將熱塑性材料熔化並供應給分送器的設備和方法
2023-05-22 02:01:41 1
專利名稱：將熱塑性材料熔化並供應給分送器的設備和方法
技術領域：
本發明總的涉及熱塑性材料熔化技術，更具體而言涉及將熱熔性粘合劑熔化並供應給分送器的設備和方法。
背景技術：
熱熔性粘合劑，例如那些用在一次性尿布、包裝和其它產品的製造中的熱熔性粘合劑一般由在使用前熔化的熱塑性材料的固體或半固體片形成。熱塑性材料可以以例如小楔(chicklet)、小球、枕頭和磚等固體形式大量得到，並可以在具有側壁和受熱底部或基座部分的罐內轉變為熔融狀態。
熱塑性材料通常在該罐內以足以供應一個或多個塗敷器或分送器的體積維持熔融狀態。如果塗敷需要大容量的熱熔性材料，則必須將足夠大容量的熱塑性材料維持在熔融狀態，從而對於設備而言必需較長的啟動時間。特別是在啟動已經通宵停工的熱熔性粘合劑供應系統時可能的確如此。因為前一天使用中熔化的材料在系統關閉時通常會冷卻並固化，所以在啟動時罐的相當大的部分可能被熱塑性材料的固體塊佔用。除了限制熱熔性粘合劑供應系統的總生產率之外，較長的啟動時間也可能導致熔融材料的至少一部分長時間暴露於熱和/或氧氣中，熱和/或氧氣會引起熱塑性材料炭化、氧化或以其它方式降解。
結果，一些製造商已經發現需要提供如下熱熔性粘合劑供應系統，在這些熱熔性粘合劑供應系統中罐的底面朝中央出口向下傾斜。鑄造到罐的基座中的一個或多個加熱元件將底面加熱到一定溫度，在該溫度處罐的底部處的固體熱塑性材料熔化並轉變為熔融狀態。由於該底面的傾斜特性，新熔化的材料能夠向下流入該中央出口，從而使剩餘的固體熱塑性材料能夠移動得離受熱底面更近。通過將新形成的液體粘合劑快速排出，這種布置有助於減小長時間維持在熔融狀態的熱塑性材料的總量。
與這類熱熔性粘合劑供應系統有關的一個挑戰是漏鬥形罐設計偶爾會對熔化的材料形成「滯塞點」。例如，由於在啟動期間粘合劑塊的底部熔化，塊的其餘部分在罐的中部處落下，並可能阻礙新熔化的材料到中央出口的流動。這可能使得材料流動速率不利地減小。而且，現有熱熔供應系統沒有最大地利用罐壁的熱導性。當打開鑄封式加熱器時，首先要熔化的材料的一部分位於罐內部的下周邊周圍。剩餘的固體材料阻止該新熔化的材料向中央出口行進。如果能夠更快速地排出該材料，整個系統就能夠更有效並以更少的成本運行。
因此，存在對一種熔化熱塑性材料的設備的需求，該設備以更多產的方式加熱材料，並為材料提供離開該設備的較少受限的流動通道。
發明內容
本發明提供一種高速地將熱塑性材料熔化並供應給分送器的設備。該設備包括用於接收並加熱熱塑性材料的具有至少一個側壁的罐。這些側壁可以由受熱基座構件支撐，該基座構件加熱熱塑性材料以形成液體熱熔性粘合劑。例如，固體和半固體形式的熱塑性粘合劑材料可以被加熱並熔化成熔融液體形式。液體粘合劑可以從罐中泵出並泵入歧管組件，在該歧管組件處液體粘合劑可以分成分開的流動並供應給一個或多個分送器。
該基座構件包括傾斜的上表面和至少一個收集槽，該傾斜的上表面用於引導液體粘合劑向所述至少一個側壁流動，所述至少一個收集槽用於接收新熔化的材料流。過濾件可以位於該收集槽上方，用於過濾熔化的材料。該過濾件還設計成在液體粘合劑沿著該傾斜上表面流下並流入收集槽時為液體粘合劑提供無阻礙的流動通道。例如，如果在啟動時熱塑性材料的固體塊擱置在基座構件上，該塊的底部和下周邊首先熔化，而過濾件支撐該塊的其餘部分，以防止該塊落下而阻塞液體粘合劑到收集槽並最終到罐出口的流動通道。
本發明的過濾件還使在側壁的下部附近的液體粘合劑能夠排入收集槽。因此，固體或半固體熱塑性材料的其它部分能夠移動得離罐內部的下周邊更近並利用加熱最快的下壁部分。通過以這種方式加熱熱塑性材料，可以產生液體熱熔性粘合劑的更高的融化速率和更大的產量。這在許多情況下導向更高的製造生產率。
從本發明的附圖及說明將使得本發明的這些和其它特徵和優點顯而易見。
將附圖加入本說明書中並構成本說明書的一部分，這些附解了本發明的實施方案，並與以上給出的對本發明的一般說明和以下給出的詳細說明一起用來解釋本發明。
圖1是具有根據本發明的第一實施方案的設備的示例性熱熔性粘合劑系統的示意圖；圖2是圖1的系統中使用的熔化設備的俯視剖視圖；圖3是沿圖2的線3-3的剖視圖；圖4是沿圖2的線4-4的剖視圖；圖5是圖1的設備的局部剖視的透視圖；圖6是局部剖視的透視圖，圖解了本發明的第二實施方案；圖7是另一個替換實施方案的下罐部分的剖視圖；圖8是另一個替換實施方案的下罐部分的剖視圖；圖9是另一個替換實施方案的下罐部分的剖視圖；而圖9A是圖9示出的實施方案的俯視圖。
具體實施例方式
參考圖1，示例性熱熔性粘合劑系統10包括加熱設備，更具體而言即根據本發明的原理構造的熔化設備20。該設備20包括具有可卸罩或蓋24的罐22，該罐22用於接收並容納固體、半固體和液體形式的熱塑性材料26；與罐22相連的歧管組件28；和控制單元30。如以下將更詳細討論的那樣，罐22包括基座構件32，該基座構件32熔化熱塑性材料26，以形成熔融液體粘合劑34。與歧管組件28相連的泵36將液體粘合劑34從罐22中泵出，經過流體通路38，並進入歧管組件28，液體粘合劑34在歧管組件28處可以分成分開的流動。歧管組件28具有出口40，這些出口40可以配備有受熱軟管42，這些受熱軟管42用於將液體粘合劑34供應給一個或多個分送器44、46。分送器44、46可以安裝到框架或支架48上，並包括一個或多個分送組件50，所述一個或多個分送組件50用於將液體粘合劑34塗敷到所需的產品(未示出)上。
控制單元30可以位於鄰近歧管組件28處。除了容納設備20的電源之外，控制單元30監控並調節對罐22和軟管42的加熱，以使罐22內接收的熱塑性材料26熔化，並在將液體粘合劑34供應給分送器44、46時使液體粘合劑34維持在所需的溫度。通過與每個軟管42相關的塞繩裝置52，受熱軟管42可以與控制單元30電連接。
參考圖2-3，罐22包括與基座構件32相連的第一對對置側壁56、57和。更具體地說，第一對對置側壁56、57可以由凸緣60、62支撐，而第二對對置側壁58、59可以由凸緣64、66支撐。第一對對置側壁56、57和第二對對置側壁58、59可以形成矩形形狀的罐22，但是任何其它形狀也在本發明的範圍內。基座構件32和側壁56、57、58、59優選地由合適的材料例如具有高熱導性的鋁形成。基座構件32可以由鋁鑄造，而側壁56、57、58、59可以由鋁擠壓件形成並焊接到凸緣60、62、64、66上。
為了相對於罐22的內部形成傾斜底部，基座構件32包括具有左部68a和右部68b的上表面68，左部68a和右部68b從罐22的中心向下傾斜，在該第一實施方案中向凸緣60、62和第一對對置側壁56、57傾斜。上表面68的左部68a和右部68b是大體矩形的和大體平坦的，但是可以包括多個翼片70，以使上表面68的表面積最大化。在圖2-5示出的實施方案中，這些翼片70關於中央隆起72對稱布置，該中央隆起72位於上表面68的左部68a和右部68b之間。這些翼片70在大致垂直於隆起72的方向上沿著左部68a和右部68b的斜面向下延伸，並隨著它們接近上表面68的邊緣74和76而在高度上遞減。這些翼片70還幫助支撐離開表面68的熱塑性材料的固體或半固體塊，以防止這種塊阻塞熔融材料的流動。
如圖2-5所示，基座構件32在上表面68的左部68a和凸緣60之間提供收集槽78，並在上表面68的右部68b和凸緣62之間提供收集槽80。因此，收集槽78沿著邊緣74的長度延伸，而收集槽80沿著邊緣76的長度延伸。兩個收集槽78、80都可以以矩形管道為形式，這些矩形管道分別由凸緣60、從邊緣74向下延伸的側壁82、位於側壁82與凸緣60之間的底面84限定和由凸緣62、從邊緣76向下延伸的側壁83、位於側壁83與凸緣62之間的底面85限定。底面84、85在收集槽78、80的通向流體通路38的端部處包括相應的出口86、87。底面84、85的至少一部分還可以包括朝出口86、87向下傾斜的凹槽88、89。凹槽88、89的主要意圖是便於例如在從一種粘合劑轉換到另一種粘合劑期間從罐22完全排出液體。使用所示具有不同直徑的出口86、87來平衡熔融材料從槽78、80到出口114的流動，以便實現從每個槽78、80中流出大體等量的液體流量。
如圖3所示，兩個加熱元件90、91鑄造到基座構件32中。加熱元件90位於上表面68的左部68a下方並緊鄰收集槽78，而加熱元件91位於上表面68的右部68b下方並緊鄰收集槽80。RTD(電阻式溫度檢測器)、熱電偶或其它合適的溫度傳感裝置(未示出)可以設置在基座構件32的任一側，插入分別設置在基座構件32的各側的兩個孔92、93中的一個孔。在其它實施方案中，基座構件32還可以包括位於加熱元件90、91的端部之間的第三加熱元件(未示出)，從而形成U形加熱布置。
回來參考圖2-5，可以在各個收集槽78、80上方設置過濾件100、101。在一個實施方案中，過濾件100、101分別包括第一102、103，第一側表面102、103具有與側壁82、83齊平的下部102a、103a和與基座構件32的上表面68面對的上部102b、103b；與第一側表面102、103對置並與凸緣60、62齊平的第二側表面104、105；和將第一側表面102、103與第二側表面104、105相連的上表面106、107。第一側表面102、103在高度上比第二側表面104、105大，使得上表面106、107具有從第一側表面102、103朝第二側表面104、105向下傾斜的至少一部分。如圖2和5所示，過濾件100、101還包括位於第一側表面102、103上的穿孔110、111和位於上表面106、107上的穿孔112、113。穿孔110、111、112、113優選是圓形的，並如以下更充分說明的那樣使過濾件100、101能夠用作液體粘合劑34的過濾器。雖然在圖2和5中所示穿孔112、113在上表面106、107的傾斜部分上，但是上表面106、107還可以包括平坦部分(未示出)而穿孔112、113位於該平坦部分上。
在使用中，熱塑性材料26可以以例如小楔、小球、枕頭或磚等多種形式裝入罐22。在一些情況下，罐22可能已經被熱塑性材料的固體或半固體塊佔用，該固體或半固體塊在設備20的前次操作期間熔化，但是後來冷卻並至少部分固化而佔用罐22的一部分。在開動加熱元件90、91後，基座構件32的上表面68被加熱到一定溫度，在該溫度處熱塑性材料26熔化並形成熔融液體粘合劑34。因此，在使用期間在罐22中可能同時有熱塑性材料的固體與液體形式。上表面68的左部68a和右部68b的傾斜幾何形狀使得新熔化的粘合劑從罐22的中心向第一對對置側壁56、57流動。當液體粘合劑34到達上表面68的邊緣74、76時，位於過濾件100、101的第一側表面102、103上的穿孔110、111濾出任何剩餘的固體或半固體熱塑性材料26，並允許液體粘合劑34流入收集槽78、80。過濾件100、101也支撐在基座構件32的靠近邊緣74和76的那些部分上方的剩餘的固體或半固體熱塑性材料26。換言之，過濾件100、101防止固體或半固體熱塑性材料26在穿孔110、111前面落下而阻礙新熔化的材料流動到收集槽78、80。
由於第一對對置側壁56、57的熱導性，開動加熱元件90、91也可能引起在罐22的下周邊附近的熱塑性材料熔化和形成液體粘合劑34。位於過濾件100、101的上表面106、107上的穿孔112、113允許該液體粘合劑排入收集槽78、80，在收集槽78、80處該液體粘合劑與從基座構件32的上表面68流出的液體粘合劑會合。當不同的流動在收集槽78、80中聚集時，底面84、85上的凹槽88、89流體通路38然後引導從兩個收集槽78、80到單個罐出口114的流動，在該罐出口114處可以將液體粘合劑34泵出到歧管組件28中。
通過將在第一對對置側壁56、57的下部附近的液體粘合劑34快速排出，固體或半固體熱塑性材料26的其它部分能夠移動得離罐內部的下周邊更近並利用受熱壁56、57。因為以更多產的方式加熱固體和/或半固體熱塑性材料26，設備20能夠更有效並以更少的成本運行。該多產的加熱布置與由過濾件100、101提供的較少受限的流動通道一起還使設備20能夠實現液體粘合劑34的高融化速率和產量。
儘管圖1-5示出的設備20包括位於基座構件32和第一對對置側壁56、57之間的收集槽78、80，通過提供包括沿著基座構件的整個周邊延伸的收集槽在內的基座構件來利用本發明的許多優點也是可行的。例如，基座構件32可以是金字塔形的，而且還可以包括位於上表面68和第二對對置側壁58、59之間的收集槽(未示出)。
參考圖6，本發明可以提供具有圓形基座構件122和圓柱形壁124的罐120作為替換。在這種實施方案中，基座構件122包括升起的上表面126。該上表面126可以是錐形的，並可以具有從中央部分129在徑向上延伸出的多個翼片128；和收集槽130，該收集槽130用於接收來自上表面126的熔化的材料並將該熔化的材料引導到出口131。凸緣132可以形成收集槽130的壁，並可以為圓柱形壁124提供支撐。位於收集槽130上方的過濾件134包括側表面138上的穿孔136和上表面142上的穿孔140。槽130部分地或完全(如所示那樣)沿著基座構件122的周邊延伸。罐120可以以與前面討論的有關罐22的方式相同的方式加熱和熔化熱塑性材料。因此，本領域普通技術人員將認識到本發明同樣可以應用於其它實施方案，在這些實施方案中基座構件的幾何形狀對新熔化的粘合劑的從罐的傾斜表面到位於一個或多個側壁附近的收集槽的流動進行引導。
圖7-9與9A圖解了本發明構思的三個另外的實施方案。這些附圖中類似的附圖標記代表類似的結構，而帶有撇號(′)或雙撇號(″)的類似的附圖標記代表如從說明書、附圖或兩者顯而易見已經稍作改變的對應的元件。圖7示出罐200的下部，罐200具有一個或多個側壁202；和位於與基座構件208的傾斜上表面206a、206b鄰近處的一個或多個槽204。表面206a、206b可以具有如所示那樣不同的斜度，並離開升起的部分206c向下延伸。各個流體通路210、212與如前面描述的實施方案中那樣用於接收熔融熱塑性材料的槽204相連。在該實施方案中，已經除去過濾件，並可以可選地將傳統的受熱熔柵214支撐在表面206a、206b上方。圖8的實施方案類似於圖7，只不過基座構件208′的最高部分206c′設置在偏離側壁202之間的中心處。也就是說，最高部分206c′不是在罐200′的中心處，而是偏移到一側。最後，圖9和9A以剖面形式圖解圓形罐200″，該圓形罐200″具有被升起的部分206c″分開的兩個槽204′和在該升起的部分206c″兩側的對置傾斜表面206a″、206b″。
儘管已經通過對本發明的一個或多個實施方案的描述說明了本發明，儘管已經非常詳細地描述了這些實施方案，但是這些實施方案不是為了將所附權利要求的範圍限定或以任何方式限制到這樣的細節中。對於本領域技術人員而言，另外的優點和變型將是顯而易見的。因此本發明在其較寬的方面不限於所示和所述的具體細節、代表設備和方法以及說明性示例。因此，可以不偏離總的發明構思的範圍或精神而對這些細節作出改變。
權利要求
1.一種用於加熱熱塑性材料的設備，包括罐，該罐具有至少一個側壁和基座構件，所述至少一個側壁形成用於接收熱塑性材料的內部，該基座構件具有朝所述側壁向下傾斜的上表面、至少一個收集槽和流體通路，該上表面用於引導熔融熱塑性材料流動，所述至少一個收集槽用於接收來自所述上表面的熔融熱塑性材料，該流體通路用於將熔融熱塑性材料引導到所述收集槽外。
2.根據權利要求1的設備，還包括位於所述收集槽上方的過濾件，所述過濾件適於支撐在所述上表面的一部分上方的固體或半固體形式的熱塑性材料，並為熔融熱塑性材料提供到所述收集槽的流動通道。
3.根據權利要求2的設備，其中所述過濾件還包括至少一個傾斜表面部分，所述傾斜表面部分具有穿孔，以便於熔融熱塑性材料從所述側壁的下部到所述收集槽的流動。
4.根據權利要求2的設備，其中所述過濾件還包括與所述基座構件的所述上表面鄰近並面對的側表面，所述側表面具有穿孔，以便於熔融熱塑性材料到所述收集槽的流動。
5.根據權利要求1的設備，還包括與所述流體通路相連的泵，該泵用於將熔融熱塑性材料從所述罐中泵出。
6.根據權利要求5的設備，還包括與所述泵連通的歧管組件，該歧管組件用於接收來自所述罐的熔融熱塑性材料並將熔融熱塑性材料分配到分送器。
7.根據權利要求5的設備，其中所述基座構件包括在所述上表面上的多個翼片。
8.根據權利要求1的設備，其中所述收集槽還包括底面，該底面具有通向所述流體通路的出口。
9.根據權利要求8的設備，其中所述底面的一部分還包括朝所述出口向下傾斜的凹槽，用於促進熔融熱塑性材料到所述流體通路的運動。
10.根據權利要求1的設備，其中所述基座構件包括在所述上表面上的多個槽道。
11.根據權利要求1的設備，還包括與側壁和基座構件中的至少一個熱連接的加熱器。
12.一種用於加熱熱塑性材料的設備，包括罐，該罐具有第一和第二對對置的側壁和一基座構件，所述第一和第二對對置的側壁形成用於接收熱塑性材料的罐內部，所述基座構件具有帶有第一和第二部分的上表面、第一和第二收集槽、以及流體通路，所述第一和第二部分從升起的部分朝所述第一對對置的側壁向下傾斜，所述第一和第二收集槽用於接收沿所述上表面的所述第一和第二部分流下的熔融熱塑性材料，該流體通路用於將熔融熱塑性材料引導到所述第一和第二收集槽外。
13.根據權利要求12的設備，還包括分別位於所述第一和第二收集槽上方的第一和第二過濾件，所述過濾件適於支撐所述上表面的一部分上方的固體或半固體形式的熱塑性材料，並為熔融熱塑性材料提供到所述第一和第二收集槽的流動通道。
14.根據權利要求13的設備，其中所述過濾件中的每個過濾件還包括至少一個傾斜表面部分，所述過濾件的所述傾斜表面部分具有穿孔，以便於熔融熱塑性材料從所述第一對對置的側壁的下部到所述第一和第二收集槽的流動。
15.根據權利要求13的設備，其中所述每個過濾件還包括與所述基座構件的所述上表面鄰近並面對的側表面，所述側表面具有穿孔，以便於熔融熱塑性材料到所述第一和第二收集槽的流動。
16.根據權利要求12的設備，還包括與所述流體通路相連的泵，該泵用於將熔融熱塑性材料從所述罐中泵出。
17.根據權利要求16的設備，還包括與所述泵連通的歧管組件，該歧管組件用於接收來自所述罐的熔融熱塑性材料並將熔融熱塑性材料分配給分送器。
18.根據權利要求12的設備，還包括兩個加熱元件，這兩個加熱元件分別位於所述上表面的所述第一和第二部分下方並緊鄰於所述第一和第二收集槽。
19.根據權利要求12的設備，其中所述基座構件包括在所述上表面的所述第一和第二部分上的多個翼片，這些翼片用於使與熱塑性材料接觸的表面面積最大。
20.根據權利要求12的設備，其中所述第一和第二收集槽中的每個收集槽還包括底面，該底面具有通向所述流體通路的出口。
21.根據權利要求20的設備，其中所述底面的一部分還包括朝所述出口向下傾斜的凹槽，以促進熔融熱塑性材料到所述流體通路的運動。
22.一種用於加熱熱塑性材料的設備，包括罐，該罐具有基座構件，所述基座構件具有第一和第二表面、第一和第二對置的收集槽、以及與所述第一和第二收集槽連通的流體通路，所述第一和第二表面彼此相鄰並向下延伸，所述第一收集槽與所述第一表面相連而所述第二收集槽與所述第二表面相連，該流體通路用於將熔融熱塑性材料引導到所述第一和第二收集槽外。
23.根據權利要求22的設備，其中在所述第一和第二表面之間的最高點居中在所述收集槽之間。
24.根據權利要求22的設備，其中在所述第一和第二表面之間的最高點的位置偏離所述收集槽之間的中心。
25.根據權利要求22的設備，還包括位於所述第一和第二表面上方的熔柵。
26.根據權利要求22的設備，其中所述第一和第二表面具有不同的斜度。
27.一種加熱和供應熱塑性材料的方法，包括將熱塑性材料放置在罐中，該罐具有至少一個側壁和一基座構件，該基座構件具有朝所述側壁向下傾斜的上表面；加熱基座構件的該上表面，以熔化在罐的底部的熱塑性材料並促進熔融熱塑性材料朝所述側壁的向下運動；支撐處在基座構件的上表面的一部分上方的至少部分固化的熱塑性材料，從而為熔融熱塑性材料提供流動通道；將熔融熱塑性材料收集在鄰近所述至少一個側壁設置的收集槽中；和通過流體通路從收集槽中引導熔融熱塑性材料。
28.根據權利要求27的方法，還包括在熔融熱塑性材料流動離開基座構件的上表面並流入收集槽時，通過一過濾件過濾熔融熱塑性材料。
29.根據權利要求28的方法，其中過濾件包括頂面，而且過濾步驟還包括通過過濾件的該頂面在所述側壁的下部附近對熔融熱塑性材料進行過濾。
30.根據權利要求28的方法，其中濾網包括側表面，且過濾步驟還包括在熔融熱塑性材料流動離開基座構件的上表面時通過該側表面對熔融熱塑性材料進行過濾。
31.根據權利要求27的方法，還包括以下步驟將熔融熱塑性材料從流體通路中泵出到歧管組件中，以便分配給分送器。
32.根據權利要求27的方法，其中所述加熱步驟還包括加熱所述側壁，以熔化所述側壁的下部附近的熱塑性材料。
全文摘要
將熱塑性材料熔化並供應給分送器的設備和方法。該設備包括罐，該罐具有用於接收固體或半固體熱塑性材料的至少一個側壁和支撐所述至少一個側壁的基座構件，該基座構件用於加熱並熔化熱塑性材料。該基座構件具有朝所述一個或多個側壁向下傾斜的受熱上表面，該上表面用於引導熔化的材料的流動，而且該基座構件構造成提供用於接收熔化的材料的收集槽。過濾件位於該收集槽上方，以過濾熔化的材料。該過濾件適於支撐在受熱上表面的一部分上方的剩餘的固體的或部分固化的熱塑性材料，並為熔化的材料提供到收集槽的較少受限的流動通道。
文檔編號B05C5/04GK1775377SQ20051012512
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月18日 優先權日2004年11月19日
發明者大衛·R·傑特 申請人:諾信公司