DE68921378T2

DE68921378T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erwärmung und Abgabe heissschmelzender Stoffe.

Info

Publication number: DE68921378T2
Application number: DE68921378T
Authority: DE
Inventors: Walter C C O Minnesota Pearson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1989-07-06
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2009-07-07
Also published as: AU3711489A; US4926029A; BR8903337A; ES2068246T3; AU631126B2; CA1319820C; KR0129759B1; EP0350296B1; DE68921378D1; EP0350296A2; JPH0271871A; EP0350296A3; KR900001813A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen, die zum Erhitzen und Abgeben von thermoplastischen oder Heißschmelzmaterialien verwendet werden, insbesondere Verfahren und Kombinationen von Gebilden, die zum Erhitzen und zur Abgabe von Heißschmelzklebstoffen verwendet werden. Dabei bezeichnen wir als thermoplastische oder Heißschmelzmaterialien organische, gewöhnlich polymere Materialien, zu denen ohne Einschränkung darauf Klebstoffe gehören und die bei normalen Zimmertemperaturen fest sind, bei ihrer Erwärmung auf über der Zimmertemperatur liegenden Temperaturen schmelzen und bei ihrer Rückführung auf Zimmertemperatur wieder fest werden (und im Falle eines Klebstoffs an einem Substrat ankleben).
In der US-A-4 067 481 ist zum Erhitzen und Abgeben von Heißschmelzmaterialien eine mit der Hand zu haltende Pistole angegeben, die ein Rohr aufweist, das eine hohle Rohrwand mit einer Längsachse und am einen Ende der Rohrwand eine Stirnwand mit einer zentralen Düse besitzt, wobei die Rohrwand und die Sitrnwand einen Hohlraum begrenzen. Die Rohrwand hat über dem größten Teil der axialen Länge der Rohrwand einen zylindrischen Außenwandungsteil und kann satt passend von der zylindrischen Innenwandung eines Wärmeübertragungskörpers aufgenommen werden. Zum Vortreiben des Heißschmelzmaterials unter Druck durch die Extrusionsdüse wird ein innen angeordneter Patronenkolben bewegt.
Eine derartige Pistole ist zum Erhitzen und Abgeben von Heißschmelzmaterial in kleinen Mengen geeignet.
Ein erster Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung mit einem Rohr zur Abgabe von Heißschmelzmaterial, das geeignet ist, mit einem Wärmeübertragungskörper erhitzt zu werden, das eine zylindrische Innenwandung besitzt, und mit einer Einrichtung zum Beaufschlagen der Außenwandung des Wärmeübertragungsgliedes mit Wärme, wobei das Rohr eine hohle Rohrwand mit einer Längsachse, einem geschlossenen zweiten Ende und einem ersten Ende und eine an dem ersten Ende der Rohrwand vorgesehenen Stirnwand mit einer zentralen Düse besitzt, die Rohrwand und die genannte Stirnwand einen Hohlraum begrenzen und die Rohrwand einen zylindrischen Außenwandungsteil besitzt, der sich von dem genannten ersten Ende über den größten Teil der axialen Länge der Rohrwand zu dem zweiten Ende hin erstreckt und geeignet ist, von der zylindrischen Innenwandung des Wärmeübertragungskörpers satt passend aufgenommen zu werden, und mit einem in dem Hohlraum befindlichen Heißschmelzmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Rohrwand aus einem anpassungsfähigen Metall besteht, so daß das Heißschmelzmaterial extrudiert werden kann, indem die Seiten der Rohrwand zusammengedrückt werden, und daß das zweite Ende geschlossen wird, indem es gefaltet und umgefalzt wird.
Ein zweiter Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Erhitzen von abzugebendem Heißschmelzmaterial, in dem
das Heißschmelzmaterial in einem Rohr aufgenommen wird, das eine hohle Rohrwand mit einer Längsachse, einem geschlossenen zweiten Ende und einem ersten Ende und eine an dem ersten Ende der Rohrwand vorgesehenen Stirnwand mit einer mit einer abnehmbaren Kappe geschlossenen, zentralen Düse besitzt, die Rohrwand und die genannte Stirnwand einen Hohlraum begrenzen und die Rohrwand einen zylindrischen Außenwandungsteil besitzt, der sich von dem genannten ersten Ende über den größten Teil der axialen Länge der Rohrwand zu dem zweiten Ende hin erstreckt;
das zweite Ende der Rohrwand geschlossen wird;
ein Wärmeübertragungskörper verwendet wird, der eine Außenwandung und eine zylindrische Innenwandung besitzt, die eine Achse aufweist und geeignet ist, den zylindrischen Außenwandungsteil der Rohrwand satt passend aufzunehmen;
der zylindrische Außenwandungsteil der Rohrwand in dem Wärmeübertragungskörper längs dessen zylindrischer Innenwandung positioniert wird;
mit einem elektrischen Heizelement die Außenwandung des Wärmeübertragungslgiedes mit Wärme beaufschlagt wird, um das in dem Hohlraum befindliche Heißschmelzmaterial durch den Wärmeübertragungskörper und das Rohr hindurch auf eine vorherbestimmte Temperatur zu erhitzen;
die Kappe von der Düse abgenommen wird; und das erhitzte flüssige Heißschmelzmaterial aus dem Rohr extrudiert wird,
wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rohrwand aus einem anpassungsfähigen Metall besteht und zur Aufnahme des Heißschmelzmaterials in dem Rohr und zum Schließen des zweiten Endes das Rohr in einem Zustand verwendet wird, in dem seine Rohrwand über ihre ganze Länge zylindrisch und sein zweites Ende offen ist;
das Heißschmelzmaterial geschmolzen und in das offene zweite Ende des Rohrs gegossen wird,
das zweite Ende des Rohrs durch Falten und Umfalzen geschlossen wird;
das mit dem Heißschmelzmaterial gefüllte und umgefalzte Rohr gekühlt wird:
der Außenwandungsteil des Rohrs während des Glessens, Umfalzens und KÜhlens in seiner zylindrischen Form abgestützt wird; und
zum Extrudieren des heißen flüssigen Heißschmelzmaterials aus dem Rohr die Seiten der Rohrwand zusammengepreßt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in deren verschiedenen Figuren gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen. Dabei zeigt
Figur 1 im Vertikallängsschnitt eine Heizanordnung mit einem zu der erfindungsgemäßen Kombination gehörenden Rohr mit Heißschmelzmaterial,
Figur 2 in einer Draufsicht die Heizanordnung nach Figur 1 bei abgenommenem Rohr und Deckel der Helzanordnung,
Figur 3 im größeren Maßstab als Teildarstellung im Schnitt einen Thermostaten der Heizanordnung nach Figur 1 und
Figur 4 in größerem Maßstab als Teildarstellung einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Figur 3.
Figuren 5 bis 7 zeigen teilweise im Schnitt aufeinanderfolgende Phasen der Herstellung des in Figur 1 dargestellten Rohrs mit Heißschmelzmaterial.

Ausführliche Beschreibung

Die Zeichnung zeigt in den Figuren 1 bis 4 eine Heizanordnung 10 mit einem Rohr 11 mit Heißschmelzmaterial, die beide gemäß der Erfindung ausgebildet sind.
Im allgemeinen weist das Rohr 11 eine aus anpassungsfähigem Metall (z.B. Aluminium) bestehende, hohle Rohrwand 12 auf, die eine Achse besitzt, ferner ein zweites Ende 13, zu dessen Schließen ein Endteil der Rohrwand auf sich selbst gefaltet und umgefalzt worden ist, und an einem ersten Ende der Rohrwand 12 eine verjüngte Stirnwand 14, die eine mit einer aufgeschraubten Kappe 16 geschlossenen, zentrale Düse besitzt. Die Rohrwand 12 und die Stirnwand 14 begrenzen einen das Heißschmelzmaterial enthaltenden Hohlraum. Die Rohrwand 12 hat einen zylindrischen Außenwandungsteil 18, der sich über den größten Teil der axialen Länge der Rohrwand 12 (z.B. über die Hälfte dieser axialen Länge und vorzugsweise über mindestens 70% dieser axialen Länge) von dem ersten Ende der Rohrwand 12 zu deren zweitem Ende hin erstreckt. Die Heizanordnung 10 für das Rohr 11 und das Heißschmelzmaterial besitzt ein Gehäuse 20 aus wärmeisolierendem polymerem Werkstoff. In dem Gehäuse 20 ist ein aus Metall, wie Aluminium, bestehender, hohlzylindrischer Wärmeübertragungskörper 22 montiert, der eine zylindrische Innenwandung 24 besitzt, die geeignet ist, den zylindrischen Außenwandungsteil 18 der Rohrwand 12 satt passend aufzunehmen, und eine Einrichtung, die dazu dient, eine Außenwandung 26 des Wärmeübertragungskörpers 22 mit Wärme zu beaufschlagen, um das in dem Hohlraum des Rohrs 11 befindliche Heißschmelzmaterial durch den Wärmeübertragungskörper 22 und das Rohr 11 hindurch auf eine vorherbestimmte Temperatur zu erhitzen.
Es ist dargestellt, daß das Gehäuse 20 einen allgemein hohlzylindrischen Teil 28 aufweist, der ein Basisende besitzt, das an einen kreisförmigen Basisteil 30 angesetzt ist, so daß mittels des Basisteils 30 der zylindrische Teil 28 auf einer horizontalen Fläche derart abstützbar ist, daß eine Achse des zylindrischen Teils 28 vertikal aufwärts vorsteht. In dem zylindrischen Teil 28 des Gehäuses 20 ist der Wärmeübertragungskörper 22 koaxial montiert, indem sein unteres Ende in einer in dem Basisteil 30 vorgesehenen Aufnahme aufgenommen ist und ein einem oberen Ende 32 des Gehäuses 20 benachbartes Eintrittsende in einer gestuften Öffnung aufgenommen ist, die einen kreisförmigen oberen Stützteil 34 des Gehäuses 20 durchsetzt. Infolgedessen kann das Rohr 11 in den Wärmeübertragunskörper 22 in die vollständig abgestützte Stellung eingesetzt werden, die in der Figur 1 gezeigt ist und in der die Stirnwand 14 des Rohres 11 dem Basisende des zylindrischen Teils 28 benachbart ist, die Kappe 16 auf dem Basisteil 30 derart aufliegt, daß eine an der Kappe 16 vorgesehene zentrale Spitze durch eine zentrale Öffnung des Basisteils 30 vorsteht, und der zylindrische Außenwandungsteil 18 der Rohrwand im wesentlichen in seiner ganzen Länge an der zylindrischen Innenwandung 24 des Wärmeübertragungsgliedes 22 anliegt. Über dem geschlossenen zweiten Ende 13 des von dem Wärmeübertragungskörpers 22 aufgenommenen Rohrs 11 besitzt das Gehäuse 20 ferner einen Deckel 36 mit einer gewindetragenden Lippe 37, die lösbar mit einem Gegengewinde verschraubbar ist, das im Bereich des oberen Endes 32 des zylindrischen Teils 28 des Gehäuses vorgesehen ist.
Die Einrichtung zum Erhitzen des in dem Rohr 11 befindlichen Heißschmelzmaterials auf eine vorherbestimmte Temperatur durch Beaufschlagen der Außenwandung 26 des Wärmeübertragungskörpers 22 mit Wärme weist ein langgestrecktes strangförmiges Heizelement (z.B. ein 152,4 cm langes Heizelement für 250 Watt) auf, das die Außenwandung 26 des Wärmeübertragungsgliedes 22 wendelförmig umgibt und durch ein darübergewickeltes haftkleberüberzogenes Band 40 (z.B. ein von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minn. erhältliches, glasfaserverstärktes Band Nr. 69 für elektrische Zwecke), festgelegt ist. Die genannte Einrichtung besitzt ferner zur Temperaturregelung einen Thermostaten 42, der mit dem Heizelement 38 in Reihe geschaltet und der in einen Schlitz eingeklebt ist, der sich längs eines aus Metall, wie Aluminium, bestehenden Kontaktschuhs 44 erstreckt, der zwischen dem wendelförmigen Heizelement 38 und dem Wärmeübertragungskörper 22 vorgesehen ist. Mit elektrischer Energie wird das Heizelement 38 über eine übliche Anschlußschnur 46 und einen Thermoschalter 48 gespeist, der bei einer vorherbestimmten hohen Temperatur öffnet, um ein Überhitzen des Systems zu verhindern.
In den Figuren 5 bis 7 ist ein Verfahren zum Herstellen des Heißschmelzmaterial enthaltenden Rohres 11 erläutert. In diesem Verfahren wird das Rohr 11 im allgemeinen in einem Zustand beschafft, in dem seine Rohrwand 12 über die ganze Länge des Rohrs zylindrisch ist und das zweite Ende 13 des Rohrs offen ist, wie es in der Figur 5 gezeigt ist. Dies ist eine für ein nichtgefülltes Rohr übliche Form. Dann wird Heißschmelzmaterial 50 aufgeschmolzen und in das offene zweite Ende 13 des Rohrs 11 gegossen und wird das zweite Ende 13 des Rohres 11 durch Falten und Umfalzen geschlossen, so daß die in der Figur 6 gezeigte Form erhalten wird. Dann wird das mit Heißschmelzmaterial gefüllte und umgefalzte Rohr 11 gemäß der Figur 7 gekühlt und wird der zylindrische Außenwandungsteil 18 der Wand 12 so abgestützt, daß gewährleistet ist, daß er während des Gießens, Umfalzens und Kühlens seine zylindrische Form beibehält. Dieses Abstützen des zylindrischen Außenwandungsteils 18 des Rohres 11 während dieser Schritte ist insbesondere während des Umfalzens erforderlich und kann durch zylindrische Wandungen 52 einer Bohrung in einem aus Aluminium bestehenden Block 54 bewirkt werden. Durch diese Wandung 52 wird gewährleistet, daß der Außenwandungsteil 18 des Rohrs während dieser Schritte zylindrisch bleibt, so daß danach eine satte Passung zwischen dem zylindrischen Außenwandungsteil 18 des Rohrs 11 und der Innenwandung 24 des Wärmeübertragungskörpers 22 und damit eine gute Wärmeübertragung zwischen ihnen gewährleistet ist. In der Figur 7 erkennt man, daß zum Kühlen eine Mehrzahl von gefüllten und umgefalzten Rohre 11 enthaltenden Blöcken 54 in einem flüssigkeitsgefüllten Kühlbehälter 56 angeordnet werden kann, in dem die Flüssigkeit mit einem Rührer 58 bewegt wird und durch ein oben offenes Standrohr 60 gewährleistet ist, daß sich der Flüssigkeitsspiegel unterhalb der oberen Enden der Blöcke 54 befindet.
Zum Anbringen des Heißschmelzmaterials aus dem mit Heißschmelzmaterial gefüllten Rohr 11 wird zunächst das
Rohr 11 in der Heizanordnung 10 so positioniert, daß der zylindrische Außenwandungsteil 18 des Rohrs an der Innenwandung 24 des Wärmeübertragungskörpers 22 anliegt. Dann wird gemäß der Figur 1 der Deckel 36 an dem übrigen Gehäuse 20 angebracht. Durch Zuführen von elektrischer Energie zu dem Heizelement 38 wird das in dem Rohr 11 befindliche Material vorwiegend durch Wärmeleitung durch das den Wärmeübertragungskörper 22 und das Rohr 11 hindurch erhitzt. Nachdem eine zum gründlichen Erhitzen des Materials in dem Rohr 11 genügende Zeit (z.B. eine Zeit von 15 min) verstrichen ist, wird der Deckel 36 abgenommen und das Rohr 11 aus der Heizanordnung 10 herausgenommen, dann die Kappe 36 von dem Rohr 11 abgenommen und durch Zusammendrücken einander entgegengesetzter Seiten der Wand 12 erhitztes Heißschmelzmaterial aus dem Rohr 11 heraus extrudiert.
Vorstehend wurde die Erfindung anhand einer Ausführungsform beschrieben. Für den Fachmann versteht es sich jedoch, daß im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen vorgenommen werden können. Daher soll der Umfang der Erfindung nicht auf die in dieser Anmeldung beschriebenen Ausbildungen, sondern nur auf die durch den Wortlaut der Patentansprüche beschriebenen Ausbildungen eingeschränkt sein.

Claims

1. Vorrichtung mit einem Rohr (11) zur Abgabe von Heißschmelzmaterial, das geeignet ist, mit einem Wärmeübertragungskörper (22) erhitzt zu werden, das eine zylindrische Innenwandung (24) besitzt, und mit einer Einrichtung zum Beaufschlagen der Außenwandung des Wärmeübertragungsgliedes mit Wärme, wobei das Rohr (11) eine hohle Rohrwand (12) mit einer Längsachse, einem geschlossenen zweiten Ende (13) und einem ersten Ende und eine an dem ersten Ende der Rohrwand (12) vorgesehenen Stirnwand (14) mit einer zentralen Düse besitzt, die Rohrwand (12) und die genannte Stirnwand (14) einen Hohlraum begrenzen und die Rohrwand (12) einen zylindrischen Außenwandungsteil (18) besitzt, der sich von dem genannten ersten Ende über den größten Teil der axialen Länge der Rohrwand (12) zu dem zweiten Ende (13) hin erstreckt und geeignet ist, von der zylindrischen Innenwandung (24) des Wärmeübertragungskörpers (22) satt passend aufgenommen zu werden, und mit einem in dem Hohlraum befindlichen Heißschmelzmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Rohrwand (12) aus einem anpassungsfähigen Metall besteht, so daß das Heißschmelzmaterial extrudiert werden kann, indem die Seiten der Rohrwand (12) zusammengedrückt werden, und daß das zweite Ende (13) geschlossen wird, indem es gefaltet und umgefalzt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer für das Rohr (11) und die heiße Schmelze vorgesehene Heizanordnung (10) die ein aus Wärmeisoliermaterial bestehendes Gehäuse (20) besitzt, das einen allgemein zylindrischen Teil (28) mit einer Achse besitzt, ferner mit einem Wärmeübertragungskörper (22), der eine Außenwandung (26) und eine zylindrische Innenwandung (24) besitzt, die eine Achse aufweist und geeignet ist, den zylindrischen Außenwandungsteil (18) der Rohrwand (12) satt aufzunehmen, wobei der Wärmeübertragungskörper (22) in dem allgemein zylindrischen Teil (28) des Gehäuses (20) koaxial montiert ist, und mit einer Einrichtung (38) zum Beaufschlagen der Außenwandung (26) des Wärmeübertragungsgliedes (22) mit Wärme zum Erhitzen des Heißschmelzmaterials in dem Hohlraum auf eine vorherbestimmte Temperatur durch den Wärmeübertragungskörper (22) und das Rohr (11) hindurch, das Gehäuse (20) auf einer horizontalen Fläche derart abstützbar ist, daß die Achsen des genannten allgemein zylindrischen Teils (28) und der genannten zylindrischen Innenwandung (24) vertikal orientiert sind, der Wärmeübertragungskörper (22) im Bereich des oberen Endes des allgemein zylindrischen Teils (28) des Gehäuses (20) ein Einlaßende besitzt, das eine Bewegung des Rohrs (11) in das und aus dem Wärmeübertragungskörper (22) gestattet, wenn sich die Sitrnwand (14) des Rohrs (11) im Bereich des unteren Endes des genannten zylindrischen Teils (28) befindet, und das Gehäuse (20) ferner einen Deckel (36) aufweist, der auf das obere Ende des genannten zylindrischen Teils (28) des Gehäuses (20) über dem von dem Wärmeübertragungskörper (22) aufgenommenen, geschlossenen zweiten Ende (13) des Rohrs (11) abnehmbar aufsetzbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in dem das Heißschmelzmaterial ein feuchtigkeitshärtbarer Klebstoff ist.

4. Verfahren zum Erhitzen von abzugebendem Heißschmelzmaterial, in dem

das Heißschmelzmaterial in einem Rohr (11) aufgenommen wird, das eine hohle Rohrwand (12) mit einer Längsachse, einem geschlossenen zweiten Ende (13) und einem ersten Ende und eine an dem ersten Ende der Rohrwand (12) vorgesehenen Stirnwand (14) mit einer mit einer abnehmbaren Kappe (36) geschlossenen, zentralen Düse besitzt, die Rohrwand (12) und die genannte Stirnwand (14) einen Hohlraum begrenzen und die Rohrwand (12) einen zylindrischen Außenwandungsteil (18) besitzt, der sich von dem genannten ersten Ende über den größten Teil der axialen Länge der Rohrwand (12) zu dem zweiten Ende (13) hin erstreckt;

das zweite Ende (13) der Rohrwand (12) geschlossen wird;

ein Wärmeübertragungskörper (22) verwendet wird, der eine Außenwandung (26) und eine zylindrische Innenwandung (24) besitzt, die eine Achse aufweist und geeignet ist, den zylindrischen Außenwandungsteil (18) der Rohrwand (12) satt passend aufzunehmen;

der zylindrische Außenwandungsteil (18) der Rohrwand (12) in dem Wärmeübertragungskörper (22) längs dessen zylindrischer Innenwandung (24) positioniert wird;

mit einem elektrischen Heizelement (38) die Aussenwandung des Wärmeübertragungsgliedes (22) mit Wärme beaufschlagt wird, um das in dem Hohlraum befindliche Heißschmelzmaterial durch den Wärmeübertragungskörper (22) und das Rohr (11) hindurch auf eine vorherbestimmte Temperatur zu erhitzen;

die Kappe (36) von der Düse abgenommen wird; und das erhitzte flüssige Heißschmelzmaterial aus dem Rohr extrudiert wird,

wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rohrwand aus einem anpassungsfähigen Metall besteht und zur Aufnahme des Heißschmelzmaterials in dem Rohr (11) und zum Schließen des zweiten Endes (13) das Rohr (11) in einem Zustand verwendet wird, in dem seine Rohrwand (12) über ihre ganze Länge zylindrisch und sein zweites Ende (13) offen ist;

das Heißschmelzmaterial geschmolzen und in das offene zweite Ende (13) des Rohrs (11) gegossen wird,

das zweite Ende (13) des Rohrs (11) durch Falten und Umfalzen geschlossen wird;

das mit dem Heißschmelzmaterial gefüllte und umgefalzte Rohr (11) gekühlt wird;

der Außenwandungsteil (18) des Rohrs (11) während des Gießens, Umfalzens und Kühlens in seiner zylindrischen Form abgestützt wird; und

zum Extrudieren des heißen flüssigen Heißschmelzmaterials aus dem Rohr (11) die Seiten der Rohrwand (12) zusammengepreßt werden.