DE4418068C2

DE4418068C2 - Spray head for applying hot melt adhesive

Info

Publication number: DE4418068C2
Application number: DE19944418068
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Ing Dechant; Axel Renz; Patrik Schlinzig; Hartmut Dr Wiedemann
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2014-05-25
Also published as: DE4418068A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Spritzkopf zum Auftragen von Schmelzkleber gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a spray head for applying Hot melt adhesive according to the preamble of claim 1.

Bei herkömmlichen temperaturgeregelten Spritzköpfen der gat tungsgemäßen Art ergeben sich bei diskontinuierlichem Förderbe trieb in den Auftrags- bzw. Spritzbildern Klebstoffinhomogenitä ten, wobei der Kleber entweder zu dünnflüssig oder zu dickflüs sig aus dem Spritzkopf austritt, wobei in letzterem Fall die Kleberfäden verklumpen und die Größe der ausgespritzten Kleber tröpfchen extremen Schwankungen unterworfen ist. Diesem Problem ist weder durch eine unterschiedlich hohe, einzuregelnde Soll temperatur noch durch rasches Ansprechen der Klebertemperierung beizukommen. Etwaige Klebstoffklümpchen- oder tröpfchen sind beim flächigen Auftragen von Schmelzkleber zum Verkleben dünner Bahnen nachteilig, weil sie sich auf der Sichtseite unschön ab zeichnen.With conventional temperature-controlled spray heads the gat appropriate type arise with discontinuous Förderbe drove adhesive inhomogeneity in the order or spray images ten, the adhesive either too thin or too thick sig emerges from the spray head, in the latter case the Glue threads clump together and the size of the glue sprayed out droplet is subject to extreme fluctuations. This problem is neither due to a differently high target to be adjusted temperature by quickly responding to the adhesive temperature control to come. There are any lumps of adhesive or droplets when applying hot melt adhesive to thin surfaces Disadvantages because they are ugly on the visible side to draw.

Dabei ist aus der DE-PS 35 25 982 A1 ein Spritzkopf bekannt, der um den Kammerbereich der klebstoffördernden Extruderschnecke herum hintereinander angeordnete, separat heizbare und mit separaten Temperaturfühlern versehene Heizmanschetten aufweist, um mittels einer geeigneten Einzelregelung den hochviskosen Klebstoff fließfähig zu machen und die den Grad der Viskosität bestimmende Klebstofftemperatur für den kontinuierlichen Betrieb über die gesamte Länge des Kleberstranges möglichst konstant zu halten. Bei Unterbrechung der Klebstoffabgabe wird über die in der För derkammerwandung gespeicherte Wärme der in der Kammer verbliebe ne Klebstoff jedoch noch soweit aufgeheizt, daß er zumindest teilweise plastifiziert wird. Des weiteren ist aus der erwähnten Druckschrift ein hinsichtlich des oben genannten Spritzkopfes verbesserter Spritzkopf bekannt, bei dem im unmittelbaren An schluß an den Bereich der Förderschnecke in der Förderkammer ei ne sensorgesteuerte Heizwendel vorgesehen ist, so daß durch de ren unmittelbaren Kontakt mit dem Klebstoff in der Förderkammer für eine weitere Entnahme nach einer Unterbrechung im intermit tierenden Betrieb eine konstante Fördertemperatur quasi spontan einstellbar ist oder die Entnahme ohne die Gefahr der Überhit zung abgebrochen werden kann.A spray head is known from DE-PS 35 25 982 A1, which around the chamber area of the adhesive-promoting extruder screw arranged one behind the other, separately heatable and with separate Has temperature sensors provided heating jackets to by means a suitable individual control the highly viscous adhesive to make it flowable and determine the degree of viscosity Adhesive temperature for continuous operation over the to keep the entire length of the adhesive strand as constant as possible. If the dispensing of adhesive is interrupted, the information in the För derkammerwandung heat stored in the chamber ne glue, however, heated up so far that it at least is partially plasticized. Furthermore, from the mentioned Documentation with regard to the spray head mentioned above improved spray head known in the immediate An close to the area of the screw conveyor in the feed chamber ne sensor-controlled heating coil is provided, so that by de direct contact with the adhesive in the delivery chamber for a further withdrawal after an interruption in the intermit a constant delivery temperature almost spontaneously is adjustable or removal without the risk of overheating can be canceled.

Die DE 36 24 844 A1 zeigt eine Einrichtung zum exakten Temperie ren von durchfließendem Schmelzkleber, die in robotergeführten Auftragsköpfen zum Einsatz gelangen soll. Die exakte Temperie rung wird durch ein wahlweise zum Heizen oder zum Kühlen ver wendbares Peltierelement bewirkt, wobei der derart temperierte Klebstoff über eine Verbindungsleitung einer am Roboterarm ange brachten Spritzdüse zugeführt wird.DE 36 24 844 A1 shows a device for exact tempering ren of flowing hot-melt adhesive, which in robot-guided Order heads should be used. The exact temperament tion is provided by either heating or cooling causes reversible Peltier element, the tempered in this way Adhesive via a connecting line attached to the robot arm brought spray nozzle is fed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Spritzkopf dahingehend weiterzuentwickeln, daß im kontinuierli chen sowie im intermittierenden Spritzbetrieb über die gesamte Spritzdauer ein homogenes Auftragsbild des Klebstoffes gewähr leistet ist.The invention has for its object a generic To further develop spray head in such a way that in continuous chen as well as in the intermittent spray operation over the entire The duration of spraying ensures a homogeneous application pattern of the adhesive is accomplished.

Die Erfindung ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.The invention is defined by that in claim 1 characteristic features solved.

Die Erfindung basiert auf der Beobachtung, daß der Schmelzkleber trotz temperaturgeregelter Beheizung und trotz ständiger Wärme verluste des Spritzkopfes durch Abstrahlung und Konvektion an die Umgebung während der Verarbeitung durch den Spritzkopf zu stark erwärmt wurde und dementsprechend zu dünnflüssig aus dem Spritzkopf austrat. Mit zunehmender Spritzdauer stieg das Tempe raturniveau des Spritzkopfes mehr und mehr an, bis es bei etwa 10 Grad oberhalb der Solltemperatur von etwa 160°C der Tempera turregelung, also bei etwa 170°C zum Stillstand kam. Eine Redu zierung der Solltemperatur der Temperaturregelung war nicht be friedigend, weil dann zu Beginn einer Auftragsphase der Schmelz kleber zunächst zu kalt und zu zähflüssig aus dem Spritzkopf austrat. Dies ist offenbar auf eine Erwärmung durch Strömungs verluste in den austrittsseitig recht engen, drosselwirksamen Strömungskanälen des Spritzkopfes infolge von Reibung an den Ka nalwänden zurückzuführen. Die optimale Verarbeitungstemperatur des Schmelzklebers über längere Verarbeitungszeiten hinweg und im gesamten Bereich des Spritzkopfes kann nur durch eine auf den Austrittsbereich beschränkte, temperaturgeregelte Kühlung - bei einheitlicher Spritzkopf-Beheizung - eingehalten werden, die die durch innere Reibung im zähflüssigen Schmelzkleber verursachte Selbstaufbeizung des Spritzkopfes bzw. des Schmelzklebers kom pensiert. Dadurch ergibt sich während des gesamten Aufspritzpro zesses ein homogenes Spritzbild auf dem jeweiligen Substrat. Ei ne besonders günstige Verwendung des erfindungsgemäßen Spritz kopfes liegt dabei in der großflächigen Auftragung von Schmelz klebern mit geringen Flächengewichten (<20 g/qm). Der Spritz kopf ist somit überall dort besonders vorteilhaft einsetzbar, wo großflächig Materialien über die gesamte Fläche mit anderen Ma terialien oder Bauteilen (z. B. Folien, Textilien, Platten) ver klebt werden sollen, die nach der Verklebung über ihre gesamte Oberfläche hinweg keine nach außen ersichtlichen, optisch stö renden Unregelmäßigkeiten durch den Abdruck von Kleberklümpchen und/oder festigkeitsbedingte Mängel infolge von örtlichen Inho mogenitäten des Kleberauftrages aufweisen dürfen.The invention is based on the observation that the hot melt adhesive despite temperature-controlled heating and despite constant heat losses of the spray head due to radiation and convection the environment during processing by the spray head was warmed up and accordingly too thin from the Spray head emerged. The tempe increased with increasing spray duration rature level of the spray head more and more until it is about 10 degrees above the set temperature of about 160 ° C of the tempera door control came to a standstill at around 170 ° C. A Redu The set temperature of the temperature control was not peaceful because at the beginning of an application phase, the enamel First glue too cold and too viscous from the spray head emerged. This is apparently due to flow heating losses in the narrow, throttle effective outlet Flow channels of the spray head due to friction on the Ka due to the walls. The optimal processing temperature the hot melt adhesive over longer processing times and in the entire area of the spray head can only by one on the Outlet area restricted, temperature-controlled cooling - at uniform spray head heating - be observed, which the caused by internal friction in the viscous hot melt adhesive Self-pickling of the spray head or hot melt com pens. This results in the entire injection process a homogeneous spray pattern on the respective substrate. Egg ne particularly favorable use of the spray according to the invention head lies in the large-scale application of enamel glue with low basis weights (<20 g / qm). The spritz Head can therefore be used particularly advantageously wherever large area materials over the entire area with different dimensions materials or components (e.g. foils, textiles, plates) ver should be glued, which after gluing over their entire No visible, visually disturbing surface irregularities due to the impression of lumps of adhesive and / or strength-related defects due to local inspection may have homogeneity of the adhesive application.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt die Figur schematisch in einer Schnittdarstellung den erfindungsgemäßen Spritzkopf mit einer druckluftgespeisten Kühlung.Appropriate embodiments of the invention can the Unteran sayings are taken; otherwise the invention is based of an embodiment shown in the drawing explained in more detail below; the figure shows schematically in a sectional view with the spray head according to the invention compressed air-fed cooling.

Ein Spritzkopf 1 zum Auftragen von Schmelzkleber auf ein Sub strat 2, das beispielsweise aus einer Fasergewebelage bestehen kann, weist funktionell einen vorderen austrittsseitigen und ei nen hinteren füllseitigen Bereich 3 bzw. 4 auf. A spray head 1 for applying hot melt adhesive to a sub strate 2 , which may consist, for example, of a fiber fabric layer, functionally has a front outlet side and a rear filler side region 3 or 4 .

Der füllseitige Bereich 4 - beispielsweise entsprechend dem Spritzkopf aus der DE 35 25 982 A1 - beinhaltet einen Speicher für Schmelzkleber, eine Förderkammer, in der zum Fördern des Klebers beispielsweise eine Extrudierschnecke angeordnet ist, eine Heizeinrichtung, die den Kleber im Betrieb fließ- und damit förderfähig aufheizt, und eine Temperaturregelung zur Temperie rung des den in der Kammer verlaufenden Förderkanal benetzenden Schmelzklebers im jeweiligen Betriebszustand.The filling-side area 4 - for example in accordance with the spray head from DE 35 25 982 A1 - contains a memory for hot-melt adhesive, a delivery chamber in which, for example, an extrusion screw is arranged to convey the adhesive, a heating device which flows the adhesive during operation and thus eligible for heating, and a temperature control for tempering the hot-melt wetting the conveying channel running in the chamber in the respective operating state.

Der vordere austrittsseitige Bereich 3 weist eine enge Aus trittsdüse 5 zum Extrudieren haarfeiner Schmelzkleberfäden auf, die fluidisch mit dem füllseitigen Abschnitt 4 stromab der Heizstrecke des Förderkanals verbunden ist. Die Austrittsdüse 5 ist ventilgesteuert zu öffnen und zu schließen. Im der Austritts düse 5 unmittelbar benachbarten Bereich 6 des Spritzkopfes 1 ist an dessen Außenseite 7 ein hinsichtlich der für die Temperatur regelung zur Temperierung des Klebers gesonderter Temperaturfühler 8 angebracht.The front exit-side area 3 has a narrow exit nozzle 5 for extruding hair-fine hot melt adhesive threads, which is fluidly connected to the filling-side section 4 downstream of the heating section of the conveying channel. The outlet nozzle 5 is valve-controlled to open and close. In the outlet nozzle 5 immediately adjacent area 6 of the spray head 1 is on the outside 7 with respect to the temperature control for temperature control of the adhesive separate temperature sensor 8 attached.

Der Temperaturfühler 8 ist mit einer elektronischen Steuerein heit 9 verbunden, die eine Regeleinrichtung 10 an einem Druck luftventil 11 einer extern angeordneten Druckluftversorgung 12 ansteuert. An diese sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei Druckluftschläuche 13 angeschlossen, die am anderen Ende 14 je weils eine Druckluftdüse 15 aufweisen.The temperature sensor 8 is connected to an electronic control unit 9 , which controls a control device 10 on a compressed air valve 11 of an externally arranged compressed air supply 12 . In this embodiment, two compressed air hoses 13 are connected to them, each of which has a compressed air nozzle 15 at the other end 14 .

Die Druckluftdüse 15 besitzt austrittseitig ein Außengewinde 16, mit dem sie in ein entsprechendes Innengewinde 17 eines außen am Spritzkopf 1 befestigten Kühlgehäuses 18 eingeschraubt ist. Die Austrittsöffnung 19 der Düse 15 ist auf den vorderen, der Aus trittsdüse 5 unmittelbar benachbarten Bereich 6 des Spritzkopfes 1 gerichtet.The compressed air nozzle 15 has an external thread 16 on the outlet side, by means of which it is screwed into a corresponding internal thread 17 of a cooling housing 18 attached to the outside of the spray head 1 . The outlet opening 19 of the nozzle 15 is directed to the front, from the outlet nozzle 5 immediately adjacent area 6 of the spray head 1 .

Im Betrieb wird dieser sich trotz vorausgehender Temperierung über Gebühr erwärmende Bereich 6 durch die Düse 15 über die Druckluftversorgung 12 mit einem Druckluftstrom gezielt ange strahlt, der im mittleren Mengenstrom durch den Temperaturfühler 8, die Steuereinheit 9 und die Regeleinrichtung 10 temperaturbe einflußt geregelt wird, so daß der gesamte Austrittsbereich 3 bedarfsweise und graduell abstimmbar gekühlt wird. Somit kann insgesamt der aus der Austrittsdüse 5 unter Begleitung von Warm luftstrahlen in einem Klebersprühkegel 20 ausgespritzte Kleber auf einer für ein homogenes Auftragsbild 21 geeigneten Tempera tur gehalten werden.In operation, this is heated in spite of previous tempering over charge area 6 through the nozzle 15 via the compressed air supply 12 with a compressed air stream which is regulated in the medium flow rate by the temperature sensor 8 , the control unit 9 and the control device 10 temperature controlled, so that the entire outlet area 3 is cooled as needed and gradually adjustable. Overall, the adhesive sprayed out of the outlet nozzle 5 accompanied by warm air jets in an adhesive spray cone 20 can be kept at a temperature suitable for a homogeneous application image 21 .

Der Spritzkopf 1 kann im übrigen im angestrahlten Bereich 6 mit einer Kühlluftabschirmung 22 versehen sein, die die Kühlluft von dem austretenden Strahl des Schmelzklebers und den den austre tenden Schmelzkleber begleitenden und ihn verwirbelnden Warm luftstrahlen fernhält.The spray head 1 can also be provided in the illuminated area 6 with a cooling air shield 22 , which keeps the cooling air from the emerging jet of hot melt adhesive and the escaping hot melt adhesive accompanying and swirling warm air jets.

Alternativ zur oben beschiebenen Kühlung ist es denkbar, den dem jeweiligen, engen, kleber-benetzen Förderkanal im vorderen, der Austrittsdüse 5 unmittelbar benachbarten Bereich 6 des Spritz kopfes 1 mit einem in diesem integrierten Kühlkanal wendelförmig zu umgeben, wobei dieser von einem die Kühlung bewirkenden, im mittleren Mengenstrom temperaturbeeinflußt regelbaren Kühlfluid, insbesondere von Druckluft durchströmt werden kann. Ebenso ist es denkbar im vorderen Bereich 6 des Spritzkopfes 1 elektrisch versorgte Peltier-Elemente außen wärmeleitend auf dem Spritzkopf 1 anzubringen, die zur Kühlung mit ihrer "kalten" Seite dem Spritzkopf 1 zugekehrt sind und auf ihrer "warmen", nach außen frei zugänglichen Seite mit Kühlrippen versehen sind.As an alternative to the cooling described above, it is conceivable to helically surround the respective, narrow, adhesive-wetted delivery channel in the front area 6 of the spray head 1 , which is directly adjacent to the outlet nozzle 5, with a cooling channel integrated in this channel, this cooling cooling channel , in the medium volume flow temperature-controllable cooling fluid, in particular compressed air can be flowed through. It is also conceivable outside thermally conductive attach the front portion 6 of the spray head 1 is electrically powered Peltier elements on the spray head 1, which are facing to cool, with its "cold" side of the spray head 1 and at its "warm", freely accessible to the outside side are provided with cooling fins.

Claims

1. Spritzkopf zum Auftragen von Schmelzkleber, dem der Schmelz kleber in einem fließfähigen Zustand und unter Druck zuführbar ist, mit einer temperaturgeregelten Heizeinrichtung zur Tempe rierung des im Spritzkopf jeweils angeordneten kleber-benetzten Förderkanals und mit einer im vorderen Bereich des Spritzkopfes angeordneten, ventilgesteuert Austrittsdüse zum Extrudieren ei ner Vielzahl haarfeiner Schmelzkleberfäden, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere, der Austrittsdüse (5) unmittelbar benachbarte Bereich (6) des Spritzkopfes (1) mit einem gesonderten Tempera turfühler (8) und einer von diesem und einer Regeleinrichtung (10) temperaturgeregelten Kühlung versehen ist.1. Spray head for applying hot melt adhesive, to which the hot melt adhesive can be supplied in a flowable state and under pressure, with a temperature-controlled heating device for tempering the adhesive-wetted conveying channel arranged in the spray head and with a valve-controlled outlet nozzle arranged in the front area of the spray head for extruding a large number of hair-fine hot melt adhesive threads, characterized in that the front area ( 6 ) of the spray head ( 1 ), which is directly adjacent to the outlet nozzle ( 5 ), is temperature-controlled with a separate temperature sensor ( 8 ) and one of these and a control device ( 10 ) Cooling is provided.

2. Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des Spritzkopfes (1) mit einem von außen über eine Druckluftdüse (15) auf den vorderen, der Austrittsdüse (5) unmittelbar benachbarten Bereich (6) gerichteten, im mittleren Mengenstrom temperaturbeeinflußt regelbaren Druckluftstrom bewirkbar ist.2. Spray head according to claim 1, characterized in that the cooling of the spray head ( 1 ) with an externally via a compressed air nozzle ( 15 ) on the front, the outlet nozzle ( 5 ) immediately adjacent area ( 6 ) directed, temperature-controlled in the medium flow rate Compressed air flow can be effected.

3. Spritzkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch äußerliches, geregeltes Anblasen mit Druckluft kühlbare Spritzkopf (1) mit einer Kühlluftabschirmung (22) ver sehen ist, die die Kühlluft von dem austretenden Schmelzkleber und einem etwaigen, den austretenden Schmelzkleber begleitenden und ihn verwirbelnden Warmluftstrahl fernhält. 3. Spray head according to claim 2, characterized in that the coolable by external, controlled blowing with compressed air spray head ( 1 ) with a cooling air shield ( 22 ) is seen ver, the cooling air from the emerging hot melt adhesive and any accompanying hot melt adhesive and keeps the swirling warm air jet away.

4. Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige, enge, kleber-benetzte Förderkanal im vorderen, der Austrittsdüse (5) unmittelbar benachbarten Bereich (6) des Spritzkopfes (1) von einem in diesem integrierten Kühlkanal wen delförmig umgeben ist, der von einem die Kühlung bewirkenden, im mittleren Mengenstrom temperaturbeeinflußt regelbaren Kühlfluid, insbesondere Druckluft, durchströmbar ist.4. Spray head according to claim 1, characterized in that the respective, narrow, adhesive-wetted delivery channel in the front, the outlet nozzle ( 5 ) immediately adjacent area ( 6 ) of the spray head ( 1 ) is surrounded by a del duct integrated in this cooling channel, which can be flowed through by a cooling fluid, in particular compressed air, which causes the cooling and can be controlled in the medium quantity flow, in particular compressed air.

5. Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Bereich (6) des Spritzkopfes (1) elektrisch ver sorgte Peltier-Elemente außen wärmeleitend auf dem Spritzkopf (1) angebracht sind, die zur Kühlung mit ihrer "kalten" Seite dem Spritzkopf (1) zugekehrt sind und auf ihrer "warmen", nach außen frei zugänglichen Seite mit Kühlrippen versehen sind.5. Spray head according to claim 1, characterized in that in the front region ( 6 ) of the spray head ( 1 ) electrically ver Peltier elements are externally heat-conducting attached to the spray head ( 1 ), the "cold" side of the spray head for cooling ( 1 ) are facing and are provided with cooling fins on their "warm", freely accessible outside.