JP2018009700A - バリア層を有する接着剤移送ホース及び使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融したホットメルト接着剤の変色及びそれに対応する炭化を排除又は大幅に低減させることが可能な、改良されたホットメルト接着剤移送ホースを提供する。【解決手段】ホットメルト接着剤移送用多層ホースは、ホースの導管への酸素及び他のガスの侵入を防止又は最小限に抑えるバリア層を有する。移送ホースは、ホースが高い流体圧力に耐えるのを助けるために、バリア層の外面を覆う少なくとも１つの構造層を有する。バリア層は、接着剤が長時間に亘って華氏約２５０度〜最大華氏４５０度（華氏４５０度を含む）に加熱される場合であっても、ホースにおいて移送されるホットメルト接着剤の変色及び炭化を防止する。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、包括的には、接着剤移送ホースに関し、より詳細には、ホースの導管への空気の侵入を防止又は最小限に抑えるバリア層を有する接着剤移送ホースに関する。

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１６年７月１５日に提出された米国仮特許出願第６２／３６３１３８号及び２０１７年６月２５日に提出された米国特許出願第１５／６３２３７１号の利益を主張する。これらの出願の開示内容は、引用することにより本明細書の一部をなす。

従来のホットメルト接着剤及び湿気硬化型反応性ホットメルトポリウレタン接着剤（「ホットメルトＰＵＲ」）を含むホットメルト接着剤は、安定な面接着部を形成しなければならない様々な用途において日常的に使用されている。さらに、ホットメルト接着剤は、例えば木材、プラスチック、コルゲートフィルム、紙、カートン素材、金属、硬質ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、布、皮革等の様々な材料を、同種及び異種のどちらでも、係合関係にして固定することに使用される。これらの接着剤は、接着剤を溶融吐出後に迅速に固化させることが望ましい用途において特に有用である。

従来のホットメルト接着剤では、通常、ポリマーと、粘着付与剤と、抗酸化剤等の他の選択された添加剤とが混合され、接着剤が作製される。これらの材料は、冷却すると溶融状態から迅速に固化して結合を形成する傾向があり、塗布が比較的容易であるという利点を有する。ホットメルトＰＵＲでは、ポリオールと過剰のポリイソシアネート化合物との重合によって、イソシアネート基末端ウレタンポリマーが生成される。ホットメルトＰＵＲは、外部からの水分の存在下で硬化（例えば架橋）する。

通常、固体形態のホットメルト接着剤は、様々な形状及び寸法で提供され、溶融したホットメルト接着剤を生成するための加熱タンク及び／又は加熱グリッドを備えるメルターに供給される。固体ホットメルト接着剤は、プラテンを使用して接着剤が溶融されるドラム又はバレルに供給することもできる。加熱後、溶融した接着剤は、溶融した材料を要求される塗布温度に維持する加熱ホースを通して、アプリケーター又はディスペンサーに圧送される。アプリケーター又はディスペンサーは、吐出「ガン」又は吐出ガンモジュールと呼ばれることもあり、弁及びノズルを備える。例示的な加熱ホースは、本願の譲受人が所有する米国特許第６，７３８，５６６号（引用することによりその全体が本明細書の一部をなす）に記載されている。

しかしながら、加熱ホースに関する一般的な問題は、溶融したホットメルト接着剤の変色が生じることである。このような変色は、ホットメルト接着剤の劣化の兆候であり得るため、ホットメルト接着剤の「ポットライフ」に悪影響を及ぼす可能性がある。本明細書で使用する場合、「ポットライフ」とは、システム温度において接着剤が劣化し始め、したがって粘度の増大、炭化（charring）及び／又はゲル化が生じるまでの最大の時間である。上記のことは、比較的少ない流量を要求するシステムにおいて特に問題となり得る。いくつかの用途において、溶融した接着剤が加熱ホース内に留まる時間が長すぎる場合、溶融した接着剤の「ポットライフ」が短縮する可能性がある。熱可塑性接着剤の「ポットライフ」が短縮すると、フィルターの詰まり等の動作上の問題が生じる可能性があり、また、炭化が生じれば、ホースの清掃が更に必要となり得る。

チャー（Char）とは、黒色化又は燃焼した接着剤であり、ホットメルト接着剤の長すぎる加熱及び／又は高すぎる温度での加熱等の様々な理由で生じ得る。また、ホースへの酸素の侵入が、ホットメルト接着剤の炭化の主な要因であることが観察されている。ホットメルト接着剤は、抗酸化剤のような或る特定の添加剤によって保護することはできるが、分解する可能性があるので、長時間に亘って溶融状態に維持されるべきではない。要するに、熱、時間及び酸化の作用によって、接着剤は分解し始める。例えば、接着剤のポリマー鎖は、ホースの壁及び溶融タンク内の割れ目に粘着するゲルを形成するように結合し得る活性部位を形成し、システムを通したホットメルト接着剤の有効な流動を阻害するアンカー（anchor）を形成する。また、チャーが硬化して複数の欠片に砕け、この欠片がフィルター及び噴霧ノズルを詰まらせる可能性がある。

チャーに関する主要な問題は、チャーがホットメルトシステムに入り込むと、チャーを除去することが非常に困難、場合によっては不可能であることである。チャーが生成されると、現行の製品の品質の問題、広範なメンテナンスの問題及び作業停止を引き起こす可能性がある。いくつかの場合において、チャーを完全に除去するために、ホットメルトシステム全体の分解が必要となる場合があり、構成部品を燃焼炉（burnout oven）において燃焼させなければならない。このプロセスは、非常に時間がかかり、高価でもある。したがって、チャーの生成がシステムにおいて問題となる前に、チャーの生成を防止又は低減させることが望ましい。

本開示の発明者らは、接着剤の炭化を防止する１つの方法として、ホースへの酸素の侵入を排除又は最小限に抑えることを見出した。しかしながら、従来の接着剤移送ホースへの酸素の侵入を防止又は低減させることは、かなりの課題をもたらし得る。なぜなら、長尺であり、かつ直径の小さい通常のホースは、少量の接着剤のための広範な移送領域を有するからである。したがって、移送ホースへの酸素の侵入は、接着剤溶融タンクへの酸素の侵入よりも起こりやすい。例えば、接着剤は、加熱ホース内に長時間留まっても、接着剤の移送中に酸素がホースに侵入しない限り、変色を最小限に抑えることができる。

また、従来のホットメルト用ホースは、通常のホースのコアを通して拡散する際の酸素の分圧の影響を考慮していない。抗酸化プロセス及び劣化プロセスは、ホース内の酸素を消費し、ホースが液圧によって数百ｐｓｉまで加圧され得るにもかかわらず、大気から拡散するための推進力を生成する。また、ポリマー加工等の、華氏５００度以上の高温用途に使用されるホースは、固体形態の接着剤を溶融した流動可能状態に十分に溶融するために必要な温度をはるかに超える。

このように、ホットメルト接着剤の変色及びそれに付随する劣化は、外部からの酸素が、ホットメルト接着剤移送ホースの層に透過し及び／又は層を透過し、溶融温度条件下でホットメルト接着剤と反応することによってもたらされる。したがって、溶融したホットメルト接着剤を移送するホースの導管への酸素の侵入を防止又は最小限に抑える役割を果たし、それにより、加熱ホース内での残留時間における溶融したホットメルト接着剤の変色及びそれに対応する炭化を排除又は少なくとも大幅に低減させる不透過性バリア層を有する、ホットメルト接着剤移送ホースが必要とされている。

ホットメルト接着剤移送用多層ホースが提供される。本移送ホースは、加熱した液体ホットメルト接着剤を移送する導管と、溶融したホットメルト接着剤を移送するホースの導管への酸素の侵入を防止するように構成された不透過性バリア層と、バリア層の外面を覆う、高い流体圧力に耐えるように構成された少なくとも１つの構造層とを有する。より詳細には、バリア層は、酸素が導管を通過してホットメルト接着剤に侵入することを防止するように構成される。ホットメルト接着剤を設定値温度に維持するヒーターも設けることができ、ヒーターは、設定値を長時間に亘って華氏約４５０度以下に維持するように制御される電源に電気的に接続されるようになっている。

バリア層及び構造層は、それぞれ耐熱性材料を含む。さらに、バリア層は、接着剤が長時間に亘って華氏約４５０度以下に加熱される場合であっても、ホットメルト接着剤の炭化を防止する。バリア層は、可撓性金属チューブであり、可撓性金属チューブは、複数の継ぎ目のないコルゲート部を有することができる。代替的には、バリア層は、アルミニウムテープ等の金属テープとすることができる。

少なくとも１つの構造層は、編組ジャケットを含むことができ、編組ジャケットは、ステンレス鋼とすることができる。可撓性金属チューブも、ステンレス鋼とすることができる。さらに、少なくとも１つの構造層は、重なり合う２つの編組ジャケットを含むことができ、外被層は、少なくとも１つの構造層の外面を覆う別個の多層構造物を含む。

外被層は、加熱線副層（heating wire sublayer）と、加熱線副層を覆う断熱副層と、断熱副層を覆う保護副層とを有することができる。外被層は、代替的には、加熱テープ副層を有することができることを理解されたい。

さらに、バリア層は、内部チューブに施される金属性被膜（metallic coating）とすることができる。可撓性金属チューブは、内部に配置されるライナーを有してもよいことを理解されたい。ライナーは、耐熱性ポリマー材料を含み、可撓性金属チューブを通る溶融したホットメルト接着剤の流動を向上させるように構成される。また、ライナーは、流体の流動を促進するとともに、溶融したホットメルト接着剤と可撓性金属チューブとの材料不適合の問題を防ぐ平滑な内面を有する。

バリア層は、予想外にも、接着剤が長時間に亘って華氏約２５０度以上〜最大華氏約４５０度（華氏約４５０度を含む）の温度に加熱される場合であっても、ホットメルト接着剤の変色及び炭化を防止する。

さらに、ホットメルト接着剤を移送する方法が開示される。本方法は、ホットメルト接着剤を、華氏約４５０度以下の温度で移送用多層ホースを通して移送するステップを含み、移送用多層ホースは、ホースの導管への酸素の侵入を防止するように構成された不透過性バリア層を形成する可撓性金属チューブを備える。可撓性金属チューブは、華氏約４５０度以下の温度に加熱されることを理解されたい。代替的には、可撓性金属チューブは、ホットメルト接着剤を華氏約４００度以下の温度で移送することができる。さらに、可撓性金属チューブは、ホットメルト接着剤を華氏約３５０度以下の温度で移送することができる。

バリア層の予想外の効果は、接着剤がホース内に少なくとも２４時間、少なくとも４８時間、７２時間又は９６時間残留した場合であっても、ホットメルト接着剤の著しい変色及び炭化が生じないことである。

本開示の別の態様によれば、ホットメルト接着剤移送用多層ホースが提供される。ここでは、層のうちの少なくとも１つは、溶融したホットメルト接着剤を移送するホースの導管への酸素の侵入を防止又は最小限に抑える酸素バリア層である。

本開示の別の態様によれば、ホットメルト接着剤を溶融吐出する装置が提供される。本装置は、固体形態のホットメルト接着剤を受け入れるチャンバーと、チャンバーに接続されてホットメルト接着剤を受け取るように構成された、固体形態のホットメルト接着剤を液化する加熱装置と、加熱装置に流体接続されるホットメルト接着剤移送用多層ホースとを備える。

さらに、包装グレードのホットメルト接着剤等のホットメルト接着剤を吐出する方法が提供される。本方法は、ホットメルト接着剤を溶融するステップと、溶融したホットメルト接着剤を、ホースを通してディスペンサーに移送するステップと、ホース内の溶融したホットメルト接着剤を華氏約４５０度以下の設定値温度で加熱するステップと、バリア層によってホース内の接着剤中への酸素の移動を防止するステップと、ホットメルト接着剤を基材上に吐出するステップとを含む。

ホットメルト接着剤を吐出するこの方法では、接着剤が少なくとも２４時間ホース内に残留した場合であっても、接着剤の著しい変色及び炭化が生じない。さらに、接着剤が少なくとも４８時間〜９６時間ホース内に残留した場合であっても、ホットメルト接着剤の著しい変色及び炭化が生じない。

従来のホットメルト接着剤移送ホースの概略的な斜視図である。 図１Ａに示すホットメルト接着剤移送ホースの端面図である。 本発明の一実施形態に係るホットメルト接着剤移送ホースの概略的な斜視図である。 図２Ａに示すホットメルト接着剤移送ホースの端面図である。 本発明の別の実施形態に係るホットメルト接着剤移送ホースの概略的な斜視図である。 図３Ａに示すホットメルト接着剤移送ホースの端面図である。 本発明のまた別の実施形態に係るホットメルト接着剤移送ホースの概略的な斜視図である。 図４Ａに示すホットメルト接着剤移送ホースの端面図である。 本発明のまた別の実施形態に係るホットメルト接着剤移送ホースの概略的な斜視図である。 図５Ａに示すホットメルト接着剤移送ホースの端面図である。 本発明の一実施形態に係るホットメルト接着剤移送ホースの概略的な斜視図である。 図６Ａに示すホットメルト接着剤移送ホースの端面図である。 様々な変色状態を示す、実験炉において華氏３５０度で０時間〜約９５時間加熱されたＨｅｎｋｅｌ ３１４Ｃホットメルト接着剤の試料皿上のサンプルを示す図である。 図７に示すサンプルに基づく例示的な１〜１０の定性的変色評価表を示す図である。 種々の例示的な試験ホースを示す図である。 図９に示す例示的な試験ホースの端部キャップを示す図である。 本明細書に記載される実験の開始前の、下記表１に報告されている試験サンプルの配置を示す図である。 本明細書に記載される実験の完了後のサンプル１ｂ、１ａ及び１ｃ（左から右へ）を示す図である。 本開示に係るホットメルト接着剤移送ホースの概略的な斜視図である。 図１３Ａに示すホットメルト接着剤移送ホースの端面図である。 本開示の別の態様に係るホットメルト接着剤移送ホースの概略的な斜視図である。 図１４Ａに示すホットメルト接着剤移送ホースの端面図である。 本開示の別の態様に係るホットメルト接着剤移送ホースの概略的な斜視図である。 図１５Ａに示すホットメルト接着剤移送ホースの端面図である。 本開示の移送ホースとの比較に競合者の移送ホースを使用した、ホットメルト接着剤中に経時的に生成されるチャーの量を比較する図である。

図面は、必ずしも一定の縮尺どおりではなく、構成部品のより良い理解をもたらすように描かれており、また、範囲の限定ではなく、例示的な説明を提供することが意図されていることに留意されたい。さらに、本開示の実施態様は図面を参照しながら説明され、図面全体において、同様の参照符号は同様の部品を示している。

上述したように、従来のホットメルト接着剤移送ホースにおいて生じるホットメルト接着剤の変色は、それに続いて粘度の増大、炭化又はゲル化が生じることにより、ホットメルト接着剤の「ポットライフ」に悪影響を及ぼす可能性がある。このような変色は、外部からの酸素が、ホットメルト接着剤移送ホースの層に透過し及び／又は層を透過し、溶融温度条件下でホットメルト接着剤と反応することに起因し得ることが観察されている。

したがって、バリア層を有するホットメルト接着剤移送用多層ホースが開示される。バリア層は、溶融したホットメルト接着剤を移送するホースの導管への酸素の侵入を防止又は最小限に抑える役割を果たし、それにより、溶融したホットメルト接着剤の変色を低減させる。さらに、酸素の侵入の阻害又は低減により、ホットメルト接着剤の予想「ポットライフ」を維持することもできる。

酸素バリア層は、以下でより詳細に説明するように、ホースの別個の層、すなわち内部チューブとして機能する耐熱性ポリマーと無機添加剤との複合物又は混合物とすることができる。１つ以上のホットメルト接着剤移送用多層ホースを組み込むホットメルト接着剤装置、並びにホットメルト接着剤を移送する方法及びホットメルト接着剤移送ホースを作製する方法も記載される。

本開示の１つの態様において、バリア層は不透過性であり、したがって、ホースの導管への酸素の拡散を防止する。本開示の別の態様において、酸素バリア層は、酸素バリア層が無いホットメルト接着剤移送ホースと比較して変色を低減させるように十分低いレベルの酸素透過率をホットメルト接着剤移送ホースにもたらす。例えば、酸素バリア層を有するホースの酸素透過率は、約１／１０又は約１／１００又は約１／１０００又はそれよりも大きく低減させることができる。

図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、簡略化された従来技術のホットメルト接着剤移送用多層ホース１００が示されている。このホース１００は、溶融したホットメルト接着剤を移送する内部チューブ１０２と、強度及び保護のための構造層１０４と、外被１０６とを有する。内部チューブ１０２は、溶融したホットメルト接着剤が実際に通って流れるホース１００の作動コア（operative core）を形成する。

内部チューブ１０２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の、比較的高温に耐え得るポリマー材料から作製される。ＰＴＦＥ又は他の同様の溶融温度が高いポリマーは、通常、溶融したホットメルト接着剤を移送するために使用される高い流体圧力に耐えることができないので、内部チューブ１０２は、強化層、すなわち構造層１０４によって補強する必要がある。

内部チューブ１０２の外周に配置されて、内部チューブ１０２に強度及び保護を与える役割を果たす構造層１０４は、耐熱性材料の編組ジャケットを含むことができる。上述したように、ホットメルト接着剤は、固体形態から溶融した流動可能状態に溶融するのに十分な設定値温度まで加熱される。設定値温度は、通常、約１００℃（華氏約２１２度）〜約２３０℃（華氏約４５０度）の範囲である。また、溶融したホットメルト接着剤の流動を促進するために、ホットメルト接着剤移送ホースは、最大約１５００ｐｓｉ（約１０．３ＭＰａ）の作動圧を受ける場合がある。したがって、構造層１０４は、ホットメルト接着剤移送ホースの所望の物理的完全性を提供する役割を果たす。

［ポリマーバリア層］
したがって、本開示は、酸素等のガスがホースを透過してホース内部のホットメルト接着剤に接触することを防止及び／又は低減させるように構成された、ホットメルト接着剤移送用多層ホース２００を提供する。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ホットメルト接着剤移送ホース２００の酸素バリア層２０３は、内部チューブ１０２の内面に接触する別個の層とすることができ、内部チューブ１０２は、構造層１０４及び外被１０６によって更に覆われる。代替的には、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、酸素バリア層２０３は、内部チューブ１０２の外面又は構造層１０４の内面に接触する別個の層とすることができ、構造層１０４は、外被１０６によって更に覆われる。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、酸素バリア層２０３は、内部チューブ１０２の周方向外側にあり、かつ構造層１０４の外面又は外被１０６の内面に接触する別個の層とすることができる。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、酸素バリア層２０３は、内部チューブ１０２と構造層１０４と外被１０６とを包囲することもでき、外被１０６の外面に接触する別個の層として形成される。

図２〜図５を参照すると、内部チューブ１０２は、溶融したホットメルト接着剤が実際に通って流れるホース２００の作動コアを形成する。酸素バリア層２０３は、ポリマー材料、金属性材料又はそれらの組合せを含むことができる。材料の選択は、ホットメルト接着剤移送ホースにおける酸素バリア層の位置によって決まり得る。例えば、内部チューブ１０２、構造層１０４及び／又は加熱テープ副層は、溶融したホットメルト接着剤の温度に近いか又はその温度よりも高い「高温領域」と呼ばれ得る場所にある。代替的には、外層１０６の断熱副層又は保護副層の外面は、高温領域に対して径方向に配置され、かつ高温領域の外側にあるため、比較的低温に曝される。したがって、酸素バリア層を高温領域の内側又は外側に構築するのに、溶融したホットメルト接着剤の所望の作動温度よりも高い溶融温度を有する材料を使用することができる。

酸素バリア層２０３が高温領域内にある場合、酸素バリア層２０３を構築する材料の融点は、溶融したホットメルト接着剤の所望の作動温度よりも十分高い融点を含むべきである。例えば、高温領域内で酸素バリア層２０３を構築する材料の融点は、溶融したホットメルト接着剤の所望の作動温度よりも、少なくとも華氏約５０度以上又は華氏約１００度以上又は華氏２００度以上高いことが好ましい。十分高い融点を有するそのような材料の例としては、限定はしないが、金属箔又は金属被膜等の金属性材料が挙げられる。金属性材料の非限定的な例としては、アルミニウム箔で裏打ちされたテープ、又は、スパッタリング、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）若しくは原子層堆積（ＡＬＤ）により施される金属被膜若しくは金属性被膜が挙げられる。金属被膜又は金属性被膜が施される層の表面は、米国特許第６，４２０，０４１号（引用することによりその全体が本明細書の一部をなす）に記載されているように、金属の付着を向上させるために改質してもよい。酸素バリア層を形成するのに有用な金属材料の厚さは、所望される酸素透過率の低下度合に応じて変化し得る。

ポリマー材料を単独で又は金属性材料と組み合わせて含む酸素バリア層２０３では、ポリマー材料の融点に応じて、図２〜図５のうちの１つに示す配置に従った酸素バリア層２０３の配置が、別の配置よりも好ましいものとなり得る。望ましい酸素透過率の値を有する例示的なポリマー材料のリストを表１に示す。

さらに、ポリマー材料は、米国特許第９，１９２，７５４号に開示されているように、熱可塑性ポリエーテル−ウレタン（ＴＰＥＵ）又は熱可塑性ポリエステルポリウレタンエラストマー等のウレタンを含むことができる。

ポリマー材料の酸素透過率を更に低減させるために、ポリマー材料は、クレイ、シリケート及びシリカ、柱状物質（pillared materials）、金属塩、ナノプレートレット又はそれらの混合物等の無機添加剤、米国特許出願第２０１０／０３００５７１号（引用することによりその全体が本明細書の一部をなす）に記載されている無機添加剤等と組み合わせることもできる。例えば、ポリマー材料をベースにした酸素バリア層の透過率を低減させるために、層状ナノフィラー（lamellar nanofillers）をポリマー材料マトリクスに加えることができる。このような透過率の低減は、層状ナノフィラーによってもたらされる「蛇行性（tortuousness）」の効果によるものであり得る。なぜなら、酸素は、連続する層に配置されるこれらの障害物のために、はるかにより長い経路を辿る必要があるからである。理論モデルでは、バリア効果は、アスペクト比、すなわち長さ／厚さ比が増大するにつれてより顕著になるものとみなされる。

今日最も広く研究されている層状ナノフィラーは、スメクタイト型のクレイ、主にモンモリロナイトである。使用の難しさは、まずこれら個々の層板の幾らか広範な分離、すなわち剥離、及びポリマー中での分布にある。剥離を補助するために、層板の負電荷を補う有機カチオン、概して第四級アンモニウムカチオンを用いて結晶を膨潤させることからなる「インターカレーション」法を使用することができる。これらの結晶性アルミノシリケートは、熱可塑性マトリクスにて剥離される場合には、個々の層板形態で存在し、そのアスペクト比が５００以上程度の値に達することもある。

本発明の別の態様によると、無機添加剤は、例えば米国特許出願公開第２００７／００８２１５９号（その関連部分が引用することにより本発明の一部をなす）に開示されるように、非剥離性のナノメートル規模の層状化合物の形態である、ジルコニウム、チタン、セリウム及び／ケイ素のリン酸塩をベースとする粒子を含み得る。

酸素バリア層２０３の構築に用いられるポリマー材料における無機添加剤の含量は、所望のレベルの酸素透過性の低減に応じて変わり得る。無機添加剤は、存在する場合、酸素バリア層２０３の組成物の総重量に対して０．０１重量％〜約５０重量％の量でポリマー材料中に存在し得る。

図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、ポリマー材料と上記の無機添加剤の１つ以上との組合せを含む内部バリアチューブ６０８をホットメルト接着剤移送ホース６００の構築に使用することができる。内部バリアチューブ６０８の構築に用いられるポリマー材料における無機添加剤の含量は、所望のレベルの酸素透過性の低減に応じて変わり得る。無機添加剤は、内部バリアチューブ６０８の組成物の総重量に対して０．０１重量％〜約５０重量％の量でポリマー材料中に存在し得る。非限定的な一例では、内部バリアチューブ６０８は、所望のレベルの酸素透過性の低減をもたらすのに十分な量の上記の無機添加剤の１つ以上と併せてフルオロポリマー（例えばポリテトラフルオロエチレン）を含むことができる。

酸素バリア層２０３を高温領域の外側（例えば、外層１０６の断熱副層の外側又は外層１０６の保護副層の外側）に配置する場合では、断熱層内に閉じ込められたガスが加熱テープによって加えられる熱で膨張することで、気密層が拡張及び収縮する。いかなる熱膨張にも適応するために、酸素バリア層２０３は、大きめの寸法にする（oversized）及び／又はコルゲート状にするか、又は、膨張ガスを逃がし、続いて酸素の侵入を阻止するように一方向弁を取り付けることができる。上述したように、高温領域の外側での酸素バリア層２０３の配置は、比較的低融点の材料又は軟化材料のこの目的での使用を更に可能にする。例えば、上述の比較的高融点の材料に加えて、金属化ポリマーフィルム（例えばアルミ被覆マイラー）を高温領域の外側に使用することができる。

図示しないが、図６Ａ及び図６Ｂに示す移送ホース６００は、図２〜図５に示すような別個の酸素バリア層２０３を有することもできることを理解されたい。酸素バリア層２０３又は内部バリアチューブ６０８が、ホットメルト接着剤を移送する導管への酸素の侵入を阻止又は阻害することができる一方で、酸素バリア層２０３、内部バリアチューブ６０８及び／又はホットメルト接着剤移送ホースの製造において、低酸素又は不活性ガス雰囲気を使用することが有利であり得ることを更に理解されたい。

基準：ホットメルト接着剤移送チューブにおけるＨｅｎｋｅｌ ６１４Ｃホットメルト接着剤の観察された変色を定性的に評価するために、アルミニウム製試料皿に入れたＨｅｎｋｅｌ ６１４Ｃの１２個のサンプルを、華氏３５０度の実験炉において周囲雰囲気下で０時間〜約７２時間加熱した。様々な間隔でサンプルを炉から取り出し、室温に冷却した。変色の度合は、華氏３５０度の炉内での残留時間が増大するにつれて増大した（図７を参照）。図８は、１２個のサンプルの図に基づき、ベースラインである１（Ｈｅｎｋｅｌ ６１４Ｃの非加熱サンプル）から最大である１２（約９５時間加熱したサンプル）に及ぶ定性的なカラースケールを示している。

比較試験：酸素バリア層が適用されているか又は適用されていない様々なチューブを使用して、複数のサンプルを評価した。図９に示すように、様々なチューブの種類には、ステンレス鋼編組物を含むか若しくは含まない０．０３０インチのＰＴＦＥ（ＤｕｐｏｎｔＴｅｆｌｏｎ（登録商標）６２Ｘ 樹脂ベース）コア、ステンレス鋼編組物を含むか若しくは含まない０．０４０インチのＰＴＦＥコア、又はステンレス鋼編組物を含むか若しくは含まない０．０３０インチのＰＴＦＥカーボン裏打ちコアが含まれる。図１０に示すように、ステンレス鋼編組物を含まないチューブサンプルは、黒色プラスチック製のねじキャップを用いて封止した。複数のチューブ及びアルミニウム皿（「ラットパン（ratpan）」）のサンプルを、表２（下記）に記載されるように準備し、実験炉に配置して（図１１を参照）２９時間に亘って華氏３５０度に加熱した。サンプルは、上述の開発されたカラースケールを使用して定性的に評価した。

図１２に示すように、アルミニウム箔で巻かれたＰＴＦＥ内部チューブ（サンプル１ｃ）は、模擬試験条件下で、被覆物のないＰＴＦＥチューブ（サンプル１ａ）又はシリコーンテープで巻かれたＰＴＦＥチューブ（サンプル１ｂ）と比較して、溶融したホットメルト接着剤の変色を改善した。図示しないが、内部カーボン被膜を有するＰＴＦＥチューブに関して、著しい変色（例えば９以上）が依然として観察された。さらに、溶融したホットメルト接着剤の色評価がインプロセス監視される場合、本願の譲受人に譲渡された米国特許出願第２０１４／０１４４９３３号（引用することによりその全体が明らかに本明細書の一部をなす）に記載されている装置及び方法を使用することができることを理解されたい。

［金属バリア層］
本開示の別の態様によれば、空気及び他のガスが、ホースを透過してホース内部のホットメルト接着剤に接触するのを防止するように構成された、ホットメルト接着剤移送用多層ホース７００が提供される。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、ホットメルト接着剤移送ホース７００は、ホースの導管への酸素及び他のガスの侵入を防止し、それにより、溶融したホットメルト接着剤の変色及びそれに付随する劣化を排除するように構成された、内部チューブ７０２を含むバリア層を有する。さらに、ホースへの酸素の通過を防止することにより、ホットメルト接着剤の予想「ポットライフ」も維持される。

内部チューブ７０２は、溶融したホットメルト接着剤が実際に通って流れるホース７００の作動コアを形成する。内部チューブ７０２は、ステンレス鋼等の、比較的高温に耐え得る金属性材料から作製されることが好ましい。本開示の別の態様において、バリア層は、以下でより詳細に論じるように、コアに施されるアルミニウム等の金属テープ又は金属性被膜とすることができる。従来のホースの内部チューブとは異なり、ホットメルト接着剤ホース７００の金属製内部チューブ７０２は、ガス不透過性であり、したがって、ホットメルト接着剤を収納する導管に空気が拡散されることがない。こうして、金属製内部チューブ７０２を含むバリア層は、酸素及び他のガスがホースに侵入してホットメルト接着剤に接触することを防止し、それにより、炭化を排除する。

また、金属製内部チューブ７０２は、ホットメルトＰＵＲに湿気が影響を及ぼすことを阻止するとともに、ホース内のガスが漏出しないようにすることができる。例えば、金属製内部チューブ７０２内の発泡ホットメルトは、標準的なホースよりも長い時間、ガスを溶液に維持する。また、本開示に係る金属製内部チューブを含む不浸透性の可撓性バリア層の製造は、既存のホースの製造プロセスを使用することができる及び／又は容易に変更することができるので、時間効率及び費用効率がより高い。

内部チューブ７０２は、可撓性を与えるように継ぎ目のないコルゲート部を有し、また、ホース全体で一貫したチューブ壁厚を維持し、金属における残留応力を最小限に抑えることが好ましい。さらに、内部チューブ７０２は、大きめの寸法にすることができる。内部チューブ７０２は、溶融したホットメルト接着剤の移送に用いられる高い流体圧力に耐えるのを助けるために、強化層、すなわち構造層７０４によって強化される。内部チューブ７０２の外周に配置されて、内部チューブに更なる強度及び保護を与える役割を果たす構造層７０４は、耐熱性材料の編組ジャケットを含んでもよい。

したがって、構造層７０４は、ホットメルト接着剤移送ホースの所望の物理的完全性を提供する役割を果たす。１つの非限定的な例において、構造層７０４は、ステンレス鋼製の編組ジャケットを含む。編組物の打ち数（braiding frequency）及び／又は厚さは、ホットメルト接着剤装置の想定温度及び圧力制限に応じて決まり得る。編組物は、角編み又は一重編み等の、スパイラルパターン、ヘリカルパターン、織りパターン／織込みパターン又はフープパターン／ループパターンとすることができる。さらに、ホース７００は、耐高圧性のための更なる補強を与える複数の構造層７０４を有することができる。図１４に示すように、重なり合う２つの構造層７０４、７０５を有するホース７００が提供される。

さらに、ホットメルト接着剤移送ホース７００は、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、内部チューブ７０２の内面に設けられるライナー７１０を有することができる。ライナー７１０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又は比較的高温に耐え得る他のポリマー等の耐熱性ポリマー材料を含むことが好ましい。移送ホース７００の１つの態様において、ライナー７１０は、コルゲート状の内部チューブ７０２の内面に接触する別個の層である。ライナーは、内部チューブ７０２との材料不適合性を最小限に抑えることにより、ホットメルト接着剤の流動を向上させるように構成される。特に、ライナー７１０は、流体の流動を促進するとともに、移送される媒体と金属製内部チューブ７０２との材料不適合の問題を防ぐ平滑な内面を有する。例えば、ライナー７１０は、内部チューブ７０２の内側コルゲート部の溝の中に材料が詰まることを防止する。

ホース７００は、外被７０６を更に備えることができる。外被７０６は、加熱テープ副層、断熱副層及び／又は保護副層（これらの副層は図示せず）を有する多層構造物とすることができる。加熱テープは、ホットメルト接着剤ホースへの均一な伝導加熱をもたらす役割を果たす。限定はしないがアラミドフェルト断熱材又はガラス繊維断熱材を含むことができる絶縁層は、熱損失を抑制する役割を果たし、また、耐薬品性及び耐湿性を向上させることができる。主にホース及び他の内部部品／層を物理的乱用による損傷から保護する役割を果たす保護層は、限定はしないが、アラミドシース等の耐久性ポリマーを含むことができる。

外被の各副層は、分離した別個の層である。例えば、加熱テープ副層は、構造層７０４の外面に接触し、断熱副層によって覆われる。保護副層は、断熱副層を覆う。

内部チューブ７０２、構造層７０４及び／又は外被７０６の加熱テープ副層は、溶融したホットメルト接着剤の温度に近いか又はその温度よりも高い「高温領域」と呼ばれ得る場所にある。代替的には、外層７０６の断熱副層又は保護副層の外面は、高温領域に対して径方向に配置され、かつ高温領域の外側にあるので、比較的低温に曝される。

さらに、移送ホース７００は、ホットメルト接着剤を基材上に吐出するディスペンサーを備えるホットメルトシステムにおいて使用することができる。ホース７００は、ディスペンサーに作動的に接続することができる。ホースは、メルター等の液体ホットメルト接着剤の供給源にも作動的に接続することができる。

上述したように、ホットメルト接着剤は、固体形態から溶融した流動可能状態に溶融するのに十分な温度まで加熱され、この温度は、通常、約１００℃（華氏約２１２度）〜約２３０℃（華氏約４５０度）の範囲である。特に、移送ホースは、ホットメルト接着剤を設定値に維持するヒーターを更に備えることができる。ヒーターは、銅、アルミニウム又は銀等の金属を含む少なくとも１つの加熱線を備えることができる。少なくとも１つの加熱線は、ホースの内部コアの外面の周囲において、周方向にヘリカルパターンで巻くことができる。代替的には、少なくとも１つの加熱線は、内部コアの外面において、内部コアの長手軸に平行な方向に設けることができる。

ヒーターは、設定値を長時間に亘って華氏約４５０度以下に維持するように制御される電源に電気的に接続されるようになっている。例えば、可撓性金属チューブは、華氏約４００度以下の設定値温度、華氏約３５０度以下の設定値温度又は華氏約２５０度以上の設定値温度でホットメルト接着剤を更に移送することができる。ヒーター上に、又は代替的にはホース内に、設定値温度を測定するセンサーを更に設けることができる。

また、金属バリア層７０２は、予想外にも、或る特定の温度において長時間に亘ってホース７００内のホットメルト接着剤の炭化を防止することが観察された。具体的には、接着剤が華氏約２５０度以上〜最大華氏約４５０度まで（華氏約４５０度を含む）の範囲の設定値温度に加熱される場合であっても、少なくとも９６時間に亘ってホットメルト接着剤の炭化が生じないという、バリア層７０２の未知の効果が観察された。

図１６を参照すると、競合者のホットメルト接着剤移送ホースにおける一般的なホットメルト接着剤（HenkelのＴｅｃｈｎｏｍｅｌｔ（商標）Ｓｕｐｒａ ６１４Ｃ等）の観察された経時的変色の一例がラインＡで示され、これと比較して、本開示の移送ホース７００におけるホットメルト接着剤の観察された経時的変色がラインＢで示されている。比較基準として、ホットメルト接着剤は、競合者の移送ホースと本開示の移送ホース７００との双方において華氏３５０度の設定値に維持した。さらに、接着剤の色は、合計９６時間に亘って８時間ごとに観察した。

図示のように、競合者の移送ホースにおけるホットメルト接着剤の変色の度合は、時間とともに大きく増大した。例えば、９６時間時点の競合者の移送ホースにおける接着剤のサンプルＡ９は、著しい変色を生じ、大量のチャーを含んでいた。対照的に、９６時間時点での本開示の移送ホースにおける接着剤のサンプルＢ９は、著しい変色を生じず、大量の炭化生成物を含んでいなかった。図示のように、９６時間時点での本開示の移送ホースにおける接着剤のサンプルＢ９は、開始時点での本開示の移送ホースにおける接着剤のサンプルＢ１と実質的に同じ色であった。

また、図１６に示すように、ホース７００は、ホース内において華氏３５０度では８時間（Ｂ２）、１６時間（Ｂ３）、２４時間（Ｂ４）、３２時間（Ｂ５）、４０時間（Ｂ６）、４８時間（Ｂ７）、７２時間（Ｂ８）及び９６時間（Ｂ９）時点で接着剤の著しい変色及び炭化が生じないという未知の効果があった。より詳細には、金属バリア層７０２により、予想外にも、２４時間時点での炭化生成物が１．０％未満となった。同様に、図１６に示すように、金属バリア層７０２を使用した結果、予想外にも、４８時間、７２時間、更には９６時間時点での炭化生成物が１．０％未満となった。対照的に、図１６に示すように、競合者のホース内の接着剤は、８時間（Ａ２）時点で著しい変色及び炭化を示した。競合者のホース内での変色及び炭化の度合は、１６時間（Ａ３）、２４時間（Ａ４）、３２時間（Ａ５）、４０時間（Ａ６）、４８時間（Ａ７）、７２時間（Ａ８）及び９６時間（Ａ９）時点で悪化した。

本開示を特定の実施形態の記載によって説明し、また、それらの実施形態をかなり詳細に記載したが、添付の特許請求の範囲の範囲をそのような詳細に制限又はいかようにも限定することは意図されていない。本明細書で論じた種々の特徴は、単独で用いても任意の組合せで用いてもよい。したがって、本開示は、特定の細部、代表的な装置及び方法、並びに図示及び記載した説明的な例に限定されない。むしろ、本開示は、添付の特許請求の範囲によって規定される本願の趣旨及び範囲から逸脱することなく、そのような代替形態、変更形態及び均等物を包含することが意図されている。

Claims (30)

1. ホットメルト接着剤移送用多層ホースであって、
   加熱した液体ホットメルト接着剤を移送する導管と、
   酸素が前記導管を通過して前記ホットメルト接着剤に侵入することを防止するように構成された不透過性バリア層と、
   流体圧力に耐えるように構成された少なくとも１つの構造層と、
   前記ホットメルト接着剤を設定値に維持するヒーターであって、前記設定値を長時間に亘って約２３０℃（華氏約４５０度）以下に維持するように制御される電源に電気的に接続されるようになっているヒーターと、
   を備える、ホース。
2. 前記バリア層は、可撓性金属チューブである、請求項１に記載のホース。
3. 可撓性金属チューブは、金属テープである、請求項２に記載のホース。
4. 可撓性金属チューブは、アルミニウムを含む、請求項２に記載のホース。
5. 前記可撓性金属チューブは、複数の継ぎ目のないコルゲート部を有する、請求項２に記載のホース。
6. 前記可撓性金属チューブの内面に沿って配置されるライナーを更に備える、請求項２に記載のホース。
7. 前記ライナーは、前記可撓性金属チューブを通る前記加熱した液体ホットメルト接着剤の流動を向上させるように構成された耐熱性ポリマー材料を含む、請求項６に記載のホース。
8. 前記ライナーは、流体の流動を促進するとともに、前記加熱した液体ホットメルト接着剤と前記可撓性金属チューブとの材料不適合を防ぐ平滑な内面を有する、請求項６に記載のホース。
9. 前記少なくとも１つの構造層は、編組ジャケットを含む、請求項１に記載のホース。
10. 前記少なくとも１つの構造層は、重なり合う２つの編組ジャケットを含む、請求項９に記載のホース。
11. 前記少なくとも１つの構造層の外面を覆う、多層構造の外被層を更に備える、請求項１に記載のホース。
12. 前記外被層は、加熱テープ副層と、前記加熱テープ副層を覆う断熱副層と、前記断熱副層を覆う保護副層とを更に備える、請求項１１に記載のホース。
13. 前記ホースは、内部チューブを更に備え、前記バリア層は、前記内部チューブに施される金属性被膜である、請求項１に記載のホース。
14. ホットメルト接着剤を溶融吐出する装置であって、
    固体形態の前記ホットメルト接着剤を受け入れるチャンバーと、
    前記チャンバーに接続されるとともに前記ホットメルト接着剤を受け取るように構成された、前記固体形態の前記ホットメルト接着剤を液化する加熱装置と、
    前記加熱装置に流体接続される、請求項１に記載のホットメルト接着剤移送用多層ホースと、
    を備える、装置。
15. ホットメルト接着剤を基材上に吐出するディスペンサーと、
    液体ホットメルト接着剤の供給源と前記ディスペンサーとに作動的に接続される、請求項１のホースと、
    を備える、ホットメルトシステム。
16. 前記液体ホットメルト接着剤の供給源は、メルターである、請求項１５に記載のホットメルトシステム。
17. ホットメルト接着剤移送用多層ホースであって、前記多層のうちの少なくとも１つが、溶融したホットメルト接着剤を移送する前記ホースの導管への酸素の侵入を防止又は最小限に抑える酸素バリア層である、ホース。
18. 溶融状態の前記ホットメルト接着剤を移送する内部チューブであって、第１の内面及び第１の外面を有する内部チューブと、
    前記内部チューブの前記第１の外面を覆う構造層であって、第２の内面及び第２の外面を有する構造層と、
    前記構造層の前記第２の外面を覆う外被であって、第３の内面及び第３の外面を有する外被と、を更に備え、
    前記酸素バリア層は、前記内部チューブの前記第１の内面若しくは前記第１の外面、前記構造層の前記第２の内面若しくは前記第２の外面、又は前記外被の前記第３の内面若しくは前記第３の外面に直接接触する、請求項１７に記載のホース。
19. 前記外被は、加熱テープ副層と、断熱副層と、保護副層とを更に備え、前記酸素バリア層は、前記断熱副層の外面、前記保護副層の内面又は前記保護副層の外面に直接接触する、請求項１８に記載のホース。
20. 前記酸素バリア層は、閉じ込められた任意のガスの加熱時の熱膨張に適応するように、一方向弁に流体接続される、請求項１９に記載のホース。
21. 前記酸素バリア層は、閉じ込められた任意のガスの加熱時の熱膨張に適応するように、拡張可能な構成を有する、請求項１９に記載のホース。
22. 前記酸素バリア層は、金属性材料、ポリマー材料及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１７に記載のホース。
23. 前記酸素バリア層は、アルミニウムを含む金属性の層を含む、請求項１７に記載のホース。
24. 前記酸素バリア層は、押出ポリマー層、プラズマ重合ポリマー層及びそれらの組合せからなる群から選択されるポリマー層を含む、請求項１７に記載のホース。
25. 溶融状態の前記ホットメルト接着剤を移送する内部チューブと、
    前記内部チューブを覆う構造層と、
    前記構造層を覆う外被と、を更に備え、
    前記内部チューブは、耐熱性ポリマー及び無機添加剤を含む複合材料を含み、前記無機添加剤は、前記内部チューブの酸素透過率を低下させる、請求項１７に記載のホース。
26. 前記無機添加剤は、クレイ、シリケート及びシリカ、柱状物質、金属塩、ナノプレートレット並びにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項２５に記載のホース。
27. ホットメルト接着剤を溶融吐出する装置であって、
    固体形態の前記ホットメルト接着剤を受け入れるチャンバーと、
    前記チャンバーに接続されるとともに前記ホットメルト接着剤を受け取るように構成された、前記固体形態の前記ホットメルト接着剤を液化する加熱装置と、
    前記加熱装置に流体接続される、請求項１７に記載のホットメルト接着剤移送用多層ホースと、
    を備える、装置。
28. ホットメルト接着剤を吐出する方法であって、
    ホットメルト接着剤を溶融することと、
    前記溶融したホットメルト接着剤を、ホースを通してディスペンサーに移送することと、
    前記ホース内の前記溶融したホットメルト接着剤を約２３０℃（華氏約４５０度）以下の設定値で加熱することと、
    バリア層によって前記ホース内の前記接着剤中への酸素の移動を防止することと、
    前記ホットメルト接着剤を基材上に吐出することと、
    を含む、方法。
29. 前記設定値は、約１８０℃（華氏約３５０度）以下である、請求項２８に記載の方法。
30. ホットメルト接着剤を移送する方法であって、
    ホットメルト接着剤を、約２３０℃（華氏約４５０度）の設定値以下の温度で移送用多層ホース内の可撓性金属チューブを通して移送することを含み、
    前記可撓性金属チューブは、前記ホットメルト接着剤中への酸素の侵入を防止するように構成された不透過性バリア層を形成する、方法。