 oder 62 gelangt, die mit ihrem Körperteil 22 bzw. 24 zusammenhängen. Die betreffenden Stege 60, 62 sind Wärmeübertragungsrippen, die weit­ gehend parallel sowie versetzt und unter einem Winkel in bezug auf die Stangenvorschubrichtung in der Haupt­ schmelzkammer 38 angeordnet sind, so daß je Öffnung 52 ein Kanal gebildet ist, der in Strömungsrichtung des geschmolzenen Thermoplasts in die äußeren Lei­ tungsdurchgänge 42 einen sehr geringen Widerstand aus­ übt.

Neben dem Auslaßende 40 gehen die in den Teilen 22, 24 vorgesehenen Leitungsdurchgänge 42 bogenförmig in einen Durchgang 64 (Fig. 3, 8, 9) über, der zu dem Aus­ laß 40 hinführt. Die Wärmeübertragung im Zuge der Durchleitung der festen Stange A durch die Vorrichtung 20 reicht norma­ lerweise aus, um sämtliche Steifigkeit in der Stange A aufzuheben und um den Klebstoff vollständig zu schmelzen, wenn dessen vorderes Kernende den Durch­ gang 64 erreicht. Um dieses Ergebnis besser zu gewähr­ leisten, ist der Endteil 66 (Fig. 9) der Schmelzkammer­ fläche 46 in dem Körperteil 24 nach oben zu der Körper­ achse hin geneigt, wodurch eine Durchflußbegrenzung der Kammer 38 hervorgerufen wird, durch die dennoch, soweit wie durchführbar, die Möglichkeit völlig ausgeschlossen wird, daß der Kanal verstopft und daß irgendein Rück­ fluß des geschmolzenen Klebstoffs über den Einlaß 36 auftritt.

Im Hinblick auf die Erzielung eines einfachen Aufbaus verläuft bei jedem der Körperteile 22, 24 dessen äußere kegelförmige Kanalfläche 46 vorzugsweise in derselben Ebene mit radialen Wandteilen der Durchgänge 42, 44, wobei die gemeinsamen ebenen Flächen nahezu parallel verlaufen.

Im folgenden sei kurz die Arbeitsweise der Vorrichtung 20 betrachtet. Das vordere Ende der Stange A wird in Längsrichtung fortschreitend durch den Ein­ laß 46 mittels eines hier nicht dargestellten Vor­ schubmechanismus transportiert. Unter der Annahme, daß elektrische oder andere Heizeinrichtungen in den Hohlräumen 26 betrieben werden, werden die Umfangsbe­ reiche der fortbewegten Stange zunehmend geschmolzen, und zwar durch den tatsächlichen Kontakt mit den er­ wärmten Wänden 48, 50 der Schmelzkammer 38. Dadurch er­ gibt sich in Querrichtung eine Verminderung in einer Abmessung (das ist die horizontale Abmessung gemäß Fig. 4 bis 7), während die Abmessung in einer anderen Richtung der betreffenden Stange nahezu beibehalten bleibt, d. h. unter Bezugnahme auf die betreffenden Figuren die Abmessung in der Höhe sowie die Abmessung zwischen den Außenflächen 46. Der geschmolzene Thermo­ plast ist seinerseits üblicherweise ein schlechter Wärmeleiter. Ein Teil der Oberflächenschmelze von der Stange A, der sich neben den Flächen 46 befindet, dient normalerweise als Schmiermittel oder als Mittel, welches dem Vorschieben der Stange zumindest keinen bedeutsamen Widerstand entgegensetzt. Die andere Ober­ flächenschmelze, die längs gegenüberliegender längerer Seiten der Stange vorhanden ist und die die Wände 48, 48 sowie 50, 50 berührt, unterstützt das "schwimmende" Vor­ schieben der festen Stange und ist ständig imstande, durch den Längszwischenraum zwischen den Flächen bzw. Seiten 56, 58 sowie in die Nebenwegdurchgänge zu fließen.

Die heiße Schmelze A und gegebenenfalls in gewissem Ausmaß das erweichte Stangenmaterial A, das mit der Schmelze aus der Hauptschmelzkammer 38 durch die in Längsrichtung versetzten Öffnungen 52 austritt, sind an den Kanten 54 "abgetragen" bzw. "abgeschält", und zwar mit Rücksicht darauf, daß die Vorschubkraft zur Fortbewegung des Stangenkernes übertragen wird. Das betreffende Material bzw. die betreffende Schmelze gelangt damit zwischen ein Paar der vorstehenden Stege 60, 62 hindurch. Der somit in den Öffnungen 52 vorhandene Druck hat einen Druckeinfluß auf die heiße Schmelze, die zwischen den Flächen 56, 58 austritt. Außerdem unterstützt der betreffende Druck ständig das Füllen der Durchgänge 44 sowie die Aufrechterhaltung der Ableitung aus diesen Durchgängen in die äußeren Leitungs­ durchgänge 42. Die zuletzt erwähnten Durchgänge nehmen an der Wärmeübertragung durch Wärmeleitung von den Heizeinrichtungen in den Hohlräumen 26 her teil. Wie dargestellt, läuft die Vorrichtung 20 vorzugsweise kegelförmig zu; die Durchgänge 44 und ihre vorstehen­ den Stege 60, 62 werden dabei zu dem auslaßseitigen Ende 40 hin kürzer.

Die Anordnung ist demgemäß so getroffen, daß der Klebstoffstrom bis zu der maximal zu erwartenden Schmelzrate vollständig aufgenommen wird. Außerdem wird durch die betreffende Anordnung die geringere Strömungsrate berücksichtigt, die von dem sich ver­ mindernden Umfang des Kernes der Stange A nahe des Auslasses 40 herrührt. Es sei darauf hingewiesen, daß wie bei den meisten derartigen Schmelzvorrichtungen eine anfängliche "Anwärmungs"- oder eine vorbereitende Heizperiode vor der Betätigung des Vorschubmechanismus für den Transport der zu schmelzenden Stange erwünscht ist. In vorteilhafter Weise wird somit die Schmelz­ vorrichtung im Normalbetrieb selten Lufttaschen aufweisen. Die inneren Durchgänge der betreffenden Schmelzvorrichtung werden fortwährend mit Klebstoff gefüllt sein, der für eine prompte Abgabe in seinem erwärmten Fluid­ zustand wirksam gehalten wird. Von Bedeutung ist der Umstand, daß der geringe Widerstand, den die Schmelzvorrichtung 20 der Fortbewegung des Thermoplastes, und zwar sowohl des festen als auch des flüssigen Thermoplastes, entgegensetzt, die Möglichkeit mit sich bringt, den Stangenvorschub in geeigneter Weise durch eine kleinere und damit ein geringeres Gewicht besitzende Motoran­ ordnung zu bewirken, wodurch in starkem Ausmaß die Brauchbarkeit und Bequemlichkeit der Abgabevorrichtung, in der die betreffende Vorrichtung verwendet ist, verbessert sind.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Schmelzen eines thermoplastischen Materials zur Verwendung in einer Abgabevorrichtung dieses Materials, welches von einem einlaßseitigen Ende zu einem auslaßseitigen Ende transportierbar und im Verlaufe des Transports fortschreitend vom festen in den flüssigen Zustand überführbar ist, mit langge­ streckten, komplementär ausgebildeten Teilen, welche zwischen dem einlaßseitigen Ende und dem auslaßseitigen Ende eine längsverlaufende Hauptschmelzkammer begrenzen, welche zu dem auslaßseitigen Ende hin fortschreitend kleiner werdende Querschnitte aufweist und so geformt ist, daß das mindestens teilweise im festen Zustand befindliche Material zu geradliniger Bewegung zwingbar ist und daß die Wände der Hauptschmelzkammer mindestens teilweise mit dem Material in Eingriff bringbar sind, und wobei in den jeweiligen Teilen der Vorrichtung komplementäre äußere Leitungsdurchgänge, die zu dem auslaßseitigen Ende hinführen, und eine Reihe von kom­ plementären parallelen Nebenwegdurchgängen gebildet sind, welche die Hauptschmelzkammer und die genannten Leitungsdurch­ gänge an in Längsrichtung der Hauptschmelzkammer ver­ setzt angeordneten Öffnungen verbinden, und mit in der Vorrichtung in Längsrichtung ungefähr koaxial ange­ ordneten Einrichtungen zur Erwärmung mindestens eines Teils der Wände der Hauptschmelzkammer, der Leitungs­ durchgänge und der Nebenwegdurchgänge, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenwegdurch­ gänge (44) in bezug auf die Seitenwände (48, 50) der Hauptschmelzkammer (38), in Vorschubrichtung des Materials (A) in der Hauptschmelzkammer (38) gesehen, divergierend angeordnet und mit einer Reihe von im wesentlichen parallelen, vorspringenden, entsprechend divergierenden Stegen (60, 62) versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Paar von diametral gegenüberliegenden, durchgehenden, flachen Wänden (46, 46), welche die Hauptschmelzkammer (38) begrenzen, zum auslaßseitigen Ende (40) hin fortschrei­ tend in der Breite verringert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Seitenwände (48, 50) der Hauptschmelz­ kammer (38) vom einlaßseitigen Ende (36) zum auslaß­ seitigen Ende (40) eine im wesentlichen konstante Höhe aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erwärmung in den komplementären Teilen (22, 24) in der Nähe der Hauptschmelz­ kammer (38) und konvergierend zu dieser Hauptschmelzkammer in Richtung auf das auslaßseitige Ende (40) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärtige Kanten (54) der die Öffnungen (52) begrenzenden Wände (48, 50) der Haupt­ schmelzkammer (38) in einheitlichen Längsabständen ange­ ordnet sind, um geschmolzenes und halbgeschmolzenes Material vom Kern des strangförmigen Materials abzu­ streifen.