JP5058807B2 - 外皮付きホットメルト接着剤製品をブロックの形に包装するための装置および方法 - Google Patents

Description

本出願は2004年10月12日出願の「外皮付きホットメルト接着剤製品をブロックの形に包装するための装置および方法」と題する米国特許第10/963,411号の一部継続出願である。
本発明は、外皮付きホットメルト接着剤製品をブロックの形に包装するための新規な装置および新規な方法に関するものである。

超音波溶着装置としては種々のものが公知である。超音波は一般に１５ｋＨｚ〜数百メガヘルツの間の振動数を有する電磁波である。強度の高い超音波はそれを伝播する媒体を変化させ、その媒体の生理化学的性質に影響を与える。

超音波溶着では一般にトランスデューサ(変換器、振動子)と、ホーン（ソノトロウド、sonotrode、音極）と、アンビル（鉄床）とが必要である。トランスデューサは超音波を生じ、超音波振動を発生させる。この振動を速度トランスフォーマー（適用可能な場合）が増幅し、それらをホーンに伝える。ホーンは一般に超音波の振動数で振動可能な金属製フィンガーの形をしている。溶着すべき被溶着要素の層は一般にアンビルとホーンとの間に置かれる。被溶着要素に局部的にハンマー作用を加えると、被溶着要素が局部的に変形し、被溶着要素の表面が局所的に相互浸入する。温度が上昇すると、変形区域が拡大し、溶着が起こる。一般に、溶着は数十分の１秒で達成される。

超音波を利用する一般的な用途では、軟質の製品を切断・スライスし、ストリッピングし、薄い製品に孔を明け、ホットメルト材料を溶着する操作が含まれる。
ホットメルト接着を包装（パッケージング）する装置も種々公知である。例えば、下記文献ではヒートシンク（吸熱器）と接触している円筒形熱可塑性チューブの中に溶融した接着剤を注入またはポンプ輸送してホットメルト接着剤のブロックを円筒形熱可塑性チューブ中に直接包装している。
国際特許第WO-A-94／13451号公報

この方法で包装された物品はインライン運転で製造可能なハンドリング自在な袋またはブロックの形で供給される。

所定長さのバッグを成形する時には接着剤を詰めた上記チューブがローラーを通り、プレスされる。包装された上記接着剤が十分に冷却するまで液体の冷媒が噴霧される。十分に冷却されると、プレスした個所で包装された接着剤がシールを形成する。次いで、プレス部分で切断し、外界温度まず冷却して個々のバッグにする。この切断は公知手段、例えば、機械的剪断機、レーザー切断機、ウォータージェット、ナイフまたはホットワイヤを用いて行なうことができる。

下記文献には非接着性の熱可塑性材料の保護外皮（シース、sheath）中に収用された外皮付き液体の接着剤および類似製品の包装方法および設備が開示されている。
欧州特許第EP-A-0957029号公報

この接着剤製品は共押出しによって外皮が付けられる。こうして作られた接着剤製品と保護外皮とから成るこの共押出製品は、少なくとも保護外皮は、固化されている。

接着剤製品を非粘着性の外皮中に詰める（シーシング、sheathing）する利点はハンドリング（特に、運搬、貯蔵または包装時）が可能になり、接着剤製品の製造後に使用できる点である。

所定温度でホットメルト接着剤と相溶可能な外皮を用いることも公知である。この場合には外皮と接着剤製品とが一体に溶融し、接着時に外皮を外す必要がない。

しかし、上記の方法および装置は、ある種の組成および外皮厚さに対しては、0.5kgを超える重量のバッグまたはブロックのパッケージングには合わない。すなわち、ホットメルト接着剤材料によって加わる熱と圧力が外皮のシール品質を損なう場合がある。一般に、外皮付き接着剤の重量が上記の値を上回ると、一定の場所で外皮のシールができなくなる（ギャップが生じる）。そうなると、接着剤製品に粘着区域ができるため、接着剤製品のハンドリングまたは使用に問題が生じる。

従って、0.5kg以上の重量のブロックを包装できる、外皮付きホットメルト接着剤製品をブロックの形に包装するための設備および方法が求められている。

本発明は下記(a)〜(e)の階段から成る、外皮付きホットメルト接着剤製品をブロック形に詰めるための包装方法に関するものである：
(a) 外皮付きホットメルト接着剤製品を連続的に供給し、
(b) 外皮付きホットメルト接着剤製品を液体冷媒中に浸し、
(c) 外皮付き接着剤製品をその一部分でプレスし、
(d) プレスした部分で外皮付き接着剤製品を超音波溶着し、
(e) プレスした部分で外皮付き接着剤製品をブロックの形に切断する。

本発明の好ましい実施例の本発明方法は下記の特徴の少なくとも一つを有する：
（１）プレス階段、超音波溶着階段および切断階段を同一の加工（ワーク）ステーションで実行する。
（２）プレス成形および溶着階段ではホーンを使用する。
（３）切断階段ではアンビルと摺動接触するナイフを使用する。
（４）切断階段を超音波溶着階段と同時に行なう。
（５）液中に浸す階段（b）は冷却水中に接着剤製品を浸す階段である。
（６）階段（c）で外皮付き接着剤製品を実質的に120または330mmに等しい長さのブロックに切断する。
（７）階段(a)で供給される外皮付き接着剤製品は非接着性外皮から成る。
（８）上記包装方法が、階段(a)の前にホットメルト接着を外皮中に収用するシーシング（外皮形成）階段をさらに有する。
（９）上記シーシング階段が外皮とホットメルト接着とを共押出しする階段である。
（10）上記シーシング階段がホットメルト接着を外皮中にポンプ輸送する階段である。

本発明はさらに、ホットメルト接着と、このホットメルト接着を収用した、両端が超音波で溶着された外皮とから成る、ブロックの重量が少なくとも0.5kg、好ましくは1.4kg以上である外皮付きホットメルト接着剤製品のブロックに関するものである。
本発明の外皮付きホットメルト接着剤製品のブロックの好ましい実施例は下記の特徴の少なくとも一つを有する：
（１）ホットメルト接着は外皮と一緒に共押出しされたものである。
（２）ホットメルト接着と外皮は所定温度で相溶性がある。

本発明はさらに、外皮付きホットメルト接着剤製品の包装設備に関するものである。この設備は（１）外皮付きホットメルト接着剤製品をコンベヤ路の上流域へ導く手段、（２）コンベヤ路に沿って配置された液体冷媒を有する冷却手段、（３）コンベヤ路に沿って接着剤製品を運ぶ手段、（４）接着剤製品のプレス手段、（５）接着剤製品を超音波溶着する手段、（６）接着剤製品の切断手段、（７）プレス手段と溶着手段とを同期制御する手段を有し、プレス成形、溶着手段および切断手段は液体冷媒中に浸されている。

本発明の外皮付きホットメルト接着剤製品の包装設備の好ましい実施例は下記特徴の少なくとも一つを有している：
（１）プレス手段、溶着手段および切断手段がコンベヤ路上の実質的に同一位置に位置している。
（２）超音波溶着手段がホーンを有し、プレス手段がこのホーンとアンビルとから成る。
（３）切断手段がアンビルと摺動接触するナイフから成る。
（４）溶着手段が可変の角速度で回転できるように設計されている。
（５）液体冷媒は冷却水である。
（６）外皮付きホットメルト接着剤製品を導く手段が共押出し機から成る。
本発明の上記以外の特徴および効果は添付図面を参照して示す以下の本発明の好ましい実施例の説明から明らかになるであろう。

本発明は、外皮付きホットメルト接着剤製品のブロックの形に包装する方法を提供する。本発明方法は最初の階段は外皮付きホットメルト接着剤製品を連続的に供給する段階で、その後にこの接着製品を液体冷媒に浸す階段が続く。本発明方法は接着剤製品の一部分をプレス（押圧）する階段と、超音波溶着する階段と、接着剤製品をブロックに切断する階段とをさらに有する。

本発明の上記方法はホットメルト接着剤製品を包装する設備で実施することができる。この包装設備の第１手段は外皮を有する接着剤製品をコンベヤ路の上流区域へ移送する手段から成る。本発明包装設備は液体冷媒を有する冷却手段と、コンベヤ路に沿って接着剤製品を移送する手段をさらに有する。本発明設備はさらに、プレス手段と、超音波溶着手段と、接着剤製品の切断手段とをさらに有する。プレス手段、溶着手段および切断手段（可能な場合）は同期制御手段によって操作される。プレス手段、溶着手段および切断手段は（少なくとも部分的に）液体冷媒中に浸される。

本発明方法および設備は、水中に浸漬して超音波溶着をするので、0.5kg以上の重さ、実際には1.4kg以上の重さのブロックをパッケージングすることができる。

［図1］〜［図4］に示す本発明の包装設備は外皮付きホットメルト接着剤製品40をその輸送手段65へ導く手段30を有している。この導入手段30はコンベヤ手段65の上流区域にある。コンベヤ手段65はコンベヤ路（［図1］の点線矢印60）を規定する。
本発明設備はさらに、液体冷媒55を用いた冷却手段50をさらに有する。導入手段30の下流にはプレス手段70、75且つ超音波溶着手段70、70があり、これらの手段は同期制御手段（図示せず）によって作動される。このプレス手段且つ溶着手段70、75と切断手段（図示せず）は液体冷媒55中に浸されている。

導入手段30を離れる外皮付きホットメルト接着剤製品40は例えば実質的に円筒形状をしている。コンベヤ手段65は例えば互いに隣接したローラー群からなり、好ましくは発泡体タイプの可撓性材料で被覆されている。

コンベヤ手段65上に導入された外皮付きホットメルト接着剤製品40はプレス手段70、75へ運ばれる。外皮付き接着剤製品はその一部がプレス手段70、75によって先ず最初に挟さまれ、プレスされる。従って、プレス後の上記部分の残りの厚さは初期厚さよりはるかに薄い値になり、例えば外皮付きホットメルト接着剤製品の外皮のほぼ2倍の厚さまで絞られる。

次に、上記の残った層を超音波溶着手段によって溶着する。この溶着は迅速にでき且つ簡単に自動化できる。溶着が水中に沈めた状態で行なわれるので冷間（コールド）溶着ができる。従って、得られた溶着部（ウエルド）は安定したものになり、外皮の後クリープはほとんど観測されず、重さが0.5kg以上のブロック45の場合でも、シールの所にギャップ（間隙）はほとんどまたは全くない。しかも、得られたシールはブロックが例え重さが1.4kgになり、長さが330mmになってもその特性を維持する。接着剤製品のプレス手段、溶着手段および切断手段については［図5］〜[図7］で詳細に説明する。

得られた製品は、簡単にハンドリングでるような寸法（例えば、バッチを運搬、貯蔵するのに適した寸法）またはユーザの要求寸法のブロック45にするために切断手段によって切断できる。

［図1］の設備の配置は溶着サイクルの継続時間を簡単に変えることができ、従って、プレス兼溶着手段70、75の制御手段のパラメータ以外の他のパラメターを変えずに、ブロック45の長さを変えることができる。これによって最初の長さ（例えば120mm）の接着剤製品のブロックと異なる長さ（例えば330mm）の接着剤製品のブロックを生産するセッションへの生産の移行を生産ラインを止めずに全く中断無しに実行することができる。これによって最終製品を極めて簡単に合わせることができる。

一つの実施例では、プレス手段70、75、溶着手段および切断手段がコンベヤ路上の実質的に同じ場所に位置しており、それによって設備の人間工学（エルゴノミックス、ergonomics）が改善する。プレス手段と超音波溶着手段は例えば設備の単一加工（ワーク）ステーションを形成できる。必要な場合には、プレスの機能と溶着の機能の両方を一つのホーン70（または以下で示す変形例のように複数のホーン70）で行なうことができる。従って、このホーンは製品に対して相対移動できなければならず、特に、一つの軸線、例えばz軸に沿って平行移動運動ができなければならない。この軸線に沿ったホーンの複合運動の２つの別々の振幅は区別できる。第１の振幅はプレス操作に対応し、第２の振幅は超音波振動溶着操作に対応する。従って、同一のホーンをプレス操作と溶着操作の両方で使用できる。これは人間工学の面で有利であり、移動するホットメルト接着剤製品のトラッキング（下記参照）のサーボコントロールを容易にすることができる。

一つの実施例では複数のホーンを平行に使う。この場合、各ホーンは製品コンベヤの方向に対して横方向の面内に互いに隣接するが連続せずに配置するのが好ましい。これは溶着幅を増加させるのに役立つ。少なくとも各ホーンが互いに連続しない場合には、使用する増幅器の数を同一基準で増やすことによって各々のホーンに合った振幅を維持することができる。

プレス手段70、75と溶着手段はアンビル75をさらに有することができる。外皮付き接着剤製品はホーン70とこのアンビル75との間に押圧できる。プレス操作ではアンビル75を静止させ、ホーン70を一つまたは複数の軸線に沿って移動させるか、この逆に移動してプレス操作を確実に行なうことができる。あるいは、ホーン70とアンビル75の両方を一つまたは複数の軸線に沿って移動させることもできる。従って、プレス操作に必要な運動の振幅はホーン70とアンビル75との間で共有される。しかし、ホーンとアンビルの振幅を同じにする必要はない。

［図２］〜［図４］に示すように、切断手段はアンビル75に摺動接触するように取付けられたナイフ80の形にするのが有利である。従って、切断は溶着直後に行なわれ、実際には同時に起こる。さらに、ナイフ80に残る自由度は一つだけであるので、切断手段のサーボ制御が簡単になる。

一つの実施例では、溶着手段、好ましくはプレス手段と溶着手段の両方はコンベヤ路の方向に対してほぼ直角な面内に含まれる回転軸を中心に回転するように設計されている。これらの手段の運動は円運動よりは楕円運動にして、製品のトラッキングを改善するのが好ましい。［図１］〜［図４］の実施例ではこの回転軸はｘ、ｚ面に対してほぼ垂直である（他の実施例ではこの回転軸はｚ軸にほぼ平行か、ｚ軸上にある）。

［図２］〜［図４］に示すように、コンベヤ方向はｘ軸に対応し、振幅は実際のスケールではなく、理解を容易にするために誇張して示してある。これらの運動は２つの異なる軸線（例えば［図２］〜[図４］のｘ軸とｚ軸）の周りの２つの平行運動からなるとも記載できる。プレス手段／溶着手段のこれらの運動のおかげで、プレス手段／溶着手段と接着剤製品との間の相対速度は接着剤製品の移送速度とは独立して実質的にゼロに減らすことができる。

上記の例は一つの操作サイクルの連続したフェーズにおける包装設備の溶着手段の概念的断面図を示す［図２］〜[図４］に示してある。これらの図に示すホーン70およびアンビル75とナイフ80の各々はｙ軸（図示せず）を中心に回転運動または楕円運度をする。アンビル75およびナイフ80はバネ77、82上に取付けるか乗っているのが好ましい。そうすることによって溶着時にホーンによって生じる超音波振動数の振動を吸収することができる。

ナイフに関しては、ナイフが格納された時（「ポイントO」に対応、下記参照）に対応するバネ82のコイルが実質的にタッチするのが好ましい。ポイント０での切断が早過ぎるのを避けるためにコイルは安全な距離以内にあるのが好ましくい。回転運動は［図2］〜[図4］の湾曲した矢印点線で象徴的に示してある。点線はホーン70上の一つの点が辿る実際の経路とアンビル75上の点またはナイフ80上の点が辿る経路とに対応している。
しかし、アンビルの経路はｘ方向に沿った単純な平行移動にしてもよいということは理解できよう。

第１フェーズ（図２）ではアンビル75とホーン70とは互いに接近（ｚ方向）し且つｘ軸方向に沿って接着剤製品の移送速度に調節された実質的にゼロでないｘ軸成分の速度で移動する。ナイフ８０は上昇位置にセットされている。
軸線ｘ、ｚの基点ポイント０（図２）はアンビル75とホーン70とが垂直方向に接触する位置すなわち冷えた（コールド）シールができ、ナイフが後退する位置（第２フェーズ、図3）位置に対応する。得られた冷えた（コールド）シールは次に超音波溶着される。その間、アンビルとホーンは［図３］の位置のままである。これら２つの点については［図5］〜[図7］で詳細に説明する。

第３フェーズ（図４）では、ホーン70とアンビル75は互いに分離する。ナイフ80が上昇し（適用可能な場合）、例えばバネ82によってホーン70の方向へ弾性的に押し戻される。次に、ホーン70に超音波振動を伝える指令が送られる。それによって外皮のシール（コールドシール）がナイフ80（上昇位置にある）の近傍で接着剤製品を溶着し、切断する。この点に関しては［図５］〜[図７］でも詳細に説明する。

溶着サイクル中の回転運動の角速度は可変にでき、プレス手段と溶着手段の各々の運動を制御手段によって関連付けするのが好ましい。そうすることによって製品のトラッキング（追跡）速度、特に溶着時間およびレベルを改善することができる。

一つの実施例では、プレス手段および溶着手段の全部または一部の角速度のパラメター化（parameterizing）は主として２つのフェーズ（相）から成る。第１フェーズは上記手段を移動中の外皮付き接着剤製品との同調させる相に対応し、第２フェーズはサイクルの再開に対応する。両方のフェーズは遷移フェーズ（すなわち加速度期と減速位期）とを介して分離されている。プレス手段/溶着手段および切断手段、特にホーンの角度（または角距離）、時間および速度を一般的な変数Ｄ、ｔおよびＶで表すことにする。これらは第１フェーズではＤｌ、ｔｌおよびＶｌとし、第１フェーズではＤ２、ｔ２およびＶ２とする。また、加速度期および減速位期はｄａ、ｔａおよびＶａとする。

これらの角距離は下記の式を満足する：
Ｄｌ＋Ｄ２＋２Ｄａ＝３６０°
同様に、上記時間は下記の式を満足する：
ｔｌ＋ｔ２＋２ｔａ＝Ｔ
Ｔはサイクル継続時間である。
戻りの時間Ｔｒはｔ２＋２ｔａに対応し、これは角距離Ｄｒに対応させることができる。

第１フェーズの速度すなわちＶｌは、移送中の接着剤製品との同調を最適化するために調節できる。第２フェーズ中の平均速度は接着剤製品の移送速度と希望するブロック長さの関数によって調節できる。

移送用外皮付きホットメルト接着剤製品との同調性を最大限柔軟にするために、Ｖｌは平均速度Ｖｌ_ave（溶着帯域を最小に対応させる）に関して可変にパラメター化するのが好ましい。そのためには減速ギヤを備えたブラシレスモーターを用いてホーンおよび／またはアンビル75を駆動することができる。このタイプのモーターは熱損失、柔軟であるという利点があり、高電圧を使用することができる。例えば、11N/mのトルクを出すモーターを選択することができる。

ナイフの近傍で溶着、切断のために超音波振動をホーンへ送る命令を出すときのコンベヤの方向から測定したホーン角度位置は例えば180〜190°の間（あるいは、選択した測定方向によっては0〜10°の間）にすることができる。可変時間は例えば0.1〜0.7秒である。

［表１］[表２］は本発明の包装設備および／または方法で使用したパラメータと、得られた結果（平均）の一覧である。これらの表は要求されるブロック長がそれぞれ120mmおよび330mmである第１および第２のタイプの包装に関するものである。

これらの表から先ず最初に分ることは、所望ブロック長（従って所望重量）にかかわらず、同じ（2000kg/時、必要な場合にはそれ以上）生産速度が達成できるということである。さらに、プレス手段/溶着手段/切断手段の制御手段のパラメータ化以外は他に実質的に変更をせずに、同じ設備および／または方法で、各種形状の所望の包装ができるということも明らかである。この場合、同じ移送速度が維持できるので、外皮付き接着剤製品の導入手段（または供給階段）を修正する必要がないという点についても注目する必要がある。さらに、ｔｌ、Ｄｌ、Ｖｌのパラメータ化が[表１］と［表２］で同じであるということにも注目しなければならない。すなわち、例えば供給される接着剤製品のタイプや所望の生産量に応じてこれらのパラメータを微調整でき、包装のタイプを変えた時に同じパラメータを保存できる。長さの異なる新しいタイプの包装が要求された時にはサイクルの再開(resumption)に対応するパラメータを調節する。

［図1］を再度参照する。液体冷媒としては冷却水、好ましくは５℃以下の温度に維持された冷却水が選択できる。接着剤は、コンベヤ手段上に導入でき且つ（適用できる場合）製造可能にするために、それよりはるかに高い温度（一般には90〜200℃の間）である。

外皮付きホットメルト接着剤製品は例えば共押出で製造でき、また、接着剤を外皮中のポンプ圧送して製造できる。以下、これらの点について説明する。本発明の一つの実施例では、接着剤製品を導く手段30は共押出機から成る。接着剤および外皮製品の各々は各パイプ35、37を介して共押出機30に供給され、この共押出機30から外皮付き接着剤製品40として供給される。

外皮はブロックの取り扱いを簡単にするために非接着性（nonadhesive）であるのが好ましい。そうすることによって以降のブロックの包装および在庫管理が容易になり、例えば、複数のブロックを互いに接着なしに包装して、運搬することができる。ホットメルト接着は外皮の融点以上のコア融点を有するのが好ましい。両者は最低でも既に述べたように所望用途で所定温度で互いに相溶性がある。すなわち、公知技術の同様に接着剤と皮は一体に溶融して均一な製品が得られる。得られる製品の特徴は接着剤単独の場合の特徴を実質的に２つの成分の重量比率で有する特徴と同じである。

次に［図５］〜［図７］を参照して本発明の包装方法をさらに詳細に説明する。
外皮付きホットメルト接着剤製品の連続供給の最初の階段は上記の導入手段を用いて行なうことができる。供給後直ちにまたはその後に接着剤製品は液体冷媒中に浸される。この液体中への浸漬によって外皮付き接着剤製品が冷却され、必要に応じてメンブレンの一体性が確保される。この液体中への浸漬は上記の液体冷媒中への浸漬手段を用いて行うことができる。外皮付き接着剤製品の部分的なプレス階段も本発明の設備に関して説明する手段を用いて実行できる。

［図５］は［図2］の手段の概念的な断面図で、本発明の一実施例に従ってサイクルの第2フェーズで外皮付きホットメルト製品に圧力を加えるプレス手段を示している。サイクルのこのフェーズではホーン70とアンビル75はポイント０にある。この位置は両者が互いに仮想的に接触する点すなわち圧縮位置に対応する。［図５］は接着剤製品の一部がホーン70とアンビル75との間に圧縮された状態を示している。この圧縮（プレス）の目的は既に述べたコールドシールを行うことにある。

プレス後、ホーン70とアンビル75との間には接着剤製品の薄い層が残る。この層は実質的に接着剤製品の保護外皮のみから成るのが好ましい。従って、ポイントOではホーン70とアンビル75との間に間隙があり、残った層の厚さは外皮の平均厚さのほぼ2倍の厚さに近くなる。ホーン70とアンビル75との間に圧縮された層の温度は一般に接着剤製品の温度（例えば、導入手段を離れた時の温度は110℃）よりはるかに低くなっている。特に、圧縮によってホーン／アンビル組立体の近傍の接着剤製品には応力が発生する。

本発明の一実施例では、制御手段からホーン70へ命令が出された後、ポイントOでホーン70とアンビル75との間に保持された接着剤製品40はホーン70によって超音波振動数でアンビル75に向かって叩かれる。このハンマリングを受ける媒体の変化、特に、叩かれる両層の相互進入によって、既に得られているコールドシールが補強される。しかし、ホーン70、アンビル75およびナイフ80による溶着の命令は［図６］に示す位置の時にのみ送るのが好ましい。

本発明の包装方法は溶着階段と外皮付き接着剤製品をブロックに切断する階段とをさらに有している。［図６］はサイクルの第３フェーズでホットメルト製品に力を加える［図２］の手段の概念的断面図である。サイクルのこの第３フェーズではホーン70はアンビル75から離れる方向へ移動する。必要な場合には、制御手段がナイフ80を駆動して溶着された層を切断するか、逆に、バネを用いてナイフ80をホーン70の方へ戻すことができる。ナイフ80によるこの層の負荷はこの層とホーン70との間およびこの層とアンビル75（［図６］に示すように）との間にギャップ（間隙）が維持されて上記の層が損傷しないように設計されている。

本発明の一実施例では、ホーン70とアンビル75とが［図6］の位置にある時に機械的超音波振動を送る命令がホーン70に送られる。ナイフ80の上側壁へ上記層がハンマリングされることによってホーン70とナイフ80との間に挟持された層の所で外皮付き接着剤製品の溶着と切断とが行われる。

従って、切断区域の近傍でホーン70とナイフ80によって溶着ができる。従って、溶着の品質、特に溶着強度が改善される。プレス時に最初のシールがコールドシールとして作られ、このシールでの脆化区域を最小にすることができ、無くすこともできる。従って、漏れ（リーク）はほとんどなくなる。

切断の品質および時間と、ホーンおよびナイフ80の材料の強度とに関しては、切断角度が重要である点に注目されたい。溶着を可能にするためにはナイフは十分に平らでなければならず、所定時間後すなわち溶着溶に充分な時間を与えた後に溶着された層を切断できるようにするためには十分に尖っていなければならない。この点に関しては、テストの結果、ナイフの横方向の面から測定した角度が５〜15度であるのが理想的であることが分っている。しかし、この角度はメンブレンの組成、外皮付き接着剤製品の寸法および速度に従って変えることができる。例えば、ホーンおよびナイフの材料は鋼、チタンまたはこれらの合金の中から選択できる。

プレス直後に最初の超音波溶着を行う実施例と、第２の超音波溶着を少なくとも部分的に切断と同時に行う上記の実施例とを組なわせることでシールの品質をさらに良くすることができる。すなわち、最初の溶着時に外皮の比較的広い部分（実質的にコールドシール区域に対応する部分）を超音波溶着し、第２の溶着時にナイフの近傍に限られる幅の狭い帯域を溶着する。この溶着の組合せによって切断の後に外皮のシールの所で漏れが起きる危険を減らすことができる。

［図7］はサイクルの第４階段でホットメルト製品を操作する［図2］の手段の概念的断面図を示す。この第4階段は、必要な場合、サイクルの上記第１フェーズに対応させることができる。この第４階段ではホーンはアンビル75から離れる移動を続けている。接着剤製品の一部40は連続的に供給される接着剤製品と一体のままであり、他の部分45は切断階段後にそれから分離している。部分45（部分的に示す）がブロックを形成する。このブロックの外皮は接着剤製品の内圧によって接着剤製品の端部は半球状に変形する（［図7］と［図5］とを比較）。

外皮付き接着剤製品はその移送中に変形できる点に注意する必要がある。接着剤製品の実質的に円形の横断面を次第に平らにして、最終的に楕円形にすることができる。すなわち、一つのバッチに詰めた時に、円形横断面のブロックに比べてより小型になる。この変形は重力効果のみで起こるか、入口間隙が次第に小さくなるように配置したベルト間またはローラ間で行うことができる。変形例では、製品をブロックに切断した後に変形することもできる。しかし、この方法は超音波溶着したシールを損傷する危険があるので、好ましくはない。

上記の包装方法は本発明設備に独立して適用してもそれら設備に関して上記で説明したものと同じ効果が得られる。本発明の包装方法および設備を用いることによって0.5kg以上、さらには1.4kg以上の重いブロックを包装することができる。

本発明はさらに、外皮付きホットメルト接着剤製品のブロックに関するものである。このブロックはホットメルト接着剤製品を含む両末端が超音波溶着されたホットメルト接着剤製品と外皮とから成る。このブロックは少なくとも0.5kg以上、好ましくは1.4kg以上の重さを有する。適用可能な場合、ホットメルト接着剤製品は共押出しされるか、ポンプで外皮中に圧入される。さらに、外皮は接着剤の融点以下の融点を有するか、少なくとも用途に合った所定温度で外皮と接着剤とが互いに相溶性を有する。さらに、既に述べたように、ホットメルト接着剤製品は例えば感圧性ホットメルト接着または柔らかい材料にすることができる。

本発明の外皮形成法で使用する外皮材料は一般に高分子重合体材料であり、高分子量の変性ポリマー材料または高分子重合体の混合物である。そうした材料の例としてはエチレン／酢酸ビニールコポリマー（EVA）、エチレンアクリレートまたは高分子量低密度ポリエチレンコポリマー、メタロセンまたはシングルサイトまたはチーグラー−ナッタ触媒で作ったエチレンコポリマーが挙げられる。

一つの実施例のホットメルト接着剤は少なくとも一つの熱可塑性高分子を他の成分、例えば可塑剤または粘着付与剤と混合した組成物から成る。種々の熱可塑性材料、例えばエチレンをベースにしたポリマー（ポリエチレンとそのコポリマーおよびターポリマー、例えばエチレン／酢酸ビニールコポリマー）、ポリアミド、ポリブタジエンゴム、ポリエステル、熱可塑性ポリカーボネート、アタクチックポリプロピレンを含むアタクチックポリ-α−オレフィン、ＡＢＡブロック共重合体（ここで、Ａブロックはポリスチレン、Ｂブロックはイソプレン、ブタジエン、エチレン-ブチレン）、エチレン-プロピレンまたはこれらの混合物を挙げることができる。

これらの組成物は一般にパーマネントの溶解性と溶融性とを有し、加熱時に流れることができ、応力下にクリープでき、軟化して少なくとも２つの基材の間にボンド（結合）を形成することができる。この材料は冷却後には結合部がクリープや変形に抵抗するのが好ましい。これらの組成物はテープ、安全ガラス、シューセメントの製造で使うことができ、フィルム、フォイルまたは不織布、金属、木材、ゴム、紙、その他多くの材料を結合したり、積層するのに使用することができる。

これらの組成物は少なくとも２つの基材を結合する能力に加えて、それら間の空間、ギャップまたは空洞を満たしてバリヤーを形成するのにも使用できる。そうした組成物は本明細書ではシーラントといい、本発明の好ましい実施例である。

好ましいシーラント組成物としては例えば下記が挙げられる：
i) ５〜65重量％のブチルゴムまたはポリイソブチレンゴムまたはＥＰＤＭゴムまたはこれらの混合物（任意成分として、マイナーな量（すなわちi）の全成分の200重量部に対して100重量部以下）のアクリル重合体、ポリビニールブチラール、ポリアミド、ポリエチレン、アタクチックポリプロピレン、ポリα−オレフィン、エチレン-アクリル酸コポリマー、エチレンとアクリル酸エチルとのコポリマーおよびエチレンと酢酸ビニールとのコポリマー、スチレン-ブタジエン−スチレンおよびスチレン-イソプレン-スチレンブロックコポリマーの中から選択される一種以上の熱可塑性ホモポリマーまたはコポリマーを混合することができる）、
ii) 10〜70重量％の顔料を含む無機充填剤、
iii) 0.25〜５重量％接着促進剤、
iv) 0〜30重量％の可塑剤、
v) 10〜40重量％の粘着付与樹脂、
vi) 0〜1重量％のポリマー中に既に入っている以上の量の抗酸化剤。

特に好ましい組成物は下記である：
i) 10〜35の重量％ブチルゴム（任意成分として、アクリル重合体、ポリビニールブチラール、ポリアミド、ポリエチレン、アタクチックポリプロピレン、ポリアルファオレフィン、エチレン-アクリル酸コポリマー、エチレンとアクリル酸エチルとのコポリマー、エチレンと酢酸ビニールとのコポリマーの中から選択される一種以上の熱可塑性ホモポリマーまたはコポリマーを最大で30重量％まで含むことができる）、
ii) 10〜45重量％の顔料を含む無機充填剤、
iii) 0.25〜2.5重量％の接着促進剤、
iv) 0〜20重量％の可塑剤、
v) 10〜35重量％の粘着付与剤樹脂、
vi) 0〜0.5重量％の追加の抗酸化剤。

成分i)の「ブチルゴム」とはポリイソブチレンとイソプレン（通常は約1〜2％のイソプレン）とのコポリマーを意味する。用語ＥＰＤＭはエチレン、プロピレン、ジエンモノマのターポリマーを表す。
これらの組成物は二重ガラス窓のウインドウユニット製造でシーラントとして使用できる。このシーラントはユニットを窓に嵌め込む前の短時間の間、ユニットの各要素を保持するシーラントとしての特性を有していなければならず、しかも、ユニットの使用寿命を決める耐候性をユニットに与えるような長期（例えば、少なくとも10年、好ましくは最低でも20年以上）にわたる特性も有していなければならない。シーラントの短期特性と長期特性とを最適化するためにはシーラント組成物中に含めることができる接着促進剤の量をバランスさせる必要がある。

本発明方法で得られる外皮付きシーラントのブロックは、パッケージングとして一般に使われているリサイクルが不可能なシリコーン樹脂を用いたボール紙にコーティングをしたものより環境に優しい形の二重ガラス窓ユニット用グラスシーラントをメーカに提供することができるということが分っている。二重ガラスのウインドウユニットのメーカは加工前に外皮をシーラントから除去する必要がなく、また、加工中に外皮がシーラント中に溶け込むが、短期特性および長期特性の両方に問題はなく、特に、シーラント中に外皮が存在していても、シーラント組成物中の接着促進剤の量を増やす必要もないということも分っている。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、当業者は種々の変形を行なうことができる。特に、外皮が裂けるのを防止するために［図５］、[図６］、[図７］に示したアンビル75のエッジの鋭い角度を丸くすることができる。

本発明の外皮付きホットメルト接着剤製品包装設備の一実施例の概念図。 本発明の包装設備の一実施例のプレス手段、溶着手段および切断手段の操作サイクルの第１フェーズの概念的断面図。 図２の各手段の操作サイクルの第２フェーズの概念的断面図。 図２の各手段の操作サイクルの第２フェーズの概念的断面図。 操作サイクルの第２フェーズでホットメルト製品に作用する図２の各手段の概念的断面図。 操作サイクルの第３フェーズでホットメルト製品に作用する図２の各手段の概念的断面図。 操作サイクルの第４フェーズでホットメルト製品に作用する図２の各手段の概念的断面図。

符号の説明

30 導入手段、
40 外皮付きホットメルト接着剤製品
45 ブロック
50 冷却手段、
55 冷媒
60 コンベヤ路、
65 輸送手段、
70、75 プレス手段
70、75 超音波溶着手段、

Claims (23)

1. 下記(a)〜(e)の階段から成る、外皮付きホットメルト接着剤製品をブロック形に詰めるための包装方法：
   (a) 外皮付きホットメルト接着剤製品を連続的に供給し、
   (b) 外皮付きホットメルト接着剤製品を液体冷媒中に浸し、
   (c) 液体冷媒中に浸された外皮付き接着剤製品の一部分をプレスし、
   (d) プレスした部分で液体冷媒中に浸された外皮付き接着剤製品を超音波溶着し、
   (e) プレスした部分で液体冷媒中に浸された外皮付き接着剤製品をブロックの形に切断する。
2. プレス階段、超音波溶着階段および切断階段を同一加工ステーションで実行する請求項1に記載の包装方法。
3. プレス階段および溶着階段をホーン（sonotrode）を用いて行なう請求項2に記載の包装方法。
4. 切断階段をアンビルと摺動接触するナイフを用いて行なう請求項３に記載の包装方法。
5. 切断階段を超音波溶着階段と同時に行なう請求項1に記載の包装方法。
6. 液体冷媒中に浸す階段(b)で接着剤製品を冷却水中に浸す請求項1に記載の包装方法。
7. 切断階段（c）で外皮付き接着剤製品を実質的に120または330mmに等しい長さのブロックに切断する請求項1に記載の包装方法。
8. 階段(a)で供給される外皮付き接着剤製品が非接着性の外皮を有する請求項1に記載の包装方法。
9. 階段(a)の前にホットメルト接着を外皮中に収用する階段をさらに有する請求項1に記載の包装方法。
10. 上記の外皮形成階段を、外皮とホットメルト接着とを共押出しして行なう請求項9に記載の包装方法。
11. 従来の外皮形成階段は、ホットメルト接着を外皮にポンプで送りこむ階段である請求項9に記載の包装方法。
12. 下記(f)〜(j)の階段を有する、外皮付きホットメルト接着剤製品をブロックの形に詰めるための方法：
    (f) 外皮付きホットメルト接着剤製品を連続的に供給し、
    (g) 外皮付きホットメルト接着剤製品を液体冷媒中に浸し、
    (h) 液体冷媒中に浸された外皮付き接着剤製品の一部分をプレスし、
    (i) プレスした部分で液体冷媒中に浸された外皮付き接着剤製品を超音波溶着し、この溶着およびプレス階段ではホーン（sonotrode）を使用し、
    (j) プレスした部分で液体冷媒中に浸された外皮付き接着剤製品をブロックに切断し、この切断階段を溶着階段と同じ加工ステーションで溶着階段と同時に実行する。
13. 供給されるホットメルト接着がシーラントである請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
14. 供給されるホットメルト接着が下記組成を有する請求項13に記載の方法：
    i) ブチルゴムまたはポリイソブチレンゴムまたはＥＰＤＭゴムまたはこれらの混合物：
    5〜65重量％、
    ii) 顔料を含む無機充填剤：10〜70重量％、
    iii) 接着促進剤：0.25〜５重量％、
    iv) 可塑剤：0〜30重量％、
    v) 粘着付与剤樹脂：10〜40重量％、
    vi) ポリマー中に既に含まれている以上の抗酸化剤：0〜1重量％。
15. ５〜65重量％のブチルゴムまたはポリイソブチレンゴムまたはＥＰＤＭゴムまたはこれらの混合物をマイナー量のアクリル重合体、ポリビニールブチラール、ポリアミド、ポリエチレン、アタクチックポリプロピレン、ポリ−α−オレフィン、エチレン-アクリル酸コポリマー、エチレン−アクリル酸エチルコポリマーおよびエチレン−酢酸ビニールコポリマー、スチレン−ブタジエン-スチレンおよびスチレン-イソプレン−スチレンブロックコポリマーの中から選択される一種または複数の熱可塑性ホモポリマーまたはコポリマーと混合する請求項14に記載の方法。
16. 供給されるホットメルト接着が下記組成を有する請求項14に記載の方法：
    i) 10〜35重量％のブチルゴム(任意成分として30重量％以下のアクリル重合体、ポリビニールブチラール、ポリアミド、ポリエチレン、アタクチックポリプロピレン、ポリアルファオレフィン、エチレン-アクリル酸コポリマー、エチレン／アクリル酸エチルコポリマーおよびエチレン／酢酸ビニールコポリマーの中から選択される一種または複数の熱可塑性ホモポリマーまたはコポリマーを含むことができる）、
    ii) 10〜45重量％の顔料を含む無機充填剤、
    iii) 0.25〜2.5重量％の接着促進剤、
    iv) 0〜20重量％の可塑剤、
    v) 10〜35重量％の粘着付与剤樹脂、
    vi) 0〜0.5重量％の追加の抗酸化剤。
17. 下記（１）〜（７）から成る外皮付きホットメルト接着剤製品を包装するための設備：
    （１）コンベヤ路の上流域へ外皮付きホットメルト接着剤製品を導く手段、
    （２）上記コンベヤ路に沿って配置された液体冷媒から成る冷媒手段、
    （３）上記コンベヤ路に沿って接着剤製品を輸送する手段、
    （４）接着剤製品をプレスする手段、
    （５）接着剤製品を超音波溶着する手段、
    （６）接着剤製品を切断する手段、
    （７）プレス手段および溶着手段を同期制御する手段、
    （ここで、プレス手段、溶着手段および切断手段が液体冷媒中に浸されている）
18. プレス手段、溶着手段および切断手段がコンベヤ路上の実質的に同一位置に位置している請求項１７に記載の設備。
19. 超音波溶着手段がホーン（sonotrode）を有し、プレス手段が上記ホーンとアンビルとから成る請求項１７に記載の設備、
20. 切断手段がアンビル上を摺動接触するナイフから成る請求項１９に記載の設備。
21. 溶着手段が可変の角速度で回転するように設計されている請求項１７に記載の設備。
22. 液体冷媒が冷却水である請求項１７に記載の設備。
23. 外皮付きホットメルト接着剤製品を導く手段が共押出し機から成る請求項１７に記載の設備。

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