JP2022521104A - フィラメント接着剤ディスペンサ - Google Patents

Abstract

フィラメント接着剤用の分注デバイス及び方法が提供される。この分注デバイスは、１つ以上の加熱要素を含むバレルと、バレル内に受け入れられている回転可能スクリューとを使用するものであり、回転可能スクリューは、少なくとも１つの混合要素を任意選択的に含む。フィラメント接着剤を受け入れるために、バレルの側面を貫通して注入口が延びており、注入口は、フィラメント接着剤がバレル内に引き込まれる際にそのフィラメント接着剤が破断することを防ぐ傾斜ニップ点を含む。バレルの遠位端の注出口は、溶融形態のフィラメント接着剤を分注するためのものである。提供される分注デバイスを使用して、及び、任意選択的にコンピュータの支援を受けて、接着剤を、基材上の所定の場所に正確に適用することができる。

Description

フィラメント接着剤用のディスペンサが、そのシステム及び方法と共に提供される。提供されるディスペンサは、例えば結合表面に感圧接着剤を配置する際に有用であり得る。

感圧接着剤は、圧力がかけられると基材に接着する材料である。それらは、接着結合をもたらすために、溶剤、水、又は熱を必要としない。最新技術の感圧接着剤は、極めて高い結合性能を実現することができ、多くの工業用途において、従来の機械的締結具に取って代わることが可能である。これらの結合ソリューションはまた、経済的でもあり、使用も容易である。

従来の感圧接着剤は、薄く平坦であり、一般にシート又はロールの形態で分注される。しかしながら、特定の用途では、感圧接着剤を、その場で形成することが有利であり得る。例えば、自動車に関する結合用途では、部品の結合表面を非平面状にすることにより、機械的保持力の向上をもたらすことができる。いくつかの部品は、リブ付きの結合表面を有することができ、適正な結合強度を得るためには、リブ状構造内への感圧接着剤の著しい侵入を必要とする。

更には、最も一般的に使用されているプラスチックは、ポリプロピレンと同様の低表面エネルギープラスチックである、熱可塑性オレフィン（「ＴＰＯ」、場合により「ＰＰ／ＥＰＤＭ」とも称されるもの）である。一般的な感圧接着剤は、これらのプラスチック及び同様のプラスチック上での高い度合の「ウェットアウト」を実現するものではなく、結果として、接着剤と基材との間の表面積が低減される。「ウェットアウト」を改善するために、プライマー及び他の表面処理を使用することができるが、これらは、結合の複雑性及びコストを増大させる。これらの理由から、非平面状の低表面エネルギー基材への結合が、困難な技術的問題として残されている。

フィラメント接着剤を混合して分注するための、デバイス、キット、及びアセンブリが、本明細書で提供される。フィラメント接着剤は、感圧接着剤を提供するために、ホットメルト形態で分注された後に冷却される接着剤を含めた、コア／シース構成を使用するものを含む。提供される分注デバイスを使用して、及び、任意選択的にコンピュータの支援を受けて、これらの接着剤を、基材上の所定の場所に正確に適用することができる。感圧接着剤のサイズ及び形状をカスタマイズする能力により、汎用性の向上が製造業者にもたらされる。

感圧接着剤コアを有するコアシース接着剤（すなわち、コアシースＰＳＡ）は、いくつかの点で従来のフィラメントから区別される。１つには、感圧接着剤は、比較的軟質の粘弾性稠度を有する傾向があり、このことにより、感圧接着剤は、多くの従来のＦＦＦ（fused filament fabrication；溶融フィラメント製造）プリントヘッドにとって困難なものとなる。これらの材料は、溶融ゾーン内に押し込まれる際に、座屈する傾向及び／又は詰まる傾向がある。一部のＦＦＦプリントヘッドには、ゴム系フィラメントを供給することを可能にする、供給チューブ又は供給ガイドが追加されている。しかしながら、これらのフィラメントを成功裏に供給することができる理由は、主として、典型的な感圧接着剤材料よりも著しく高いショアＤデュロメータを有しているためである。

別の技術的課題は、フィラメント接着剤の寸法に関する。殆どの工業用途に関して許容可能なスループットを得るためには、提供されるフィラメントの直径を十分に大きく、一般には約６ミリメートル以上にする必要がある。これは、３Ｄプリンタにおいて使用される従来のフィラメントの直径よりも、数倍大きい可能性がある。大規模製造プロセスにおいて必要とされる材料スループットに対応するためには、より大きい直径のフィラメントが所望される。

コアシースＰＳＡはまた、従来のホットメルト接着剤とは異なる挙動も示す。従来のホットメルト材料とは異なり、コアシースＰＳＡは、加熱された場合にも高い溶融粘度を保つ。このことは、基材上に分注された接着剤の寸法安定性のために望ましい。溶融している場合であっても、これらの材料は、それらが配置されている場所から、滴り落ちることも、垂れ下がることも、又は他の方式で移動することもない。

本開示は、軽量化することが可能でありながらも、コアシースＰＳＡなどのフィラメント接着剤を分注することが可能な、分注ヘッドを説明する。好適な基材としては、限定するものではないが、不規則な表面、複雑な幾何学的形状、及び可撓性の媒体が挙げられる。この感圧接着剤の更なる用途としては、シーリング、狭い空間における結合、パターン化された接着剤配置、及び家電製品の結合が挙げられる。

第１の態様では、フィラメント接着剤用の分注ヘッドが提供される。分注ヘッドは、１つ以上の加熱要素を含むバレルと、フィラメント接着剤を受け入れるための、バレルの側面を貫通して延びる注入口であって、フィラメント接着剤がバレル内に引き込まれる際にそのフィラメント接着剤が破断することを防ぐ傾斜ニップ点を含む、注入口と、溶融形態のフィラメント接着剤を分注するための、バレルの遠位端の注出口と、バレル内に受け入れられている回転可能スクリューであって、少なくとも１つの混合要素を任意選択的に含む、回転可能スクリューと、を備える。

第２の態様では、分注ヘッドとフィラメント接着剤と、を備える、分注システムが提供される。

第３の態様では、回転スクリューを受け入れる加熱されたバレルを備える分注ヘッドから、フィラメント接着剤を分注するための方法が提供される。この方法は、加熱されたバレルの注入口を介してフィラメント接着剤を供給することであって、注入口が、フィラメント接着剤が加熱されたバレル内に引き込まれる際にそのフィラメント接着剤の切断又は破断を軽減する傾斜ニップ点を含む、供給することと、加熱されたバレル内でフィラメント接着剤を溶融させて、溶融接着剤を提供することと、任意選択的に回転スクリュー上に配置されている少なくとも１つの混合要素を使用して、溶融接着剤を混合することと、加熱されたバレルの遠位端の注出口を介して、溶融接着剤を分注することと、を含む。

フィラメント接着剤の斜視図である。 例示的な一実施形態による、図１のフィラメント接着剤を分注するための、分注ヘッドの側断面図である。 特定の内部表面を点線で示している、図２の分注ヘッドのバレル構成要素の側面図である。 図２の分注ヘッドのスクリュー構成要素の側面図である。 図４の構成要素の正面断面図である。 図１のフィラメント接着剤及び図２、図３の分注ヘッドをそれぞれ組み込む、システムの斜視図である。 分注ヘッドの遠位端に取り付けられている付属品の部分斜視図である。 別の例示的な実施形態による分注ヘッドの部分斜視図である。

明細書及び図面において参照文字を繰り返し使用することは、本開示の同じ又は類似の特徴若しくは要素を表すことを意図するものである。本開示の原理の範囲及び趣旨に含まれる、多くの他の修正形態及び実施形態を、当業者によって考案することができる点を理解されたい。これらの図は、正確な縮尺で描かれていない場合がある。

定義
本明細書で使用される場合、
「周囲条件」とは、摂氏２５度の温度及び１気圧（約１００キロパスカル）の圧力を意味する。

「周囲温度」とは、摂氏２５度の温度を意味する。

「名目上スクリュー長さ」とは、押出スクリューのフライト付き部分（通常の場合に押出物と接触する部分）の長さを指す。

「非粘着性」とは、材料を破砕することなく、材料をそれ自体から引き剥がすために必要とされる力が、所定の最大閾値量以下である、「自己接着試験」に合格する材料を指す。自己接着試験は、以下で説明されており、典型的には、シース材料の試料に対して行われ、そのシースが非粘着性であるか否かを判定する。

「感圧接着剤」とは、室温において通常は粘着性であり、軽い指圧を加えることによって表面に接着させることが可能な材料を指し、それゆえ、感圧性ではない他のタイプの接着剤と区別することができる。感圧接着剤の一般的な説明は、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．１３，Ｗｉｌｅｙ－Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８８）に見出すことができる。感圧接着剤の更なる説明は、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１，Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ（Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９６４）に見出すことができる。本明細書で使用される場合、「感圧接着剤」又は「ＰＳＡ」は、以下の特性、すなわち、（１）強力で恒久的な粘着性、（２）指圧以下でのフッ素熱可塑性フィルム以外の基材への接着、及び（３）基材からきれいに剥離されるために十分な凝集力を有する、粘弾性材料を指す。感圧接着剤はまた、Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ－Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄ．Ｓａｔａｓ，２ｎｄ ｅｄ．，ｐａｇｅ１７２（１９８９）で説明されているダールキスト評価基準（Dahlquist criterion）も満たし得る。この評価基準は、感圧接着剤を、その使用温度において（例えば、１５℃～３５℃の範囲の温度において）１×１０^－６ｃｍ^２／ダインを超える１秒クリープコンプライアンスを有する接着剤として定義している。

本明細書で使用される場合、用語「好ましい」及び「好ましくは」とは、特定の状況下で特定の利点をもたらすことが可能な、本明細書で説明される実施形態を指す。しかしながら、他の実施形態もまた、同じ状況又は他の状況において好ましい場合がある。更には、１つ以上の好ましい実施形態の記述は、他の実施形態が有用ではないことを含意するものではなく、他の実施形態を本発明の範囲から排除することを意図するものでもない。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、文脈上特に明記されない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、複数の指示物を含むものとする。それゆえ、例えば、「ａ」又は「ｔｈｅ」が付いた構成要素への言及には、１つ以上の、その構成要素、及び当業者には既知のそれらの等価物を含み得る。更には、用語「及び／又は」とは、列挙された要素のうちの１つ若しくは全て、又は列挙された要素のうちの任意の２つ以上の組み合わせを意味する。

用語「含む（comprise）」及びその変形は、これらの用語が添付の説明に現れた場合、限定的な意味を有するものではない点に留意されたい。更には、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つの」、及び「１つ以上の」は、本明細書では互換的に使用される。左、右、前方、後方、上部、底部、側部、上方、下方、水平、垂直などの相対語が、本明細書において使用される場合があり、その場合には、特定の図面において見られる視点からのものである。これらの用語は、説明を単純化するためにのみ使用されるが、しかしながら、本発明の範囲を決して限定するものではない。

本明細書全体にわたる、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、又は「実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。それゆえ、本明細書全体にわたる様々な箇所での、「１つ以上の実施形態では」、「特定の実施形態では」、「一実施形態では」、又は「実施形態では」などの語句の出現は、必ずしも本発明の同一の実施形態に言及しているわけではない。該当する場合、商品名は、全て大文字で記載される。

本明細書で説明されるアセンブリ及び方法は、基材上に接着剤を溶融形態で分注する際に有用である。分注される接着剤は、任意選択的に、感圧接着剤である。いくつかの実施形態では、分注される接着剤は、基材上にプライマーを事前に適用することを不要にさせる組成物を有する。プライマー処理工程をなくすことは、時間及びコストを節減し、ユーザーにとって多大な利便性がある。

有利には、提供されるアセンブリ及び方法は、フィラメント接着剤を使用することができる。フィラメント接着剤は、連続的な糸状構成で提供される接着剤である。フィラメント接着剤は、好ましくは、均一な断面を有する。有利には、スプールから、分注ヘッドなどの分注装置内に、フィラメント接着剤を連続的に供給することができる。

特に有用なフィラメント接着剤は、同時係属中の米国仮特許出願第６２／６３３，１４０号（Ｎｙａｒｉｂｏら）で説明されているような、コアシースフィラメント構成を有する。コアシースフィラメント材料は、第１の材料（すなわち、コア）が第２の材料（すなわち、シース）によって取り囲まれている構成を有する。好ましくは、コアとシースとは同心であり、共通の長手方向軸を共有している。コアの端部は、シースによって取り囲まれている必要はない。

例示的なフィラメント接着剤が図１に示されており、以降では数字１００によって参照される。コアシースフィラメント接着剤１００は、接着剤コア１０２及び非粘着性シース１０４を含む。接着剤コア１０２は、周囲温度において感圧接着剤である。図示のように、コア１０２は、円筒状の外表面１０６を有し、シース１０４は、コア１０２の外表面１０６の周りに延びている。コアシースフィラメント接着剤１００は、ここで示されるように、一般に円形の断面を有するが、他の断面形状（例えば、正方形、六角形、又は多葉形状）もまた可能である点を理解されたい。

有利には、非粘着性シース１０４は、フィラメント接着剤１００がそれ自体に固着することを防ぎ、それにより、スプール上でのフィラメント接着剤１００の簡便な保管及び取り扱いを可能にする。

コアシースフィラメントの直径は、特に制限されるものではない。フィラメント径の選択に影響を及ぼす要因としては、接着剤ディスペンサに対するサイズ制約、所望される接着剤スループット、及び、接着剤の適用に関する精度要件が挙げられる。コアシースフィラメントは、１ミリメートル～２０ミリメートル、３ミリメートル～１３ミリメートル、６ミリメートル～１２ミリメートルの平均直径、あるいは、いくつかの実施形態では、１ミリメートル、２ミリメートル、３ミリメートル、４ミリメートル、５ミリメートル、６ミリメートル、７ミリメートル、８ミリメートル、９ミリメートル、１０ミリメートル、１１ミリメートル、１２ミリメートル、１３ミリメートル、１４ミリメートル、１５ミリメートル、１６ミリメートル、１７ミリメートル、１８ミリメートル、１９ミリメートル、又は２０ミリメートルよりも小さいか、それに等しいか、若しくはそれよりも大きい平均直径を有し得る。フィラメント接着剤１００は、ストック物品とすることができ、用途に適した任意の長さで提供することができる。

本明細書で説明される分注方法は、多くの潜在的な技術的利点をもたらすものであり、それらのうちの少なくとも一部は、予想外のものである。これらの技術的利点としては、分注後の接着特性の保持、低い揮発性有機化合物（volatile organic compound；ＶＯＣ）特性、ダイ切断の回避、設計の柔軟性、複雑な非平面状結合パターンの実現、薄い基材及び／又は繊細な基材上への印刷、並びに、不規則なトポロジ及び／又は複雑なトポロジ上への印刷が挙げられる。

本開示によるコアシースフィラメント接着剤は、任意の既知の方法を使用して作製することができる。例示的な実施形態では、これらのフィラメント接着剤は、同軸ダイを介して溶融ポリマーを押し出すことによって作製される。上述のコアシースフィラメント接着剤に関する技術的詳細、オプション、及び利点は、米国特許仮出願第６２／６３３，１４０号（Ｎｙａｒｉｂｏら）で説明されている。

図２は、図１のフィラメント接着剤１００を受け入れ、溶融させ、混合し、分注するための構成を有する、分注ヘッド１５０を示す。分注ヘッド１５０は、バレル１５２と、その中に受け入れられている回転可能スクリュー１５４とを含む。ギヤボックス１５６及びモータ１５８が、スクリュー１５４に動作可能に連結されており、フィラメントが分注ヘッド１５０内へと誘導される、バレル１５２の側面に、電動式とすることが可能な位置合わせホイール１６０が装着されている。これらの構成要素のそれぞれに関する更なる詳細は、以下の通りである。

バレル１５２は、単軸スクリュー押出機において使用されるバレルの構成を有する。バレル１５２は、円筒状の内表面１７０を有し、包囲する関係でスクリュー１５４と係合している。内表面１７０は、バレル１５２の遠位端の注出口１７２で終端している。注出口１７２は、一般に円形であるが、矩形とすることも可能であり、又は、任意の他の好適な形状を有することも可能である。バレル１５２は、分注動作の間に内表面１７０を加熱してフィラメント接着剤を溶融させるための、１つ以上の（見えていない）埋め込み式加熱要素を含む。任意選択的に、バレル１５２の内表面１７０は、バレル１５２と押し出される接着剤との間の摩擦を増大させるために、溝付きとするか、又は他の方式でテクスチャ加工することもできる。

再び図２を参照すると、フィラメント接着剤を受け入れるために、バレルの上面を貫通して注入口１７４が延びている。更に図示されているように、注入口１７４は、傾斜ニップ点を画定している前方側壁１７６を含み、この傾斜ニップ点において、前方側壁１７６がスクリュー１５４の外表面と合流する。有利には、傾斜ニップ点は、フィラメント接着剤がバレル１５２内に引き込まれる際にそのフィラメント接着剤が破断することを防ぐ。傾斜ニップ点は、操作者の立会いを必要とすることなく、バレル１５２内にフィラメント接着剤が連続的に供給されることを可能にする、堅牢な供給機構の一部である。

分注ヘッド１５０に関する駆動機構は、ギヤボックス１５６及びモータ１５８によって提供される。いくつかの実施形態では、分注ヘッド１５０は、回転可能スクリュー１５４の速度及び／又はトルクの調節を可能にする、制御部を含む。いくつかの実施形態では、モータ１５８はサーボモータである。サーボモータは、広範囲の回転速度にわたって高い度合のトルクを提供することができるため、有利である。

図示のように、注入口１７４は一般に、逆漏斗の形状を有しており、注入口１７４の断面積は、スクリュー１５４に近接するにつれて増大している。注入口１７４は、図示のような前方側壁１７６などの、１つ以上の側壁を有する。前方側壁１７６は、平面状又は湾曲状とすることができる。横方向から見た場合、前方側壁１７６の少なくとも一部分は、スクリュー１５４の長手方向軸に対して鋭角に延びている。フィラメント接着剤の供給を容易にする、この鋭角は、１０度～７０度、１８度～４３度、２３度～３３度、あるいは、いくつかの実施形態では、１０度、１３度、１５度、１７度、２０度、２２度、２５度、２７度、３０度、３２度、３５度、３７度、４０度、４２度、４５度、４７度、５０度、５３度、５５度、５７度、６０度、６５度、又は７０度よりも小さいか、それに等しいか、若しくはそれよりも大きいものとすることができる。

図３は、注入口１７４の形状に関する更なる詳細を示す、バレル１５２の上面図を示している。注入口１７４は、外側入口１７５と、外側入口１７５から延びて点線で示されている、隠れた表面とを含む。図３から分かるように、前方側壁１７６は平面状ではなく、複雑な複合曲率を有する。前方側壁１７６を含む、注入口１７４の湾曲表面は、フィラメント接着剤が供給されている際にフィラメント接着剤を収容するために、全体としてバレル１５２の内表面１７０内に凹部を画定している。全体として、注入口１７４は、名目上スクリュー長さの１０パーセント～４０パーセント、１５パーセント～３５パーセント、２０パーセント～３０パーセントに沿って、あるいは、いくつかの実施形態では、名目上スクリュー長さの１０パーセント、１２パーセント、１５パーセント、１７パーセント、２０パーセント、２２パーセント、２５パーセント、２７パーセント、３０パーセント、３２パーセント、３５パーセント、３７パーセント、又は４０パーセントよりも小さく、それに等しく、若しくはそれを超えて延びることができる。

注入口１７４によって取り囲まれている凹部は、ここにおけるように、スクリュー１５４に対して軸方向及び周方向の双方に沿って延びることができる。バレル１５２内でフィラメント接着剤が移動するための空間を設けることによって、凹部は、分注ヘッド１５０の動作中に回転可能スクリュー１５４のフライトがフィラメント接着剤を切断する可能性を低減する。切断されることが不都合である理由は、フィラメントの破断により、分注プロセスが中断し、プロセスを再始動する前に、操作者が分注ヘッド１５０内にフィラメント接着剤を手動で再挿入することが必要となるためである。

図４及び図５は、より詳細にスクリュー１５４の特徴部を示している。スクリュー１５４は、一方の端部に、駆動機構に連結するためのシャンク１８０を含む。シャンク１８０は、その長さに沿って漸進的に増大する直径を有する、シャフト１８２に接続されている。シャフト１８２の周りには、バレル１５２内でスクリュー１５４が回転する際に、溶融材料を順方向に搬送するための、螺旋状フライト１８４が延びている。

フィラメント接着剤が分注ヘッド１５０内に供給される場所の近位では、図５の断面図にも示されるように、螺旋状フライト１８４内にノッチ１８８が設けられることにより、把持ラグ１８６を提供している。把持ラグ１８６は、注入口１７４を通過する連続的なフィラメント接着剤を捕捉して、バレル１５２内に能動的に引き込むことを支援する、追加的な縁部を提供する。このことは、供給ゾーン内に接着剤を押し込むことが必要とされ、フィラメント接着剤の座屈及び捩れを誘発する恐れがある供給機構に勝る、著しい利点である。把持ラグ１８６は、名目上スクリュー長さの１パーセント～３０パーセント、３パーセント～２５パーセント、５パーセント～２０パーセントにわたって、あるいは、いくつかの実施形態では、名目上スクリュー長さの１パーセント、２パーセント、３パーセント、４パーセント、５パーセント、６パーセント、７パーセント、８パーセント、９パーセント、１０パーセント、１１パーセント、１２パーセント、１３パーセント、１４パーセント、１５パーセント、１６パーセント、１７パーセント、１８パーセント、１９パーセント、２０パーセント、２２パーセント、２５パーセント、２７パーセント、又は３０パーセントよりも小さく、それに等しく、若しくはそれを超えて延びることができる。

スクリュー１５４の反対側端部には、混合セクション１９０が配置されている。混合セクション１９０は、複数の混合要素（ここでは、円筒状ポスト１９２）を含む。しかしながら、混合セクション１９０は、図４に示されていない他の構成で表すこともできる。混合要素として採用することが可能な他のスクリュー特徴部としては、（Ｍａｄｄｏｃｋミキサにおいて見出されるような）溝付きシリンダ、（Ｓａｘｔｏｎミキサにおいて見出されるような）クロスカットを有する高密度フライト付きスクリューセクション、又は、パイナップルミキサに使用されるものを含めた様々な既知のポストパターンのうちのいずれかが挙げられる。任意選択的に、バレル１５２の内部側壁上にポスト又はピンを配置して、混合プロセスを支援することができ、その場合には、干渉を回避するために、スクリュー１５４のフライト内にクロスカットが存在し得る。また、バレル内に接着剤組成物を分散させるか又は分配する役割を果たす、開口部が存在してもよく、これらもまた、混合要素として機能し得る。

混合セクション１９０の長さは、特に制限されるものではなく、押し出される接着剤組成物、及びフィラメント接着剤の供給速度を含めた、様々な要因に依存し得る。混合セクション１９０は、名目上スクリュー長さの５パーセント～３０パーセント、７パーセント～２５パーセント、８パーセント～２０パーセント、あるいは、いくつかの実施形態では、名目上スクリュー長さの５パーセント、６パーセント、７パーセント、８パーセント、９パーセント、１０パーセント、１１パーセント、１２パーセント、１３パーセント、１４パーセント、１５パーセント、１６パーセント、１７パーセント、１８パーセント、１９パーセント、２０パーセント、２２パーセント、２５パーセント、２７パーセント、３０パーセント、又は３５パーセントよりも小さいか、それに等しいか、若しくはそれよりも大きいものとすることができる。

比較的コンパクトなエンクロージャ内での、フィラメント接着剤の効果的な溶融、混合、及び分注のために、名目上スクリュー長さとスクリュー直径との比は、８：１～２０：１、９：１～１７：１、１０：１～１４：１、あるいは、いくつかの実施形態では、８：１、９：１、１０：１、１１：１、１２：１、１３：１、１４：１、１５：１、１６：１、１７：１、１８：１、１９：１、又は２０：１よりも小さいか、それに等しいか、若しくはそれよりも大きいものとすることができる。

提供される分注ヘッド１５０は、著しいスループットを発揮することができる。好ましい実施形態では、分注ヘッドは、少なくとも３ｋｇ／時、少なくとも４ｋｇ／時、少なくとも５ｋｇ／時、少なくとも６ｋｇ／時、少なくとも７ｋｇ／時、又は少なくとも８ｋｇ／時のスループットで、接着剤組成物を分注することが可能である。

図６は、可動アーム２３０の端部に取り付けるためのマウントが装備された分注ヘッド２５０を含む、分注システム２２８の概略図を提示している。分注ヘッド２５０は、前述のような分注ヘッド１５０の特徴部に類似した特徴部を有し得る。可動アーム２３０は、テーブル２３２に装着されており、最大６自由度で分注ヘッド２５０が並進及び回転することを可能にする、任意の数の関節を有し得る。可動アーム２３０は、分注ヘッド２５０が、精度及び再現性を伴って、かつテーブル２３２に対して広範囲の場所にわたって、接着剤組成物を分注することを可能にする。

任意選択的に、また図示のように、分注システム２２８は、図６に示されるような、分注ヘッド２５０内に連続的に供給するためのフィラメント接着剤２３４を更に含む。フィラメント接着剤２３４は、図示のようなスプール２３６から連続的に繰り出すことができる。分注システム２２８の他の構成要素に対するスプール２３６の場所は、重要なものではなく、好都合な場所に取り付けることができる点を理解されたい。スプール２３６は、テーブル２３２に、又はテーブル上の構造体に固定することができる。

様々な実施形態では、フィラメント接着剤２３４に接触するスプール２３６の部分は、フィラメント接着剤２３４の搬送を支援する構造的特徴部を有し得る。例えば、スプール２３６のその部分は、スパイク付き領域、粘着性表面、又は、フィラメント接着剤２３４の繰り出しを支援する任意の他の特徴部を含み得る。図６には示されていないが、フィラメント接着剤２３４はまた、スプール２３６と分注ヘッド２５０との間に延びるチャネル又はパイプに沿って誘導されてもよい。このチャネル又はパイプは、その中のフィラメント接着剤２３４の移動を円滑にして捩れを防ぐための、低摩擦（例えば、フルオロポリマー）表面を含み得る。

図６の分注ヘッド２５０は、ホットメルト形態の接着剤組成物２３８を、基材２４０の結合表面上に分注することが示されている。基材２４０は、限定される必要はなく、例えば、アセンブリに接着連結するための工業部品とすることができる。オプションとして、基材２４０をテーブル２３２上に取り付けることにより、分注ヘッド２５０の位置決めのための空間的基準点を提供することができる。このことは、コンピュータを使用して分注ヘッド２５０の位置及び向きを制御する自動プロセスにおいて、特に有用であり得る。

接着剤組成物２３８の分注は、自動化又は半自動化することができ、それゆえ、人間の操作者による介入を殆ど又は全く必要としない。提供される方法の１つの利点は、コンピュータによって提供される指示に従って、及び所定のパターンに基づいて、接着剤組成物２３８を基材２４０上に分注することが可能である点である。所定のパターンは、（平面状の表面に沿った）２次元又は（非平面状の表面に沿った）３次元のものとすることができる。所定のパターンは、その所定のパターンを多種多様な基材のいずれかに関してカスタマイズすることが可能となる、コンピュータ上のデジタル化されたモデルによって表すことができる。

ここでは、接着剤組成物２３８は、分注された後も流動し続けることが可能となる、熱可塑性エラストマーである。特定の用途では、この溶融接着剤は、機械的保持力の向上のための、基材２４０の突出特徴部又は凹状特徴部の形状に適合する。任意選択的に、突出特徴部又は凹状特徴部は、結合の強度を更に向上させるために、１つ以上のアンダーカットを有し得る。

図６では、基材２４０の結合表面は、リブ付きの構成を有することにより、接着剤組成物２３８が、リブ間の凹状領域内に流れ込んで侵入することを可能にする。結合のための増大した表面積を設けることによって、この構成は、平面状の結合構成と比較して著しく強固な結合をもたらす。接着剤組成物２３８を、周囲温度まで冷却すると、その凝集力が増大して、この材料は、感圧接着剤として挙動する。

いくつかの実施形態では、接着剤付き基材２４０を、対応する物品又はアセンブリに直ちに接触させて配置することにより、結合を完了させることができる。そのような操作は、手動とするか、半自動化するか、又は完全に自動化することができる。接着剤付き基材２４０が、結合される準備がなされていない場合には、分注された接着剤の露出面を剥離ライナーによって覆うことにより、その粘着性を保つことができる。用途に応じて、接着剤付き基材を、その後、パッケージ化するか、保管するか、又は後続の製造プロセスに搬送することができる。

更なる改良もまた可能である。図面には明示されていないが、フィラメント接着剤が分注ヘッドの加熱されたバレルに入る前に、そのフィラメント接着剤を予熱するために、１つ以上の追加的な加熱要素を設けることができる。予熱された接着剤は溶融させるために必要な熱が少なくてすむため、フィラメント接着剤を予熱することによりスクリュー／バレルを短くすることが可能となり得る。追加的な加熱要素は、周辺構成要素上に、又は分注ヘッド自体の一部分上に配置することができる。いくつかの実施形態では、位置合わせホイール１６０が、追加的な加熱要素を組み込んでいる。

分注される接着剤はまた、別の接着剤物品に適用することもできる。例えば、発泡テープ上の皮膚接着剤を作製するために使用することができる。分注される材料は、発泡又は非発泡のものとすることができる。非発泡接着剤組成物は、性能の損失を伴わずに、より容易に再加工されるため、好ましい場合がある。その一方で、発泡接着剤は、費用対効果が高く、粗面又は他の不均一な表面への結合に関して有用であり得る。任意選択的に、フィラメント接着剤は、ガラスバブル又は他の発泡成分を、フィラメント接着剤組成物中に組み込むことによって発泡されている。

提供される分注ヘッドに関する潜在的用途は、本開示におけるものを超えて拡張することができ、いくつかは、本出願と同日に出願された、同時係属中の米国仮特許出願第６２／８１０，２２１号（Ｎａｐｉｅｒａｌａら）で説明されている。

提供される分注ヘッドを使用して感圧接着剤を分注することには、多くの利点がある。分注システムにおける、その分注ヘッドの配備は、スプールに巻かれたフィラメント接着剤をロール製品として使用することにより、特に自動化プロセスにおいて、消耗材料の装填及び交換を、より容易なものにする。提供されるスクリュー構成はまた、比較的軟質の粘弾性稠度を有し、従来のディスペンサ内に供給することが困難な、ＰＳＡフィラメント接着剤を使用するためにも、よく適している。従来のディスペンサとは異なり、提供される分注ヘッドは、フィラメント接着剤を供給するためのガイド構造体を必要としない。

提供される分注ヘッドはまた、モジュール式であることにより、カスタマイズされた様々なノズルのいずれかと共に使用することが可能となり、接着剤配置の際の、所望の精度を提供する。提供される分注ヘッドは、カスタマイズされた方式で接着剤が分注されることを可能にし得る。例えば、ドット、ストライプ、又は他の不連続パターンで、基材上に接着剤を分注することが可能である。前述のように、好適なコーティングパターンは、平面状である必要はなく、複雑で不規則な結合表面上に配置することができる。これらの目的に関して有用なノズルは、Ｎｏｒｄｓｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｗｅｓｔｌａｋｅ，ＯＨ）を含めた、様々な供給元より市販されている。

いくつかの実施形態では、分注ヘッドは、少なくとも１つのアクチュエータを含むノズルを含み、このアクチュエータは、通常は接着剤組成物がノズルから吐出される開口部において、又は開口部付近において、接着剤組成物の流れを調節又は阻止することが可能である。そのようなアクチュエータは、手動又は自動で作動させることができ、ノズルの内部又は外部に存在し得る。外部に配置される場合には、そのようなアクチュエータは、流れを調節又は阻止するだけではなく、ノズルの吐出開口部を拭き取る役割も果たすことが可能な構造体を含み得る。

例えば図７は、圧力を維持するために流れを遮断し、また分注動作が停止される場合の器具からの滴りを回避するためにも役立つ構成を有する揺動アームワイパーブレード４７２を使用する、端部アクチュエータ４７０を示している。

いくつかの実施形態では、アクチュエータは、内圧が特定の最小値を超過する場合にのみ接着剤組成物の流れを許容する、ばね機構を有する。この特徴部は、圧力を管理して、一般には望ましくない、ディスペンサをオン及びオフに切り替える場合の長い漸進的な流量の変化を回避する際に、有用であり得る。

図８は、分注ヘッド３５０が、バレル３５２の円筒状内壁の外側に配置されている二次流路３６０を有することにより、溶融接着剤組成物を、バレル３５２に沿って上流の場所に戻るように経路指定することが可能な、更に別の実施形態を示す。このことから導き出される利点は、ノズルを通る流れが停止される場合であっても、ディスペンサを動作させ続けることにより、バレル内の定常内圧を維持する能力である。再循環モードにおいて、バレルを通る一貫した接着剤の流れを管理するために、当業者に従って、フィラメント接着剤の供給を漸減させることができる。

分注ヘッド内での再循環の開始及び／又は停止を支援することが可能な、手動、半自動、又は自動のアクチュエータによって、再循環機能を促進することが可能である。任意選択的に、また図示のように、分注ヘッドは、分注ヘッドの注出口から二次流路へと流れを再方向付けする、機械式、電気機械式、油圧式、又は空気圧式の弁を含むことが可能である。

二次流路は、バレルの円筒状内壁の外部にある必要はない。例えば、注出口を通って接着剤組成物が流れることができない場合に、スクリューの回転フライトの周りで接着剤組成物を再循環させることを可能にする構成を、スクリュー自体が有してもよい。その場合、注出口アクチュエータを使用して、再循環をオンオフ切り替えすることができる。

提供される分注ヘッドは、高効率かつ軽量である。いくつかの実施形態では、分注ヘッドは、最大で１０ｋｇ、最大で８ｋｇ、又は最大で６ｋｇの総重量を有する。分注ヘッドの実用例は、製造施設において現在使用されている軽量用ロボットアームに取り付けるために、十分に軽量かつコンパクトである。スクリュー及びバレルは、溶融ゾーン内での短い滞留時間内に、優れた混合をもたらすように構成されているため、廃棄物も低減され、接着剤の熱劣化のリスクも最小限に抑えられる。

網羅的であることを意図するものではないが、提供されるフィラメント接着剤ディスペンサ、システム、及び方法の、更なる実施形態を以下に示す。

１． フィラメント接着剤用の分注ヘッドであって、１つ以上の加熱要素を含むバレルと、フィラメント接着剤を受け入れるための、バレルの側面を貫通して延びる注入口であって、フィラメント接着剤がバレル内に引き込まれる際にそのフィラメント接着剤が破断することを防ぐ傾斜ニップ点を含む、注入口と、溶融形態のフィラメント接着剤を分注するための、バレルの遠位端の注出口と、バレル内に受け入れられている回転可能スクリューであって、少なくとも１つの混合要素を任意選択的に含む、回転可能スクリューと、を備える、分注ヘッド。

２． 傾斜ニップ点が、回転可能スクリューの長手方向軸に対して鋭角に延びる注入口の前方側壁表面によって部分的に画定されている、実施形態１の分注ヘッド。

３． 鋭角が１３度～５３度である、実施形態２の分注ヘッド。

４． 鋭角が１８度～４３度である、実施形態３の分注ヘッド。

５． 鋭角が２３度～３３度である、実施形態４の分注ヘッド。

６． 注入口が、回転可能スクリューの名目上スクリュー長さの１０パーセント～４０パーセントに沿って延びている、実施形態２～５のうちのいずれか１つの分注ヘッド。

７． 注入口が、回転可能スクリューの名目上スクリュー長さの１５パーセント～３５パーセントに沿って延びている、実施形態６の分注ヘッド。

８． 注入口が、回転可能スクリューの名目上スクリュー長さの２０パーセント～３０パーセントに沿って延びている、実施形態７の分注ヘッド。

９． 少なくとも１つの混合要素が、回転可能シャフト上に配置されている複数のポストを含む、実施形態１～８のうちのいずれか１つの分注ヘッド。

１０． 回転可能スクリューが、注入口に隣接する供給要素を更に含み、供給要素が複数の把持ラグを含む、実施形態１～９のうちのいずれか１つの分注ヘッド。

１１． 回転可能スクリューが、８：１～２０：１である長さ：直径の比を有する、実施形態１～１０のうちのいずれか１つの分注ヘッド。

１２． 回転可能スクリューが、９：１～１７：１である長さ：直径の比を有する、実施形態１１の分注ヘッド。

１３． 回転可能スクリューが、１０：１～１４：１である長さ：直径の比を有する、実施形態１２の分注ヘッド。

１４． 回転可能スクリューに動作可能に連結されている駆動機構を更に備える、実施形態１～１３のうちのいずれか１つの分注ヘッド。

１５． 注入口が、フィラメント接着剤を収容するための凹部を提供する少なくとも１つの側壁表面を含み、この凹部が、回転可能スクリューに対して軸方向及び周方向の双方に沿って延びている、実施形態１～１４のうちのいずれか１つの分注ヘッド。

１６． 分注ヘッドの総重量が１０ｋｇ以下である、実施形態１～１５のうちのいずれか１つの分注ヘッド。

１７． 実施形態１～１６のうちのいずれか１つの分注ヘッドと、フィラメント接着剤と、を備える、分注システム。

１８． フィラメント接着剤が、コアシース接着剤を含む、実施形態１７の分注システム。

１９． コアシース接着剤が、周囲温度において粘弾性である感圧接着剤コアを有する、実施形態１８の分注システム。

２０． コアシース接着剤が、周囲温度において非粘着性であるシースを有する、実施形態１８又は実施形態１９の分注システム。

２１． コアシース接着剤が、１ミリメートル～２０ミリメートルの直径を有する、実施形態１８～２０のうちのいずれか１つの分注システム。

２２． コアシース接着剤が、３ミリメートル～１３ミリメートルの直径を有する、実施形態２１の分注システム。

２３． コアシース接着剤が、６ミリメートル～１２ミリメートルの直径を有する、実施形態２２の分注システム。

２４． 分注ヘッドが、テーブルに連結されており、分注ヘッド又はテーブルのいずれかが、他方に対して移動可能である、実施形態１７～２３のうちのいずれか１つの分注システム。

２５． テーブルに連結されている可動アームを更に備え、分注ヘッドが可動アームの遠位端に連結されている、実施形態２４の分注システム。

２６． 分注ヘッド又はテーブルの移動が、コンピュータによって制御可能である、実施形態２４又は実施形態２５の分注システム。

２７． フィラメント接着剤が注入口内に受け入れられる前に、そのフィラメント接着剤を予熱するための、１つ以上の外部加熱要素を更に備える、実施形態１７～２６のうちのいずれか１つの分注システム。

２８． 注出口に取り外し可能に連結されている成形ダイを更に備える、実施形態１７～２７のうちのいずれか１つの分注システム。

２９． 注出口からの溶融フィラメント接着剤の流れを調節することが可能な、ノズルアクチュエータを更に備える、実施形態１７～２８のうちのいずれか１つの分注システム。

３０． 回転スクリューを受け入れる加熱されたバレルを備える分注ヘッドから、フィラメント接着剤を分注する方法であって、加熱されたバレルの注入口を介してフィラメント接着剤を供給することであって、注入口が、フィラメント接着剤が加熱されたバレル内に引き込まれる際にそのフィラメント接着剤が破断することを回避する、傾斜ニップ点を含む、供給することと、加熱されたバレル内でフィラメント接着剤を溶融させて、溶融接着剤を提供することと、任意選択的に回転スクリュー上に配置されている少なくとも１つの混合要素を使用して、溶融接着剤を混合することと、加熱されたバレルの遠位端の注出口を介して、溶融接着剤を分注することと、を含む、方法。

３１． フィラメント接着剤が、コアシースフィラメント接着剤である、実施形態３０の方法。

３２． 溶融接着剤が、周囲温度において感圧接着剤である、実施形態３０又は実施形態３１の方法。

３３． フィラメント接着剤が加熱されたバレルに入る前に、そのフィラメント接着剤を予熱することを更に含む、実施形態３０～３２のうちのいずれか１つの方法。

３４． 注出口からの溶融接着剤の流れを調節するために、注出口に連結されているノズルアクチュエータを使用することを更に含む、実施形態３０～３３のうちのいずれか１つの方法。

３５． 溶融接着剤が基材上に分注される、実施形態３０～３４のうちのいずれか１つの方法。

３６． 分注ヘッドが基材に対して移動可能であること、及び／又は、基材が分注ヘッドに対して移動可能であることのいずれかにより、基材上の所定の場所に溶融接着剤を分注することができる、実施形態３５の方法。

３７． 分注ヘッド又は基材の移動が、コンピュータによって制御される、実施形態３５又は実施形態３６の方法。

３８． 分注ヘッドが、基材に直接又は間接的に連結されている可動アームの、遠位端に連結されている、実施形態３５～３７のうちのいずれか１つの方法。

３９． 溶融接着剤が、１時間当たり少なくとも２ｋｇの速度で分注される、実施形態３０～３８のうちのいずれか１つの方法。

４０． 溶融接着剤が、１時間当たり少なくとも３ｋｇの速度で分注される、実施形態３９の方法。

４１． 溶融接着剤が、１時間当たり少なくとも４ｋｇの速度で分注される、実施形態４０の方法。

本開示の目的及び利点は以下の非限定的な実施例によって更に例証されるが、これらの実施例に引用される具体的な材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を過度に限定するものではないと解釈されるべきである。

特に記載のない限り、実施例及び本明細書の他の箇所における全ての部分、百分率、比などは、重量によるものである。

試験方法：
９０°剥離強度試験：幅１２．５ミリメートル×厚さ１．５ミリメートル×長さ１２５ミリメートルの試料接着剤のストリップを、基材上に直接分注した。試料接着剤を、室温（２５℃）まで１０分間放冷した。次に、露出した試料接着剤表面に、アルミニウム箔を、６．８キログラムのスチールローラーを各方向に２回通過させて手動で積層した。結合させた試料を、２５℃及び湿度５０％で、４時間放置した。５０キロニュートンのロードセルを装備した引張試験機を使用して、３０．５センチメートル／分の分離速度で、室温において剥離試験を実施した。平均剥離力を記録して、ニュートン／センチメートル単位の平均剥離接着強度を算出するために使用した。

静的剪断強度試験：幅１２．５ミリメートル×厚さ１．５ミリメートル×長さ２５．４ミリメートルの試料接着剤のストリップを、アルミニウムクーポン上に、ストリップの長さがアルミニウムクーポンの幅にわたる状態で直接分注した。アルミニウムクーポンは、アルミニウムプラーク材料（Ｌａｗｒｅｎｃｅ＆Ｆｒｅｄｅｒｉｃ Ｉｎｃ（Ｓｔｒｅａｍｗｏｏｄ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ）より入手した、厚さ１．６ｍｍ、幅１０１．６ｍｍ、長さ３０４．８ｍｍの、陽極酸化アルミニウム５００５－Ｈ３４ Ｃｏｄｅ９９０ＭＸ）を、幅２５．４ミリメートル×長さ５０ミリメートルの小片に切り出すことによって製作され、結合させた試料を試験フックに吊り下げるための６ミリメートルの穴を、短い縁部の中央に設けた。室温まで１０分間冷却した後、露出した試料接着剤表面に、幅２５．４ミリメートル×長さ１２０ミリメートルのアルミニウム箔ストリップを、６．８キログラムのスチールローラーを各方向に手動で２回通過させて取り付けた。箔の尾部をループ状に巻いて、ステープル留めした。結合させた試料を、２５℃及び湿度５０％で、４時間の放置時間に付した。試験パネルを室温においてフックに垂直に取り付け、アルミニウム箔のループ部に２５０グラムの重りを取り付けた。試料がプラスチック基材から落下する、吊り下げ時間を記録した。破断が生じなかった場合には、７２時間後に試験を停止した。

自己接着試験：保管中にコアシースフィラメントが一体に融合又は密着しないことが望ましい。シース材料は、コア接着剤を被覆する非接着面を提供する。候補となるシース材料が、「非粘着性」であるという要件を満たすか否かを判定するために、純粋なシース材料のフィルムに対して自己接着試験を実施した。クーポン（２５ミリメートル×７５ミリメートル×０．８ミリメートル）を切り出した。各材料に関して、２つのクーポンを互いに積み重ね、オーブン内の平坦表面上に配置した。２つのクーポンの上に、７５０グラムの重り（直径４３ミリメートル、平底）を、フィルムの上で重りが中央にある状態で配置した。オーブンを摂氏５０度まで加熱して、その条件で試料を４時間放置した後、室温まで冷却した。静的Ｔ型剥離試験を使用して、合格／不合格を評価した。一方のクーポンの端部を、静止フレームに固定し、他方のクーポンの対応する端部に、２５０ｇの重りを取り付けた。フィルムが可撓性であり剥離し始めた場合には、それらはＴ字形状を形成した。第２のクーポンに重りを適用してから３分以内に、この静的な２５０グラムの荷重で２つのクーポンを分離することが可能であった場合には、その試料を合格と見なし、非粘着性とした。そうではなく、２つのクーポンが接着したまま維持されていた場合には、不合格と見なした。

実施例１（ＥＸ１）：
工程１：アクリル樹脂の調製
６％の酢酸ビニル含量及び０．０６３５ミリメートル（０．００２５インチ）の厚さを有する、エチレン／酢酸ビニルフィルムの２枚のシート（Ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ Ｃｏ．（Ｓｃｈａｕｍｂｕｒｇ，ＩＬ．Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ）より入手）を、それらの側縁部及び底部で、液体用製袋充填機を使用してヒートシールすることにより、幅５ｃｍ（１．９７インチ）の矩形チューブを形成した。次いで、このチューブを、８９．８％のＥＨＡ、１０％のＡＡ、０．０５％のＩＯＴＧ、及び０．１５％のＩｒｇ６５１の、モノマー混合物で充填した。次いで、充填したチューブを、頂部と、チューブの長さに沿った一定の間隔の横断方向とでヒートシールすることにより、それぞれが２６グラムの組成物を含む、寸法１８ｃｍ×５ｃｍの個別のパウチを形成した。それらのパウチを、約２１℃～３２℃に維持された水浴中に置き、最初に一方の側を、次いで反対側を、約４．５ミリワット／平方センチメートルの強度の紫外線放射に８．３分間曝露して、組成物を硬化させた。この放射は、発光の約９０％が３００～４００ナノメートル（ｎｍ）を有する、ランプから供給された。

工程２：試料接着剤組成物の製作
アクリル樹脂（工程１で製作されたもの）及びＮｕｃｒｅｌを同軸で共押出しすることにより、コアシースフィラメントを形成した。Ｎｕｃｒｅｌは、外側シース材料であり、接着剤組成物全体の６．５質量％とした。フィラメント径は、８ミリメートルとした。アクリル樹脂を、２００ＲＰＭで回転する４０ミリメートルの二軸スクリューを介して、摂氏１６３度で同軸ダイ内に供給した。Ｎｕｃｒｅｌを、９ＲＰＭで回転する１９ミリメートルの二軸スクリューから、摂氏１９３度でダイ内に供給した。このフィラメント接着剤をロール上に巻き付けて、分注のために保管した。Ｎｕｃｒｅｌを、自己接着試験に供したところ、合格した。

工程３：試料接着剤の分注
分注温度は、摂氏１８０度とした。試験試料に関するスクリュー速度は、試験片の作製に関しては３００ＲＰＭとし、スループット測定に関しては、表３に表されるように変化させるものとした。

材料を６０秒間収集して、分注された材料を秤量することによって、ディスペンサのスループットを測定した。

スループット測定に加えて、接着剤の結合性能を、接着剤ＥＸ１を使用して評価した。基材を、分注ヘッドの下で毎秒２５ミリメートルで手動で移動させることによって、コーティングした。分注中の、基材とノズルとの間の間隙は、１ミリメートルとした。アルミニウム（Ｌａｗｒｅｎｃｅ＆Ｆｒｅｄｅｒｉｃ Ｉｎｃ（Ｓｔｒｅａｍｗｏｏｄ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ）より入手した、厚さ１．６ｍｍ、幅１０１．６ｍｍ、長さ３０４．８ｍｍの、陽極酸化アルミニウム５００５－Ｈ３４ Ｃｏｄｅ９９０ＭＸ）及び木材（厚さ１２．７、幅７６．２ｍｍ、長さ３００ｍｍのＳ４Ｓポプラ）の基材に、追加的な洗浄工程又はプライマー処理工程をなにも施さずに、受け取ったままで剥離強度試験を行った。次いで、結合させた試験片を、９０°剥離強度及び静的剪断強度に関して評価した。表３に結果を表す。

比較例１（ＣＥ１）
ＥＸ１との比較のために、同等の組成を有するアクリル発泡テープを選択した。アクリル発泡テープに関して推奨される基材及び推奨されない基材の双方を代表する基材として、アルミニウム及び木材を選択した。多孔質の不規則な木材の基材は、結合性能が限られたものであるため、アクリル発泡テープの結合に関しては一般に推奨されない。３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ）より入手したアクリル発泡テープ、５６６５を、以下で説明されるサイズに切断して、上述のような９０°剥離強度及び静的剪断強度試験に供した。試料の調製に関する試験方法への若干の修正を伴うものとし、以下のように定義した：幅１２．５ミリメートル×長さ１２５ミリメートルのストリップを、アルミニウム箔ストリップに、非ライナー側がアルミニウムストリップに取り付けられる状態で接着した。剥離ライナーを除去して、対象とする基材に、ライナー側を、６．８キログラムのスチールローラーを各方向に手動で２回通過させて取り付けた。アルミニウム（Ｌａｗｒｅｎｃｅ＆Ｆｒｅｄｅｒｉｃ Ｉｎｃ（Ｓｔｒｅａｍｗｏｏｄ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ）より入手した、厚さ１．６ｍｍ、幅１０１．６ｍｍ、長さ３０４．８ｍｍの、陽極酸化アルミニウム５００５－Ｈ３４ Ｃｏｄｅ９９０ＭＸ）及び木材（厚さ１２．７、幅７６．２ｍｍ、長さ３００ｍｍのＳ４Ｓポプラ）の基材に、いずれの追加的な洗浄工程又はプライマー処理工程も施さずに、受け取ったままで剥離強度試験を行った。表３に結果を表す。

スクリューの作製：
図４に表されるような、１．９１ｃｍ（０．７５インチ）の直径を有する２５．４ｃｍ（１０．０インチ）のヘッドスクリュー１５４を、コンピュータ数値制御（computer numerical controlled；ＣＮＣ）三軸垂直エンドミル内で機械加工した。機械加工プロセスは、アルミニウムの中実ブロックに対して、２つの操作を使用して実行するものとした。第１の工程で、スクリュー軸を見下ろすように、スクリューの上半分を機械加工した。部分的にミル加工されたブロックを反転させ、次いで、スクリューの残り半分を機械加工した。

バレルの作製：
図２に表されるような、２２．９ｃｍ（９．０インチ）×５．０８ｃｍ（２．０インチ）×５．０８ｃｍ（２．０インチ）のバレル１５２を、ＣＮＣ三軸垂直エンドミル内で機械加工した。機械加工プロセスは、アルミニウムの中実ブロックに対して実行するものとした。中心空洞部を最初にドリルビットで穿孔し、次いで１．９２ｃｍ（０．７５７４インチ）までリーマ加工した。傾斜注入口１７４を、最初にバレル軸に垂直にミル加工し、次いで、バレル軸の平行から２８度オフセットした角度で、第２のミル加工操作を実行した。

ロボット取り付けブラケットの作製：
１．２７ｃｍ（０．５インチ）の厚さを有するロボット取り付けブラケットを、アルミニウムから機械加工した。ロボット取り付けブラケットは、位置合わせホイールモータを取り付けるためのタップ穴を特徴とするものとした。２組の貫通穴を、ギヤボックス１５６取り付けブラケット及びバレル取り付けブラケットに接続するために配置した。更には、Ｂｒａｓｓ Ｃｏｒｐ（Ｅｄｅｎ Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮ．Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ）製のＵＲ－１０ロボットアームに取り付けるための、穴及び円形の凹みを製作した。

ギヤボックス取り付けブラケットの作製：
１．２７ｃｍ（０．５インチ）の厚さを有するギヤボックス１５６取り付けブラケットを、アルミニウムから機械加工した。ギヤボックス１５６取り付けブラケットは、ギヤボックスの外面に接続するための穴を特徴とするものとした。

バレル取り付けブラケットの作製：
１．２７ｃｍ（０．５０インチ）の厚さを有するバレル１５２取り付けブラケットを、アルミニウムから機械加工した。バレル１５２取り付けブラケットは、ギヤボックス１５６の外面に接続するための穴を特徴とするものとした。

分注ノズルの作製：
ねじ山付きの端部を有する分注ノズル１７２を、機械加工した。ねじ山付きの端部は、０．１ｃｍ（３．９４Ｅ－２インチ）×１．２７ｃｍ（０．５インチ）のスロット開口部に接続される、０．６４ｃｍ（０．２５インチ）の穴を有するものとした。

位置合わせホイールの作製：
接続シャフトを有する厚さ２．５４ｃｍ（１．００インチ）の位置合わせホイール１６０を、アルミニウムから機械加工した。位置合わせホイールの外側の曲率半径は、０．５ｃｍ（０．１９６インチ）とした。

位置合わせホイール加熱ブロックの作製：
厚さ１．２０ｃｍの位置合わせホイール１６０加熱ブロックを、アルミニウムから機械加工した。このブロックは、Ｅｌｍｈｕｒｓｔ，ＩＬ．Ｕｎｉｔｅｄ ＳｔａｔｅｓのＭｃＭａｓｔｅｒ－Ｃａｒｒ（Ｅｌｍｈｕｒｓｔ，ＩＬ．Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ）より入手した挿入加熱カートリッジを取り付けるための、２つのスロットを有するものとした。

熱シールドの作製：
厚さ０．１６ｃｍの４つの熱シールド（左、右、上部、及び底部）を、ＭｃＭａｓｔｅｒ－Ｃａｒｒ（Ｅｌｍｈｕｒｓｔ，ＩＬ．Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ）より入手したガラス雲母セラミックプレートから機械加工した。

分注ヘッドの組み立て：
Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｄｉｒｅｃｔ（Ｃｕｍｍｉｎｇ，ＧＡ．Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ）より入手したＳＶＬ－２０４サーボモータ１５８を、１０：１のギヤボックスに接続した。スクリュー１５４を、バレル１５２内に挿入して、各側にワッシャを有するスラスト軸受を、スクリューシャフト上に配置した。次いで、バレルとスクリューとのアセンブリを、スラスト軸受及びワッシャがバレル取り付けブラケット内に安置される状態で、バレル１５２取り付けブラケットに通して挿入した。ギヤボックス１５６を、ギヤボックスブラケット上に取り付けた。ギヤボックス１５６のシャフトとスクリュー１５４とを、モータシャフト連結器で接続した。バレル１５２ブラケット及びギヤボックス１５６ブラケットの双方を、モータ取り付けブラケットに接続した。分注ヘッドを、ロボットアーム上に取り付けた。ノズルをバレル内にねじ込んだ。全ての電気的接続を行った。バレル内に埋め込まれている３つの１００ワット加熱カートリッジで、バレルを加熱した。Ｊタイプ熱電対で温度を監視した。バレルは、バレルの外側に締結されたセラミックプレートで断熱するものとした。

上記の特許出願において引用された全ての参照文献、特許文献、又は特許出願は、一貫した形でその全体が参照により本明細書に組み込まれる。組み込まれた参照文献の一部と本出願との間に不一致又は矛盾がある場合、前述の説明における情報が優先するものとする。前述の説明は、当業者が、特許請求の範囲に記載の開示を実践することを可能にするためのものであり、本開示の範囲を限定するものとして解釈するべきではなく、本開示の範囲は、特許請求の範囲及びその全ての等価物によって定義される。

Claims (15)

1. フィラメント接着剤用の分注ヘッドであって、
   １つ以上の加熱要素を含むバレルと、
   前記フィラメント接着剤を受け入れるための、前記バレルの側面を貫通して延びる注入口であって、前記フィラメント接着剤が前記バレル内に引き込まれる際に前記フィラメント接着剤が破断することを防ぐ傾斜ニップ点を含む、注入口と、
   溶融形態の前記フィラメント接着剤を分注するための、前記バレルの遠位端の注出口と、
   前記バレル内に受け入れられている回転可能スクリューであって、少なくとも１つの混合要素を任意選択的に含む、回転可能スクリューと、を備える、分注ヘッド。
2. 前記傾斜ニップ点が、前記回転可能スクリューの長手方向軸に対して鋭角に延びる前記注入口の前方側壁表面によって部分的に画定されている、請求項１に記載の分注ヘッド。
3. 前記鋭角が１３度～５３度である、請求項２に記載の分注ヘッド。
4. 前記注入口が、前記回転可能スクリューの名目上スクリュー長さの１０パーセント～４０パーセントに沿って延びている、請求項１～３のいずれか一項に記載の分注ヘッド。
5. 前記少なくとも１つの混合要素が、回転可能シャフト上に配置されている複数のポストを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の分注ヘッド。
6. 前記回転可能スクリューが、前記注入口に隣接する供給要素を更に含み、前記供給要素が複数の把持ラグを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の分注ヘッド。
7. 前記回転可能スクリューが、８：１～２０：１である長さ：直径の比を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の分注ヘッド。
8. 前記回転可能スクリューに動作可能に連結されている駆動機構を更に備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の分注ヘッド。
9. 前記分注ヘッドの総重量が１０ｋｇ以下である、請求項１に記載の分注ヘッド。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の分注ヘッドと、前記フィラメント接着剤と、を備える、分注システム。
11. 前記フィラメント接着剤が、コアシース接着剤を含む、請求項１０に記載の分注システム。
12. 前記コアシース接着剤が、周囲温度において粘弾性である感圧接着剤コアを有する、請求項１１に記載の分注システム。
13. 前記コアシース接着剤が、周囲温度において非粘着性であるシースを有する、請求項１１又は１２に記載の分注システム。
14. 回転スクリューを受け入れる加熱されたバレルを備える分注ヘッドから、フィラメント接着剤を分注する方法であって、
    前記加熱されたバレルの注入口を介して前記フィラメント接着剤を供給することであって、前記注入口が、前記フィラメント接着剤が前記加熱されたバレル内に引き込まれる際に前記フィラメント接着剤の剪断を軽減する傾斜ニップ点を含む、供給することと、
    前記加熱されたバレル内で前記フィラメント接着剤を溶融させて、溶融接着剤を提供することと、
    任意選択的に前記回転スクリュー上に配置されている少なくとも１つの混合要素を使用して、前記溶融接着剤を混合することと、
    前記加熱されたバレルの遠位端の注出口を介して、前記溶融接着剤を分注することと、を含む、方法。
15. 前記溶融接着剤が、１時間当たり少なくとも４ｋｇの速度で分注される、請求項１４に記載の方法。

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