JPS611884A - ポート付歯車を備えたホツトメルト接着剤ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 −本発明は、一般にはホットメルト接着剤発泡システム
などのホットメルト接着剤システムに関し、更に、より
特殊には、歯車面に沿った圧力均衡用ポートを有するシ
ステムなどに使われるホットメルト接着剤歯車ポンプに
関するものである。

、ＬＬＬｌｌＬ 熱可塑性接着剤、すなわち、所謂「ホットメルト」接着
剤は、大体において接着基板接着用として広く工業に使
用されている。通常、ホットメルト接着剤は、タンク中
で固体から溶融状態に変えられる。その後、溶融材は一
以上のアプリケータや吐出装置にポンプでくみ出せる充
分な容量をタンク内に貯えられる。

ホントメルト接着剤の最も普通にみられる用途の一つは
、包装および箱詰め工業用のものであり、ホットメルト
接着剤の迅速な硬化時間が特に有利となっている。

接着剤が非発泡接着剤という通常の方法ではなく、むし
ろ細胞状気泡として応用される場合、任意のホットメル
ト接着剤の所定量によって生じる接着剤の結合力が改善
されるという発見が、この工業でのホットメルト接着剤
の用途に大きな変革をもたらした。例えば、米国特許第
４，２００，２０７号に特にホットメルト発泡接着剤吐
出用に採用されたポンプシステムが開示されている。こ
のポンプシステムは二段の歯車ポンプを備え、各々の段
は、駆動および遊動軸上を反対方向に回転するかみ合い
歯車対で構成されている。モータ駆動歯車ポンプは発泡
剤と共に液体接着剤を混合し、例えば２１．８ｋｇ／平
方センチメートル（３００ポンド／平方インチ）の圧縮
状態の混合物を普通の接着剤吐出用ガンに供給する。こ
の種の歯車ポンプでは液体の流れは歯車の歯間の空隙に
ｒ分割Ｊされてしまう。

液体の分割部分に対するパかみ合い歯の作用は液体を混
合、かつ圧縮することである。

各段のポンプの歯車対は「ポンププレート」内に配置さ
れ、更に各歯車対は端プレートと中央プレートとの間に
挟まれている。歯車で圧縮された接着剤は、歯車の両側
面に沿って歯から半径方向内側に各歯車軸に向がって移
動することはすでに知られている。すなわち接着剤は、
積層ハウジングに歯車を挟んでいる隣接プレートと歯車
面との間を通る６歯車と端プレートとの間に形成される
界面に蒙まるホットメルトは、軸と端プレートとの間の
クリアランス・ギャップ（ｃｌｅａｒａｎｃｅ　ｇａｐ
）を介して歯車軸沿いに外へしみ出ることができる。こ
のため、この界面での圧力の増大が緩和される。しかし
、中央プレートに面する歯車面と中央プレートどの間の
ホットメルトは、このように外へしみ出すことができな
い。なぜならば、軸が端プレート内に嵌合するよりも、
はるかに強固に歯車が軸に嵌合しているためである。こ
の結果、これら二つの界面に圧縮接着剤が蓄積すること
になる。例えば、一つの歯車面ではそこに働く増大圧が
１４．５ｋｇ／ｋｇ／ンチメートル（２００ポンド／平
方インチ）であるのに対して１反対側の歯車面では０．
７３〜２．１．８ｋｇ／平方セ平方センチー−１−ル〜
３０ポンド／平方インチ）だけである（面圧力とも軸の
近傍領域に示されている。）。これにより歯車の反対面
に圧力の不均衡が生じ、更に歯車上に軸方向外向きのス
ラス１−が生しる。続いて歯車は端プレートに向かう力
を営け、典型的には端プレー１−と接触する方向の力を
受け、歯車とこの領域の端プレート」二に大きな摩耗を
生じることになる。

月１ＪｌＥ簿 本発明の主要目的は、熱可塑性材料の溶融および吐出用
改良型歯車ポンプを提供することであり、該ポンプは、
ポンプ各部の摩耗を軽減させるため、相対する歯車面上
に平均した接着剤圧縮スラストを有する。

本発明の特殊な目的は、相対する歯車面間て圧縮された
接着剤の漏出を許すホットメルト接着剤発泡システム用
の二段歯車ポンプに圧力平衡歯車を提供することである
。

他の目的と同様にこれらの目的は、相対する歯車面間に
延びる圧力軽減用ポートを備えることで達成されており
、歯車面と歯車ポンプハウジングの隣接表面との間から
移動する圧縮接着剤はポートを通り、歯車軸の外面に沿
って容易に通り抜けでき、そのために、歯車の対向表面
沿いに存在する圧力不均衡を除去できる。

現在好適だとされている本発明の実施例では、改良型ホ
ラ１−メルト接着システムは、第一段流量調節歯車ポン
プと第二段混合歯車ポンプとから成る二段式歯車ポンプ
を有する。

各段は両歯車対が一対の軸によって回転駆動される一対
のかみ合い歯車を有している。各歯車対は、歯車ハウジ
ングを成す端プレートと中央プレートに挟まれた各ポン
ププレートと共に、一枚のポンププレート中の空洞部に
配置される。ホットメルト接着剤は、かみ合い歯車内で
加圧される二段ポンプ内にタンクから流出する。

複数のスロットが歯車と軸との間の開口ポートから歯車
の内側に形成されている。これらポートは歯車と中央積
層プレー１へとの間の界面中の圧縮接着剤がポートを通
り、各々の歯車軸沿いに流出することを可能にする。そ
のため、歯車の反対面上のスラストは平均し、歯車とポ
ンプハウジングの端プレートの摩耗は軽減される。

本発明は、米国特許第４，００９，９７４号に開示され
ている「粘性材料のポンプ移動装置およびその方法」の
ようなホシトメルト接着剤吐出装置用途に、特に適して
いる。更に本発明は、米国特許第４，２００，２０７号
に開示されている「ホットメルト接着剤発泡システム」
のようなホットメルト接着剤気泡吐出ポンプ用の二段歯
車の一改良型としての特別な応用例である。」二記両特
許の開示は、ここでは本明細書中には盛り込まれていな
い。

更に、一般に吐出装置および歯車ポンプに関する詳細に
対して、これらの二発明が参照されるべきである。後述
の詳細な説明はこのような事情で、改良型二段歯車ポン
プに特に集中して行なう。

第一図を参照すると、１０で示すホン１〜メルト吐出装
置は、溶融器（図１１１８）　、接着材料タンク１３、
歯車ポンプ１４およびマニホルドブロック１５を有する
。チャンク（ｃｈｕｎｋ）、ペレットもしくは、ブロッ
クの形をとる固体熱可塑性材料はホッパ（図略）の頂部
に位置し、？１１融器と接触するホッパ開底面を通して
流れ、固体熱可塑性材料は溶融器と接して、溶融状態に
変化する。次に、溶融した熱可塑性材料は重力に従いタ
ンク１３より、ポンプ１４の吸込口１６に流入する。そ
の後、ポンプ１４はホース、すなわち導管１７を通じ一
以上の普通のアプリケータもしくは吐出装置と結ばれた
マニホルド１５に溶融材料を送り込む。

歯車ポンプ１４は、入ってくる液体をポンプに押しやり
、圧縮し、ポンプ出口から吐出させる多機能ｒピストン
」の働きをする中間かみ合い歯車面を有する二段歯車ポ
ンプである。一般に、このようなポンプは液体をポンプ
内に導くため、吸込口１６で吸引する。図示の実施例に
おいては、例としての気体、すなわち空気、窒素または
二酸化炭素が吸込管１９経出でポンプ入口１８を通り、
ポンプ１４に供給される。以下により明確に示されるよ
うに、極限まで圧縮された溶融接着剤と混合した気体１
３は気泡状接着剤を発生させる。

ポンプ１４の二対のかみ合い歯車は一対の平行軸３０お
よび３１上に装着されている。

これらの軸のうち３０は、他の軸３１が遊動軸であるの
に対して、例えば、空気圧モータ３２のようなモータで
駆動される。

続いて第２図を参照すると、ポンプ１４はマニホルドブ
ロック１５の頂部で結合した一連の特別構成のプレート
層を有する。これらは吸込口端プレート２０、第一段ポ
ンププレート２１、中央ポートプレート２２、第二段ポ
ンププレート２３及び出口端プレート２４であり、互い
に層をなしている。この二段歯車ポンプの各段は、それ
ぞれ反対に回転するかみ合い歯車対、２８ａと２８ｂお
よび２９ａと２９ｂを構成している。各段の駆動用の歯
車２８ａと２９ａは共通の駆動軸３０により回転され、
各段の遊動歯車２８ｂと２９ｂは共通の遊動軸３１によ
り回転される。

前述のように、この特殊なポンプおよび吐出装置はホッ
トメルト接着剤発泡体の分配用として採用されている。

溶融接着剤はポンプ１４の吸込口１６に運ばれ、そこを
通り、第一段の歯車２８ａ、２８ｂのかみ合い部に達す
る。溶融接着剤導入量は第一段ポンプによって調節され
、中央ポートプレート２２内のポート部（図略）を通り
第二歯車対２９ａ。

°２９ｂのかみ合い部に移動する。気体、すなわち空気
、窒素または二酸化炭素も第二段ポンプ（２９ａ、２９
ｂ）に導入され、そこで気体と溶融接着剤は、気体に溶
融接着剤との溶液をつくらせる圧力の下で、充分混合さ
れる。圧縮された溶融接着剤と気体は、その後。

出口端プレート２４内の出口（図略）を通り。

第二段ポンプから排出され、マニホルドブロック１５に
入り導管１７より吐出される。

次いで第２および第３図を参照すると、第一段流量調節
用の歯車２８ａ、２８ｂは第一段ポンププレート２１内
に画成され、部分的に重なる一対の円形の歯車ハウジン
グ空洞部３６　ａ　、’　３６　ｂの中に配置される。

第二段の混合用ポンプ歯車は、同様に第二段ポンププレ
ート２３内に画成され、部分的に重なる一対の円形の歯
車ハウジング空洞部３７ａ、３７ｂの中に配置される。

第一、第二段歯車は、スロット・キー道４１に収納され
た丸キー４０によって各々の軸に結合している。歯車は
全て、はぼ０．００１３　センチメートル（−１分の５
インチ）程度のはめ合い公差で軸３０゜３１と強固に結
合している。ポンプハウジングのプレート２０から２４
までと回転軸３０゜３１とのはめ合い公差はほぼ０．０
０７５〜０．０１　センチメートル（十分の３〜４イン
チ）程度であり、そのはめ合いは軸に対する歯車のはめ
合いよりゆるい。

特に第一段ポンプについてみると、歯車で圧縮されるホ
ントメルト接着剤は、歯車と積層内の隣接プレートとの
間の界面沿いに歯車の歯から個々の軸へ向かって移動す
ることがわかっている。すなわち、圧縮されたホットメ
ルト接着剤は、歯車２８ａ、２８ｂの外向き表面と吸込
口端プレート２ｏの内向き表面との間にある界面４２に
入る。更に、圧縮されたホットメルト接着剤は歯車２８
ａ、２８ｂの内向き表面と中央プレート２２の外向き表
面との間にある界面４３に入って行く。歯車面とプレー
トとの間のクリアランスギャップは約０．００１３〜’
０．００３８センチメートル（十分の０．５〜１．５イ
ンチ）である。

吸込口端プレート２０と軸３０および３１との接合部の
クリアランスギャップは、界面４２の圧縮接着剤が軸の
側面に沿って、また端プレート２０の頂部を越えてしみ
出る゛ことを可能にし、そのためこの界面４２の圧力は
軽減されることになる。界面４３に捕えられたホットメ
ルト接着剤は、歯車２８ａおよび２８ｂが軸上で緊密に
嵌合しているため、同上のように漏れ出すことが出来な
い。結果として、ホットメルト接着剤はこの界面４３に
たまり、第一段歯車２８ａ、２８ｂ上にスラストを生む
反対の歯車面上の圧力不均衡の原因となる。このスラス
トは歯車を吸込口端プレート２０の対向面に突き当たる
ように駆動させ、歯車と端プレートの過剰接着摩耗を惹
起する。もし圧力が充分大きく、長時間にわたると接着
摩耗から歯車とプレートの摩損が生じる。

この圧力不均衡を緩和するため、ポート４５が歯車２８
ａ、２８ｂの反対側に形成されている。これらのポート
４５は本実施例では、各歯車の内部周囲に等角で離隔さ
れた軸方向に延びる３本のスロットの形を成し、該スロ
ットは各歯車の全厚に沿って延びている。深さ０．１６
センチメードル（”／、、インチ）の半球状壁の外形を
有するスロットが内径１．６センチメードル（Ｓ／、イ
ンチ）で、外径３．４センチメートル（”／、インチ）
の歯車と共に有効に利用されている。こうして界面４３
にたまった接着剤は、歯車−軸結合部を通る道を見つけ
、前述の方法で、軸沿いに端プレート２０を越えて移動
できる。同様にポート°　４８の一組が、第二段歯車２
９ａ、２９ｂに形成され、第一段歯車について説明した
と同様の圧力不均衡に対応している。歯車２９ａ。

２９ｂと中央ポートプレート２２の隣接側面との界面５
０の圧縮接着剤は、歯車を通り軸の外面に沿ってポンプ
１４とマニホルド１５との間のすきま５２に入っていけ
る。

圧縮接着剤が漏出する歯車表面間にポートを使用し、歯
車の反対面間の圧力不均衡を除去することにより、歯車
と端プレートの摩耗が軽減され、ポンプの寿命が伸びる
。

以上、特別な実施例に結びつけて本発明を説明してきた
が、当業者であれば、本発明の思想的範囲を逸脱するこ
となく、本発明の実施に際して、構成、部材などの修正
が可能であることを理解できるであろう。例えばポート
４５および４８は歯車の内部に沿って形成されたスロッ
ト状に図示されているが、同時にポートは歯車領域内の
駆動軸に形成された軸方向に延びるスロットでもある。

ポート４５および４８は内部沿いに配置せずに、歯車自
身を通って延びるようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱可塑性材料溶融および吐出装置の一部切除
した透視図であり、 第２図は、第１図の歯車ポンプの２−２線で切った断面
図であり、積層プレートポンプハウジング内の歯車配置
の詳細を表し、第３図は、第２図の３−３線で切った断
面図であり、本発明の圧力軽減用ポートの一配置例を示
している。 ［主要部分の符号の説明］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の軸で回転駆動される液体圧縮用の一対のかみ
   合い歯車と、 上記歯車が挿入される間隙に一対の表面を有し、該表面
   と上記歯車面とが、圧縮液体の移動可能な界面とを形成
   するように上記歯車を囲む歯車ハウジングと、 を有し、上記歯車は各々反対面の間隙に軸方向に延びる
   ポートを有し、圧縮液体が上記界面で液体圧の平衡を保
   つよう該界面の間を通過できるようにすることを特徴と
   する液体吐出用の改良型歯車ポンプ。 ２、上記ポートが上記軸と歯車の中間に配置されること
   を更に特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の改良型
   歯車ポンプ。 ３、一対の軸で回転駆動される液体圧縮用の一対のかみ
   合い歯車と、 上記かみ合い歯車を囲む歯車ポンプハウジングとを有し
   、該ハウジングは、上記かみ合い歯車が配置される間隙
   にほぼ平らな一対の面を有し、該平面は上記歯車の対向
   面に隣接しており、液体が集中する上記対向面に沿って
   界面を形成し、 上記両界面における液体圧をほぼ均衡させ、上記対向面
   の間に液体を通過可能にする上記軸およびポート付歯車
   を有することを特徴とする改良型歯車ポンプ。 ４、上記歯車ポンプは、各々一対のかみ合い歯車を含む
   二つの段を有し、両対の歯車は上記歯車ポンプハウジン
   グに備えた一対の回転軸で回転駆動され、上記歯車ポン
   プハウジングは、積層中のプレートに挟まれた上記歯車
   対を有し、積層状に並べられた複数のプレートから形成
   され、更に上記ポートは上記歯車の内部を囲み、上記歯
   車の反対面の間に延びるスロットを形成することを特徴
   とする特許請求の範囲第３項に記載の改良型歯車ポンプ
   。 ５、各ポンプとも出入口を有す液体接着剤用の第一段流
   量調節ポンプおよび第二段混合ポンプと、 反対面を有し、一対の軸上に回転できるように設置され
   た一対のかみ合い歯車を有する上記ポンプと、 第一段ポンプの入口に液体接着剤を供給する手段と、 ホットメルト接着剤を上記第二段ポンプからアプリケー
   タへ吐出する手段と、 上記かみ合い歯車を囲む複数の積層プレートからなる歯
   車ポンプハウジングとを有し、上記歯車対は各々上記プ
   レートと歯車で形成された上記積層部中のプレートに挟
   まれ、圧縮接着剤が移動できるように各歯車対の上記反
   対面に沿った一対の界面を形成し、 上記歯車は少なくとも一個のポートを反対面の間に形成
   し、そこから圧縮接着剤を通し、各歯車の上記界面にか
   かる液体圧を平衡にすることを特徴とする改良型ホット
   メルト接着剤吐出装置。 ６、更に、上記軸と歯車との間に複数のポートを設ける
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の改良型
   吐出装置。