EP2298669B1 - Kartusche mit integrierter Vorrichtung zum Erhitzen eines Schmelzklebstoffs, sowie Verfahren zur Verwendung der Kartusche - Google Patents

Kartusche mit integrierter Vorrichtung zum Erhitzen eines Schmelzklebstoffs, sowie Verfahren zur Verwendung der Kartusche Download PDF

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EP2298669B1
EP2298669B1 EP20090170384 EP09170384A EP2298669B1 EP 2298669 B1 EP2298669 B1 EP 2298669B1 EP 20090170384 EP20090170384 EP 20090170384 EP 09170384 A EP09170384 A EP 09170384A EP 2298669 B1 EP2298669 B1 EP 2298669B1
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EP
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cartridge
hot melt
melt adhesive
heating
adhesive
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Johannes Schulze
Kai Paschkowski
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Sika Technology AG
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Sika Technology AG
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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D83/00—Containers or packages with special means for dispensing contents
    • B65D83/0005—Containers or packages provided with a piston or with a movable bottom or partition having approximately the same section as the container
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
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    • B65D81/00—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents
    • B65D81/34—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents for packaging foodstuffs or other articles intended to be cooked or heated within the package
    • B65D81/3476—Packages provided with an electrical circuit, e.g. resistances, for heating the contents

Definitions

  • the invention relates to a cartridge with integrated device for heating a hotmelt adhesive, consisting of a filled with a hot melt adhesive cartridge, wherein the cartridge is configured cylindrically with a bottom and a cartridge head with a filling opening, and a method for using such a cartridge. Furthermore, the invention relates to a method for using a heatable cartridge.
  • Non-reactive hot melt adhesives are thermoplastic adhesives that achieve their adhesive effect and strength solely by changing the state of aggregation from liquid to solid during the cooling process. By reheating the adhesive bond can be solved again.
  • reactive hot-melt adhesives additionally react chemically and then form a thermoplastic elastomer, which can no longer be completely melted by the action of heat.
  • the hot melt adhesive For gluing two surfaces of the hot melt adhesive is applied to the adhesive surfaces in the hot state and then establishes a connection between the surfaces to be bonded during cooling.
  • the melting point is typically dependent on the composition in the range between 80 ° C and 200 ° C. If in the following text is written by a heating of the hot melt adhesive, then a heating of the hot melt adhesive to the application temperature is just above the Melting temperature meant, since already here the desired properties of the hot melt adhesive occur.
  • Hot melt adhesives generally allow fast work processes without lengthy dry processes of the adhesive.
  • the fields of application of hot melt adhesives are diverse, but mainly found in the industry. Typical applications are, for example, in the automotive industry in the bonding of gaskets, in the textile industry in the bonding of materials, in the packaging industry for gluing envelopes, as well as the furniture and construction industry for lamination.
  • a disadvantage of the use of hot melt adhesives is the relatively complex processing of these substances with expensive equipment for heating and keep the temperature of the hot melt adhesive.
  • the reactive hot melt adhesives must be protected from moisture during storage and before or during processing, since the reactive isocyanate groups of the hot melt adhesive otherwise react, for example with the humidity and the hot melt adhesive can not then be melted, that is useless. This means a lot of effort in the packaging of hot melt adhesives.
  • Typical packaging and storage are air-tight and watertight aluminum cartridges.
  • cartridge guns for applying hot melt adhesives or other tough materials such as silicone wherein the adhesive or material is pressed out by means of a special printing device from the cartridge. Normally, this is done by the bottom of the cartridge, which is designed as a movable piston, is pressed in the application inward and so presses the adhesive or material through the outlet opening at the cartridge head out.
  • the outlet opening is usually closed with an aluminum foil, alternatively or additionally by a screw cap, or is designed in such a way that there the material thickness is thin and can be easily penetrated.
  • Special cartridge guns with which the processing of a hot melt adhesive is possible, additionally have the option of heating the hot melt adhesive with the aid of a heater installed in the cartridge gun (cf. US-A-6,439,438 or DE-A-103 41 256 ). As a result, these devices are very complicated and expensive.
  • the inventors have recognized that a simple and cost-effective processing of hot melt adhesives - this applies to both reactive and non-reactive hot melt adhesives - for private users is possible. This can be accomplished by providing the hot melt adhesive in a special disposable packaging which, on the one hand, meets all the necessary storage conditions and, on the other hand, enables the necessary application temperature of the hot melt adhesive to be achieved. Thus, it is then possible to use a hot melt adhesive in combination with a commercial and inexpensive cartridge gun without special heater.
  • a disposable packaging for hot melt adhesives corresponds, for example, to an airtight cartridge, for example made of aluminum, in which a heating device, which can bring the hot melt adhesive to the application temperature, is additionally integrated. It is the Heating device embedded directly in the hot melt adhesive, so that as even as possible heating of the material can be guaranteed.
  • the heating device for example an elongate heating wire
  • the heating device can be removed from the hotmelt adhesive and the cartridge used for processing in a caulking gun.
  • a processing of the hot melt adhesive without prior removal of the heater such as a heating coil, possible.
  • a heating coil can either be arranged on the side of the cartridge or embedded in the hot-melt adhesive.
  • the inventors propose a cartridge with an integrated device for heating a hot-melt adhesive, consisting of a cartridge filled with a hot-melt adhesive, wherein the cartridge is configured cylindrically with a bottom and a cartridge head with a filling opening, in that at least one provided in the hot melt adhesive heating element is provided.
  • a variant of the invention provides that the at least one heating element is removed from the cartridge before processing of the hotmelt adhesive. It is particularly important to ensure that this fits easily through the outlet opening on the cartridge head.
  • an elongated heating wire is suitable for this purpose.
  • the heating wire has a fastening element which can be fixed to the outside of the cartridge.
  • This may be, for example, a screw cap which can be easily screwed on and unscrewed onto a screw thread on the outside of the cartridge head.
  • the cartridge can be closed and, on the other hand, it is possible for the heating wire to be easily pulled out of the cartridge.
  • the heating element is easy on the inside of the lid can be fixed without the function of the lid or the heating element would be affected.
  • the at least one heating element may also be a microwave generator which heats the hotmelt adhesive by microwaves, this alternative being certainly less preferred in the context of a one-way system for reasons of cost.
  • a further variant of the invention consists in that the at least one heating element is a heating spiral, which consists of an elastic material.
  • the heating coil can remain in the cartridge during processing. In order to squeeze the adhesive out of the cartridge, the cartridge can be clamped in a caulking gun, in which case a stamp presses the bottom of the cartridge inwards via a lever system and thus the adhesive is forced out through the filler opening. The heating coil is then simply compressed by the punch or the cartridge bottom.
  • a particular advantage of this variant is that the reactive hot-melt adhesive does not come into contact with atmospheric moisture before application, since the interior of the cartridge need only be opened immediately before application and not for removal of the heating device.
  • a power source can be, for example, an external power source, in which case the connection advantageously consists in a cable with a simple plug connection, further advantageously a transformer is provided which can ensure that the heater can be operated with a safe voltage of, for example, 12V.
  • a battery can be used as a power source. This is particularly advantageous in terms of flexibility of the site is here a battery, since the user is not dependent on the proximity of a power outlet.
  • the hot-melt adhesive described may be both a reactive and a non-reactive hot-melt adhesive.
  • Reactive hotmelt adhesives usually contain at least one polyurethane prepolymer having isocyanate groups, which is prepared by reacting suitable polyols, in particular polyesterpolyols, with an excess of diisocyanates.
  • Non-reactive hot melt adhesives advantageously contain a thermoplastic material which is selected from the group consisting of thermoplastic polyurethanes, polyesters, polyamides and homopolymers or copolymers of unsaturated monomers.
  • the monomers for the homo- or copolymers of unsaturated monomers are especially selected from the group consisting of ethylene, propylene, butylene, isobutylene, isoprene, vinyl acetate or higher esters thereof, and (meth) acrylate.
  • Particularly suitable are ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA), atactic poly- ⁇ -olefins (APAO), polypropylenes (PP) and polyethylenes (PE).
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymers
  • APAO atactic poly- ⁇ -olefins
  • PP polypropylenes
  • PE polyethylenes
  • the thermoplastic material is an ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) or an atactic poly- ⁇ -olefin (APAO).
  • the cartridge with a measuring device for measuring the temperature of the hot melt adhesive so that the temperature of the hot melt adhesive can be checked during heating. It is also possible via a control or feedback mechanism (usually via a computer control) to couple the heating power and the temperature so that the temperature remains at a desired and adjustable value.
  • the optimum application temperature is reached when the hot melt adhesive is at least partially liquefied.
  • the viscosity at the application temperature should be such that the hot melt adhesive is sufficiently fluid to be easily applied, but not so deep viscosity that it will flow away from the workpiece to be bonded.
  • the cartridge according to the invention it is advantageous to provide the cartridge in different sizes. This allows the end user, depending on the size of his project, to decide which portion size of the hot melt adhesive he needs. This means further cost savings and ease of use.
  • a variable filling amount of the adhesive in the cartridge can also be achieved by a different positioning of the cartridge bottom within the cartridge, since the cartridge bottom is pushed into the cartridge for squeezing anyway.
  • the heating wire it is of course necessary to adjust the length of the wire. This can be done for example by shortening the wire or by moving the wire through a clamping or holding device located in the cartridge.
  • non-reactive hot melt adhesives it is possible and cheap to reheat a used cartridge at a later time by reusing the heating element and to use up the hot melt adhesive from this cartridge.
  • the cartridge can be made of aluminum, since this material has good thermal conductivity properties.
  • a heating element which does not remain in the cartridge during the application, that is, for example, a heating wire according to the invention
  • the FIG. 1 shows a cartridge according to the invention 1.
  • the cartridge 1 has a cylindrical shape with a bottom 11 and a cartridge head 2.
  • the cartridge head 2 has an outlet opening 7 through which the hot melt adhesive can be pressed out during processing by pressing the bottom 11 into the cartridge , Such a cartridge 1 is filled at its end opposite the cartridge head 2 before the bottom 11 is inserted.
  • the cartridge head 7 additionally has on its outside a screw thread 6, which serves for fastening a screw cap connected to the heating device. It is also possible to screw a nozzle onto this thread when applying the adhesive.
  • the heater - see FIG. 2 -
  • the heater consists of an elongated heating wire 4 and the screw 5.
  • the heating wire 4 can be attached to the inside of the screw 5.
  • the screw cap should be taken to ensure that it can close the cartridge airtight.
  • the heating wire 4 It is important in the design of the heating wire 4 that it can be easily guided through the outlet opening of the cartridge head and extends as far as possible over the entire height of the cylindrical cartridge, so that a uniform heating of the hot melt adhesive takes place.
  • FIG. 3 This is in the FIG. 3 clearly visible.
  • a cartridge 1 with screwed-on screw 5 and axially positioned heating wire 4 is shown.
  • the heating wire 4 extends here almost over the entire height of the cartridge. 1
  • FIG. 4 a flow chart of the method according to the invention for the use of an inventively heated cartridge 1 is shown.
  • the method is used here on the variant according to FIGS. 1 to 3 described by way of example.
  • the hot melt adhesive in the cartridge 1 is heated.
  • the heater is connected to a power source.
  • this may be an external power source 8, wherein an intermediate transformer 9 can regulate the usual voltage from 220 V to 12 V down.
  • a temperature measuring device not shown here can measure the temperature of the hot melt adhesive continuously or at short intervals. Once it has reached the application temperature of the hot melt adhesive, the heating process is completed.
  • step 102.1 and 102.2 - the entire heater is removed. This is done by unscrewing the screw 5 and pulling out the heating wire 4.
  • the cartridge 1 can be mounted on the cartridge gun 10 in step 103.
  • the exemplary cartridge gun 10 shown here is a so-called skeleton gun. It is available in various sizes commercially, so that different sized cartridges 1 can be used with different portions of the hot melt adhesive.
  • the hotmelt adhesive may be extruded therefrom and processed by means of a die of the caulking gun which acts on the bottom of the cartridge 1 - step 104. Exemplary uses include gluing gaskets or laminating wood panels.
  • FIGS. 5 and 6 a further variant of the heating device according to the invention is shown.
  • This is a heating coil 3, which is embedded in the hot melt adhesive - see FIG. 5 .
  • the heating coil 3 is also connected via an intermediate transformer 9 to a power source 8. After heating the hot melt adhesive, the heating coil 3 remains in the cartridge 1.
  • the elastic spiral 3 deforms, so it is compressed in the direction of the outlet opening 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Kartusche mit integrierter Vorrichtung zum Erhitzen eines Schmelzklebstoffs, bestehend aus einer mit einem Schmelzklebstoff befüllten Kartusche, wobei die Kartusche zylinderförmig mit einem Boden und einem Kartuschenkopf mit einer Einfüllöffnung ausgestaltet ist, sowie ein Verfahren zur Verwendung einer derartigen Kartusche. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verwendung einer beheizbaren Kartusche.
    • Stand der Technik
  • Schmelzklebstoffe, auch abgekürzt mit HM (= hot melt), sind lösungsmittelfreie bei Raumtemperatur nahezu feste Produkte und basieren auf verschiedenen chemischen Rohstoffen, wie verschiedene Polyolen, Polymeren und Elastomeren.
  • Dabei wird unterschieden zwischen nichtreaktiven und reaktiven Schmelzklebstoffen. Nichtreaktive Schmelzklebstoffe sind thermoplastische Klebstoffe, die ihre Klebewirkung und Festigkeit ausschließlich durch die Änderung des Aggregatzustandes von flüssig auf fest während des Abkühlvorganges erreichen. Durch erneutes Aufheizen kann die Klebeverbindung wieder gelöst werden. Reaktive Schmelzklebstoffe dagegen reagieren zusätzlich noch chemisch und bilden dann ein thermoplastisches Elastomer, welches durch Hitzeeinwirkung nicht mehr vollständig aufgeschmolzen werden kann.
  • Zum Verkleben zweier Flächen wird der Schmelzklebstoff im heißen Zustand auf die Klebeflächen aufgetragen und stellt dann beim Abkühlen eine Verbindung zwischen den zu verklebenden Flächen her. Der Schmelzpunkt liegt dabei typischerweise abhängig von der Stoffzusammensetzung im Bereich zwischen 80°C und 200°C. Wird im folgenden Text von einem Erhitzen des Schmelzklebstoffs geschrieben, so ist ein Aufheizen des Schmelzklebstoffs auf die Applikationstemperatur kurz über der Schmelztemperatur gemeint, da bereits hier die gewünschten Eigenschaften des Schmelzklebstoffs auftreten.
  • Schmelzklebstoffe erlauben allgemein schnelle Arbeitsprozesse ohne langwierige Trockenprozesse des Klebstoffs. Die Einsatzgebiete von Schmelzklebstoffen sind vielfältig, jedoch hauptsächlich in der Industrie zu finden. Typische Anwendungen finden sich beispielweise im Automobilbau beim Verkleben von Dichtungen, in der Textilindustrie beim Verkleben von Stoffen, in der Verpackungsmittelindustrie zum Verkleben von Briefumschlägen, sowie der Möbel- und Bauindustrie zum Laminieren.
  • Nachteilig an der Verwendung von Schmelzklebstoffen ist die relativ aufwendige Verarbeitung dieser Stoffe mit kostenintensiven Geräten zum Erhitzen und auf Temperatur halten des Schmelzklebstoffs. Außerdem müssen die reaktiven Schmelzklebstoffe bei der Lagerung und vor oder während der Verarbeitung vor Feuchtigkeit geschützt werden, da die reaktiven Isocyanatgruppen des Schmelzklebstoffs sonst zum Beispiel mit der Luftfeuchtigkeit reagieren und der Schmelzklebstoff danach nicht mehr aufgeschmolzen werden kann, also unbrauchbar ist. Dies bedeutet einen hohen Aufwand bei der Verpackung der Schmelzklebstoffe. Eine typische Verpackung und Aufbewahrung sind dabei luft- und wasserdichte Kartuschen aus Aluminium.
  • Diese Probleme - aufwendige Verarbeitung mit kostenintensiven Geräten und hoher Verpackungsaufwand zum Schutz vor Feuchtigkeit - machen eine Nutzung durch private Verbraucher beziehungsweise die Verwendung im nicht industriellen Sektor nahezu unmöglich beziehungsweise unrentabel.
  • Weiterhin sind Kartuschenpistolen zum Auftragen von Schmelzklebstoffen oder anderen zähen Werkstoffen wie beispielsweise Silikon bekannt, wobei der Kleb- oder Werkstoff mit Hilfe einer speziellen Druckvorrichtung aus der Kartusche herausgepresst wird. Normalerweise geschieht dies, indem der Boden der Kartusche, welcher als ein beweglicher Kolben ausgebildet wird, bei der Applikation nach innen gedrückt wird und so der Kleb- oder Werkstoff durch die Austrittsöffnung am Kartuschenkopf hinaus presst. Die Austrittsöffnung ist dabei üblicherweise mit einer Aluminiumfolie, alternativ oder zusätzlich auch durch einen Schraubdeckel, verschlossen oder wird beim Herstellen derart gestaltetet, dass dort die Materialstärke dünn ist und einfach durchstossen werden kann.
  • Spezielle Kartuschenpistolen, mit denen die Verarbeitung eines Schmelzklebstoffs möglich ist, besitzen zusätzlich eine Möglichkeit den Schmelzklebstoff mit Hilfe einer in der Kartuschenpistole eingebauten Heizvorrichtung zu erhitzen (vgl. US-A-6 439 438 oder DE-A-103 41 256 ). Dadurch sind diese Geräte sehr aufwendig und teuer.
  • Bisherige Ansätze zur vereinfachten Verarbeitung von Schmelzklebstoffen sind nicht bekannt.
    • Darstellung der Erfindung
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine kostengünstige und einfache Lösung zu finden, so dass Schmelzklebstoffe auch für private Verbraucher rentabel und unkompliziert einsetzbar sind.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
    • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Die Erfinder haben erkannt, dass eine einfache und kostengünstige Verarbeitung von Schmelzklebstoffen - dies betrifft sowohl reaktive als auch nichtreaktive Schmelzklebstoffe - für private Nutzer möglich ist. Dies kann erreicht werden, indem der Schmelzklebstoff in einer speziellen Einwegverpackung bereitgestellt wird, die zum einen alle erforderlichen Lagerungsbedingungen erfüllt und es zum anderen ermöglicht, die nötige Applikationstemperatur des Schmelzklebstoffs herbeizuführen. Damit ist es dann möglich, einen Schmelzklebstoff in Kombination mit einer handelsüblichen und kostengünstigen Kartuschenpistole ohne spezielle Heizvorrichtung zu verwenden.
  • Eine erfindungsgemäße Einwegverpackung für Schmelzklebstoffe entspricht zum Beispiel einer luftdichten Kartusche, beispielsweise aus Aluminium, in der zusätzlich eine Heizvorrichtung integriert ist, welche den Schmelzklebstoff auf Applikationstemperatur bringen kann. Dabei ist die Heizvorrichtung direkt in den Schmelzklebstoff eingebettet, so dass ein möglichst gleichmäßiges Erhitzen des Materials gewährleistet werden kann.
  • Hat der Schmelzklebstoff seine Applikationstemperatur erreicht, kann die Heizvorrichtung, beispielsweise ein länglicher Heizdraht, entsprechend einer Variante der Erfindung aus dem Schmelzklebstoff entfernt werden und die Kartusche zur Verarbeitung in eine Kartuschenpistole eingesetzt werden. In einer anderen Variante ist eine Verarbeitung des Schmelzklebstoffs ohne vorheriges Entfernen der Heizvorrichtung, beispielsweise einer Heizspirale, möglich. Eine solche Heizspirale kann entweder wandseitig an der Kartusche angeordnet sein oder im Schmelzklebstoff eingebettet sein.
  • Entsprechend diesem Grundgedanken schlagen die Erfinder vor, eine Kartusche mit integrierter Vorrichtung zum Erhitzen eines Schmelzklebstoffs, bestehend aus einer mit einem Schmelzklebstoff befüllten Kartusche, wobei die Kartusche zylinderförmig mit einem Boden und einem Kartuschenkopf mit einer Einfüllöffnung ausgestaltet ist, dahingehend zu verbessern, dass mindestens ein im Schmelzklebstoff eingebettetes Heizelement vorgesehen ist.
  • Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass das mindestens eine Heizelement vor der Verarbeitung des Schmelzklebstoffes aus der Kartusche entfernt wird. Dabei ist besonders darauf zu achten, dass dieses leicht durch die Austrittsöffnung am Kartuschenkopf passt. Vorteilhafterweise eignet sich hierfür ein länglicher Heizdraht.
  • Weiterhin ist es dann vorteilhaft, wenn der Heizdraht ein Befestigungselement aufweist, welches an der Außenseite der Kartusche fixiert werden kann. Dies kann beispielsweise ein Schraubdeckel sein, der auf ein Schraubgewinde an der Außenseite des Kartuschenkopfes einfach auf- und abgeschraubt werden kann. Damit kann einerseits die Kartusche verschlossen und andererseits ermöglicht werden, dass der Heizdraht einfach aus der Kartusche herausgezogen werden kann. Besonders vorteilhaft an dieser Ausführung ist, dass das Heizelement einfach an der Innenseite des Deckels befestigt werden kann, ohne dass die Funktion des Deckels oder des Heizelements beeinträchtigt werden würden.
  • Alternativ kann das mindestens eine Heizelement auch ein Mikrowellen-Erzeuger sein, welches den Schmelzklebstoff durch Mikrowellen erhitzt, wobei diese Alternative im Rahmen eines Einwegsystems aus Kostengründen sicherlich weniger bevorzugt ist.
  • Eine weitere Variante der Erfindung besteht darin, dass das mindestens eine Heizelement eine Heizspirale ist, welche aus einem elastischen Material besteht. Der Vorteil dieser Variante liegt darin, dass die Heizspirale während der Verarbeitung in der Kartusche bleiben kann. Um den Klebstoff aus der Kartusche herauszupressen, kann die Kartusche in eine Kartuschenpistole eingespannt werden, wobei dann über ein Hebelsystem ein Stempel den Boden der Kartusche nach innen drückt und so der Klebstoff durch die Einfüllöffnung nach außen gepresst wird. Die Heizspirale wird dann einfach durch den Stempel beziehungsweise den Kartuschenboden zusammengedrückt. Besonders vorteilhaft an dieser Variante ist, dass der reaktive Schmelzklebstoff vor der Applikation nicht mit Luftfeuchtigkeit in Kontakt gelangt, da der Innenraum der Kartusche erst unmittelbar vor der Applikation und nicht zum Entfernen der Heizvorrichtung geöffnet werden muss.
  • Zum Betrieb des Heizelementes ist es vorteilhaft, dieses mit einer Stromquelle zu verbinden. Als Stromquelle kann beispielsweise eine externen Stromquelle sein, wobei hier die Verbindung vorteilhaft in einem Kabel mit einer einfachen Steckverbindung besteht, wobei weiterhin vorteilhaft ein Transformator vorgesehen ist, der dafür sorgen kann, dass die Heizvorrichtung mit einer ungefährlichen Spannung von beispielsweise 12V betrieben werden kann.
  • Alternativ kann als Stromquelle auch eine Batterie verwendet werden. Dies ist besonders vorteilhaft bezüglich der Flexibilität des Einsatzortes ist hierbei eine Batterie, da der Nutzer nicht auf die Nähe einer Steckdose angewiesen ist.
  • Bei dem beschriebenen Schmelzklebstoff kann es sich erfindungsgemäß sowohl um einen reaktiven als auch einen nichtreaktiven Schmelzklebstoff handeln. Dabei enthalten reaktive Schmelzklebstoffe meist mindestens ein Isocyanatgruppen aufweisendes Polyurethanprepolymer, welches durch Umsetzung geeigneter Polyole, insbesondere Polyesterpolyole, mit einem Überschuss an Diisocyanaten hergestellt wird, auf. Nichtreaktive Schmelzklebstoff enthalten vorteilhaft ein thermoplastisches Material, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, Polyester, Polyamide und Homo- oder Copolymere von ungesättigten Monomeren. Die Monomeren für die Homo- oder Copolymere von ungesättigten Monomeren sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylen, Propylen, Butylen, Isobutylen, Isopren, Vinylacetat oder höhere Ester davon, und (Meth)acrylat. Besonders geeignet sind Ethylenvinylacetat-Copolymere (EVA), ataktische Poly-α-Olefine (APAO), Polypropylene (PP) und Polyethylene (PE). Bevorzugt ist das thermoplastische Material ein Ethylenvinylacetat-Copolymer (EVA) oder ein ataktisches Poly-α-olefin (APAO).
  • Abhängig von den verwendeten Stoffgruppen ergeben sich dann Vorteile, die anwendungsbedingt beziehungsweise verfahrenstechnisch ausgenutzt werden können. Durch die verschiedenen Zusammensetzungen ist es möglich, bestimmte Vorteile zu kombinieren und/oder Nachteile zu minimieren.
  • Optional ist es auch möglich, die Kartusche mit einer Messvorrichtung zum Messen der Temperatur des Schmelzklebstoffs auszustatten, so dass beim Erhitzen die Temperatur des Schmelzklebstoffs überprüft werden kann. Es ist auch möglich, über einen Steuerungs- bzw. Rückkopplungsmechanismus (meist über eine Computersteuerung) die Heizleistung und die Temperatur zu koppeln so, dass die Temperatur auf einem gewünschten und einstellbaren Wert verbleibt. Die optimale Applikationstemperatur ist erreicht, wenn der Schmelzklebstoff zumindest teilweise verflüssigt ist. Die Viskosität sollte bei der Applikationstemperatur dergestalt sein, dass der Schmelzklebstoff genügend flüssig ist, um leicht appliziert zu werden, jedoch nicht so tiefviskos, dass er vom zu verklebenden Werkstück wegfließt.
  • Um die Anwendung und den Gebrauch der erfindungsgemäßen Kartusche weiterhin flexibel zu gestalten, ist es vorteilhaft, die Kartusche in unterschiedlichen Größen bereitzustellen. Dadurch kann der Endverbraucher abhängig von den Ausmaßen seines Vorhabens entscheiden, welche Portionsgröße des Schmelzklebstoffs er benötigt. Dies bedeutet eine weitere Kostenersparnis und Benutzerfreundlichkeit. Alternativ kann eine variable Füllmenge des Klebstoffs in der Kartusche auch durch eine unterschiedliche Positionierung des Kartuschenbodens innerhalb der Kartusche erreicht werden, da der Kartuschenboden zum Herauspressen sowieso in die Kartusche hineingeschoben wird. Bei der Variante mit dem Heizdraht ist es dann natürlich nötig, die Länge des Drahtes anzupassen. Dies kann zum Beispiel durch ein Kürzen des Drahtes oder durch ein Verschieben des Drahtes durch eine in der Kartusche befindliche Klemm- oder Haltevorrichtung geschehen. Vor allem bei nicht reaktiven Schmelzklebstoffen ist es möglich und günstig, eine angebrauchte Kartusche zu einem späteren Zeitpunkt durch eine Wiederverwendung des Heizelementes wieder zu erwärmen und den Schmelzklebstoff aus dieser Kartusche aufzubrauchen.
  • Vorteilhafterweise kann die Kartusche aus Aluminium gefertigt sein, da dieses Material gute Wärmeleitfähigkeitseigenschaften besitzt.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Verwendung einer Kartusche mit einer Heizvorrichtung, beinhaltend die folgenden Verfahrensschritte:
    1. i) Erhitzen des Schmelzklebstoffs in der Kartusche mit Hilfe des Heizelements;
    2. ii) Montage der Kartusche mit dem erhitzten Schmelzklebstoff auf eine Kartuschenpistole;
    3. iii) Applikation des Schmelzklebstoffes.
  • Bei der Verwendung eines Heizelementes, welches während der Applikation nicht in der Kartusche verbleibt, also beispielsweise ein erfindungsgemäßer Heizdraht, ist es sinnvoll, diesen Heizdraht vor der Applikation aus dem Schmelzklebstoff zu entfernen. Dies gilt gegebenenfalls auch für einen Verschluss der Austrittsöffnung am Kartuschenkopf.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, dass nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt sind. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den hier gezeigten Figuren um schematische Darstellungen ohne Größenbezüge handelt.
  • Es zeigen im Einzelnen:
    • FIG. 1:
    Kartusche mit Schraubgewinde;
    FIG. 2:
    Heizdraht;
    FIG. 3:
    Kartusche mit integriertem Heizdraht;
    FIG.4:
    Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erhitzen eines Schmelzklebstoffs mit Hilfe eines Heizdrahtes;
    FIG. 5:
    Kartusche mit integrierter Heizspirale;
    FIG.6:
    Momentaufnahme einer Kartusche mit integrierter Heizspirale während der Verarbeitung.
  • Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kartusche 1. Die Kartusche 1 besitzt eine zylindrische Form mit einem Boden 11 und einem Kartuschenkopf 2. Der Kartuschenkopf 2 weist eine Austrittsöffnung 7 auf, durch die der Schmelzklebstoff bei der Verarbeitung durch ein Eindrücken des Bodens 11 in die Kartusche herausgepresst werden kann. Befüllt wird eine derartige Kartusche 1 an ihrem dem Kartuschenkopf 2 gegenüberliegenden Ende bevor der Boden 11 eingesetzt wird.
  • In dieser Ausführungsform besitzt der Kartuschenkopf 7 zusätzlich an seiner Außenseite ein Schraubgewinde 6, welches zum Befestigen eines mit der Heizvorrichtung verbundenen Schraubdeckels dient. Es ist auch möglich, bei der Applikation des Klebstoffes eine Düse auf dieses Gewinde aufzuschrauben.
  • Die Heizvorrichtung - siehe Figur 2 - besteht in dieser Variante aus einem länglichen Heizdraht 4 und dem Schraubdeckel 5. Der Heizdraht 4 kann an der Innenseite des Schraubdeckels 5 befestigt werden. Bei der Gestaltung des Schraubdeckels sollte darauf geachtet werden, dass dieser die Kartusche luftdicht verschließen kann.
  • Wichtig bei der Gestaltung des Heizdrahtes 4 ist es, dass dieser leicht durch die Austrittsöffnung des Kartuschenkopfes geführt werden kann und möglichst über die gesamte Höhe der zylindrischen Kartusche reicht, so dass eine gleichmäßige Erhitzung des Schmelzklebstoffs erfolgt.
  • Dies ist in der Figur 3 gut zu erkennen. Hier ist eine Kartusche 1 mit aufgeschraubtem Schraubdeckel 5 und axial positioniertem Heizdraht 4 dargestellt. Der Heizdraht 4 reicht hier nahezu über die gesamte Höhe der Kartusche 1.
  • In der Figur 4 ist ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verwendung einer erfindungsgemäß beheizbaren Kartusche 1 gezeigt. Das Verfahren wird hier an der Variante entsprechend den Figuren 1 bis 3 beispielhaft beschrieben. Im ersten Schritt 101 des Verfahrens wird der Schmelzklebstoff in der Kartusche 1 erhitzt. Dazu wird die Heizvorrichtung an eine Stromquelle angeschlossen. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine externe Stromquelle 8 handeln, wobei ein zwischengeschalteter Transformator 9 die übliche Spannung von 220 V auf 12 V runter regeln kann.
  • Zusätzlich kann ein hier nicht näher dargestelltes Temperaturmessgerät fortlaufend oder in kurzen Intervallen die Temperatur des Schmelzklebstoffs messen. Sobald diese die Applikationstemperatur des Schmelzklebstoffes erreicht hat, ist der Heizvorgang abgeschlossen.
  • Als nächstes - Schritt 102.1 und 102.2 - wird die gesamte Heizvorrichtung entfernt. Dies erfolgt durch ein Abschrauben des Schraubdeckels 5 und Herausziehen des Heizdrahtes 4. Nun kann die Kartusche 1 im Schritt 103 auf die Kartuschenpistole 10 montiert werden. Bei der hier gezeigten beispielhaften Kartuschenpistole 10 handelt es sich um eine sogenannte Skelettpistole. Sie ist in verschiedenen Größen im Handel erhältlich, so dass unterschiedlich große Kartuschen 1 mit unterschiedlichen Portionen des Schmelzklebstoffs verwendet werden können. Der Schmelzklebstoff kann mit Hilfe eines Stempels der Kartuschenpistole, der am Boden der Kartusche 1 angreift, aus dieser herausgepresst und verarbeitet werden - Schritt 104. Beispielhafte Verwendungsmöglichkeiten sind das Verkleben von Dichtungen oder Laminieren von Holzplatten.
  • In den Figuren 5 und 6 ist eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung gezeigt. Hierbei handelt es sich um eine Heizspirale 3, die im Schmelzklebstoff eingebettet ist - siehe Figur 5 . Die Heizspirale 3 ist ebenfalls über einen zwischengeschalteten Transformator 9 mit einer Stromquelle 8 verbunden. Nach dem Erhitzen des Schmelzklebstoffs bleibt die Heizspirale 3 in der Kartusche 1. Zum Herauspressen des Klebstoffs aus der Austrittsöffnung 7 wird der Boden 11 der Kartusche 1 in diese hinein gedrückt - siehe Figur 6 . Dabei verformt sich die elastische Spirale 3, sie wird also in Richtung der Austrittsöffnung 7 zusammengedrückt.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, soweit sie von den Ansprüchen gedeckt sind.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kartusche
    2
    Kartuschenkopf
    3
    Heizspirale
    4
    Heizdraht
    5
    Schraubdeckel
    6
    Schraubgewinde
    7
    Austrittsöffnung
    8
    Stromquelle
    9
    Transformator
    10
    Kartuschenpistole
    11
    Boden
    101
    Erhitzen des Schmelzklebstoffs
    102.1
    Entfernen des Heizelementes
    102.2
    Entfernen des Verschlusses
    103
    Montage der Kartusche auf eine Kartuschenpistole
    104
    Applizieren des Schmelzklebstoffes

Claims (15)

  1. Kartusche (1) mit integrierter Vorrichtung zum Erhitzen eines Schmelzklebstoffs, bestehend aus:
    einer mit einem Schmelzklebstoff befüllten Kartusche (1), wobei die Kartusche (1) zylinderförmig mit einem Boden (11) und einem Kartuschenkopf (2) mit einer Austrittsöffnung (7) ausgestaltet ist,
    dadurch gekennzeichnet,dass
    mindestens ein im Schmelzklebstoff eingebettetes Heizelement (3, 4) vorgesehen ist.
  2. Kartusche (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das mindestens eine Heizelement ein Heizdraht (4) ist.
  3. Kartusche (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der mindestens eine Heizdraht (4) ein Befestigungselement aufweist.
  4. Kartusche (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Befestigungselement ein Schraubdeckel (5) ist.
  5. Kartusche (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kartuschenkopf (2) außenseitig ein Schraubgewinde (6) aufweist, auf welches der Schraubdeckel (5) aufgeschraubt werden kann.
  6. Kartusche (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das mindestens eine Heizelement eine Heizspirale (3) ist.
  7. Kartusche (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Heizspirale (3) aus einem elastischen Material besteht.
  8. Kartusche (1) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Heizelement (3, 4) eine Verbindung zu einer Stromquelle (8) aufweist.
  9. Kartusche (1) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schmelzklebstoff ein reaktiver Schmelzklebstoff ist, welcher insbesondere Isocyantgruppen aufweisende Polymere, beinhaltet.
  10. Kartusche (1) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schmelzklebstoff ein nichtreaktiver Schmelzklebstoff ist.
  11. Kartusche (1) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der nichtreaktive Schmelzklebstoff ein thermoplastisches Material enthält, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Polyurethanen, Polyester, Polyamide und Homo- oder Copolymere von ungesättigten Monomeren.
  12. Kartusche (1) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Messvorrichtung zum Messen der Temperatur des Schmelzklebstoffs in der Kartusche (1) vorgesehen ist.
  13. Kartusche (1) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kartusche (1) aus Aluminium gefertigt ist.
  14. Verfahren der Verwendung einer Kartusche (1) gemäß den voranstehenden Patentansprüchen 1 bis 13, beinhaltend die folgenden Verfahrensschritte:
    i) Erhitzen (101) des Schmelzklebstoffs in der Kartusche (1) mit Hilfe des Heizelements (3,4),
    ii) Montage (103) der Kartusche (1) mit dem erhitzten Schmelzklebstoff auf eine Kartuschenpistole (10),
    iii) Applizieren des Schmelzklebstoffs (104).
  15. Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Heizdraht (4) aus dem Schmelzklebstoff (102.1) und/oder der Verschlusses (5) des Kartuschenkopfes (2) entfernt wird (102.2).
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