Устройство для нанесения термопластичного клеевого расплавленного материала
DEVICE FOR APPLICATION OF THERMOPLASTIC ADHESIVE MELTED MATERIAL

Изобретение относится к устройствам для плавления и нанесения термопластичного клея (клея-расплава).
Изобретение может быть использовано для изготовления ручного инструмента, предназначенного для точного нанесения небольших порций расплавленного клея при мелком ремонте, поделочных, реставрационных работах, и может послужить основой для создания целого класса устройств, подобных термоклеевым ручкам и пистолетам.
В известных устройствах и способах плавления и нанесения термопластичных клеев характерным недостатком является большая инерционность процесса (чтобы привести устройство в рабочее состояние, необходимо расплавить значительную часть объема содержащегося в загрузочном резервуаре клеевого материала). Такая особенность работы известных устройств приводит к непроизводительным потерям материала и к низкой энергетической эффективности. Кроме того, в известных устройствах для принудительной подачи клеевого материала и его расплава на место нанесения используются дополнительные механизмы в виде разного рода насосов и питателей, что приводит к усложнению и утяжелению всей конструкции (что является существенным недостатком в отношении ручных инструментов).
Известно устройство для точечно-струйного нанесения клея (1), которое содержит систему подачи сжатого воздуха, включающую сопло, систему подачи клея, содержащую емкость для клея и дозатор клея. Дозатор клея выполнен в виде установленного на валу вращения диска с отверстиями. Недостатками данного устройства являются наличие системы подачи сжатого воздуха, что увеличивает вес и размер устройства для нанесения клеевого материала, а также использование ручного способа дозирования материала.
Известны способ нанесения клеевого слоя на поверхность детали и установка для его осуществления (2). Изобретение относится к области герметизации плоских стыков путем нанесения клеевого слоя на поверхности деталей преимущественно плоской формы и формирования на них из клеевого слоя адгезивных прокладок широкого спектра профилей и конфигураций. Способ включает подготовку поверхности детали, разогрев клеевого состава и нанесение его на поверхность детали. Поверхность детали при нанесении на нее клеевого слоя разогревают. Нанесенный клеевой слой подвергают уплотнению. Затем клеевой слой разогревают и формируют его профиль. Установка содержит устройство для установки деталей, накопитель клеевого состава, устройство нанесения клеевого слоя на поверхность детали, устройства нагрева и формирования профиля клеевого слоя. Устройство нанесения клеевого слоя выполнено в виде прижимного ролика, установленного на конце стойки с возможностью взаимодействия с гибким прутком клея, размещенным на накопителе. Накопитель установлен на другом конце стойки. Между прижимным роликом и накопителем на стойке смонтированы ролики для подачи клеевого стержня на деталь. Устройство нагрева детали и клеевого состава выполнено в виде корпуса с соплом и установленных в корпусе нагревательного элемента и приводного вентилятора. Устройство формирования профиля клеевого слоя выполнено в виде формирующего ролика с нагревательным элементом. Устройства нанесения клеевого слоя и формирования его профиля кинематически связаны с механизмами их перемещения.
Недостатками данной установки являются стационарность установки, ограниченность использования клеевого материала исключительно в форме гибкого прутка, ограниченность применения склеиванием преимущественно плоских деталей.
В качестве прототипа для предлагаемого изобретения было использовано известное устройство для принудительной подачи клеевого материала (3). В устройстве для принудительной подачи клеевого материала в зону нагрева и затем выдавливания полученного расплава клея наружу используется винтовой механизм. Устройство представляет собой клей - пистолет. Согласно изобретению, устройство состоит из плавильной части, трансферной части и силовой части. Материалом нагревательного элемента является металл или керамический материал или углеродный материал с использованием металлического покрытия.
В отличие от прототипа в предлагаемом техническом решении возможно полностью отказаться от какого-либо механизма принудительной подачи клеевого состава.
Целью настоящего технического решения является экономичность устройства, его небольшие вес и габаритные размеры, удобство при частых включениях, высокая точность подачи клеевого материала.
Поставленные цели достигаются тем, что устройство для нанесения термопластичного клеевого расплавленного материала содержит систему подачи клеевого материала, включающую емкость для клеевого материала, устройство для перемещения клея, выполненное в виде углеродной нити, разогреваемой проходящим через нее электрическим током, касающейся верхней своей частью клеевого материала, и перемещающей вдоль своей длины клеевой расплавленный материал в зону размещения склеиваемых элементов, при этом эффект от смачивания нити за счет сил поверхностного натяжения и капиллярного явления, используемый для транспортировки клеевого материала, может быть усилен за счет избыточного давления попутно разогреваемого газа в загрузочном резервуаре. Для плавления и транспортировки клеевого материала используется углеродная нить на основе вискозы. В нижней части устройства углеродная нить проходит через термостойкую трубку для клеевого материала, которая выполнена из термостойкого стекла, и в контактной со склеиваемыми элементами части имеет изогнутый желоб-наконечник. Механизм регулирования натяжения нити выполнен в виде червячного вала с регулировочным винтом. Подвод электрического тока к нити осуществляется через верхние и нижние медные контактные площадки - кольца. Создаваемое избыточное давление в загрузочном резервуаре составляет от 07 до 1 атм. Устройство выполнено в виде термоклеевой ручки с теплоизолирующей рукоятью.
Отличительной особенностью предлагаемого изобретения является то, что, нагрев и плавление наносимого клеевого материала производятся не на предварительном, подготовительном этапе, а в процессе нанесения на рабочую поверхность. Плавление, транспортировка клеевого материала, его непосредственное нанесение производятся одновременно, причем и за плавление, и за транспортировку материала на место нанесения отвечает один и тот же элемент устройства - углеродная нить. Углеродная вискозная нить обладает определенной смачиваемостью, достаточной для перемещения по ней термопластичного клеевого расплавленного материала. Кроме того, при нагреве и плавлении клеевого материала, находящегося в герметичном загрузочном резервуаре, попутно происходит нагрев находящегося в нем воздуха, что создает избыточное давление в загрузочном резервуаре от 0,7 до 1 атмосферы, действие которого направлено на перемещение клеевого материала из резервуара на место его нанесения. При этом применение углеродной нити для разогрева и транспортировки клея-расплава обеспечивает энергетическую экономичность и динамичность всего процесса. Что может быть особенно удобным при тех видах работ, когда требуется частое включение устройства для нанесения клея мелкими порциями. Кроме того, нагрев и плавление клея производится в ограниченном объеме, а именно лишь в тех местах, где он непосредственно касается углеродной нити, через которую пропускается электрический ток. Вокруг нити создается небольшой слой расплава клея толщиной от 2 до 5 мм, который затем перемещается в рабочую зону. С помощью устройства возникает возможность заделывать микротрещины до 0,5-0,7 мм.
Устройство для нанесения термопластичного клеевого расплавленного материала в разрезе показано на фигуре 1. Устройство состоит из емкости 1, содержащей клеевой материал 2, устройства для перемещения клеевого материала, состоящего из термостойкой трубки 3, внутри которой проходит углеродная нить 4. Углеродная нить 4 своей верхней частью касается клеевого материала 2. Расплавленный клеевой материал 5 переносится вдоль нити 4 через трубку 3 и перемещается в рабочую зону 6, где происходит его нанесение. Верхний конец углеродной нити крепится к внутренней поверхности емкости 1 через механизм натяжения 10. Электрическое напряжение на нить 4 подается через верхнюю 7 и нижнюю 8 контактные площадки - медные кольца.
На фигуре 2 показано устройство для нанесения термопластичного клея, исполненное в виде термоклеевой ручки, его наконечник выполнен в форме желоба 9, и оно снабжено теплоизолирующей рукоятью 11.
Устройство работает следующим образом.
Основным рабочим положением устройства является такое, при котором наконечник находится снизу, а емкость с клеевым материалом располагается сверху.
В исходном состоянии емкость 1 заполнена термопластичным клеевым материалом 2 в виде гранул или порошка (например, композиции на основе полимеров этилена, поливинилового спирта, различных марок полиамида). Для приведения устройства в рабочий режим через контактные площадки 7 и 8 на углеродную нить 4 (например, марки Увис, Урал, Карбопон) подается электрическое напряжение, достаточное для нагревания нити до температуры, превосходящей температуру плавления клеевого материала (например для гранул полиамида марки ПА 6, температура плавления которого составляет около 215°С, при использовании углеродной нити Урал Н-201 необходимо подать электрическое напряжение не менее 75 вольт), нить нагревается, непосредственно прилегающий к ней в емкости 1 термопластичный клей 2 плавится и становится текучим. Нить смачивается полученным расплавом, и тот под действием как эффекта смачивания, так и под действием силы тяжести и избыточного давления в емкости 1, создаваемого нагретым воздухом, начинает перемещаться вдоль нити 4 и выступает в виде капли на ее поверхности в рабочей зоне 6 в конце наконечника в форме желоба.
Устройство имеет габаритные размеры ~200×∅15 мм, вес до загрузки клеевого материала и без адаптера подачи напряжения составляет ~70-80 грамм.
Выводы
Техническим результатом является уменьшение веса и габаритов устройства для нанесения термопластичного клеевого расплавленного материала по сравнению с имеющимися аналогами, что позволяет изготовить данное устройство в виде удобного ручного инструмента, обладающего высокой энергетической эффективностью и производительностью, устойчивого к частым включениям и выключениям, при этом не возникает необходимости удалять и счищать остатки застывшего клеевого материала из устройства.
Источники информации
1. Патент РФ №2618876. МПК В05С 5/04, пр. 19.09.2016 г. оп. 11.05.2017 г.
2. Патент РФ №2198741. МПК B05D 1/28, пр. 18.10.2001 г. оп. 20.02.2003 г.
3. Патент KR №101720906, МПК В05С 17/00, пр. 02.09.2016 г. оп. 29.03.2017 г.