JP3179543B2 - ２成分吐出装置の流量を計量する方法および装置 - Google Patents

２成分吐出装置の流量を計量する方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、２成分混合および計量分配装置
および、さらに詳しくは、合せられた際に相互に化学的
に反応する２つの異なるポリマー材料を混合および計量
分配すなわち計量吐出する前記装置に関する。
【０００２】
【従来技術】反応形の接着剤、塗料、ガスケット材料お
よびコーキング材料等の２成分系ポリマー材料は、混合
された際に相互に化学的に反応する２つの別々の成分よ
り成る。例えば、接着用途で使用される２成分系ホット
メルトポリマー材料は、ポリマー材料および、硬化剤の
ような第２の材料を含有する。これら種類のホットメル
ト接着剤、および他の２成分系ポリマー材料が、所定の
割合で、それらが相互に混合されかつウエヴへ計量分配
される混合装置／ディスペンサに供給される。このよう
な装置において、もし多量に過ぎる１方の成分が施こさ
れるならば、合せられた材料の特性が不利に変更され
る。従って重要であるのは、２成分混合および計量分配
装置の成分の比率が正確に維持されることである。とく
にこの比率は、材料が、断続的に作動する、すなわち繰
返し始動および停止するディスペンサに供給された際に
維持することが困難である。このような用途で、比率制
御の欠如が、ディスペンサが開かれた直後の数秒間特徴
的に生じる。ディスペンサを開いた後のそのはじめの数
秒間、装置中の弾性および、ディスペンサの周期的作動
に伴い変動する液圧に起因する過渡的不均衡現象が生じ
る。
【０００３】断続的作動で生じることのあるもう１つの
難点は、得られる２成分混合物の流量制御が欠如するこ
とである。望ましいのは、ウエヴに計量分配される得ら
れた混合物の流量を制御することである。しかしなが
ら、ディスペンサを開いた後のはじめの数秒間に、前述
の過渡的不均衡現象が混合物の流量制御の欠如を生じる
ことがある。もし混合物が接着剤であるならば、このこ
とがウエヴに施こされているわずかな接着剤に帰着し、
これが順次に材料の結合に影響することがある。流量制
御のこの欠如が、比率制御と別々にまたはそれに付加的
に生じることがある。換言すれば、もし比率制御がディ
スペンサを開いた後に欠如しなくても、流量制御が欠如
することがある。従って望ましいのは、混合する成分の
比率および得られた混合物を計量分配する流量を両者と
も制御することである。
【０００４】２成分系液体の混合および計量分配装置
は、一般に、計量ポンプを経てディスペンサに接続され
た、それぞれの成分の源より成る。ディスペンサの直前
またはディスペンサで、２つの成分が合せられかつ混合
される。装置の定常流れ条件において、装置から計量分
配される２つの成分の容量比が計量ポンプにより制御さ
れる。しかしながら正確な比率は、ディスペンサにおけ
る２つの材料の圧力の関数として測定されることができ
る。この圧力が、（１）計量ポンプにより形成された圧
力からだけでなく、また（２）計量ポンプおよびディス
ペンサ間の材料の流量、および（３）計量ポンプおよび
ディスペンサ間に包含された液圧流れ制限部からも得ら
れる。圧力が流れに依存するので、これはディスペンサ
が周期作動された際、および流路が変動した際に変動す
る。全ての装置、およびとりわけディスペンサが計量ポ
ンプに軟質ホースにより接続されているものは、液圧装
置中に若干の弾性を有する。その結果、液圧が変動した
際に、ディスペンサおよび計量ポンプ間に貯蔵された材
料の容積が変動する。その後にディスペンサの弁が開か
れた際に、不適当な比率状態および／または不適当な流
量が、２つの成分のディスペンサにおける入口圧力が平
衡または定常流れ圧力になるまで生じる。従って、２成
分装置の２つの成分の所望の比率の維持は、ディスペン
サにおける装置のそれぞれの成分の圧力が、装置の定常
流れ状態中だけでなく、またディスペンサ弁の開いた後
のはじめの数秒間も調整および制御されることを必要と
する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の１つの
目的は、装置が断続的に作動された際に、流れの始動中
および定常流れ状態中のいずれでも２成分間の容積また
は質量関係を維持する２成分混合および計量分配装置を
得ることであった。
【０００６】本発明のもう１つの目的は、一般に、断続
的に作動される、装置の計量分配弁（単数または複数）
を開いた直後の２成分混合および計量分配装置に生じる
流量および比率変動を補償または除去する２成分計量分
配装置を得ることであった。
【０００７】しかし、２成分混合および計量分配装置の
２成分の所望比率の正確な維持が、ディスペンサにおけ
るそれぞれの液体の圧力が調整および制御されることよ
りもさらに必要である。とくに、さらに必要であるの
は、２つの成分の比率が正確に維持されることである。
相互に化学的に反応するポリマー材料の場合、この比率
が２成分系材料の重量または質量により決定される。し
かし一般に、２成分系材料が容積計量ポンプによりディ
スペンサに供給され、かつそれら容積計量ポンプが、適
当な制御装置の不在において、重量または質量比より２
つの成分の容積比を制御する。この容積比は、材料の温
度変化がある場合に不断に生じるような全ての密度変動
およびそれにより生じる質量変動の主因とはならない。
従って、容積制御形の装置において、混合される個々の
成分の温度変化が、２つの成分間の相対質量比の誤差を
導入する。換言すれば、もしこの装置が２つの成分の固
定容積比を維持しかつ１方または両方の成分の密度また
は比重が変動するならば、誤差が２つの成分の重量また
は質量比に導入される。かつこのものは、２つの成分が
合せられた際に相互に化学的に反応する２成分混合およ
び計量分配装置中に維持される必要のある重量または質
量比である。
【０００８】従って本発明のもう１つの目的は、もしこ
れら成分の１つまたは２つの密度または比重が変動して
もおよびその間であっても２つの成分の固定質量比を維
持する２成分混合および計量分配装置を得ることであっ
た。
【０００９】一般に、本発明が第１に関わる種類のポリ
マー材料の密度変動が温度変化から生じる。従って本発
明のもう１つの目的は、１つまたは２つの材料の温度変
化から生じる、単位容積当りの質量または重量変動を補
償し、かつ全てのこのような温度変化およびそれにより
生じる密度変動にもかかわらずおよびその間でも２つの
成分の固定質量比を維持するように作動可能である２成
分混合および計量分配装置を得ることであった。
【００１０】一般に、２成分混合および計量分配装置中
で正確に制御および維持される必要のあるもう１つのパ
ラメータが、合せられた成分材料の、ディスペンサから
計量分配される容積押出量である。この押出量が、容積
押出流量または質量押出流量と表わされることができ
る。しかし、一定の容積押出流量かまたは質量押出流量
として表わされるいずれの場合にも、これが大ていの塗
布物中で不変に維持されなければならない。従って、本
発明のもう１つの目的は、ディスペンサからの容積押出
流量またはディスペンサからの質量押出流量が不変に維
持されると同時に、ディスペンサに供給される成分の質
量比が不変に維持される２成分混合および計量分配装置
を得ることであった。
【００１１】２成分混合および計量分配装置の１方の成
分対他方の成分の”質量比”は、１方の成分のディスペ
ンサに入る質量流量対他方の成分のディスペンサに入る
質量流量と同じ比率である。ディスペンサに入る１方の
成分の質量流量が、ディスペンサに入る他方の成分の質
量流量と相対的に変動するように、２つの成分の”質量
比”が同じ比率で変動する。換言すれば、混合および計
量分配装置に供給される２つの成分の”質量比”が、そ
の１方の成分の質量流量対他方の成分の質量流量と同じ
比率である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】これら目的を達成するた
め、および本発明の１実施例によれば、背圧制御手段
が、断続的に作動可能なディスペンサおよび、ディスペ
ンサに入る液体材料のそれぞれの成分の加圧された源間
に挿入されている。この背圧制御手段は、それぞれの計
量ポンプ回りのバイパス流路およびそのバイパス流路中
に包含された調節可能な圧力調整手段（これは、調節可
能な流れレストリクタまたは調節可能な圧力調整弁の形
であることができる）より成る。付加的に、それぞれの
バイパス流路が、ディスペンサ流量制御弁が開いている
際に閉じられおよびその反対でもある流量制御弁を包含
する。それぞれのバイパス流路中の調節可能な圧力調整
手段が、手動によるかまたは自動的に作動されることが
できる。もし手動により調整されるならば、調節可能な
圧力調整手段が、流量制御弁が閉じられている際のガン
に入る入口における圧力をこの弁が開いている際のガン
に入る入口における定常流れ圧力と同じかまたはその関
数とするように調節される。もし自動的に調節されるな
らば、圧力調整手段が閉ループ制御回路中に、例えばコ
ンピュータで接続され、これが圧力調整手段の調節装置
を、直前の定常流れサイクル中のディスペンサへの入口
圧力が、ディスペンサへの入口圧力をその同じ圧力かま
たはその関数に、ディスペンサ流量制御弁が閉じられて
いる際も維持するように圧力調整手段を設定する基準点
として使用されるような位置へ制御する。
【００１３】それぞれの計量ポンプが個々に作動および
制御され、その結果２つの材料の容積比が、１方または
両方の計量ポンプの速度、および従って容積押出量また
は流量を簡単に変えることにより変更されることができ
る。本発明の実施例によれば、それぞれの成分の温度が
制御されかつそれぞれの計量ポンプの速度が、それぞれ
の計量ポンプを通る成分材料の固定質量押出量または質
量流量を維持するように調節される。換言すれば、それ
ぞれの計量ポンプを通過する材料の温度が変化した際
に、密度が、それぞれの成分物質の温度および密度間の
公知の関係に相応におよびそれに従って変動する。質量
が容積×密度×定数に等しいので、１方の計量ポンプに
よる質量押出量は、ポンプを通過する材料の温度が変化
した際に、計量ポンプの速度を温度変化に相応に調節す
ることにより不変に維持される。すなわち、例えば、２
成分装置の１方の成分の密度が、この材料の温度の２０
℃上昇に応じ２パーセントだけ低減したならば、その材
料の計量ポンプを通る材料の質量流量が、ポンプを経て
移動する材料の容積の２パーセント増大を生じる分量だ
けポンプの速度を増大させることにより不変に維持され
ることができる。この方法で、および装置の２つの成分
のそれぞれの温度を制御することにより、計量ポンプの
速度が、装置の２つの成分の固定質量比を維持するよう
に調節されることができる。
【００１４】この塗布物における本発明の第１の利点
は、これが、一般に２成分混合および計量分配装置中で
ディスペンサが断続的に作動される際に不断に生じる容
積比および／または流量変動または移動を簡単かつ安価
に除去することである。
【００１５】この塗布物における本発明のもう１つの利
点は、これが、２成分混合および計量分配装置の質量比
（および質量比流量）が、変動が装置中の個々の成分の
温度に生じた際に維持されることを可能にすることであ
る。本発明の前は、わずかな温度変化が、２つの成分の
質量または重量比を攪乱および逆転させ、かつ、大てい
の場合、装置から計量分配された混合せる成分の質量押
出流量、並びに装置から計量分配された、得られた混合
成分の特性に不利に作用した。
【００１６】以下に、本発明を図面実施例につき詳説す
る。
【００１７】図１につき、２つの異なる材料、例えば２
つの異なるホットメルトポリマー材料を混合および計量
分配する２成分装置の１実施例が図示されている。ホッ
トメルト材料は、室温または周囲温度で固体であるが、
しかし加熱することにより液体に変換されることができ
る材料である。周囲温度に計量分配された際に、溶融ホ
ットメルト材料が迅速に固体状態に戻る。とりわけ、こ
こに記載された２成分ホットメルト装置は、エッチ・ビ
ー・フラー社（H.B.Fuller Company) またはザ・ユニオ
ン・キャンプ社(The Union Camp Co.)により製造された
ような２成分系ホットメルト接着剤を施こすのに適当で
ある。エッチ・ビー・フラー社により製造された２つの
前記コンパウンドはＨＬ−９６０１−ＢおよびＨＬ−９
６０２−Ａと呼称されている。しかしながらこの装置
は、同じく、常温材料および、接着剤以外の材料、例え
ば塗料またはガスケットまたはコーキング材料を混合お
よび計量分配するために使用されることができた。付加
的に、この装置は、ホットメルト固体またはフォーム材
料を計量分配するために使用されることができる。
【００１８】２成分混合および計量分配装置１０が、２
つのホットメルトアプリケータ１２および１４、２つの
計量ポンプ１６および１８、およびディスペンサ２０よ
り成る。付加的に、それぞれの計量ポンプ１６および１
８に付属されているのがそれぞれ背圧制御手段２２、２
４である。
【００１９】本発明のこの実施例において、ホットメル
トアプリケータ１２および１４が２つの異なる種類のア
プリケータである、それというのもそれぞれ異なる容積
の材料を、溶融しかつ、それぞれ接続導管２６および２
８を経て計量ポンプ１６および１８にポンプ搬送する必
要があるからである。ホットメルトアプリケータ１２
が、バルクホットメルトアプリケータ１４から供給され
る成分よりもわずかな容積で使用される第１のポリマー
材料を溶融しかつ圧力下に、アプリケータの内部に包含
されたポンプから供給するように作動する。この塗布物
の小さい容積のポリマー成分を溶融しかつこの装置へポ
ンプ搬送するのに適当な１方のホットメルトアプリケー
タ１２が、米国特許明細書第３９６４６４５号（１９７
６年６月２２日公告および本願の出願人に譲渡）に完全
に開示されている。類似に、本願で使用される主または
高容積のポリマー成分を溶融しかつ圧力下に供給するの
に適当なバルクメルター１４が、米国特許明細書第４０
７３４０９号（１９７８年２月１４日発行）に完全に開
示されている。
【００２０】計量ポンプ１６および１８は、溶融ポリマ
ー材料をそれぞれ導管２６および２８を経てディスペン
サ２０に供給するように作動するギヤ形のモーター駆動
ポンプであればよい。それぞれの成分がディスペンサに
供給される容積が、それぞれポンプ１６および１８のギ
ヤ１６ｂ、１８ｂを駆動するために使用される変速モー
ター１６ａ、１８ａの速度により制御される。計量ポン
プは、１方の計量ポンプから計量分配される容積または
質量の比率が他方のポンプから計量分配される容積また
は質量に比例するように電気的に連結または結合されて
いる。ギヤポンプ１６からは、ホットメルトアプリケー
タ１２から誘導された溶融ポリマー材料が、導管３０を
経、ディスペンサ２０の空気作動形電磁弁３２を経てデ
ィスペンサ２０に供給される。類似に、計量ポンプ１８
からは、主または高容積のポリマー材料が、導管３４を
経てディスペンサ２０のもう１つの空気作動形電磁弁３
６に供給される。順次にこれらの弁が、ディスペンサ
の、２つの異なる材料がはじめて合せられる混合室３８
に入る２つの異なる成分の流れを制御するため個々に作
動可能である。この混合室からは、２つの材料が、ミキ
サを通る通路の中で混合物を繰返し分割しかつ再混合す
るように作動する種類の常用の静的ミキサ４０を経て、
２つの成分がディスペンサ２０の排出孔４２に達する頃
までには２つの成分が完全に混合されているように流れ
る。明白に、２つのポリマー材料を合せることにより生
じる、これら２つの材料間の化学反応が、ミキサを通る
通路の途中で生じかつ、これら成分がその出口４２から
計量分配された後も持続する。
【００２１】それぞれの背圧制御手段２２、２４が、ギ
ヤポンプ１６、１８回りの、それに付属されているバイ
パス流路４６、４８を包含する。このバイパス流路が、
ギヤポンプの排出側およびその導管３０、３４からギヤ
ポンプの装入側およびその装入導管２６、２８より成
る。この流路中に包含されているのが、バイパス流路中
に直列に接続された、空気圧により作動される流量制御
弁５２、５２’および調節可能な圧力調整手段５４、５
４’である。調節可能な圧力調整手段は、バイパス流路
４６、４８中の調節可能なレストリクタを形成する簡単
な調節可能なニードル弁の形をとってもよく、またはこ
れが調節可能な圧力調整弁の形をとってもよい。以下に
さらに詳説するように、この調節可能な圧力調整手段５
４、５４’の機能は、流量制御弁５２、５２’が開いて
いる際のバイパス流路４６、４８中の背圧を調整および
制御することである。
【００２２】付加的に、それぞれのバイパス流路４６、
４８が、流量制御弁５２、５２’および調節可能な圧力
制御手段５４、５４’と並列に接続された圧力リリーフ
弁５６、５６’の形の過負荷圧力調整装置を包含する。
過負荷圧力リリーフ弁５６、５６’の機能は、計量ポン
プの排出側の圧力が、特定の成分がアプリケータ１２ま
たは１４からディスペンサ２０に供給されることができ
る作動圧力を実質的に上廻る設定圧力を超えた場合に、
液体を計量ポンプの排出側から入口側へ側路させること
である。
【００２３】空気圧力が、選択的に、ディスペンサ２０
の空気圧力作動形ソレノイド３２、３６および背圧制御
手段２２および２４の空気圧により作動される流量制御
弁５２、５２’に供給される。すなわち空気圧力が、デ
ィスペンサのソレノイド３２、３４に、それらの弁を開
かせかつディスペンサの混合室３８への液体の流れを許
容するように供給された際に、マニホールド２２および
２４の流量制御弁５２、５２’が閉じられる。選択的
に、流量制御弁５２、５２’が、液体がバイパス流路を
経て流れることができるように開いている際に、ソレノ
イド３２、３６が閉じられ、かつ液体の混合室３８への
流れが遮断される。
【００２４】図１に示した装置１０の作動中に、第１の
または小容積成分のポリマー材料が固体の形でホットメ
ルトアプリケータ１２に供給される。この実施例におい
て、この成分が小容積の成分と表わされているが、しか
し明白にこのものは第２の成分と同じ容積で供給された
ことができ、かつなお本発明の実施例の範囲内にあっ
た。アプリケータ１２中で、この材料が固体から液状へ
溶融および変換されている。この液状の小容積成分、ま
たは第１の成分が、アプリケータ１２中に包含されたポ
ンプを経て圧力下に計量ポンプ１６に供給される。この
計量ポンプが、溶融液状の第１成分を所望の流量で計量
ポンプの排出側に供給するように作動する。ディスペン
サ２０の流量制御弁３２が閉じられているとすれば、計
量ポンプ１６からの押出流れが、バイパス流路４６中の
現在開いている流量制御弁５２および圧力調整手段５４
を経て送られ、ギヤポンプ１６の装入側に戻る。第１成
分のこのバイパス流れは、ディスペンサ流量制御弁３２
が開かれるまで継続する。類似に、大容積のまたは主な
成分、第２成分の固体材料が、バルクホットメルトアプ
リケータ１４により溶融され、かつ圧力下に、バルクメ
ルター１４の内部に包含されたポンプから計量ポンプ１
８に供給される。ディスペンサの流量制御弁が閉じられ
たままである限り、その材料が、計量ポンプ１８を経か
つその後にバイパス流路４８を経、開いた流量制御弁５
２’および圧力調整手段５４’を経て流れ続け、計量ポ
ンプ１８の装入側に戻る。ディスペンサの流量制御弁３
２、３６が開かれた際に、同時に、計量ポンプ回りのバ
イパス流路中の流量制御弁５２、５２’が閉じられる。
それにより、それぞれの成分は、計量ポンプから導管３
０、３４を経てディスペンサ２０の混合室３８中へかつ
ミキサ４０を経てディスペンサの排出孔へ流れることが
許容される。
【００２５】本発明の１実施例によれば、小容積の第１
成分の、ディスペンサ２０の装入側における圧力は、２
つの成分が混合されかつディスペンサ２０を経て計量分
配されている際のディスペンサの定常流れ状態中にあ
る。ディスペンサ２０の流量制御弁３２、３６が閉じら
れかつ流量制御弁５２、５２’が開いている際に、圧力
調整手段５４、５４’が、ディスペンサへの入口におけ
る圧力を、定常流れ状態における、すなわちディスペン
サの流量制御弁３２、３６が開きかつ流量制御弁５２、
５２’が閉じられた際のディスペンサ２０の装入側の圧
力トランスジューサおよび／または圧力表示計６０、６
２により記録されたとほぼ同じ圧力に維持するように調
節される。
【００２６】実際に、圧力調整手段５４、５４’が、手
動により設定および作動されることができるか、または
これらが自動的に調節されることができる。もし手動に
より設定されたならば、これらは、ディスペンサの流量
制御弁３２、３６が開かれかつ背圧制御手段２２、２４
の流量制御弁５２、５２’が閉じられおよびその反対で
ある際に、ディスペンサ２０の入口側における固定圧力
（圧力計または圧力トランスジューサ６０、６２で読取
られた通りの）を維持するように調節される。選択的
に、もし自動的に作動されるならば、調節可能な圧力調
整手段５４、５４’は、ディスペンサへの装入圧力を、
計量分配用の流量制御弁３２、３６が閉じた後に、流量
制御弁３２、３６が閉じる直前に支配したとほぼ同じ圧
力に維持するように圧力調整手段５４、５４’の調節装
置を操作するため、コンピュータまたはプログラム可能
な制御部を電気的制御装置７５の１部分として包含する
閉ループ制御回路を使用することにより調節されること
ができる。好適には、このような自動制御において、定
常圧力がそれぞれの周期ごとに測定され、かつ相応に弁
５４、５４’が調節される。このことが、線路６６、６
８を経て電気制御部に入る入力信号を得るため、計器６
０、６２として圧力トランスジューサを使用することに
より達成されることができる。その後に、圧力調整手段
５４、５４’の圧力設定が、圧力調整手段５４、５４’
に作用する電気的制御部により、線路７２、７４を経て
搬送される信号により調節されることができる。
【００２７】従って、ディスペンサへの入口に配置され
た圧力計またはトランスジューサ６０で読取られる圧力
が、ディスペンサの２つの状態における、すなわち、デ
ィスペンサが、２つの成分にディスペンサを経て流れる
ことを許容するように作動された場合、およびディスペ
ンサの流量制御弁が閉じられ、かつディスペンサを通る
材料流れがない場合と実質的に同じ圧力である。類似
に、ディスペンサへの入口に配置された圧力トランスジ
ューサまたは圧力計６２に表示される圧力は、ディスペ
ンサ２０の２つの状態における、すなわち、ディスペン
サが、２つの成分に、ディスペンサを経て流れることを
許容するように作動された場合、およびディスペンサの
流量制御弁が閉じられかつディスペンサを通る材料流れ
がない場合と実質的に同じ圧力を表わす。
【００２８】ところで図２について、流量対時間の図表
が示されているが、この図表は、公知の計量分配装置
が、本発明の背圧制御手段２２、２４なしに、およびと
くに、流量制御弁５２、５２’および調節可能な圧力調
整手段５４、５４’を包含するバイパス流路４６、４８
なしに作動された際に公知技術で得られる状態を実線で
示す。ディスペンサ２０の流量制御弁３２、３６がはじ
めにゼロに等しい時間で開かれたとすれば、第２成分の
流れが、所望の流量８２、８２’を実質的に上廻る流量
８０に直接に上昇する。このことの理由は、ディスペン
サ２０の装入側の圧力が、弁３２、３６が閉じられ、か
つ計量ポンプが運転し続けることにより、定常流量圧力
を実質的に上廻る圧力に増大するからである。一定長さ
の時間、例えば約２秒の後に、主成分または大容積成分
の流れが所望の流量８２に降下する。同時に、第２の第
１成分が第２成分よりも低い圧力で混合室３８に入るの
で、その成分の流入が他の第１成分の過剰圧力により部
分的に阻止される。従って、その第２の第１成分の流れ
８４が、第２成分の過剰圧力により、第２成分が所望の
定常流量に降下する時まで阻止される。たんにその時間
で、第１成分の流量が所望の流量８２に上昇する。同時
に、第２成分対第１成分の比が所望の比と実質的に異な
る。第１成分が硬化剤であるならば、このはじめの２秒
間に計量分配された合成生成物が過小量の硬化剤を含有
するとともに、その結果主成分が、ウエブへの塗布後の
硬化に過剰な長時間を必要とする。大容積、大量生産の
条件において、周期的作動が繰返されるとともに、２つ
の成分の不正確な比が、許容不能な製造上の難点を生じ
ることがある。
【００２９】ところで図３について、明白であるのは、
背圧制御手段２２、２４を包含する本願発明が装置の部
分として使用された際に、２つの成分の所望の流れが、
弁３２、３６が開かれかつ弁５２、５２’が閉じられた
後に殆んど瞬間的に得られることである。それにより、
不適当な比の２つの成分が、この装置のディスペンサ２
０から計量分配されることが実質的に完全に阻止され
る。
【００３０】さらに確定されたのは、若干の用途におい
て、ディスペンサの入口における圧力を定常状態の圧力
の所定の倍数または関数に設定するのが好適であること
である。このことは、部分的に装置のコンプライアンシ
ー、すなわち、ホースの膨張、閉じ込められた気泡、材
料の特性、および他の変数によると思われる。このよう
な実施例において、１方の圧力調整手段５４が、定常圧
力の、例えばその１．１倍の圧力を維持するように調節
されることができるとともに、他の５４’が、定常圧力
の、例えば０．９倍に設定されることができる。最適設
定値が、実験的に決定されることができ、かつ１方のミ
キサから他のミキサへおよび１方の材料から他の材料へ
若干変動させることができる。
【００３１】装置が老化、摩耗または目詰りした際に、
望ましいのは、装置を最適化するための過渡または停止
圧力を決定するため、基準または定常圧力に適用される
乗数を変更することである。例えば、装置が清浄である
際に、乗数が１．１に設定されることができる。１時間
後に、これは有利に１．２に設定されることができる。
２時間後に、これは有利に１．４に設定されることがで
きる。従って検索表(look-up table) が、所定の材料お
よびミキサーの種類に対し実験的に形成され、かつ制御
装置７５中のメモリーに記憶されてもよく、これが基準
または定常圧力に加えられるべきそれぞれのまたは変更
する乗数を考慮する。検索表を形成するため必要とされ
る実験的測定をなくするため、装置が、計算された対照
表を形成するかまたはオンライン測定値、例えば、装入
流量、温度、圧力、または他のパラメータをベースとす
るそれぞれのサイクルの次の圧力設定を計算するため、
数学モデル化されてもよい。
【００３２】前記せるように、重要であるのは、所望の
特性を有する合成された混合成分を得るため、２成分混
合および計量分配装置の２つの成分の質量比を維持する
ことである。塗料の場合、これは色または乾燥時間であ
ればよく、または接着剤の場合、これは所望の接着特性
および硬化時間であればよい。しかしながら、質量が容
積および密度の関数であり、かつ密度が温度の関数であ
るので、計量ポンプ１６および１８によりディスペンサ
に供給される材料の容積が、もし２つの成分材料間の固
定質量比が維持されるべきならば、成分の温度により変
更される必要がある。
【００３３】例えば、もし計量ポンプ１６により供給さ
れる材料の温度が３０℃だけ温度変化し、かつもしこの
材料が、２．５パーセントの比重変化を生じる温度特性
に対する比重を有するならば、制御装置が、ディスペン
サ２０から計量分配される材料の同じ総固定質量流量を
維持するため、変速モーター１６ａに計量ポンプの速度
をその同じ２．５パーセントだけ変更させる。
【００３４】ポンプ１６、１８を通る固定質量流量を維
持するため、例えば熱電対またはＲＴＤのような温度測
定装置６４、６６が、閉ループ制御回路中で使用するた
めに備えられる。好適であるのは、温度測定装置６４、
６６が、ポンプ中に包含された液体成分材料の電気信号
示度を得るため、それぞれの計量ポンプ中に配置されて
いることである。これら信号が、線路６９、７１を経
て、コンピュータまたはプログラム可能な制御装置を包
含してもよい電気制御部７５に供給される。また電気制
御部７５は、モーター１６ａおよび１６ｂの速度を制御
するため、ＳＣＲ駆動装置のような駆動制御装置６８お
よび７０を包含する。レベル６９、７１の温度信号に応
じ、電気制御部７５が信号をそれぞれの駆動制御装置６
８、７０に供給し、これらが順次にモーター１６ａ、１
６ｂの速度を相応に調節する。
【００３５】電気制御部７５がコンピュータを包含する
ならば、コンピュータは、成分の容積および／または質
量流量を、１つまたは２つの温度測定装置から受信した
温度の関数として決定するようにプログラムされる。も
しコンピュータが、温度の変化が成分の質量比または流
量に影響したと確定したならば、コンピュータは、モー
ター１６ａおよび１６ｂの速度を調節する信号を供給す
る。例えば、ディスペンサから計量分配された材料の総
容積流量（Ｆｖ）は、第１の成分材料の容積流量（Ｆｖ
1 ）＋第２の成分材料の容積流量（Ｆｖ2 ）の合計であ
る。また、それぞれの成分材料の質量流量（Ｆｍ1 、Ｆ
ｍ2 ）は、それぞれの容積流量（Ｆｖ1、Fv2 ）×その比
重（ＳＧ1 、ＳＧ2 ）である。従って、それぞれの成分
材料の容積流量が下式から決定されることができる： １） Ｆｖ1 ＝Ｆｖ／｛１＋Ｒｍ（ＳＧ1 ／ＳＧ
2 ）｝；および ２） Ｆｖ2 ＝Ｆｖ／｛１＋ＳＧ2 ／（ＲｍＳＧ
1 ）｝；または ３） Ｆｖ2 ＝Ｆｖ−Ｆｖ1 ；但しＲｍは質量比であ
る。
【００３６】公知であるように、材料の比重が温度依存
性である。従って、特定の成分材料について、コンピュ
ータは、温度検出装置により検出された種々の温度にお
ける比重（ＳＧ1 、ＳＧ2 ）を決定するため、計算する
かまたは検索表(look-up table) を使用することができ
る。
【００３７】質量比（Ｒｍ）は、特定の塗布物に包含さ
れる成分の所望の質量比である。従って、この項が特定
塗布物の定数である。
【００３８】同じく、総容積流量（Ｆｖ）が特定塗布物
の所望の容積流量である。従ってまた、この項が特定塗
布物の定数である。
【００３９】従って、それぞれの成分の容積流量（Ｆｖ
1 、Ｆｖ2 ）の変数が、温度に依存する比重（ＳＧ1 、
ＳＧ2 ）である。もし第１の成分の温度が上昇したなら
ば比重（ＳＧ1 ）が低減し、質量比および総容積流量が
不変である場合には、式１を満足させるためポンプ１６
の容積流量が増大される必要がある。新たな流量（Ｆｖ
1 ）が計算された後、コンピュータが、モーター１６ａ
および順次にポンプ１６ｂの速度を増大させる信号を駆
動制御部６８に供給する。
【００４０】１方の成分の比重の変動が他方の成分の容
積流量の変動を必要とする、それというのも２つの成分
の比重（ＳＧ1 、ＳＧ2 ）が２つの容積流量方程式中に
存在するからである。従って、前記実施例において、も
し第１の成分の比重（ＳＧ1）が低減したならば、この
ことが第２成分の容積流量（Ｆｖ2 ）の低減に帰着す
る。その場合、コンピュータが信号を駆動制御部７０に
供給し、これがモーター１８ａおよび順次に、新たに計
算された（Ｆｖ2 ）に等しい流量を形成するポンプ１８
ｂの速度を低減させる。
【００４１】容易に明白であるように、もしディスペン
サから排出される質量流量（Ｒｍ）および総容積流量
（Ｆｖ）が２つとも不変のままであるべきならば、１方
の成分の容積流量（Ｆｖ1 、Ｆｖ2 ）の変動がそれぞれ
の計量ポンプ１６、１８の作動の増大／低減および他の
計量ポンプに対する低減／増大を生じる。
【００４２】同じく、質量比が不変に維持されている
際、総容積流量（Ｆｖ）の代りに、総質量押出流量（Ｆ
ｍ）が不変に維持される制御装置が使用されることがで
きた。その場合、それぞれの成分材料の容積流量が下式
から決定されることができる： Ｆｖ1 ＝Ｆｍ／｛ＳＧ1 （１＋１／Ｒｍ）｝；および Ｆｖ2 ＝Ｆｍ／｛ＳＧ2 （Ｒｍ＋１）｝
【００４３】この実施例において、１方の成分の比重の
変動が他の成分の容積流量の相応する変更を必要としな
い。従って、一定の総質量押出流量および一定の質量比
を維持することが簡単化された制御を形成する、それと
いうのも１方の成分の比重の変動がその１方の成分の唯
一それぞれのポンプの速度の変動を生じるからである。
【００４４】本発明の制限された数の好適な実施例が記
載されているにすぎないにせよ、これを応用する当業者
には、本発明の精神から逸脱することなく変更および改
良がなされ得ることが明白である。明白に本発明は、周
囲温度材料を塗布する装置、並びにホットメルト材料を
塗布する装置に使用されることができる。他の変更およ
び改良が当業者に明白である。従って、本発明は特許請
求の範囲を除き制限されることを意図するものではな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による装置の１実施例の構造を
略示する系統図である。
【図２】図２は、公知の装置における混合物の流量対時
間の関係を示す図表である。
【図３】図３は、本発明による装置における混合物の流
量対時間の関係を示す図表である。
【符号の説明】
１０ 混合および計量分配装置 １２ ホットメルトアプリケータ １４ バルク溶融アプリケータ １６ 計量ポンプ １８ 計量ポンプ ２０ ディスペンサ ２２ 背圧制御手段 ２４ 背圧制御手段 ３２ 空気作動形電磁弁 ３６ 空気作動形電磁弁 ３８ 混合室 ４０ 静的ミキサ ４６ バイパス流路 ４８ バイパス流路 ５２ 流量制御弁 ５２’ 流量制御弁 ５６ 圧力リリーフ弁 ５６’ 圧力リリーフ弁 ６０ 圧力トランスジューサ／圧力表示計 ６２ 圧力トランスジューサ／圧力表示計 ６８ 駆動制御装置 ７０ 駆動制御装置 ７５ 電気制御部
フロントページの続き (72)発明者 ジェフリイ エス．ノス アメリカ合衆国．44140 オハイオ，ベ イ ヴィレッジ，レイク ロード 29844 (56)参考文献 特開 平１−288324（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 5/00 G01F 13/00

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 合せられた際に相互に化学的に反応する
    少くとも２つの異なるポリマー材料を混合および分配す
    る装置において、 複数の液体流れ入口および１つの出口を有するディスペ
    ンサ、 前記ディスペンサのそれぞれの前記液体流れ入口に、別
    々に加圧された液体ポリマー材料を供給する供給手段、 前記ディスペンサの１つの前記入口における少くとも１
    つの前記液体材料の圧力を、前記ディスペンサを通る前
    記材料の流れが停止された際に、前記ディスペンサを通
    る２つの前記材料の定常流れの間中維持された圧力の所
    定の関数として維持する手段より成る、混合および計量
    分配装置。
  2. 【請求項２】 合せられた際に相互に化学的に反応する
    ２つの異なるポリマー材料を混合し、かつその得られた
    混合物を計量分配する装置において、 ２成分ディスペンサ、 前記ディスペンサに加圧された第１の液体ポリマー材料
    を前記ディスペンサに供給する第１の供給手段であっ
    て、前記第１の材料の第１の源および、前記第１の源を
    前記ディスペンサに接続する第１の導管手段を包含し、
    さらに前記第１の導管手段が、測定量の前記第１の材料
    を、前記第１の導管手段を経て前記ディスペンサに供給
    する第１の計量ポンプを包含する第１の供給手段、 前記ディスペンサに加圧された第２の液体ポリマー材料
    を供給する第２の供給手段であって、前記第２の材料の
    第２の源および、前記第２の源を前記ディスペンサに接
    続する第２の導管手段を包含し、さらに前記第２の導管
    手段が、測定量の前記第２の材料を、前記第２の導管手
    段を経て前記ディスペンサに供給する第２の計量ポンプ
    を包含する第２の供給手段、および前記ディスペンサを
    通る材料の流れが停止された際に、前記ディスペンサに
    入る少くとも第１の加圧された液体材料の入口圧力を、
    前記液体材料が前記ディスペンサを経て流れている際の
    圧力の関数である圧力に維持するように作動可能な圧力
    維持手段より成る、２成分混合および計量分配装置。
  3. 【請求項３】 前記入口圧力維持手段が、 第１の計量ポンプ回りのバイパス流路および、前記バイ
    パス流路中の調節可能な圧力調整手段を包含する、請求
    項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 第１の供給手段が、 前記第１の導管手段に接続された第１の流量制御弁； 第２の流量制御弁を包含する前記バイパス流路；および
    前記第１および第２の流量制御弁を、流れが、前記第１
    の流量制御弁が開かれかつ前記第２の流量制御弁が閉じ
    られている際に前記バイパス流路を経かつ前記計量ポン
    プ回りで送られ、かつ流れが、前記第１の流量制御弁が
    開かれかつ前記第２の流量制御弁が閉じられている際に
    前記第１の流量制御弁にかつ前記ディスペンサを経て送
    られるように交互に開く制御手段をさらに包含する、請
    求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 合せられた際に相互に化学的に反応する
    少くとも２つの別々のポリマー材料を混合および計量分
    配する装置において、 複数の液体流れ入口および１つの出口を有するディスペ
    ンサ、 前記ディスペンサのそれぞれの前記液体流れ入口に加圧
    された別々の液体ポリマー材料を供給する供給手段、 前記ディスペンサの前記入口に供給される前記液体材料
    の固定質量比を、前記入口に供給されるそれぞれの材料
    の容積を前記材料の温度変化に応じて変更することによ
    り維持する手段より成る、混合および計量分配装置。
  6. 【請求項６】 前記ディスペンサの前記入口に供給され
    る前記液体材料の固定質量比を、前記入口に供給される
    それぞれの材料の容積を前記材料の温度変化に応じて変
    更することにより維持する手段をさらに有する、請求項
    １から４までのいずれか１項記載の装置。
  7. 【請求項７】 合せられた際に相互に化学的に反応する
    異なるポリマー材料を混合および計量分配する方法であ
    って： 第１の加圧された液体ポリマー材料を前記ディスペンサ
    に供給する工程、 第２の加圧された液体ポリマー材料を前記ディスペンサ
    に供給する工程、 該第１および第２の液体ポリマー材料から得られた混合
    物を計量分配する工程、 前記ディスペンサから得られた前記混合物の流れを断続
    的に始動および停止する工程、および前記ディスペンサ
    に入る少くとも１方の前記液体材料の入口圧力を、前記
    混合物が前記ディスペンサを経て流れている際の定常流
    れ圧力に、および前記ディスペンサを通る前記混合物の
    流れが停止された際に前記定常流れ圧力の所定の関数で
    ある圧力に維持する工程より成る、混合および計量分配
    する方法。
  8. 【請求項８】 合せられた際に相互に化学的に反応する
    種々の材料を混合および計量分配する方法であって： 第１の加圧された液体材料をディスペンサに供給する工
    程、 第２の加圧された液体材料をディスペンサに供給する工
    程、 該第１および第２の液体材料から得られた混合物を計量
    分配する工程、および前記ディスペンサに供給される前
    記材料の固定質量比を、前記ディスペンサに供給される
    それぞれの材料の容積を前記材料の温度変化に応じ変更
    することにより維持する工程より成る、混合および計量
    分配する方法。
  9. 【請求項９】 混合および計量分配する方法であって、 ａ） 第１および第２の加圧された液体ポリマー材料を
    第１および第２の計量ポンプを経てディスペンサに供給
    し、かつ前記第１および第２の加圧された液体ポリマー
    材料の混合物を前記ディスペンサの出口から断続的に計
    量分配する工程； ｂ） 前記混合物が定常流れ条件下に計量分配している
    際にディスペンサに入るそれぞれの液体ポリマー材料の
    定常入口圧力を決定する工程； ｃ） 前記混合物がディスペンサから分配されていない
    際にそれぞれの液体ポリマー材料のそれぞれの定常入口
    圧力の関数としての停止時入口圧力を、混合物の流れの
    始動時におよびそれに引続いて、ディスペンサに供給さ
    れるそれぞれの液体ポリマー材料の容積が実質的に不変
    のままであるように決定および維持する工程；および ｄ） 前記材料の固定質量比および、前記ディスペンサ
    から分配される前記混合物の固定流量を、ディスペンサ
    に供給されるそれぞれの材料の容積を材料の温度変化に
    応じ変更することにより維持する工程より成る、混合お
    よび計量分配する方法。
  10. 【請求項１０】 前記ディスペンサからの前記合せられ
    た材料の前記固定流量が、固定容積流量かまたは固定質
    量流量であることができる、請求項８または９のいずれ
    かに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 固定質量比を維持する工程が： それぞれのポリマー材料をディスペンサに供給する計量
    ポンプの速度をそれぞれの液体ポリマー材料の温度変化
    に応じ変更することを包含する、請求項８または９のい
    ずれかに記載の方法。
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