JPH09155274A

JPH09155274A - 熱可塑性材料溶解装置

Info

Publication number: JPH09155274A
Application number: JP32530995A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Kuzuu; 典宏葛生; Toshiyuki Kasahara; 敏行笠原
Original assignee: Nireco Corp
Current assignee: Nireco Corp
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】熱可塑性材料を溶解するヒータを容易に交換
できる構造とする。【解決手段】タンク１を伝熱性の周囲壁２と底壁３で
構成し、複数の開口１０ａを有する伝熱性の加熱板６を
設け、加熱板６の一部を周囲壁２に密着させ、この密着
部の周囲壁２の外側から加熱板６内部に達するヒータ用
穴８ａを設け、ここに着脱可能なヒータ１２を設ける。
加熱板６は底壁３上面に設けられた伝熱性の支持材５で
支持する。タンク１内には溶解した熱可塑性材料をタン
ク外へ圧送するポンプ１３を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は接着材として使用さ
れるホットメルト材などの熱可塑性材料を溶解する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】製函、包装、製袋などでは糊付けにより
部材を接着する場合が多い。このような糊付け方法とし
て常温接着材を用いるコールドグルー法と、ペレット状
の熱可塑性材料を加熱して液化し、ノズルから吐出し、
冷却すると直ちに固化するホットメルト法がある。この
ような熱可塑性材料すなわち所謂ホットメルト材料はタ
ンク型溶解機またはグリッド型溶解機によって溶解され
る。

【０００３】タンク型溶解機はタンクの底壁を含む加熱
壁を用いて溶解熱をタンク内のホットメルト材料に与え
て溶解する。加熱源としては一般に底壁内に埋設された
電気ヒータが用いられる。グリッド型溶解機はタンク内
にグリッドを設け、グリッド上のホットメルト材料をそ
の溶解温度より実質的に高い温度に維持して溶解する。
加熱源としてグリッド内および底壁内に埋設された電気
ヒータが用いられる。特公平５−２５５５３号公報には
タンク型溶解機の技術が開示されており、特開昭５８−
２７６６７号公報にはグリッド型溶解機の技術が開示さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ホットメルト材料を溶
解し、この溶解状態を保持するため、タンク底壁、グリ
ッド、マニホールド（分配器）には電気ヒータが埋め込
まれている。このため、ヒータ断線など故障のときに加
熱は中断され、装置を冷却して、断線したヒータの交換
が行われる。しかしヒータは埋設されているので、単独
に修理や交換が困難な場合が多いため、故障したヒータ
を含んだタンク、グリッド、またはマニホールドを交換
しなければならない場合が多い。このためヒータが故障
すると溶解樹脂をタンクから取り出し、長時間溶解作業
を中断しなければならず、かつ交換用にタンク、グリッ
ド、マニホールドなどを準備しておく必要があった。

【０００５】また、従来はタンク壁の温度は溶解樹脂の
温度より高く設定されており、タンク壁近傍の溶解樹脂
の表面が空気と接触し、炭化して黒化を生じるという問
題があった。また、タンクから溶解樹脂を送出するポン
プは脈動を少なくする必要があるときは、従来ギヤポン
プが使用されているが、高価であるという問題があっ
た。

【０００６】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、熱可塑性材料を溶解するヒータを容易に交換で
きるようにすることを目的とする。また、タンク壁の加
熱温度が低くなるような構造とすることを目的とする。
さらに低価格で脈動の少ないプランジャポンプを使用す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明では、伝熱性の底壁と伝熱性の周囲壁を
有するタンクと、複数の開口を有する伝熱性の加熱板で
あって、その一部が前記周囲壁と密着しこの密着部の周
囲壁外側から加熱板内部に達するヒータ用穴を設けこの
ヒータ用穴に着脱可能なヒータを設けた加熱板と、前記
タンクの底壁上に設けられ前記加熱板を所定の高さに支
持する伝熱性の支持材と、前記タンク内に設けられ溶解
した熱可塑性材料をタンク外に圧送するポンプとを備え
る。

【０００８】加熱板は一部がタンク周囲壁と密着し、こ
の密着部の周囲壁外側から加熱板内部にヒータ用の穴が
設けられ、このヒータ用穴にヒータを着脱可能に設けて
いるので、ヒータが故障した場合、タンク周囲壁外側か
ら加熱ヒータを容易に交換することができる。これによ
りヒータの交換は短時間に行えるので、溶解作業の中断
時間は短い。また、加熱板の熱は伝熱性の支持材を伝熱
して伝熱性のタンク底壁に伝わりさらに周囲壁にも伝わ
る。これにより周囲壁の温度は高温とはならず、周囲壁
近傍の溶解した熱可塑性材料は空気と接触しても炭化す
る恐れはない。また加熱板は常に熱可塑性材料の中にあ
るので、加熱板に直接接し温度の高い熱可塑性材料は空
気と直接接しないので炭化する恐れはない。

【０００９】請求項２の発明では、前記加熱板は、前記
加熱ヒータを内蔵する主梁と、この主梁と交差する複数
の副梁とを有しこの副梁間に前記開口が設けられてい
る。

【００１０】主梁内に設けられたヒータにより主梁に伝
達された熱は主梁と交差した副梁に伝達され、加熱板全
体が加熱される。加熱板の上に置かれた熱可塑性材料は
この熱により溶解し、加熱板の開口と加熱板とタンク周
囲壁との間隙を通り加熱板とタンク底壁内面とのスペー
スに落下する。溶解した熱可塑性材料が多くなれば溶解
液は加熱板の上部にも溜まり、加熱板は溶解液中に浸さ
れる。

【００１１】請求項３の発明では、前記タンクの底壁外
面に伝熱性のマニホールドが設けられ前記ポンプの吐出
口はこのマニホールドに接続している。

【００１２】ポンプより吐出される溶解した熱可塑性材
料を複数の吐出ノズルなどに分配する時にはタンク底壁
外面にマニホールドを設ける。マニホールドにはタンク
底壁より熱が伝熱され内部を通る熱可塑性材料を溶解状
態に保持する。また、加熱板、タンク周囲壁および底壁
にマニホールドが加わり、全体の熱容量が増大し、加熱
板の温度を安定させる。

【００１３】請求項４の発明では、前記ポンプは前記底
壁に固着され前記加熱板にはポンプ貫通用切り欠けが設
けられている。

【００１４】加熱板に設けられたポンプ貫通用の開口を
通りポンプはタンク底壁に固着されている。これにより
ポンプは加熱板より独立しているので、ポンプ保守や交
換時、取り外しが容易な構造となっている。またポンプ
にはタンク底壁および溶解した熱可塑性材料から熱が伝
達されるので、内部を流れる熱可塑性材料を溶解状態に
保持することができる。

【００１５】請求項５の発明では、前記ポンプはプラン
ジャポンプである。プランジャポンプはギヤポンプに比
べ、少々の異物が混入しても、また高粘度の液体でも動
作するので、溶解した熱可塑性材料の温度が低くなり、
粘が高くなっても動作できる。また、価格もギヤポンプ
より安価である。

【００１６】請求項６の発明では、前記プランジャポン
プは、ピストンにピストン押し込み時ピストン側とロッ
ド側とか導通する逆止弁が設けられ、シリンダの内径と
ロッドの外径がピストン押し込み時と引き抜き時で同じ
吐出圧となる寸法に決められている。このように同じ吐
出圧とすることにより溶解した熱可塑性材料を用いて安
定した糊付けが行える。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本実施の形態の構成
を示す断面図である。タンク１は周囲壁２と底壁３およ
び頂板４から構成される。図２は底壁３の平面図を示
す。底壁３の内面には複数の支持材５が１０ｍｍ程度の
高さに突出しており、後述する加熱板６を支持すると共
に加熱板６からの熱を底壁３に伝達する。また底壁３に
は後述するポンプ用開口７が設けられておりポンプと嵌
合する。タンク周囲壁２、底壁３および支持材５はアル
ミニウム合金鋳物で一体に構成されている。頂板４は周
囲壁２の頂部にボルト４ｂで取り付けられている。頂板
４には固形のホットメルト材Ｇを投入する投入口４ａが
設けられている。

【００１８】図３は加熱板の構成を示し、（Ａ）が平面
図、（Ｂ），（Ｃ）が矢視図、（Ｄ），（Ｅ）が断面図
を示す。加熱板６は主梁８と、この主梁８と直交し、両
側に伸びた副梁９および副梁９間を結ぶ板材１０からな
り、主梁８はその縦断面を図１に、またＶ−Ｖ矢視を図
３（Ｃ）に示すように長さ方向にヒータ用穴８ａが設け
られ、その上方に温度センサ用穴８ｂが設けられてい
る。副梁９はヒータ１２によって加熱された主梁８から
熱を伝達されこれを加熱板６全体に伝達する。主梁８の
一方の端部に設けられた副梁９ａは２点鎖線で示す囲壁
２と長さＬにわたって密着し、この密着面に図１，図３
（Ｃ）に示すようにＯリング１２ａが設けられ、タンク
１内部とヒータ用穴８ａとをシールする。副梁９間は板
材１０により結合され、板材１０には溶解したホットメ
ルト材Ｇが通過する開口１０ａが複数個設けられてい
る。またポンプ用切り欠け１１が設けられ、ポンプ１３
とは所定の間隙を設け、それぞれを容易に取り付け、取
り外しできるようになっている。また２点鎖線で示す周
囲壁２とは所定の間隙を有し、溶解したホットメルト材
Ｇが通過できるようになっている。図３（Ｂ）はＵ−Ｕ
矢視を示し、主梁８，副梁９，板材１０の関係を示す。
（Ｄ）はＷ−Ｗ断面、（Ｅ）はＸ−Ｘ断面を示し、ヒー
タ用開口８ａ，温度センサ用開口８ｂ，板材１０に設け
られた開口１０ａ等を示す。加熱板６はタンク１と同じ
く熱伝達のよいアルミニウム合金鋳物で構成されてい
る。

【００１９】図１において、タンク１の底壁３の下面に
は、マニホールド１４が密着して設けられ、ポンプ１３
から吐出されたホットメルト材Ｇを分岐路１４ａで分岐
し複数の吐出ノズル１５に分岐する。マニホールド１４
も熱伝達のよいアルミニウム材で製作されている。ポン
プ１３はプランジャポンプが用いられ、円筒状で下部が
底壁３のポンプ用開口７に嵌合する。吐出口１３ａはポ
ンプ下面に設けられマニホールド１４の分岐路１４ａに
接続している。吸入口１３ｂは加熱板６と底壁３上面の
間に設けられ、加熱板６の開口１０ａや加熱板６と周囲
壁２との間隙から流入するホットメルト材Ｇを吸入す
る。

【００２０】ポンプ１３はシリンダ１７とシリンダ１７
内を往復動するピストン１８およびピストン１８を往復
動させるロッド１９より構成され、シリンダ１７と吐出
口１３ａの間に逆止弁１６ａ、シリンダ１７と吸入口１
３ｂの間に逆止弁１６ｂが設けられ吐出方向、吸入方向
からの逆流を阻止する。ピストン１８にも逆止弁１６ｃ
が設けられ、シリンダ１７のロッド側へホットメルト材
Ｇが流入するようにする。これによりピストン１８が図
１において下方へ移動するときはロッド１９の断面積で
ホットメルト材を押圧し、上方へ移動するときはシリン
ダとロッドの断面積の差の面積で押圧する。ポンプ１３
も伝熱性のよいアルミニウムまたは鉄で製作されてい
る。

【００２１】ポンプ１３のロッド１９はエアシリンダ２
０によって駆動される。エアシリンダ２０はタンク１の
頂板４に取り付けられ、頂板４と一体にして取り付け、
取り外しできる。エアシリンダ２０のロッド２１とポン
プ１３のロッド１９とは着脱可能なカップリング２３で
結合されている。エアシリンダ２０に圧縮空気を供給す
る空気源２４とエアシリンダ２０との間に電磁方向切換
弁２５が設けられ、ピストン２２を往復動させる。

【００２２】タンク１の周囲壁２外面およびマニホール
ド１４の外面には断熱材２８が設けられタンク１の保温
を行う。図１に示したヒータ１２はケースの中に棒状の
加熱源が組み込まれたカートリッジヒータで、ヒータ用
開口８ａに挿入、取り出しが容易にできるようになって
いる。またヒータ用開口８ａの上部に設けられた温度セ
ンサ用開口８ｂには側温抵抗体よりなる温度センサが挿
入、取り出しできるようになっている。図１に示す吐出
ノズル１５とマニホールド１４はホース２９により接続
され、ホース２９には電気ヒータが巻かれており、内部
をホットメルト材Ｇがスムーズに流れるように加熱す
る。ヒータ１３およびホース２９の電気ヒータは図示し
ない電源に接続されて加熱され、温度センサ、電磁方向
切換弁２５およびホース２９の電気ヒータは図示しない
制御回路に接続されヒータ温度の制御、電磁方向切換弁
２５の切換えおよびホース温度の制御が行われる。エア
シリンダ２０の下部と頂板４の上面にリミットスイッチ
２６が設けられ、カップリング２３に取り付けられたア
ーム２７によりリミットスイッチ２６を動作させピスト
ン２２位置を検出し、電磁方向切換弁２５の切換えが行
われる。

【００２３】図４はポンプ１３の吐出圧をシリンダの往
行と復行時同じくするようにポンプ１３とエアシリンダ
２０の寸法を定める説明図である。吐出ノズル１５から
吐出されるホットメルト材Ｇの圧力を一定にすることが
望ましい。このためポンプ１３とエアシリンダ２０の各
寸法を次のように定める。

【００２４】ポンプ吐出圧Ｐ１空気源圧力Ｐ２ポンプシリンダ直径Ｄ１エアシリンダ直径Ｄ２ポンプロッド直径ｄ１エアシリンダロッド直径ｄ２

【００２５】ポンプ１３のピストン１８上昇時次式が成
り立つ。 π（Ｄ１²−ｄ１²）・Ｐ１／４＝π（Ｄ２²−ｄ２²）・Ｐ２／４ …（１）また下降時は、ピストン１８の両側に圧力がかかるの
で、ロッド１９の断面積のみが圧力を受け、次式が成り
立つ。 πｄ１²・Ｐ１／４＝πＤ２²・Ｐ２／４ …（２）

【００２６】（２）式より、ｄ１＝Ｄ２・√（Ｐ２／Ｐ１） …（３）（３）式を（１）式に代入すると、Ｄ１＝√（（２Ｄ２²−ｄ２²）Ｐ２／Ｐ１） …（４）

【００２７】圧力Ｐ１，Ｐ２、エアシリンダ２０の寸法
Ｄ２，ｄ２を決めると（３）式と（４）式によりｄ１，
Ｄ１は決まる。このように決めることによりポンプ１３
の吐出圧Ｐ１はピストン１８の往復動（昇降）時一定と
なる。但し、構成機器の圧力損失やピストン１８の粘性
ロスなどがあるので、実験的に修正係数を求めて上記計
算式を修正した後、ｄ１，Ｄ１を決める。

【００２８】次に動作について説明する。まずタンク１
の頂板４に設けられた投入口４ａより固形のホットメル
ト材Ｇを投入し、加熱板６の上に堆積させる。次にヒー
タ１２に通電して主梁８を加熱し、主梁８から副梁９に
副梁９から板材１０に伝熱する。また加熱板６を支持す
る支持材５を通して底壁３に伝熱し、さらに底壁３から
周囲壁２およびマニホールド１４に伝熱する。加熱板６
上のホットメルト材Ｇは溶解して加熱板６の開口１０ａ
および加熱板６と周囲壁２との隙間から下に流れ底壁３
と加熱板６の間に充満し、さらに加熱板６の上まで液面
が上昇する。固形のホットメルト材Ｇはこの溶解液に浮
かび、溶解液からの伝熱により溶解される。

【００２９】ポンプ１３の吸入口１３ｂは底壁３と加熱
板６の間に設けられているので溶解したホットメルト材
Ｇを吸入し、吐出口１３ａより吐出する。吐出口１３ａ
より吐出されたホットメルト材Ｇはマニホールド１４で
分岐され吐出ノズル１５に供給される。ポンプ１３はエ
アシリンダ２０により駆動されエアシリンダ２０には空
気源２４より圧縮空気が電磁方向切換弁２５によりロッ
ド２１側とピストン２２側に交互に供給される。

【００３０】各部の温度の一例を示す。加熱板６は約１
８０℃となるように温度制御される。これにより溶解し
たホットメルト材Ｇは約１６０℃となり、底壁３とマニ
ホールド１４は１６０℃、周囲壁２は約１４５℃とな
る。なお、マニホールド１４と吐出ノズル１５とを接続
するホース２９は約１８０℃に制御される。周囲壁２の
温度はホットメルト材Ｇより低くなっているので、従来
周囲壁２の近傍で空気と接するホットメルト材Ｇに生じ
ていた炭化現象を防止することができる。またポンプ１
３は接触している底壁３と溶解したホットメルト材Ｇか
ら伝熱されるので約１６０℃の温度となっており、吸入
および吐出が適正に行われる。

【００３１】上述した実施の形態では、ヒータ１３が１
本の場合について説明したが、処理するホットメルト材
Ｇの容量に応じて複数本にするとよい。この場合、主梁
をヒータ１３毎に互いに間隔をあけて設け、副梁９を主
梁に交差して設ける。また固形のホットメルト材Ｇの投
入はバッチ式としているが、連続的な供給装置を設けて
もよい。また、吐出ノズル１５が１個の場合はマニホー
ルド１４は設ける必要はない。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、次のような効果を奏する。ヒータは加熱板にのみ設けているで加熱装置が簡単に
なり、かつタンク外部から容易に着脱可能な構造となっ
ているので、交換作業を短時間で行うことができる。ヒ
ータの交換ができるので、ヒータ故障による加熱中断時
間を短くすることができる。周囲壁は加熱板より熱伝達を受けて加熱される構造に
なっているので、周囲壁の温度は加熱板より低くなり、
ホットメルト材の炭化が防止される。

【００３３】加熱源はタンク内の加熱板のみで外面と
なる周囲壁や底壁またはマニホールドは加熱板より温度
が低くなる構造となっているので、放熱による熱損失が
少なく、ヒータの容量が小さくなる。加熱板と周囲壁の大部分の間には間隙が設けられてい
るので加熱板の熱が周囲壁に直接伝達されず、周囲壁の
温度は加熱板より低下するようになっている。これによ
りホットメルト材の炭化が防止でき、さらに溶解したホ
ットメルト材の加熱板上下への流動性がよくなる。

【００３４】タンクの底壁より支持材を突出させ加熱
板と密着し固定させているので加熱板の熱は底壁、マニ
ホールド、周囲壁に伝達される。この結果加熱板の熱容
量にこれらの熱容量を合わせた熱容量となり、加熱板の
温度を安定させる構造となっている。また加熱板を下か
ら直接支持材で支えるため加熱板およびこの上に投入さ
れる熱可塑性材料を十分支持できる強度を容易に得られ
る構造となっている。加熱板に切り欠けを設け、ポンプと直接接触しない構
造となっているので、保守や修理時にポンプの取り付
け、取り外しを加熱板を取り外すことなく行うことがで
きる。ポンプをプランジャポンプとし、吐出圧を一定にする
構造としたので吐出ノズルより熱可塑性材料の安定した
吐出を行うことができる。なお、熱可塑性材料は粘性が
大きいので脈流は少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示す図である。

【図２】底壁の平面図である。

【図３】加熱板の構成を示し、（Ａ）が平面図、
（Ｂ），（Ｃ）が矢視図、（Ｄ）（Ｅ）が断面図であ
る。

【図４】ポンプの吐出圧を一定とするポンプとエアシリ
ンダの圧力および寸法の関係を示す図である。

【符号の説明】

１タンク２周囲壁３底壁４頂板５支持材６加熱板７ポンプ用開口８主梁８ａヒータ用穴８ｂ温度センサ用穴９副梁１０板材１０ａ開口１１ポンプ用切り欠き１２ヒータ１２ａＯリング１３ポンプ１３ａ吐出口１３ｂ吸入口１４マニホールド１５吐出ノズル１７シリンダ１８，２２ピストン１９，２１ロッド２０エアシリンダ２３カップリング２４空気源２５電磁方向切換弁２６リミットスイッチ２７アーム２８断熱材２９ホース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伝熱性の底壁と伝熱性の周囲壁を有する
タンクと、複数の開口を有する伝熱性の加熱板であっ
て、その一部が前記周囲壁と密着しこの密着部の周囲壁
外側から加熱板内部に達するヒータ用穴を設けこのヒー
タ用穴に着脱可能なヒータを設けた加熱板と、前記タン
クの底壁上に設けられ前記加熱板を所定の高さに支持す
る伝熱性の支持材と、前記タンク内に設けられ溶解した
熱可塑性材料をタンク外に圧送するポンプとを備えたこ
とを特徴とする熱可塑性材料溶解装置。
【請求項２】前記加熱板は、前記加熱ヒータを内蔵す
る主梁と、この主梁と交差する複数の副梁とを有しこの
副梁間に前記開口が設けられていることを特徴とする請
求項１記載の熱可塑性材料溶解装置。
【請求項３】前記タンクの底壁外面に伝熱性のマニホ
ールドが設けられ前記ポンプの吐出口はこのマニホール
ドに接続していることを特徴とする請求項１または２記
載の熱可塑性材料溶解装置。
【請求項４】前記ポンプは前記底壁に固着され前記加
熱板にはポンプ貫通用切り欠けが設けられていることを
特徴とする請求項１記載の熱可塑性材料溶解装置。
【請求項５】前記ポンプはプランジャポンプであるこ
とを特徴とする請求項１記載の熱可塑性材料溶解装置。
【請求項６】前記プランジャポンプには、ピストンに
ピストン押し込み時ピストン側とロッド側とが導通する
逆止弁が設けられ、シリンダの内径とロッドの外径がピ
ストン押し込み時と引き抜き時で同じ吐出圧となる寸法
に決められていることを特徴とする請求項５記載の熱可
塑性材料溶解装置。