JP6498768B2 - 瞬間的な粘着力を測定するために手動または遠隔制御されるローリングボール装置 - Google Patents

Description

本発明は、接着剤が、テープ、ラベルまたは他の接合システムとして使用されるフィルム表面上の層として含浸される際に、接着剤の接着性能を測定するための測定装置に関する。

粘着テープおよびラベルの製造において、所望の性能を得るためには、最終的な用途に応じた接着剤を使用することが非常に重要である。接着剤配合者は、混合物の式の均衡から始まり、重合体や粘着付与剤等のいくつかの成分の変更まで、最終的な接着剤特性を調整してそれらの要件を満たすためのいくつかの方法を有する。

梱包等のいくつかの用途は、収容物の完全性を維持するために、高いせん断および結合力を必要とするが、自動化されたアプリケーションシステムを使用する場合、急速な粘着力が生産性のために非常に重要である。

テープおよびラベルを、標準化された試験方法のための仕様に従った室条件または標準化された実験室条件とは異なる条件下で機能させる必要がある場合、これらの前述した異なる条件において、特定の評価を開発する必要がある。

とりわけ、ＡＳＴＭ、ＰＳＴＣ等の標準化システムは、複数の標準化された分析技術を評価して、全ての接着特性を特徴付ける。これらの多くは、２３℃かつ相対湿度が５０％の標準化された室条件において実施され、その他は、より高い温度またはより高い湿度含有量において、接着剤をそのような条件に曝露する用途のために実施される。

ファストボンディング処理を利用する場合、ローリングボールタックは、テープおよびラベル等の用途において使用される接着剤の接着性能のための試験として好適である。この評価は、評価されるテープまたはラベル等の接着表面に亘って一定速度で回転する金属ボールを使用して実施される。一定速度に到達するための金属ボールの推進力は、一定の傾斜角度を有する標準化された金属ランプを使用して取得される。この一定の傾斜角度に亘って、ボールが回転して、テープまたはラベルにおける接着剤表面に到達する。接着剤の接着性能が高いほど、金属ボールの移動は短くなる（またはその逆となる）。ボールをランプの頂部において解放する作業は、ボールを保持する機構のトリガーを押下する作業者によって手動で行う。

しかしながら、この評価のための試験方法および装置は、ＰＳＴＣ、ＡＳＴＭおよびその他の標準化された評価方法に従った標準化条件において実施されるように、単に参照するものである。

換言すると、感圧接着剤は、室温が低下するとタック性能が低下することは既知である。従って、テープまたはラベルが室温よりも低い温度下で適用される場合、接合工程において十分な速度に到達するために、それらの温度における接着材料の粘着力が十分であるか否かを知ることは非常に重要である。

低下した温度にてローリングボールタック評価を実施する必要がある場合、何人かの接着剤の製作者は、この評価を、要求される低下した温度を達成するのに十分な冷却システムを装備し、かつ、作業者が内側に進入可能な寸法を有する特定の条件下の部屋において開発する。作業者は、ランプを操作し、評価を実施するために、凍結温度を支持する特殊な衣服を身に付けなければならない。これは、建設するのに費用が掛かり、かつ、上述した低い温度において作業をするのに大量のエネルギーを利用するため、評価に要するコストが増加する。更に、評価温度まで室温を下げるのに数時間は必要であり、それ故、一日に１つの評価しか実施できない場合もある。

接着剤配合者は、より迅速に、より少ない設備投資で、操作コストおよび操作リスクがより少なく、評価の正確性および反復性を保持した、０℃以下でのローリングボールタック評価を開発することができる評価システムを待望している。

特許文献１：米国特許第８０６９７０２号は、テープの粘着力を測定するための測定装置に関する。この測定装置は、基部、支持板、位置決め機構、および角度調整機構を含む。しかしながら、特許文献１に記載の装置は、本発明に記載の装置のような遠隔操作を含まない。

本明細書においては、遠隔操作可能な新規のランプ設計を提案することにより、前述した評価のために必要となる、より低い温度および湿度に室条件を制御することができる小型の実験室内でのランプの使用を可能にする。そのような新規のランプ設計により、全ての周辺設備と共に高価な冷却室を不要とし、かつ、システムを操作するために作業者が冷却室内に進入する必要もなくなる。

米国特許第８０６９７０２号明細書

本発明は、ローリングボールタック装置およびトリガーシステムを備え、接着剤の接着性能を測定するための測定装置に関する。このシステムは、遠隔操作して、ランプの上部における金属ボールを解放するシステムをトリガーすることができる。

本発明の一実施形態において、トリガーシステムは、電磁アクチュエータである。また、別の実施形態において、トリガーシステムは、空気圧アクチュエータである。電磁アクチュエータは、電池または同等の電源を利用して遠隔操作することができる。

別の実施形態において、ランプのトリガーシステムは、同一の空気圧アクチュエータ要件に従った気流および気圧を有する標準実験室の給気から供給される空気圧アクチュエータである。

上述した実施形態は、接着性能を、実験室において存在する標準化された条件とは異なる条件において測定する必要がある接着剤配合者、粘着テープおよびラベルの生産者または最終ユーザに利点を提供する。なぜなら、実験用オーブン、耐候性試験チャンバ、および同様の装置等の小型の調整室を利用することによって、ローリングボールタック評価を再現することができるからである。これらは、ランプをこれらの小さなチャンバ内に導入し、閉鎖したチャンバの外側から遠隔的に、そこに一体化された電気機械的遠隔アクチュエータを作動させることにより、配合者は、いくつかの特定の最終用途のために必要とされる特定の条件を再現することができる。

有線の電磁アクチュエータ、遠隔制御、および電源を含む、組み立てられたローリングボールタックランプの説明図である。 電磁アクチュエータ機構の拡大分解図である。 粘着テープまたはラベル用の接着性能の測定のための実施形態の説明図である。

本明細書は、「ローリングボールタック」として既知の粘着力測定を実施するための新規なランプ設計を記載する。このランプ設計は、遠隔操作によりトリガーすることができ、金属ボールをランプの上部において解放して、一定の速度に到達させ、かつ、接着表面に亘ってある距離だけ走行させて、接着剤の接着能力の機能を評価するシステムを含む。

本発明の一実施形態において、遠隔操作システムを含む新規のランプ設計を使用して、試験用に必要とされる室温および湿度条件をもたらすために実験室において使用される小型の耐候性試験チャンバを使用してフィルムに含浸される感圧接着剤において、「ローリングボールタック」として既知の、粘着力の測定を実施する。このランプは、部屋および周辺機器を不要とし、かつそのような部屋内の条件を生成および制御するのに必要となるエネルギーを不要とし、また同時に、作業者は、試験を開発するためのそれらの極限的な条件を備える該部屋への進入も不要となる。

別の実施形態において、ランプのトリガーシステムは、標準電気実験室ウェブ（１１０ＶＡＣ，２２０ＶＡＣ）から供給可能であり、かつ、低い直流出力電圧（１２ＶＤＣまたは電磁アクチュエータのコイルに従って必要とされる電圧）を有する電池または同等の電源を使用することによって、機器の作業者を電気ショックのリスクから回避することができる、遠隔操作可能な電磁アクチュエータである。

別の実施形態において、ランプのトリガーシステムは、同一の空気圧アクチュエータ要件に従った気流および気圧を有する標準実験室の給気から供給される空気圧アクチュエータである。

別の実施形態において、電磁または空気圧アクチュエータは、ケーブルを必要とすることなく、無線の電子送信／受信システムを通じてトリガーすることができる。

図１および図２は、標準ローリングボールタック装置１における電磁アクチュエータ４の組み立て例を示す。電磁コイルは、電源９によって、電送用の２本の分離した金属ケーブルを通じて給電され、また、瞬間押しボタンスイッチおよび２個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む電子回路５によって制御される。ここに、第１発光ダイオード（緑）６は、システムが給電されたことを示しており、第２発光ダイオード（赤）７は、アクチュエータが作動したことを示す。

電源は、標準電気実験室ウェブ（１１０ＶＡＣ，２２０ＶＡＣ）から供給可能であり、かつ、低い直流出力電圧（１２ＶＤＣまたは電磁アクチュエータのコイルに従って必要とされる電圧）を有することにより、機器の作業者を電気ショックのリスクから回避する。制御ボックス５における緑色のライト６は、電源が給電され、操作の準備が整うと光る。

この実施例の電磁アクチュエータ４は、基本的に、金属バネ１３によって上側位置に保持される金属製ピストン１０に作用する、１２ＶＤＣの電気コイル１２によって構成されるソレノイドである。金属製ピストンは、ネジ１４によって金属ボール解放システムに取り付けられる。この組み立て体は、密閉容器１１に設置され、周囲条件から保護される。

電磁アクチュエータのコイル１２が制御システムを通じて、制御ボックス５における黒色のスイッチ８を押下することにより、十分な電源９（この実施例においては１２ＶＤＣ）で給電されると、赤色のライト７が光り、金属製ピストン１０は、バネ１３を圧縮するコイルキャビティ内に引っ張られ、同時に、ボール解放システム３を作動させて試験を開始する。

上述した実施形態は、接着性能を、実験室において存在する標準化された条件とは異なる条件において測定する必要がある接着剤配合者、粘着テープおよびラベルの生産者または最終ユーザに利点を提供する。結果的に、実験用オーブン、耐候性試験チャンバ、および同様の装置等の小型の調整室を利用して、ローリングボールタック評価を再現することができる。これらは、ランプをこれらの小さなチャンバ内に導入し、閉鎖したチャンバの外側から遠隔的に、チャンバに一体化された電気機械的遠隔アクチュエータを作動させることにより、配合者は、いくつかの特定の最終用途のために必要とされる特定の条件を再現することができる。

この実施形態は、図３に示す態様で使用する。同図においては、粘着面を上側にして、粘着テープまたはラベル１４のサンプル上に取り付ける。金属ボールは、図３に示すように、トリガーシステム２によって固定して配置し、電源は実験室の交流電源に接続して、瞬間押しボタンスイッチを押下することによって試験をトリガーする。粘着力は、金属ボールの走行距離に反比例する。

上述した実施形態の使用により、試験を実施するために極度の温度および湿度を備える周囲条件を制御するための全ての相補的機器を有する特別な部屋の構築への投資を不要とすることで、大幅に節約することが可能となる。また、大型の部屋の操作によるエネルギーを節約することで、更なる節約が可能となる。

Claims (8)

1. 接着剤が表面における層として含浸される際の、接着剤の接着性能を測定するための測定装置であって、
   金属ボール、ランプおよび評価されるテープまたはラベルを含む、接着性能を測定するためのローリングボールタック装置と、
   装置内に設置され、前記金属ボールを前記ランプの上部において解放する遠隔制御システムと、
   を備え、
   前記遠隔制御システムは、電磁アクチュエータを備え、
   前記電磁アクチュエータは、電気コイルによって構成されるソレノイドであり、
   前記電気コイルは、電源によって給電され、電子回路によって制御され、
   前記電子回路は、前記電磁アクチュエータを作動させる瞬間押しボタンスイッチおよび複数のライトを含み、第１のライトはシステムが給電されたことを示し、第２のライトは前記アクチュエータが作動していることを示す測定装置。
2. 請求項１に記載の測定装置であって、前記遠隔制御システムは、電源と、１本以上の分離した金属ケーブルと、電子制御ボックスとを含み、
   前記瞬間押しボタンスイッチ、前記第１のライト及び前記第２のライトは電子制御ボックスに設けられている、測定装置。
3. 請求項１又は２に記載の測定装置であって、前記ライトは発光ダイオード（ＬＥＤ）である、測定装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の測定装置であって、前記電気コイルは、金属バネによって上側位置に保持される金属製ピストンに作用し、前記金属バネは、ネジによって金属ボール解放システムに取り付けられる、測定装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の測定装置であって、前記電磁アクチュエータは、無線制御によりトリガーされる、測定装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の測定装置であって、前記装置は、ＰＳＴＣ、ＡＳＴＭ、または他の任意のローリングボールテスト規格等の標準評価システムにおいて使用される、測定装置。
7. 請求項１〜５の何れか一項に記載の測定装置であって、前記装置は、ＰＳＴＣ、ＡＳＴＭ、または他の任意のローリングボールテスト規格において特定される条件とは異なる条件下における特定の評価において使用される、測定装置。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の測定装置であって、前記接着剤は、粘着テープまたはラベルである、測定装置。

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