ES2630027T3

ES2630027T3 - Distribuidor de rociado y método de rociado de adhesivos de alta cohesión

Info

Publication number: ES2630027T3
Application number: ES11790456.5T
Authority: ES
Inventors: Justin A. Clark; Wesley C. Fort; Mark A. Gould; Laurence B. Saidman; Leslie J. Varga; William M. Ridge
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2010-06-05
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2031-06-03
Also published as: US8753713B2; EP2576075B1; AU2011261348B2; AU2011261348A1; JP2013536261A; WO2011153422A1; JP2016128168A; EP2576075A1; CN103108702A; EP2576075A4; US20110300295A1; CN103108702B

Abstract

Un método para distribuir sin contacto un adhesivo termofusible sobre un substrato, comprendiendo el método: rociar una pluralidad de gotas (120) diminutas de adhesivo termofusible desde una salida de boquilla (66b) hacia un substrato (12) en una dirección de desplazamiento, siendo cada gota (120) de adhesivo termofusible alargada y con una longitud (DL) de gota alineada aproximadamente con la dirección de desplazamiento y una anchura de gota (DW) más corta que la longitud de gota; y controlar el rociado de tal forma que cada una de las gotas (120) del adhesivo termofusible permanece alargada y no se transforma en una gota con forma esférica en el tramo entre la salida de boquilla y el substrato (12), caracterizado por que el substrato (12) incluye una ranura (114) que define una anchura de ranura de 0,5 milímetros o menos, cada gota (120) del adhesivo termofusible está dimensionada de tal forma que la anchura de la gota sería de alrededor de 1,0 milímetros si la gota se transformara a una forma esférica, y el rociado de adhesivo termofusible comprende además: aplicar la pluralidad de gotas (120) en la ranura (114) sobre el substrato (12) de forma que nada del adhesivo termofusible se salga de la ranura (114).

Description

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DESCRIPCION

Distribuidor de rociado y metodo de rociado de adhesivos de alta cohesion Referencia cruzada con solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud Provisional de Patente Americana con N.° de serie 61/351.856, presentada el 5 de junio de 2010 (pendiente), cuya divulgacion se incorpora por referencia en el presente documento en su totalidad.

Campo tecnico

La presente invencion se refiere generalmente a un distribuidor y a un metodo para la distribucion sin contacto de adhesivos de alta cohesion y, particularmente, a un distribuidor y a un metodo de rociado de pequenas cantidades o gotas de un adhesivo termofusible tal como el material adhesivo de poliuretano reactivo (“PUR”).

Antecedentes

En determinadas aplicaciones, a veces es necesario distribuir lfquidos desde un cartucho o recipiente similar y sobre un objetivo deseado. Por ejemplo, los adhesivos termofusibles tales como el material adhesivo PUR pueden distribuirse con un cartucho del tipo jeringa y sobre un objetivo deseado. Un tipo de cartucho convencional, o sistema distribuidor por jeringa para distribuir adhesivos termofusibles, normalmente funciona como un distribuidor por contacto haciendo contacto directamente en el substrato con el adhesivo que sale de la boquilla. Otro tipo de sistema convencional de distribuidor termofusible es operativo para distribuir perlas o gotas grandes de adhesivo termofusible de un modo sin contacto.

En algunas aplicaciones tales como el ensamblaje de telefonos moviles, el adhesivo debe ser distribuido con precision en pequenas ranuras con anchuras de 0,5 milfmetros y mas pequenas. Ademas, estas ranuras estan situadas adyacentes a componentes microelectronicos u otros elementos que deben estar aislados del adhesivo. Los distribuidores convencionales de jeringa por contacto para adhesivos termofusibles, generalmente, no son efectivos en estas aplicaciones por que la salida de la boquilla no puede moverse lo suficientemente cerca, en un proceso de distribucion por contacto, para que el adhesivo distribuido que sale de la boquilla haga contacto en las pequenas ranuras sin tambien hacer contacto involuntariamente con los elementos circundantes. Para adaptarse a un area objetivo tan pequena, es conveniente distribuir gotas de adhesivo de diametro pequeno en un proceso controlado de distribucion sin contacto. Sin embargo, los sistemas convencionales de distribucion termofusible sin contacto no producen una gota lo suficientemente pequena de adhesivo termofusible como para caber dentro de las ranuras pequenas.

Los distribuidores de rociado convencionales se han estado usando para distribuir materiales reactivos de dos componentes, tales como las resinas epoxfdicas. Vease la Patente Americana N.° 5.747.102, de Smith et al, y la Patente Americana N.° 6.253.957, de Messerly et al. Por “de rociado”, en el contexto de esta memoria descriptiva, se entiende que significa distribuir rapidamente cantidades diminutas de un material viscoso de tal forma que cada gota rociada se libere desde el distribuidor. Los distribuidores de rociado convencionales funcionan bien para sus fines previstos. Sin embargo, los distribuidores de rociado convencionales no han sido usados eficazmente para distribuir gotas pequenas o diminutas (a saber, de menos de 0,5 milfmetros de diametro) o adhesivos termofusibles de alta cohesion, incluyendo adhesivos PUR, por que las gotas que pasan a traves del orificio de valvula no adquieren una velocidad adecuada durante la distribucion como para salir a chorro de forma efectiva. A este respecto, algunas veces el adhesivo termofusible de alta cohesion falla al liberarse de la boquilla. Como resultado, la boquilla se bloquea con adhesivo que tiende a endurecerse o solidificarse rapidamente, lo cual deja inoperante todo el distribuidor. Ademas, los intentos de rociar adhesivo termofusible con distribuidores de rociado convencionales han acabado en desgaste prematuro o fallo de la aguja de la valvula y el piston de activacion como resultado de las elevadas fuerzas necesarias para distribuir y liberar adhesivo termofusible. El documento JP 2004356128 divulga tambien un eyector de gotas de lfquido.

El ensamblaje de telefonos moviles y otros dispositivos electronicos puede ser un proceso relativamente diffcil y lento, comparado con otras operaciones de ensamblaje con adhesivo termofusible. Como resultado, el “tiempo abierto”, o cantidad de tiempo que el adhesivo esta dentro de un intervalo de temperatura propicio para formar uniones, debe aumentarse necesariamente para determinados ensamblajes de dispositivos electronicos. Aunque elevar la temperatura del adhesivo termofusible es una opcion para incrementar el tiempo abierto, los adhesivos termofusibles son generalmente altamente sensibles a las altas temperaturas y la degradacion de los adhesivos termofusibles a estas temperaturas mas altas es posible. Por tanto, hay un lfmite sobre cuanto tiempo abierto puede proporcionarse para una union favorable de componentes con adhesivo termofusible.

Son necesarios, por lo tanto, metodos y distribuidores de rociado que aborden estos y otros problemas.

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Sumario

En una realizacion de la invencion, un metodo para distribuir sin contacto un adhesivo termofusible sobre un substrato incluye rociar una pluralidad de gotas diminutas del adhesivo termofusible desde una salida de la boquilla hacia el substrato en una direccion de desplazamiento. Cada gota es alargada y tiene una longitud de gota aproximadamente alineada con la direccion de desplazamiento y una anchura de gota mas corta que la longitud de gota. El metodo incluye tambien controlar el rociado de tal forma que cada una de las gotas permanece alargada y no se transforma en una gota de forma esferica en el tramo entre la salida de la boquilla y el substrato.

Cada una de las gotas puede dimensionarse de tal forma que la anchura de gota sena de 1,0 milfmetros si la gota se transformara en una forma esferica. Sin embargo, rociar el adhesivo termofusible puede incluir aplicar la pluralidad de gotas a una ranura sobre un substrato que tiene una anchura de ranura de 0,5 milfmetros o menos, de tal forma que nada del adhesivo termofusible se salga de la ranura. El adhesivo termofusible puede ser un material adhesivo de poliuretano reactivo (PUR). El rociado de adhesivo termofusible puede incluir ademas mover una aguja a traves de una longitud de avance configurada para formar una onda de presion suficiente como para desprender cada gota de adhesivo termofusible de la salida de la boquilla.

En otra realizacion de la invencion, un metodo de distribuir sin contacto un adhesivo termofusible sobre un substrato incluye calentar un sistema distribuidor hasta una primera temperatura. El adhesivo termofusible se rocfa desde una salida de la boquilla del sistema distribuidor abriendo y cerrando repetidamente una valvula del sistema distribuidor, formando de ese modo una pluralidad de gotas diminutas del adhesivo termofusible. El rociado puede ser controlado de tal forma que cada gota del adhesivo termofusible se caliente rapidamente hasta una segunda temperatura mas alta que la primera temperatura a medida que cada gota se libera de la salida de la boquilla.

El metodo puede incluir ademas ajustar la longitud de avance de un elemento de valvula de la valvula, a fin de aumentar o disminuir la segunda temperatura. El metodo puede incluir tambien enfriar rapidamente cada gota rociada desde la segunda temperatura para minimizar la degradacion del adhesivo termofusible.

En otra realizacion de la invencion, un distribuidor de rociado para distribuir gotas diminutas de adhesivo termofusible incluye un modulo distribuidor, un cuerpo de valvula y una valvula de solenoide. El modulo distribuidor incluye un elemento de valvula con una seccion de piston y una aguja formada integralmente con la seccion de piston. El cuerpo de valvula esta acoplado al modulo distribuidor e incluye una boquilla con un asiento de valvula y un orificio de valvula. La valvula de solenoide suministra aire presurizado para alternar el elemento de valvula en direccion hacia el asiento de valvula y lejos del mismo. La aguja por tanto hace contacto repetidamente con el asiento de valvula para rociar gotas diminutas de adhesivo termofusible a traves del orificio de valvula.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una realizacion de un distribuidor de rociado de conformidad con la presente invencion.

La Figura 2 es una vista transversal lateral del distribuidor de rociado de la Fig.1 tomada generalmente a lo largo de la lmea 2-2.

La Figura 3 es una vista transversal frontal del distribuidor de rociado de la Fig.1 tomada generalmente a lo largo de la lmea 3-3.

La Figura 4A es una vista transversal frontal del distribuidor de rociado de la Fig.1 durante la distribucion de adhesivo termofusible sobre un substrato.

La Figura 4B es una vista transversal frontal del substrato de la Fig. 4A despues de la distribucion de adhesivo termofusible.

La Figura 5 es una vista transversal parcialmente en perspectiva del distribuidor de rociado de la Fig.1 distribuyendo adhesivo termofusible sobre el substrato de la Fig.4A.

La Figura 6A es un grafico de la temperatura del distribuidor de rociado de la Fig.1 y el adhesivo termofusible distribuido durante un ciclo ilustrativo de distribucion con el distribuidor de rociado calentado de forma activa.

La Figura 6B es un grafico de la temperatura del distribuidor de rociado de la Fig.1 y el material adhesivo PUR distribuido durante un ciclo ilustrativo de distribucion con el distribuidor de rociado calentado de forma activa.

La Figura 6C es un grafico de la temperatura del distribuidor de rociado de la Fig.1 y el adhesivo termofusible distribuido durante otro ciclo ilustrativo de distribucion con el distribuidor de rociado no calentado de forma activa.

La Figura 6D es un grafico de la temperatura del distribuidor de rociado de la Fig.1 y el material adhesivo PUR

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distribuido durante otro ciclo ilustrativo de distribucion con el distribuidor de rociado no calentado de forma activa. Descripcion detallada

Las Figuras 1-5 ilustran una realizacion de un distribuidor 10 configurado para distribuir adhesivo termofusible de alta cohesion sobre un substrato 12 de conformidad con la presente invencion. Por ejemplo, el distribuidor 10 es un distribuidor sin contacto capaz de rociar o distribuir rapidamente cantidades diminutas (p.ej. “gotas”) de material adhesivo PUR, u otro material termoplastico de alta cohesion (en adelante denominado colectivamente adhesivos termofusibles), para colocacion en lugares pequenos y ajustados incluyendo, pero sin limitarse a, ranuras en el ensamblaje de productos. El distribuidor 10 puede usarse en la distribucion de adhesivo termofusible en ranuras que tengan una anchura de ranura de 0,5 milfmetros o menos, como normalmente se encuentran en el ensamblaje de telefonos moviles u otros ensamblajes electronicos. En un ejemplo no limitante, el material adhesivo PUR distribuido puede ser Adhesivo Facil PUR EZ17005, EZ17010, EZ17030, o EZ17060 Scotch-Weld® disponible comercialmente en la ComparMa 3M de Maplewood, Minnesota. Se entendera que “de cohesion” en esta memoria descriptiva se refiere a la tendencia del material a adherirse o permanecer atrafdo a moleculas del mismo material. Cohesion en este contexto tambien se refiere algunas veces a una viscosidad extensional alta.

En referencia a la Fig.1, el distribuidor 10 incluye un modulo distribuidor 14, un bloque calefactor 16 acoplado al modulo distribuidor 14 y un suministro de adhesivo 18 acoplado al bloque calefactor 16. El suministro de adhesivo 18 puede ser un deposito para recibir el adhesivo, o el suministro de adhesivo 18 podna recibir un adhesivo pre- envasado tal como un cartucho o jeringa de adhesivo. El modulo distribuidor 14 puede incluir un conjunto de ajuste de avance 20 que se extiende a una carcasa principal 22 acoplada al bloque calefactor 16. La carcasa principal 22 del modulo distribuidor 14 puede tambien estar acoplada a una valvula de solenoide 24 con fines tratados en mas detalle mas adelante. Por tanto, el bloque calefactor 16, el suministro de adhesivo 18 y la valvula de solenoide 24 cooperan para definir una cavidad 26 configurada para recibir y retener el modulo distribuidor 14. El suministro de adhesivo 18 puede montarse sobre una estructura de apoyo 28 configurada para soportar y mover el distribuidor 10 con respecto al substrato 12.

En la realizacion de la Fig.2, el suministro de adhesivo 18 esta adaptado para recibir un cartucho de adhesivo (no se muestra). El suministro de adhesivo 18 incluye un adaptador de cartucho 30 en un extremo inferior 32, un conjunto de tapon 33 en un extremo superior 34 y una perforacion 36 para sujetar el cartucho o jeringa de adhesivo entre el adaptador de cartucho 30 y el conjunto de tapon 33. En realizaciones alternativas del suministro de adhesivo 18, puede suministrarse a la perforacion 36 adhesivo termofusible lfquido bombeado en el suministro de adhesivo 18, o adhesivo termofusible en estado solido procedente de un sistema automatico de llenado o alimentacion, que sena despues derretido y presurizado en la perforacion 36. Cuando el suministro de adhesivo 18 esta acoplado al bloque calefactor 16, el extremo inferior 32 y el adaptador de cartucho 30 pueden contactar con una superficie 38 del bloque calefactor 16. Una primera junta torica 40 en el adaptador de cartucho 30 y una segunda junta torica 42 en el conjunto de tapon 33 sellan la perforacion 36 del entorno externo del distribuidor 10. El adaptador de cartucho 30 incluye un puerto 44 que puede estar configurado para perforar un cartucho de adhesivo posicionado en la perforacion 36 y un conducto de adaptador 46 que proporciona comunicacion fluida entre la perforacion 36 y el bloque calefactor 16.

Despues de haber colocado un cartucho de adhesivo termofusible dentro de la perforacion 36, el conjunto de tapon 33 se gira a la posicion de cerrado mostrada en las Figuras 1 y 2. El conjunto de tapon 33 puede incluir un par de tapones roscados 48a, 48b que se extienden hacia arriba desde los lados opuestos de la perforacion 36 en la superficie superior 38, un brazo de bloqueo 50 giratorio acoplado de manera pivotante con el primer tapon roscado 48a y un elemento de tapon 52. El elemento de tapon 52 incluye un extremo inferior 52a que retiene la segunda junta torica 42 y esta configurado para ser insertado en la perforacion 36 del suministro de adhesivo 18. El elemento de tapon 52 tambien incluye un extremo superior 52b y un conducto de aire 52c que se extiende desde el extremo superior 52b hasta el extremo inferior 52a. El conjunto de tapon 33 puede incluir ademas un acoplamiento de aire 54, enganchado con el extremo superior 52b del elemento de tapon 52 por una conexion roscada o similar. El aire presurizado puede ser suministrado a traves del acoplamiento de aire 54 y el conducto de aire 52c para forzar el adhesivo termofusible desde la perforacion 36 a traves del adaptador de cartucho 30 y en el bloque calefactor 16. El brazo de bloqueo 50 puede ser girado en contacto con el segundo tapon roscado 48b y el acoplamiento de aire 54, como se muestra en las Figuras 1 y 2, de forma que el brazo de bloqueo 50 contacta con el extremo superior 52b del elemento de tapon 52 para, de ese modo, bloquear la retirada del elemento de tapon 52 de la perforacion 36. Cuando un cartucho de adhesivo termofusible se queda sin material adhesivo, el brazo de bloqueo 50 puede ser pivotado alrededor del primer tapon roscado 48a fuera del segundo tapon roscado 48b y el acoplamiento de aire 54 para posibilitar retirar el elemento de tapon 52 y reemplazar el cartucho. Se entendera que pueden usarse estructuras alternativas conocidas de desviacion y bloqueo para sujetar el elemento de tapon 52 en la perforacion 36 durante la operacion del distribuidor 10 en otras realizaciones.

Con referencia a las Figuras 1 y 2, el bloque calefactor 16 puede incluir una seccion principal de bloqueo 16a y una placa de cubierta 16b acoplada a la seccion principal de bloqueo 16a y a la valvula de solenoide 24 con pernos 56 estandar. La placa de cubierta 16b puede retirarse para abrir la cavidad 26 de forma que puede accederse al modulo distribuidor 14 para limpiar, reparar o reemplazar el mismo. El bloque calefactor 16 incluye ademas un conducto 58

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de bloque calefactor en la seccion principal de bloqueo 16a que acopla de forma fluida el portador de cartucho 16 y la carcasa principal 22 del modulo distribuidor 14. El conducto 58 de bloque calefactor puede incluir una seccion hemisferica 58a en la superficie superior 38 y una perforacion 58b que se extiende desde la seccion hemisferica 58a hacia la carcasa principal 22. La perforacion 58b preferiblemente no incluye ningun codo de conducto o curvas de forma que el conducto 58 de bloque calefactor puede limpiarse facilmente cuando el bloque calefactor 16 se desacopla del distribuidor 10. La superficie superior 38 del bloque calefactor 16 puede incluir una junta torica 60 para sellar el conducto 58 de bloque calefactor del entorno externo del distribuidor 10.

El bloque calefactor 16 puede tambien estar configurado para recibir un sensor de temperatura 62a dispuesto al final de un cable 62 de sensor de temperatura y un cartucho calefactor 64 (ambos se muestran en la Fig.1). El sensor de temperatura 62a se extiende hacia el conducto 58 de bloque calefactor para detectar la temperatura del bloque calefactor 16 y por lo tanto la temperatura del adhesivo termofusible que fluye a traves del distribuidor 10. El sensor de temperatura 62a es un sensor convencional tal como un sensor a base de mquel. Un cartucho calefactor 64 convencional (mostrado en la Fig.3) esta configurado para dar energfa termica al adhesivo termofusible a traves del bloque calefactor 16 al igual que al modulo distribuidor 14 y al suministro de adhesivo 18 acoplado al bloque calefactor 16. En una operacion ilustrativa, el cartucho calefactor 64 puede ser controlado para mantener el modulo distribuidor 14, el bloque calefactor 16 y el suministro de adhesivo 18 dentro de un intervalo de temperatura operativa deseado, como desde alrededor de (107,2 °C) 225 grados Fahrenheit a alrededor de (135 °C) 275 grados Fahrenheit. A este respecto, el modulo distribuidor 14, el bloque calefactor 16 y el suministro de adhesivo 18 estan configurados para transmitir energfa termica desde el cartucho calefactor 64 de forma que no es necesario un elemento calefactor independiente sobre el modulo distribuidor 14. Esta temperatura operativa mantiene el adhesivo termofusible en un estado derretido durante todo el proceso de distribucion.

Con referencia adicional a las Figuras 2 y 3, la carcasa principal 22 del modulo distribuidor 14 incluye una perforacion 65 y un elemento de valvula 68 que se extiende parcialmente a traves de la perforacion 65. Un cuerpo de valvula 66 puede ser parcialmente insertado en la perforacion 65 de la carcasa principal 22 debajo del conjunto de ajuste de avance 20. El cuerpo de valvula 66 incluye una seccion superior 66a que se extiende en la perforacion 65 y una boquilla 66b que se proyecta desde la seccion superior 66a. Mas adelante se describen detalles adicionales del cuerpo de valvula 66. El elemento de valvula 68 incluye una seccion de piston 70 y una aguja 72 formada integralmente con la seccion de piston 70. El elemento de valvula 68 puede estar formado de acero inoxidable. La construccion integral o unitaria de la seccion de piston 70 y la aguja 72, que estan formadas de un unica pieza de material y funcionan como un unico objeto, reduce la probabilidad de que las fuerzas y aceleraciones elevadas aplicadas al elemento de valvula 68, durante el rociado de adhesivo termofusible, vayan a cortar o romper secciones del elemento de valvula 68, como en el punto de contacto entre la seccion de piston 70 y la aguja 72.

El modulo distribuidor 14 tambien incluye un paquete de sellado 73 insertado en la perforacion 65 de la carcasa principal 22 entre la seccion de piston 70 del elemento de valvula 68 y la seccion superior 66a del cuerpo de valvula 66. El paquete de sellado divide la perforacion 65 de la carcasa principal 22 en una camara de piston neumatico 74, adaptada para recibir la seccion de piston 70 y una camara de adhesivo 76 adyacente al cuerpo de valvula 66 y adaptada para recibir adhesivo termofusible y la aguja. El paquete de sellado 73 incluye un elemento de sellado 73a dinamico superior y un elemento de sellado 73b dinamico inferior, cada uno de los cuales recibe la aguja 72 a traves de ellos. Los elementos de sellado 73a, 73b dinamicos mantienen la separacion de fluido entre el aire presurizado en la camara de piston 74 y el adhesivo termofusible en la camara de adhesivo 76. El paquete de sellado 73 se mantiene en posicion dentro de la perforacion 65 por la seccion superior 66a del cuerpo de valvula 66, que puede retenerse dentro de la perforacion 65 mediante un enganche roscado, una abrazadera externa, o cualquier otro metodo conocido de acoplamiento de un cuerpo de valvula 66 a un modulo distribuidor 14.

El cuerpo de valvula 66 puede incluir un asiento de valvula 80 en la boquilla 66b y una salida de boquilla en forma de un orificio de valvula 82 en comunicacion fluida con la camara de adhesivo 76. El cuerpo de valvula 66 y, por lo tanto, el asiento de valvula 80 estan formados normalmente de acero para herramientas, para que el calor se transmita facilmente al adhesivo termofusible y para aumentar las fuerzas de impacto descritas en mas detalle mas adelante. Igualmente, la carcasa principal 22 esta formada de acero inoxidable en la realizacion ilustrada del modulo distribuidor 14. Sin embargo, se entendera que la carcasa principal 22 puede, alternativamente, estar formada de aluminio recubierto de Teflon, laton u otro material que tenga una alta transmision de energfa termica desde el cartucho calefactor 64 hasta el adhesivo termofusible.

La carcasa principal 22 incluye ademas un puerto de entrada 86 en comunicacion fluida con la fuente de adhesivo. El paquete de sellado 73 incluye ademas al menos un conducto de entrada 88 adyacente a la seccion superior 66a del cuerpo de valvula 66 y en comunicacion fluida con el puerto de entrada 86 de la carcasa principal 22 y la camara de adhesivo 76. Por tanto, en la realizacion ilustrada, el adhesivo termofusible fluye desde la perforacion 36 a traves del conducto 58 de bloque calefactor, el puerto de entrada 86 y al menos un conducto de entrada 88, hasta la camara de adhesivo 76, en donde el adhesivo termofusible puede entonces ser distribuido a traves del orificio de valvula 82. Un par de juntas toricas 90 de sellado pueden estar dispuestas entre el bloque calefactor 16 y la carcasa principal 22. Otra junta torica 92 de sellado puede estar dispuesta entre la carcasa principal 22 y el paquete de sellado 73, encima del al menos un conducto de entrada 88 y otra junta torica 93 de sellado puede estar dispuesta entre la carcasa principal 22 y la seccion superior 66a del cuerpo de valvula 66. Estas juntas toricas 90, 92, 93 de

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sellado garantizan que el camino del fluido, desde el bloque calefactor 16 hasta la camara de adhesivo 76, permanece sellado del entorno externo del distribuidor 10. La realizacion ilustrada del paquete de sellado 73 incluye multiples conductos de entrada 88 y un conducto anular 94 entre el paquete de sellado 73 y la carcasa principal 22 de forma que se proporciona comunicacion fluida entre el puerto de entrada 86 y los multiples conductos de entrada 88, pero se entendera que solo un conducto de entrada 88 sin un conducto anular 94 puede ser proporcionado en realizaciones alternativas dentro del alcance de la presente invencion.

La camara de piston neumatico 74 en la carcasa principal 22 esta dividida en una camara de piston superior 74a y una camara de piston inferior 74b por la seccion de piston 70 del elemento de valvula 68. La camara de piston superior 74a puede estar unida por medio de un elemento de bloqueo formado por el extremo inferior 110a de una varilla 110 del conjunto de ajuste de avance 20 (descrito en mas detalle mas adelante), mientras que la camara de piston inferior 74b puede estar unida por el paquete de sellado 73 y el elemento de sellado superior 73a. La carcasa principal 22 incluye ademas una entrada de aire superior 98a en comunicacion fluida con la camara de piston superior 74a y una salida de aire superior 100a de la valvula de solenoide 24. Asimismo, la carcasa principal 22 tambien incluye una entrada de aire inferior 98b en comunicacion fluida con la camara de piston inferior 74b y una salida de aire inferior 100b de la valvula de solenoide 24. La camara de piston 74 y las entradas de aire superior e inferior 98a, 98b pueden estar selladas del entorno externo del distribuidor 10 por medio de un par de juntas toricas 102 situadas entre la carcasa principal 22 y la valvula de solenoide 24 y otra junta torica 104 posicionada entre la carcasa principal 22 y el cuerpo de valvula 66. Ademas, la seccion de piston 70 puede incluir una junta de piston 106 configurada para sellar la camara de piston superior 74a de la camara de piston inferior 74b.

La valvula de solenoide 24 es una conocida valvula de aire que suministra alternativamente aire presurizado a alrededor de 413, 6 kPa a 689,4 kPa (60-100 psi) a la camara de piston superior 74a y a la camara de piston inferior 74b para forzar al piston 70 y la aguja 72 a moverse entre una posicion recogida mostrada en la Fig.3 y una posicion desplegada mostrada en la Fig.4A. Como resultado, un extremo 108 en forma de bola de la aguja 72 del elemento de valvula 68 entra y sale del enganche con el asiento de valvula 80, abriendo y cerrando de ese modo el orificio de valvula 82 repetidamente. Se entendera que el extremo 108 de la aguja 72 del elemento de valvula 68 puede estar formado de una forma diferente a la forma de bola ilustrada en esta realizacion del distribuidor 10. Asimismo, aunque el movimiento del elemento de valvula 68 esta controlado neumaticamente usando el piston 70 y la valvula de solenoide 24 en la realizacion ilustrada, otras realizaciones del distribuidor 10 pueden incluir dispositivos alternativos para la activacion del movimiento redproco del elemento de valvula 68 incluyendo, pero no limitado a, un motor electrico y armazon.

El conjunto de ajuste de avance 20 de la realizacion ilustrada incluye una varilla interna 110 que tiene un extremo inferior 110a que se extiende a la camara de piston superior 74a. Se entendera que el extremo inferior 110a de la varilla 110 puede estar formado de un material configurado para amortiguar los repetidos impactos del piston 70 contra el conjunto de ajuste de avance 20, y el adhesivo termofusible tambien amortigua ligeramente el impacto entre el extremo 108 en forma de bola y el asiento de valvula 80. Sin embargo, estas fuerzas de amortiguacion no impiden que el distribuidor 10 rode gotas diminutas de adhesivo termofusible desde la camara de adhesivo 76. El conjunto de ajuste de avance 20 puede tambien incluir una tapa de modulo 111 insertada al menos parcialmente en la perforacion 65 de la carcasa principal 22 encima de la camara de piston 74. La tapa de modulo 111 incluye una perforacion 111a roscada internamente adaptada para enganchar una seccion central 110b roscada de la varilla 110. Una primera junta torica 112a de sellado esta posicionada entre la tapa de modulo 111 y la carcasa principal 22 y una segunda junta torica 112b de sellado esta posicionada entre la varilla 110 y la tapa de modulo 111 debajo de las roscas internas de la perforacion 111a. Estas juntas toricas 112a, 112b de sellado impiden la fuga de aire presurizado fuera de la camara de piston 74 hacia el entorno externo alrededor del distribuidor 10. La varilla interna 110 se extiende mas alla de la tapa de modulo 111 hasta un cabezal impulsor 110c que puede ser girado para mover la varilla 110 hacia arriba o hacia abajo dentro de la tapa de modulo 111 y la camara de piston 74.

En la posicion recogida del elemento de valvula 68 mostrado en la Fig.3, el extremo inferior 110a de la varilla 110 contacta con la seccion de piston 70 para detener el movimiento hacia arriba del elemento de valvula 68. En consecuencia, el movimiento de la varilla 110 producido por el giro del cabezal impulsor 110c es operable para modificar la longitud total de avance (mostrado como SL en la Fig.3) del elemento de valvula 68. En la realizacion ilustrada, la longitud de avance SL puede ajustarse entre alrededor de 1,5 milfmetros y alrededor de 2,0 milfmetros. La longitud maxima de avance SL (aproximadamente 2,0 milfmetros) es aproximadamente cuatro veces mas larga que la longitud maxima de avance de los distribuidores de rociado convencionales (que no se usan para distribuir adhesivo termofusible como se ha descrito anteriormente). La longitud de avance SL del elemento de valvula 68 permite la liberacion completa de adhesivo termofusible desde la boquilla 66b durante los ciclos de distribucion y ademas sube la temperatura de aplicacion del adhesivo termofusible para incrementar el tiempo abierto disponible para la union favorable con el adhesivo termofusible, como se explica en mas detalle mas adelante.

Con referencia a la Fig.4, el orificio de valvula 82 puede definir un diametro de salida OD de alrededor de 0,2 milfmetros hasta alrededor de 0,3 milfmetros. Este intervalo de diametros de salida OD es mas grande que las salidas de distribuidores de rociado convencionales (que no se usan para distribuir adhesivo termofusible como se ha descrito anteriormente) y favorece mas la liberacion de adhesivo termofusible desde la boquilla 66b. Con ese fin, el diametro de salida OD del orificio de valvula 82, la onda de presion formada por el movimiento del elemento de

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valvula 68 a traves de la longitud de avance SL y el impacto del extremo 108 en forma de bola contra el asiento de valvula 80, conjuntamente son suficientes para forzar al adhesivo termofusible de alta cohesion a desprenderse completamente del orificio de valvula 82 para formar una gota 120 alargada. En consecuencia, el distribuidor 10 de rociado de la presente realizacion puede rociar con exito cantidades diminutas de adhesivo termofusible, incluyendo material adhesivo PUR, para volar desde la boquilla 66b hacia el substrato 12 a lo largo de una direccion de desplazamiento indicada por la flecha 121. Por tanto, a medida que se repite el ciclo de distribucion, el adhesivo termofusible no se acumula para bloquear la boquilla 66b y es por lo tanto rociado eficientemente.

El distribuidor 10 controla que se alarguen o extiendan las gotas 120 rociadas de adhesivo termofusible en el punto de separacion de la boquilla 66b como resultado del proceso de rociado. En este sentido, las gotas 120 rociadas definen una forma alargada de tipo lagrima con un extremo delantero 120a mas ancho y un extremo posterior 120b mas estrecho (vease Fig.5). Cada gota 120 rociada define una longitud de gota Dl desde el extremo delantero 120a hasta el extremo posterior 120b como se define aproximadamente a lo largo de la direccion de desplazamiento 121. Cada gota 120 rociada tambien define una anchura de gota Dw definida en la direccion transversal respecto a la direccion de desplazamiento 121, anchura de gota Dw que es menor que la longitud de gota Dl. Aunque la boquilla 66b esta separada del substrato 12 por una altura de distribucion Ld, la alta cohesion del adhesivo termofusible ayuda a mantener sustancialmente la forma y orientacion de las gotas 120 distribuidas a medida que las gotas 120 se desplazan a lo largo de la altura de distribucion Ld.

En otras palabras, las gotas 120 no tienden a transformarse en una gota mas ancha con forma esferica durante el transcurso del desplazamiento desde la boquilla 66b hasta el substrato 12. La anchura de gota Dw por lo tanto permanece generalmente constante durante el desplazamiento. En consecuencia, la gota 120 de adhesivo termofusible permanece con un tamano y orientacion adecuados al contactar con el substrato 12 para encajar en espacios pequenos tales como una ranura 114 que tiene una anchura de ranura Wg de 0,5 milfmetros o menos. En comparacion, si las gotas 120 se transformaran en una gota mas ancha con forma esferica durante el desplazamiento, la anchura de gota Dw aumentana hasta alrededor de 1,0 milfmetros, que es demasiado ancho para encajar en la ranura 114. Sin embargo, el distribuidor 10 de la presente realizacion alarga y controla el tamano de las gotas 120 rociadas de adhesivo termofusible de forma que las gotas 120 pueden mantenerse totalmente dentro de la ranura 114 sobre el substrato 12 como se muestra en las Figuras 4B y 5.

Con referencia continuada a la Fig.5, el distribuidor 10 puede moverse a lo largo de la longitud de la ranura 114 en el sentido de las flechas 123 durante el rociado del adhesivo termofusible. Este movimiento a lo largo de la longitud de la ranura 114 favorece que las gotas 120 alargadas se extiendan a lo largo de la longitud de la ranura 114 al contactar con la ranura 114, en vez de extenderse fuera de la anchura de la ranura 114. En resumen, el movimiento del distribuidor 10 a lo largo de la longitud de la ranura 114 y el control de la forma alargada y el tamano de las gotas 120 rociadas, garantizan conjuntamente que el adhesivo termofusible sea aplicado solamente en la ranura 114.

Convenientemente, el distribuidor 10 de rociado tambien distribuye de forma consistente el mismo volumen de adhesivo termofusible en cada gota 120 a lo largo de un dfa de distribucion, durante el cual la viscosidad del adhesivo termofusible puede cambiar hasta un 20-30 %, especialmente en el caso de material adhesivo PUR. En consecuencia, un volumen consistente de adhesivo termofusible puede ser aplicado a cada substrato 12 sucesivo en un proceso de produccion.

El distribuidor 10 de rociado tambien permite la distribucion del adhesivo termofusible a una temperatura optima para maximizar el tiempo abierto o la cantidad de tiempo despues de la aplicacion en el que puede realizarse una union favorable con el adhesivo termofusible. Como se ha descrito previamente, al cartucho calefactor 64 calienta el adhesivo termofusible hasta una primera temperatura, que es una temperatura de aplicacion que es menor que la temperatura donde el adhesivo termofusible comienza a degradarse si se mantiene a esa temperatura durante un periodo de tiempo prolongado. La temperatura de aplicacion puede variar debido a las diferencias entre adhesivos, los substratos a unir, etc. En los ejemplos siguientes, la temperatura de aplicacion era de alrededor de 121,1 °C (250 grados Fahrenheit). El distribuidor 10 de rociado convenientemente tambien produce suficientes fuerzas de corte sobre el adhesivo termofusible durante el proceso de rociado para causar un calentamiento rapido o instantaneo de las gotas diminutas rociadas de adhesivo termofusible hasta una segunda temperatura por encima de la primera temperatura. Un ejemplo del rapido calentamiento del adhesivo termofusible se ilustra adicionalmente en los graficos mostrados en las Figuras 6A-6D.

La Figura 6A corresponde a una prueba de combinacion con un adhesivo termofusible habitual que tiene una cohesion mas baja que la de un adhesivo PUR. En esta prueba de combinacion, el distribuidor 10 de rociado disparo de forma continua durante al menos 20 segundos sobre un substrato estatico y se permitio que el adhesivo termofusible se acumulara sobre el substrato. Los sensores de temperatura se posicionaron sobre el suministro de adhesivo 18, sobre el modulo distribuidor 14, sobre la boquilla 66b y sobre el substrato 12. El cartucho calefactor 64 calento el modulo distribuidor 14 hasta alrededor de 121,1 °C (250 grados Fahrenheit) durante el transcurso de la prueba de combinacion. Como se muestra en la Fig.6A, la temperatura medida en la boquilla 66b y la temperatura del adhesivo termofusible distribuido sobre el pico de substrato durante el periodo de distribucion (desde aproximadamente t=5 segundos a t=25 segundos) estan muy por encima de la temperatura del modulo de 121,1 °C (250 grados Fahrenheit). El adhesivo termofusible sobre el substrato alcanzo una temperatura maxima de 132, 2 °C

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(270 grados Fahrenheit) en esta prueba de combinacion, pero luego se enfrio rapidamente despues de que se completara el ciclo de distribucion, como se muestra en la Fig.6A.

La Fig. 6B corresponde a una prueba de combinacion con un material adhesivo PUR. Al igual que la prueba de combinacion anterior, el distribuidor 10 de rociado disparo de forma continua desde alrededor de t=5 segundos a t=25 segundos, el cartucho calefactor 64 calento el modulo distribuidor 14 hasta alrededor de 121, 1 °C (250 grados Fahrenheit) y el material adhesivo PUR se acumulo sobre el substrato. Una vez mas, el rapido calentamiento de la boquilla 66b y del material adhesivo PUR distribuido sobre el substrato esta ilustrado durante el ciclo de distribucion en la Fig.6B. Aunque el sensor de temperatura sobre el substrato registro una senal ruidosa de temperatura, la temperatura maxima del material adhesivo PUR sobre el substrato es de 135 °C (275 grados Fahrenheit). Una vez mas, el material adhesivo PUR se enfrio rapidamente sobre el substrato una vez que el ciclo de distribucion se completo.

Las Figs. 6C y 6D corresponden a unas pruebas de combinacion alternativas utilizando el mismo adhesivo termofusible de la Fig.6A y el mismo material adhesivo PUR de la Fig.6B, excepto que el cartucho calefactor 64 no esta calentando de forma activa el modulo distribuidor 14 en estas pruebas de combinacion. Por consiguiente, en ambas pruebas la temperatura de modulo se ilustra cayendo durante el transcurso de la prueba debido a la falta de calentamiento activo. Incluso sin el calentamiento activo, la temperatura de la boquilla 66b y la temperatura del adhesivo distribuido sobre el substrato subieron exponencialmente en ambas pruebas muy por encima de la temperatura del modulo distribuidor 14. Como se muestra en la Fig.6C, el material adhesivo termofusible sobre el substrato alcanzo una temperatura maxima de 118, 3 °C (245 grados Fahrenheit) cuando la temperatura del modulo distribuidor 14 estaba alrededor de 107,2 °C (225 grados Fahrenheit). Al igual que se muestra en la Fig.6D, el material adhesivo PUR sobre el substrato alcanzo una temperatura maxima de 132, 2 °C (270 grados Fahrenheit) cuando la temperatura del modulo distribuidor 14 era de alrededor de 98,8 °C (210 grados Fahrenheit).

De los resultados de estas pruebas de combinacion, esta claro que el rociado de adhesivo termofusible causa un aumento rapido en la temperatura de aplicacion del adhesivo termofusible. Este aumento rapido de la temperatura de aplicacion es incluso mas pronunciado con el material adhesivo PUR. Se cree que la longitud de avance SL aumentada del elemento de valvula 68 causa una mayor interaccion por friccion entre la aguja 72 y el adhesivo termofusible en la camara de adhesivo 76, asf como mayor impacto o fuerzas de corte aplicadas al adhesivo termofusible cuando el extremo 108 en forma de bola hace contacto con el asiento de valvula 80. Cada una de estas fuentes aumentadas de energfa termica permite el rapido o instantaneo aumento significativo de temperatura de una diminuta gota 120 rociada por encima de la primera temperatura controlada en el modulo distribuidor 14. Y puesto que el tamano de la gota 120 rociada es diminuto, este aumento de temperatura (p.ej. hasta la segunda temperatura en los ejemplos anteriores) incrementa significativamente la cantidad de tiempo en el que el adhesivo termofusible rociado se mantiene a una temperatura suficientemente alta como para formar uniones adecuadas.

Asimismo, el aumento de temperatura de las gotas 120 rociadas puede estar controlado mediante el aumento o disminucion de la longitud de avance SL del elemento de valvula 68. La segunda temperatura puede aproximarse o superar la temperatura a la que el adhesivo termofusible empieza a degradarse, pero las gotas 120 rociadas se enfnan rapidamente tras liberarse de la boquilla 66b y, por tanto, se minimiza el riesgo de degradacion causado por permanecer a esa temperatura durante periodos de tiempo prolongados. En este sentido, el distribuidor 10 de rociado incrementa eficazmente el tiempo abierto del adhesivo termofusible mientras minimiza la degradacion del adhesivo termofusible.

Por tanto, el distribuidor 10 aborda muchos de los problemas con la distribucion de gotas 120 de adhesivo termofusible u otro material de cohesion en ranuras 114 pequenas sobre un substrato 12, tales como en los ensamblajes de telefonos moviles. El distribuidor 10 es efectivo para rociar gotas pequenas de los adhesivos termofusibles y controlar las gotas 120 rociadas, de forma que el adhesivo termofusible encaja en una ranura 114 pequena. Asimismo, el distribuidor 10 calienta instantaneamente las gotas 120 rociadas por encima de la primera temperatura controlada en el modulo distribuidor 14, de forma que el tiempo abierto se incrementa con minima degradacion del adhesivo termofusible.

Aunque que la presente invencion ha sido ilustrada por medio de la descripcion de sus realizaciones espedficas, y aunque que las realizaciones han sido descritas con considerable detalle, no se pretende restringir o limitar de ningun modo el alcance de las reivindicaciones adjuntas a dicho detalle. Las diversas caractensticas tratadas en este documento pueden ser usadas solas o en cualquier combinacion. Las ventajas y modificaciones adicionales apareceran facilmente para aquellos expertos en la materia. La invencion en sus aspectos mas generales, por lo tanto, no esta limitada a los detalles espedficos, aparatos representativos y metodos y ejemplos ilustrativos mostrados y descritos. En consecuencia, pueden hacerse variaciones respecto a tales detalles sin desviarse del alcance del concepto general inventivo, segun se define en las reivindicaciones.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo para distribuir sin contacto un adhesivo termofusible sobre un substrato, comprendiendo el metodo:

rociar una pluralidad de gotas (120) diminutas de adhesivo termofusible desde una salida de boquilla (66b) hacia un substrato (12) en una direccion de desplazamiento, siendo cada gota (120) de adhesivo termofusible alargada y con una longitud (Dl) de gota alineada aproximadamente con la direccion de desplazamiento y una anchura de gota (Dw) mas corta que la longitud de gota; y

controlar el rociado de tal forma que cada una de las gotas (120) del adhesivo termofusible permanece alargada y no se transforma en una gota con forma esferica en el tramo entre la salida de boquilla y el substrato (12), caracterizado por que

el substrato (12) incluye una ranura (114) que define una anchura de ranura de 0,5 milfmetros o menos, cada gota (120) del adhesivo termofusible esta dimensionada de tal forma que la anchura de la gota sena de alrededor de 1,0 milfmetros si la gota se transformara a una forma esferica, y el rociado de adhesivo termofusible comprende ademas:

aplicar la pluralidad de gotas (120) en la ranura (114) sobre el substrato (12) de forma que nada del adhesivo termofusible se salga de la ranura (114).
2. El metodo de la reivindicacion 1, en el que un sistema de distribucion rocfa el adhesivo termofusible, incluyendo el sistema de distribucion una valvula y la salida de boquilla, y el rociado del material adhesivo termofusible comprende ademas:

abrir la valvula para suministrar el adhesivo termofusible a traves de la salida de la boquilla; y

cerrar la valvula para separar el adhesivo termofusible de la salida de la boquilla para convertirse en una gota

(120).
3. El metodo de la reivindicacion 2, en el que la valvula incluye un asiento de valvula (80) y una aguja (72), y abrir la valvula comprende ademas:

retirar la aguja (72) del asiento de valvula (80) hacia una posicion recogida a lo largo de una longitud de avance (SL) de alrededor de 1,5 milfmetros hasta alrededor de 2,0 milfmetros.
4. El metodo de la reivindicacion 3, en el que el cierre de la valvula comprende ademas:

mover la aguja (72) desde la posicion recogida hasta el asiento de valvula (80) a traves de la longitud de avance (SL) de alrededor de 1,5 milfmetros hasta alrededor de 2,0 milfmetros para formar una onda de presion que separe el adhesivo termofusible de la salida de boquilla.
5. El metodo de la reivindicacion 1, en el que el adhesivo termofusible es un material adhesivo de poliuretano reactivo (PUR).
6. El metodo de la reivindicacion 1, en el que un sistema de distribucion con la salida de la boquilla rocfa el adhesivo termofusible; y el rociado del adhesivo termofusible comprende ademas:

calentar el sistema de distribucion hasta una primera temperatura; y

calentar rapidamente cada gota (120) diminuta rociada del adhesivo termofusible hasta una segunda temperatura mayor que la primera temperatura a medida que cada gota (120) se libera desde la salida de boquilla; en el que al calentar cada gota (120) rociada del adhesivo termofusible hasta la segunda temperatura se incrementa el tiempo abierto del adhesivo termofusible sobre el substrato (12).
7. El metodo de la reivindicacion 6, en el que el rociado del adhesivo termofusible comprende ademas:

enfriar rapidamente cada gota (120) rociada desde la segunda temperatura para minimizar la degradacion del adhesivo termofusible.
8. El metodo de la reivindicacion 6, en el que la primera temperatura esta dentro de un intervalo desde alrededor de 107 °C hasta alrededor de 135 °C, y en el que la segunda temperatura es al menos 6,7 °C mayor que la primera temperatura.
9. El metodo de la reivindicacion 2, comprendiendo el metodo ademas:

calentar el sistema de distribucion hasta una primera temperatura;

rociar el adhesivo termofusible desde la salida de boquilla y hacia el substrato (12) abriendo y cerrando repetidamente la valvula para formar una pluralidad de gotas (120) diminutas del adhesivo termofusible; y controlar el rociado de tal forma que cada gota (120) del adhesivo termofusible se calienta rapidamente hasta una segunda temperatura mayor que la primera temperatura a medida que cada gota (120) se libera desde la

salida de boquilla.
10. El metodo de la reivindicacion 9, en el que la valvula incluye un elemento de valvula (68) que avanza a traves de una longitud de avance (SL), y el control del rociado comprende ademas:

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ajustar la longitud de avance (SL) para aumentar o disminuir la segunda temperatura.
11. El metodo de la reivindicacion 9, en el que el rociado del adhesivo termofusible comprende ademas:

10 enfriar rapidamente cada gota (120) rociada desde la segunda temperatura para minimizar la degradacion del adhesivo termofusible.
12. El metodo de la reivindicacion 9, en el que la primera temperatura esta dentro de un intervalo desde alrededor de 107 °C hasta alrededor de 135 °C, y en el que la segunda temperatura es al menos 6,7 °C mayor que la primera

15 temperatura.