JP2005517096A - 熱可塑性不織ウェブおよび積層体を製造する形成システム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、1つまたは複数の熱可塑性ポリマーのフィラメントから不織ウェブおよび積層体を製造する装置および方法に関する。
本件出願は、2000年12月28日付で出願された米国出願第09/750,820号に関連する。その米国出願は、その内容全体がこの参照により本明細書中に明示的に含まれる。
溶融紡糸技術は、不織ウェブおよび多層の積層体または複合体を作製するために日常的に使用されており、これらの積層体または複合体は、様々な消費者製品および工業製品(例えば単用または短期寿命の吸収製品のカバーストック材料、使い捨て防護服、流体濾過媒体、ならびに寝具および敷物類を含む耐用品)に加工されている。スパンボンド工程およびメルトブロー工程を含む溶融紡糸技術は、1種または複数種の熱可塑性ポリマーからなる交絡したフィラメントまたは繊維の1つまたは複数の層から不織ウェブおよび複合体を形成する。スパンボンド工程によって形成される繊維は通常、メルトブロー繊維よりも粗くて硬く、その結果、スパンボンドウェブは通常、メルトブローウェブよりも強度は高いが柔軟性は低い。
本発明は、溶融紡糸システム、特に、従来の溶融紡糸および空気管理システムの欠点および不利点を克服する溶融紡糸および空気管理システムを提供する。本発明の空気管理システムは、溶融紡糸装置から排出された空気を集める少なくとも1つのエアハンドラを含む。このエアハンドラは通常、第1の内部空間を画定する複数の第1の壁を有する外部ハウジングと、第1の内部空間に配置され、第2の内部空間を画定する複数の第2の壁を有する内部ハウジングとを含む。外部ハウジングの複数の第1の壁の1つは、コレクタ(捕集体)の下に配置され、溶融紡糸組立体から排出された空気を第1の内部空間に入れる取込口を有し、外部ハウジングの複数の第1の壁の別の1つは、排出された空気を排気する排気口を有する。第2の内部空間は排気口と流体を通すようにつながっており、この内部ハウジングの複数の第2の壁の1つは、長寸法が幅方向にある、第1の内部空間を第2の内部空間と流体を通すようにつなげる細長いスロットを有する。
図1を参照して、2ステーション型(two-station)溶融紡糸生産ライン10を概略的に示す。この生産ライン10は、スパンボンドステーション14に空気管理システム12を組み込み、図1上の矢印15で示す流れ方向においてステーション14の下流のメルトブローステーション16に別個の空気管理システム12を組み込んでいる。
Claims (38)
- 流れ方向に移動しているコレクタ上に材料のフィラメントを排出するように構成された溶融紡糸装置の下に配置し、該溶融紡糸装置から排出された空気を集めるエアハンドラであって、
第1の内部空間を画定する複数の第1の壁を有する外部ハウジングであって、該複数の第1の壁の1つは、前記排出された空気を前記第1の内部空間に入れるために前記コレクタの下に配置された取込口を有し、前記複数の第1の壁の別の1つは、前記排出された空気を排気する排気口を有する外部ハウジングと、
前記第1の内部空間に配置され、前記外部ハウジングの前記排気口と流体を通すようにつながった第2の内部空間を画定する複数の第2の壁を有する内部ハウジングであって、該内部ハウジングの該複数の第2の壁の1つは、長寸法が幅方向に延びる、前記第1の内部空間を前記第2の内部空間と流体を通すようにつなげる細長いスロットを有する、内部ハウジングと、
前記第1の内部空間に配置される第1の調節可能な流れ制御デバイスであって、前記排出された空気の流れを前記第1の内部空間と前記第2の内部空間の間で制御するように動作可能な第1の流れ制御デバイスとを備えるエアハンドラ。 - 前記第1の内部空間はフローチャンバと、該フローチャンバと流体を通すようにつながった空気入口ポートと前記孔の間に延びる第1のプレナムとを含み、前記フローチャンバは、前記取込口と前記内部ハウジングの間に配置され、前記第1の調節可能な流れ制御デバイスは、前記第1のプレナムの前記空気入口ポートの近くに配置されて、前記フローチャンバから前記空気入口ポートを通って前記第1のプレナムに入る前記排出された空気の流れを制御する請求項1に記載のエアハンドラ。
- 前記第1の内部空間は、前記フローチャンバと前記孔の間に延びる第2のプレナムを含み、該第2のプレナムは、前記第1のプレナムから流体的に隔絶されている請求項2に記載のエアハンドラ。
- 前記第1の内部空間に配置される第2の調節可能な流れ制御デバイスであって、前記排出された空気の流れを前記第1の内部空間と前記第2の内部空間の間で制御するように動作可能な第2の流れ制御デバイスをさらに備える請求項3に記載のエアハンドラ。
- 前記第2の調節可能な流れ制御デバイスは、前記第2のプレナムの前記空気入口ポートの近くに配置されて、前記フローチャンバから前記空気入口ポートを通って前記第2のプレナムに入る前記排出された空気の流れを制御する請求項3に記載のエアハンドラ。
- 前記第1の内部空間の外側で前記取込口の近くに配置される風向部材であって、幅方向に延び、前記取込口を前記流れ方向において第1および第2の部分に分割する風向部材をさらに備える請求項1に記載のエアハンドラ。
- 前記風向部材は、前記コレクタと回転接触する第1のローラである請求項6に記載のエアハンドラ。
- 前記第1の内部空間の略内側で前記取込口の近くに配置される第2のローラであって、少なくとも前記コレクタが前記第1のローラと前記第2のローラの間で回転係合されるように前記第1のローラに対して配置された第2のローラをさらに備える請求項7に記載のエアハンドラ。
- 流れ方向に移動しているコレクタ上に材料のフィラメントを排出するように構成された溶融紡糸装置の下に配置し、該溶融紡糸装置から排出された空気を集めるエアハンドラであって、
第1の内部空間を画定する複数の第1の壁を有する外部ハウジングであって、該複数の第1の壁の1つは、前記コレクタの下に配置され、前記排出された空気を前記第1の内部空間に入れる取込口を有し、前記複数の第1の壁の別の1つは、前記排出された空気を排気する排気口を有する外部ハウジングと、
前記第1の内部空間に配置され、前記外部ハウジングの前記排気口と流体を通すようにつながった第2の内部空間を画定する複数の第2の壁を有する内部ハウジングであって、該内部ハウジングの該複数の第2の壁の1つは、長寸法が幅方向に延びる、前記第1の内部空間を前記第2の内部空間と流体を通すようにつなげる細長いスロットを有する内部ハウジングと、
前記第1の内部空間の外側で前記取込口の近くに配置される風向部材であって、幅方向に延び、前記取込口を前記流れ方向において第1および第2の部分に分割する風向部材とを備えるエアハンドラ。 - 前記風向部材は、前記コレクタと回転接触する第1のローラである請求項9に記載のエアハンドラ。
- 前記第1の内部空間の略内側で前記取込口の近くに配置される第2のローラであって、前記コレクタが前記第1のローラと前記第2のローラの間で回転係合されるように前記第1のローラに対して配置された第2のローラをさらに備える請求項10に記載のエアハンドラ。
- 前記取込口および前記ローラを少なくとも部分的に取り囲むフォーミングチャンバであって、前記コレクタへ向かう材料のフィラメントが通過する処理空間を前記溶融紡糸組立体と前記コレクタの間に設けるフォーミングチャンバをさらに備え、前記取込口の前記第1の部分は前記フォーミングチャンバの内側に配置され、前記取込口の前記第2の部分は前記フォーミングチャンバの外側に配置される請求項10に記載のエアハンドラ。
- 前記フォーミングチャンバは、該フォーミングチャンバを取り囲む環境から前記処理空間に入る前記排出された空気の流れを規制する有孔計量シートをさらに備える請求項11に記載のエアハンドラ。
- 前記第1の内部空間に配置される流れ制御デバイスであって、空気の流れを前記第1の内部空間と前記第2の内部空間の間で制御するように動作可能な流れ制御デバイスをさらに備える請求項9に記載のエアハンドラ。
- 流れ方向に移動しているコレクタ上にスパンボンド層を堆積させるシステムであって、
材料のフィラメントを押し出すように動作可能な溶融紡糸装置であって、前記コレクタの垂直方向上方に配置される溶融紡糸装置と、
該溶融紡糸装置から排出された空気を集めるように動作可能な空気管理部とを備え、該エアハンドラは、
前記溶融紡糸装置の真下のフォーミングゾーンに配置される第1のエアハンドラ、第2のエアハンドラおよび前記フォーミングゾーンの上流に配置される第2のエアハンドラ、ならびに該第2のエアハンドラおよび前記フォーミングゾーンの下流に配置される第3のエアハンドラを備え、該エアハンドラの各々は、
第1の内部空間を画定する複数の第1の壁を有する外部ハウジングであって、該複数の第1の壁の1つは、前記コレクタの下に配置され、前記排出された空気を前記第1の内部空間に入れる取込口を有し、前記複数の第1の壁の別の1つは、前記排出された空気を排気する排気口を有する外部ハウジングと、
前記第1の内部空間に配置され、前記外部ハウジングの前記排気口と流体を通すようにつながった第2の内部空間を画定する複数の第2の壁を有する内部ハウジングであって、該内部ハウジングの前記複数の第2の壁の1つは、長寸法が幅方向に延びる、前記第1の内部空間を前記第2の内部空間と流体を通すようにつなげる細長いスロットを有する内部ハウジングとを備え、
前記第2および第3のエアハンドラはそれぞれ、
前記第1の内部空間の外側で前記取込口の対応する1つの近くに配置される風向部材であって、幅方向に延び、前記取込口の前記対応する1つを前記流れ方向において第1および第2の部分に分割する風向部材と、
前記第1の内部空間に配置される調節可能な流れ制御デバイスであって、前記排出された空気の流れを前記第1の内部空間と前記第2の内部空間の間で制御するように動作可能な第1の流れ制御デバイスとを含むシステム。 - 前記溶融紡糸装置と前記コレクタの間に垂直方向に配置されるフィラメント延伸デバイスであって、前記材料のフィラメントを細化するのに十分な空気流を供給するように動作可能なフィラメント延伸デバイスをさらに備える請求項15に記載のシステム。
- 前記溶融紡糸装置と前記フィラメント延伸デバイスの間に配置される冷却システムであって、冷却空気流を供給して、前記溶融紡糸装置から押し出された前記材料のフィラメントを冷やすように動作可能な冷却システムをさらに備える請求項16に記載のシステム。
- 前記取込口および前記風向部材を少なくとも部分的に取り囲むフォーミングチャンバをさらに備え、前記溶融紡糸組立体と前記コレクタの間に配置されて、前記コレクタへ向かう材料のフィラメントが通過する処理空間を前記囲いが画定する請求項15に記載のシステム。
- 前記フォーミングチャンバは、該フォーミングチャンバを取り囲む周囲環境から前記処理空間に入る空気の流れを規制する有孔計量シートをさらに備える請求項18に記載のシステム。
- 流れ方向に移動しているコレクタ上に材料のフィラメントを排出するように構成された装置であって、
材料のフィラメントを押し出すように動作可能な溶融紡糸装置と、
前記溶融紡糸装置と前記コレクタの間に配置されたフィラメント延伸デバイスであって、前記溶融紡糸装置から前記材料のフィラメントを受け取る入口および該材料のフィラメントを前記コレクタに向かって排出する出口を有し、前記材料のフィラメントを細化するのに十分な処理空気流を供給するように動作可能であり、該処理空気流は、前記出口と前記コレクタの間の周囲環境からの二次空気を取り込み搬送するフィラメント延伸デバイスと、
前記コレクタの近くに配置される取込口を有するエアハンドラであって、前記フィラメント延伸デバイスから排出される処理空気および取り込まれ搬送される二次空気を前記取込口を介して集めるエアハンドラと、
前記エアハンドラの前記取込口および前記フィラメント延伸デバイスの前記出口、前記取込口の下流にある入口開口、ならびに前記取込口の上流にある出口開口を少なくとも部分的に取り囲む側壁を有するフォーミングチャンバであって、前記側壁は、前記フィラメント延伸デバイスの前記出口から前記コレクタへ向かう前記材料のフィラメントが通過する処理空間を画定するとともに、取り囲む周囲環境から前記処理空間を分離し、前記入口開口および前記出口開口は、少なくとも前記コレクタが前記処理空間を横切ることができるような寸法であり、前記側壁は、前記周囲環境から前記処理空間に入る空気の流れを規制するように構成された有孔計量シートを含むフォーミングチャンバとを備える装置。 - 前記溶融紡糸装置と前記フィラメント延伸デバイスの間に配置された冷却システムであって、冷却空気流を供給して、前記溶融紡糸装置から押し出された前記材料のフィラメントを冷やすように動作可能な冷却システムをさらに備える請求項20に記載のシステム。
- 前記取込口の下流に配置された第1の風向部材であって、幅方向に延び、前記入口開口を設けるよう前記取込口と離間している第1の風向部材をさらに備える請求項20に記載のエアハンドラ。
- 前記取込口の上流に配置された第2の風向部材であって、幅方向に延び、前記出口開口を設けるよう前記取込口と離間している第2の風向部材をさらに備える請求項22に記載のエアハンドラ。
- 流れ方向に移動しているコレクタ上に材料のフィラメントでできた不織ウェブを堆積させる方法であって、
溶融紡糸組立体から材料のフィラメントを押し出すこと、
前記材料のフィラメントを処理空気流と混合すること、
前記コレクタ上に前記材料のフィラメントを堆積させること、および
前記処理空気を幅方向において略均一に集め、かつ前記流れ方向における空気の流速に対する前記流れ方向における空気の流速の比を選択的に変化させることができる空気管理システムの取込口により前記処理空気を集めることを含む方法。 - 直交する前記幅方向における空気の流速に対する前記流れ方向における空気の流速の比は、前記幅方向におけるフィラメント配向に対する前記流れ方向におけるフィラメント配向の比を与え、前記集めるステップは、
前記流れ方向における空気の流速を調節することをさらに含み、それによって、前記幅方向におけるフィラメント配向に対する前記流れ方向におけるフィラメント配向の前記比を与える請求項24に記載の方法。 - 前記流れ方向における前記空気の流速を変えることをさらに含み、それによって、約5:1である第1の比から約1:1である第2の比までの範囲である、前記幅方向におけるフィラメント配向に対する前記流れ方向におけるフィラメント配向を与える請求項24に記載の方法。
- 前記空気管理システムの前記取込口は、フォーミングゾーン、前記流れ方向において前記フォーミングゾーンから上流にある上流ゾーン、および前記流れ方向において前記フォーミングゾーンから下流にある下流ゾーンを含み、前記集めるステップは、
前記フォーミングゾーンに対して第1の負圧を加えること、
前記上流ゾーンに対して第2の負圧を加えること、および
前記下流ゾーンに対して第3の負圧を加えることをさらに含む請求項24に記載の方法。 - 前記第2の負圧および前記第3の負圧の少なくとも一方を変えることをさらに含み、それによって、前記流れ方向における集気を変更する請求項27に記載の方法。
- 前記第2および第3の負圧の値を検知すること、および
該検知した値に応じて前記第2および第3の負圧を制御することをさらに含む請求項27に記載の方法。 - 前記制御するステップは、調節可能な流れ制御デバイスの相対的な位置を変化させることをさらに含む請求項29に記載の方法。
- 前記取込口をフォーミングチャンバで実質的に囲むことをさらに含む請求項24に記載の方法。
- 前記フォーミングチャンバを取り囲む周囲環境から該フォーミングチャンバに入る二次空気の流れを規制することをさらに含む請求項31に記載の方法。
- 前記集めるステップは、前記幅方向における空気の流速を制御することを含み、それによって、約5.0%未満の均一性を与える請求項24に記載の方法。
- 前記混合するステップは、前記材料のフィラメントの動く方向に処理空気流を送ることをさらに含み、それにより前記材料のフィラメントを細化する請求項24に記載の方法。
- 前記送るステップは、前記処理空気流により前記材料のフィラメントを8000メートル/分より速い線形速度まで加速することをさらに含む請求項34に記載の方法。
- 前記処理空気流は、前記コレクタに対して少なくとも第1および第2の垂直方向の間隔を有する出口孔を有するフィラメント延伸デバイスによって供給され、
前記出口孔と前記コレクタの間の前記垂直方向の間隔を第1の垂直方向の間隔から第2の垂直方向の間隔に調節することをさらに含む請求項34に記載の方法。 - 前記混合するステップは、前記押し出される材料のフィラメントを冷却するために前記溶融紡糸組立体と前記フィラメント延伸デバイスの間に処理空気流を供給することをさらに含む請求項35に記載の方法。
- 前記混合するステップは、前記送るステップの前に前記押し出される材料のフィラメントを冷却するために前記溶融紡糸組立体と前記フィラメント延伸デバイスの間に処理空気流を供給することをさらに含む請求項24に記載の方法。
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