(57)【要約】  接着剤を溶融させるためのシステムは、溶融装置、送給システム、ポンプ及びコントローラを備える。溶融装置は、溶融容積を有し、接着剤を受容して溶融させる。送給システムは、溶融前の接着剤を溶融装置に送給し、ポンプは、溶融装置から溶融後の接着剤を送給する。コントローラは、ポンプの最大排出流量に対する溶融容積の比である最小滞留時間が接着剤の変色時間より短かくなるような最大排出流量で溶融後の接着剤を吐出するようポンプを制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融容積を有し、接着剤を受容して溶融させる溶融装置と、
溶融前の接着剤を前記溶融装置に送給する送給システムと、
前記溶融装置から溶融後の接着剤を送給するポンプと、
前記ポンプの最大排出流量に対する前記溶融容積の比である最小滞留時間が前記接着剤の変色時間より短かくなるような前記最大排出流量で前記ポンプが溶融後の接着剤を吐出するよう前記ポンプを制御するコントローラと
を備えることを特徴とする接着剤溶融システム。
【請求項２】
前記最小滞留時間は、１４分未満であることを特徴とする請求項１に記載の接着剤溶融システム。
【請求項３】
前記最小滞留時間は、５分未満であることを特徴とする請求項２に記載の接着剤溶融システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記溶融装置内における接着剤のレベル位置に関連付けて前記溶融装置内に接着剤を補充するよう前記送給システムを制御することを特徴とする請求項１に記載の接着剤溶融システム。
【請求項５】
前記コントローラは、前記溶融装置内における接着剤のレベル位置が最小レベルを下回ると、前記溶融装置内に接着剤を補充するよう前記送給システムを制御することを特徴とする請求項４に記載の接着剤溶融システム。
【請求項６】
前記溶融装置内への接着剤の補充では、一定量の接着剤を前記溶融装置内に補充することを特徴とする請求項５に記載の接着剤溶融システム。
【請求項７】
前記溶融装置内への接着剤の補充では、接着剤のレベル位置が目標レベル位置に上昇するまで、前記溶融装置内に接着剤を補充することを特徴とする請求項５に記載の接着剤溶融システム。
【請求項８】
前記溶融装置内における接着剤のレベル位置を検出するレベルセンサを更に備えることを特徴とする請求項４に記載の接着剤溶融システム。
【請求項９】
前記レベルセンサは、超音波測深機からなることを特徴とする請求項８に記載の接着剤溶融システム。
【請求項１０】
前記送給システムは、
容器と、
送給ホースと、
前記送給ホースを介して前記容器から前記溶融装置内に溶融前の接着剤を送給する減圧機構と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の接着剤溶融システム。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記送給システムと前記ポンプを駆動するモータとにエアを供給するエア制御バルブを制御することにより、前記ポンプ及び前記送給システムを制御することを特徴とする請求項１０に記載の接着剤溶融システム。
【請求項１２】
接着剤の最小滞留時間が前記接着剤の変色時間より短く設定されて、前記接着剤を溶融させる溶融装置と、
前記溶融装置内の接着剤のレベル位置に関連付けて、前記溶融装置に溶融前の接着剤を自動的に充填する送給システムと
を備えることを特徴とする接着剤溶融システム。
【請求項１３】
前記送給システムは、
前記接着剤のレベル位置が最小レベル位置を下回ったことを検出するレベルセンサと、
前記接着剤のレベル位置が最小レベル位置を下回ったことを前記レベルセンサが検知する度に、溶融前の接着剤を前記溶融装置に送給する送給機構と
を備えることを特徴とする請求項１２に記載の接着剤溶融システム。
【請求項１４】
前記送給機構は、容器から溶融装置内に溶融前の接着剤を引き込む減圧機構を備えることを特徴とする請求項１３に記載の接着剤溶融システム。
【請求項１５】
前記最小滞留時間は、５分未満であることを特徴とする請求項１２に記載の接着剤溶融システム。
【請求項１６】
前記最小滞留時間は、２分未満であることを特徴とする請求項１２に記載の接着剤溶融システム。
【請求項１７】
前記溶融装置からディスペンサに溶融後の接着剤を送給する溶融接着剤用ポンプを更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の接着剤溶融システム。
【請求項１８】
溶融容積を有した溶融装置内で接着剤を加熱する工程と、
最大排出流量で前記溶融容積を除して得られる最小滞留時間が前記接着剤の変色時間より短かくなるような前記最大排出流量で前記溶融装置から溶融後の接着剤を送給する工程と、
前記溶融装置内の接着剤のレベル位置を検出する工程と、
検出した前記接着剤のレベル位置に関連付けて前記溶融装置内に溶融前の接着剤を送給する工程と
を備えることを特徴とする接着剤溶融方法。
【請求項１９】
前記最小滞留時間は、１４分未満であることを特徴とする請求項１８に記載の接着剤溶融方法。
【請求項２０】
前記最小滞留時間は、５分未満であることを特徴とする請求項１９に記載の接着剤溶融方法。
【請求項２１】
前記接着剤のレベル位置を検出する工程は、前記接着剤のレベル位置が最小レベル位置を下回ったことを検出する工程を備え、
検出した前記接着剤のレベル位置に関連付けて前記溶融装置内に溶融前の接着剤を供給する工程は、前記接着剤のレベル位置が前記最小レベル位置を下回ったとき、これに応答して前記溶融装置内に溶融前の接着剤を送給する工程を備える
ことを特徴とする請求項１８に記載の接着剤溶融方法。
【請求項２２】
前記溶融装置内に溶融前の接着剤を送給する工程は、前記接着剤のレベル位置が目標レベル位置に上昇するまで溶融装置内に接着剤を送給する工程を備えることを特徴とする請求項２１に記載の接着剤溶融方法。
【請求項２３】
前記溶融装置内に溶融前の接着剤を送給する工程は、前記接着剤のレベル位置が前記最小レベル位置より低下したことに応答して溶融装置内に一定量の接着剤を送給する工程を備えることを特徴とする請求項２１に記載の接着剤溶融方法。
【請求項２４】
前記溶融装置内の接着剤のレベル位置を検出する工程は、レベルセンサから前記接着剤の上面までの距離を検出する工程を備えることを特徴とする請求項１８に記載の接着剤溶融方法。
【請求項２５】
前記溶融装置内に溶融前の接着剤を送給する工程は、減圧機構にエアを送り、送給ホースを介して前記溶融装置内に溶融前の接着剤を引き込む工程を備えることを特徴とする請求項１８に記載の接着剤溶融方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ねホットメルト接着剤を供給するためのシステムに関するものであり、より具体的には、送給システムが組み込まれた接着剤供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ホットメルト接着剤供給システムは、製造組立ラインにおいて、箱やカートンなどの梱包材の組み立てに用いる接着剤を自動的に供給するために使用されている。従来、ホットメルト接着剤供給システムは、材料用タンク、加熱素子、ポンプ及びディスペンサを備えており、ポンプによりディスペンサに供給する前に、加熱素子を用い、タンク内で固形のポリマ材料ペレットを溶融させる。溶融したペレットは、冷えると再び凝固して固体化するので、タンクからディスペンサまでの間で温度を維持する必要がある。このため、一般的には、タンク内、ポンプ内及びディスペンサ内に加熱素子を設ける必要があるだけでなく、これら構成装置の接続に用いる配管及びホースも加熱する必要がある。更に、従来のホットメルト接着剤供給システムは、タンク内のペレットを溶融させた後、できるだけ長く供給を行うことができるよう、大容量のタンクを用いるのが一般的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、タンク内の大量のペレットは、十分に溶融するのに長い時間を要するため、システムの起動時間が増大してしまう。例えば、標準的なタンクは、直方体をなす重力供給型タンクの内壁面に複数の加熱素子を備えているため、内壁面に沿って存在する溶融ペレットが、加熱素子によるタンク中央部分のペレットの効果的な溶融を妨げてしまうことになる。このようなタンクにおいてペレットを溶融させるのに必要な時間が長引くことにより、熱に晒される時間の長期化に起因した接着剤の「焦げ」、即ち黒ずみの発生可能性が増大する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、接着剤溶融システムは、溶融装置、送給システム、ポンプ及びコントローラを備える。溶融装置は、溶融容積を有し、接着剤を受容して溶融させる。送給システムは、溶融前の接着剤を溶融装置に送給し、ポンプは、溶融装置から溶融後の接着剤を送給する。コントローラは、ポンプの最大排出流量に対する溶融容積の比である最小滞留時間が接着剤の変色時間より短かくなるような最大排出流量でポンプが溶融後の接着剤を吐出するよう当該ポンプを制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】ホットメルト接着剤を供給するためのシステムの概要図である。
【図２】図１に示すシステムの構成部品と共に示す溶融システムの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、ホットメルト接着剤を供給するためのシステム１０の概要図である。システム１０は、低温セクション１２、高温セクション１４、エア供給源１６、エア制御バルブ１７及びコントローラ１８を備える。図１の実施形態において、低温セクション１２は、容器２０及び送給機構２２を備えており、当該送給機構２２は、減圧機構２４、送給ホース２６及び取入口２８を備える。図１の実施形態において、高温セクション１４は、溶融システム３０、ポンプ３２及びディスペンサ３４を備える。エア供給源１６は、低温セクション１２及び高温セクション１４のそれぞれにおけるシステム１０の構成部品に供給される圧縮エアの供給源である。エア制御バルブ１７は、エアホース３５Ａを介してエア供給源１６に接続されており、エアホース３５Ｂを介したエア供給源１６から減圧機構２４へのエアの流動、及びエアホース３５Ｃを介したエア供給源１６からポンプ３２のモータ３６へのエアの流動を選択的に制御する。エアホース３５Ｄは、エア制御バルブ１７を介さずに、エア供給源１６をディスペンサ３４に接続する。コントローラ１８は、エア制御バルブ１７、溶融システム３０、ポンプ３２及びディスペンサ３４などといった、システム１０のさまざまな構成部品と通信可能に接続され、システム１０の作動を制御する。
【０００７】
低温セクション１２の構成部品は、加熱されることなく室温で作動可能となっている。容器２０は、システム１０で使用するための固形の接着剤ペレットを収容するホッパーとすることができる。適切な接着剤には、例えば、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）またはメタロセンのような熱可塑性ポリマ接着剤が含まれる。送給機構２２は、容器２０を高温セクション１４に接続し、容器２０から高温セクション１４に接着剤ペレットを送給する。送給機構２２は、減圧機構２４及び送給ホース２６を備える。減圧機構２４は、容器２０内に設けられる。エア供給源１６及びエア制御バルブ１７からの圧縮エアが減圧機構２４に供給されて減圧状態が生成されることにより、減圧機構２４の取入口２８内に流入後、送給ホース２６を介して高温セクション１４へと至る、固形の接着剤ペレットの流動が引き起こされる。送給ホース２６は、固形の接着剤ペレットの径より十分大きな径を有することにより、固形の接着剤ペレットが支障なく送給ホース２６に流動可能な、管状体またはその他の流路からなる。送給ホース２６は、減圧機構２４を高温セクション１４に接続する。
【０００８】
固形の接着剤ペレットは、送給ホース２６から溶融システム３０に送給される。溶融システム３０には、容器（図示せず）と、固形の接着剤ペレットを溶融させて液状のホットメルト接着剤を形成する抵抗加熱体（図示せず）とを設けることができる。溶融システム３０は、例えば約０．５リットル程度の、比較的小さな接着剤容積となる大きさとして、比較的短時間で固形の接着剤ペレットを溶融させるように構成することができる。ポンプ３２は、モータ３６により駆動され、溶融システム３０から供給ホース３８を介し、ホットメルト接着剤をディスペンサ３４に送給する。モータ３６は、エア供給源１６及びエア制御バルブ１７からの圧縮エアのパルスで駆動されるエアモータとすることができる。ポンプ３２は、モータ３６により駆動される直線運動式ポンプとすることができる。図示した実施形態において、ディスペンサ３４は、マニホールド４０及び吐出モジュール４２を備えている。ポンプ３２から送給されたホットメルト接着剤は、マニホールド４０で受容され、吐出モジュール４２から供給される。ディスペンサ３４は、ホットメルト接着剤を選択的に吐出し、吐出モジュール４２の吐出口４４から、パッケージ、ケース、またはシステム１０が供給するホットメルト接着剤に適合したものなどの対象物にホットメルト接着剤が噴霧される。吐出モジュール４２は、ディスペンサ３４を構成する複数のモジュールの１つとすることができる。これに代わる実施形態として、ディスペンサ３４は、手持ち式のガンタイプディスペンサのような別の構造を有するものであってもよい。溶融システム３０、ポンプ３２、供給ホース３８及びディスペンサ３４を含む、高温セクション１４における構成部品の一部または全部を加熱することにより、高温セクション１４の全域において、供給工程の間、ホットメルト接着剤を液状に維持することができるようになっている。
【０００９】
システム１０は、例えば、厚紙のパッケージや箱体のパッケージの梱包及び封止などを行う、産業プロセスの一部とすることができる。これに代わる実施形態として、特定の産業プロセスに適用するため、必要に応じてシステム１０を変更することも可能である。例えば、一実施形態（図示せず）において、ポンプ３２を溶融システム３０から分離して、ディスペンサ３４に装着することが可能である。この場合、供給ホース３８によって溶融システム３０をポンプ３２に接続することになる。
【００１０】
図２は、周囲の構成部品と共に示す溶融システム３０の概略断面図である。図２には、エア制御バルブ１７、コントローラ１８、送給ホース２６、溶融システム３０、エアホース３５Ｂ及びエアホース１０８が示されている。溶融システム３０は、溶融装置１０２（溶融領域１０６を有する）、カバー１０４、レベルセンサ１１０及びセンサハウジング１１２を備える。
【００１１】
溶融装置１０２は、容器２０から受け取った固形の接着剤を収容して溶融させることが可能な接着剤受容体である。溶融装置１０２は、溶融容積Ｖmeltを有して加熱される領域である溶融領域１０６を有し、固形の接着剤は、ポンプ３２によりディスペンサ３４に送給される前に、この溶融領域１０６で溶融される。例えば、溶融領域１０６は、複数の抵抗加熱素子が設けられた溶融装置１０２の領域とすることができる。送給ホース２６から送給された接着剤ペレットは、溶融装置１０２内に蓄積され、溶融する接着剤Ａのかたまりを形成する。接着剤Ａが溶融すると、溶融装置１０２内には、実質的に平坦な接着剤上面ＳAが接着剤レベルＬAに形成される。
【００１２】
カバー１０４は、溶融装置１０２の上端部に嵌合して、ホットメルト接着剤の飛び跳ねから作業者を保護すると共に、送給ホース２６及びセンサハウジング１１２を固定する。いくつかの実施形態として、カバー１０４は、送給ホース２６から排出されるエアを逃がすための１または複数の通気口またはエア通路（図示せず）を備えていてもよい。センサハウジング１１２は、接着剤上面ＳAから離間した位置にレベルセンサ１１０を保持し、エアホース１０８からの冷却気流を受けて、ホットメルト接着剤の飛び跳ね、熱及び塵埃からレベルセンサ１１０を保護する。図２は、エアホース１０８がエア制御バルブ１７からエアを引き込むように図示しているが、これに代わるシステム１０の実施形態として、エア供給源１６（図１）から直接的にエアホース１０８で供給するようにしてもよい。レベルセンサ１１０は、超音波パルスを発し、接着剤上面ＳAで反射して戻ったパルスを受け取る。接着剤レベルＬA（即ち、レベルセンサ１１０と接着剤上面ＳAとの間の垂直方向の距離である高さｈ）は、超音波パルスがレベルセンサ１１０から接着剤上面ＳAに達してレベルセンサ１１０に戻るまでの時間から求めることができる。いくつかの実施形態として、レベルセンサ１１０は、接着剤レベルＬAを示すレベル信号ｌSを発生するように構成することができる。別の実施形態として、レベルセンサ１１０が高さｈに相当する未加工の検出データをコントローラ１８に送信するように構成し、その後、コントローラ１８がこの検出データから接着剤レベルＬAを求めるようにしてもよい。
【００１３】
コントローラ１８は、エアホース３５Ｂを介して減圧機構２４に、またエアホース３５Ｃを介してポンプ３２にそれぞれエアを供給することにより（図１）、溶融装置１０２を通過する接着剤の流動を維持するようエア制御バルブ１７を制御する。固形の接着剤ペレットは、エア制御バルブ１７により減圧機構２４に送られるエアのパルスの頻度及び継続時間によって定まる単位時間投入量ＲIで、送給ホース２６から溶融装置１０２に投入される。同様に、ポンプ３２は、エア制御バルブ１７からエアモータ３６へのエアの流動によって設定されるポンプ周期から定まる単位時間吐出量ＲOで、ホットメルト接着剤を溶融装置１０２から引き込んで吐出する。通常は、継続的な作動の間、単位時間投入量ＲIが単位時間吐出量ＲOと一致することにより、溶融システム３０の排出流量Ｒthroughoutは、Ｒthroughout＝ＲI＝ＲOの関係となる。一実施形態として、排出流量Ｒthroughoutの最大値は、毎分１９５立方センチとすることができる。コントローラ１８は、制御信号ＣSを介してエア制御バルブ１７を制御することにより、単位時間投入量ＲI及び単位時間吐出量ＲOをそれぞれ調整する。制御信号ＣSは、レベル信号ｌSと関連付けられており、接着剤レベルＬAが最低レベルＬminと目標レベルＬTとの間に維持されるよう、制御信号ＣSにより、エア制御バルブ１７が減圧機構２４へのエアの供給を調整する。目標レベルＬTは、溶融前の接着剤ペレットが、溶融装置１０２における溶融領域１０６の外側の領域にまで堆積して、溶融装置１０２への過剰投入となるのを避けるために設定された上限充填レベルである。最低レベルＬminは、送給ホース２６から溶融前の接着剤を補充してから次に溶融前の接着剤を補充するまでの間に空になるのではなく、通常の作動の間は常に、溶融領域１０６が接着剤で十分に満たされた状態を確実に維持するために設定された最低充填レベルである。最低レベルＬmin及び目標レベルＬTは、継続的な作動の間に許容される接着剤レベルＬAの範囲であるレベル範囲ＬΔの境界を規定している。
【００１４】
コントローラ１８は、接着剤レベルＬAが最低レベルＬminを下回る度に、減圧機構２４にエアを送って接着剤Ａを補充することにより、継続的な作動の間は常に、溶融装置１０２を十分な充填状態（即ち、接着剤レベルＬAがレベル範囲ＬΔ内の状態）に確実に維持する。いくつかの実施形態として、コントローラ１８は、接着剤レベルＬAが最低レベルＬminを下回ったことを示すレベル信号ｌSに応答し、エア制御バルブ１７から減圧機構２４に、エアホース３５Ｂを介して固定時間幅のエアのパルスを送るようにしてもよい。この方法により、接着剤レベルＬAが許容レベルを下回る度に、一定量の接着剤Ａが補充される。これに代わる実施形態として、コントローラ１８は、接着剤レベルＬAが最低レベルＬminを下回ったことをレベル信号ｌSが示すと、エアホース３５Ｂに対してエア制御バルブ１７を開弁し、接着剤レベルＬAが目標レベルＬTを上回ったことをレベル信号ｌSが示すと、エアホース３５Ｂに対してエア制御バルブ１７を閉弁するようにしてもよい。いずれの場合においても、コントローラ１８は、高さｈに基づき検知した接着剤レベルＬAを用い、システム１０の継続的な作動の間、溶融領域１０６が接着剤Ａで実質的に満たされた状態に確実に維持する。減圧機構２４、送給ホース２６、エア制御バルブ１７、コントローラ１８及びレベルセンサ１１０は、接着剤レベルＬAがレベル範囲ＬΔを逸脱する度に、これに応答して溶融装置１０２への補充を行う送給システムを構成する。
【００１５】
エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）やメタロセンのような熱可塑性ポリマ接着剤は、長時間にわたって熱及び空気に晒されると、品質が低下し酸化する。変色時間Ｔdiscolorを超えて溶融装置１０２の熱に晒された接着剤は目に見えて酸化し、好ましくない接着剤の変色が生じる。変色時間Ｔdiscolorを超えて著しく長い期間にわたり加熱状態とされ、空気に晒された接着剤が、溶融装置１０２、ポンプ３２、並びにシステム１０における下流側管路及び受容体の内部で、かなりの量の焦げを形成し始めるおそれがあることは、当業者が認識しうるものである。焦げた物質が蓄積すると、これが解離して、ディスペンサ３４、ポンプ３２またはシステム１０における流路が詰まることにより、システム１０の作動が妨げられるおそれがある。変色時間Ｔdiscolorは、溶融装置１０２内で加熱された際に、接着剤Ａが目に見えて酸化し始めるまでの時間として必要な時間である。変色時間Ｔdiscolorは、選択された個々の接着剤に応じ、また溶融装置１０２の温度及び構造に応じて変化する。溶融システム３０は、変色時間Ｔdiscolorよりも短い滞留時間Ｔdwellで溶融装置１０２を運用することにより変色及び焦げの生成を回避する。滞留時間Ｔdwellは、接着剤が溶融装置１０２の溶融領域１０６を通り過ぎるのに要する時間であり、Ｔdwell＝Ｖmelt／Ｒthroughoutの関係にある。変色時間Ｔdiscolorより短い最小の滞留時間Ｔdwell（最大の排出流量Ｒthroughoutに対応）を実現することにより、溶融システム３０は、接着剤Ａが変色し始める前で焦げが生じる前に、接着剤Ａが溶融領域１０６を通過するようにする。溶融容積Ｖmeltが溶融システム３０の最大の排出流量Ｒthroughoutに比べて小さくなるように溶融装置１０２を構成することで、最小の滞留時間Ｔdwellは、１４分未満とすることができる。いくつかの実施形態において、最小の滞留時間Ｔdwellは、５分未満とすることが可能である。溶融装置１０２内で接着剤Ａが即座に溶融するような小さな溶融容積Ｖmeltとすることにより、溶融システム３０の加熱を迅速に完了することも可能となり、全体として、システム１０の始動時間が短縮される。減圧機構２４、送給ホース２６、エア制御バルブ１７、コントローラ１８及びレベルセンサ１１０に関連して上述した送給システムは、溶融装置１０２への手作業による接着剤Ａの補充を不要とし、手作業による補充を行う溶融システムでは実行不能であるような短い滞留時間Ｔdwellでシステム１０を継続的に作動させることが可能な接着剤の送給を実現することができる。
【００１６】
具体的な実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変形が可能であると共に、各要素をその均等物に置換可能であることは、当業者が認めうるものである。また、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、様々な状況や構成が本発明に適合するように、様々な変更を行うことが可能である。従って、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内に含まれるあらゆる実施の形態を包含するものである。
【図１】
2015502419.tif 000003
【図２】
2015502419.tif 000004
【国際調査報告】
2015502419.tif 000005
2015502419.tif 000006