JP4611521B2 - ホットメルト接着剤または他のポリマー溶融物を塗布するためのセグメントダイ - Google Patents
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Description
【関連出願】
本出願は1998年3月13日出願の米国特許出願第60/077,780号の継続出願である。
【0002】
【発明の背景】
本発明は一般に、ホットメルト接着剤を支持体に塗布するための、または不織布を製造するためのダイに関する。1つの観点では、本発明は、少なくとも1つのエアアシストダイチップまたはノズルが設けられたモジュールダイに関する。別の観点では、本発明は、複数の別個のダイユニットを備え、各ユニットがマニホールドセグメントとそれに装着されたダイモジュールとを含むセグメントダイアセンブリに関する。
【0003】
支持体にホットメルト接着剤を付着させる方法は、おむつ、衛生ナプキン、外科用ドレープなどの種々の用途に使用されてきた。この技術は、米国特許第4,687,137号で開示されているような線形ビードの適用、米国特許第4,891,249号に開示されているようなエアアシスト付着、米国特許第4,949,668号および第4,983,109号で開示されているような螺旋付着といった応用から発展したものである。特に最近では、溶融ブローダイは、ホットメルト接着剤(米国特許第5,145,689号参照)に適用されるようになった。
【0004】
ダイの有効長の選択において使用者に融通性を提供するよう、モジュールダイが開発されている。ダイ長が短い場合は、マニホールドブロックにほんのいくつかのモジュールを装着すればよい。(米国特許第5,618,566号参照)。それより長いダイは、マニホールドにさらにモジュールを追加することによって達成することができる。米国特許第5,728,219号は、モジュールに様々なタイプのダイチップまたはノズルを設けて、長さばかりでなく付着パターンも選択できるようにすることを教示している。
【0005】
現在、最も一般的に使用されている接着剤アプリケータは、断続的に操作するエアアシストダイである。それは溶融ブローダイ、螺旋ノズル、および噴霧ノズルを含む。
【0006】
溶融ブローは、高速の高温空気(通常は「1次空気」と呼ぶ)を使用して、ダイから押し出した溶融フィラメントをコレクタに吹き付けて不織布ウェブを形成するか、支持体に吹き付けて接着剤パターン、被覆または複合材を形成するプロセスである。このプロセスは、(a)三角形状のダイチップの頂点に形成された複数の開口(例えばオリフィス)および(b)収束する空気の通路を画定するフランクエアプレートが設けられたダイを使用する。押し出されたポリマー溶融物の列がフィラメントとして開口から出るにつれ、空気流路からの収束した高速高温空気がフィラメントと接触し、抵抗力によってこれを引き延ばして微小サイズのフィラメントを形成する。溶融ブローダイによっては、開口がスロットの形態をしているものもある。いずれのデザインにおいても、ダイチップはフィラメントの列を形成するようになっており、これは収束したシート状の高温空気と接触すると、コレクタまたは支持体上へと運ばれ、ランダムなパターンでこれに付着する。
【0007】
溶融ブロー技術は、元々、不織布を製造するために開発されたが、最近は支持体に接着剤を溶融ブローするのに使用されてきた。
【0008】
エアアシストダイから押し出されたフィラメントは、連続していても不連続であってもよい。本明細書中では、「フィラメント」という用語は「繊維」という用語と互換性をもって使用され、かつ連続ストランドと非連続ストランドの双方を指す。
【0009】
普及している別のダイヘッドとしては螺旋形噴霧ノズルがある。米国特許第4,949,668号および第5,102,484号に記載されているような螺旋形噴霧ノズルは、熱可塑性接着フィラメントをノズルから押し出しながら、複数の高温の空気ジェットをこの押し出されたフィラメントへ角度をつけて当てて円形または螺旋形の動作を与えるという原理で作動する。したがって、フィラメントは、押出ノズルから支持体へと移動する間、拡大する渦巻きの円錐形パターンをとる。支持体がノズルに対して機械の方向に動くにつれ、円形または螺旋形または円筒螺旋形ビードが支持体に連続的に付着し、各円形サイクルは、支持体の動作方向に前のサイクルから少量だけ変位する。溶融ブローダイチップは被覆性に優れているが、螺旋形ノズルは縁部の制御に優れている。
【0010】
他の接着用途としては、ビードノズルおよび被覆ノズルなど、以前の非エアアシストビードノズルがある。
【0011】
【発明の概要】
本発明のセグメントダイアセンブリはモジュール構造を有しており、互いに並んだ状態で相互接続されたダイユニットを含んでいる。各ダイユニットはマニホールドセグメントとマニホールドセグメントに装着されたダイモジュールとを含んでいる。ダイモジュールは、それに装着されたエアアシストダイチップまたはノズルを有する。ダイチップは溶融ブロータイプであってよく、ノズルは螺旋形ノズルまたは噴霧ノズルであってよい。本明細書においては説明の都合上、「ノズル」という用語は包括的な意味で使用しており、且つあらゆるエアアシストダイチップまたはノズルを意味し、また「エアアシスト」という用語は、ノズルであって、それを通って溶融熱可塑性フィラメントと、溶融フィラメントに接触する空気ジェット、空気流またはシート状空気とが押し出されて、フィラメントの流れのパターンをそらし、減衰させ、または変更して、フィラメントのサイズまたは付着パターンに関してフィラメントに所望の特徴を与えるノズルを意味する。
【0012】
各ダイユニットの主要構成要素、マニホールドセグメントおよびモジュールには、(a)空気をノズルへ送達する空気流路、および(b)ポリマー溶融物をノズルに送達するポリマー流路を設ける。好ましい実施形態では、ノズルは、列状のオリフィスおよびフランクエアスリットが設けられた溶融ブローダイチップであり、列状のフィラメントが溶融ブローダイチップを通して押し出されるにつれ、フィラメントは収束するシート状の高温空気と接触し、この空気はフィラメントを減衰させるか引き抜いて微小サイズにする。以下詳細に述べるように、ノズルは螺旋ノズルまたは噴霧ノズルであってもよい。実際には、ダイアセンブリは、互いに異なるタイプのノズルを有する分割ユニットを含んでもよい。
【0013】
セグメントダイユニットは、いくつかの同一のマニホールドセグメントを相互接続して組み立て、各セグメントの空気流路およびポリマー流路が流体連絡する。組み立てた状態で、相互接続されたマニホールドセグメントは、一体型のマニホールドと非常に似た方法で機能する。ダイモジュールは、各マニホールドセグメントに装着され、他のダイモジュールと組み合わさって、その上に列を形成する。したがって、ポリマー溶融物はモジュールのアレイから1列のフィラメントとして押し出され、アセンブリの下に配された移動する支持体に付着する。
【0014】
好ましい実施形態では、各モジュールに空気作動弁を設けて、ポリマーの流路を選択的に開閉する。弁を作動させる計器用空気は、各マニホールドセグメントを通してモジュールに送達される。各弁は、計器用空気流路および使用する制御弁の数に応じて、個々に作動させるか、バンクとして作動させることができる。
【0015】
本発明のセグメントダイアセンブリは、以下のように、従来技術に優るいくつかの利点を備えている。
【0016】
(a)組み立てたマニホールドセグメントから古いモジュールを外して新しいモジュールと交換するだけで、ダイモジュールを交換することができる。この特徴により、不良モジュールを交換できるばかりでなく、ダイノズルを変更することもできる。
【0017】
(b)ダイアセンブリの長さが、ダイ放出の有効長(すなわちノズルの列の長さ)を決定する。従来技術の設計では、ダイ長さは、実行すべきマニホールド長によって決定されていた。例えば、マニホールドはモジュールの最大数に対応するよう構築されていた。しかし、最大数より少ない数が必要とされることが多い。すなわち、いくつかのマニホールド部位(すなわちモジュールがない部位)を密封する必要がある。本発明では、マニホールドは能動マニホールドセグメント(すなわちモジュールが装着されたセグメント)のみで構成される。
【0018】
(c)各マニホールドセグメントはほぼ同一であって互換性があり、構造が単純である。小さいセグメントの機械加工は、大型の一体型マニホールドに必要とされるものよりはるかに簡単である。
【0019】
(d)マニホールドセグメントが詰まるか損傷を受けた場合、新しいマニホールドセグメントと容易に交換することができる。従来技術の装置では、マニホールド全体を交換しなければならなかった。
【0020】
(e)従来技術の一体型ブロックマニホールドは、活性ダイ長がマニホールドの長さより相当短い状況のように、操作によっては活動停止状態のポリマー流路を含むことがある。マニホールドの端部にあるこれらの活動停止状態の通路は、部分的にまたは完全に詰まることがある。
【0021】
本発明のダイアセンブリの上記利点およびその他の利点は、以下の説明から当業者に明らかとなるであろう。
【0022】
【好ましい実施形態の説明】
図1、図2および図3を参照すると、本発明の溶融ブローダイ10は、マニホールドセグメント11およびモジュール12からなる複数の並んだユニット15を有している。(図1、図2および図3では、6つのセグメント構造について、マニホールドセグメントは11Aから11Fと表示され、ダイモジュールは12Aから12Fと表示されている。図4および図8では、マニホールド区間は11とラベルを付けられ、全てのマニホールドセグメントがほぼ同一であることが理解される。)
図1、図2および図3で示す実施形態では、各ダイユニット15はマニホールドセグメント11、それに装着されたダイモジュール12、およびダイセグメントを通るポリマー溶融物の流れを制御する弁アクチュエータ20を備えている。図3に示すように、各ダイモジュール12は、移動する支持体(またはコレクタ)上へとフィラメント14を放出して、多少ランダムな方法で支持体上にフィラメントの層またはパターンを形成するダイチップ13を有している。
【0023】
主要構成要素、マニホールドセグメント、ダイモジュールおよび制御装置のそれぞれについて、以下で詳細に説明する。
【0024】
ダイモジュール
好ましいダイモジュール12は、米国特許第5,618,566号および第5,728,219号に記載されたタイプのものであり、その開示は参照文献として本明細書に組み込まれる。しかし、他のダイモジュールも使用できることを理解されたい。例えば、1998年2月10日出願の「MODULAR DIE WITH QUICK CHANGE DIE TIP OR NOZZLE」と題した米国特許出願第09/021,426号を参照のこと。
【0025】
図4から最もよく分かるように、各ダイモジュール12はダイ本体16およびダイチップ13で構成されている。ダイ本体16は、細い開口19によって相互接続された上部円形窪み17および下部円形窪み18が内部に形成されている。上部窪み17は、ねじ込みプラグ24によって頂部で閉鎖された円筒形チャンバ23を画定している。チャンバ23内に装着された弁アセンブリ21は、それ自体から懸架された弁棒25を有するピストン22を備えている。ピストン22は、チャンバ23内で往復運動可能であり、調節ピン24aが上方への運動を制限する。従来のOリングは、28で示すように流体を密封するため種々の表面の界面で使用することができる。
【0026】
側面の口26および27がダイ本体16の壁に形成され、それぞれピストン22の上および下でチャンバ23との連絡を提供している。以下にさらに詳細に説明するように、口26および27はピストン22の各側方へ向けて、そして側方から空気(手段ガスまたは空気と呼ぶ)を伝達する働きをする。
【0027】
下部窪み18には、それ自体を通って軸方向に延在し、弁部分32の下端で終了する中心開口31を有するねじ込み弁インサート部材30が装着されている。インサート部材30の下方部分は直径が小さくなっており、ダイ本体内壁と組み合わされて、下向きの空洞34内に画定されている。インサート部材30の上方部分36は窪み18の上面に突き当たり、その中に形成されて中心流路31と流体連絡している複数(例えば4個)の円周方向の口37を有している。環状窪みが、上方部分36の周囲に延在して、部分37と相互に接続している。
【0028】
弁棒25は、本体開口19およびインサート部材30の軸方向開口31を通って延在し、弁口32に載るようになっている端部40で終了する。弁棒25と開口31との間の環状空間45は、ポリマー溶融物がそこを通って流れるのに十分なものである。弁棒25の端部40は、ピストン22およびその下部分が図4で示すようにチャンバ23内にある状態で、口32に載る。以下に説明するように、弁を起動すると、弁棒端部40を口32(開位置)から離れるように移動させ、ポリマー溶融物がそこを通って流れるようにする。溶融物はマニホールド11から側口38を通り、37内を通り、環状空間45を通って、口32を通ってダイチップアセンブリ13内へと放出される。従来のOリングは、図面で示すように、種々の表面の境界として使用することができる。
【0029】
ダイチップアセンブリ13は、4つの部分、すなわち伝達板41、ダイチップ42、および2枚の空気板43aおよび43bの積層構造を備えている。アセンブリ13は、ボルト50を使用してダイ本体16に装着する前に予め組み立てて調節することができる。
【0030】
伝達板41は、中心ポリマー開口44がその中に形成されている薄い金属部材である。図4に示すように、2列の空気穴49が開口44の脇に存在している。本体16の下部装着表面に装着すると、伝達板41は空隙34を覆い、空隙34からの空気の出口を提供する空気穴49を有する空気チャンバを画定している。開口44は、間にあるOリングが口32を囲む界面で流体シールを提供するように、口32と位置合せしてある。穴49はダイチップ42に形成された空気穴57と位置合せしてある。
【0031】
ダイチップ42は、伝達板41およびダイ本体16の装着面と同一平面にあるベース部材と、このベースと一体形成することもできる三角形のノーズ部片52とを備えている。
【0032】
ノーズ部片52は、それ自体に沿って間隔をあけた1列のオリフィス53を有する頂点56で終了している。
【0033】
空気板43aおよび43bはノーズ部片52に対してその脇を固める関係にあり、ノーズ部片52の頂点で放出する収束空気スリットを画定している。空気(プロセス空気と呼ぶ)は、ノーズ部片52の反対側に向けられて収束スリットに入り、そこから収束するシート状空気として放出され、これはノーズ部片52の頂点で合流して、列状オリフィスから出るフィラメント14と接触している。
【0034】
図4で開示したタイプのモジュール12は、上記で参照した米国特許第5,618,566号にさらに詳細に記載されている。本発明には、米国特許第5,728,219号および米国特許出願第08/820,559号および第09/021,426号に開示されたモジュールも使用することができる。他のタイプのモジュールも使用することができる。モジュールは、ノズルから溶融ブローされた繊維、螺旋形、ビード、噴霧、またはポリマー被覆を配量する。したがって、モジュールには、溶融ブローノズル、螺旋噴霧ノズル、ビードノズルおよび被覆ノズルなど、種々のノズルを設けることができる。
【0035】
マニホールド
図1〜図3から分かるように、セグメントマニホールド11は、それらの間に挟まれた複数の中間区画11A〜Fを有する端板61および62を備えている。端板61および62は、ダイの各端に流体シールを提供すると共に、64にポリマー溶融物の入口、66にプロセス空気の入口を提供するように設計されている。入口64は、溶融物の流れから不純物を除去するための着脱式フィルタカートリッジ68を有することができる。以下で詳細に説明するように、板62の空気入口67は、それぞれダイモジュール12A〜Fの制御弁20A〜Fを操作するための計器用空気と呼ばれる空気を提供する。
【0036】
図1、図2、図5および図6から分かるように、端板62はねじ込みボルト穴71a〜dを有し、これらは中板11Aの座ぐりボルト穴72a〜d(図1および図2はそれぞれ72aおよびbのみ図示)と位置合わせされる。端板61は、中板11Fのねじ込み穴74a〜d(74a、bのみ図示)と位置合わせされた座ぐり穴73a〜dを有している。したがって、皿ボルト79は板62を板11Aに結合させて、中板11Bを11Aに隣接させるための面一の表面81、および端板61を中板11Fに結合するための面一の表面82を残している。
【0037】
隣接する中間区画11A〜Fは、ねじ込みボルト穴と皿ボルト穴とが交互になるパターンで配置されたボルト85によって結合される。図4で見られるように、中間区画11Dは4つの座ぐり、皿ボルト穴84a〜d、および4つのねじ込みボルト穴87a〜dを有している。板11Cおよび11Eは11Dの両側方に位置し、穴86a〜dおよび87a〜dと位置合せされたボルト穴を有するが、座ぐり穴とねじ穴のパターンは両側方に位置する板では交互に逆になる。したがって、板11Dの座ぐり穴86a〜dは、板11Cのねじ込み穴と位置合せされており、ねじ穴87a〜dは板11Eの座ぐり穴と位置合せされている(図1および図2参照)。隣接する板の座ぐり穴とねじ込み穴のパターンを交互に逆にするこの設計を、ダイの長さに亘って繰り返す。座ぐり穴86a〜dは十分な深さであるため、ボルト85の頭は中間区画の外側面を越えて突出することはなく、ボルト85を締めると、隣接する区間の突き合わせ表面は面一になる。ボルト85を締め付けると、隣接する各板間に金属同士の流体シールが確立される。Oリングも使用して、隣接する板を密封してもよい。
【0038】
ポリマー流
図1、図4および図7を参照すると、中間区画11A〜Fは中央ポリマー流路91(図4参照)を有しており、これらをボルトで締め合わせると、一緒になってダイの長さだけ延在する連続流路92を画定する。ポリマー流路92はマニホールドセグメント11A〜Fを相互接続している。ポリマー溶融物は入口64を通ってダイに入り、流路92に流入する。各中板は、流路92から第2連続流路94へと至る穴93a〜f(図7参照)、およびマニホールドの出口でありポリマーを平行なダイモジュール12A〜Fに供給する穴96A〜Fを有している。通路96A〜Fの出口は、各ダイモジュールのポリマー入口38(図4参照)と位置合わせされる。中板11A〜Fおよび端板61および62の外側面は精密に機械加工し、それによって前述したようにボルト85で板を互いにボルト締めすると、界面に流体シールが確立される。
【0039】
したがって、ポリマー溶融物は64で板61を通ってダイに入り、通路92に充満して、互いに平行な貫通穴93A〜Fに流入し、連続流路94に充満して、互いに平行な貫通穴96A〜Fに流入し、通路38を通ってダイモジュール12A〜Fに入る(図4参照)。ダイモジュールに入ったポリマーは、前述したように、押し出されてフィラメント14を形成する。複数の互いに平行な穴を介して2つの連続流路92と94との間をポリマーが流れるポリマーマニホールドの設計は、ダイの長さ全体に亘って流れを均一にする働きをする。加熱素子97はポリマーを適切な作業温度に維持する。
【0040】
プロセス空気
図2、図4、図5および図6を参照する。加熱されたプロセス空気は、端板62の内壁に沿って形成された溝101(図6)と位置合わせされた入口66を通って入る。中間区画11A〜Fは、図2に見られるようなダイの長さ方向を移動する連続的流路103a〜d(103c、dのみ図示)を画定する複数の穴102a〜dを有している。空気流路103a〜dはマニホールド区間11A〜Fを相互に接続している。流路103a〜dの入口は溝101と位置合わせされており、したがって溝に入る空気は板62から61までダイの長さ方向を流れる。流路103a〜dの出口は、板61の溝106と位置合わせされており、流路は空気を方向転換させて流路103e、fに供給し、これによって流路103a〜dとは反対方向にダイの長さに沿って戻る。流路103e、fへの出口は、板62に形成された溝107と位置合わせされており、板は空気を受け、空気が流路103gを通ってダイの長さに沿って戻るよう方向転換し、流路から端板61の溝108へと放出する。溝108は空気を流路103hに供給し、空気の一部は流路103hを通ってダイの長さに沿って戻り、一方で残りの空気は、板61のマニホールド放出貫通スロット109に向かって流れる。103hを介して板62に戻る空気は、マニホールドの放出貫通スロット111に向かって流れる。したがって、空気は、ダイモジュールに放出される前に、ダイの長さに沿って3本または4本の通路を形成する。中心の加熱素子112が多通路空気を作動温度まで加熱する。図2の矢印128は空気流の方向を示している。プロセス空気の温度はポリマーの作業温度より高いので、板61、62および11A〜Fに断熱穴115を設けて、プロセス空気の流れとマニホールドのポリマー流路との間の熱の流れを中断する。
【0041】
図2および図8に見られるように、プロセス空気はマニホールドに向かって流れ、スロット109および111を通ってマニホールドの両側に沿って放出される。板11A〜Fは、ダイの長さに亘って延在する空気流路113を画定する穴を有している。スロット109および111は、相対向する両側から通路113へと空気を放出し、この通路は空気を平行に穴114A〜Fに供給し、この穴は空気をダイモジュール112A〜Fの関連する空気入口39に供給する。空気は、前述したようにダイモジュール中を流れ、収束したシート状の空気として、ダイチップの頂点56に突出した繊維14上に放出される。
【0042】
計器用空気
各ダイモジュールは、ピストン22の上または下に作用する圧縮空気によって作動する弁アセンブリ21を備えている。計器用空気は、各中板11A〜Fに形成された流れライン116および117それぞれによって、弁ピストン22(図4参照)の両側の上下の空気チャンバに供給される。電子制御装置120Dを有する三方電磁弁20Dが、計器用空気の流れを制御する。計器用空気の入口118は、ダイの長さに亘って連続する流路である。各板の通路119は、空気を互いに平行に各電磁弁20A〜F(図4に概略的に図示)に送達する。弁は、弁21の開閉状態に応じて、空気を通路116または117に送達する。図4に示すように、圧縮した計器用空気は、ライン116を介してピストン22の頂部に送達され、これがピストンを押し下げる働きをする一方、コントローラ20Dは、ピストンの下の空気チャンバを同時に開放し、ライン117および122を介して口121を空にする。下方の位置で、弁棒25は口32に載り、これによってダイチップへのポリマー流路を閉じる。開位置では、電磁弁20Dがライン117を通してピストン22の下側に加圧空気を送達し、同時にピストンの下側を開いて、ライン124を介して口123を空にする。ピストンの下の圧力は、ピストンを押し上げ、弁棒25を座から離して、ダイチップへのポリマー流路を開放する。したがって、好ましいモードでは、各ダイモジュールは別個の電磁弁を有し、したがって各ダイモジュールを通してポリマー流を別個に制御することができる。このモードでは、それぞれ通路116および117と交差する側部穴126および127が閉塞される。
【0043】
第2の好ましい実施形態では、1つの電磁弁を使用して、複数の隣接するダイモジュールにある弁21を作動させることができる。この構成では、穴116および117の頂部(116aおよび117aとする)が閉塞し、側部穴126および127が開く。側部穴126および127は連続穴であり、制御される流れライン116および117のそれぞれと交差する。したがって、閉位置では、加圧空気は、穴126を通って全てのダイモジュールに同時に送達される一方、穴127が排出管へと開く。計器用空気の流れが逆になり、弁を開く。
【0044】
【組立および操作】
上記のように、本発明のモジュールダイアセンブリ10は、特定の操作の必要に合わせて調整することができる。図1、図2および図3で例示するように、それぞれ幅が約0.75インチ(約1.9cm)ある6つのダイセグメント11A〜Fをアセンブリ10に使用する。マニホールドセグメント11を前述のようにボルトで締め合わせ、ヒータ素子を設置する。ヒータ素子の長さは、使用するセグメント11の数に基づいて選択され、殆どのセグメントを通って延在する。モジュール12は、セグメント11を相互接続する前または後に、各マニホールドセグメント11に装着することができ、前述したノズル13のいずれかを含むことができる。図3は、溶融ブローダイチップを有する4つのモジュール12および螺旋ノズルを有する2つの端モジュールを示す。
【0045】
本発明の特に有利な特徴は、(a)広範囲に可能な長さで交換可能なマニホールドセグメントと、独立式マニホールドとを有する溶融ブローダイを構築することができ、(b)所定のパターンおよび変化したパターンを達成する多様なダイノズル(例えば溶融ブロー、螺旋、またはビードアプリケータ)が可能であることである。用途ごとに異なるサイズの支持体に接着剤を塗布するため、多様なダイの長さおよび接着剤パターンが重要である。以下のサイズおよび数は、本発明のモジュールダイ構造の多様性を示す。
【0046】
ダイアセンブリ 広い範囲 好ましい範囲 最適モード
ユニット数(15) 2〜1,000 2〜100 5〜50
各ユニット長(15)(インチ) 0.25〜1.50" 0.5〜1.00" 0.5〜0.8"
((cm) 0.64〜3.81 1.3〜2.54 1.3〜2.0)
オリフィス(53)径(インチ) 0.005〜0.050" 0.01〜0.040" 0.015〜0.030"
((cm) 0.013〜0.13 0.025〜0.10 0.038〜0.076)
オリフィス/インチ* 5〜50 10〜40 10〜30
(オリフィス/cm 2.0〜20 3.9〜16 3.9〜12)
ノズル(13)の異なるタイプ 2〜4 2〜3 2
*スロットのインチ(cm)あたりのフィラメント数
ライン、器具および制御装置類を接続し、操作を開始する。ホットメルト接着剤はライン64を通してダイ10に送達され、プロセス空気はライン66を通ってダイに送達され、計器用空気またはガスはライン67を通って送達される。
【0047】
制御弁を作動させると、前述したように各モジュール12の口32が開き、ポリマー溶融物が各モジュール12中を流れる。溶融ブローモジュール15では、溶融物はマニホールド通路91、93、94、96、側口38、通路37および環状空間45、および口32を通ってダイチップアセンブリ13に流入する。ポリマー溶融物はダイチップ13内で横方向に分散し、並んだフィラメント14としてオリフィス53を通って放出される。その間に多通路のプロセス空気がマニホールド通路103を通って流れ、ここで加熱され、スロット109および111に入って113を通り、それぞれ口114A〜Fを通ってモジュール20A〜Fに送達される。空気は口39を通って各モジュール12に入り、穴49および57を通ってスリットに流入し、収束するシート状空気としてノーズ部片52のダイチップ頂点で、またはその付近で放出される。収束するシート状空気は、オリフィス53から放出されるフィラメント14と接触し、抵抗力によりこれを伸ばし、下にある支持体にランダムなパターンで付着させる。これは、支持体上にほぼ均一な溶融ブロー材料の付着物を形成する。
【0048】
側方に存在する螺旋ノズルモジュール12のそれぞれでは、ポリマーおよび空気の流れは基本的に同じであり、違いはノズルチップにある。螺旋ノズルでは、モノフィラメントが押し出され、空気噴射が配向されてモノフィラメントに渦巻を与える。渦巻動作はモノフィラメントを引き下げ、上記で参照した米国特許第5,728,219号に記載されているように、支持体上に重なる渦巻としてこれを付着させる。
【0049】
典型的な操作パラメータは以下の通りである。
【0050】
ポリマー ホットメルト接着剤
ダイおよびポリマーの温度 280°F(138℃)から325°F(163℃)
空気温度 280°F(138℃)から325°F(163℃)
ポリマー流量 0.1から10グラム/穴/分
高温空気流量 0.1から2SCFM/インチ
(0.0011から0.022m 3 /分/cm)
付着量 0.05から500g/m2
上記のように、ダイアセンブリ10は、溶融ブローした任意のポリマー材料に使用することができるが、溶融ブローした接着剤が好ましいポリマーである。接着剤はEVA(例えば20〜40重量%のVA)を含む。これらのポリマーは一般に、溶融ブローしたウェブで使用するより低い粘度を有する。使用可能な従来のホットメルト接着剤には、米国特許第4,497,941号、第4,325,853号および第4,315,842号で開示された接着剤があり、その開示は参考文献として本明細書に組み込む。好ましいホットメルト接着剤には、SISおよびSBSブロック共重合体系接着剤がある。これらの接着剤は様々な比率のブロック共重合体、粘着剤、および油を含む。上記の溶融接着剤は単なる例示であり、他の溶融接着剤も使用してよい。
【0051】
本発明を溶融ブローホットメルト接着剤に関して述べてきたが、本発明はウェブの製造で溶融ブローポリマーにも使用できることが理解される。ダイチップの寸法は、上記で参照した米国特許第5,145,689号および第5,618,566号で記載したような特定の特徴に小さい違いを有する。
【0052】
典型的な溶融ブローウェブ形成樹脂には、幅広いプロピレンおよびエチレン単独重合体などのポリオレフィンおよび共重合体がある。具体的な熱可塑性プラスチックにはエチレンアクリル共重合体、ナイロン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリトリフルオロクロロエチレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、硫化シリコーン、およびポリ(エチレンテレフタレート)、ピッチ、およびそれらの混合物がある。好ましい樹脂はポリプロピレンである。上記のリストは限定的なものではない。新しくかつ改良された溶融ブロー熱可塑性樹脂が開発され続けているからである。
【0053】
本発明は、支持体または対象を熱可塑性プラスチックで被覆する際にも有利に使用することができる。
【0054】
熱可塑性ポリマー、ホットメルト接着剤または溶融ブローウェブで使用するものは、押出成形機の計量ポンプなど、種々のよく知られた手段でダイに送達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ポリマー流れラインを示す、本発明により構築された分割溶融ブローダイの平面図である。
【図2】 プロセス空気(1次空気)の流れラインを示す、本発明のセグメントダイの平面図である。
【図3】 支持体へのフィラメントの放出を示す、セグメントダイの前面図である。
【図4】 セグメントマニホールドの中間区画を示す、図1の面4−4に沿って切り取った拡大断面図である。
【図5】 セグメントマニホールドの端板を示す、図1の切断面5−5に沿って切り取った断面図である。
【図6】 図5に示した端板とは反対のセグメントマニホールドの端面を示す、図1の切断面6−6に沿って切り取った断面図である。
【図7】 ポリマー流路を示す、図4の面7−7に沿って切り取ったセグメントマニホールドの断面図である。
【図8】 プロセス空気の流路を示す、図4の面8−8に沿って切り取ったセグメントマニホールドの断面図である。
Claims (9)
- セグメントダイアセンブリであって、
(a)複数のマニホールドセグメントであって、それぞれその中にポリマー流路および空気流路が形成されており、かつ該各セグメントが互いに並んだ状態で相互接続されており、さらに該各ポリマー流路が流体連絡し、かつ該各空気流路が流体連絡している複数のマニホールドセグメント;
(b)該各マニホールドセグメントに装着されたダイモジュールであって、対応する該マニホールドセグメントの該ポリマー流路および該空気流路とそれぞれ流体連絡しているポリマー流路と空気流路とを有するダイ本体と、該ダイ本体に装着されたダイチップまたはノズルであって、ポリマー溶融物を受けて一本以上のフィラメントを放出するために、対応する該ダイ本体の該ポリマー流路と流体連絡しているポリマー流路を有しているダイチップまたはノズルとを有するダイモジュール;
(c)ポリマー溶融物を少なくとも1つの該マニホールドセグメントに送達し、それによって該溶融物が、相互接続された他の該各マニホールドセグメントを通って分配され、さらに該各ダイチップまたはノズルから一本以上のフィラメントとして放出する該各ダイモジュール中を通って流れるようにする手段;および
(d)空気を該各マニホールドセグメントに送達し、それによって空気が、該ダイチップまたはノズルを通して放出する該各ダイモジュールを通って流れるようにする手段を有するセグメントダイアセンブリ。 - 前記のダイチップまたはノズルが、溶融ブローダイチップ、螺旋噴霧ノズル、噴霧ノズル、ビードノズル、および被覆ノズルからなる群より選ばれたものである請求項1記載のダイアセンブリ。
- 少なくとも1つの前記モジュールのダイチップが溶融ブローダイチップである請求項2記載のダイアセンブリ。
- 前記の各ダイモジュールのダイチップが、その中に複数の空気流路が形成されてエアアシストされており、該ダイチップの該各空気流路が、それが装着された前記ダイ本体の前記各空気流路と流体連絡している請求項1記載のダイアセンブリ。
- 前記各ダイモジュールが、その中の前記ポリマー流路を開閉する空気作動弁をその中に装着されており、前記各マニホールドセグメントがその中に、該空気作動弁に対し、あるいは該空気作動弁から空気を送達するための複数の計器用空気流路を形成されており、前記アセンブリがさらに、前記マニホールドセグメントの前記各計器用空気流路に対し、あるいは前記各計器用空気流路から選択的に空気を送達するための制御手段を有している請求項1記載のダイアセンブリ。
- 前記複数のマニホールドセグメントが同一である請求項1記載のダイアセンブリ。
- 前記アセンブリが2個から100個のダイセグメントを有している請求項1記載のダイアセンブリ。
- 前記各マニホールドセグメントおよびそれに装着された前記ダイモジュールが6.35mm〜3.81cmの幅を有している請求項1記載のダイアセンブリ。
- 前記各マニホールドセグメントが、ポリマーおよび空気を加熱するための電気ヒータを含んでおり、特定の前記マニホールドセグメントの前記空気流路が他の前記各マニホールドセグメントの前記各空気流路と流体連絡しており、それによって空気が、その特定の前記マニホールドセグメントに装着された前記ダイモジュールに流れる前に前記各マニホールドセグメント中を流れる請求項1記載のダイアセンブリ。
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