EA001987B1 - Сопло - Google Patents

Abstract

Сопло для нанесения текучей среды на перемещающееся основание в форме шва. Сопло имеет выемку (40) на кончике сопла, предпочтительно на внутреннем или заднем участке, так, чтобы равномерный шов заранее заданной глубины мог быть нанесен на обрабатываемую деталь (42) для обеспечения надежного клеевого соединения.

Description

А. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области устройств для нанесения при перемещении адгезионного шва на основание. Точнее, изобретение пригодно для нанесения тонкой полоски нагретого клея на основание на базе бумаги для облегчения изготовления, например, сигарет, фильтров для сигарет, упаковок, пакетов для жидкостей или коробок на автоматической производственной линии.

В. Описание известного уровня техники

Современное оборудование, используемое в изготовлении упакованных потребительских товаров, обеспечивает производство огромных количеств продуктов в короткие отрезки времени. Например, современные машины для производства сигарет изготовляют сигареты со скоростью до 14000 сигарет в минуту. Ряд машин, работающих одна за другой, может теперь надежно производить более миллиарда единиц в день.

Сигареты обычно пакуются в пачки по 20 штук в каждой, хотя упаковки других товаров особого ассортимента с изменяющимися размерами могут содержать большее или меньшее количество изделий. Тогда в среднем одна машина, работающая с высокой скоростью, может изготовить количество, эквивалентное 700 упаковкам сигарет в минуту, более 10 упаковок в секунду. Другие потребительские товары также пакуются при высоких скоростях (например, завернутые отдельно ломтики сыра и тому подобное). Другие товары могут быть заклеены в индивидуальные упаковки для перепродажи в требуемом количестве.

При таких высоких скоростях изготовления время простоя может создаваться рядом факторов, и выключения машины, заклинившей в результате механических неисправностей, необходимо избегать, поскольку оно может вызвать большие расходы. Одна такая неисправность может быть вызвана неправильным нанесением клеевого шва для заклеивания, что вызывает поступление развернутой упаковки или бумажной обертки в середине процесса изготовления. Неправильно расположенный клеевой шов может явиться причиной наличия эстетических дефектов готового продукта или его компонентов.

Известный уровень техники раскрывает попытки исправить эту ситуацию и разработать сопла для распыления адгезивов и других текучих сред.

В патенте США № 3146950, выданном 1 сентября 1964 г. на имя Ланкастера, описано устройство для распыления под давлением с обычным соплом. Этот агрегат имеет ручное сопло с двумя линиями подачи текучих сред при различных температурах для того, чтобы под держивать температуру распыляемого материала (например, пенополиуретана).

Раздаточное сопло для клея описано в патенте США № 3791590, в котором сопло для клея выполнено с центральным отверстием, где имеется шпиндель клапана или плунжер. Наружная часть имеет конусную поверхность, которая сходится в плоской крайней точке с выпуклой поверхностью. Когда сопло приближается к обрабатываемой детали, плунжер выпускает клей. Когда сопло отводится, подача клея закрывается, и избыток клея сохраняется в выпуклой поверхности.

В патенте США № 4098915 описана головка для распыления текучей среды, которая имеет игольчатый клапан в распылительной головке. Игольчатый клапан втягивается и дает возможность клею выходить из кольцевого отверстия, окружающего коническую поверхность игольчатого клапана.

В патенте США № 4249547 описан валик для нанесения клея с канавками различной глубины для того, чтобы собирать клей от подвода адгезива и подавать различные количества адгезива на движущееся полотно кромки бумаги.

В патенте США № 4365585 описано распылительное устройство для нанесения добавок на табак. Распылительный кончик выступает из головки сопла, которая имеет множество отверстий вокруг его периферии. Отверстия могут содержать добавочную текучую среду, распыляемую текучую среду и очищающую среду. Очищающая среда (например, воздух) направляется для очистки распылительного кончика.

В патенте США № 4568099 описана вращающаяся машина для наклейки ярлыков, которая представляет собой цилиндрическую деталь, частично погруженную в ванну с адгезивом. Адгезив собирается в отверстиях, проходящих через вращающуюся деталь, и избыток соскребается. Отверстие наносит клей по образцу на обрабатываемую деталь.

В патенте США № 4669661 описано распыление горячего расплавленного клея через сопло при помощи сжатого воздуха. Подача в сопло осуществляется пневмоуправляемым экструзионным пистолетом.

В патенте США № 4895603 описаны устройство и способ для очистки и зарядки узла сопла. Внутреннее регулирующее устройство нагнетает промывочный раствор в сопло, затем перезаряжает сопло.

В патенте США № 5061519 описано устройство для приклеивания по образцу. На вращающийся вал опирается множество сопел для клея, которые имеют шаровые клапаны на кончиках для выпуска клея при контакте с изделием.

В патенте США № 5221348 описан ручной инжектор для клея под высоким давлением с противоположными пальцевыми зажимами и поршнем, который подает клей в сужающееся коническое сопло под давлением, которое создает пользователь.

В патенте США № 5263608 описаны способ и устройство для распределения постоянного регулируемого объема адгезива. Это описание, которое включено сюда полностью, описывает способ и устройство для регулирования потока адгезива на движущееся основание с использованием термического расходомера. Подаваемый клей поступает в сопло, и нагруженный пружиной игольчатый клапан, регулируемый подачей сжатого воздуха, втягивается или выпускается в зависимости от количества клея, которое требуется для экструдирования на движущуюся поверхность.

В патенте США № 5314559 описано устройство для нанесения клея для того, чтобы запечатывать штемпелем, который ставится на упаковки. Вращающееся наносящее клей колесо с выемкой на радиальной кромке наносит клей по образцу для запечатывания штемпелем.

В патенте США № 5356050 описан механизм для нанесения капелек клея на листы. Игла вставлена в вертикальную камеру. Капелька клея образуется на игле, и поток воздуха удаляет капельку и наносит ее на лист внизу.

В патенте США № 5553758 описано устройство для нанесения горячих расплавленных адгезивов с использованием ряда сопел. Особый интерес представляют сопла на фиг. 2А и 2В, которые считаются особенно целесообразными для нанесения тонкого слоя адгезива.

В патенте США № 5656084 описан процесс покрытия клеем заготовок для упаковок для производства упаковок с крышками на шарнирах. Приклеивающее устройство, имеющее стандартное коническое сопло, показано на фиг. 6.

В патенте США № 5720433 описан возвратный клапан для пистолета для склеивания, имеющий тарельчатый клапан внутри стержня, который действует как поршень для втягивания клея, когда клапан закрыт, для предотвращения капель.

В вышеуказанных патентах адгезивы наносят, в основном, путем намазывания или распыления на поверхность, что осуществляется не так точно, как требуется для процессов качественного изготовления. Требуется, чтобы нанесение клея на бумагу осуществлялось в форме контакта или напыления. Результатом известного уровня техники является намазывание или распыление, как указано выше. Намазывание по своей сущности непредсказуемо, и мазки могут собираться вдоль сопла в шарики, и распыление может привести в результате к тому, что клей неправильно используется, и пар осядет на других частях машины, что приводит к агломерации отложений и частиц, в результате чего возможны заклинивание и неисправность. Требуется решение, результатом которого будет равномерно распределенный шов адгезива или другой текучей среды.

II. Цели изобретения

Устройство в соответствии с настоящим изобретением предполагает создание сопла для клея, которое облегчает решение проблем, указанных выше.

Целью настоящего изобретения является создание сопла с определенным отверстием для обеспечения возможности равномерного нанесения текучего адгезива на движущееся перпендикулярно основание.

Другой целью настоящего изобретения является создание сопла, обеспечивающего равномерно распределенный адгезионный шов одинакового расположения и глубины.

Другой целью настоящего изобретения является создание сопла, обеспечивающего возможность нанесения меньшего количества адгезива более точно, результатом чего является экономия материала.

Другой целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа приклеивания основания путем создания шва, который имеет улучшенные характеристики склеивания.

III. Краткая сущность изобретения

Настоящее изобретение предполагает создание устройства и способа для нанесения тонкой удлиненной полоски адгезива или другой текучей среды на поверхность, перемещающейся относительно отверстия. Удлиненная полоска адгезива имеет в основном одинаковую глубину при точном контролируемом размещении.

Более конкретно, устройство предусматривает сопло для пистолета для склеивания или наносящей клей машины, обеспечивающее возможность нанесения на перпендикулярно расположенное основание клеевого шва без значительного сплющивания, разбрызгивания или расплескивания.

IV. Краткое описание чертежей

Изобретение более подробно описано ниже со ссылками на фигуры, которые изображают следующее:

фиг. 1 представляет вид в поперечном разрезе известного устройства для нанесения клея;

фиг. 2 - вид в поперечном разрезе устройства в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 3 - перспективный чертеж предпочтительного конструктивного исполнения в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 4 - перспективный вид предпочтительного конструктивного исполнения в соответствии с настоящим изобретением.

V. Подробное описание

Настоящее изобретение создает усовершенствованное сопло для клея для использования в тех применениях, где сопло движется относительно бумаги (или где бумага движется относительно сопла). Предпочтительно, чтобы сопло оставалось неподвижным в то время, как основание перемещается под соплом.

При изготовлении, например, сигарет или компонентов сигарет, таких как фильтры или прокладки, известна поставка рулонов гибких полотен материалов из бумаги на длинных катушках, известных как бобины. Подача на бобины осуществляется с катушек или барабанов через машины для изготовления компонентов сигарет. Например, столбик табака, завернутый в бумагу, изготовляется для объединения в сигарету с фильтром путем подачи табака вдоль ленты конвейера и обертывания табака бумажной оберткой. Бумажная обертка удерживается на месте тонкой полоской адгезива, нанесенного на одну кромку обертки перед тем, как обертка сигареты закручивается вокруг столбика табака. Фильтры аналогично изготовляются путем подачи фильтровального материала, сжатия его в приблизительно цилиндрическую форму, нанесения фиксаторов и обертывания узла в бумагу, которая имеет адгезив, нанесенный вдоль одной кромки бумаги или пористой пробковой обертки.

Цилиндрические сигареты или компоненты сигарет более точно образуются путем закручивания обертки вокруг массы табака или другого материала, который содержится в ней, путем загибания обертки вокруг содержимого и приложения давления на кромку, чтобы соединить кромки бумаги или обертки вместе с адгезивом, расположенным между ними. Давление может быть приложено посредством охлаждающей пластины в случае горячего расплавленного адгезива, или нагревающей пластины в случае ПВА (поливинил-ацетатных) адгезивов.

Другие товары, которые должны быть упакованы, такие как крупы, картонные упаковки и товары в коробках, заклеиваются путем нанесения полоски клея на створки кромок и закрытия этих створок.

Настоящее изобретение предполагает подачу адгезива вдоль основания для этих и аналогичных применений.

На фиг. 1 показан колпачок 10 сопла, известного из уровня техники, в соединении с корпусом 2 сопла. Устройство 4 для горячего расплава включает полость 6, в которую входит нагревающий элемент, и камеру 8 для клея, в которую подается горячий расплавленный клей. Колпачок 10 сопла посажен на конце корпуса сопла и регулирует форму распределяемого клея.

Втулка 12, шарик 14 и пружина 16 действуют как контрольный клапан для остановки потока клея в сопло, когда давление в камере 8 понижается.

Узел, состоящий из шарика и пружины, может быть заменен игольчатым клапаном или другим приспособлением для распределения, которое известно в технике само по себе.

Колпачок 10 сопла выполнен со снабженной резьбой внутренней полостью 32 и разгрузочным отверстием 36. Снабженная резьбой внутренняя полость сопряжена с удлиненным, снабженным резьбой кончиком 30 корпуса сопла, и соединяет резьбовым соединением корпус сопла и кончик. Разгрузочное отверстие 36 сопряжено с разгрузочной трубой 34 для создания пути распределения клея.

При использовании сопло обычно примыкает к основанию, перемещающемуся относительно сопла (обычно под ним). Это требуется для того, чтобы клей переносился из сопла на основание надежно без распыления при нанесении. Таким образом, контакт сопла и основания может привести к тому, что клей или другое текучее вещество разбрызгиваются с любой стороны головки сопла. Сопло также имеет тенденцию сплющивать наносимый клеевой шов.

Это сплющивание приведет к тому, что горячий клей охлаждается быстрее и, возможно, потеряет клейкость. Таким образом, скорость нанесения клея должна быть увеличена для сохранения удовлетворительного склеивания или действия адгезива. Стержневое нагревающее приспособление, которое передает тепло шву перед стадией сгибания или склеивания, чтобы восстановить клейкость, должно быть использовано при низких скоростях, так как клей охлаждается слишком быстро и теряет свою клейкость.

На фиг. 2 показан вид в поперечном сечении сопла в соответствии с настоящим изобретением. Сопло имеет выпускной участок 40, предусмотренный для улучшения характеристик нанесения полоски клея. Основание 42 перемещается в направлении стрелки А, и адгезионное вещество 44 наносится на поверхность 42.

Выпускной участок может иметь глубину от 0,1 до 5 мм, но предпочтительно от около 0,1 до 0,3 мм для горячего расплавленного адгезива, адгезива ПВА или подобных адгезионных веществ. Ширина в основном, по меньшей мере, такая же, как отверстие 45 в сопле. Размер отверстия может изменяться от 0,5 до 5 мм, более предпочтительно от 1 до 2 мм, наиболее предпочтительно 1,5 мм. Наносимые адгезивы в основном наносятся при заранее заданном расходе, который согласован со скоростью проходящего основания. Предпочтительно, это система подачи под низким давлением, обеспечивающая возможность равномерного расхода клея. Клеи, которые могут быть использованы, включают горячий расплавленный адгезив, адгезив ПВА, адгезивы ЭВА и жидкий крахмал, но не ограничиваются ими.

Выпускной участок 40 представляет собой канал, прорезанный в кончике сопла, который контактирует с основанием. Можно видеть из конструктивного исполнения на фиг. 3, на котором произведена выемка части материала с прямыми кромками из заднего участка сопла 46, или же канал 48 может быть образован внутри сопла 50, как видно на фиг. 4.

Одной из отличительных характеристик настоящего изобретения, обеспечивающих равномерное нанесение адгезива, является создание защитного канала для того, чтобы клей проходил через него до точки контакта с основанием. Клей, таким образом, входит в контакт с основанием не свободно, его выпуск до некоторой степени регулируется отверстием до тех пор, пока он не удаляется при движении основания вбок. Выпуск дает возможность равномерно удалять клей без скопления его в нежелательных местах. Глубина канала выбрана заранее для обеспечения равномерного нанесения в точно выбранном месте.

Продвижение основания с высокой скоростью приводит к износу сопел, поэтому само сопло может быть выполнено из нержавеющей стали, но предпочтительным является твердый карбид или закаленная сталь.

Неожиданно, сопло в соответствии с настоящим изобретением не имеет нежелательных характеристик износа по сравнению со сплошным соплом.

Также неожиданно, что сопло в соответствии с настоящим изобретением характеризуется значительным уменьшением общего расхода клея при сравнении с машинами, которые оборудованы соплами, известными из уровня техники. Машина Найт ΚΌΕ 2Ό, производящая фильтры (изготовляемая Наиш-Шегке КогЬег & Со., НатЬигд, Сегтапу), снабженная стандартным соплом, использует приблизительно 28 г/мин при изготовлении 2500 фильтров в минуту.

При использовании сопла в соответствии с настоящим изобретением расход клея может быть уменьшен до 16 г/мин или менее при изготовлении 2500 фильтров в минуту, таким образом экономя более 42% при аналогичной склеивающей способности на машине, производящей фильтры. Кроме того, скорости машины могут быть значительно сокращены без существенно го ухудшения качества бокового шва сигареты или фильтра.

Claims (8)

1. Устройство для нанесения полоски текучей среды на основание, перемещающееся относительно устройства, содержащее сопло для распределения текучей среды, являющееся коническим и сужающееся до узкого кончика, контактирующего с основанием при использовании и имеющего заднюю кромку, при этом сопло и кончик имеют сквозной проход, образованный с выпускным каналом внутри кончика для обеспечения возможности выхода потока текучей среды из кончика вбок, причем выпускной канал содержит канавку, имеющую высоту около 0,5 до 5 мм и проходящую от прохода до задней кромки.

2. Устройство для нанесения полоски текучей среды на основание, перемещающееся относительно устройства, содержащее сопло для распределения текучей среды, являющееся коническим и сужающееся до узкого кончика, контактирующего с основанием при использовании и имеющего заднюю кромку, при этом сопло и кончик имеют сквозной проход, образованный с выпускным каналом внутри кончика для обеспечения возможности выхода потока текучей среды из кончика вбок, причем выпускной канал содержит канавку, проходящую от прохода до задней кромки, а проход имеет ширину от 0,5 до 5 мм.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором сопло, по существу, перпендикулярно основанию.

4. Устройство по п.2, в котором высота выпускного канала составляет от 0,5 до 5 мм.

5. Устройство по п.1 или 2, в котором высота выпускного канала составляет от 0,1 до 0,3 мм.

6. Устройство по п.1, в котором ширина прохода составляет от 0,5 до 5 мм.

7. Устройство по любому из пп.1, 2, 3, в котором ширина прохода составляет от 1 до 2 мм.

8. Устройство по любому из пп.1, 2, 3, в котором ширина прохода составляет около 1,5 мм.