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Dokumentenidentifikation DE202005003871U1 24.08.2006
Titel Heißschmelzvorrichtung und Auftragsvorrichtung
Anmelder Nordson Corporation, Westlake, Ohio, US
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 28195 Bremen
DE-Aktenzeichen 202005003871
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 24.08.2006
Registration date 20.07.2006
Application date from patent application 08.03.2005
IPC-Hauptklasse B05C 11/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Heißschmelzvorrichtung zum Aufbereiten eines Heißschmelzklebstoffes, umfassend eine Materialquelle zur Bereitstellung des Heißschmelzmaterials, eine Austrittsöffnung zum Abgeben des Heißschmelzmaterials, eine Fördervorrichtung zum Fördern des Heißschmelzmaterials zu der Austrittsöffnung, und eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Heißschmelzmaterials. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Materialauftragsvorrichtung zum Auftragen eines schmelzflüssigen Auftragsmaterials auf ein Substrat, umfassend eine solche Heißschmelzvorrichtung und einen beabstandet von der Heißschmelzvorrichtung angeordneten Auftragskopf.

Heizschmelzvorrichtungen und Materialauftragsvorrichtungen der vorgenannten Art sind bekannt und werden dazu benutzt, um einen Heizschmelzklebstoff, der bei Raumtemperatur in festem Zustand ist und durch Erwärmen in einen verarbeitbaren, schmelzflüssigen Zustand gebracht werden kann, für die Verarbeitung aufzubereiten und auf ein Substrat aufzutragen. Die Aufbereitung des Heizschmelzklebstoffs kann dabei einerseits die Aufschmelzung eines beispielsweise in Granulat- oder Pulverform als Ausgangsmaterial verfügbaren Heißschmelzmaterial umfassen. Andererseits ist es oftmals vorteilhaft, wenn bei der Aufbereitung auch eine Durchmischung und Homogenisierung des Heißschmelzklebstoffs erfolgt.

Heizschmelzvorrichtungen und Auftragsvorrichtungen der vorgenannten Art werden regelmäßig im Bereich von Fertigungsstraßen, beispielsweise zur Verklebung von Produkten oder zur Verklebung von Produktverpackungen verwendet. Bei diesen Anwendungen ist es regelmäßig erforderlich, dass die Heißschmelzvorrichtung und Auftragsvorrichtung möglichst platzsparend ausgeführt ist, um eine günstige Anordnung der Vorrichtung an der Fertigungslinie zu ermöglichen und eine möglichst geringe Behinderung anderer Fertigungsvorgänge zu verursachen. Ein Problem bekannter Heißschmelzvorrichtungen besteht darin, dass die für die Aufbereitung des Heißschmelzklebstoffs erforderlichen Vorrichtungsteile einen erheblichen Raum einnehmen und daher die bekannten Heißschmelzvorrichtungen nur schwer in den beengten Verhältnissen an Fertigungslinien angeordnet werden können. Insbesondere wenn sowohl eine Aufschmelzung als auch eine Durchmischung und Homogenisierung des Heißschmelzmaterials für die Aufbereitung erforderlich ist, sind bekannte Heißschmelzvorrichtungen regelmäßig sehr groß und erstrecken sich insbesondere in horizontaler Richtung sehr weit.

Ein weiterer, mit dem vorgenannten Problem in Zusammenhang stehender Nachteil der bekannten Heißschmelzvorrichtungen bzw. Auftragsvorrichtungen liegt darin, dass die bekannten Auftragsvorrichtungen es in vielen Anwendungen nicht ermöglichen, den Auftragsvorgang an bestimmten Orten der Fertigungslinie vorzunehmen, da benachbart zu diesen Orten kein Raum für die Aufstellung der Heißschmelzvorrichtung bzw. Auftragsvorrichtung vorhanden ist. So besteht insbesondere bei großflächigen Substraten das Problem, die weit von dem Rand angeordneten Flächenteile zu erreichen. Ein weiteres Problem in diesen Fällen ist oftmals, dass die Positioniergenauigkeit des Heißschmelzauftrags mit zunehmendem Abstand zwischen der angestrebten Auftragsfläche und von der zur Verfügung stehenden Aufstellfläche für die Heißschmelzvorrichtung abnimmt, sodass ein präziser Auftrag oftmals nur dann möglich ist, wenn der Auftragsvorgang auf eine Auftragsfläche in unmittelbarer Nähe zu dem Aufstellplatz der Heißschmelzvorrichtung erfolgt.

Ein noch weiteres Problem besteht darin, dass die Zufuhr des Heißschmelzmaterials im Ausgangszustand, also im nichtaufbereiteten Zustand, zu der Fördervorrichtung oftmals aufwendige Zuführ- und Zuführfördervorrichtungen erfordert, welche die Abmessungen bekannter Heißschmelzvorrichtungen und Auftragsvorrichtungen weiter erhöhen und zudem die Herstellungskosten für solche Vorrichtungen sowie den Wartungsaufwand und die Ausfallwahrscheinlichkeit steigern.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Heißschmelzvorrichtung bzw. eine Auftragsvorrichtung bereitzustellen, welche zumindest eines der vorgenannten Problemfelder löst oder verringert und insbesondere platzsparend sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer eingangs genannten Heißschmelzvorrichtung gelöst, indem die Fördervorrichtung einen Extruder mit vertikal ausgerichteter Förderrichtung umfasst.

Die Bereitstellung eines Extruders mit vertikal ausgerichteter Förderrichtung ermöglicht eine besonders effiziente und platzsparende Aufbereitung des Heißschmelzklebstoffs. In einem Extruder kann regelmäßig besonders eine Förderung granulatförmiger oder pulverförmiger fester Stoffe, pastöser oder flüssiger Stoffe erfolgen und dabei sowohl eine Erwärmung dieser Materialien als auch eine Durchmischung und Homogenisierung stattfinden. Extruder sind aus anderen Bereichen, beispielsweise der Kunststoffspritzgusstechnik bekannt. In diesen Anwendungen werden Extruder jedoch grundsätzlich horizontal ausgerichtet, da sich an den Extruder in Förderrichtung eine aufwendige Vorrichtung mit Formhälften und Mechanismen zur Bewegung der Formhälften anschließt. Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass bei Heißschmelzvorrichtungen zum Aufbereiten eines Heißschmelzklebstoffes die vertikale Anordnung eine wesentliche Platzersparnis in horizontaler Richtung bringt, ohne dass hierfür ein erheblicher zusätzlicher Aufwand beim Vorrichtungsbau erforderlich würde. Insbesondere der Platzbedarf in horizontaler Richtung ist jedoch regelmäßig das ausschlaggebende Kriterium bei der Aufstellungsplanung solcher Heißschmelzvorrichtungen für Heißschmelz-klebstoffe, wohingegen die vertikale Ausdehnung solcher Heißschmelzvorrichtungen weniger kritisch ist.

Die Fördervorrichtung kann vorzugsweise ein Einschneckenextruder sein. Einschneckenextruder eignen sich für eine kostengünstige Aufbereitung der meisten Heißschmelzklebstoffe und sind in der Anschaffung und Wartung kostengünstig.

Alternativ hierzu kann die Fördervorrichtung auch ein Doppelschneckenextruder sein. Insbesondere bei der Ausführung des Extruders als Doppelschnecke kommt die erfindungsgemäße Anordnung in vertikaler Richtung der Platzersparnis zu Gute. Doppelschneckenextruder sind insbesondere bei der Verarbeitung der Aufbereitung anspruchsvoller Heißschmelzklebstoffen vorteilhaft zur Erzielung hoher Durchsatzvolumina.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Heizvorrichtung sich zumindest teilweise entlang des Extruders und vorzugsweise zumindest um einen Teilumfang des Extruders erstreckt. Die Heizvorrichtung kann beispielsweise in Form von elektrischen Heizdrähten oder in Form von Heizkanälen, welche eine Heizflüssigkeit oder ein erwärmtes Gas führen, ausgeführt sein. Diese Ausführungsform der Heizvorrichtung ermöglicht einen kompakten Aufbau der Heizvorrichtung im Bereich um den Extruder und erzielt eine gute Wärmeübertragung auf das Heißschmelzmaterial. Weiterhin kann die vertikale Anordnung des Extruders besonders gut mit dieser Anordnung der Heizvorrichtung kombiniert werden, da die bei Heißschmelzvorrichtungen nach dem Stand der Technik bekannten Probleme von Umschichtungen in der Wärmeverteilung, beispielsweise aufgrund von Dichteveränderungen bei der vertikalen Ausrichtung des Extruders nicht auftreten bzw. eine vorteilhafte Wärmekonzentration am oberen Ende des Extruders bewirken. Hierdurch kann entweder einen gewünschte graduelle Temperatursteigerung in der Heizvorrichtung erzielt werden oder durch entsprechende Strömungsrichtung oder Steuerung bzw. Regelung der Heizvorrichtung eine konstante Temperatur entlang des gesamten Extruders erzielt werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wir weiterhin durch eine Heißschmelzvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die einen gekühlten Zuführkanal zum Zuführen des Heißschmelzmaterials zu der Fördervorrichtung aufweist. Die solcherart fortgebildete Heißschmelzvorrichtung kann zudem für bestimmte Anwendungen in besonders vorteilhafter Weise durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen weiter fortgebildet werden.

Ein Problem bestehender Heißschmelzvorrichtungen liegt darin, dass die Fördervorrichtung regelmäßig beheizt wird und durch diese Beheizung durch Wärmeleitung, Wärmestrahlung und/oder Wärmekonvektion auch der Zuführkanal aufgeheizt wird. Dies ist jedoch häufig nachteilig, da hierdurch eine Aufschmelzung des Heißschmelzmaterials bereits im Zuführkanal erfolgt, was Verstopfungen und Förderungsverzögerungen des Heizschmelzmaterials im Zuführkanal bewirken kann. Die Bereitstellung eines gekühlten Zuführkanals vermeidet diese Nachteile, indem das Heißschmelzmaterial im Zuführkanal durch die Kühlung auf einer Temperatur gehalten wird, die solche Probleme nicht verursacht. Vorzugsweise wird mittels der Kühlung eine Temperierung auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes, insbesondere auf eine Temperatur, bei der das Heißschmelzausgangsmaterial in einem festen Zustand vorliegt, erzielt.

Dabei kann der Zuführkanal im Betriebszustand so ausgerichtet sein, das Heißschmelzmaterial durch Schwerkrafteinfluss der Fördervorrichtung zugeführt wird. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Zufuhr des Heißschmelzmaterials. Das Heißschmelzmaterial ist insbesondere dann gut durch Schwerkrafteinfluss zuführbar, wenn es in Granulatform oder Pulverform vorliegt. So kann beispielsweise dann, wenn als Fördervorrichtung ein vertikal ausgerichteter Extruder der zuvor beschriebenen Art verwendet wird, der Zuführkanal etwa parallel zum Extruder verlaufen und das Heißschmelzmaterial aus einem beabstandet von dem Extruder angeordneten Vorratsbehälter zuführen.

Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Heißschmelzvorrichtung mit gekühltem Zuführkanal einen Extruder mit vertikal ausgerichteter Förderrichtung umfasst und sich zumindest ein Abschnitt des Zuführkanals schräg zur Förderrichtung des Extruders erstreckt. Diese Ausführungsform eignet sich besonders gut für die Schwerkraftförderung im Zuführkanal Dabei ist der Winkel, unter dem sich der Zuführkanal schräg von der Förderrichtung des Extruders erstreckt, als Kompromiss zwischen einer ausreichend vertikalen Ausrichtung des Zuführkanals für die Schwerkraftförderung und dem Bestreben, den Zuführkanal so zu legen, dass eine Beabstandung vom Extruder erreicht wird, um den Wärmeeinfluss vom Extruder auf den Zuführkanal zu vermindern, zu wählen. Der Winkel liegt vorzugsweise zwischen 40° und 50°.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass im Bereich des Zuführkanals Kühlmittelleitungen ausgebildet sind zur Abfuhr von Wärme aus dem Bereich des Zuführkanals. Diese Ausführungsform ermöglicht einen effiziente Wärmeabfuhr aus dem Bereich des Zuführkanals und erlaubt des weiteren anderweitige Nutzung der über die Kühlmittelleitungen abgeführten Wärme, beispielsweise zur Beheizung anderer Teile der Heißschmelzvorrichtung.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird weiterhin durch eine Materialauftragsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die einen starren Materialführungskanal, der sich zwischen der Heißschmelzvorrichtung und dem Auftragskopf erstreckt und durch den das Auftragsmaterial im schmelzflüssigen Zustand förderbar ist, aufweist.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den Auftragskopf beabstandet von der Heißschmelzvorrichtung anzuordnen, um auf diese Weise einen Auftrag des Heißschmelzmaterials auf ein Substrat auch an solchen Orten zu erzielen, die keine unmittelbar benachbarte Aufstellung einer Heißschmelzvorrichtung erlauben. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, den Materialführungskanal starr auszuführen, um auf diese Weise den Auftragskopf ohne weitere Befestigungsmöglichkeiten und mit präziser Positionierung relativ zum Substrat anordnen zu können. Unter starr ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass der Materialführungskanal keine Elemente oder Abschnitte aufweist, die unter Einwirkung der Betriebskräfte elastisch oder plastisch verformbar sind. So kann der erfindungsgemäße starre Materialführungskanal beispielsweise durch ein Stahlrohr realisiert werden, das mit entsprechenden Flanschverbindungen am Auftragskopf bzw. an der Heißschmelzvorrichtung angeflanscht ist.

Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Materialführungskanal isoliert ist zur – passiven – Wärmedämmung. Unter Wärmedämmung soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass um den Materialführungskanal herum ein Wärmedämmstoff angeordnet ist, der funktional ausgebildet ist, um die vom Materialführungskanal abgegebene Wärme zu reflektieren und/oder Wärmeleitung zu reduzieren und/oder evtl. Wärme zu speichern und folglich die Abgabe dieser Wärme in die Umgebung zu reduzieren.

Die Materialauftragsvorrichtung mit Materialführungskanal kann weiterhin durch Heizmittel zur Erwärmung des Materialführungskanals über die Umgebungstemperatur versehen werden. Durch den Materialführungskanal wird das Heißschmelzmaterial regelmäßig im schmelzflüssigen Zustand gefördert, d.h. bei einer Temperatur, die bei üblichen Heißschmelzmaterialien oberhalb von 100°C, typischerweise bei etwa 250–350°C liegt. Zur Vermeidung einer Abkühlung des Heißschmelzmaterials im Materialführungskanal ist es vorteilhaft, wenn eine aktive Beheizung des Materialführungskanals erfolgt. Dabei müssen die Heizmittel nicht eine Temperatur erreichen, die der Schmelztemperatur des Auftragsmaterials entspricht, sondern es ist in vielen Fällen zur Aufrechterhaltung des schmelzflüssigen Zustands ausreichend, wenn die Heizmittel eine Temperatur zwischen der Umgebungstemperatur und der Schmelztemperatur aufweisen, um auf diese Weise die Wärmeabstrahlung zu verringern. Als Heizmittel kommen beispielsweise elektrische Heizvorrichtungen oder Heizkanäle, die benachbart zum Materialführungskanal angeordnet sind und in denen eine Heizflüssigkeit fließt, die anderweitig auf die Heiztemperatur erwärmt wird in Betracht. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Heizmittel ausgebildet sind zur Erwärmung des Materialführungskanals etwa auf die Schmelztemperatur des Auftragsmaterials. Die Erwärmung auf die Schmelztemperatur ist vorteilhaft, um das Heißschmelzmaterial dem Auftragskopf mit der Temperatur zuzuführen, mit der es dort am besten weiterverarbeitet werden kann. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass das Heißschmelzmaterial zunächst auf eine hohe Temperatur aufgeheizt werden muss, um dann, nach einem Temperaturabfall im Materialführungskanal bei einer akzeptablen Verarbeitungstemperatur am Auftragskopf anzukommen.

Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Heizmittel einen ersten Heizabschnitt, der sich entlang eines ersten Abschnitts des Materialführungskanals erstreckt, und mindestens einen weiteren Heizabschnitt, der sich entlang eines weiteren Abschnitts des Materialführungskanals erstreckt, aufweisen. Diese Unterteilung des Materialführungskanals in zwei oder mehr Heizabschnitte ermöglicht eine gezielte Temperaturführung des Heizschmelzmaterials. Auf diese Weise kann das Heißschmelzmaterial gezielt auf die Verarbeitungstemperatur erwärmt oder abgekühlt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um eine Erwärmung des Heißschmelzmaterials in vorgelagerten Anlagenteilen auf hohe Temperaturen zu vermeiden, was zur Folge haben kann, dass sich das Heißschmelzmaterial chemisch oder physikalisch nachteilhaft verändert und zudem Nachteile dahingehend aufweist, dass eine erhöhte Wärmeabstrahlung stattfindet. Andererseits ist es bei bestimmten Heißschmelzmaterialien für die Homogenisierung und Durchmischung vorteilhaft, diese auf eine Temperatur oberhalb der späteren Verarbeitungstemperatur zu bringen, sodass in diesem Fall durch die vorgenannte Fortbildung der Heizmittel eine gezielte Temperaturreduktion stattfinden kann.

Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Heizleistung des ersten Heizabschnitts und des weiteren Heizabschnitts hinsichtlich der Heiztemperaturhöhe und/oder der Heizzeit getrennt voneinander steuer- oder regelbar sind. So können die einzelnen Heizabschnitte in Intervallabständen beheizt werden und weiterhin kann eine Temperaturerfassung über Temperatursensoren im Bereich der jeweiligen Heizabschnitte erfolgen und auf diese Weise eine Regelung der Heiztemperatur durchgeführt werden.

Die zuvor beschriebene Materialauftragsvorrichtung kann, wenn die Heißschmelzvorrichtung Kühlmittelleitungen im Bereich des Zuführkanals aufweist, dahingehend fortgebildet werden, dass Wärmeübertragungs-vorrichtungen zum Zuführen der in den Kühlmittelleitungen aufgenommenen Wärme zu dem Materialführungskanal bereitgestellt werden. In diesem Fall kann die aus dem Zuführkanal abgeführte Wärme dazu genutzt werden, den Materialführungskanal oder einen Heizabschnitt des Materialführungskanals zu erwärmen. Diese Kombination bietet sich insbesondere dann an, wenn der Materialführungskanal lediglich auf eine Temperatur zwischen Umgebungstemperatur und Schmelztemperatur zu erwärmen ist. Zu diesem Zweck kann die Kühlmittelleitung unmittelbar in den Bereich des Materialführungskanals weitergeführt werden oder es kann ein Wärmetauscher zwischengeschaltet werden zur Übertragung der Wärme aus der Kühlmittelleitung auf eine Heizflüssigkeit zur Wärmezufuhr zum Materialführungskanal.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Wärmeübertragungsvorrichtungen eine Flüssigkeitsleitung umfassen, die sich von den Kühlmittelleitungen zu dem Materialführungskanal erstreckt. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstiger Wärmezufuhr vom Zuführkanal zum Materialführungskanal.

Eine weitere bevorzugte Fortbildung der erfindungsgemäßen Materialauftragsvorrichtung zeichnet sich durch mindestens eine weitere Fördervorrichtung, insbesondere eine Zahnradpumpe, zum Fördern des Heißschmelzmaterials durch den Materialführungskanal aus. Es hat sich gezeigt, dass in vielen Fällen die Förderung des Heizschmelzmaterials mittels einer einzigen Fördervorrichtung zu lokal hohen Drücken und einer hohen Beanspruchung dieser einzigen Fördervorrichtung führt. Viele Heizschmelzmaterialien sind empfindlich gegenüber solchen lokalen Druckerhöhungen und können sich hierdurch chemisch oder physikalisch nachteilhaft verändern. Diesem Nachteil begegnet die erfindungsgemäße Fortbildung mit mindestens einer weiteren Fördervorrichtung, indem die erforderliche Förderleistung zum Fördern des Heißschmelzmaterials vom Vorratsbehälter zum Auftragskopf durch mindestens zwei Fördervorrichtungen erzielt wird. Dabei kann beispielsweise die erste Fördervorrichtung als Extruder und die zweite Fördervorrichtung als Zahnradpumpe ausgeführt sein.

Insbesondere ist es bei der vorgenannten Fortbildung vorteilhaft, wenn die weitere Fördervorrichtung in Förderrichtung vor dem Materialführungskanal angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform kann die weitere Fördervorrichtung beispielsweise im Bereich der Heißschmelzvorrichtung angeordnet sein und folglich wird ein besonders kompakter Aufbau des Auftragskopfes ermöglicht. Oftmals ist es alternativ zur vorgenannten Ausführungsform oder zusätzlich vorteilhaft, wenn eine weitere Fördervorrichtung in Förderrichtung hinter dem Materialführungskanal angeordnet ist. So kann die weitere Fördervorrichtung z.B. im Bereich des Auftragskopfes angeordnet sein und auf diese Weise eine besonders zuverlässige und genau Dosierung des Drucks im Heißschmelzmaterial im Auftragskopf ermöglichen. Schließlich ist es alternativ oder zusätzlich zu den beiden vorgenannten Ausführungsformen in bestimmten Anwendungen vorteilhaft, wenn die weitere Fördervorrichtung in Förderrichtung zwischen dem Materialeintritt in und dem Materialaustritt aus dem Materialführungskanal angeordnet ist. Dies ermöglicht dann, wenn nur eine Fördervorrichtung auf solche Weise angeordnet wird, einen Kompromiss aus kompakter Ausführung des Auftragskopfs bei zugleich präziser Führung des Drucks im Heißschmelzmaterial im Bereich vor der Austrittsöffnung im Auftragskopf.

Die erfindungsgemäße Heißschmelzvorrichtung arbeitet vorzugsweise nach einem Verfahren zum Aufbereiten eines Heißschmelzklebstoffes, mit den Schritten: Bereitstellung des Heißschmelzmaterials, Abgeben des Heißschmelzmaterials aus einer Austrittsöffnung, Fördern des Heißschmelzmaterials zu der Austrittsöffnung, und Erwärmen des Heißschmelzmaterials, wobei die Förderung mittels eines Extruders mit vertikal ausgerichteter Förderichtung erfolgt.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Heißschmelzvorrichtung nach einem Verfahren zum Aufbereiten eines Heißschmelzklebstoffes, mit den Schritten: Zuführen des Heißschmelzmaterials durch einen Zuführkanal zu einer Fördervorrichtung, Fördern des Heißschmelzmaterials zu einer Austrittsöffnung, Erwärmen des Heißschmelzmaterials, und Abgeben des Heißschmelzmaterials aus der Austrittsöffnung, wobei der Zuführkanal zum Zuführen des Heißschmelzmaterials zu der Fördervorrichtung gekühlt wird.

Schließlich ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung nach einem Verfahren zum Auftragen eines schmelzflüssigen Auftragsmaterials auf ein Substrat arbeitet, mit den Schritten: Zuführen des Heißschmelzmaterials durch einen Zuführkanal zu einer Fördervorrichtung, Erwärmen des Heißschmelzmaterials, und Zuführen des Heißschmelzmaterials durch einen Materialführungskanal zu einem beabstandet von der Heißschmelzvorrichtung angeordneten Auftragskopf Abgeben des Heißschmelzmaterials aus einer Austrittsöffnung des Auftragskopfes, wobei der Materialführungskanal, der sich zwischen der Heißschmelzvorrichtung und dem Auftragskopf erstreckt, beheizt wird.

Das Verfahren kann dabei fortgebildet werden, indem die Heizleistung eines ersten Heizabschnitts des Materialführungskanals und eines weiteren Heizabschnitts des Materialführungskanals hinsichtlich der Heiztemperaturhöhe und/oder der Heizzeit getrennt voneinander gesteuert oder geregelt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform wird anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

1: eine perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Heißschmelzvorrichtung,

2: eine perspektivische Explosionsansicht des Materialzuführbereichs der Ausführungsform gemäß 1,

3: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Heißschmelzvorrichtung von schräg oben,

4: eine perspektivische Frontalansicht einer erfindungsgemäßen Heißschmelzvorrichtung,

5: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung von schrägoben, und

6: eine perspektivische Ansicht des Materialführungskanals einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung.

Die in 1 und 3 dargestellte Heißschmelzvorrichtung umfasst ein Rahmengestell 10, welches aus Vertikalstreben 11 und Horizontalstreben 12 aufgebaut ist. In dem Rahmengestell ist ein Elektromotor 20 mit vertikal ausgerichteter Antriebswelle angeordnet. An der Antriebswelle des Elektromotors 20 ist auf der unteren Seite eine Riemenscheibe 21 drehmomentfest angebracht.

Weiterhin ist in dem Rahmengestell eine Getriebeeinheit 30 angeordnet, aus der eine Antriebswelle 31 mit daran angeflanschter Riemenscheibe 32 nach unten herausragt und eine seitlich versetzt und, parallel zur vertikal ausgerichteten Antriebswelle 31 ausgerichtete Abtriebswelle 33 nach oben herausragt. In der Abtriebswelle 33 ist eine konzentrisch zur Abtriebswelle 33 ausgerichtete, innenverzahnte Bohrung ausgebildet, in der drehmomentenfest eine Schnecke 40 aufgenommen ist.

Die Schnecke 40 erstreckt sich in vertikaler Richtung und liegt parallel zur Drehachse des Elektromotors 20. Die Schnecke 40 weist eine auf ihrer Umfangsfläche aufgebrachte, schraubenförmige Wendel 41 auf, die für den Vorschub des Heißschmelzmaterials in vertikaler Richtung von unten nach oben sorgt.

Die Schnecke 40 wird in einem zylindrischen Rohrgehäuse 50 aufgenommen, das mittels einer Flanschverbindung 51 am Gehäuse des Getriebes 30 befestigt ist. Das Heißschmelzmaterial wird an deren Ende des zylindrischen Rohrgehäuses aus einer Öffnung 53 abgegeben. Um die Öffnung 53 ist ein Flansch 54 zur Befestigung eines Materialführungskanals angeordnet. Um Das Rohrgehäuse sind mehrere elektrische Heizmanschetten 80a–c angeordnet.

Im unteren Bereich des Rohrgehäuses 50 ist benachbart zu Flanschverbindung 51 eine radiale, rechteckige Öffnung 52 in die Wand des Rohrgehäuses 50 eingelassen.

An der Öffnung 52 ist ein im Querschnitt rechteckiger Zuführkanal 60 angeordnet, der sich im Winkel von etwa 45° schräg nach oben von dem Rohrgehäuse 50 erstreckt. Der Zuführkanal 60 ist an der Öffnung 52 an seinem ersten Ende mittels einer Flanschverbindung 61 verbunden. Am anderen, gegenüberliegenden Ende ist der Zuführkanal 60 mittel einer Flanschverbindung 62 mit einem Vorratsbehälter 70 verbunden, in dem das Ausgangsschmelzmaterial in Granulatform gespeichert ist.

Am Zuführkanal 60 ist ein im Querschnitt rechteckiger Kühlkanal 62 angeordnet, in dem eine in Längsrichtung des Kühlkanals verlaufende zylindrische Bohrung 64 zum Durchleiten eines Kühlmittels ausgebildet ist. Die Kühlleitung 63 ist vorzugsweise aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Kupfer, hergestellt.

Die in 5 dargestellte Auftragsvorrichtung für ein Heißschmelzklebematerial umfasst eine Heißschmelzvorrichtung 100, die gemäß den 1 bis 4 ausgeführt sein kann. Die Austrittsöffnung 101 der Heißschmeizvorrichtung 100 ist mittels einer Flanschverbindung 111 mit einem starren Verbindungsrohr 110 verbunden. Das starre Verbindungsrohr ist in einem erstem Bereich 112 vertikal ausgerichtet, knickt dann in einem Kurvenbogen um 90° ab und verläuft in einem zweiten Bereich 113 horizontal.

Dieser horizontale Bereich 113 erstreckt sich von der Heißschmelzvorrichtung 100 im Wesentlichen bis über einen Auftragskopf 120. Der Materialführungskanal 110 ist oberhalb des Auftragskopfes 120 in der horizontalen Ebene in einem Winkelbogen zunächst um 90° gewinkelt und verläuft dann für einen kurzen Abschnitt 114 horizontal, um dann in einer vertikalen Ebene wiederum in einem Winkelbogen um 90° abgewinkelt zu werden und in einem vierten Abschnitt 115 vertikal zu verlaufen. Der Materialführungskanal ist dann (nicht sichtbar in 5) mittels einer Flanschverbindung mit dem Auftragskopf 120 verbunden.

Bezugnehmend auf 6 ist der Materialführungskanal in drei Heizabschnitte unterteilt. Der erste Heizabschnitt 131 weist einen ersten Heizanschluss und Temperaturfühler 132 auf und erstreckt sich über den ersten Bereich 112 und einen Teil des zweiten Bereichs 113 des Materialführungskanals.

Der zweite Heizabschnitt weist einen zweiten Heizanschluss und Temperaturfühler 132 auf und erstreckt sich über den Mittelbereich des Materialführungskanalabschnitts 113. Der dritte Heizabschnitt 134 weist einen dritten Heizanschluss und Temperaturfühler 135 und erstreckt sich über einen hinteren Bereich des horizontalen Abschnitts 113 des Materialführungskanals und die Abschnitte 114 und 115 des Materialführungskanals.


Anspruch[de]
  1. Heißschmelzvorrichtung zum Aufbereiten eines Heißschmelzklebstoffes, umfassend

    – eine Materialquelle (70) zur Bereitstellung des Heißschmelzmaterials,

    – eine Austrittsöffnung (53) zum Abgeben des Heißschmelzmaterials,

    – eine Fördervorrichtung (40, 50) zum Fördern des Heißschmelzmaterials zu der Austrittsöffnung, und

    – eine Heizvorrichtung (80a–c) zum Erwärmen des Heißschmelzmaterials,

    dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung einen Extruder (40, 50) mit vertikal ausgerichteter Förderrichtung umfasst.
  2. Heißschmelzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung ein Einschneckenextruder ist.
  3. Heißschmelzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung ein Doppelschneckenextruder ist.
  4. Heißschmelzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung sich zumindest teilweise entlang des Extruders und/oder zumindest um einen Teilumfang des Extruders erstreckt.
  5. Heißschmelzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder dem Oberbegriff von Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen gekühlten Zuführkanal (60) zum Zuführen des Heißschmelzmaterials zu der Fördervorrichtung.
  6. Heißschmelzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführkanal im Betriebszustand so ausgerichtet ist, dass das Heißschmelzmaterial durch Schwerkrafteinfluss der Fördervorrichtung zugeführt wird.
  7. Heißschmelzvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Fördervorrichtung einen Extruder mit vertikal ausgerichteter Förderichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest ein Abschnitt des Zuführkanals schräg zur Förderrichtung des Extruders erstreckt.
  8. Heißschmelzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Zuführkanals Kühlmittelleitungen (64) ausgebildet sind zur Abfuhr von Wärme aus dem Bereich des Zuführkanals.
  9. Materialauftragsvorrichtung zum Auftragen eines schmelzflüssigen Auftragsmaterials auf ein Substrat, umfassend

    – eine Heißschmelzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder dem Oberbegriff von Anspruch 1,

    – einen beabstandet von der Heißschmelzvorrichtung angeordneten Auftragskopf (120)

    gekennzeichnet durch einen starren Materialführungskanal (110), der sich zwischen der Heißschmelzvorrichtung und dem Auftragskopf erstreckt und durch den das Auftragsmaterial im schmelzflüssigen Zustand förderbar ist.
  10. Materialauftragsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialführungskanal isoliert ist zur Wärmedämmung.
  11. Materialauftragsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch Heizmittel zur Erwärmung des Materialführungskanals über Umgebungstemperatur.
  12. Materialauftragsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel ausgebildet sind zur Erwärmung des Materialführungskanals etwa auf die Schmelztemperatur des Auftragsmaterials.
  13. Materialauftragsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel einen ersten Heizabschnitt, der sich entlang eines ersten Abschnitts des Materialführungskanals erstreckt, und mindestens einen weiteren Heizabschnitt, der sich entlang eines weiteren Abschnitts des Materialführungskanals erstreckt, aufweisen.
  14. Materialauftragsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung des ersten Heizabschnitts und des weiteren Heizabschnitts hinsichtlich der Heiztemperaturhöhe und/oder der Heizzeit getrennt voneinander steuer- oder regelbar sind.
  15. Materialauftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15 mit den Merkmalen nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Wärmeübertragungsvorrichtungen zum Zuführen der in den Kühlmittelleitungen aufgenommenen Wärme zu dem Materialführungskanal.
  16. Materialauftragsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungsvorrichtungen eine Flüssigkeitsleitung umfassen, die sich von den Kühlmittelleitungen zu dem Materialführungskanal erstreckt.
  17. Materialauftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17 gekennzeichnet durch mindestens eine weitere Fördervorrichtung, insbesondere eine Zahnradpumpe, zum Fördern des Heißschmelzmaterials durch den Materialführungskanal.
  18. Materialauftragsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Fördervorrichtung in Förderrichtung vor dem Materialführungskanal angeordnet ist.
  19. Materialauftragsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Fördervorrichtung in Förderrichtung hinter dem Materialführungskanal angeordnet ist.
  20. Materialauftragsvorrichtung nach Anspruch 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Fördervorrichtung in Förderrichtung zwischen dem Materialeintritt in und dem Materialaustritt aus dem Materialführungskanal angeordnet ist.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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