TW201429555A - 用於熱熔融系統流體線路之隔熱裝置 - Google Patents

Abstract

本發明揭示施配可自一較低溫度之可流動非熔融液體狀態加熱至一較高溫度之熔融液體狀態之一熱熔融黏著劑材料之系統及方法，該等系統及方法包括：使用一泵將在該較低溫度之可流動非熔融液體狀態之熱熔融黏著劑材料泵送至一供應導管中；使熱熔融黏著劑材料通過允許過渡性非熔融及熔融狀態材料自由流動移動之該供應導管中之一受熱隔熱裝置；在連接至該受熱隔熱裝置之一熱交換器中將該熱熔融黏著劑材料加熱至該較高溫度之熔融液體狀態；及自與該熱交換器流體連通之一施配器施配較高溫度之熔融液體狀態之該熱熔融黏著劑材料。

Description

用於熱熔融系統流體線路之隔熱裝置

本發明大體上係關於用於施配熱熔融黏著劑之系統。更特定言之，本發明係關於用於連接一熱熔融施配系統內之組件之一流體線路。舉例而言，一流體線路可用以將一泵與一熱交換器連接以用於一熱熔融黏著劑施配器。

通常在製造流水線中使用液體熱熔融施配系統以自動將封裝材料(諸如盒子、紙板箱及類似物)之構造中使用之一黏著劑分散。液體熱熔融黏著劑施配系統利用在室溫下係高度黏性液體，但可藉由加熱變得活化以變成一更低黏性熔融液體之膠(諸如混成塑膠溶膠及類似物)。受熱以後，更容易泵送及施配熔融液體。然而，不可曝露熔融液體以延長無碳化加熱。因此，活化與施配點盡可能靠近以減少浪費之液體熱熔融黏著劑對於液體熱熔融系統而言係重要的。

一典型液體熱熔融黏著劑施配系統包括一泵及一施配器，緊靠施配器之一加熱器係定位在其等之間。Stumphauzer等人在美國專利第7,623,772號中描述此一系統。然而，在關閉施配系統(諸如用於維修)之後，在移除於加熱器與泵之間固化之熔融液體時，出現挑戰。此外，熔融液體諸如經由熱膨脹向上遊遷移至系統之一未加熱部分且開始固化成一塞子。在某一時刻，塞子可固化以完全阻擋熔融液體流動。

一種施配一熱熔融黏著劑材料之方法，該方法包括：將一較低溫度之可流動非熔融液體狀態之一熱熔融黏著劑材料泵送至一供應導管中；使熱熔融黏著劑材料通過允許過渡性非熔融及熔融狀態材料自由流動移動之供應導管中之一受熱隔熱裝置；在連接至受熱隔熱裝置之一熱交換器中將熱熔融黏著劑材料加熱至一較高溫度之熔融液體狀態；及自與熱交換器流體連通之一施配器施配較高溫度熔融液體狀態之熱熔融黏著劑材料。

一種用於熱熔融材料之施配系統，該施配系統包括一泵、一流體線路、一熱交換器、一受熱隔熱裝置及一施配器。該泵泵送一非熔融液體狀態之熱熔融黏著劑材料。流體線路自泵接收熱熔融材料。熱交換器將熱熔融黏著劑加熱至一熔融液體狀態。受熱隔熱裝置係鄰近熱交換器安置在流體路線中以允許過渡性非熔融液體狀態及熔融液體狀態材料在進入熱交換器之前自由流動移動。施配器自熱交換器接收熔融液體狀態之熱熔融材料。

10‧‧‧系統

12‧‧‧冷區段

14‧‧‧熱區段

16‧‧‧空氣源

17‧‧‧空氣控制閥

18‧‧‧控制器

20‧‧‧容器

22‧‧‧熱交換器

24‧‧‧隔熱裝置

26‧‧‧施配器

28‧‧‧泵

30‧‧‧空氣馬達

32‧‧‧空氣閥

34‧‧‧冷線路

35A‧‧‧空氣軟管

35B‧‧‧空氣軟管

35C‧‧‧空氣軟管

36‧‧‧進口

38‧‧‧出口

40‧‧‧耦合件

41‧‧‧導管/流體線路

42‧‧‧入口

43A‧‧‧耦合件

43B‧‧‧耦合件

44‧‧‧歧管

46‧‧‧模組

48‧‧‧導管

50‧‧‧出口

52‧‧‧混合器

54‧‧‧導管

56‧‧‧加熱裝置

58‧‧‧未加熱區段

60‧‧‧加熱區段

圖1係包含一泵、具有一隔熱裝置之一流體線路及一受熱施配器之用於施配液體熱熔融黏著劑之一系統之一示意圖。

圖2係連接圖1之泵與受熱施配器之流體線路之一示意圖，其繪示隔熱裝置中之一再熔融區域。

本發明對連接一流體泵及耦合至一施配器之一熱交換器之一流體線路提供一受熱隔熱裝置。藉由使材料經受一充足熱位準，熱交換器活化一材料，諸如一熱熔融黏著劑。受熱隔熱裝置阻止來自熱交換器之受熱及活化材料在熱交換器之熱範圍以外之流體線路中固化，受熱及活化材料歸因於熱膨脹而向上游遷移。

圖1係系統10之一示意圖，該系統用於施配液體熱熔融黏著劑。 系統10包含冷區段12、熱區段14、空氣源16、空氣控制閥17、控制器18及容器20。在圖1中展示之實施例中，熱區段14包含熱交換器22、隔熱裝置24及施配器26，且冷區段12包含泵28、空氣馬達30、空氣閥32及冷線路34。舉例而言，系統10可係用於封裝及密封紙板箱封裝及/或封裝箱之一工業程序之部分。在可代替實施例中，系統10可應需要經修改用於一特定工業程序應用。

空氣源16係將壓縮空氣供應至冷區段12及熱區段14兩者中之系統10之組件之一壓縮空氣源。空氣控制閥17係經由空氣軟管35A連接至空氣源16，且選擇性控制自空氣源16穿過空氣軟管35B至施配器26之空氣流動。空氣閥32係經由軟管35C連接至空氣源16，且選擇性控制自空氣源16至馬達30之空氣流動。控制器18係與系統10之各種組件(諸如空氣控制閥17、熱交換器22及隔熱裝置24)連通，以用於控制系統10之操作。

無需加熱，可室溫下操作冷區段12之組件。容器20係含有大量為系統10所用之液體非未熔融的熱熔融黏著劑之一容器。舉例而言，適當黏著劑可包含Stumphauzer等人在美國專利第7,772,313號中描述之一混成塑膠溶膠。容器20係耦合至泵28之進口36。馬達30驅動泵28以將經加壓之熱熔融黏著劑提供至出口38。在一實施例中，馬達30包括在泵28內驅動一活塞之一往復式空氣馬達。

出口38係耦合至在耦合件40處連接至隔熱裝置24之冷線路34。冷線路34及隔熱裝置24共同形成將泵28之出口38連接至熱交換器22之入口42之流體線路或導管41。隔熱裝置24係經由示意性展示用於連接至耦合件43B之耦合件43A連接至控制器18。可流動、非熔融液體之熱熔融黏著劑進入熱交換器22且被加熱至將黏著劑轉變或活化成一熔融液體之一溫度，其減少熱熔融黏著劑之黏性。熱交換器22係經由混合器52連接至施配器26，其包含歧管44及模組46。熱交換器22及模組 46係透過延伸穿過導管48之接線連接至控制器18。

來自泵28之熔融液體之熔融液體黏著劑係在歧管44中被接收且經由施配模組46予以施配。混合器52確保熱熔融黏著劑材料之構成組分在流體中被均勻地施配。施配器26可選擇性排放熱熔融黏著劑藉以將熱熔融黏著劑自模組46之出口50噴塗在一物件(諸如一封裝、一箱或受益於藉由系統10施配之熱熔融黏著劑之另一物件)上。模組46可包含自導管48或空氣軟管35B接收電力之一電或氣動啟動閥。模組46可係施配器26之部分之多個模組之一者。在一可代替實施例中，施配器34可具有一不同組態，諸如一手持槍式施配器。可將包含歧管44及模組46之熱區段14中之一些或全部組件加熱以在施配程序期間，將貫穿熱區段14之熱熔融黏著劑保持一液體狀態。

藉由系統10施配之材料係高度黏性、在室溫下可流動之液體，但當在高溫下(通常高達華氏300°(約攝氏149°))活化時，其係低黏性、熔融液體。熱交換器22將足夠熱能量賦予材料以將材料活化為在施配器26中更易施配之一熔融液體。在一實施例中，熱交換器22可包括在此前提及之Stumphauzer等人在美國專利第7,623,772號中描述之一裝置。一旦活化該材料，則其將在自活化溫度退離之後活化為一固體。因此，必須一直加熱熔融液體之熱熔融黏著劑，否則，其將固化且封閉系統10。熱交換器22係緊靠施配器26而定位以最小化加熱熔融液體狀態之熱熔融黏著劑之需要。

歸因於在材料中發生之熱膨脹，活化液體狀態熱熔融黏著劑自熱交換器22向上游遷移至泵28係可行。因為泵28係定位在系統10之冷區段12中，熔融液體之熱熔融黏著劑在經過一熔融及非熔融混合狀態過渡之後最終將固化。固化材料將形成一塞子，其首先減少施配器26之壓力且降低施配器之微粒大小，藉此降低系統10之稠度。最終，塞子將生長以完全阻擋至施配器26之流動。受熱隔熱裝置24在泵28與熱 交換器22之間提供一受熱緩衝器以維持加熱遷移至熱交換器22上游之任何活化、熔融液體狀態之熱熔融黏著劑。

圖2係圖1之系統10之流體線路41之一示意圖，其展示定位在泵28與熱交換器22之間之受熱隔熱裝置24。熱交換器係經由混合器52連接至模組26之歧管44及模組46。泵28、熱交換器22及施配器26係經組態以如圖1相同方式操作。隔熱裝置24包含導管54及加熱裝置56，此導致導管具有未加熱區段58及加熱區段60。

如此前描述，泵28將可流動、室溫、未活化液體熱熔融黏著劑提供至流體線路41及熱交換器22。熱交換器22將熱能量賦予液體熱熔融黏著劑以將液體熱熔融黏著劑溫度提升至一活化溫度。活化溫度將液體熱熔融黏著劑之構成組分熔化及熔合成一熔融液體之熱熔融黏著劑。混合器52確保構成組分充分熔化及混合成均質膠。歧管44接收熔融液體且將其提供至模組46之一或多者，其在出口50處施配熔融液體。

理想情況下，當操作系統10時，全部活化熔融液體之熱熔融黏著劑進入經過系統10且在出口50處離開。因此，當溫度下降超過活化溫度(諸如當系統10關閉時)，固化之全部熔融液體之熱熔融黏著劑將包含在系統10之受熱組件(諸如在熱區段12(圖1)中之熱交換器22、混合器52及施配器26)中。在系統10啟動之後，可藉由受熱組件熔化固化之熱熔融黏著劑。然而，歸因於熔融液體狀態之熱熔融黏著劑之熱膨脹，活化液體熱熔融黏著劑可在流體線路41內自熱交換器22向泵28移動。不使用受熱隔熱裝置24，此活化液體熱熔融黏著劑最終將在冷區段14(圖1)中固化，其在如先前描述之關閉及施配操作期間，潛在地導致問題。

受熱隔熱裝置24連接至流體線路41中以提供促進任何固化或半固化材料之受控制之再熔化的充足溫度及長度之一加熱區。加熱裝置 56沿導管54之一部分延伸以提供在熱交換器22與未加熱區段58之間形成一溫度梯度(如圖2中所繪示)之加熱。來自熱交換器22之活化熔融液體之熱熔融黏著劑將向上游遷移至隔熱裝置24之導管54中，一直經過加熱區段60且至未加熱區段58中。熔融液體之熱熔融黏著劑越遠離加熱區段60及加熱裝置56，其將冷卻，從而變成一非熔融及熔融過渡狀態材料。

過渡狀態材料將形成為具有比未加熱區段58中之導管54小之一直徑之一塞子。泵28之壓力穿過加熱區段60將塞子向後推至熱交換器22。在進入熱交換器22之前，受熱隔熱裝置24，特定而言加熱區段60允許塞子在流體線路41內自由移動。未加熱區段58提供允許塞子更自由進入加熱區段60之一走道。因此，未加熱區段58及加熱區段60之長度、未加熱區段58及加熱區段60之直徑、未加熱區段58及加熱區段60之材料及，及來自加熱裝置56的熱之數量及位置均可經選擇以控制流體線路41內之塞子之形成及重熔藉此減少一塞子干擾穿過系統10之材料之自由流動之風險。

在一實施例中，加熱區段60及未加熱區段58具有彼此相同之內直徑，藉此允許輕易將塞子推動穿過隔熱裝置24。在一特定實施例中，加熱區段60及未加熱區段58係由相同管材或管道製成，藉此免除導致塞子被懸吊且阻擋流動穿過流體線路41之耦合件及接頭。導管54可由彈性或剛性組件製成。另外，在各種實施例中，可使用具有亦促進推動塞子穿過隔熱裝置24之一較低摩擦係數之一襯料塗佈加熱區段60及未加熱區段58。在一實施例中，導管54之摩擦係數係比熱交換器22之摩擦係數低。在一特定實施例中，導管54包括使用一聚四氟乙烯(PTFE)襯料塗佈之一不鏽鋼管材。

在一實施例中，加熱裝置56包括捲繞導管54之一電阻加熱膠帶。然而，可使用任何合適加熱裝置。加熱裝置56可經組態以沿其整 個長度施加恆定加熱或可沿其長度，在不同區域中施加不同加熱量。可分別藉由沿加熱區段60之長度放置一單一加熱裝置或藉由沿加熱區段60之不同位置處放置具有相同或不同瓦特數之多個加熱裝置而完成。可代替地，(諸如)藉由使用具有變動之直徑或厚度之電阻加熱膠帶製造一單一加熱裝置以產生具有不同加熱量之區域。在多種實施例中，一或多個加熱裝置56係用以在熱交換器22附近產生比未加熱區段58附近高之熱能量。加熱裝置56無需提供充分加熱以活化熱熔融黏著劑液體，但需要提供充分加熱以允許固化熱熔融黏著劑材料返回至一可流動液體狀態。此後，熱交換器22提供活化已被不充分或部分活化或混合之任何液體熱熔融黏著劑所需要之熱能量及混合。

儘管已參考例示性實施例描述本發明，熟習此項技術者應瞭解，在不背離本發明之範疇之情況下，可作出各種改變且其等之等效物可代替元件。另外，可作出許多修改以在不背離本發明之本質範疇之情況下，使特定情境或材料適應本發明之教示。因此，不期望將本發明限制為所揭示之特定實施例，但可期望本發明將包含歸屬於隨附專利申請範圍之範疇內之全部實施例。

10‧‧‧系統

22‧‧‧熱交換器

24‧‧‧隔熱裝置

26‧‧‧施配器

28‧‧‧泵

34‧‧‧冷線路

41‧‧‧導管/流體線路

44‧‧‧歧管

46‧‧‧模組

50‧‧‧出口

52‧‧‧混合器

54‧‧‧導管

56‧‧‧加熱裝置

58‧‧‧未加熱區段

60‧‧‧加熱區段

Claims (21)

1. 一種施配一熱熔融黏著劑材料之方法，該方法包括：將在一較低溫度之可流動非熔融液體狀態之一熱熔融黏著劑材料泵送至一供應導管中；使該熱熔融黏著劑材料通過允許過渡性非熔融及熔融狀態材料之自由流動移動之該供應導管中之一受熱隔熱裝置；在連接至該受熱隔熱裝置之一熱交換器中將該熱熔融黏著劑材料加熱至一較高溫度之熔融液體狀態；及自與該熱交換器流體連通之一施配器施配在該較高溫度之熔融液體狀態之該熱熔融黏著劑材料。
2. 如請求項1之方法，其進一步包括：使用與該熱交換器分離之一加熱裝置將熱量施加至該受熱隔熱裝置。
3. 如請求項2之方法，其進一步包括：加熱在該受熱隔熱裝置內之一固化過渡性非熔融及熔融狀態之熱熔融黏著劑塞子以部分熔化該塞子；使該部分熔化塞子流向該熱交換器；及在該塞子到達該熱交換器之前，完全熔化該受熱隔熱裝置內之該塞子。
4. 如請求項3之方法，其進一步包括：沿使用具有比該熱交換器之摩擦係數低之一摩擦係數之一材料塗佈之該受熱隔熱裝置之一內部滑動該部分熔化之塞子。
5. 如請求項1之方法，其中該受熱隔熱裝置沿該供應線路提供一梯度熱量分佈。
6. 如請求項5之方法，其中該受熱隔熱裝置沿該供應線路產生具有 不同熱位準之區域。
7. 如請求項6之方法，其中該隔熱裝置產生比該熱交換器之上游區域熱之靠近該熱交換器之區域。
8. 如請求項1之方法，其中該受熱隔熱裝置包含具有比該熱交換器之摩擦係數低之一摩擦係數之一襯裡。
9. 如請求項1之方法，其中該供應線路平滑過渡穿過該受熱隔熱裝置。
10. 如請求項1之方法，其中該熱交換器包括具有一混合器之一同軸加熱器。
11. 如請求項1之方法，其中該施配器包括具有一孔口之一受熱施配閥。
12. 一種用於熱熔融黏著劑材料之施配系統，該施配系統包括：一泵，其用於泵送在一非熔融液體狀態下之熱熔融黏著劑材料；一流體線路，其用於自該泵接收熱熔融材料；一熱交換器，其用於加熱該熱熔融黏著劑至一熔融液體狀態；一受熱隔熱裝置，其鄰近該熱交換器安置在該流體線路中以允許過渡性非熔融液體狀態及熔融液體狀態材料在進入該熱交換器之前自由流動移動；及一施配器，其用於自該熱交換器接收熔融液體狀態之熱熔融材料。
13. 如請求項12之施配系統，其中該流體線路及該受熱隔熱裝置具有一共同內部直徑。
14. 如請求項13之施配系統，其中該受熱隔熱裝置及該流體線路彼此平滑過渡。
15. 如請求項12之施配系統，其中該受熱隔熱裝置包括具有一加熱元件之該流體線路之一部分。
16. 如請求項15之施配系統，其中該加熱元件產生跨該受熱隔熱裝置之一溫度梯度。
17. 如請求項15之施配系統，其中該加熱元件在該等流體線路中產生比靠近該泵之區域熱之靠近該熱交換器之區域。
18. 如請求項12之施配系統，其中該受熱隔熱裝置包含具有比該熱交換器之摩擦係數低之一摩擦係數之一襯裡。
19. 如請求項12之施配系統，其中該受熱隔熱裝置包括：一段不鏽鋼軟管；一電阻加熱元件，其安置在該段不鏽鋼軟管外；及一聚四氟乙烯(PTFE)襯料，其安置在該段不鏽鋼軟管內。
20. 如請求項12之施配系統，其中該熱交換器包含一混合器。
21. 如請求項12之施配系統，其中：該泵包括一氣動活塞泵；及該施配器包括具有一孔口之一氣動施配閥。