JP2005313170A - 個別化した処理空気制御部を有する液体ディスペンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 選択的に制御された加圧空気を、液体材料の吐出に使用される個々のモジュールに供給することができる液体ディスペンサを提供する。
【解決手段】 処理空気で液体材料を細化するか、または液体材料のパターンを制御しながら、液体材料を吐出するためのディスペンサは、処理空気を１つまたは複数の液体吐出モジュールに供給するための複数の処理空気通路を有するマニホルドを備える。モジュールの１つまたは複数に送られる処理空気の圧力は、ディスペンサの他のモジュールに供給される圧力と異なるように個別に制御することができる。したがって、各モジュールに供給される空気圧力は、個々の吐出ダイに適応するように最適化することができる。
【選択図】 図１

Description

［発明の分野］
本発明は、包括的には液体材料吐出システムに関し、特に、個々の吐出モジュールへの処理空気が個別に制御可能である液体ディスペンサに関する。

［発明の背景］
ホットメルト接着剤などの熱可塑性材料が、おむつ、生理用ナプキン、外科的ドレープおよびさまざまな他の製品の製造を含めた、さまざまな用途に使用される。この技術は、材料の直線ビードまたは繊維の塗布および他のスプレーパターンから、繊維材料のスパイラルまたはメルトブロー付着などのエアアシスト塗布へ発展してきた。

多くの場合、アプリケータは、意図した付着パターンを塗布するための１つまたは複数の吐出モジュールを有するであろう。これらのモジュールの多くは、モジュールがオン／オフ式に動作できるようにする弁構成部品を有する。このタイプの吐出モジュールの１つの例が、本発明の出願人に譲渡されている米国特許第６，０８９，４１３号に開示されている。そのモジュールは、モジュールを吐出材料に関してオン状態とオフ状態とに変化させる弁構造体を有する。オフ状態において、モジュールは再循環モードに入る。再循環モードでは、モジュールは加圧材料をモジュールの液体材料入口から再循環出口に転送し、それが、たとえば供給マニホルドに送り戻して、材料の停滞を防止する。材料付着の選択的な計量および／またはオン／オフ制御を行うために、他のモジュールおよび弁も使用されてきた。

一連のモジュールから材料を吐出する際の融通性を使用者に与えるために、さまざまなダイまたはアプリケータも開発されてきた。たとえば、液体材料を基体に吐出するためにアプリケータに取り付けることができる吐出モジュールの数に関して、多くのディスペンサが融通性を有する。アプリケータからさまざまな付着パターンを基体に塗布することができるように、モジュールに異なったダイチップまたはノズルを使用することにより、さらなる融通性が得られるであろう。エアアシストダイまたはノズルの最も一般的なタイプには、メルトブローダイ、スパイラルノズル、およびスプレーノズルが含まれる。メルトブロー塗布における繊維直径の引き延ばし縮小化すなわち細化、または特定の付着パターンの生成のために、加圧空気が使用される。ホットメルト接着剤か、または他の加熱された熱可塑性材料を使用するとき、処理空気は通常、加熱されて、基体上への付着前にそれが熱可塑性材料を実質的に冷却しないようにする。

使用者がアプリケータを特定の必要に合わせることができることにより、付加的な融通性を可能にする１つの例示的なアプリケータが、米国特許第６，４２２，４２８号に図示および記載されており、この特許も本発明の出願人に譲渡されており、この参照によってその内容すべてを本明細書に組み込む。このアプリケータは多数のマニホルドセグメントを有しており、個々のマニホルドセグメントに固定されたそれぞれの液体吐出モジュールから吐出される液体材料の幅を調節するために、マニホルドセグメントをアプリケータに選択的に追加するか、またはアプリケータから選択的に取り外すことができる。一部の適用例では、基体に塗布される吐出液体材料の変更パターンまたは形を得るために、異なったタイプの吐出モジュールを使用することが望ましいであろう。スプレー塗布では、異なったモジュールを同一ディスペンサに使用するとき、吐出液体材料のパターンの細化または制御のために使用される処理空気に異なった作業圧力が必要であろう。しかし、従来の塗布では、単一の加圧空気供給源から液体ディスペンサに供給され、マニホルドは、個別に制御された圧力供給源からの流入物を受け取ることができない。したがって、異なったタイプの液体吐出モジュールを単一ディスペンサに使用するとき、ディスペンサ用の処理空気圧力は、吐出モジュールのすべてで働くように選択される必要があり、したがって、個々のモジュールは、性能を最適化する圧力で処理空気を受け取っていないであろう。

したがって、選択的に制御された加圧空気を、液体材料の吐出に使用される個々のモジュールに供給することができる液体ディスペンサが必要とされている。

［発明の概要］
本発明は、液体材料ディスペンサであって、それから吐出される液体材料のパターンの細化または制御のために加圧処理空気を使用する液体材料ディスペンサを提供する。ディスペンサは、加圧空気を受け取るようになっているマニホルドであって、マニホルドに連結されたそれぞれの液体吐出モジュールに加圧空気を供給するための複数の処理空気通路を有するマニホルドを備える。ディスペンサはさらに、モジュールの１つに供給される処理空気の圧力を、モジュールの別の１つに供給される処理空気の圧力から独立的に調節する働きをする制御部をさらに備える。１つの実施形態では、処理空気の圧力を調節するための制御部は、モジュールの処理空気通路に連通している圧力調節器である。別の１つの実施形態では、制御部は、モジュールに連結された複数の個別の加圧空気供給源を有する。マニホルドは、処理空気通路の幾つかを相互連結する空気分配通路をさらに有することができ、それにより、それぞれ対応したモジュールに共通圧力の処理空気を供給することができる。

別の実施形態では、マニホルドは、並列配置で互いに連結された複数のマニホルドセグメントを有する。各マニホルドセグメントに処理空気通路が形成されており、それにより、セグメントを通って対応の吐出モジュールに提供される処理空気の圧力は、上述したように個別に制御することができる。異なった吐出ダイをそれぞれのモジュールに連結して、モジュールに加えられる圧力を、ダイの動作が最適化されるように制御することができる。

本発明の特徴および目的は、添付図面を組み合わせた以下の詳細な説明からより容易に明らかになるであろう。

本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を示すと共に、上記の本発明の包括的記載および以下の詳細な記載と協働して、本発明を説明するのに役立つ。

［詳細な説明］
図１および図２は、複数の吐出モジュール１４を有する液体吐出アプリケータ１２を備える、本発明の例示的な１つの計量液体吐出システム１０を示す。アプリケータ１２は、各モジュール１４を通る液体材料の流量を個別に計量するように構成されており、それにより、個別に計量された液体材料流を基体材料に吐出することができる。このタイプの作業に特に適する１つのそのようなアプリケータが、米国オハイオ州、ウエストレイクのノードソン コーポレーションから入手できるUniversal Slice（登録商標）Applicatorであって、本発明の出願人に譲渡されている米国特許第６，４２２，４２８号に開示され、その内容全体をこの参照によって本明細書に組み込む。

図１および図２を続けて参照すると、アプリケータ１２は、互いに連結された幾つかのマニホルドセグメント１６を有する。各マニホルドセグメント１６は、マニホルドセグメント１６に連結された個々のモジュール１４に液体材料を供給するように構成されている。マニホルドセグメント１６は、第１および第２端部板１８、２０間に挟まれて、締結具（図示せず）によって固定されている。端部板１８、２０には、アプリケータ１２を適当な空気供給源に接続するための接続具１９が設けられている。アプリケータ１２は、ギヤポンプなどの幾つかの容積移送式ポンプ２２をさらに備える。各ギヤポンプ２２は、それぞれのマニホルドセグメント１６に連結され、対応のマニホルドセグメント１６上のそれぞれのポートに組み合わされる液体ポートを有する。米国特許第６，４２２，４２８号でさらに十分に記載されているように、ギヤポンプ２２は、それぞれのマニホルドセグメント１６およびモジュール１４を通る液体材料を計量し、それにより、液体材料がモジュール１４に連結されたノズルまたはダイチップ４０から吐出されるようにする。

図示の例示的な実施形態では、ギヤポンプ２２の各々を貫通し、それによってギヤポンプ２２を駆動する駆動軸２８に、モータ２４およびギヤボックス２６が連結されている。液体材料が、フィルタブロック３２上に位置する液体材料入口３０を通ってアプリケータ１２に供給され、液体材料は、マニホルドセグメント１６に供給される前に、フィルタブロック３２内で濾過される。アプリケータ１２は、電気コードセット３４と、マニホルドセグメント１６を加熱するためのヒータロッド３６とをさらに備える。アプリケータ１２には、モジュール１４に加圧処理空気を供給するためにマニホルドセグメント１６に連結可能な空気制御弁３８も備える。処理空気はモジュール１４によって吐出され、それにより、アプリケータ１２から吐出される液体材料パターンの細化および制御を行うことができる。本発明のアプリケータ１２は、モジュール１４から流入される液体材料を受け取って、その液体材料を密な間隔のフィラメントまたはリボンの配置で複数の液体排出口から吐出するように構成されたノズルまたはダイチップ４０をさらに備える。好都合にも、ダイチップ４０から吐出される各フィラメントまたはリボンは、例示的な実施形態のギヤポンプ２２などの個々の流量測定供給源に対応し、それにより、各液体流の吐出率は、その他の液体流から独立している。

図１および図２の例示的な液体ディスペンサは、個々のマニホルドセグメントが独立的に制御され、それにより、各マニホルドセグメントに対応したそれぞれのモジュールに供給される処理空気の圧力を変化させるように構成されていることを除いて、米国特許第６，４２２，４２８号に図示して記載した液体ディスペンサに似ている。したがって、液体ディスペンサの動作は、ほとんどの点で米国特許第６，４２２，４２８号に開示されているディスペンサに似ており、本発明の主題である相違点だけを詳細に説明する。

次に図３および図３Ａを参照すると、本発明に従った例示的なマニホルドセグメント１６であって、反対位置にある前面および後面５０、５２と、反対位置にある第１および第２側面５４、５６と、上面５８ａ、５８ｂと、反対位置にある下面６０とを有するマニホルドセグメント１６が示されている。マニホルドセグメント１６は、米国特許第６，４２２，４２８号に図示して記載したマニホルドセグメントに似ているが、マニホルドセグメント１６が加圧処理空気を受け取って、それを個別の吐出モジュール１４に供給することができるように、変更されている。したがって、マニホルドセグメント１６は、米国特許第６，４２２，４２８号に記載されているように、前面５０に貫設された制御空気出口６２、再循環液体材料出口６４、および吐出液体材料出口６６を有する。マニホルドセグメント１６は、米国特許第６，４２２，４２８号に開示されているように、第１および第２側面５４、５６間を、マニホルドセグメント１６を通して延在しているヒータ孔６８であって、隣接するマニホルドセグメント１６を通して延在している対応する孔と結合し、それにより、流入処理空気を加熱するためにヒータロッド３６を挿通することができる位置にあるヒータ孔６８をさらに有する。しかしながら、複数の貫通孔をヒータ孔６８の周りに円形パターンで形成する代わりに、マニホルドセグメント１６は、第１側面５４に形成されて第２面５６の方に向って延在している弓形空気スロット７０を有する。空気スロット７０は、マニホルドセグメント１６の厚さを完全に貫通するのではなく、第２側面５６で閉鎖されている。

図３および図３Ａを続けて参照すると、処理空気入口ポート７２が、温度プローブの受け取り用に米国特許第６，４２２，４２８号に開示されている位置の辺りでマニホルドセグメント１６の後面５２を通して形成されている。処理空気入口ポート７２は、それと空気スロット７０と間に延在する空気供給通路７４を介して空気スロット７０に流体連通しており、それにより、たとえば適当な接続具７６（図２を参照）および供給管（図示せず）を処理空気入口ポート７２に連結することにより、加圧空気供給源からの処理空気をマニホルドセグメント１６に供給することができる。マニホルドセグメント１６には、マニホルドセグメント１６の第１側面５４から第２側面５６に向かう方向に延在しているが、マニホルドセグメント１６の厚さを完全には貫通しない空気分配通路７８がさらに設けられている。空気分配通路７８は、米国特許第６，４２２，４２８号に開示されている空気分配通路と同一の位置にあると共に、その空気分配通路に似ているが、通路７８はマニホルドセグメント１６を完全には貫通していない。

マニホルドセグメント１６の第１側面５４上で、空気スロット７０および空気分配通路７８間に空気供給チャネル８０が形成されており、処理空気出口通路８２が、マニホルドセグメント１６の前面５０を通して形成されて、空気分配通路７８に連通するようになっている。米国特許第６，４２２，４２８号に開示されているように、入口ポート７２を通ってマニホルドセグメント１６に供給された処理空気は、入口通路７４を通り、空気スロット７０および空気供給チャネル８０を通過して、分配通路７８および出口通路８２に流れ、吐出モジュール１４内に形成された適当な空気通路に流れる。好都合なことに、液体ディスペンサ１０のアプリケータ１２を形成するために、幾つかのマニホルドセグメント１６を並列配置で組み合わせたとき、個々のマニホルドセグメント１６の第１側面５４が隣接のマニホルドセグメント１６の対応する第２側面５６に密封係合し、それにより、各マニホルドセグメント１６内に形成された処理空気通路を封止する。このようにして、処理空気が各マニホルドセグメント１６を通って関連する液体吐出モジュール１４に独立的に供給されるであろう。

次に、図２、図３および図３Ａを参照すると、液体ディスペンサ１０の選択モジュール１４に異なった圧力が必要である用例では、図２に概略的に示されているように、関連するマニホルドセグメント１６の処理空気入口ポート７２に接続された個々の供給管を圧力調節器９０に連結し、それにより、共通の加圧空気供給源９２からマニホルドセグメントに供給される空気の圧力を制御してもよい。別法として、やはり図２に示されているように、各マニホルドセグメント１６を加圧空気のそれぞれの個別供給源９０に連結することもできる。

次に図４を参照すると、ある圧力で加圧空気をディスペンサの第１モジュール群に、また、異なった圧力で加圧空気をディスペンサの他のモジュールに供給するのに役立つ、本発明による液体ディスペンサの別の実施形態が示されている。そのような構成は、図１〜図３に図示して記載したディスペンサ１０の個々のマニホルドセグメント１６を個別の圧力供給源に接続するために個別の供給管を使用することによって達成することができることは理解されるであろうが、図４に示された実施形態は、米国特許第６，４２２，４２８号に開示されているようなマニホルドセグメントおよび端部板を、図３および図３Ａに示されているマニホルドセグメント１６と一緒に使用して、それにより、単一の供給管が処理空気を幾つかの吐出モジュール１４に供給することができるようにしている。

図示の実施形態において、液体ディスペンサ１０ａは、吐出モジュール１４の離れた列１０２、１０４の間に配置された中間板１００を有する。モジュール１４の２つの列１０２、１０４が異なった圧力で処理空気を受け取ることになっている場合、各列１０２、１０４内のマニホルドセグメントは、米国特許第６，４２２，４２８号に述べられている構造でよく、それに開示されているように、中間板１００の一方側部に、端部板に対応したスロットおよび開口が形成されるであろう。中間板１００の他方側部にもスロットおよび開口が、同様であるが、図５および図５Ａに示して以下にさらに十分に記載するように、中間板のその側部に隣接したマニホルドセグメントと協働するような配置で形成されるであろう。

図５および図５Ａは、処理空気を上述したように分配しようとする時の図４のディスペンサ１０ａ用の中間板１００を示す。中間板１００の第１および第２側部１０６、１０８は、米国特許第６，４２２，４２８号の端部板と同様に、当接するマニホルドセグメントに対応するように構成されている。具体的には、中間板１００の第１および第２側部１０６、１０８に形成された空気供給チャネル１１０ａ、１１０ｂ、弓形スロット１１２ａ、１１２ｂおよび空気分配通路１１４ａ、１１４ｂは、中間板１００を貫通していない。むしろ、米国特許第６，４２２，４２８号に記載されているように、これらの機構はそれぞれの隣接マニホルドセグメントと協働し、それにより、これらのセグメントの孔を通って流れる空気を、接続されたマニホルドセグメントによって形成されたそれぞれの空気分配通路内に送る。しかし、ヒータ孔１１６は、中間板１００を貫通しており、それにより、処理空気を加熱するヒータロッド３６を収容することができる。

図４のディスペンサ１０ａは、代替として、処理空気を端部板１８、２０からそれぞれの端部板１８、２０に隣接するマニホルドセグメント１６ａの１つまたは複数に供給する一方、中間板１００が処理空気を異なった圧力で内側のマニホルドセグメント１６ｂの１つまたは複数に供給するように構成してもよい。たとえば、第１圧力の処理空気を端部板１８、２０の各々に隣接した１つのマニホルドセグメント１６ａだけに供給し、異なった圧力の処理空気を各列１０２、１０４の内側マニホルドセグメント１６ｂに異なった圧力で供給することが望ましい場合がある。このタイプの構成は、たとえば、上述したように、異なったタイプの吐出ダイを使用することによってホットメルト接着剤などの液体材料を異なったパターンまたは吐出率でおむつなどの基体の最外側縁部上に吐出するために使用することができるであろう。これを達成するためのマニホルドセグメントおよび中間板の構成を、図５および図５Ｂを参照しながら以下に説明する。上述したように液体材料を吐出するために、端部板１８、２０は、米国特許第６，４２２，４２８号に開示されているものと同じ構造であって、隣接するマニホルドセグメント１６ａは、図３および図３Ａに関連して上述した構造と同一であるが、処理空気を端部板１８および２０の接続具１９を介して供給することができるので、この構造には空気入口ポート７２が必要でない。したがって、空気入口ポートは塞がれるか、省かれるであろう。第２端部板２０に隣接するマニホルドセグメント１６ａは、図３および図３Ａに示されたマニホルドセグメント１６の鏡像として形成され、そのため、第２端部板２０と結合するために、スロットおよび開口が第１側部５４ではなく、第２側部５６に形成されることは理解されるであろう。端部板１８、２０から最も遠い処理空気モジュール１４には中間板１００ａによって供給される。したがって、中間板１００ａは、図５Ａに示されているものと同様の空気開口および空気スロットの配置を有するが、図５Ｂに示されているように、開口およびスロットは中間板１００ａを完全に貫通している。中間板１００ａはさらに、後面を通って形成されて、弓形空気スロット１１２に流体連通している空気入口ポート１２０をさらに有する。処理空気は、空気入口ポート１２０に連結されると共に加圧空気供給源に接続された接続具１２２を通って中間板１００ａに供給される。処理空気は、入口ポート１２０を通り、下側弓形スロット１１２を通過して、隣接したマニホルドセグメントの孔に流入する。中間板１００ａの直ぐ隣なりの内側マニホルドセグメント１６ｂは、米国特許第６，４２２，４２８号に開示されているように構成される。内側モジュール１６ｂの最外側、すなわち端部のマニホルドセグメント１６ｃは、空気入口ポート７２が必要なく、したがって塞がれるか、または省かれることができることを除いて、図３および図３Ａに関連して図示して上述したように構成されている。処理空気は、中間板１００ａの下側弓形スロット１１２からマニホルドセグメント１６に供給されて、米国特許第６，４２２，４２８号に記載されているように、第１マニホルドセグメント１６ｂの孔を通り、端部マニホルドセグメント１６ｃの弓形スロット７０を通って空気供給チャネル８０を通過し、空気分配通路７８内へ進んで、モジュール１４に分配される。好都合なことに、上述したさまざまな液体ディスペンサの実施形態は、ディスペンサ１０、１０ａに連結された吐出モジュール１４に処理空気を供給することができ、それにより、個々のモジュールか、またはモジュール群に送られる処理空気の圧力は、ディスペンサに連結された他のモジュールから切り離して制御することができる。適当なマニホルドセグメント１６を異なった加圧空気供給源に接続することにより、または上述したように、単一供給源からの空気を調節することにより、異なった圧力を提供することができる。

本発明をその１つまたは複数の実施形態の記載によって説明しており、また、実施形態を相当に詳細に記載しているが、それらは、添付の特許請求の範囲をそのような詳細に制限するか、またはいかなる意味でも限定することはない。付加的な利点および修正は、当業者には容易に明らかになるであろう。したがって、本発明はその幅広い態様において、特定の詳細、代表的な装置および方法ならびに、図示して記載した実例に制限されない。したがって、本出願人の包括的な発明概念の範囲または精神から逸脱することなく、それらの詳細からの変更を加えることができる。

本発明に従った例示的な液体吐出システムの分解斜視図である。 図１の組み付け状態にある液体ディスペンサの後側を示す斜視図である。 図１の液体ディスペンサの個別のマニホルドセグメントの斜視図である。 図３のマニホルドセグメントの、３Ａ−３Ａ線に沿った断面図である。 本発明による液体ディスペンサの別の実施形態の斜視図である。 図４の液体ディスペンサに使用される中間板の斜視図である。 図５の中間板の、５Ａ−５Ａ線に沿った断面図である。 図５の中間板の別の実施形態を示す、図５Ａと同様の断面図である。

Claims (10)

1. 液体材料ディスペンサであって、
   加圧空気を受け取るようになっているマニホルドであって、個別の加圧空気流を供給するための複数の処理空気通路を有するマニホルドと、
   前記マニホルドに作動連結された複数の液体吐出モジュールであって、前記モジュールはそれぞれ、前記処理空気通路の１つと連通した少なくとも１つの空気排出口を有する複数の液体吐出モジュールと、
   前記モジュールの１つに供給される処理空気の圧力を、前記モジュールの別の１つに供給される処理空気から独立して調節する働きをする制御部と、
   を備える液体材料ディスペンサ。
2. 複数の独立液体流量調節器をさらに備えており、それぞれの該液体流量調節器は、前記液体吐出モジュールの１つに作動連結され、前記液体吐出モジュールから排出される液体材料の圧力または流量の少なくとも一方を独立して制御する請求項１に記載の液体材料ディスペンサ。
3. 前記複数の液体吐出モジュールは、少なくとも２つのタイプの異なる液体吐出モジュールを有し、各タイプのモジュールは、液体材料を異なったパターンで吐出するように構成されている請求項１に記載の液体材料ディスペンサ。
4. 前記マニホルドは、並列関係で互いに連結された複数のマニホルドセグメントを有する、請求項１に記載の液体材料ディスペンサ。
5. 前記制御部は、複数の圧力調節器を有する請求項１に記載の液体材料ディスペンサ。
6. 前記制御部は、独立した加圧空気供給源を有する請求項１に記載の液体材料ディスペンサ。
7. 液体材料ディスペンサであって、
   複数のマニホルドセグメントであって、それぞれの該セグメントは、処理空気入口ポート、前記入口ポートに連通している処理空気入口通路、前記入口通路に連通している処理空気供給通路、および前記供給通路に連通している処理空気出口ポートを有する複数のマニホルドセグメントと、
   複数の液体吐出モジュールであって、それぞれのモジュールは、対応する１つの前記マニホルドセグメントに作動連結されていると共に、前記処理空気出口ポートに連通している空気排出口を有する複数の液体吐出モジュールと、
   前記モジュールの１つに供給される処理空気の圧力を、前記モジュールの別の１つに供給される処理空気から独立して調節する働きをする制御部と、
   を備える液体材料ディスペンサ。
8. 前記制御部は、複数の圧力調節器を有する請求項７に記載の液体材料ディスペンサ。
9. 前記制御部は、独立した加圧空気供給源を有する請求項７に記載の液体材料ディスペンサ。
10. 液体材料および空気を吐出する方法であって、
    液体材料をマニホルドの複数の液体通路を通して複数のそれぞれ対応した液体吐出モジュールに供給することと、
    処理空気を前記マニホルド内の複数の空気通路を通して該液体吐出モジュールに供給することと、
    該吐出モジュールの各々から該液体材料を排出することと、
    該吐出モジュールの各々から排出された処理空気が該モジュールから排出された液体材料に当たるように、該処理空気を該吐出モジュールの各々から吐出することと、
    関連する液体吐出モジュールから排出される空気の圧力が該モジュールの他のモジュールから排出される処理空気に対して独立して制御されるように、該複数の空気通路の少なくとも１つを通して供給される処理空気を独立して制御することと、
    を含む液体材料および空気を吐出する方法。
    

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