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Dokumentenidentifikation DE10201774A1 07.08.2003
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von in einem Fass enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heissklebemittel
Anmelder Puffe, Wolfgang, 53567 Buchholz, DE
Erfinder Puffe, Wolfgang, 53567 Buchholz, DE
Vertreter Harwardt Neumann Patent- und Rechtsanwälte, 53721 Siegburg
DE-Anmeldedatum 18.01.2002
DE-Aktenzeichen 10201774
Offenlegungstag 07.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.08.2003
IPC-Hauptklasse B29B 13/02
IPC-Nebenklasse B29C 31/02   
Zusammenfassung Verfahren zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heißklebemittel, bei dem das thermoplastische Material mittels eines in das Faß eingebrachten Faßstempels, dessen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte gebildet ist, aufgeschmolzen und aus dem Faß durch den Faßstempel hindurch verdrängt wird, wobei zwischen Faß und Faßstempel zumindest nach Stillsetzen des Faßstempels Inertgas zur Vermeidung von Oxidationsvorgängen des Materials und Reaktionsvorgängen mit Luftfeuchtigkeit eingeblasen wird.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heißklebemittel, bei dem das thermoplastische Material mittels eines in das Faß eingebrachten Faßstempels, dessen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte gebildet ist, aufgeschmolzen und aus dem Faß durch den Faßstempel hindurch verdrängt wird, sowie eine Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heißklebemittel, mit einem Gestell zum Einstellen eines Fasses und mit einem gegenüber dem Gestell mittels einer Hub- und Senkvorrichtung beweglichen Faßstempel, dessen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte gebildet ist und der an den Innenquerschnitt des Fasses angepaßt ist und Dichtungsmittel gegenüber diesem und zumindest eine Durchtrittsöffnung aufweist.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art sind aus der DE 44 22 606 C1 bekannt.

Thermoplastisches Material der genannten Art wird beim Herstellen in geschmolzener flüssiger Form in Fässer abgefüllt, die danach verschlossen werden, wobei das Material auf Umgebungstemperatur auskühlt und erhärtet. Auf diese Weise wird das Material zu geringen Kosten in handelsfähige, versandfähige Einheiten gebracht, wobei die eingesetzten Fässer optimal gefüllt werden und billig verfügbar sind. Das Material ist in dieser Form leicht zu transportieren.

Beim Verbraucher ist das in der vorgenannten Weise abgefüllte Material in den Fässern zu erschmelzen und seiner weiteren Verwendung zuzuführen, wobei Verfahren und Vorrichtungen zur Verfügung stehen, die den Inhalt eines aufrechtstehenden Fasses gleichzeitig aufschmelzen und fördern. Die Vorrichtungen weisen einen den Querschnitt eines offenen Fasses einnehmenden Faßstempel mit einer Heizplatte auf, die das thermoplastische Material aufschmelzen kann und durch die hindurch es mittels einer Förderpumpe über beheizbare Schläuche abgeleitet wird. Der Faßstempel wird hierbei mittels einer Hub- und Senkvorrichtung entsprechend der Fördermenge der Förderpumpe nachgeführt, wobei ggfs. ein Pumpenvordruck aufgebaut wird. Die Fördermenge wird durch die Förderpumpe an den Bedarf des Verbrauchers angepaßt.

Zu Beginn eines Entleervorganges wird ein Entlüftungs- und Druckluftaufgabeventil im Faßstempel geöffnet, damit dieser ohne zusätzliche Druckbelastung der Dichtungsmittel in das Faß eingefahren werden kann, bis er mit der Heizplatte auf der erstarrten Oberfläche des Materials aufliegt. Danach wird das Entlüftungs- und Druckluftaufgabeventil geschlossen und es beginnt der Erschmelzungs- und Fördervorgang, wobei der Faßstempel durch die Hub- und Senkvorrichtung nachgeführt wird. Wenn das Faß entleert ist und der Faßstempel auf dem Boden aufliegt, wird das Entlüftungs- und Druckluftaufgabeventil geöffnet und mit einem Druckluftanschluß verbunden. Danach wird der Faßstempel unter der vorherrschenden Wirkung eines Überdrucks im Faß mittels der Hub- und Senkmittel aus dem Faß entfernt und das Faß aus dem Gestell entnommen.

Die Heizplatte wird bei bekannten Vorrichtungen mit einer Leistung beheizt, die groß genug bemessen sein muß, um vor dem Beginn des Förderns von thermoplastischem Material das Aufschmelzen bewirken zu können und andererseits dadurch begrenzt ist, daß es nicht zu einer Überhitzung des Materials mit einer nachteiligen Beeinflussung der Qualität kommen darf.

Die Auflast auf den Faßstempel durch die Hub- und Senkvorrichtung kann während des Aufschmelz- und Fördervorgangs so geregelt werden, daß der Innendruck im Faß konstant gehalten wird.

Damit bei einer plötzlich zurückgenommenen Fördermenge aufgrund verringerten Bedarfes die hoch aufgeheizte Heizplatte nicht eine Überhitzung des Materials bewirkt, wenn das aufgeschmolzene Material nicht mehr in gleicher Menge abgeführt wird, wird die Heizplatte bei reduzierter Förderrate zumindest zeitweise zwangsgekühlt. Insbesondere ist vorgesehen, daß die Heizplatte bei Stillstand der Förderung zumindest zeitweise zwangsgekühlt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß bei zurückgenommener Fördermenge die in der Platte gespeicherte Wärmekapazität nicht in das Material im Faß eingeleitet wird, sondern daß bei zurückgenommener Fördermenge sofort durch Kühlung der Platte deren Oberflächentemperatur und damit die Temperatur des Materials im Faß konstant gehalten werden kann, so daß keine Qualitätsnachteile entstehen und insbesondere auch die Vorrichtung nicht durch Festbrennen von Material nachteilig beeinflußt wird.

Bei zunehmender Förderrate kann die Heizplatte verstärkt beheizt werden.

Die Aufschaltung der Kühlung bzw. die Rücknahme der Heizleistung kann direkt in Abhängigkeit von der abgefragten Fördermenge verändert werden. Es ist möglich, die Temperatur an der Vorderseite der Heizplatte ständig zu erfassen und die Kühlung bzw. die Rücknahme der Heizleistung so zu regeln, daß diese Temperatur so lange konstant gehalten wird, wie Betriebsbereitschaft aufrechterhalten werden muß. Bei einer solchen temperaturgeregelten Kühlung und Heizung ist ein schnelles Aufheizen zum Herstellen der Betriebsbereitschaft bei zuvor erhärtetem Thermoplast möglich, ohne daß kritische Temperaturwerte für das Material überschritten werden.

Bei einem vollständigen Erkälten des thermoplastischen Materials, besonders wenn teilentleerte Fässer ausgewechselt werden, weil andere Materialqualitäten zur Verwendung kommen, besteht das Problem, daß Umgebungsluft mit dem erkälteten Material in Berührung kommt. Hierbei ist der Abkühlungsvorgang mit einer Volumenreduzierung des Materials im Faß und der Luft im Bereich der Faßstempelabdichtung verbunden, so daß Außenluft in den Bereich der Faßstempelabdichtung angesaugt wird. Die feuchtigkeitshaltige Außenluft reagiert mit dem Material in einer Weise, daß ein erneutes Aufschmelzen der davon betroffenen Randschicht nicht mehr möglich ist. Auf diese Art irreversibel erhärtete Teile des Materials können bei erneutem Aufschmelzen in die Kanäle im Faßstempel und in die Förderpumpe geraten und diese verstopfen oder beschädigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die ein schadloses Erhärten des Materials und eine späteres Wiederaufschmelzen sicher stellen. Eine erste Lösung hierfür besteht darin, daß zwischen Faß und Faßstempel zumindest nach Stillsetzen des Faßstempels Inertgas zur Vermeidung von Oxidationsvorgängen des Materials und Reaktionsvorgängen mit Luftfeuchtigkeit eingeblasen wird. Eine zweite Lösung hierfür besteht darin, daß in das Faß oberhalb des Faßstempels zumindest nach Stillsetzen des Faßstempels Inertgas zur Vermeidung von Oxidationsvorgängen des Materials und Reaktionsvorgängen mit Luftfeuchtigkeit eingeblasen wird. Beides erfolgt vorzugsweise so lange, bis Faßstempel und Material Umgebungstemperatur erreicht haben und kein Unterdruck mehr zwischen Faß und Faßstempel besteht. Das auf diese Weise über dem Faßstempel und/oder in den Ringraum zwischen den Dichtungen und unmittelbar oberhalb des Materials eingeblasene Inertgas verbleibt dort und verhindert jegliche unerwünschte Reaktion des Materials. Vorzugsweise wird trockenes CO2 als Inertgas verwendet.

Eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der Faßstempel Gaskanäle aufweist, die von der nach außen weisenden Oberfläche zur Umfangsfläche reichen und die mit einer Inertgasquelle verbunden sind. Eine zweite einfachere erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Faß oberhalb des Faßstempels zumindest eine Gasleitung endet, die mit einer Inertgasquelle verbunden ist. Vorzugsweise weist der Faßstempel zumindest zwei Umfangsdichtungen auf, zwischen denen die Gaskanäle gemäß der erstgenannten Vorrichtung münden. Die Heizplatte kann interne Kühlvorrichtungen aufweisen. Die Mittel zur Beheizung ebenso wie die Mittel zur Kühlung sollten möglichst nahe an die zum Inhalt des Fasses weisende Oberfläche der Heizplatte herangeführt sein. In der Regel wird hierfür eine gebaute Heizplatte erforderlich sein.

Die Kühlvorrichtungen können aus Kühlkanälen bestehen, insbesondere aus einem System von axialen und radialen Bohrungen, das mit flüssigem Kühlmittel beaufschlagt werden kann.

Als Heizmittel sind in besonders günstiger Weise durch gerade axiale Bohrungen von hinten eingeführte Heizpatronen geeignet, die nahe der zum Material weisenden Oberfläche der Heizplatte enden, so daß eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung an der Heizplatte entsteht.

An der Heizplatte kann auf der zum Faßinnenraum weisenden Seite ein Druckfühler angebracht sein, über den die Vorschubkraft der Hub- und Senkeinrichtung regelbar ist.

Die Hub- und Senkvorrichtung umfaßt bevorzugt doppelt wirksame Pneumatikzylinder. Der Arbeitsdruck in den Pneumatikzylindern wird bevorzugt so geregelt, daß ein konstanter Innendruck im Faß aufrechterhalten wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 2 zeigt die Heizplatte einer Vorrichtung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab im Vertikalschnitt;

Fig. 3 zeigt die Heizplatte nach Fig. 2 in Unteransicht.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung mit einem Gestell 1 erkennbar, auf dem zwei vertikale doppelt wirksame Pneumatikzylinder 2, 3, befestigt sind. Zwischen diesen befindet sich ein auf dem Gestell 1 ruhendes Faß 4. Die Kolbenstangen 6, 7 der Pneumatikzylinder sind über ein Joch 5 miteinander verbunden. Am Joch 5 sind Schubstangen 8, 9 parallel zu den Zylindern 2, 3, und nach unten weisend befestigt, die einen Faßstempel 10 tragen. Die Schubstangen 8, 9 sind über eine Zwischenplatte 11 ausgesteift, auf der ein Gleichstrommotor 12 befestigt ist, der über eine Welle 13 eine Zahnradpumpe 14 antreibt. Die Zahnradpumpe ist saugseitig mit Absaugöffnungen 15 im Faßstempel 10 verbunden und fördert druckseitig in einen beheizten Schlauch 16. Die Pumpe hat einen internen Bypass zum Schutz gegen ein übermäßiges Ansteigen des Druckes auf der Förderseite. Die Heizplatte ist mittels Dichtungen 17, 18 gegenüber dem Faß abgedichtet. Das Faß 4 ist in einer Halterung 19 gegenüber dem Gestell, insbesondere gegen den Zylindern 2, 3 zentriert gehalten. Zwischen den Dichtungen 17, 18 sind Austrittsöffnungen 52 von Inertgaskanälen erkennbar. Auf Einzelheiten des Faßstempels 10 wird anhand von Fig. 2 eingegangen.

In Fig. 2 ist der untere Teil des Fasses 4, die Hubstreben 8, 9 und der Faßstempel 10 erkennbar. Ein System von Durchtrittskanälen 20 zum Abziehen aufgeschmolzenen Materials umfaßt drei Axialbohrungen 21, 22, 23 sowie hiervon ausgehende Radialbohrungen 24, 25. Diese enden radial in Austrittsöffnungen 15 in einem radial zurückspringenden ringförmigen Absaugbereich 26 einer die zum Faßinnenraum weisende Oberfläche des Faßstempels 10 bildenden Heizplatte 30. Oberhalb des Absaugbereichs 26 ist ein Dichtabschnitt 29 der Heizplatte 30 vorgesehen. Dichtungen 17, 18 liegen in Ringnuten 27, 28 des Dichtabschnitts 29 ein.

Die Heizplatte 30 zeigt weiterhin ein System von Kühlkanälen 40, die aus achsparallelen Bohrungen 31, 32 und diese verbindenden Radialbohrungen 33 bestehen, die nach außen durch Blindstopfen 34 verschlossen sind.

In verschiedenen Radialebenen sind mehrere solcher Kühlkanäle vorgesehen.

In der Heizplatte 30 ist weiterhin ein System von achsparallelen Bohrungen 36, 37, 38 vorgesehen, die zur Durchführung von Leitungen dienen und in die an ihrem vorderen Ende Heizelemente 41, 42, 43 eingesetzt sind. Auch hier sind weitere Bohrungen und Heizelemente in weiteren Radialebenen im wesentlichen gleichmäßig verteilt anzunehmen.

Jeweils in Einzelausführung an der Heizplatte 30 ist eine Axialbohrung 46 für einen Druckfühler 47 sowie eine Axialbohrung 48 für einen Temperaturfühler 49 vorgesehen. Die Vorderseite der Heizplatte 30 ist mit Rippen 50 gleichmäßiger Höhe versehen.

Gemäß der ersten erfindungsgemäßen Lösung mündet zwischen den Dichtungen 17, 18 ein Inertgaskanal 51 in einer Austrittsöffnung 52. An den bis zur Oberseite des Faßstempels 10 führenden Inertgaskanal 51 schließt ein Zuführschlauch 53 an. Mit diesen Mitteln kann Inertgas in den Ringraum zwischen den Dichtungen eingeblasen werden, wobei zuvor eingeschlossene Luft verdrängt wird. Gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Lösung endet im Faß 4 oberhalb des Faßstempels zumindest eine Gasleitung 54, die mit einer Inertgasquelle verbunden ist. Mit diesen Mitteln kann Inertgas, dessen Dichte größer ist als die von Luft, in das Faß eingeblasen werden, so daß es den Faßstempel bis zur oberen Dichtung abdeckt und die Luft im Faß nach oben verdrängt. Beide Lösungen können alternativ eingesetzt werden oder wie hier gezeigt, in Kombination verwendet werden.

In Fig. 3 sind von den in Fig. 2 bereits benannten Einzelheiten in ihrer speziellen Anordnung die folgenden zu erkennen: der Dichtabschnitt 29, wobei noch kein Dichtring eingesetzt ist, der ringförmige radial zurückspringende Absaugbereich 26, die Radialbohrungen 24, Heizelemente 41, 42, 43 sowie ein Muster von Rippen 50. Weiterhin erkennbar sind der Druckfühler 47 und der Temperaturfühler 49.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heißklebemittel, bei dem das thermoplastische Material mittels eines in das Faß eingebrachten Faßstempels, dessen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte gebildet ist, aufgeschmolzen und aus dem Faß durch den Faßstempel hindurch verdrängt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Faß und Faßstempel zumindest nach Stillsetzen des Faßstempels Inertgas zur Vermeidung von Oxidationsvorgängen des Materials und Reaktionsvorgängen mit Luftfeuchtigkeit eingeblasen wird.
  2. 2. Verfahren zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heißklebemittel, bei dem das thermoplastische Material mittels eines in das Faß eingebrachten Faßstempels, dessen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte gebildet ist, aufgeschmolzen und aus dem Faß durch den Faßstempel hindurch verdrängt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in das Faß über dem Faßstempel zumindest nach Stillsetzen des Faßstempels Inertgas zur Vermeidung von Oxidationsvorgängen des Materials und Reaktionsvorgängen mit Luftfeuchtigkeit eingeblasen wird.
  3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur unmittelbar nach dem Stillsetzen des Faßstempels zeitlich begrenzt Inertgas eingeblasen wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bis zum Abkühlen des Faßstempels auf Umgebungstemperatur nach dem Stillsetzen Inertgas eingeblasen wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß trockenes CO2-Gas als Inertgas eingeblasen wird.
  6. 6. Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß (4) enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heißklebemittel, mit einem Gestell (1) zum Einstellen eines Fasses und mit einem gegenüber dem Gestell (1) mittels einer Hub- und Senkvorrichtung (2, 3) beweglichen Faßstempel (10), dessen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte (30) gebildet ist und der an den Innenquerschnitt des Fasses angepaßt ist und Dichtungsmittel gegenüber diesem und zumindest eine Durchtrittsöffnung (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Faßstempel (10) Gaskanäle (51, 52) aufweist, die von der nach außen weisenden Oberfläche zur Umfangsfläche reichen und die mit einer Inertgasquelle verbunden sind.
  7. 7. Vorrichtung zum Schmelzen und Fördern von in einem Faß (4) enthaltenem thermoplastischem Material, insbesondere Heißklebemittel, mit einem Gestell (1) zum Einstellen eines Fasses und mit einem gegenüber dem Gestell (1) mittels einer Hub- und Senkvorrichtung (2, 3) beweglichen Faßstempel (10), dessen zum Faßinnenraum weisende Oberfläche von einer Heizplatte (30) gebildet ist und der an den Innenquerschnitt des Fasses angepaßt ist und Dichtungsmittel gegenüber diesem und zumindest eine Durchtrittsöffnung (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Faß (4) oberhalb des Faßstempels (10) zumindest eine Gasleitung (54) endet, die mit einer Inertgasquelle verbunden ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Faßstempel (10) zumindest zwei Umfangsdichtungen (17, 18) aufweist, die an der Innenwand des Fasses (4) anliegen und daß die Gaskanäle (51, 52) zwischen diesen münden.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Faßstempel (10) eine Mehrzahl von über die Querschnittsfläche der Heizplatte (30) verteilten, oberflächennah angeordneten leistungsregelbaren Heizelemente (41, 42, 43) aufweist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (41, 42, 43) oder diesen zugeordnete Wärmeübertragerelemente derart federnd in der Oberfläche der Heizplatte (30) gehaltert sind, daß sie unter Federwirkung zapfenartig daraus hervortreten und entgegen der Federkraft etwa bündig bis auf die zum Faßinnenraum weisende Oberfläche zurückgedrückt werden können.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte (30) interne Kühlvorrichtungen aufweist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtungen durch mit Kühlmittel beaufschlagbare Kühlkanäle (40) gebildet werden.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturfühler (49) an der zum Faßinnenraum weisenden Oberfläche der Heizplatte (30) angeordnet ist.
  14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckfühler (47) an der zum Faßinnenraum weisenden Oberfläche der Heizplatte (39) angeordnet ist.
  15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hub- und Senkvorrichtung doppelt wirksame Pneumatikzylinder (2, 3) umfaßt.
  16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Faßstempel (10) ein Entlüftungs- und Druckluftaufgabeventil angeordnet ist.






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