DE4422606C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heißklebemittel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß enthaltenem thermoplastischem Mate­ rial, insbesondere Heißklebemittel, bei dem das thermoplastische Material mittels eines in das Faß eingebrachten Faßstempels, des sen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte gebildet ist, unter Druck aufgeschmolzen und aus dem Faß durch den Faßstempel hindurch, mit in Abhängigkeit von der benötigten Fördermenge veränderlich einstellbarer Förderrate verdrängt wird, sowie eine Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heißklebemittel, mit einem Gestell zum Einstellen eines Fasses und mit einem gegenüber dem Gestell mittels einer Hub- und Senk­ vorrichtung beweglichen Faßstempel, dessen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte gebildet ist und der an den Innenquerschnitt des Fasses angepaßt ist und Dichtungsmittel gegenüber diesem und zumindest eine Durchtrittsöffnung aufweist.

Thermoplastisches Material der genannten Art wird beim Herstel­ ler in geschmolzener flüssiger Form in Fässer abgefüllt, die danach verschlossen werden, wobei das Material auf Umgebungs­ temperatur auskühlt und erhärtet. Auf diese Weise wird das Mate­ rial zu geringen Kosten in handelsfähige, versandfähige Einhei­ ten gebracht, wobei die eingesetzten Fässer optimal gefüllt werden und billig verfügbar sind. Das Material ist in dieser Form leicht zu transportieren.

Beim Verbraucher ist das in der vorgenannten Weise abgefüllte Material in den Fässern zu erschmelzen und seiner weiteren Ver­ wendung zuzuführen, wobei Verfahren und Vorrichtungen zur Ver­ fügung stehen, die den Inhalt eines aufrechtstehenden Fasses gleichzeitig aufschmelzen und fördern. Diese Verfahren und Vor­ richtungen sind eingangs genannt und beispielsweise aus der DE 26 10 415 B2 bekannt. Die Vorrichtungen weisen einen den Quer­ schnitt eines offenen Fasses einnehmenden Faßstempel mit einer Heizplatte auf, die das thermoplastische Material auf schmelzen kann und durch die hindurch es mittels einer Förderpumpe über beheizbare Schläuche abgeleitet wird. Der Faßstempel wird hier­ bei mittels einer Hub- und Senkvorrichtung entsprechend der Fördermenge der Förderpumpe nachgeführt, wobei ggfs. ein Pumpen­ vordruck aufgebaut wird. Die Fördermenge wird durch die Förder­ pumpe an den Bedarf des Verbrauchers angepaßt.

Zu Beginn eines Entleervorganges wird ein Entlüftungs- und Druckluftaufgabeventil im Faßstempel geöffnet, damit dieser ohne zusätzliche Druckbelastung der Dichtungsmittel in das Faß einge­ fahren werden kann, bis er mit der Heizplatte auf der erstarrten Oberfläche des Materials aufliegt. Danach wird das Entlüftungs- und Druckluftaufgabeventil geschlossen und es beginnt der Er­ schmelzungs- und Fördervorgang, wobei der Faßstempel durch die Hub- und Senkvorrichtung nachgeführt wird. Wenn das Faß entleert ist und der Faßstempel auf dem Boden auf liegt, wird das Entlüf­ tungs- und Druckluftaufgabeventil geöffnet und mit einem Druck­ luftanschluß verbunden. Danach wird der Faßstempel mit den Hub- und Senkmitteln unter der vorherrschenden Wirkung eines Über­ drucks im Faß mittels der Hub- und Senkmittel aus dem Faß ent­ fernt und das Faß aus dem Gestell entnommen.

Die Heizplatte wird bei bekannten Vorrichtungen mit einer kon­ stanten Leistung beheizt, die groß genug bemessen sein muß, um vor dem Beginn des Förderns von thermoplastischem Material das Aufschmelzen bewirken zu können und andererseits dadurch be­ grenzt ist, daß es nicht zu einer Überhitzung des Materials mit einer Beeinflussung der Qualität kommen darf.

Die Auflast auf den Faßstempel durch die Hub- und Senkvorrich­ tung wird bei bekannten Vorrichtungen während des Aufschmelz- und Fördervorgangs konstant gehalten.

Die bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß bei einer plötzlich abnehmenden Fördermenge aufgrund zurückgenommenen Bedarfes die hoch aufgeheizte Heizplatte zu einer Überhit­ zung von Material führt, da das aufgeschmolzene Material nicht mehr in gleicher Menge abgeführt wird. Durch dieses Überhitzen kann die Qualität des thermoplastischen Materials nachteilig beeinflußt werden. In ungünstiger Weise kann es auch zu einem nicht reversiblen Festbrennen von Materialschichten an der Heiz­ platte kommen. Durch den aufrechterhaltenen Schub der Vorschub­ einrichtung kommt es darüber hinaus zu einem nachteiligen Vor­ beifließen zwischen den Dichtungen der Heizplatte und den Faß­ wandungen. Hierdurch geht Material verloren und die Vorrichtung verschmutzt in unangenehmer Weise.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzu­ stellen, mit denen thermoplastisches Material, insbesondere Heiß­ kleber, auch bei veränderlichem Mengenbedarf in gleichbleibender Qualität zur Verfügung gestellt werden kann.

Die Lösung liegt nach der Erfindung in einem Verfahren, das sich dadurch auszeichnet, daß die Heizplatte bei auf null reduzierter Förderrate zumindest zeitweise zwangsgekühlt wird. In bevorzugter Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Heizplatte bereits bei ab­ nehmender Förderrate zumindest zeitweise zwangsgekühlt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß bei zurückgenommener För­ dermenge die in der Platte gespeicherte Wärmekapazität nicht in das Material im Faß eingeleitet wird, sondern daß bei zurück­ genommener Fördermenge sofort durch Kühlung der Platte deren Oberflächentemperatur und damit die Temperatur des Materials im Faß konstant gehalten werden kann, so daß keine Qualitätsnach­ teile entstehen und insbesondere auch die Vorrichtung nicht durch Festbrennen von Material nachteilig beeinflußt wird.

In Ergänzung zu den beiden vorgenannten Verfahrensschritten kann selbstverständlich vorgesehen werden, daß die Heizplatte bei zunehmender Förderrate verstärkt beheizt wird.

In einfachster Durchführung des entsprechenden Verfahrens kann vorgesehen werden, daß die Aufschaltung der Kühlung bzw. die Rücknahme der Heizleistung direkt in Abhängigkeit von der abge­ fragten Fördermenge verändert werden kann. In bevorzugter und leicht darstellbarer Weise ist es jedoch vorzuziehen, die Tempe­ ratur an der Vorderseite der Heizplatte ständig zu erfassen und die Kühlung bzw. die Rücknahme der Heizleistung so zu regeln, daß diese Temperatur so lange konstant gehalten wird, wie Be­ triebsbereitschaft aufrechterhalten werden muß. Vorteilhaft ist es hierbei auch, daß bei einer solchen temperaturgeregelten Kühlung und Heizung ein schnelles Aufheizen zum Herstellen der Betriebsbereitschaft bei zuvor erhärtetem Thermoplast möglich ist, ohne daß kritische Temperaturwerte für das Material über­ schritten werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens zeichnet sich dadurch aus, daß die Heizplatte interne Kühl­ vorrichtungen aufweist. Hierbei ist es vorteilhaft, die Mittel zur Beheizung ebenso wie die Mittel zur Kühlung möglichst nahe an die zum Inhalt des Fasses weisende Oberfläche der Heizplatte heranzuführen. In der Regel werden hierfür aufgebaute Heizplat­ ten erforderlich sein.

In bevorzugter Weise bestehen die Kühlvorrichtungen aus Kühlka­ nälen, insbesondere aus einem System von axialen und radialen Bohrungen, das mit flüssigem Kühlmittel beaufschlagt werden kann. An das Kühlmittel werden keine besonderen Anforderungen gestellt, so daß Wasser oder Öl verwendet werden kann.

Als Heizmittel sind in besonders günstiger Weise durch gerade axiale Bohrungen von hinten eingeführte Heizpatronen geeignet, die nahe der zum Material weisenden Oberfläche der Heizplatte enden. Derartige Heizpatronen können gleichmäßig oder in Anpas­ sung an den Verlauf der Kühlkanäle über den Querschnitt der Heizplatte verteilt werden, so daß eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung an der Platte entsteht.

Zur Vergrößerung der zum Wärmeübergang zur Verfügung stehenden Fläche ist es günstig, die mit dem Material in Kontakt kommende Plattenoberfläche durch geeignete Gestaltung zu vergrößern. Zum Zwecke der vollständigen Entleerung des Fasses ist es anderer­ seits vorteilhaft, wenn die zum Material weisende Oberfläche der Platte vollständig eben ist, so daß die Heizplatte bis auf den Boden des Fasses abgesenkt werden kann.

Ein geeigneter Kompromiß zur Bewältigung dieses Zielkonfliktes besteht darin, die Oberfläche der Platten mit senkrechten Rippen gleichmäßig abschließender Höhe zu versehen. Eine besonders günstige Ausgestaltung besteht darin, daß die Heizpatronen oder diesen zugeordnete Wärmeübertragerelemente derart federnd in der Oberfläche der Heizplatte gehaltert sind, daß sie unter Feder­ wirkung zapfenartig daraus hervortreten und entgegen der Feder­ kraft etwa bündig bis auf die zum Faßinnenraum weisende Ober­ fläche zurückgedrückt werden können. Hiermit ist zum einen die Oberflächenvergrößerung zum Zwecke des verbesserten Wärmeüber­ gangs sicherzustellen, zum anderen kann das aus dem Faß nicht zu entfernende Totvolumen an Material auf nahezu Null reduziert werden.

Eine weitere Verbesserung der Vorrichtung geht dahin, daß an der Heizplatte auf der zum Faßinnenraum weisenden Seite ein Druck­ fühler angebracht ist, über den die Vorschubkraft der Hub- und Senkeinrichtung regelbar ist.

Eine günstige Ausführung, die ein sofortiges Rücklaufen von verflüssigtem Material aus der Heizplatte beim Entfernen des Faßstempels aus dem entleerten Faß verhindern kann, besteht darin, daß die Durchtrittsöffnung des Faßstempels zumindest eine mittig angeordnete Axialbohrung umfaßt, die rückwärtig aus der Heizplatte austritt und eine Mehrzahl von mit diesem verbundene Radialbohrungen umfaßt, die in radial zurückspringenden Absaug­ bereichen am Umfang der Heizplatte vor den Dichtungsmitteln, d. h. in den Faßinnenraum, münden. Der Strömungswiderstand in den langen radialen Bohrungsabschnitten kann ein sofortiges Rück­ fließen verhindern. In Verbesserung dieses Gedankens kann vor­ gesehen werden, daß zumindest ein Stell- oder Rückschlagventil, vorzugsweise mehrere Stell- oder Rückschlagventile an den Aus­ trittsöffnungen der radialen Bohrungsabschnitte vorgesehen sind.

Die Hub- und Senkvorrichtung umfaßt bevorzugt doppelt wirksame Pneumatikzylinder. In bevorzugter Weise wird der Arbeitsdruck in den Pneumatikzylindern so geregelt, daß ein konstanter Innen­ druck im Faß aufrechterhalten wird und daß bei auf null redu­ zierter Fördermenge der Arbeitsdruck in den Pneumatikzylindern ebenfalls auf null gesetzt wird. Auf diese Weise wird verhin­ dert, daß bei zurückgenommener Fördermenge die Dichtungen infol­ ge eines Vordruckes des Faßstempels zusätzlich belastet werden und daß letztendlich als Folge dessen Material an den Dichtungen vorbei aus dem Faß gepreßt wird, wobei es oberhalb der Dichtun­ gen erkalten und die Vorrichtung verschmutzen könnte.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachstehend anhand von Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsge­ mäße Vorrichtung;

Fig. 2 zeigt die Heizplatte einer Vorrichtung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 zeigt die Heizplatte nach Fig. 2 in Unteransicht.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung mit einem Gestell 1 erkennbar, auf dem zwei vertikale doppelt wirksame Pneumatikzylinder 2, 3 befestigt sind. Zwischen diesen befindet sich ein auf dem Ge­ stell 1 ruhendes Faß 4. Die Kolbenstangen 6, 7 der Pneumatik­ zylinder sind über ein Joch 5 miteinander verbunden. Am Joch 5 sind Schubstangen 8, 9 parallel zu den Zylindern 2, 3 und nach unten weisend befestigt, die einen Faßstempel 10 tragen. Die Schubstangen 8, 9 sind über eine Zwischenplatte 11 ausgesteift, auf der ein Gleichstrommotor 12 befestigt ist, der über eine Welle 13 eine Zahnradpumpe 14 antreibt. Die Zahnradpumpe ist saugseitig mit Absaugöffnungen 15 im Faßstempel 10 verbunden und fördert druckseitig in einen beheizten Schlauch 16. Die Pumpe hat einen internen Bypass zum Schutz gegen ein übermäßiges An­ steigen des Druckes auf der Förderseite. Die Heizplatte ist mittels Dichtungen 17, 18 gegenüber dem Faß abgedichtet. Das Faß 4 ist in einer Halterung 19 gegenüber dem Gestell, insbesondere gegenüber den Zylindern 2, 3 zentriert gehalten. Auf Einzelheiten des Faßstempels 10 wird anhand von Fig. 2 eingegangen.

In Fig. 2 sind der untere Teil des Fasses 4, die Hubstreben 8, 9 und der Faßstempel 10 erkennbar. Ein System von Durchtritts­ kanälen 20 zum Abziehen aufgeschmolzenen Materials umfaßt drei Axialbohrungen 21, 22, 23 sowie hiervon ausgehende Radialboh­ rungen 24, 25. Diese enden radial in Austrittsöffnungen 15 in einem radial zurückspringenden ringförmigen Absaugbereich 26 einer die zum Faßinnenraum weisende Oberfläche des Faßstempels 10 bildenden Heizplatte 30. Oberhalb des Absaugbereichs 26 ist ein Dichtabschnitt 29 der Heizplatte 30 vorgesehen. Dichtungen 17, 18 liegen in Ringnuten 27, 28 des Dichtabschnitts 29 ein.

Die Heizplatte 30 zeigt weiterhin ein System von Kühlkanälen 40, die aus achsparallelen Bohrungen 31, 32 und diese verbindenden Radialbohrungen 33 bestehen, die nach außen durch Blindstopfen 34 verschlossen sind.

In verschiedenen Radialebenen sind mehrere solcher Kühlkanäle vorgesehen.

In der Heizplatte 30 ist weiterhin ein System von achsparallelen Bohrungen 36, 37, 38 vorgesehen, die zur Durchführung von Lei­ tungen dienen und in die an ihrem vorderen Ende Heizelemente 41, 42, 43 eingesetzt sind. Auch hier sind weitere Bohrungen und Heizelemente in weiteren Radialebenen im wesentlichen gleichmä­ ßig verteilt anzunehmen.

Jeweils in Einzelausführung an der Heizplatte 30 ist eine Axial­ bohrung 46 für einen Druckfühler 47 sowie eine Axialbohrung 48 für einen Temperaturfühler 49 vorgesehen. Die Vorderseite der Heizplatte 30 ist mit Rippen 50 gleichmäßiger Höhe versehen.

In Fig. 3 sind von den in Fig. 2 bereits benannten Einzelhei­ ten in ihrer speziellen Anordnung die folgenden zu erkennen: der Dichtabschnitt 29, wobei noch kein Dichtring eingesetzt ist, der ringförmige radial zurückspringende Absaugbereich 26, die Radi­ albohrungen 24, Heizelemente 41, 42, 43 sowie ein Muster von Rippen 50. Weiterhin erkennbar sind die Axialbohrung 46 für den Druckfühler 47 und die Axialbohrung 48 für den Temperaturfühler 49.

Claims (17)

1. Verfahren zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß ent­ haltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heißkle­ bemittel, bei dem das thermoplastische Material mittels eines in das Faß eingebrachten Faßstempels, dessen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte ge­ bildet ist, unter Druck aufgeschmolzen und aus dem Faß durch den Faßstempel hindurch mit in Abhängigkeit von der benötigten Fördermenge veränderlich einstellbarer Förderra­ te verdrängt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte bei auf null reduzierter Förderrate zumindest zeitweise zwangsgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte bei abnehmender Förderrate zumindest zeitweise zwangsgekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte bei zunehmender Förderrate verstärkt beheizt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Faßstempel auf das thermoplastische Mate­ rial ausgeübte Kraft auf einen konstanten Innendruck im Faß geregelt wird.

5. Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß (4) enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heiß­ klebemittel, mit einem Gestell (1) zum Einstellen eines Fasses und mit einem gegenüber dem Gestell (1) mittels einer Hub- und Senkvorrichtung (2, 3) beweglichen Faßstem­ pel (10), dessen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte (30) gebildet ist und der an den Innen­ querschnitt des Fasses angepaßt ist und Dichtungsmittel gegenüber diesem und zumindest eine Durchtrittsöffnung (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte (30) interne Kühlvorrichtungen aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtungen durch mit Kühlmittel beaufschlag­ bare Kühlkanäle (40) gebildet werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte (30) eine Mehrzahl über die Quer­ schnittsfläche der Heizplatte (30) verteilte, oberflächen­ nah angeordnete leistungsregelbare Heizelemente (41, 42, 43) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (41, 42, 43) oder diesen zugeordnete Wärmeübertragerelemente derart federnd in der Oberfläche der Heizplatte (30) gehaltert sind, daß sie unter Federwir­ kung zapfenartig daraus hervortreten und entgegen der Fe­ derkraft etwa bündig bis auf die zum Faßinnenraum weisende Oberfläche zurückgedrückt werden können.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Faßinnenraum weisende Oberfläche der Heizplatte (30) eben ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Faßinnenraum weisende Oberfläche der Heizplatte (30) mit Rippen (50) gleicher Höhe versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler (49) an der zum Faßinnenraum wei­ senden Oberfläche der Heizplatte (30) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckfühler (47) an der zum Faßinnenraum weisenden Oberfläche der Heizplatte (30) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (20) des Faßstempels (10) zu­ mindest eine Axialbohrung (21, 22, 23) umfaßt, die rückwär­ tig aus der Heizplatte (30) austritt und eine Mehrzahl von mit dieser verbundene Radialbohrungen (24, 25) umfaßt, die in einem radial zurückspringenden Absaugbereich 26 am Um­ fang der Heizplatte (30) münden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Rückschlagventil oder ein Steuerventil in der Durchtrittsöffnung (20) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hub- und Senkvorrichtung doppelt wirksame Pneuma­ tikzylinder (2, 3) umfaßt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdruck in den Pneumatikzylindern (2, 3) in Ab­ hängigkeit vom Innendruck im Faß (4) regelbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Faßstempel (10) ein Entlüftungs- und Druckluftauf­ gabeventil angeordnet ist.