JPH06210227A - ２成分配量機構における粘度変化を補償する方法および装置 - Google Patents

２成分配量機構における粘度変化を補償する方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２成分配量機構における粘度変化を補償す
る方法および装置を提供する。 【構成】 組合わせて混合物を形成した時に互いに化
学的に反応する２成分重合体材料を混合および配量する
ための本２成分混合配量機構は、混合物の硬化時間に影
響するパラメータの変化に応じて、両成分の少なくとも
一方を配量装置に供給する圧力を調整する制御装置を含
む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２成分混合配量機構に
関し、より詳しくは、組合わせて混合物を形成した時に
互いに化学的に反応し、温度、硬化時間および材料の比
率の様な作業パラメータの変化によりその粘度が変化す
る２種類の異なった重合体材料を混合および配量する機
構に関する。
【０００２】
【従来の技術】反応性の接着剤、塗料、ガスケット材
料、および密閉材料の様な２成分重合体材料は、混合し
た時に互いに化学的に反応する２種類の異なった成分を
含む。例えば、接着剤用途に使用する２成分ホットメル
ト重合体材料は、重合体材料および硬化剤の様な第二の
材料を含む。これらの種類のホットメルト接着剤、およ
び他の２成分重合体材料は、２種類の成分が別々の計量
ポンプから予め決められた比率でミキサー／配量装置に
供給され、そこでこれらの成分は互いに混合され、基材
上に配量される。その様な機構では、一方の成分の供給
量が多過ぎると、その様な材料が組み合わされた混合物
の特性が好ましくない影響を受ける。したがって、２成
分混合配量機構の各成分の比率を正確に維持することが
重要である。しかし、間欠的に作動する、すなわち作動
および停止を繰り返すミキサー／配量装置に材料が供給
される場合、この比率の維持は特に困難である。その様
な用途では、特に配量装置のバルブが開いた直後の数秒
間に比率調整機能の低下が起こり、その間に機構内の弾
性およびミキサー／配量装置のサイクルに関連する油圧
の変化により、過渡的な不均衡現象が起こる。
【０００３】２成分混合配量機構の間欠運転で起こり得
るもう一つの問題は、得られる２成分混合物の流動調整
機能の低下である。基材に配量される最終混合物の流量
を制御することが望ましい。しかし、ミキサー／配量装
置が開いた直後の数秒間の間は、上記の過渡的不均衡現
象により、混合物の流量制御機能が低下することがあ
る。その上、２成分のどちらかの温度変化によりその粘
度が変化することによっても、混合物流量を正確に制御
できないことがある。混合物が接着剤である場合には、
これによって基材に塗布される接着剤が少なくなり、そ
のために材料の接着に悪影響を及ぼすことがある。
【０００４】２成分混合および配量機構に関する上記の
問題は、米国特許出願第０７／６４０，０６０号に記載
されている。その出願に記載されている様に、ミキサー
／配量装置に供給される２成分の正確な比率は、ミキサ
ー／配量装置への入口における２種類の材料の圧力の関
数として制御できる。その様な成分を望ましい比率に維
持するには、運転停止サイクル中のミキサー／配量装置
における各成分の圧力を調節および制御する必要があ
る。その様な制御を達成するために、出願第０７／６４
０，０６０号の機構は２つの背圧制御機構を含み、それ
ぞれが、間欠運転するミキサー／配量装置と、液体材料
の一方の成分の供給源に接続された計量歯車ポンプとの
間に配置されている。各背圧制御機構は、各計量ポンプ
の周囲のバイパス流路、およびそのバイパス流路の中に
含まれる調節可能な圧力調整装置を含む。さらに、各バ
イパス流路は流動制御バルブを含み、そのバルブは配量
装置の流動制御バルブが開いている時は閉じ、逆の場合
は開く。各成分の圧力をそれぞれの配量装置への入口で
制御するには、流動制御バルブが閉じている場合、各バ
イパス流路中の調節可能な圧力調整装置を手動または自
動で操作し、ミキサー／配量装置への入口における圧力
を調節し、その様な圧力が、そのバルブが開いている時
のミキサー／配量装置への入口における定常状態流動圧
力に等しくなるか、あるいはその関数になる様にする。
【０００５】米国特許出願第０７／６４０，０６０号に
記載されている２成分混合配量機構に関連する制御機構
における上記の改良にも関わらず、この種の機構の間欠
運転ではさらに別の問題が発見されている。上記の様
に、２成分は個々の供給源から別々にミキサー／配量装
置に供給され、そこで互いに混合され、混合物を形成し
てから基材上に塗布される。これらの互いに混合された
材料は短時間の内にミキサー／配量装置中で硬化し始
め、混合物の粘度が著しく増加する、および／またはミ
キサー／配量装置が硬化材料で詰まる、または粘着する
という問題を引き起こすことがある。ミキサー／配量装
置のバルブが再び開き、流動が開始された時に、ミキサ
ー／配量装置が停止していた時間、および各成分の温度
およびその様な成分がミキサー／配量装置に供給される
比率の様な他のパラメータに応じて、各成分の所望の体
積または重量流量を、したがってミキサー／配量装置か
ら混合物の所望の比率および総流量を得るためには、定
常状態圧を著しく超える圧力が必要になることがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、混合
して混合物を形成した時に互いに化学的に反応する２種
類の異なった重合体材料を混合および配量する方法およ
び装置であって、混合物の硬化速度に影響するファクタ
ーにより引き起こされる混合物の粘度変化を考慮し、各
成分の体積または重量流量、したがって装置から放出さ
れる混合物の比率および総流量が、特にその装置の間欠
運転の際に実質的に一定に維持される装置を提供するこ
とである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、ここに
その全文を参考として含める、上記の米国特許出願第０
７／６４０，０６０号に記載されている型の２成分混合
配量装置であって、成分の一方または両方がミキサー／
配量装置に供給される圧力を、（１）ミキサー／配量装
置の運転が停止していた時間の長さ、（２）混合物の温
度変化、および（３）２成分がミキサー／配量装置に供
給される比率に応じて、調整する機構を加えた装置によ
り達成される。ミキサー／配量装置から所望の流量で混
合物の流動を再開するのに必要な圧力が予め決められた
水準を超えている場合、本発明の制御機構がパージサイ
クルを開始し、配量作業を再開する前に、硬化した混合
物をミキサー／配量装置から排除するか、あるいはミキ
サー／配量装置の交換を要求する。
【０００８】出願第０７／６４０，０６０号に記載され
ている様に、この装置はその中に、それぞれが、２成分
の一方の供給源に接続された入力側およびミキサー／配
量装置の入口に接続された出力側を有する、一対の計量
歯車ポンプを含む。定常状態では、２個の計量歯車ポン
プは２成分を予め決められた比率でミキサー／配量装置
に定常状態圧および定常状態流動で供給し、そこで各成
分は混合され、基材上に塗布するための混合物が形成さ
れる。特にミキサー／配量装置が間欠的に運転されてい
る場合、ミキサー／配量装置への各成分の一定重量流量
または体積流量を維持するために、各計量歯車ポンプ
に、ミキサー／配量装置へのそれぞれの入口において各
成分の予め決められた圧力を維持する背圧制御機構が備
えられている。
【０００９】本発明は、上記の型の装置にさらに制御能
力を与えるという考え方に基づいている。この制御能力
は、高濃度の物質を動かすには、低濃度の物質を動かす
よりも大きな力が必要であるという前提に立っている。
例えば配量装置が停止している間に硬化時間が経過し
た、あるいは温度が上昇した、または２成分の比率が変
化したために、ミキサー／配量装置内で２成分の粘度が
変化すると、定常状態運転の際に得られるのと同じ体積
または重量流量で混合物をミキサー／配量装置から放出
するには力を変える必要がある。
【００１０】本発明の制御機構には、硬化に、したがっ
て混合物の粘度に影響を及ぼす３つの機構パラメータ、
すなわちミキサー／配量装置の停止時間、混合物温度お
よび２成分の比率、のそれぞれに対応する入力を与え
る。制御機構は、実験的に作成した検索表または数学的
公式を使用し、検知したパラメータに応じてミキサー／
配量装置の入口に供給する２成分の一方の圧力を適切に
調整するコンピュータを含む。それによって、ミキサー
／配量装置のバルブが開いている場合、ミキサー／配量
装置内の混合物に適切な力が作用し、望ましい流量およ
び比率で混合物がそこから放出される様に、制御機構が
それぞれの背圧制御機構と関連する圧力調整装置を操作
し、２成分の一方または両方がミキサー／配量装置に供
給される圧力を変化させる。
【００１１】所望の流量を得るのに必要な圧力がその機
構の作動パラメータを超えた場合、制御機構が作動し、
ここにその全文を参考として含める、本発明の譲受人に
より所有されている、「ミキサーの清掃方法および装
置」と題するシュミコン（Schmitkons）らの米国特許出
願第０７／６４０，０４３号、１９９１年１月１１日提
出、に開示されている型のパージサイクルを開始する。
あるいは、制御機構は警報を発して運転者に、詰まった
ミキサー／配量装置を新品と交換することを指示する。
本発明の好ましい実施態様の構造、操作および利点を、
添付の図面を参照しながら以下に説明する。
【００１２】
【実施例】図１に示す２成分機構１０の構造全体および
操作について最初に説明するが、これは、以下に特別に
説明する点を除いて、本発明を構成するものではなく、
上記の米国特許出願第０７／６４０，０６０号に詳細に
記載されている。本発明の制御機構は、以下に、機構１
０内の圧力制御の説明に関連して別に説明する。
【００１３】機構の全体構造 図１に、２種類の異なったホットメルト重合体材料の様
な、２種類の異なった材料を混合および配量するための
２成分機構１０の一実施態様を示す。ホットメルト材料
とは、室温または常温では固体であるが、熱をかけるこ
とにより液体状態に変換できる材料である。常温で配量
すると、溶融したホットメルト材料は急速に固体状態に
戻る。ここに記載する２成分ホットメルト機構は、ユニ
オン キャンプ コーポレーション（Union Camp Co.）
により製造されているキュアメルト５６０（Curemelt 5
60）シリーズ２成分ホットメルトの様な２成分ホットメ
ルト接着剤の塗布に特に好適である。しかし、この機構
は、低温材料または接着剤以外の、例えば塗料またはガ
スケットまたは密閉材料の様な材料の混合および配量に
も使用できる。さらに、この機構はホットメルト固体ま
たは発泡材料の配量にも使用できる。
【００１４】２成分混合配量機構１０は、２基のホット
メルトアプリケータ１２および１４、２基の計量ポンプ
１６および１８、およびミキサー／配量装置２０を含
む。さらに、各計量ポンプ１６および１８にはそれぞれ
背圧制御手段２２、２４が備わっている。
【００１５】本発明のこの実施態様では、異なった体積
の材料をそれぞれ融解させ、それぞれ接続導管２６およ
び２８を経由して計量ポンプ１６および１８に送る必要
があるので、ホットメルトアプリケータ１２および１４
は２種類の異なったアプリケータである。ホットメルト
アプリケータ１２は、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少ない量で使用される第
一重合体材料を融解させ、アプリケータの内部に含まれ
るポンプから加圧下で供給する。本出願の少量の重合体
成分を融解させ、この機構に送るのに好適なホットメル
トアプリケータ１２は、本出願の譲受人に譲受された、
１９７６年６月２２日公布の米国特許第３，９６４，６
４５号にその全体が記載されている。
【００１６】同様に、本出願で使用されている主要な、
つまり高体積重合体化合物を融解させ、加圧下で供給す
るのに好適なバルクメルター１４は、１９７８年２月１
４日公布の米国特許第４，０７３，４０９号にその全体
が記載されている。
【００１７】計量ポンプ１６および１８は、それぞれ導
管２６および２８を経由して配量装置２０に融解した重
合体材料を供給する様に作動し得る歯車型のモーター駆
動ポンプでよい。配量装置２０に供給される各成分の体
積は、それぞれポンプ１６および１８の歯車１６ｂ、１
８ｂを駆動するのに使用される変速モーター１６ａ、１
８ａの速度により調整される。一方の計量ポンプから配
量される体積または重量の比率がもう一方のポンプから
配量される体積または重量に比例する様に、計量ポンプ
１６、１８は電気的に接続されている。ホットメルトア
プリケータ１２から送られる溶融重合体材料は、歯車ポ
ンプ１６から導管３０を経由し、配量装置２０の空気作
動ソレノイドバルブ３２を通して、配量装置２０に供給
される。同様に計量ポンプ１８からは、主要な、つまり
高体積重合体材料が導管３４を経由し、配量装置２０の
もう一つの空気作動ソレノイドバルブ３６に供給され
る。以下に記載する様に、ソレノイドバルブ３２および
３６の作動は、それぞれライン３３および３７によりそ
こに接続されている電気制御装置により制御される。
【００１８】図２に示す様に、これらのバルブ３２およ
び３６は個別操作により２種類の異なった成分の流れを
制御して配量装置２０の中に送ることができ、そこで２
種類の異なった材料は初めて混合される。配量装置か
ら、２種類の材料は外壁４１および内側の混合素子４３
を有する静止ミキサー４０を通って流れるが、その混合
素子により混合物はミキサー４０を通過する間に繰り返
し分割および再混合されるので、２成分が配量装置２０
の放出オリフィス４２に到達するまでに２成分は完全に
混合される。本発明の浄化作業を説明するために図面で
は静止ミキサーを示してあるが、無論、この方法および
装置は動的ミキサーを含む他の型のミキサーにも同様に
応用できる。
【００１９】図２に示す好ましい実施態様では、電気抵
抗ケーブルヒーター４５がミキサー４０の外壁４１の回
りにらせん状に巻き付けてあり、高融点ろう合金（図に
は示していない）を使用して所定の位置にろう付けして
ある。このケーブルヒーター４５は好ましくは、図１の
７５で図式的に示す「電気的制御装置」の一部を成す閉
ループフィードバック制御機構への熱電対リード線によ
り接続された内部型熱電対を含む。ケーブルヒーター４
５と電気制御装置７５の間には電力リード線と接地線も
接続されている。図２に示す様に、熱電対は、ミキサー
４０の温度に相関し、ケーブルヒーター４５の運転制御
に使用される信号を電気制御装置７５に送る。
【００２０】ミキサー２０を通過する間に２種類の重合
体材料間で化学反応が起こり、ミキサーの出口４２から
それらの成分が配量された後も続行される。多くの用途
で、２成分系の一方の成分は硬化剤であり、もう一方の
成分と混合された時にその成分に望ましい特性を与え
る。
【００２１】各背圧制御手段２２、２４は、それが関連
する歯車ポンプ１６、１８の回りにバイパス流路４６、
４８を含む。このバイパス流路は、歯車ポンプの放出側
およびその導管３０、３４から、歯車ポンプの入力側お
よびその入力導管２６、２８へ伸びる流れ導管を含む。
この流路には、ライン５３および５５により電気制御装
置に接続された空気作動式流動制御バルブ５２、５
２’、およびバイパス流路に直列接続された調節可能な
圧力調整手段５４、５４’が含まれる。調節可能な圧力
調整手段は、バイパス流路４６、４８における調節可能
な制限装置を形成する簡単な調節可能なニードルバルブ
の形を取ることもできるし、調節可能な圧力調整バルブ
の形を取ることもできる。以下により詳細に説明する様
に、この調節可能な圧力調整手段５４、５４’の機能
は、流動制御バルブ５２、５２’が開いている時に、バ
イパス流路４６、４８における背圧を調整および制御す
ることである。
【００２２】さらに、各バイパス流路４６、４８は、流
動制御バルブ５２、５２’および調節可能な圧力制御手
段５４、５４’と平行に接続された圧力安全弁５６、５
６’の形の超過圧力調整装置を含む。超過圧力安全弁５
６、５６’の機能は、計量ポンプの放出側の圧力が、ア
プリケータ１２または１４から配量装置２０へ特定の成
分が供給される運転圧力よりも本質的に高い値に予め設
定した圧力を超えた場合に、計量ポンプの放出側から入
り口側に液体をバイパスさせることである。
【００２３】電気制御装置７５により決定される様に、
配量装置２０の空気圧作動ソレノイド３２、３６、およ
び背圧制御手段２２および２４の空気作動式流動制御バ
ルブ５２、５２’に空気圧が交互に供給される。すなわ
ち、空気圧がライン３３および３７を経由して配量装置
のソレノイド３２、３６に供給され、これらのバルブを
開き、液体を配量装置に流す時、空気圧がライン５３お
よび５５を経由して流動制御バルブ５２、５２’に供給
され、バイパス流路を閉じる。反対に、ソレノイド３
２、３６が閉じ、配量装置への液体の流れが停止する
と、流動制御バルブ５２、５２’が開く。
【００２４】図１に示す機構１０の運転では、第一の、
つまり少量成分の重合体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。この実施例では、この
成分は少量成分、または成分「Ａ」と呼ばれるが、無
論、この成分は第二成分と同じ体積で供給することもで
き、それでも本発明の範囲内に入る。アプリケータ１２
内で、この材料は融解し、固体から液体の状態に変換す
る。液体の少量成分Ａはアプリケータ１２中に含まれる
ポンプにより加圧下で計量ポンプ１６に供給される。計
量ポンプは、溶融した液体成分Ａを所望の流量で計量ポ
ンプの放出側に供給することができる。配量装置２０の
流動制御バルブ３２が閉じている場合、計量ポンプ１６
から出る流れは、バイパス流路４６中の開いている流動
制御バルブ５２および圧力調整手段５４を通り、歯車ポ
ンプ１６の入力側に戻される。この成分Ａのバイパス流
は、配量装置の流動制御バルブ３２が開くまで続行す
る。同様に、高体積つまり主要成分である成分「Ｂ」の
固体材料は、バルクホットメルトアプリケータ１４によ
り溶融され、バルクメルター１４中に含まれるポンプか
ら加圧下で計量ポンプ１８に供給される。配量装置の流
動制御バルブ３６が閉じている限り、材料Ｂは計量ポン
プ１８を通り、次いでバイパス流路４８を通り、開いた
流動制御バルブ５２’および圧力調整手段５４’を通
り、計量ポンプ１８の入力側に戻される。配量装置の流
動制御バルブ３２、３６が開くと、計量ポンプの回りの
バイパス流路における流動制御バルブ５２、５２’が同
時に閉じる。それによって、各成分は計量ポンプから導
管３０、３４を経由し、配量装置２０中に入り、ミキサ
ー４０を通って配量装置の放出オリフィス４２に流れ
る。
【００２５】ミキサー／配量装置への入り口における最初の圧力制御 本発明の一実施態様では、配量装置２０の入力側におけ
る２成分ＡおよびＢの圧力は、２成分が混合され、配量
装置２０を通して配量されている時は定常流動状態にあ
る。配量装置２０の流動制御バルブ３２、３６が閉じ、
流動制御バルブ５２、５２’が開いている時、配量装置
２０への入り口における圧力が、定常流動状態におい
て、すなわち配量装置の流動制御バルブ３２、３６が開
き、流動制御バルブ５２、５２’が閉じている時に配量
装置２０の入力側にある圧力変換器および／または圧力
読み取り計６０、６２により記録された値とほぼ同じ圧
力に維持される様に、圧力調整手段５４、５４’が調節
される。
【００２６】実際には、圧力調整手段５４、５４’が自
動的に調節されるのが好ましい。自動運転の場合、調節
可能な圧力調整手段５４、５４’は、電気制御装置７５
の一部としてコンピュータまたはプログラム化できる制
御装置を含む閉ループ制御回路を使用して調整し、圧力
調整手段５４、５４’の調整を操作し、配量装置への入
力圧力を、流動制御バルブ３２、３６が閉じる直前の定
常状態流動の際の圧力の関数として維持することができ
る。好ましくは、その様な自動制御では、定常状態圧力
を各サイクルに対して決定し、バルブ５４、５４’をそ
れに応じて調整する。これは、圧力計６０、６２用の圧
力変換器を使用し、それぞれライン６１および６３を経
由して信号を電気制御装置７５に送ることにより達成で
きる。次いで、圧力調整手段５４、５４’の圧力設定
は、リード線７２、７４を経由して送られる信号により
圧力調整手段５４、５４’に作用する電気制御装置７５
により調整することができる。
【００２７】こうして、配量装置への入り口に位置する
圧力計または変換器６０における圧力の読みは、配量装
置を材料が流れていない場合には、定常状態流動圧に実
質的に等しいか、あるいはその関数になる。
【００２８】温度変動を補償するための流量調節 上記の様に、最終的な混合成分が望ましい特性を有する
ためには、２成分混合配量機構の２成分の重量比率を維
持することが重要である。塗料の場合、この望ましい特
性は色または乾燥時間であり、接着剤の場合は所望の接
着特性および硬化時間であろう。重量は体積および密度
の関数であり、密度は温度の関数であるので、２成分材
料間の重量比を一定に維持するためには、計量ポンプ１
６および１８から配量装置に供給される材料の体積は成
分の温度に応じて変化させなければならない。
【００２９】例えば、計量ポンプ１６から供給される材
料の温度が３０oC変化し、この材料が、比重が２．５％
変化する様な温度対比重の特性を有する場合、配量装置
２０から配量される材料の総重量流量を一定に維持する
ためには、制御装置７５により変速モーター１６ａは計
量ポンプの速度を同じ２．５％だけ変化させる。
【００３０】ポンプ１６、１８を通る重量流量を一定に
維持するために、例えば熱電対またはＲＴＤの様な温度
測定装置６４、６６を閉ループ制御回路で使用する。各
計量ポンプ内には温度測定装置６４、６６が配置され、
ポンプ中に含まれる液体成分材料の温度を示す電気信号
を発生する。これらの信号は、コンピュータまたはプロ
グラム化できるコントローラーを含むことができる電気
制御装置７５に、リード線６９、７１を経由して送られ
る。電気制御装置７５は、ライン７７、７９を経由して
モーター１６ａおよび１６ｂの速度を制御するための、
ＳＣＲの様な駆動制御装置６８および７０をも含む。ラ
イン６９、７１から来る温度信号に応じて、電気制御装
置７５はそれぞれの駆動制御装置６８、７０に信号を送
り、その信号にしたがって駆動制御装置がモーター１６
ａ、１６ｂの速度を調節する。
【００３１】各成分の混合および硬化した混合物の配量
装置からの排除 図２および３に関して、ホットメルトアプリケータ１２
から来る成分Ａおよびホットメルトアプリケータ１４か
ら来る成分Ｂはそれぞれバルブ３２、３６を通って配量
装置に流れ込む。上に述べた様に、内部の混合素子４３
は成分ＡおよびＢを繰り返し分割および再混合するの
で、それらの成分は放出オリフィス４２に到達する時は
完全に混合されている。図３に示す様に、静止ミキサー
４０が最初に運転を開始する時、混合された成分および
Ｂは、静止ミキサー４０のらせん形状の内部混合素子４
３により限定される、実質的に清浄な、詰まっていない
流路７２および７４を通って流れる。時間の経過と共
に、および特に機構１０が間欠的に運転される場合、成
分ＡおよびＢは、静止ミキサー４０の内部４９の中で互
いに化学的に反応し、その中で少なくとも部分的に硬化
して混合物の粘度を増加させる。図４に示す種類の硬化
材料層７６の形成開始を遅らせるための、部分的に硬化
した成分ＡおよびＢの混合物をミキサー内部４９から定
期的に洗い流す、または排除するための方法は、以下に
簡単に説明する米国特許出願第０７／６４０，０４３号
に開示されている。
【００３２】好ましくは、成分ＡおよびＢの部分的に硬
化した混合物は次の様にして洗い流す、または排除す
る。先ず、歯車ポンプ１６を停止するか、あるいは上記
の方法で流動制御バルブ５２を作動させて流れを導管３
０からバイパスさせることにより、ホットメルトアプリ
ケータ１２からの少体積の流れを止める。導管３０を通
る成分Ａの流れを止めることにより、導管３４を通る成
分Ｂの高体積流がミキサー内部４９の排除または洗い流
しに利用される。この成分Ｂの静止ミキサー４０への流
れは上記の様に行なわれるが、その様な流れは、計量歯
車ポンプ１８の始動、停止を繰り返すことにより、また
は上記の様にして、成分Ｂの流れを導管３４とバイパス
流路４８中に交互に向けることにより、パルス状に、ま
たは断続的に行なうのが好ましい。いずれの場合も、成
分Ｂの流れがミキサー内部４９にパルス状に導入される
様に、成分Ｂを導管３４を通して静止ミキサー４０の内
部４９の中に、例えば２秒間の、予め決められた間隔で
送り込み、次いで例えば２秒間の、予め決められた時間
間隔で停止するのが好ましい。
【００３３】成分Ｂまたは他の排除材料をミキサー内部
４９の中にパルス状に、または断続的に流すことによ
り、ミキサー４０の中に滞留する、成分ＡおよびＢの部
分的に硬化した混合物の少なくとも一部が効果的に洗い
流されることが分かっている。ミキサー４０中へ成分Ｂ
がパルス状に流れることにより、その様な材料の「有効
粘度」が増加し、それによって材料を洗い流す成分Ｂに
より、ミキサー内部４９にある部分的に硬化した混合物
に及ぼされる剪断力が増加すると考えられる。静止ミキ
サー４０の中に約２秒間注入された後で流れが中断され
た時、洗い流し材料は停止する、または流れが遅くなる
と考えられる。ミキサー内部４９における成分Ｂの運動
のこの遅延または停止により、その有効粘度が増加す
る。次いで成分Ｂの新しいパルスまたは流れがミキサー
内部４９に導入されると、その前にミキサー４０中に導
入されていた成分Ｂの洗い流し材料が前方に押され、そ
の有効粘度が高いために、ミキサー内部４９の成分Ａお
よびＢの部分的に硬化した混合物の少なくとも一部に比
較的高い剪断力を作用させる。成分Ｂの洗い流し材料の
パルスを十分な時間続行し、成分ＡおよびＢの部分的に
硬化した混合物の少なくとも一部を、ミキサー内部４９
から放出口４２を通して押出す。例えば、上記の排除作
業は、約３０秒間の時間、または約１／１０〜１／８ポ
ンドの成分Ｂがミキサー４０から洗い流されるまで行な
えば十分である。機構１０の運転を再開する時、ミキサ
ー４０は、その中に蓄積していた成分ＡおよびＢの部分
的に硬化した混合物の少なくとも一部が排除されてい
る。
【００３４】成分Ｂのパルス流または他の排除材料をミ
キサー４０の中に導入して上記の排除作業を行なって
も、ミキサー壁４１の内側表面および内部混合素子４３
の表面は最終的には、硬化した材料、または硬化した材
料と硬化していない材料の混合物と考えられる堆積材料
の層７６で覆われる。図４に示す様に、この現象は、内
壁上に層が蓄積し、血液の流れを制限する人間の動脈硬
化症と似ている。この機構１０では、成分ＡおよびＢの
混合物が静止ミキサー４０の中で硬化するのを防止する
ことは不可能であり、ミキサー４０の内壁上に堆積し
た、または硬化した材料の層７６が徐々に形成されて行
く。ここで使用する用語「壁」は、外壁４１の内側表面
および内部混合素子４３の表面の両方を示す。
【００３５】ミキサー壁の上に堆積した、または硬化し
た材料が少しでも形成されると、続いてミキサー４０の
中に導入される成分ＡおよびＢの混合物は、壁に沿って
蓄積する傾向がある。これは、流路７２、７４中の混合
物が、流路７２、７４の中央における材料の速度が最も
高く、壁に沿った材料の速度がゼロに近くなる様な速度
プロファイルを有し、それによってその混合物がミキサ
ー壁上にすでに存在する材料と共に堆積するためであ
る。その結果、硬化した材料の層７６の厚さが徐々に増
加し続け、ミキサー内部４９を通る流路７２および７４
が詰まって制限され、ミキサー４０を通って材料がほと
んど流れなくなる、および／または成分ＡおよびＢが効
果的に混合されなくなる。この状態は、市販の圧力セン
サー７７で静止ミキサー４０を横切る（前後の）圧力を
検知することにより確認できる。
【００３６】静止ミキサー４０の内部４９が図４に示す
様な状態にあり、ミキサー４０を横切る圧力低下が予め
決めた上限に達している時、本発明の方法の第二の特徴
を使用して硬化した材料の層７６をミキサー壁から除去
する。最初に、計量ポンプ１６、１８を停止するか、あ
るいは上記の様にしてバイパス流路４６、４８を通して
流れを循環させることにより、成分ＡおよびＢのミキサ
ー４０への流れを遮断する。次いでケーブルヒーター４
５または加熱コイル４９のスイッチを入れてミキサー４
０の外壁４１に熱をかける。好ましくは、ケーブルヒー
ター４５または加熱コイル４９は、電気制御装置７５に
より成分ＡおよびＢの温度で、ただしそれらの分解温度
より低い温度で作動させる。ミキサー４０の外壁４１お
よび内部混合素子４３は好ましくはステンレス鋼または
他の好適な熱伝導性金属材料で形成されているので、加
熱コイル４９のケーブルヒーター４５から発生する熱は
ミキサー４０の壁全体に急速に、効果的に伝達される。
【００３７】したがって、ミキサー４０の壁は、そこに
付着している硬化した材料７６全体よりもはるかに急速
に加熱される。これは、その様な壁は硬化した材料の層
７６を形成する重合体成分ＡおよびＢよりもはるかに熱
伝導性が高いためである。その結果、硬化材料の層７６
の、ミキサー４０の内部混合素子４３の外壁４１の内側
表面に接している部分は比較的高い温度に急速に昇温す
るのに対し、硬化した材料の層７６の内側部分は低い温
度のままである。硬化した材料７６の、ミキサー壁に接
している部分の温度が上昇することにより、その材料の
その部分における剪断強度が減少し、硬化材料層７６の
ミキサー壁に対する結合または接着力が低下する。
【００３８】ミキサー内の所望の温度が、この剪断強度
または硬化材料層７６のミキサー壁に対する接着力が低
下するのに十分な時間得られたら、洗い流しまたは排除
材料の流れをミキサー内部４９に導入する。好ましく
は、ミキサー４０中への成分Ｂの流れを高流体圧で、通
常の塗布温度で再開し、洗い流し作業を完了させる。成
分Ｂがミキサー４０の中に入る流体圧は、硬化した材料
の層７６により引き起こされる流路７２および７４の制
限により異なる。成分Ｂは一定流量、例えば毎時約１０
ポンドで導入され、最初にミキサー４０の中に入る時、
流体圧は比較的高い、例えば約１８００ psiのオーダー
である。次いでこの圧力は、成分Ｂが一定流量で供給さ
れていても、硬化した材料がミキサー４０を出る時は約
２００ psiのオーダーに低下する。
【００３９】図５および６に示す様に、成分Ｂの様な洗
い流し材料の流れにより、硬化した材料の層７６が先ず
ミキサー４０の外壁４１および内部混合素子４３から引
き離される。ミキサー壁における硬化した材料の層７６
は上記の様に剪断強度が低下しているために、硬化した
材料の層７６は、その厚さに沿った他の箇所ではなくミ
キサー壁の所で壊れる。さらに、温度が比較的低い成分
Ｂは、ミキサー４０の中に導入された時に高い有効粘度
を有し、そのために成分Ｂが硬化した材料の層７６に加
える剪断力が最大となる。
【００４０】硬化した材料の層７６が壊れてミキサー壁
から離れた後、成分Ｂの洗い流し材料が硬化した材料７
６をスラグとして運び、ミキサー４０を通して放出口４
２から放出する。図６参照。この洗い流しまたは排除作
業が完了したら、ミキサー４０の温度を通常水準に戻
し、機構１０の運転を再開することができる。
【００４１】混合物の粘度変化を考慮するための機構調整 上に述べた様に、本発明の主な特徴は、成分ＡおよびＢ
の混合物が配量装置２０の中で硬化する時のその粘度変
化に応じて、成分ＡおよびＢがそれぞれライン３０およ
び３４を通して配量装置２０に供給される圧力を調節す
るという考え方に基づいている。配量装置２０中の成分
ＡおよびＢの混合物の硬化速度は、３つのパラメータ、
すなわち（１）成分Ａ対成分Ｂの比率、（２）配量装置
２０中で混合物がさらされる温度、および（３）配量装
置２０中の混合物の滞留時間により異なる。好ましい実
施態様では、本発明の機構１０が上記の３つのパラメー
タのそれぞれを監視し、電気制御装置７５がその様なパ
ラメータに応じて機構１０の中の「ｏｆｆ」圧力を調整
する。この「ｏｆｆ」圧力とは、それぞれ成分Ａおよび
Ｂを運ぶライン３０および３４の中の圧力を指す。ライ
ン３０および３４の中の圧力の変化は、上記の様に、圧
力調整手段２２および２４、特に調節可能な圧力調整装
置５４および５４’により与えられる。
【００４２】機構１０内の圧力調整の順序を図７に示
す。上記の様に、この圧力調整は、混合物が配量されて
いない間の配量装置２０内の混合物の硬化を補償するた
めである。配量装置２０内で混合物が硬化することによ
り粘度が増加するために、配量を再開した時にその混合
物を配量装置２０から放出するためにより大きな力が必
要になるので、その様な圧力調整が必要である。配量運
転を再開した時に混合物が望ましい流量で配量装置２０
から放出される様に、成分ＡおよびＢをライン３０、３
４を通して流す圧力を増加することにより、その様なよ
り大きな力が得られる。
【００４３】図７の最上部には、「ｏｆｆ圧力を調整し
て配量装置再始動時の望ましい流量を維持する」と題す
る番号８０の四角がある。この四角８０は、上に詳細に
説明した様な機構１０により示される制御順序に関す
る。この運転状態中の「ｏｆｆ」圧力の調整は、上記の
様に圧力調整手段２２および２４および電気制御装置７
５により達成される、すなわち配量装置２０における成
分ＡおよびＢの圧力が確実に定常流動状態圧力に等しい
か、あるいはその関数になる様に、圧力調整装置５４お
よび５４’が電気制御装置７５により操作される。四角
８０に示すｏｆｆ圧力調整順序の際に配量装置「ｏｎ」
信号が受信された場合、その信号は四角８２からライン
８４を通って送られ、図７の四角８６に示す、機構１０
の「一定流動モード」運転を開始する。「一定流動モー
ド」とは、製造における配量装置２０の正常な運転を意
味し、配量装置２０が一定して開いているか、あるいは
短い間隔で断続的に始動、停止を繰り返しており、配量
装置２０内の混合物の硬化が重要ではない状態である。
【００４４】ライン８８により示される様に、四角８２
内に示す配量装置ｏｎ信号が受信されない場合、電気制
御装置７５が成分ＡおよびＢを運ぶライン３０および３
４中のｏｆｆ圧力を調整し、配量装置２０内の混合物の
硬化を補償（調整）する。四角９０参照。この調整手順
を実行するために、電気制御装置７５は、配量装置２０
内の混合物の硬化に影響する機構１０内の３つの異なっ
たパラメータ、すなわち配量装置２０に供給される成分
ＡおよびＢの比率、配量装置２０中の混合物の温度、お
よび配量装置２０中の混合物の滞留時間を監視する。
【００４５】成分Ａ対成分Ｂの比率は、それぞれ歯車ポ
ンプ１６および１８の歯車１６ｂ、１８ｂの駆動に使用
される変速モーター１６ａおよび１８ａにより変化す
る。例えば、モーター１６ａ、１８ａの速度が増加する
と、ライン３０および３４の中に導入される成分Ａおよ
びＢの体積が増加する。電気制御装置７５は、ミキサー
／配量装置２０に導入されている成分ＡおよびＢの相対
的な体積または比率を制御するために、それぞれ変速モ
ーター１６ａ、１８ａに接続されているライン９２およ
び９４を経由して信号を送る。
【００４６】図１に示す様に、配量装置２０内の混合物
の温度は、ライン９８により電気制御装置７５に接続さ
れている温度センサー９６により監視される。温度セン
サー９６は混合物の温度を代表する信号を電気制御装置
７５に送る。
【００４７】配量装置２０内の混合物の硬化時間に影響
する最後のパラメータは、滞留時間である。好ましい実
施態様では、滞留時間は、電気制御装置７５の内部に収
容されたタイマー（図には示していない）により測定さ
れる。このタイマーは、配量装置２０が最初に停止した
時に作動開始し、配量運転が再開されるまでの配量装置
２０中に混合物が存在する合計時間を測定する。
【００４８】電気制御装置７５は、変速ポンプ１６ａ、
１８ａから、温度センサー９６から、およびその内部タ
イマーから受信される信号を処理し、数学的公式、また
は経験的または実験的に決定された検索表を使用し、成
分ＡおよびＢを運ぶライン３０および３４中の圧力の適
切な調整度合いを決定する。検知したパラメータに応じ
て、電気制御装置７５が自動的に圧力調整装置５４およ
び／または５４’を調整するので、配量運転が再開され
た時に、成分ＡおよびＢがライン３０および３４を通し
て配量装置２０に供給される圧力が十分に増加し、配量
装置２０中の混合物をそこから外に望ましい流量で押出
す。例えば、配量装置２０が３分間停止する場合、配量
装置２０中の混合物は数学的に計算できる、または実験
的に決定できる量だけ硬化し、それによって混合物の粘
度が増加する。次いでこの３分間が経過した後に配量装
置２０が開く時には、電気制御装置７５が圧力調整装置
５４および／または５４’を効率的に調整し、成分Ａお
よびＢをライン３０および３４を通して送る圧力が増加
している。ライン３０および３４中のこの圧力増加によ
り、配量装置２０内の粘度がより高くなっている混合物
に定常状態運転におけるよりも大きな力が作用するの
で、混合物は、配量運転が中断する前の流量に実質的に
等しい予め決められた望ましい流量で配量装置から外に
放出される。混合物の硬化に影響する他の２つのパラメ
ータ、すなわち成分ＡおよびＢの相対的な比率、または
配量装置２０の温度、のどちらかがが変化する場合に
も、電気制御装置７５によりこの同じ種類の調整がなさ
れる。
【００４９】図７に示す様に、ライン３０および３４中
の「ｏｆｆ」圧力の上記の調整により、望ましい流量を
得るために必要な、計算された、または実験的に決定さ
れた圧力がライン３０および３４中に造り出される。次
いで、この調整圧力水準が、四角１００に示す様に、機
構１０の安全運転に必要な、予め決められた最大圧力と
比較される。「ｏｆｆ圧力が高過ぎるか」がライン１０
２により示される様に「ｙｅｓ」の場合、機構１０は四
角１０４により示される様に排除運転を行なう。言い換
えれば、配量装置２０中の混合物の望ましい流量を得る
のに必要な圧力が高過ぎる場合、機構１０は配量運転を
再開する前に排除作業を行なわなければならない。この
排除作業は上記の、図２〜６に示す方法により達成され
るか、あるいは配量装置２０を物理的に機構１０から取
り外し、新しいミキサー／配量装置２０と交換してから
運転を再開することができる。
【００５０】反対に、図７、ライン１０６の「ｎｏ」に
より示される様に電気制御装置７５により調整された
「ｏｆｆ」圧力が予め決められた最大値を超えていない
場合、電気制御装置７５は四角１０８に示す様に配量装
置「ｏｎ」信号を待つ。「ｏｎ」信号が受信されない場
合、図７のライン１０７により示される様に運転順序は
四角８２に戻る。「ｏｎ」信号が受信され、配量運転の
再開を指示している場合、機構は上記の一定流動モード
に入る。この一定流動モードは、四角１１０に示す様
に、配量装置ｏｆｆ信号を受信するまで続行する。次い
で電気制御装置７５は図７のライン１１２に示す様に、
上記の順序の開始にリセットし、上記の様に運転を進行
させる。ライン１１４に示す様に配量装置がｏｎのまま
である場合、一定流動モード運転が続行する。
【００５１】図７に示すフローチャートは、配量装置が
停止している間の、あるいは他の重要な運転パラメー
タ、すなわち温度および成分比率が変化した場合の配量
装置２０中の混合物の硬化を考慮して装置の圧力を制御
する際の、電気制御装置７５の運転を示す。無論、上記
の３つのパラメータのそれぞれが混合物の硬化速度に及
ぼす影響は、材料の種類および運転の必要条件により異
なる。重要な３つのパラメータのそれぞれの影響を考慮
するために、２成分材料の種類または等級に対して適切
な数学的公式を導き出す必要がある。あるいは、その様
なパラメータの影響を経験的および／または実験的に決
定し、必要に応じてライン３０および３４中の圧力を適
切に調整するのに使用される、電気制御装置７５のソフ
トウェア内に含まれる「検索」表を作成することができ
る。
【００５２】本発明を好ましい実施態様に関して説明し
たが、無論、当業者には、本発明の範囲から逸れること
なく、様々な変形を行なうことができ、各部品を同等品
で置き換えることができる。さらに、本発明の本質的な
範囲から逸れることなく、本発明の技術に特定の状況ま
たは材料を適応させることができる。したがって、本発
明は、本発明を実行するための最良の形態として開示し
た上記の実施態様に限定されるものではなく、本発明は
請求項の範囲内に入るすべての実施態様を含むものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２成分ミキサー／配量装置を図式的に
示す図である。
【図２】図１の装置における静止ミキサーの断面図であ
る。
【図３】図２の線３−３に沿って見た、硬化した材料を
完全に排出した状態における静止ミキサーを示す断面図
である。
【図４】図３と類似の、ただしミキサーをある期間運転
した後の、ミキサー壁上に硬化した材料の層が蓄積して
いる図である。
【図５】図３および４と類似の、ただし静止ミキサーに
熱をかけた後の、ミキサーの中に洗浄剤を導入して硬化
材料を除去した図である。
【図６】図５と類似の、ただし浄化剤により硬化材料を
静止ミキサーから外に送り出す図である。
【図７】本発明の制御機構の運転をフローチャートの形
で示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ ダヴリュ． シュミットコン ス アメリカ合衆国．44053 オハイオ，ロー レイン，ミドル リッジ ロード 43530

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 組合わせた時に互いに化学的に反応する
    少なくとも２種類の異なった重合体材料を混合および配
    量する混合配量装置であって、 複数の液体流の入り口および出口を有する配量装置、 中で液体重合体材料を互いに混合して混合物を形成する
    前記配量装置の前記液体流の各入り口に加圧下で異なっ
    た液体重合体材料を供給する供給手段、 前記配量装置を通る前記材料流が停止した時に、前記液
    体重合体材料の少なくとも一方が前記配量装置の前記入
    り口に供給される圧力を、前記配量装置内の前記液体材
    料の混合物の粘度変化の関数として調整する制御手段を
    含むことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段が、 前記配量装置を通る材料の流れが停止した後、前記入り
    口圧力が、前記材料が前記配量装置を通って流れていた
    時に前記配量装置で維持されていた圧力の予め決められ
    た関数になる様に、前記配量装置で前記重合体材料のそ
    れぞれの入り口圧力を制御する手段を含むことを特徴と
    する請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 さらに、混合物の粘度が予め決められた
    水準を超えた場合、前記配量装置を通る前記液体重合体
    材料の流れが再開される前に、前記配量装置から前記液
    体材料の混合物を排除するための、前記制御手段に操作
    できる様に接続された排除手段を含むことを特徴とする
    請求項１の装置。
  4. 【請求項４】 前記排除手段が、前記配量装置を通る前
    記液体重合体材料の一方の流れを脈動させ、また他方の
    液体重合体材料の流れを停止させ、その様な材料の少な
    くとも部分的に硬化した混合物を前記配量装置から押出
    すための手段を含むことを特徴とする請求項３の装置。
  5. 【請求項５】 液体重合体材料の混合物が前記配量装置
    の内壁に沿って硬化した層を形成し、前記排除手段が、
    前記硬化した層が前記内壁に密着している剪断強度を下
    げるために前記配量装置を加熱する手段、および前記液
    体重合体材料の一方の流れを、前記配量装置の中に導入
    すると共に、前記重合体材料のもう一方の流れを停止さ
    せる手段を含むことを特徴とする請求項３の装置。
  6. 【請求項６】 前記供給手段が、一つの種類の液体重合
    体材料の供給源および前記配量装置の前記入り口の一方
    に接続できる第一ポンプ装置、および異なった種類の液
    体重合体材料の供給源および前記配量装置の前記入り口
    のもう一方に接続できる第二ポンプ装置を含むことを特
    徴とする請求項１または３の装置。
  7. 【請求項７】 前記制御手段が、 前記第一および第二ポンプ装置の少なくとも一方と、前
    記配量装置との間に接続された、前記液体重合体材料の
    少なくとも一方を前記配量装置に供給する圧力を調整す
    るための圧力調整手段、 前記配量装置中で形成される混合物の粘度変化に応じ
    て、前記少なくとも一方の液体重合体材料が前記配量装
    置に供給される圧力を変化させるために、前記圧力調整
    手段を調節するための手段を含むことを特徴とする請求
    項６の装置。
  8. 【請求項８】 前記圧力調整手段を調節するための前記
    手段が、 (i) 前記配量装置を通る前記液体重合体材料の流れが停
    止している時間の長さを測定する手段、 (ii)配量装置内の前記混合物の温度変化を検知する手
    段、および (iii) 前記配量装置に供給される前記液体重合体材料の
    比率を測定する手段の少なくとも一つを含むことを特徴
    とする請求項７の装置。
  9. 【請求項９】 組合わせた時に互いに化学的に反応する
    少なくとも２種類の異なった重合体材料を混合および配
    量する方法であって、 異なった液体重合体材料を加圧下で配量装置に供給する
    ステップであって、前記配量装置中で前記材料が組合わ
    されて混合物が形成され、前記混合物が配量装置から放
    出されるようになっているステップと、 配量装置からの混合物の流れを停止するステップと、 配量装置からの混合物の流れを再開する前に、液体重合
    体材料の少なくとも一方を配量装置に供給する圧力を、
    配量装置中の混合物の粘度変化の関数として調整するス
    テップとからなることを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 前記圧力調整ステップが、液体重合体
    材料の少なくとも一方を配量装置に供給する圧力を、 ａ）配量装置からの混合物の流れが再開される前に、混
    合物が配量装置中に滞留する時間、 ｂ）液体重合体材料が配量装置に供給される比率、およ
    び ｃ）配量装置中の混合物の温度の少なくとも一つの関数
    として調整することを特徴とする請求項９の方法。
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