Способ склеивания и клеильное устройство

Способ склеивания и клеильное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для нанесения клея, в частности, для непрерывного производства клееных изделий.

Склеивание является широко распространенным способом соединения различных объектов для формирования изделий. Возможно, особенно в отношении изготовления многослойных деревянных структур, эффективное склеивание является критическим фактором для достижения высококачественного и экономичного производства.

Часто используют двухкомпонентные клеи. Такие клеи содержат первый "клейкий" компонент и второй "отверждающий" компонент. Эти компоненты должны адекватно смешиваться перед нанесением на поверхность объекта, который должен соединяться с другим объектом для образования композитной или многослойной конструкции, такой как строительная балка.

Существует много известных систем и способов для смешивания клейкого вещества и отвердителя и для последующего нанесения смеси. Однако существует только два основных типа устройств для этого.

В устройстве первого типа клейкое вещество и отвердитель откачиваются из резервуаров для хранения, смешиваются в смесителе, из которого смесь перекачивается в соседнее средство для нанесения клея. Нанесение осуществляется с перерывами, то есть оно начинается, когда объект входит в пункт нанесения клея устройства, и прекращается, когда объект из него выходит. Когда поступает следующий кусок материала, он начинает нанесение клейкой смеси снова. Датчик положения, такой как фотоэлемент, показывает, когда объект поступает в устройство, и, таким образом, инициирует начало нанесения. Этот же датчик положения показывает, что объект покинул устройство, и инициирует прекращение нанесения клея после необходимой задержки по времени. Можно также использовать два датчика положения.

В устройстве второго типа клейкое вещество и отвердитель сначала смешиваются в смесителе, и затем смесь циркулирует в устройстве для нанесения клея. Смесь подается в пункт нанесения клея при непрерывном ее вытеснении. Таким образом, между объектами, подвергающимися нанесению клея, клейкая смесь будет стекать вниз и накапливаться в емкости, содержащей циркулирующую клейкую смесь. Таким образом, клей, который при этом накапливается, будет в конечном счете вновь подаваться обратно в систему.

В устройствах обоих типов (и, в целом, относительно любого из известных способов нанесения) всегда происходит некоторая потеря клеевой смеси. Степень потери различается и зависит от нескольких факторов, но главным фактором, влияющим на потери, является время, необходимое для прохождения материала, на который должен наноситься клей, через устройство для нанесения клея.

В устройстве первого типа средство для нанесения клея будет начинать вытеснять или выдавать клеевую смесь немного раньше вхождения материала в пункт нанесения и будет прекращать выдавать смесь немного позже выхода материала из пункта нанесения.

В устройстве второго типа потери при производстве возникают вследствие того, что непрерывная подача клеевой смеси будет приводить к прилипанию части смеси к торцевым поверхностям материала, на которые клей не должен наноситься. Однако поскольку в устройстве этого типа смесь циркулирует, потери будут зависеть от так называемой "жизнеспособности" клеевой смеси. "Жизнеспособность" - это время, в течение которого клеевая смесь (клейкое вещество и отвердитель) может использоваться до того, как вязкость становится слишком высокой для нанесения из-за происходящего процесса полимеризации.

Таким образом, если жизнеспособность клея непродолжительна, будет необходимо останавливать производство и очищать систему от затвердевшего клея, что вызывает убыточные простои производственной линии, а также приводит к потере значительных количеств клея.

В качестве примера количества уходящего в отходы клея можно рассмотреть следующий пример изготовления многослойной балки, при котором используется устройство первого типа. Балка состоит из определенного количества пластин, причем каждая пластина имеет ширину 150 мм и длину 14 м. Количество используемого клея составляет 400 г/м², и отходы при пуске и остановке составляют 15 г. В этом случае отходы составят 3,6%. Если пластины короче, например длиной 3 м, что не является редкостью, отходы достигнут 12,5%.

При годовом исчислении суммарные отходы клея на производственном предприятии, выпускающем строительные балки, могут достигать 5-10 тонн клея.

Таким образом, задачей изобретения является создание усовершенствованных способа и устройства, используемых для нанесения клея при производстве многослойных или композитных изделий, таких как строительные балки, оконные рамы, двери, столярные плиты для мебели и т.д.

Более конкретно, задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для нанесения клея, благодаря которым отходы клея сводятся к минимуму и, предпочтительно, устраняются. Это достигается благодаря способу, описанному в п.1, и устройству, описанному в пункте 8 формулы изобретения.

Согласно изобретению, любая теряемая клеевая смесь, то есть которая не наносится на объект, будет собираться в накопительной емкости или резервуаре, где она смешивается только с одним компонентом смеси, предпочтительно с клейким компонентом. Отношение "одного компонента" к "отходам смеси" предпочтительно составляет более 100:20.

Таким образом, темп отверждения будет настолько замедлен, что присутствие отвердителя не будет неблагоприятно влиять на вязкость клея в какой-либо существенной степени. Таким образом, необходимость в прерывании производственного процесса будет устранена, и отходов по существу не будет.

В одном варианте осуществления изобретения отношение составляет более 100:30, вследствие чего должно осуществляться регулирование по меньшей мере расхода потока отвердителя для поддержания необходимой пропорции смешивания.

Благодаря расположению резервуара периодического использования, например, для клейкого компонента под пунктом нанесения клея, теряемая клеевая смесь накапливается и смешивается с клейким компонентом. Таким образом, можно повторно использовать отходы.

Изобретение будет описано ниже подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 изображена система известного уровня техники указанного выше первого типа; и

на фиг.2 изображена система, соответствующая настоящему изобретению.

В данном описании выражение "клеевая смесь" означает двухкомпонентную или многокомпонентную смесь клейкого компонента и отверждающего компонента и, при необходимости, других компонентов.

Выражение "клейкий компонент" означает любой компонент многокомпонентного клея, который не является отвердителем.

Термин "многокомпонентный клей" включает клеи, содержащие два или более компонентов.

Термин "отвердитель" включает активный компонент в составах отвердителя. То есть, если активный компонент добавлен в состав отвердителя, он будет составлять количество активного компонента в указанном составе, который следует учитывать при определении того, какое отношение уходящего в отходы клея к отвердителю в наличии в системе.

Ниже изобретение будет описано со ссылками на не вносящий ограничений пример производства строительных балок посредством склеивания определенного количества пластин, располагаемых друг над другом.

На фиг.1 схематически изображена система известного уровня техники, в целом обозначенная номером 2, предназначенная для склеивания при помощи двухкомпонентного клея.

Эта система содержит резервуары 4 и 6 для хранения первого компонента (клейкого вещества) и второго компонента (отвердителя) соответственно, а также питающие каналы 8, 10, имеющие транспортирующие насосы 12, 14 для клейкого вещества и отвердителя соответственно, подающие материал в соответствующие резервуары 16, 18 периодического использования для клейкого вещества и отвердителя через клапаны 24, 26. Резервуары периодического использования снабжены датчиками 20, 22 уровня, выдающими сигналы об уровне в шкаф 28 управления. При поступлении сигнала о НИЗКОМ УРОВНЕ от датчиков приводятся в действие насосы 12, 14 и клапаны 24, 26 для пополнения резервуаров 16, 18 периодического использования. Из резервуаров 16, 18 периодического использования клейкое вещество и отвердитель подаются дозировочными насосами 30, 32 и через расходомеры 34, 36 в смеситель 38. Расходомеры передают информацию о расходе потока в шкаф 28 управления, и эта обратная связь используется для управления дозировочными насосами 30, 32. В смесителе 38 расположены клапаны 40, 42, которые начинают и прекращают подачу клейкого вещества и отвердителя. Отношение количества клейкого вещества к количеству отвердителя может регулироваться, как необходимо, посредством регулирования производительности работы насосов 12, 14. Со смесителем 38 соединена распределительная труба 44 для нанесения клеевой смеси на объекты, проходящие под распределительной трубой.

Имеется также подающий механизм (не показан) для подачи пластин 46 таким образом, чтобы надлежащим образом наносить на них клеевую смесь. Датчик 48 положения (пригодный фотоэлемент) установлен так, чтобы он обнаруживал переднюю кромку пластины 46, когда она поступает в пункт нанесения клея. Реагируя на сигнал от датчика, шкаф управления будет приводить в действие распределительную трубу 44 с необходимой задержкой для надлежащего нанесения клея на пластину 46. Однако, как отмечалось при описании уровня техники, всегда будут происходить определенные потери клея в начале и в конце процесса его нанесения.

Таким образом, под распределительной трубой 44 расположена емкость или поддон 50 для сбора отходов клеевой смеси.

На фиг.2 показана новая система, соответствующая изобретению. На фиг.1 и 2 подобные элементы имеют одинаковые ссылочные номера.

Таким образом, система, соответствующая изобретению, в целом обозначена ссылочным номером 3.

Как и система известного уровня техники, показанная на фиг.1, она содержит резервуары 4 и 6 для хранения первого компонента (клейкого вещества) и второго компонента (отвердителя) соответственно, а также питающие каналы 8, 10, имеющие транспортирующие насосы 12, 14 для клейкого вещества и отвердителя соответственно. Насос 14 по каналу 10 подает отвердитель в резервуар 18 периодического использования, который является точно таким же, как и резервуар периодического использования известного уровня техники. Однако резервуар 17 периодического использования для клейкого вещества расположен по-другому и содержит отличительные признаки новой системы. Он будет описан более подробно ниже.

Резервуары периодического использования снабжены датчиками 20, 22 уровня, подающими сигналы об уровне в шкаф 28 управления. По сигналу о НИЗКОМ УРОВНЕ от датчиков приводятся в действие насосы 12, 14 и клапаны 24, 26 для пополнения резервуаров 17, 18 периодического использования. Из резервуаров 17, 18 периодического использования клейкое вещество и отвердитель подаются дозировочными насосами 30, 32 через расходомеры 34, 36 в смеситель 38. Расходомеры передают информацию о расходе потока в шкаф 28 управления, и эта обратная связь используется для управления дозировочными насосами 30, 32. В смесителе 38 расположены клапаны 40, 42, которые начинают и прекращают подачу клейкого вещества и отвердителя. Отношение количества клейкого вещества к количеству отвердителя может регулироваться как необходимо посредством регулирования производительности работы насосов 12, 14. Со смесителем 38 соединена распределительная труба 44 для нанесения клеевой смеси на объекты, проходящие под распределительной трубой.

Применен подающий механизм (не показан) для подачи пластин 46, который идентичен описанному со ссылками на фиг.1.

Ниже описаны отличительные признаки новой системы.

Как уже отмечалось, резервуар 17 периодического использования для клейкого вещества отличается от используемого в известном уровне техники. А именно, в первую очередь, он расположен под распределительной трубой 44, где он заменяет поддон 50 для сбора отходов системы известного уровня техники. Кроме того, он содержит миксер 52.

При работе резервуар периодического использования, который содержит около 15 литров клейкого компонента при номинальном уровне заполнения, будет собирать все отходы клеевой смеси, производимые при операции склеивания (15 литров будут расходоваться в среднем за около 10 минут работы). Миксер 52 будет тщательно смешивать клеевую смесь таким образом, что в резервуаре 17 периодического использования всегда будет содержаться однородная смесь отходов и свежего материала. Для того чтобы никогда не допускать того, чтобы количество отходов клеевой смеси в резервуаре 17 периодического использования превышало уровень, при котором вязкость станет слишком высокой, будет использоваться датчик 20 уровня для определения момента, когда резервуар 17 периодического использования следует пополнить. Это автоматически осуществляет шкаф управления. Можно также измерять вязкость непосредственно в резервуаре 17 периодического использования и передавать информацию о вязкости обратно в шкаф управления. Это может осуществляться либо автоматически при надлежащем регулировании процесса, либо данные могут отображаться на дисплее так, что оператор может регулировать процесс вручную.

Ниже со ссылками на систему, общее представление о которой дано на фиг.2, будет описан процесс склеивания с использованием системы, соответствующей изобретению.

Оператор первоначально выбирает необходимую пропорцию смешивания клейкого компонента и отверждающего компонента в двухкомпонентной смеси, которая должна использоваться в данной конкретной ситуации. Такие пропорции могут меняться от 100:13 до 100:30 (соответствуют от 11 вес.% до 23 вес.% отвердителя). Затем запускаются насосы 12, 14 для заполнения резервуаров 17, 18 периодического использования. В ходе заполнения резервуаров периодического использования приводится в действие миксер 52 в резервуаре 17 периодического использования для клейкого компонента. Приводятся в действие дозировочные насосы 30, 32, и компоненты подаются в смеситель. Производительность работы каждого насоса соответствует необходимой пропорции смешивания благодаря регулированию шкафом управления в соответствии с первоначальным выбором оператора. Когда получена требуемая смесь, первая пластина 46 подается в пункт нанесения клея, где фотоэлемент обнаруживает наличие передней кромки и запускает приведение в действие узла 38, 44 смесителя/распределительной трубы после необходимой задержки для предотвращения чрезмерных потерь клеевой смеси. Клеевая смесь распространяется по пластинам, проходящим через пункт нанесения клея, и отходы клеевой смеси накапливаются в резервуаре 17 периодического использования и смешиваются в нем со свежим клейким компонентом.

Когда происходит накачивание клейкого вещества и отвердителя, начинает работать электродвигатель 42 смесителя и будет продолжать работу в течение пары секунд после окончания накачивания, то есть после выхода пластины 46 из пункта нанесения клея, по сигналу датчика положения. Миксер 52 в резервуаре 17 периодического использования будет работать параллельно работе электродвигателя 42 в ходе заполнения резервуара 17.

Нижеследующий Пример приведен в качестве иллюстрации и не вносит ограничений в объем изобретения.

Пример

Допустим, что потери клея при нанесении клеевой смеси составляют 10%. Конечно, они могут в значительной степени варьироваться, но 10% - это разумное среднее значение. Также допустим, что пропорция клейкого вещества и отвердителя в клеевой смеси составляет 100:30 (23% отвердителя). Уровень клейкого вещества в резервуаре периодического использования соответствует 10 кг и поддерживается по существу постоянным при помощи датчика уровня, и обратная связь от шкафа управления управляет насосами и клапанами.

Когда достигнуто "устойчивое состояние" в отношении пропорции отходов клеевой смеси и клейкого вещества в резервуаре периодического использования, в резервуаре, таким образом, будет 9 кг чистого клейкого вещества и 1 кг отходов клеевой смеси (при допущенных 10% отходов). Отходы клеевой смеси содержат 0,23 кг отвердителя и, таким образом, концентрация отвердителя в резервуаре периодического использования составит 0,23/(9+1-0,23) кг=2,35 весовых частей (=2,3%) (соответствующих отношению 977:23).

Допущенное отношение количества клейкого вещества к количеству отвердителя, составляющее 100:13, дает 1,16 весовых частей (=1,15%) отвердителя в резервуаре периодического использования (соответствует отношению 9885:115).

Жизнеспособность для пропорций отвердителя в клее в этих пределах настолько продолжительна, что эффектом присутствия отвердителя можно пренебречь.

В этой ситуации "устойчивого состояния" с 1 кг отходов в резервуаре периодического использования пропорция клейкого вещества и отвердителя, которая по существу наносится, не будет составлять первоначальную, составляющую 100:30, а будет реально составлять 977:323 (=33,1 весовых частей отвердителя), и для номинального отношения 100:13 "фактическое" отношение будет составлять 988,5:311,5 (=14,3 весовых частей).

Если фактическая пропорция выходит за пределы заданного диапазона из-за примешивания отходов клея, пропорция может компенсироваться соответственным изменением расхода потока отвердителя в смеситель.

Также можно будет использовать более высокие отношения отходов клея к клейкому компоненту, чем отношение, использованное в Примере. Определять, какие отношения возможны, будут свойства, например жизнеспособность используемых клеевых систем. Если используются существенно более высокие отношения отходов клея и клейкого компонента, например 100:30, будет необходимо регулировать или компенсировать расход потока отвердителя и клейкого вещества таким образом, чтобы поддерживать необходимую пропорцию смешивания в клеевой смеси, по существу наносимой на объекты.

При ознакомлении с описанным вариантом осуществления изобретения специалисту в данной области техники будет понятно, что он может быть изменен в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Например, может быть более двух компонентов в клеевой смеси, и в этом случае может требоваться адаптация устройства посредством применения нескольких резервуаров для нескольких компонентов.

Клеевыми системами, обычно используемыми в обозначенных здесь вариантах применения, являются клеевые составы MUF (меламин/мочевина/формальдегид), PRF (фенол/рескорцинол/мочевина) и UF (мочевина/формальдегид). Можно также использовать клеевые составы EPI (эмульсионный полимерный изоцианат). Конечно, возможно использование любых других многокомпонентных клеевых составов, которые соответствуют критерию требуемой жизнеспособности и вязкости.

1. Способ возвращения и повторного использования отходов клеевой смеси в клеильном устройстве для многокомпонентного клея, включающий сбор отходов клеевой смеси и смешивание их со свежим клейким компонентом для формирования новой смеси и возвращения этой новой смеси в клеильное устройство.

2. Способ нанесения многокомпонентной клеевой смеси, содержащей по меньшей мере клейкий компонент и отвердитель, на объекты, проходящие через пункт нанесения клея, для нанесения клеевой смеси на производственной линии, когда в ходе нанесения клея производятся отходы клеевой смеси, включающий смешивание клейкого компонента и отвердителя в смесителе для формирования клеевой смеси, отличающийся тем, что отходы клеевой смеси собирают в резервуаре, собранные отходы клеевой смеси смешивают в резервуаре со свежим клейким компонентом для формирования смеси и возвращают указанную смесь отходов клеевой смеси и свежего клейкого компонента в смеситель.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что смешивание осуществляют миксером.

4. Способ по п.п.2 или 3, отличающийся тем, что отношение свежего компонента к отходам клея в резервуаре в каждый момент времени поддерживают большим, чем 100:20, предпочтительно большим, чем 100:10.

5. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что отношение количества отходов клея к свежему компоненту в резервуаре поддерживают на таком уровне, что вязкость смеси в любой момент времени никогда не превышает вязкости, пригодной для нанесения клеевой смеси на объекты.

6. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что отношение свежего компонента к отходам клея в резервуаре в любой момент поддерживают на уровне, превышающем 100:30, причем способ дополнительно включает операцию регулирования производительности накачивания по меньшей мере отвердителя для поддерживания необходимой пропорции смешивания наносимой клеевой смеси.

7. Способ по любому из пп.2-6, отличающийся тем, что клейкий компонент подают в резервуар из резервуара для хранения таким образом, чтобы поддерживать необходимый уровень и необходимую вязкость.

8. Способ по любому из пп.2-7, отличающийся тем, что используют клей, являющийся двухкомпонентной системой, содержащей отвердитель и клейкий компонент.

9. Устройство для нанесения многокомпонентного клея, содержащее по меньшей мере два резервуара для хранения клейкого компонента или компонентов и отверждающего компонента или компонентов соответственно; по меньшей мере два резервуара периодического использования для клейкого и отверждающего компонентов соответственно; смесительное средство для смешивания клейкого и отверждающего компонентов, поступающих из резервуаров периодического использования, для формирования из них клеевой смеси и средство для нанесения многокомпонентной клеевой смеси, отличающееся тем, что один из резервуаров периодического использования расположен под средством для нанесения клея; причем резервуар периодического использования выполнен с возможностью сбора отходов клеевой смеси из средства для нанесения клея и снабжен смешивающим средством.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что смешивающим средством является миксер.

11. Устройство по любому из пп.9 и 10, отличающееся тем, что устройство приспособлено для двухкомпонентной клеевой системы и содержит два резервуара для хранения и два резервуара периодического использования для клейкого компонента и отвердителя соответственно.

12. Устройство по любому из пп.9-11, отличающееся тем, что резервуар периодического использования, расположенный под средством для нанесения клея, предназначен для клейкого компонента.