DE3525982C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Aufbereitung und Abgabe von Schmelzklebern mit einem Extruder, der eine in einer Kammer angeordnete und mit einer Antriebseinrichtung verbundene Förder­ schnecke, eine mit einem Vorratsbehälter verbundene Ein­ gangsseite und einen an der Ausgangsseite der Kammer an­ geordneten Verteiler aufweist, an den über ein Verbin­ dungselement mindestens ein Werkzeug anschließbar ist, wobei an der Außenseite der Kammer und/oder des Vertei­ lers Heizkörper zur Steuerung der Erwärmung des Schmelz­ klebers vorgesehen sind.

Bei bekannten Vorrichtungen der genannten Art wird der Schmelzkleber in festem, vorzugsweise granulatförmigem Zustand über einen Einfülltrichter in einen Extruder gegeben, in diesem gemischt, gefärbt oder compoundiert und zum Aufschäumen ggf. mit inerten Gasen begast und durch Wirkung der Friktion der Schneckenfördereinrich­ tung sowie wahlweise durch über eine Heizeinrichtung eingebrachte zusätzliche Wärme plastifiziert und über eine Entnahmestelle in dosierter Form abgegeben.

Sowohl bei kontinuierlichem als auch bei intermittie­ rendem Betrieb ist es erforderlich, daß einerseits eine möglichst genaue Dosierung des abgegebenen Massestroms und andererseits eine möglichst konstante Abgabetempera­ tur des Massestroms des Schmelzklebers eingehalten wird, wobei zusätzlich die exakte Dosierung des Masse­ stroms von der Temperatur abhängig ist.

Eine exakte Dosierung erweist sich jedoch insbesondere bei intermittierendem Betrieb als sehr schwierig, da die Zufuhr von beispielsweise Schmelzkleber in unter­ schiedlichen Dosierungen erfolgen kann, nach einer Unterbrechung der Abgabe des Schmelzklebers eine gewisse Hochlaufzeit zum Erreichen der gewünschten Ab­ gabemenge pro Zeiteinheit benötigt wird und die Viskosi­ tät des Schmelzklebers von seinen Materialeigenschaf­ ten, d. h. von der Art des Schmelzklebers und innerhalb einer bestimmten Art von der jeweiligen Charge, von der Feuchtigkeit und in besonders starkem Maße von der Tem­ peratur abhängig ist.

Die Temperaturen schwanken jedoch innerhalb des Ex­ truders sehr stark, da die bei Abgabe des plastifi­ zierten Schmelzklebers schnell laufende Förderein­ richtung dem Schmelzkleber mehr Reibungs- und Friktions­ wärme zuführt als in dem Fall, in dem sie bei Unterbre­ chung der Abgabe des Schmelzklebers stillsteht bzw. langsam umläuft.

Zur Verbesserung der Dosierungsgenauigkeit sowie der Regelung der Temperatur eines plastifizierten Heiß­ schmelzklebers ist aus dem DE-GM 82 27 606 eine Vor­ richtung zum Aufbereiten von Schmelzklebern bekannt, die eine als Extruder ausgebildete Fördereinrichtung mit einer in einer zylindrischen Kammer drehbaren Förderschnecke aufweist. Auf der Eingangsseite des Extruders ist die Kammer mit einem Einfülltrichter und an der Ausgangsseite mit einem Entnahmeverteiler ver­ bunden. Die Förderschnecke ist über eine Kupplung an einen Antriebsmotor angeschlossen. Im Bereich der Ver­ bindung der Kammer mit dem Einfülltrichter weist die Kammer eine Einzugskühlung auf, während auf der Aus­ gangsseite und dem an die Ausgangsseite angrenzenden Bereich die Kammer und der Verteiler mit einer Heizung in Form von Heizmänteln versehen sind.

Im Betrieb wird über den Einfülltrichter der Schmelz­ kleber in Granulatform dem Extruder zugeführt und von der Förderschnecke zur Ausgangsseite gefördert. Die an der Eingangsseite vorhandene Einzugskühlung verhindert dabei ein vorzeitiges Plastifizieren des Schmelzkle­ bers, der im Innern der Kammer mittels der Förder­ schnecke verdichtet wird, wobei er durch die bei der Förderung auftretende Reibungswärme und die zusätzliche über die Heizmäntel zugeführte Wärme erwärmt und da­ durch plastifiziert wird. Mit Hilfe der die Kammer um­ gebenden Heizmäntel kann die Temperatur des Schmelz­ klebers abschnittsweise verhältnismäßig feinfühlig gere­ gelt werden, indem die durch die Friktion bei der För­ derung eingebrachte Wärme so gering wie möglich gehal­ ten und die erforderliche Wärme mittels der Heizmäntel gezielt gesteuert wird.

Im folgenden wird auf diese bekannte Vorrichtung anhand der Fig. 1, 2a und 2b näher eingegangen.

Gemäß Fig. 1 weist diese Vorrichtung zur Aufbereitung und Abgabe von Schmelzklebern eine Fördereinrichtung 2 in Form eines Extruders mit einer in einer zylindri­ schen Kammer 21 drehbaren Förderschnecke 22 auf. Der Außendurchmesser der Förderschnecke 22 entspricht dabei etwa dem Innendurchmesser der Kammer 21. Auf der Ein­ gangsseite 25 der Fördereinrichtung 2 ist die Kammer 21 mit einem Einfülltrichter 1 zur Aufnahme des üblicher­ weise granulatförmigen Schmelzklebers verbunden. Auf der Ausgangsseite 26 der Fördereinrichtung 2 ist die Kammer 21 auf ihrer Stirnseite durch einen Verteiler 3 abgeschlossen, der angrenzend an dem von der Kammer 21 gebildeten Hohlraum eine koaxial zur Kammer 21 und zur Förderschnecke 22 angeordnete Mittenöffnung 31 sowie eine Mehrzahl von davon ausgehenden Entnahmebohrungen 32 aufweist, die in der der Kammer 21 abgewandten Stirn­ fläche 33 des Verteilers 3 enden und dort mit jeweils einem Verbindungselement 41 verbunden sind, das an seinem freien Ende mit einem als Düse ausgebildeten Werkzeug 42 versehen ist. Das Werkzeug 42 enthält eine Öffnung 50 als Entnahmestelle für den Austritt des Schmelzklebers.

Auf der Eingangsseite 25 der Kammer 21 ist die Förder­ schnecke 22 über eine Kupplungseinrichtung 23 mit einem Antriebsmotor 24 verbunden. Zusätzlich sind im Bereich der Eingangsseite 25 die Kammer 21 und der Einfülltrich­ ter 1 mit einer Einzugskühlung in Form von Kühlmänteln 28, 29 versehen.

Da die Temperaturregelung dieser aus dem DE-GM 82 27 606 bekannten Vorrichtung - wie oben dargestellt wurde - mit einer gewissen Zeitverzögerung arbeitet und damit eine gewisse Schwankung um den Sollwert erlaubt, ist zur Verbesserung des Temperaturregelverhaltens die Heizstrecke der Kammer 21 in eine Mehrzahl von Heizele­ menten 27 unterteilt, die nacheinander entlang der Längsrichtung der Kammer 21 angeordnet sind. In jedem von jeweils einem Heizelement 27 bestimmten Bereich der Kammer 21 ist jeweils ein Temperaturfühler 11, 12, 13 vorgesehen, der jeweils mit einem Eingang einer Steuer- und Regeleinrichtung 5 verbunden ist.

Auf der Ausgangsseite 26 der Fördereinrichtung 2 ist im Verteiler 3 eine Druckmeßeinrichtung 15 vorgesehen, deren Ausgang mit der Steuer- und Regeleinrichtung 5 verbunden ist und den Druck des Schmelzklebers im Bereich der Mittenöffnung 31 des Verteilers 3 erfaßt. Die Steuer- und Regeleinrichtung 5 ist zusätzlich mit dem Antriebsmotor 24 zur Erfassung des Drehzahl-Ist­ wertes sowie zur Drehzahlsteuerung bzw. zur Steuerung des Drehwinkels des Antriebsmotors 24 verbunden. Dar­ über hinaus steuert die Steuer- und Regeleinrichtung 5 die Kühlelemente 28, 29 für die Einzugskühlung, wobei die Temperatur im Einzugsbereich mittels eines Tempera­ turfühlers 14 erfaßt wird. Schließlich ist eine Vorrich­ tung 16 zum unmittelbaren Erfassen des Volumen- oder Massenstromes des von der Vorrichtung abgegebenen Schmelzklebers mit der Steuer- und Regeleinrichtung 5 verbunden und gibt ein dem erfaßten Volumen- oder Masse­ strom des Schmelzklebers entsprechendes Signal an die Steuer- und Regeleinrichtung 5 ab.

Während im kontinuierlichen Betrieb der Fördereinrich­ tung die Menge und Temperatur des abgegebenen Schmelz­ klebers sehr feinfühlig geregelt werden kann, treten beim intermittierenden bzw. stochastischen Betrieb er­ hebliche Probleme auf:

• 1. Bei einer Unterbrechung der Abgabe wird dem in der Kammer 21 der Fördereinrichtung 2 befindlichen Schmelzkleber weiterhin über den zylindrischen Mantel der Kammer 21 die von der Heizeinrichtung ab­ gegebene Wärme zugeführt, so daß die Gefahr des Ver­ brennens des in der Kammer 21 befindlichen Schmelz­ klebers besteht. Da die Temperaturfühler zur mög­ lichst exakten Erfassung der Temperatur im Innern der Kammer 21 möglichst dicht an der Innenwandung der Kammer 21 angeordnet sind, wird die Energiezu­ fuhr zu den Heizmänteln erst dann unterbrochen, wenn ein entsprechender Temperaturanstieg gemeldet wird, so daß die durch die Zylinderwandung der Kammer 21 in das Innere der Kammer 21 gelangende Wärme noch zugeführt wird.
• 2. Wird die Entnahmestelle nach einer Unterbrechung der Entnahme des Schmelzklebers geöffnet, so vergeht wiederum eine bestimmte Zeitspanne bis die von der äußeren Wärmequelle abgegebene Wärme durch die Zylin­ derwandung der Kammer 21 in das Innere der Förderein­ richtung 1, d. h. zum Schmelzkleber gelangt, nachdem die Temperaturfühler ein entsprechendes Absinken der Temperatur im Innenraum der Kammer 21 gemeldet haben. Dadurch bedingt verändert sich die von der Temperatur abhängige Viskosität des Schmelzklebers und damit die Abgabemenge, so daß keine genaue Dosie­ rung des abgegebenen Schmelzklebers möglich ist.

Die in Fig. 2a dargestellte Temperaturverteilung über die Zylinderwandung der Kammer 21 zeigt die Abhängig­ keit der jeweiligen Temperatur von der Wandstärke d der Zylinderwandung der Kammer 21, der von den die Kammer 21 umgebenden Heizmänteln zugeführten Wärmemenge sowie der Wärmedurchgangszahl und verdeutlicht die Schwierig­ keiten bei der Temperaturregelung im Innern der Kammer 21. Wird die von außen zugeführte Wärmemenge auf den Temperatur-Sollwert eingestellt, so liegt an der Innen­ wandung der Kammer 21 eine erheblich niedrigere Tempera­ tur vor, die an die Schmelze abgegeben wird. Wird dage­ gen die Temperatur an der Innenwandung der Kammer nahe an den Temperatur-Sollwert gebracht, so ist eine erheb­ lich höhere Temperatur an der Außenwandung erforder­ lich, was bei einer plötzlichen Unterbrechung der Abgabe des Schmelzklebers dazu führt, daß die an der Zylinderwandung befindliche Wärme trotz Unterbrechung der Wärmezufuhr noch an den in der Kammer befindlichen Schmelzkleber abgegeben wird und die Gefahr der Über­ hitzung des Schmelzklebers mit sich bringt.

In Fig. 2b ist der Verlauf des Temperatur-Istwertes in den einzelnen Heizzonen gemäß Fig. 1 über der Zeit nach Umschaltung von einer Abgabemenge 0 auf maximale Abgabe­ menge des Schmelzklebers sowie nach plötzlicher Unter­ brechung der Abgabe dargestellt. Die Darstellung ver­ deutlicht die erheblichen Abweichungen der in den ein­ zelnen Heizzonen erfaßten Temperaturen vom vorgegebe­ nen Temperatur-Sollwert, wobei die Abweichungen von der ersten zur dritten Heizzone abnehmen, jedoch in der der Entnahmestelle benachbarten Heizzone noch so erheblich sind, daß keine definierte Abgabe des plastifizierten Schmelzklebers gewährleistet ist. Darüber hinaus wird verdeutlicht, daß bei plötzlicher Unterbrechung der Ab­ gabe von Schmelzkleber die Überhitzung in der ersten und zweiten Heizzone so groß ist, daß mit einem Ver­ brennen des in diesen Heizzonen befindlichen Schmelz­ klebers und damit mit seiner Zerstörung zu rechnen ist.

Aus der DE-OS 23 64 500 ist ein kombinierter Wärmeaus­ tauscher und statischer Mischer zur Herstellung foto­ grafischer Emulsionen bekannt, wobei die Silber-Halo­ genid-Emulsion in der Mischanlage mit fotochemischen Zusätzen versehen und anschließend in flüssigem Zustand auf eine laufende Bahn aufgetragen wird. Der Wärmeaus­ tauscher und statische Mischer ist sowohl mit einer wendelförmig angeordneten Außenmantelheizung als auch mit einem axialen Innenrohr versehen, das entgegen zur Durchflußrichtung der fotografischen Emulsion während des Mischvorganges von einem Heizmedium durchströmt wird.

Aus der DE-OS 31 36 589, dem DE-GM 82 02 599 und dem DE-GM 82 02 620 sind Vorrichtungen zum Mischen und/oder Temperieren von viskosen Medien bekannt, die aus einem Gehäuse mit lagenweise angeordneten, mäanderförmig gebogenen und sich von Lage zu Lage kreuzenden Rohr­ schlangen besteht, welche von einem Temperiermittel durchströmt werden. Zusätzlich können an dem Gehäuse Kühl- bzw. Heizschlangen vorgesehen werden, so daß ein durch die Vorrichtung geleitetes viskoses Medium im Gegenstromverfahren temperiert und gleichzeitig durchge­ mischt werden kann. Jedoch sind auch diese bekannten Vorrichtungen zufriedenstellend nur für einen kontinu­ ierlichen Betrieb verwendbar, da aufgrund der speziel­ len Anordnung und geometrischen Konfiguration der mäan­ derförmigen Rohrschlangen ein ständiges Fließen des viskosen Mediums erforderlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor­ richtung zur Aufbereitung und Abgabe von Schmelzklebern derart weiterzubilden, daß sie in der Lage ist, im intermittierenden bzw. diskontinuierlichen Betrieb den im Inneren des Extruders befindlichen Schmelzkleber auf einer konstanten Temperatur zu halten und bei einer kontinuierlichen Entnahme des Schmelzklebers eine kon­ stante Temperatur des Schmelzklebers über den gesamten Entnahmequerschnitt auch bei größeren Entnahmemengen zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrichtung zur Aufbereitung und Abgabe von Schmelzklebern mit einem Extruder, der eine in einer Kammer angeordnete und mit einer Antriebseinrichtung verbundene Förderschnecke, eine mit einem Vorratsbehälter verbundene Eingangsseite und einen an der Ausgangsseite der Kammer angeordneten Verteiler aufweist, an den über ein Verbindungselement mindestens ein Werkzeug anschließbar ist, wobei an der Außenseite der Kammer und /oder des Verteilers Heiz­ körper zur Steuerung der Erwärmung des Schmelzklebers vorgesehen sind, dadurch gelöst, daß zumindest auf einem Teil der Strecke zwischen dem in Förderrichtung des Schmelzklebers vorderen Ende der Förderschnecke innerhalb der Kammer des Extruders und der Abgabeöff­ nung des Werkzeugs eine Heizwendel zum direkten Er­ hitzen und Durchmischen des Schmelzklebers angeordnet ist, die aus einer Patrone besteht, in der eine Heiz­ leiterwendel, deren äußere Anschlüsse mit einer Strom­ versorgungseinrichtung verbunden sind, und eine mit einer Steuer- und Regeleinrichtung verbundene Thermo­ leitung angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet, daß sowohl im kontinuierlichen als auch im diskontinuierlichen Betrieb bei der Aufbereitung und Abgabe von Schmelz­ klebern eine konstante Abgabetemperatur des Schmelz­ klebers gewährleistet ist und daß eine Überhitzung bzw. ein Verbrennen des Schmelzklebers bei Unterbrechung der Entnahme im Inneren des Extruders sicher vermieden wird. Im Zusammenhang mit einer Druck- und/oder Dreh­ zahlregelung des Extruders wird damit eine konstante Ab­ gabemenge des Schmelzklebers sowohl im kontinuierlichen als auch im diskontinuierlichen Betrieb unterstützt bzw. sichergestellt.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. So ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Steuer- und Regelein­ richtung eingangsseitig mit einem oder mehreren im Strö­ mungsweg des Schmelzklebers angeordneten Temperatur­ fühlern und mit der Stromversorgungseinrichtung für die Heizwendel verbunden ist. Somit ist eine einfache Mög­ lichkeit der Temperaturregelung der in der Kammer be­ findlichen Schmelze gegeben.

Eine alternativ oder ergänzend zu dieser Ausgestaltung vorgesehene vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß ein erster Thermofühler am stromabwärts gelegenen Ende der Heizwendel in der Weise angeordnet ist, daß der erste Temperaturfühler an einem Teil der Heizwendel ab­ gestützt ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungs­ gemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der Heizwendel über die Länge der Heizwendel so gegeneinander versetzt sind, daß der Massestrom des Schmelzklebers über die Länge der Heizwendel an jeder Stelle der Innenfläche der Kammer mit der Heizwendel in Berührung kommt und ein geradlinig parallel zur Kammer­ wand verlaufender Massepfad des Schmelzklebers an min­ destens einer Stelle durch die Heizwendel unterbrochen wird, wobei vorteilhafterweise die Heizwendel aus fort­ laufend hintereinander angeordneten Windungen besteht, die die gleiche geometrische Konfiguration aufweisen und jeweils um einen bestimmten Winkel gegenüber der vorangehenden Windung versetzt sind. Diese Lösung ge­ stattet neben einer direkten Erwärmung der Schmelze zum Konstanthalten der Abgabetemperatur eine optimale Durch­ mischung des plastifizierten Schmelzklebers vor der Ab­ gabe, so daß der abgegebene Schmelzkleber über den gesamten Querschnitt die gleiche Temperatur und ein aus mehreren Komponenten zusammengesetzter Schmelzkleber über den gesamten Querschnitt die gleiche Zusammen­ setzung aufweist.

Eine vorteilhafte Alternative zur Ausgestaltung der Heizwendel sieht vor, daß die Heizwendel auf einem zylindrischen, konischen oder mehrfach konisch verlau­ fenden Wicklungskörper angeordnet ist, wobei der Wick­ lungskörper mehrere Mischklappen zur Strömungsvertei­ lung aufweist. Hierbei kann der Wicklungskörper aus zwei sich senkrecht kreuzenden Wicklungskörperplatten bestehen, deren Außenseiten mit Nuten zur Aufnahme der Heizwendel versehen sind und die Mischklappen können aus von den Wicklungskörperplatten abgebogenen Platten­ elementen bestehen.

Im folgenden wird der der Erfindung zugrundeliegende Ge­ danke anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Vorrichtung zur Aufbereitung und Abgabe von Schmelzklebern mit einer als Extruder ausgebil­ deten Fördereinrichtung;

Fig. 2a die Temperaturverteilung über die Zylinder­ wandung der zylindrischen Kammer gemäß Fig. 1;

Fig. 2b den Verlauf des Temperatur-Ist-Wertes in den einzelnen Heizzonen gemäß Fig. 1 über der Zeit nach Umschaltung von einer Abgabemenge Null auf maximale Abgabemenge des Schmelzkle­ bers sowie nach plötzlicher Unterbrechung der Abgabe;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrich­ tung zum Aufbereiten Abgeben eines Schmelz­ klebers mit einer Fördereinrichtung und einer Einrichtung zur direkten Erwärmung des Schmelz­ klebers;

Fig. 4 eine nach dem Schwerkraftprinzip arbeitende Vorrichtung zur Aufbereitung und Abgabe eines Schmelzklebers mit einer Vorrichtung zur direkten Erwärmung des Schmelzklebers;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Vor­ richtung zur Aufbereitung und Abgabe eines Schmelzklebers mit einer Fördereinrich­ tung, einem Verbindungselement und einem Werkzeug mit direkter Erwärmung des Schmelz­ klebers;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Vor­ richtung zur Aufbereitung und Abgabe von Schmelzklebern mit einem Mischgehäuse mit im Massenstrom des Schmelzklebers liegendem Heiz­ element;

Fig. 7 eine detaillierte Darstellung des Misch­ gehäuses gemäß Fig. 6 mit einer im Innern befindlichen Heizwendel;

Fig. 8 einen Querschnitt durch das Mischgehäuse entlang der Linie A-A;

Fig. 9 einen Längsschnitt durch eine als Heiz­ wendel dienende Rohrpatrone;

Fig. 10a und 10b eine auf einem Wicklungskörper montierte, in Längsrichtung konisch verlaufende Heiz­ wendel; und

Fig. 11a und 11b eine Seitenansicht sowie einen Querschnitt durch den Wicklungskörper gemäß Fig. 10 mit Mischplatten.

Die in Fig. 3 dargestellte schematische Anordnung einer Vorrichtung zum Aufbereiten und Abgeben eines Schmelzklebers umfaßt eine Zufuhreinrichtung 1 in Form eines trichterförmigen Vorratsbehälters, in die ggf. ein mit einem Kneter o. dgl. bei geringer Temperatur vorge­ mischter Schmelzkleber eingefüllt wird. Von der Zufuhreinrichtung gelangt der entsprechend vorbehan­ delte oder in seinem ursprünglichen Zustand befindliche Schmelzkleber über eine Fördereinrichtung 2, beispiels­ weise in Form einer Pumpe, eines Extruders o.dgl. zu einer Abgabeeinrichtung 4, in der ein Heizelement 6 angeordnet ist. In dieser Abgabeeinrichtung 4 erfolgt die Entmischung und Homogenisierung des Schmelzklebers bei gleichzeitiger Temperaturerhöhung durch die vom Heizelement 6 zugeführte Wärme, wobei vorzugsweise sowohl an der Einspeisestelle als auch an der Entnahme­ stelle Wärmefühler 71, 72 eingesetzt sind, die eine exakte Temperaturregelung im Innern der Abgabeeinrich­ tung ermöglichen, so daß der Schmelzkleber in der Abgabeeinrichtung auf einer eingestellten Temperatur gehalten werden kann.

In Fig. 3 sind ebenso wie in der nachstehend beschrie­ benen Vorrichtung gemäß Fig. 4 keine Verbindungen zur Steuer- und Regeleinrichtung sowie zur Heizeinrichtung für das Heizelement 6 dargestellt.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vor­ richtung zur Aufbereitung und Abgabe eines Schmelzklebers mit Schwerkraftförderung, d. h. ohne Anordnung eines Förderaggregats.

Bei dieser Vorrichtung ist die Zufuhreinrichtung 1 in Form eines mit wahlweise vorbehandelten Schmelzkleber gefüllten Vorratsbehälter über eine Abgabeeinrichtung 4 angeordnet, so daß der Massestrom über eine Füllstands­ regelung der Zufuhreinrichtung 1 erfolgen kann.

Analog zur Vorrichtung gemäß Fig. 3 erfolgt eine direkte Erwärmung sowie Entmischung und Homogenisierung des Schmelzklebers in der Abgabeeinrichtung 4, in der ein Heizelement, vorzugsweise in Form einer von elek­ trischem Strom durchflossenen Heizwendel, angeordnet ist. Zur exakten Temperaturregelung kann sowohl an der Einspeisestelle als auch an der Entnahmestelle ein Tem­ peraturfühler 71, 72 angeordnet werden, der die exakte Temperatureinstellung im Innern der Abgabeeinrichtung 4 ermöglicht.

Neben dieser schematisch dargestellten einstufigen Ent­ mischung und Homogenisierung des Schmelzklebers bei gleichzeitiger Temperaturerhöhung ist eine mehrstufige Anordnung möglich, so daß unterschiedliche Mischquali­ täten und Temperaturzonen erzielt werden können. Dies kann beispielsweise in der Weise geschehen, daß der jeweiligen Abgabeeinrichtung weitere, getrennte Abgabeeinrichtungen nachgeordnet sind, so daß eine stufen­ weise Temperaturerhöhung sowie eine mit der Erwärmung des Schmelzklebers und damit der Abnahme seiner Zähig­ keit ansteigende Misch- und Homogenisierungsstärke erfolgen kann.

Fig. 5 zeigt eine ebenfalls schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Aufbereitung und Abgabe von Klebstoff- und Dichtmassen. Die Vorrichtung umfaßt eine Zufuhreinrichtung bzw. einen Vorratsbehälter 1, in dem ggf. nach einer ent­ sprechenden Vorbehandlung der betreffende Klebstoff bzw. die Dichtmasse eingebracht ist. Über eine Förder­ einrichtung 2, beispielsweise in Form einer Pumpe, so­ wie ein Verbindungselement 1 in Form eines Schlauches wird der Klebstoff bzw. die Dichtmasse zu einem Werk­ zeug 42 in Form einer Düse gefördert, wobei im Strö­ mungsweg des Klebstoffes bzw. der Dichtmasse im Innern des Werk­ zeug, beispielsweise im Handgriff, ein Heizele­ ment 6 in Form einer Heizwendel angeordnet ist. Der hier angelangte Klebstoff bzw. die Dichtmasse wird am Ort des Heizelementes auf die gewünschte Austrittstem­ peratur gebracht und so durchmischt, daß eine gleich­ mäßige Durchwärmung des Klebstoffes bzw. der Dichtmasse erfolgt.

Zur Temperaturregelung können mehrere Temperaturfühler 73, 74, 75, 76, 77 auf dem Transportweg des Klebstoffes bzw. der Dichtmasse angeordnet und mit einer Steuer- und Regeleinrichtung 5 verbunden werden. Im vorliegen­ den schematischen Beispiel ist ein Temperaturfühler 73 im Vorratsbehälter 1, ein weiterer Temperaturfühler 74 im Bereich des Verbindungselementes 41, je ein Tempe­ raturfühler 75, 76 auf der Eingangsseite bzw. der Ent­ nahmestelle des Werkzeuges 42 und schließlich ein Tempe­ raturfühler 77 unmittelbar im Bereich des Austritts des Klebstoffs bzw. der Dichtmasse angeordnet.

Durch diese sehr exakte Temperaturerfassung kann die Vorerwärmung des Materials in Abhängigkeit von der Vorbehandlung bzw. dem Transportweg sowie die end­ gültige Abgabetemperatur des Materials exakt geregelt werden.

Neben den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen kann die Vorrichtung zur Aufbereitung und Abgabe von z. B. Schmelz­ klebern auch in anderen Bereichen, wie beispielsweise in Faßschmelzeinrichtungen und Extrudern eingesetzt wer­ den. Anhand des nachstehend erläuterten Ausführungsbei­ spieles unter Verwendung eines Extruders zur Abgabe von Heißschmelzklebern soll die Funktionsweise der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung detailliert erläutert werden.

Die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung entspricht in ihren Grundzügen der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Die Fördereinrichtung 2 in Form eines Extruders besteht aus einer zylindrischen Kammer 21 mit einer darin drehbar gelagerten Förderschnecke 22, deren Außen­ durchmesser in etwa dem Innendurchmesser der Kammer 21 entspricht, während der Kerndurchmesser der Förder­ schnecke einen gleichbleibenden oder in Richtung auf die Entnahmestelle zunehmenden Querschnitt aufweisen kann. Auf der Eingangsseite 25 der Fördereinrichtung 2 ist die Kammer 21 mit einem Einfülltrichter 1 zur Auf­ nahme des granulatförmigen Heißschmelzklebers bzw. vis­ kosen Mediums verbunden, während auf der Ausgangsseite der Fördereinrichtung 2 die Kammer 21 auf ihrer Stirn­ seite durch eine Entnahmestelle 8 abgeschlossen ist.

Die Entnahmestelle 8 weist eine durchgehende Mitten­ öffnung 81 auf, an die sich an der der Kammer 21 abge­ wandten Stirnfläche 83 der Entnahmestelle 8 eine oder mehrere mit der Mittenöffnung 81 verbundene Düsen 82 anschließen, die über Verbindungsleitungen oder -schläuche mit entsprechenden Werkzeugen zum Auftragen des plastifizierten Schmelzklebers ver­ bunden sind.

Auf der Eingangsseite 25 der Kammer 21 ist die Förder­ schnecke 22 über eine Kupplungseinrichtung 23 mit einem Antriebsmotor 24 verbunden. Zusätzlich sind im Bereich der Eingangsseite 25 die Kammer 21 und der Einfülltrich­ ter 1 mit einer Einzugskühlung in Form von Kühlmänteln 28, 29 versehen. Der an den Einfülltrichter angrenzende Bereich der Kammer 21 ist üblicherweise als heizfreie Zone ausgebildet, an den sich ein Bereich anschließt, der wahlweise eine oder mehrere Heizvorrichtungen in Form von Heizelementen 27 aufweisen kann, die sich um die äußere Umfangsfläche der Kammer 21 erstrecken.

Auf der Ausgangsseite 26 der Fördereinrichtung 2 ist eine Druckmeßeinrichtung 15 vorgesehen, deren Ausgang über eine Leitung 91 mit einem ersten Eingang 94 einer Steuer- und Regeleinrichtung 5 verbunden ist. Die Druck­ meßeinrichtung 15 ist so angeordnet, daß sie den Druck des Schmelzklebers im Bereich der Mittenöffnung 81 erfaßt.

An einem zweiten Eingang 95 ist die Steuer- und Regel­ einrichtung 5 mit einem Druck-Sollwertgeber 51 und über einen dritten Eingang 96 mit einem Ausgang 108 des Antriebsmotors 24 zur Abgabe des Drehzahl-Istwertes des Antriebsmotors 24 bzw. Drehwinkel-Istwertes verbunden. Über einen vierten Eingang 97 ist die Steuer- und Regeleinrichtung 5 mit einem Drehzahl-Sollwertgeber 52 ver­ bunden, während ein erster Ausgang 98 der Steuer- und Regeleinrichtung 5 an einen Steuereingang 109 des An­ triebsmotors 24 zur Steuerung der Drehzahl bzw. des Drehwinkels des Antriebsmotors 24 angeschlossen ist.

Im Ausführungsbeispiel ist zwischen der Entnahmestelle 8 und dem Ende der Förderschnecke 22 die Kammer 21 als Misch- und Homogenisierungskammer 20 mit einer darin angeord­ neten Heizwendel 6 ausgebildet. Die Heizwendel 6 weist an ihrem vorderen, der Entnahmestelle 8 benachbarten Ende einen Wärmefühler 72 auf und ist am rückwärtigen Ende der Mischkammer 20 sowohl mit einer Heizein­ richtung 9 als auch mit einem fünften Eingang 99 der Steuer- und Regeleinrichtung 5 verbunden, die über einen zweiten Ausgang 100 mit der Heizeinrichtung 9 verbunden ist.

Über einen sechsten Eingang 101 ist die Steuer- und Regeleinrichtung 5 mit einem Temperatur-Sollwertgeber 53 verbunden, über den die gewünschte Temperatur des Schmelzklebers am Ende der Förderein­ richtung 2 einstellbar ist, so daß die Heizelemente 27 sowie die Heizwendel 6 in bestimmter Weise angesteuert werden können.

Schließlich ist die Steuer- und Regeleinrichtung 5 über einen siebenten Eingang 102 und eine Leitung 93 mit einem zweiten Temperaturfühler 73 im Bereich der Ein­ zugskühlung verbunden und steuert über einen dritten Ausgang 103 die Kühlelemente 28, 29 so an, daß ein vor­ gegebener Temperaturwert im Bereich der Eingangsseite der Fördereinrichtung 2 nicht überschritten wird. Ein entsprechender Temperatur-Sollwert für den Bereich der Einzugskühlung wird von einem zweiten Temperatur-Soll­ wertgeber 54 an einen achten Eingang 105 der Steuer- und Regeleinrichtung 5 abgegeben.

Über einen neunten Eingang 106 erhält die Steuer- und Regeleinrichtung 5 vom an der Ausgangsseite der Förder­ einrichtung 2 angeordneten Wärmefühler 71 die Tempera­ tur des Schmelzklebers am Ende der Fördereinrichtung 2 unter Berücksichtigung der dem Schmelzkleber zuge­ führten Friktionswärme sowie von den äußeren Heizele­ menten 27 zugeführten Wärme. Über einen weiteren Aus­ gang 107 steuert die Steuer- und Regeleinrichtung 5 die Wärme des Heizelementes 27.

Im Betrieb wird über den Einfülltrichter 1 ein Schmelzkleber, vorzugsweise in Granulatform der Fördereinrich­ tung 2 zugeführt und von der Förderschnecke 22 zur Aus­ gangsseite gefördert. Die an der Eingangsseite vorhan­ dene Einzugskühlung 28, 29 verhindert beispielsweise ein vorzeitiges Plastifizieren eines Schmelzklebers und damit ein Verkle­ ben der Eingangsseite nach einer Unterbrechung der För­ derung. Während der Förderung durch die Förderschnecke 22 wird der Schmelzkleber beispielsweise durch zunehmenden Kerndurchmesser der Förderschnecke 22 verdichtet, wobei durch die bei der Förderung auftre­ tende Reibungswärme und zusätzlich über die von den ggf. vorgesehenen Heizelementen 27 zugeführte Wärme der Schmelzkleber erwärmt und schließlich plastifiziert wird.

Der in die Mischkammer 20 gelangende plastifizierte Schmelzkleber wird mittels der in bestimm­ ter Geometrie angeordneten Heizwendel 6 durchmischt und in Abhängigkeit von der am Temperaturfühler 72 bzw. von der vom Temperaturfühler 71 ermittelten Temperatur-Ist­ wert aufgeheizt. Bei einer Unterbrechung der Entnahme kann somit durch sofortiges Abschalten der Energiezu­ fuhr zur Heizwendel 6 eine weitere Erwärmung des in der Mischkammer 20 befindlichen Schmelzklebers verhindert werden. Damit wird vermieden, daß am Ort der stärksten Erhitzung des in der Kammer 21 befind­ lichen Schmelzklebers ein Überhitzen bzw. Verbrennen des Materials erfolgt.

Für die Dauer der Unterbrechung der Entnahme wird die Heizwendel 6 zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Sollwerttemperatur im Inneren der Mischkammer 20 mit Energie versorgt. Dadurch ist es möglich, daß bei der anschließenden Entnahme des Schmelzklebers sofort die gewünschte Sollwerttemperatur vor­ liegt.

Während der Entnahme des Schmelzklebers wird in Abhängigkeit vom jeweiligen Massestrom die Ener­ giezufuhr zur Heizwendel 6 so geregelt, daß der am Ther­ mofühler 72 erfaßte Temperatur-Istwert dem gewünschten Temperatur-Sollwert entspricht. Wird demzufolge der Massestrom verringert, d. h. die Verweilzeit des Schmelzklebers in der Kammer 21 erhöht, so kann unter Berücksichtigung einer verringerten Friktion die der Heizwendel 6 sowie ggf. dem Heizmantel 27 zuge­ führte Energie entsprechend herabgesetzt werden.

In Verbindung mit einer kombinierten Druck/Drehzahlrege­ lung kann durch die schnelle Temperaturregelung infolge der bekannten Abhängigkeit der Viskosität des Schmelzklebers von der Temperatur sicherge­ stellt werden, daß auch bei starker Entnahme unmittel­ bar im Anschluß an eine Pausenzeit ein konstanter Masse­ strom bei der Abgabe des Schmelzklebers gewährleistet ist, wobei Voraussetzung für eine schnelle Regelung des konstanten Massestromes ein ent­ sprechend schneller Antriebsmotor 24 ist, der in der Lage sein muß, während der Pausenzeit zur Kompensation der Druckverluste geringfügige Förderschnecken-Umdre­ hungen zu bewerkstelligen und gleichzeitig bei stark ansteigender Entnahme das erforderliche Drehmoment auf­ bringt, um die Förderschnecke 22 entsprechend stark zu beschleunigen bzw. entsprechend schnell zu drehen.

Der in Fig. 7 dargestellte Längsschnitt durch die Misch­ kammer zeigt im einzelnen die Anordnung und Geometrie der Heizwendel 6, die durch eine entsprechende Durchfüh­ rung 200 in der Mischkammerwand mit der Heizeinrichtung 9 bzw. der Steuer- und Regeleinrichtung 5 verbunden ist. Wie der Darstellung gemäß den Fig. 7 und 8, wobei letztere einem Querschnitt durch die Mischkammer 20 entlang der Linie A-A entspricht, zu entnehmen ist, sind die Wicklungen der Heizwendel 6 in Form von anein­ andergereihten Achten ausgeführt, die jeweils um 45° zueinander versetzt sind. Anstelle der aneinanderge­ reihten Achten ist selbstverständlich auch jede andere geometrische Form möglich, bei der die Wendeln in ent­ sprechendem Maße gegeneinander versetzt sind, so daß eine gute Durchmischung und Homogenisierung des Schmelzklebers gewährleistet ist. Im Falle einer direk­ ten Erwärmung ohne Mischeffekt, kann eine geradlinige Heizwendel oder Heizpatrone verwendet werden. In Verbin­ dung mit der Länge der Mischkammer 20 sowie der Dicke der Heizwendel 6 wird erreicht, daß im Durchblick durch die Mischkammer jede beliebige Stelle des Querschnittes der Mischkammer von der Heizwendel belegt ist, so daß beim Durchströmen des Schmelzklebers jeder beliebige Strömungspfad auf einen Teil der Heiz­ wendel trifft. Dadurch wird erreicht, daß neben einer optimalen Durchmischung und Homogenisierung des Schmelzklebers keine sogenannten "kalten Stel­ len" auftreten können, die die Regelung der Abgabemenge bzw. Viskosität des Schmelzklebers beeinträchtigen könnten.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Mischkammer eine Länge von ca. 300 mm zur Aufnahme der Windungen der Heizwendel auf, die bei ca. 22 Windungen eine Länge von ca. 2,8 m aufweist, wobei der Innenquer­ schnitt der Mischkammer 20 ca. 334 cm² beträgt.

Selbstverständlich sind auch andere Wickelformen der Heizwendel 6 möglich, beispielsweise spiralförmige Win­ dungen mit ab- und zunehmendem Querschnitt oder gegen­ einander versetzte, mäanderförmige Windungen o.dgl.

Die Heizwendel 6 kann integral mit einem oder mehreren Wärmefühlern 71, 72 verbunden sein, wobei ein erster Wärmefühler 71 am Eintritt der Heizwendel in die Misch­ kammer 20 angeordnet ist, während ein zweiter Wärmefüh­ ler 72 am Austrittsende vorgesehen und so angeordnet ist, daß er in partiellem Kontakt mit der Wendel steht.

Die Heizwendel 6 kann aus einer Wendelrohr­ patrone bestehen, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist. Eine derartige Wendelrohrpatrone enthält einen Patronen­ mantel 62, in dem eine Heizleiterwendel 63 sowie ein Thermofühler mit Zuleitung angeordnet ist. Zwischen dem Patronenmantel, der Heizleiterwendel und dem Thermofüh­ ler ist hochverdichtetes Isoliermaterial 65 vorgesehen.

Die Wendelrohrpatrone kann in eine beheizte Zone 6 a, eine daran anschließende unbeheizte Zone 6 b und in einen Patronenkopf 6 c unterteilt werden, wobei in der unbeheizten Zone 6 b der zur Heizleiterwendel führende Heizleiterdraht untergebracht ist, während im Patronen­ kopf der Heizleiterdraht 66 durch eine flexible Litze 67 umgeben ist. Die beheizte sowie unbeheizte Zone 6 a bzw. 6 b kann in beliebiger Länge ausgeführt werden, so daß je nach Anforderung die Heizwendel mit einer länge­ ren oder kürzeren beheizten Zone ausgeführt werden kann.

Neben der oben dargestellten direkten Erwärmung des Schmelzklebers durch eine in einer Mischkammer angeordnete Heizwendel nach Art des "Tauch­ siederprinzips" sind auch andere Formen der direkten Er­ wärmung des in der Mischkammer befindlichen Materials möglich.

So kann beispielsweise dem Schmelzkleber ein elektrisch leitfähiges Material in Form von leit­ fähigen Partikelchen zugesetzt werden, die eine induk­ tive Erwärmung im Bereich der Mischkammer durch an der Wandung der Mischkammer angebrachte Induktionsspulen er­ möglichen.

In ähnlicher Weise kann das in der Mischkammer befind­ liche Material durch Mikrowellenschwingungen erhitzt werden, wobei die zylindrische Wandung der Mischkammer aus keramischem Material oder Kunststoff besteht.

In Fig. 10a ist eine Seitenansicht einer auf einen Wickelkörper angeordneten Heizwendel 6 dargestellt, während Fig. 10b eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 10a zeigt.

Fig. 11a zeigt isoliert den Wickelkörper der Anordnung und Fig. 10a und Fig. 11b zeigen eine Seitenansicht des Wickelkörpers gemäß Fig. 11a

Die in Fig. 10a dargestellte Heizwendel 6 ist auf einen aus zwei senkrecht zueinander stehenden Wicklungskörper­ platten 91, 92 zusammengesetzten Wicklungskörper 90 gewickelt, wobei der Wicklungskörper 90 konisch ver­ laufende Abschnitte aufweist, die nach Art einer Sinus­ welle zusammengesetzt sind. In den Wicklungskörper­ platten sind Nuten 93 zur Aufnahme der Heizwendel 6 vorgesehen.

Am Ende der Heizwendel 6 ist ein Wärmefühler 72 inte­ gral mit der Heizwendel verbunden und ermöglicht die Erfassung der Austrittstemperatur des Schmelzklebers nach Verlassen der direkten Erwärmungseinrichtung.

Die Erwärmung der Heizwendel 6 erfolgt über eine Zu­ leitung 67, während der Wärmefühler 72 über eine kon­ zentrische Wicklung 64 nach außen geführt ist.

Der Wicklungskörper 90 dient sowohl zur Stützung und Formung der Heizwendel 6 als auch zur zusätzlichen Durchmischung des an ihm vorbeiströmenden Schmelzklebers. Zur Erhöhung des Durchmischungsgrades und damit der Homogenisierung des Schmelzklebers sind am Wicklungskörper 90 Klappen 94 vorgesehen, die vorzugs­ weise durch Ausstanzen aus den Wicklungskörperplatten 91, 92 gebildet werden. Die in den Darstellungen gemäß den Fig. 10a und 11a dargestellten Wicklungsklappen 94 können an verschiedenen Stellen im Bereich des Wick­ lungskörpers 90 angeordnet werden, je nach dem Grad der gewünschten Durchmischung.

Selbstverständlich sind auch andere Wicklungskörper­ formen als die dargestellte, aus konischen Abschnitten zusammengesetzte Form möglich und können je nach Art des Schmelzklebers sowie dessen Viskosität eingesetzt bzw. modifiziert werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Aufbereitung und Abgabe von Schmelzklebern mit einem Extruder, der eine in einer Kammer angeordnete und mit einer Antriebseinrichtung verbundene Förderschnecke, eine mit einem Vorratsbehälter verbundene Eingangsseite und einen an der Ausgangsseite der Kammer angeordneten Verteiler aufweist, an den über ein Verbindungselement mindestens ein Werkzeug anschließbar ist, wobei an der Außenseite der Kammer und/oder des Verteilers Heizkörper zur Steuerung der Erwärmung des Schmelzklebers vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf einem Teil der Strecke zwischen dem in Förderrichtung des Schmelzklebers vorderen Ende der Förderschnecke (22) innerhalb der Kammer (21) des Extruders (2) und der Abgabeöffnung (50) des Werkzeugs (42) eine Heizwendel (6) zum direkten Erhitzen und Durchmischen des Schmelzklebers angeordnet ist, die aus einer Patrone besteht, in der eine Heizleiterwendel (63), deren äußere Anschlüsse (67) mit einer Stromversorgungseinrichtung (9) verbunden sind, und eine mit einer Steuer- und Regeleinrichtung (5) verbundene Thermoleitung (64) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regeleinrichtung (5) eingangsseitig mit einem oder mehreren im Strömungsweg des Schmelzklebers angeordneten Temperaturfühlern (71 bis 77) und der Stromversorgungseinrichtung (9) für die Heizwendel (6) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Thermofühler (71) am stromabwärts gelegenen Ende der Heizwendel (6) in der Weise angeordnet ist, daß der erste Temperaturfühler (71) an einem Teil der Heizwendel (6) abgestützt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der Heizwendel (6) über die Länge der Heizwendel (6) so gegeneinander versetzt sind, daß der Massestrom des Schmelzklebers über die Länge der Heizwendel an jeder Stelle der Innenfläche der Kammer (21) mit der Heizwendel (6) in Berührung kommt und ein geradlinig parallel zur Kammerwand verlaufender Massepfad des Schmelzklebers an mindestens einer Stelle durch die Heizwendel (6) unterbrochen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel (6) aus fortlaufend hintereinander angeordneten Windungen besteht, die die gleiche geometrische Konfiguration aufweisen und jeweils um einen bestimmten Winkel gegenüber der vorangehenden Windung versetzt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwendel (6) auf einem zylindrischen, konischen oder mehrfach konisch verlaufenden Wicklungskörper (90) angeordnet ist, wobei der Wicklungskörper (90) mehrere Mischklappen (94) zur Strömungsverteilung aufweist.

7. Vorrichtung nach 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungskörper (90) aus zwei sich senkrecht kreuzenden Wicklungskörperplatten (91, 92) besteht, deren Außenseiten mit Nuten (93) zur Aufnahme der Heizwendel (6) versehen sind und daß die Mischklappen (94) aus von den Wicklungskörperplatten (91, 92) abgebogenen Plattenelementen bestehen.