熱熔化系統的製作方法

2023-08-11 08:21:06

熱熔化系統的製作方法
【專利摘要】一種適用於熔化粘合劑的系統包括熔化器、供料系統、泵和控制器。熔化器具有熔化容積，並接收和熔化粘合劑。在泵從熔化器抽運熔化的粘合劑的同時，供料系統將未熔化的粘合劑供應給熔化器。控制器控制泵以一吞吐速率抽運熔化的粘合劑，使得熔化容積與該吞吐速率的比值是小於粘合劑的變色時間的最小停留時間。在一些實施例中，控制器還控制供料系統根據熔化器中的粘合劑液位將粘合劑補充到熔化器中。
【專利說明】熱熔化系統

【技術領域】
[0001] 本公開內容一般涉及用於分配熱熔性粘合劑的系統。更特別地，本公開內容涉及 具有集成供料系統的粘合劑分配系統。

【背景技術】
[0002] 熱熔性分配系統一般用在生產裝配線中以自動地分散用於建造諸如盒子、紙箱等 之類的包裝材料的粘合劑。熱熔性分配系統按照慣例地包括材料箱、加熱元件、泵和分配 器。在憑藉泵將固體聚合物顆粒供應給分配器之前使用加熱元件將箱中的固體聚合物顆粒 熔化。因為熔化的顆粒在允許冷卻的情況下將再固化成固體形式，因此在從箱到分配器的 過程中熔化的顆粒必須被維持在合適的溫度。這一般需要在箱、泵和分配器中放置加熱元 件，以及加熱連接這些部件的任何管道或軟管。此外，傳統的熱熔性分配系統一般使用具有 大體積的箱以便在包含在箱中的顆粒熔化以後可以出現延長的分配周期。然而，箱中大體 積的顆粒需要長的周期時間來完全熔化，這增加系統的啟動時間。例如，典型的箱包括給矩 形重力自流進料箱的壁加襯裡的多個加熱元件，使得沿著壁的熔化顆粒阻止加熱元件有效 地熔化容器中心部位的顆粒。由於長時間的高溫暴露，熔化這些箱中的顆粒所需要的延長 時間增加粘合劑"炭化"或變黑的可能性。


【發明內容】

[0003] 根據本發明，一種適用於熔化粘合劑的系統包括熔化器、供料系統、泵和控制器。 熔化器具有熔化容積，並接收和熔化粘合劑。在泵從熔化器抽運熔化的粘合劑的同時，供料 系統將未熔化的粘合劑供應給熔化器。控制器控制泵以高達最大吞吐速率的吞吐速率抽運 熔化的粘合劑，使得熔化容積與最大吞吐速率的比值是小於粘合劑的變色時間的最小停留 時間。在一些實施例中，控制器還控制供料系統根據熔化器中的粘合劑液位將粘合劑補充 到熔化器中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004] 圖1是適用於分配熱熔性粘合劑的系統的示意圖。
[0005] 圖2是圖1的系統的熔化器和周圍元件的簡化截面圖。

【具體實施方式】
[0006] 圖1是系統10的示意圖，所述系統10是用於分配熱熔性粘合劑的系統。系統10 包括冷部12、熱部14、空氣源16、空氣控制閥17、和控制器18。在圖1所示的實施例中，冷 部12包括容器20和供料組件22,所述供料組件22包括真空組件24、供料軟管26和入口 28。在圖1所示的實施例中，熱部14包括熔化系統30、泵32和分配器34。空氣源16是供 應到系統10中在冷部12和熱部14二者中的元件的壓縮空氣源。空氣控制閥17通過空氣 軟管35A連接到空氣源16,並選擇性地控制來自空氣源16的空氣流通過空氣軟管35B到達 真空組件24以及通過空氣軟管35C到泵32的馬達36。空氣軟管3?繞過空氣控制閥17 將空氣源16連接到分配器34。控制器18被連接成與系統10的各種元件（如空氣控制閥 17、熔化系統30、泵32和/或分配器34)通信，以控制系統10的操作。
[0007] 冷部12的元件可以在室溫處操作而沒有加熱。容器20可以是加料鬥，所述加料鬥 用於包含用於由系統10使用的一些固體粘合劑顆粒。合適的粘合劑物質可以包括，例如， 如乙烯-乙酸乙烯酯（EVA)或金屬茂絡合物之類的熱塑性聚合膠。供料組件22將容器20 連接到熱部14,用於將固體粘合劑顆粒從容器20運送到熱部14。供料組件22包括真空組 件24和供料軟管26。真空組件24定位在容器20中。來自空氣源16和空氣控制閥17的 壓縮空氣被運送到真空組件24以形成真空，引導固體粘合劑顆粒流進入真空組件24的入 口 28並然後通過供料軟管26到達熱部14。供料軟管26是管道或其它通道，其尺寸形成具 有基本上大於固體粘合劑顆粒的直徑的直徑以允許固體粘合劑顆粒自由地流過供料軟管 26。供料軟管26將真空組件24連接到熱部14。
[0008] 固體粘合劑顆粒被從供料軟管26運送到熔化系統30。熔化系統30可以包括容 器（未示出）和電阻加熱元件（未示出），所述電阻加熱元件用於熔化固體粘合劑顆粒以形 成液體形式的熱熔性粘合劑。熔化系統30可以設定大小以具有相對小的粘合劑體積，例如 約〇. 5升，並被構造成在相對短的時間周期內熔化固體粘合劑顆粒。泵32由馬達36驅動 以通過供應軟管38將熱熔性粘合劑從熔化系統30中抽運到分配器34。馬達36可以是由 來自空氣源16和空氣控制閥17的壓縮空氣脈衝驅動的氣動馬達。泵32可以是由馬達36 驅動的線位移泵。在所說明的實施例中，分配器34包括歧管40和分配模塊42。來自泵32 的熱熔性粘合劑被接收在歧管40中並通過模塊42被分配。分配器34可以選擇性釋放熱 熔性粘合劑，由此將熱熔性粘合劑噴出模塊42的出口 44,噴射到物體上，如盒子、箱子、或 受益於由系統10分配的熱熔性粘合劑的另一個物體。模塊42可以為是分配器34的部件 的多個模塊中的一個。在可替換的實施例中，分配器34可以具有不同的構造，如手持槍形 分配器。熱部14中的一些或全部元件，包括熔化系統30、泵32、供應軟管38和分配器34, 可以被加熱以在分配過程期間在整個熱部14中都將熱熔性粘合劑保持成液體狀態。
[0009] 系統10可以是例如用於包裝並密封紙板包裝和/或包裝盒子的工業過程的一部 分。在可選擇的實施例中，針對特定的工業過程應用必要時可以修改系統10。例如，在一個 實施例中（未示出），泵32可以從熔化系統30分離並替代地連接到分配器34。供應軟管 38然後可以將熔化系統30連接到泵32。
[0010] 圖2是熔化系統30和周圍元件的截面圖。圖2說明空氣控制閥17、控制器18、供 料軟管26、熔化系統30和空氣軟管35B以及108。熔化系統30包括熔化器102 (具有熔化 區域106)、蓋子104、傳感器110和傳感器外殼112。
[0011] 熔化器102是能夠容納並熔化接收自分配器20的固體粘合劑的粘合劑容器。熔 化器102具有熔化區域106,該熔化區域是具有熔化容積Vmelt的加熱區域，其中固體粘合劑 在被泵32抽運到分配器34之前在該加熱區域中被熔化。例如，熔化區域106可以是熔化 器102的設置有多個電阻加熱元件的區域。來自供料軟管26的粘合劑顆粒在熔化器102 中聚積以形成大量熔化的粘合劑A。當粘合劑A熔化時，大體上平的粘合劑表面SA在熔化 器102內在粘合劑液面LA處產生。
[0012] 蓋子104是剛性蓋子，該剛性蓋子104被構造成安裝在熔化器102的頂上以保護 操作者免受熱熔化物質飛濺，並固定供料軟管26和傳感器外殼112。在一些實施例中，蓋 子104可以包括一個或更多個通風孔或空氣通道（沒有示出）以使得來自供料軟管26的 空氣逸出。傳感器外殼112在離粘合劑表面SA的一距離處支撐液位傳感器110並通過空氣 軟管108接收冷卻空氣流以保護液位傳感器110免受飛濺、高溫和灰塵。儘管圖2將空氣 軟管108描述成從空氣控制閥17抽取空氣，系統10的可選擇的實施例可以直接從空氣源 16鋪設空氣軟管108 (見圖1)。液位傳感器110是超聲波傳感器，所述超聲波傳感器發射 超聲波脈衝並接收自粘合劑表面SA反射回來的返回脈衝。粘合劑液位LA (或高度h，液位傳 感器110和粘合劑表面SA之間的垂直距離）可以根據所述脈衝從傳感器110到表面SA並 返回到傳感器110的行程時間判定。在一些實施例中，液位傳感器110可以被構造成產生 指示粘合劑液位LA的液位信號ls。在其他實施例中，液位傳感器110可以被構造成將對應 於高度h的原始傳感器數據傳遞到控制器18,然後所述控制器18根據這種傳感器數據判定 粘合劑液位La。
[0013] 控制器18控制空氣控制閥17憑藉通過空氣軟管35B將空氣提供給真空組件24 並通過空氣軟管35C將空氣提供給泵32 (見圖1)以維持通過熔化器102的粘合劑的流量。 來自供料軟管26的固體粘合劑顆粒以輸入速度馬進入熔化器102,所述輸入速度馬由通 過空氣控制閥17被輸送到真空組件24的空氣脈衝的頻率和持續時間決定。類似地，泵32 以輸出速度R〇將熱熔化粘合劑抽運出熔化器102,所述輸出速度％由通過從空氣控制閥17 到空氣發動機36的空氣流設置的抽運周期決定。通常，在持續工作期間輸入速度馬匹配輸 出速度％，使得熔化系統30的總吞吐速率是1^。1181_ = 1?1 =仏。在一種實施例中，1^。118_ 的最大值可以是每分鐘195立方釐米。控制器18通過根據控制信號cs控制空氣控制閥17 而分別控制輸入速度馬和輸出速度％。控制信號cs是液位信號ls的函數，並促使空氣控 制閥17將空氣引導到真空組件24以維持位於最小液位Lmin和目標液位LT之間的粘合劑液 位LA。目標液位LT是最大填充極限，該最大填充極限被選擇以憑藉將未熔化的粘合劑顆粒 沉積到熔化器102的在熔化區域106之外的區域中而防止過載熔化器102。最小液位Lmin是最小填充液位，所述最小填充液位被選擇以確保熔化區域106在通常的操作期間保持大 體上被粘合劑填充，而不是在來自供料軟管26的未熔化粘合劑的連續粘合劑補充之間進 行排空。最小液位Lmin和目標液位LT限定液位範圍LA的界限，該液位範圍L A是在持續操 作過程中被允許的粘合劑液位LA的範圍。
[0014] 每當粘合劑液位LA降低至最小液位Lmin以下時，控制器18控制空氣通過真空組件 24以補充粘合劑A，確保熔化器102在持續操作期間一直保持大體上填滿（也就是在液位 LT的液位範圍LA內）。在一些實施例中，控制器18可以響應於指示粘合劑液位LA已經低 於最小液位Lmin的任何液位信號ls控制空氣從空氣控制閥17通過空氣軟管35B到達真空 組件24的固定持續脈衝。每當粘合劑液位LA降低至允許液位以下時，這種方法以固定的 數量補充粘合劑A。在可選擇的實施例中，當液位信號ls指示粘合劑液位LA已經降低至最 小液位Lmin以下時，控制器18反而可以使開到空氣軟管35B通向空氣控制閥17,並且僅當 液位信號ls指示粘合劑液位LA已經升高到目標液位LT之上時關閉到空氣軟管35B的空氣 控制閥17。不論哪種情況，控制器使用通過高度h檢測到的粘合劑液位1^確保在維持系統 10的操作期間熔化區域106大體上保持裝滿粘合劑A。真空組件24、供料軟管26、空氣控 制閥17、控制器18和液位傳感器110 -起構成供料系統，每當粘合劑液位LA偏離液位範圍 h時，所述供料系統反應性地再填充熔化器102。
[0015] 諸如EVA和金屬茂合物之類的熱塑性聚合物膠當在延長的時間周期內暴露給熱 量和空氣時會降解並氧化。暴露給熔化器102的熱量超過變色時間TdiSMlOT的粘合劑可能明 顯地氧化，導致難看的粘合劑變色。本領域技術人員將認識到，暴露加熱並暴露給空氣顯著 地長於變色時間TdiSMlOT的粘合劑可能在熔化器102、泵32、以及系統10的其他下遊管道和 容器的內部開始形成相當大量的炭。炭材料的聚積會通過鬆開並阻塞分配器34、泵32、或 系統10的其他流動通道而阻礙系統10的操作。變色時間TdisralOT是在粘合劑A當在熔化 器102中被加熱時開始顯示明顯的氧化之前需要的時間。變色時間TdiSMlOT可以依賴所選 擇的具體粘合劑、以及熔化器102的溫度和幾何結構而變化。熔化系統30通過使用具有比 Tdiscolor短的停留時間Tdwell的熔化器102避免變色和炭形成。停留時間T dwell是粘合劑通過 熔化器102的熔化容積106所需要的時間，使得Tdwell = Vmelt/Rth"ughput。通過使得最短停留 時間TdTCll (與吞吐速率RthMUghput的最大值對應）小於炭化時間TdiSMlOT，在粘合劑A開始變 色之前和在炭化開始發生之前，熔化系統30允許粘合劑A通過熔化容積Vmelt。熔化器102 被構造成使得熔化體積小於熔化系統30的吞吐速率RthMUghput的最大值，使得最小停留 時間Tdwell小於14分鐘。在一些實施例中，最小停留時間Tdwell可以小於5分鐘。粘合劑A 立刻熔化於熔化器102中的小的熔化容積也允許熔化系統30快速加熱，總體上減小系 統10的啟動時間。關於真空組件24、供料軟管26、空氣控制閥17、控制器18、和液位傳感 器110的上述的供料系統消除熔化器102中粘合劑Α的手動補充需要，使得供料有效系統 10能夠以短的停留時間TdTCll進行連續操作，所述短的停留時間Tdirell對於手動再填充熔化 系統將是不現實的。
[0016] 儘管已經參照典型的實施例描述了本發明，但本領域技術人員將會理解，在不偏 離本發明的範圍的情況下，可以進行多種改變和用等同物代替其元件。另外，可以做出許多 修改以使特定的情況或材料適應本發明的教導而沒有背離本發明的本質範圍。因此，意圖 是本發明不限於所公開的具體實施例，但是本發明將包括落入隨附的權利要求的範圍內的 所有實施例。
【權利要求】
1. 一種用於熔化粘合劑的系統，該系統包括： 熔化器，所述熔化器具有適用於接收和熔化粘合劑的熔化容積； 供料系統，所述供料系統適用於將未熔化的粘合劑供應給熔化器； 泵，所述泵適用於從熔化器抽運熔化的粘合劑；和 控制器，所述控制器適用於控制所述泵以高達最大吞吐速率的吞吐速率抽運熔化的粘 合劑，使得熔化容積與最大吞吐速率的比值是小於粘合劑的變色時間的最小停留時間。
2. 根據權利要求1所述的系統，其中最小停留時間少於14分鐘。
3. 根據權利要求2所述的系統，其中最小停留時間少於5分鐘。
4. 根據權利要求1所述的系統，其中控制器被配置成控制供料系統根據熔化器中的粘 合劑液位將粘合劑補充到熔化器中。
5. 根據權利要求4所述的系統，其中當粘合劑液位降低至最小液位以下時，控制器控 制供料系統將粘合劑補充到熔化器中。
6. 根據權利要求5所述的系統，其中將粘合劑補充到熔化器中包括將固體體積的粘合 劑輸送到熔化器中。
7. 根據權利要求5所述的方法，其中將粘合劑補充到熔化器中包括將粘合劑輸送到熔 化器中直到粘合劑液位上升至目標液位。
8. 根據權利要求4所述的系統，進一步包括被構造成檢測熔化器中粘合劑液位的液位 傳感器。
9. 根據權利要求8所述的系統，其中液位傳感器是超聲測深器。
10. 根據權利要求1所述的系統，其中供料系統包括容器、供料軟管和真空組件，所述 真空組件被構造成將來自容器中的未熔化粘合劑通過供料軟管輸送到熔化器中。
11. 根據權利要求10所述的系統，其中控制器通過控制空氣控制閥提供空氣至供料系 統和驅動所述泵的氣動馬達來控制所述泵和供料系統。
12. -種用於熔化粘合劑的系統，該系統包括： 熔化器，所述熔化器適用於熔化粘合劑，所述熔化器具有小於粘合劑的變色時間的最 小粘合劑停留時間；和 供料系統，所述供料系統適用於根據熔化器中的粘合劑液位用未熔化的粘合劑自動地 填充熔化器。
13. 根據權利要求12所述的系統，其中供料系統包括： 液位傳感器，所述液位傳感器適用於檢測何時粘合劑液位降低至最小值以下；和 供料系統，所述供料系統適用於每當液位傳感器降低至最小值以下時將未熔化的粘合 劑輸送給烙化器。
14. 根據權利要求13所述的系統，其中供料系統包括真空組件，所述真空組件設置成 從分配器抽取未熔化的粘合劑進入熔化器。
15. 根據權利要求12所述的系統，其中最小粘合劑停留時間少於5分鐘。
16. 根據權利要求12所述的系統，其中最小粘合劑停留時間少於2分鐘。
17. 根據權利要求12所述的系統，進一步地包括被構造成將熔化的粘合劑從熔化器抽 取到分配器的熔化粘合劑泵。
18. -種用於熔化粘合劑的方法，該方法包括下述步驟： 加熱具有熔化容積的熔化器中的粘合劑； 從熔化器以高達最大吞吐速率的吞吐速率抽運熔化的粘合劑，使得熔化容積除以最大 吞吐速率是小於粘合劑的變色時間的最小停留時間； 檢測熔化器中的粘合劑液位；以及 根據檢測到的粘合劑液位將未熔化的粘合劑輸送到熔化器中。
19. 根據權利要求18所述的方法，其中最小停留時間小於14分鐘。
20. 根據權利要求19所述的方法，其中最小停留時間小於5分鐘。
21. 根據權利要求18所述的方法，其中檢測粘合劑液位的步驟包括當粘合劑液位降低 至最小值以下時進行檢測，並且其中根據檢測到的粘合劑液位將未熔化的粘合劑輸送到熔 化器中的步驟包括當粘合劑液位降低至最小值以下時反應性地將未熔化的粘合劑輸送到 熔化器中。
22. 根據權利要求21所述的方法，其中將未熔化的粘合劑輸送到熔化器中的步驟包括 將粘合劑輸送到熔化器中直到粘合劑液位上升至目標液位。
23. 根據權利要求21所述的方法，其中將未熔化的粘合劑輸送到熔化器中的步驟包括 反應於粘合劑液位降低至最小值以下，將固定體積的粘合劑輸送到熔化器中。
24. 根據權利要求18所述的方法，其中檢測熔化器中的粘合劑液位的步驟包括檢測從 液位傳感器到粘合劑的表面的距離。
25. 根據權利要求18所述的方法，其中將未熔化的粘合劑輸送到熔化器中的步驟包括 將空氣引導到真空組件以通過供料軟管抽取未熔化的粘合劑進入熔化器。
【文檔編號】B05C11/10GK104066517SQ201280054642
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年10月25日 優先權日:2011年11月7日
【發明者】丹尼爾·P·羅斯, 保羅·R·奎姆 申請人:格瑞克明尼蘇達有限公司