JP2007113003A - 一体化された低適用温度ホットメルト接着剤加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】包装作業のための低適用温度ホットメルト接着剤を加工処理するのに使用することができる一体化システムに対する当技術分野でのニーズを満たす。
【解決手段】ホットメルトタンク、小型の一体化された自動供給機を含み、２６０°Ｆ（１２７℃）以下の温度で運転される自動供給低適用温度ホットメルト適用システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホットメルト接着剤の分与技術に関し、より詳細には、低適用温度ホットメルト接着剤を溶融し、かつ分与するためのシステムに関する。

ホットメルト接着剤の加工処理において使用するための接着剤工業に目下利用可能な装置は、高圧および高温、例えば４５０°Ｆ（２３２℃）までの高温で運転するように設計され、製造されている。これらの装置は、その後基材表面に適用するために輸送されるホットメルト接着剤を溶融状態へと加熱するように設計される。そのような接着剤は、慣用的には、高温、すなわち３００°Ｆ（１４９℃）より上で約３５０°Ｆ（１７７℃）またはそれ以上までの温度で適用される。

慣用のホットメルト接着剤は、全ての成分の完全な溶融を保証するために、また満足のいく適用粘度を達成するために、３００°Ｆ（１４９℃）より上の温度を必要とする。慣用の装置を用いた慣用のホットメルト接着剤を加工処理するときにさえ、接着剤の停滞およびエアポケットができるというような問題が生じる。これはチャー（char）形成および関連する過熱の問題に寄与し、そのような問題は分与性能に悪影響を及ぼす。しばしば生じる中断時間、トラブルシューティングおよびメンテナンスならびに一部交換が必要とされ、高くつく。高温を必要とすることはまた、火傷および残留揮発性物質の吸入の両方に関する運転者の危険を増加させる。その上、高温は、より多くのエネルギーを必要とし、製造設備により大きい要求を出す。

接着剤化学における最近の革新は、より低温、すなわち３００°Ｆ（１４９℃）未満の温度で適用することができる接着剤をもたらした。低適用温度接着剤の加工処理および分与は、慣用のホットメルト接着剤を加工処理するときには遭遇しなかったある種の考察を必要とする。

第１に、適用温度を低くすると、慣用のホットメルト接着剤の粘度が上昇することが知られており、加工処理装置に、より大きな損耗を生じる。この接着剤は、包装保全性を維持するのに必要とされる、低粘度と性能とのバランスを達成するように処方される。第２に、低適用温度ホットメルト接着剤は、典型的には不安定でかつ加工処理装置に対する摩耗を加速させることが知られている、粘着性付与剤と共に処方される。第３に、それらの低い加工処理温度および溶融点温度の要求のために、接着剤は、自動供給装置によって運ばれるなら、閉塞することが予想される。第４に、高温の揮発性物質に関する伝導性および対流性の加熱および凝縮の両方の故に、慣用の加工処理装置で慣用のホットメルト接着剤を加工処理するのに使用されるより、自動供給装置上の分与管の長さが長いことが予想される。

例えば、カートン、ケースまたはトレーの形成および／または封止および閉じ込めのための如き包装作業のための低適用温度ホットメルト接着剤を加工処理するのに使用することができる一体化システムについて、当技術分野でのニーズが存在する。本発明はこのニーズを満たすものである。

本発明は、詳細には、２９０°Ｆ（１４３℃）以下の温度、より典型的には１６０〜２６０°Ｆ（７１〜１２７℃）の温度、なおさらに典型的には１９０〜２５０°Ｆ（８８〜１２１℃）の温度で適用するために処方されたホットメルト接着剤が輸送され、溶融され、そして分与される、システムを提供する。

従来技術のホットメルト加工処理装置に比べて、本発明の統合システムの使用は、驚くべきことに、装置、その電気部品の耐用年数および接着剤のポットライフを延ばす。

本発明は、
低適用温度ホットメルト接着剤、
該接着剤を収容するように適合された内腔を有する溶融タンク、および
該溶融タンクに一体的に接続された自動供給装置
を含む、低適用温度ホットメルト接着剤の加工用の一体化されたシステムであって、
２５０°Ｆ（１２１℃）の最高運転温度に達するように制御またはプログラムされた加熱要素を含むシステムを提供する。

本発明の１つの実施態様においては、システムは、
固体形態での低適用温度ホットメルト接着剤の供給を維持するための供給タンクまたは貯蔵器、
接着剤を溶融タンクの内腔に供給するための該供給タンクに接続された供給路、
溶融タンクの内腔と連絡しており、該供給路に接続された供給口または入口、
加熱要素を含む溶融タンク、
弁によって開けられ、かつ閉じられる分与オリフィスを含むノズル取り付け口、および
該分与オリフィスから溶融したホットメルト接着剤を分与するためのノズル
を含むものである。

本発明の別の実施態様は、本発明のシステムを使用する包装方法に関する。

発明の詳細な説明
本発明は、ホットメルト接着剤の加工処理のための一体化システムを提供する。低適用温度ホットメルト接着剤を使用することによって、従来技術において遭遇した問題（例えば弁の寿命、炭化（charring）等）が減ぜられるかまたは除かれ、低適用温度ホットメルト接着剤を使用することから生じる予想される問題には、意外なことに、遭遇しない。

本発明は、低適用温度ホットメルト接着剤を加工処理し、かつ分与するための一体化システムを提供する。このシステムは、２９０°Ｆ（１４３℃）以下の温度、より典型的には１６０〜２６０°Ｆ（７１〜１２７℃）の温度、なおさらに典型的には１９０〜２５０°Ｆ（８８〜１２１℃）の温度での適用のために処方される接着剤を加工処理し、分与するのに有用である。そのような接着剤は、より安全で、より経済的な方法で使用するために輸送され、加工処理され、分与されることができる。

このシステムは、低適用温度ホットメルト接着剤製品、一体化されたレベル制御を有する溶融タンクおよび高効率の自動分与装置を含む。

本発明のシステムにおいて使用される接着剤製品は、低温での適用のために接着剤を加工処理することができる限り、特に限定されない。本明細書で使用されるように、低温とは、２６０°Ｆ（１４３℃）以下の温度、より典型的には１６０〜２６０°Ｆ（７１〜１２７℃）の温度、なおさらに典型的には１９０〜２５０°Ｆ（８８〜１２１℃）の温度をいう。

本発明の実施において、実質的に任意の低適用温度ホットメルト接着剤を使用できる。低適用温度ホットメルト接着剤を処方するのに使用するために適当な基本ポリマーとしては、非晶質ポリオレフィン、エチレン含有ポリマーおよびゴム状ブロックコポリマーならびにそれらのブレンドが包含される。エチレン／酢酸ビニルコポリマー、アイソタクチックもしくはアタクチックポリプロピレン、スチレン‐ブタジエン、スチレン‐イソプレンまたはスチレン‐エチレン‐ブチレン Ａ‐Ｂ‐ＡもしくはＡ‐Ｂ‐Ａ‐Ｂブロックコポリマーまたはそれらの混合物に基づくホットメルト接着剤組成物を使用することができる。任意の上記の基本物質のブレンド、例えばエチレンアクリル酸ｎ‐ブチルおよびエチレン酢酸ビニルおよびエチレン酢酸ビニルおよびアタクチックポリプロピレンのブレンドをまた、ホットメルト接着剤組成物を製造するために使用できる。全ての場合に、接着剤は、増粘性付与樹脂、油性可塑剤、ワックスおよび／または他の慣用の添加剤（安定剤、酸化防止剤、顔料等を含む）と共に処方されることができる。

図１に関して、システムが運転されているときには、固体形態の低適用温度ホットメルト接着剤が、固体物質調製領域または貯蔵所（１）（本明細書ではまた供給タンク、ドラムまたはビンと称する）から、供給路または導管（２）、例えば管、ホース等を経て溶融タンク（３）へと、連続的に供給され、運ばれ、または分与される。

溶融タンクへの輸送は、溶融タンクに一体的に接続された自動供給機（４）または自動分与装置によって制御される。自動供給装置は、溶融タンク中に存在するレベル検出器に応じて、溶融タンクを自動的に満たす。

溶融タンク中では、加熱要素が、その中に含まれる接着剤を所定の設定温度まで加熱する。本発明の低適用温度ホットメルト接着剤および温度制御の使用は、溶融タンクにより近い供給タンクの位置決定を可能にする。

一体化されたコントロールパネルを使用して、接着剤のレベルを制御し、温度が規定温度を超えるのを防ぐ。典型的には、その制御は、２９０°Ｆ（１４３℃）より高い温度を防ぐように設定される。１つの実施態様においては、その制御は、温度が約２５０°Ｆ（１２１℃）より高くなるのを防ぐように設定される。別の実施態様においては、その制御は、温度が約１６０°Ｆ（７１℃）より高くなるのを防ぐように設定される。

好ましくは、固体のホットメルトビンが空のとき、溶融タンクが空のとき、および温度が所望のまたは所定の限界の外であるときに、可聴アラームが存在する。

システムはまた、分与口、ポンプおよび、溶融物を分与の部位に輸送するための輸送ホース（５）を含む。本発明の低適用温度ホットメルト接着剤システムを使用することによって、意外にも、溶融したホットメルトを、溶融タンクから適用部位まで、１０ｍまで、より典型的には４０ｍまで、輸送することができる。

システムは、低適用温度ホットメルト接着剤、供給タンク、固体接着剤を収容するための自動供給装置および溶融タンクを含む。自動供給機は、一体化されて加熱タンクに接続される。

供給コネクターまたは通路は、固体接着剤を供給ドラムから自動供給装置へと運ぶ。
本発明のシステムにおいては、固体形態の低適用温度ホットメルト接着剤は、自動分与装置（自動供給機）によって、加熱された溶融タンクへと自動的に供給され、そこでは、接着剤が溶融し、所定の温度に維持される。溶融した接着剤は、溶融タンクに存在するレベル検出器によって所定のレベルに維持される。溶融した接着剤は次に、溶融タンクから、弁棒によって開けられ、かつ閉じられる分与オリフィスを含むノズル取り付け口、穴または出口を通って、溶融したホットメルト接着剤の分与のためのノズルへとポンプで送られる。

装置および／または装置を構成する部分の形は特に限定されない。自動供給機および／または溶融タンクは、単一の壁を含む（例えば円筒形の形である）か、または複数の壁を含む（例えば正方形、長方形等である）ことができる。

自動供給機は、一体的に溶融タンクに結合され、これらのシステムの構成要素は、同じまたは異なる材料で製造されることができる。ペレットの形態または他のそのような慣用の形態の固体接着剤は、接着剤入口弁を経て、例えば送風または他の慣用の手段によって供給タンクへと導入される。固体接着剤の自動供給機への導入に付随する空気を除去するための手段を使用することができる。所望なら、固体接着剤を溶融タンクに向けるようにおよび／または熱をそらすように機能する、バッフルまたは他のそのような手段が、自動供給機に存在することができる。

溶融タンクは加熱手段を含み、カートリッジまたはバンドヒーターによって加熱されるグリッドを含むことができる。タンク中に複数の加熱要素を使用して、溶融および溶融供給物速度を最適化することができる。ヒーターは、ホットメルトタンクならびにポンプメカニズム中の接着剤の両方に熱を提供するようなやり方で配置することができる。あるいは、別々の加熱要素の組を使用して、ホットメルトタンク中の接着剤およびポンプメカニズム中の接着剤に熱を提供することができる。加熱要素は、サーモスタット調温で制御され、電力を提供するための回路構成を含む。本発明のシステムは、２９０°Ｆ（１４３℃）の最高運転温度を達成することができる加熱要素および制御を有する溶融タンクを含む。

溶融タンクは、（例えば、ピストンの前進ポンプ送り運動による）ポンプからの圧力下にあるとき、逆流を制限しながら、（ピストンの戻し運動で）物質をポンプの溶融室に与える１方向チェック弁によって分与ポンプに接続される。分与はまた、例えばギアポンプによって達成することができる。

本発明は、低適用温度ホットメルト接着剤を自動的に加工処理し、分与するための閉鎖システムを提供し、ここで、溶融タンク中の接着剤のレベルは、自動供給装置およびレベルセンサーを用いて、所定の接着剤のレベルに維持される。閉鎖システムは汚染を防ぎ、作業領域を安全でかつ清浄に保持するのを助ける。低適用温度接着剤の使用は、意外なことに、消耗性の部分、例えばノズル、フィルターおよびモジュールの寿命を延ばし、ホース、空気式アセンブリ、バイブレーター、フィーダー空気式アセンブリ、ならびに制御カード、パワーカード、サーモスタット、ＲＴＤ、レベルセンサー制御板で観察される摩耗を減らす。

以下の実施例において本発明をさらに説明する。実施例は、説明の目的で含まれ、いかなるやり方でも、本発明の範囲を限定すると解釈されない。

２個のホットメルト分与システムが組み立てられた。１方（３５０°Ｆ装置と呼ぶ）を使用して、適用温度で８００〜１２００ｃｐｓの粘度を有する慣用の工業用（３５０°Ｆ（１７７℃））ホットメルト接着剤を加工処理した。他方（２００°Ｆ装置と呼ぶ）を使用して、適用温度で１２００〜１４００ｃｐｓの粘度を有する低適用温度（２００°Ｆ（９３℃））ホットメルト接着剤を加工処理した。

各システムは、４つの異なるモジュールタイプ（Ａ〜Ｄ）、すなわちホットメルト分与装置において使用される４つの異なるタイプの弁（これらは、タンクに戻るように指示され、失敗の信号について監視されている）を含むブロックに接続されたホースを通して接着剤をポンプで送った。

結果を表１にまとめる。ここで、失敗レベル１は、部分的な封止の失敗による、モジュールの「滴下」またはほどほどの不連続の接着剤の漏れの徴候を示す。失敗レベル２は、破局的な封止の失敗による、連続的な接着剤流の漏れを示す。

表からわかるように、４個のモジュールタイプの全てが、低適用温度接着剤を使用するときに、寿命の延長を示した。

当業者に明らかなように、本発明の意図および範囲から離れることなく、本発明の多くの変更および変形を行うことができる。本明細書に記載された特定の実施態様は、例としてのみ提供され、本発明は、特許請求の範囲が題するものの全範囲と一緒に、添付の特許請求の範囲の語によってのみ限定されるべきである。

ホットメルト分与システムの概略図である。

Claims (10)

1. 低適用温度ホットメルト接着剤、
   該接着剤を収容するように適合された内腔を有する溶融タンク、および
   該溶融タンクに一体的に接続された自動供給装置
   を含む、低適用温度ホットメルト接着剤の加工用の一体化されたシステムであって、
   ２５０°Ｆ（１２１℃）の最高運転温度に達するように制御された加熱要素を含む、システム。
2. 約２２５°Ｆ（１０７℃）以下の温度で運転するようにプログラムされている、請求項１記載のシステム。
3. 固体形態での該接着剤の供給を維持するための供給タンク、
   該接着剤を該溶融タンクの内腔に供給するための該供給タンクに接続された供給路、
   溶融タンクの内腔と連絡しており、該供給路に接続された供給口、
   弁によって開けられ、かつ閉じられる分与オリフィスを含むノズル取り付け口、および
   該分与オリフィスから溶融したホットメルト接着剤を分与するためのノズル
   を含む、請求項１記載のシステム。
4. 加熱室が分与ポンプに接続されている、請求項１記載の装置。
5. 該分与ポンプがピストンポンプである、請求項４記載の装置。
6. 該分与ポンプがギアポンプである、請求項５記載の装置。
7. 該分与された溶融接着剤が最終用途のために基材表面上に輸送される手段をさらに含む、請求項１記載の装置。
8. 該溶融接着剤を輸送するための該手段が加熱ホースである、請求項７記載の装置。
9. 固体接着剤を自動供給室へ導入するための接着剤入口弁を含む、請求項１記載の装置。
10. 接着剤のレベルを自動的に維持するための手段を含む、請求項１記載の装置。

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