JP2017522535A - 間接的な音響乾燥システム及び方法 - Google Patents

Abstract

素材を間接的に乾燥させる音響ヘッドが示されており、音響ヘッドは、素材と向き合う少なくとも一つの超音波変換器を具え、素材は第１面及び第２面を具え、第２面は第１面の反対側で、第２面は被乾燥面を画定し、超音波変換器が第１面に対向して位置し、空気送込みユニットが素材の第１面に対向して位置する。

Description

本発明は全体として加熱及び乾燥技術に関し、特に、超音波を用いた加熱及び乾燥に関する。

多くのエネルギー集約型プロセスが熱及び物質移動(mass transfer)の割合(rate)によって促進させられることが分かっている。素材(material)を乾燥させるか、又は基質(substrate)にコーティングを施すことに関与する化学現象（例えば、ラベル印刷、枚葉連続印刷、印刷物加工、パッケージング、マス・メーリング）、基質とコーティングの両方の厚みを含む基質とコーティング両方の温度並びに特定の性質、応用方法、特定のコーティングを乾燥させるための滞留時間、周囲の条件、及び結果として生じる水分、すなわち、溶媒の蒸発率のような、特定の応用の具体的な内容は、乾燥、及び／又は加熱プロセスのいずれかの結果の要因である。これらの要因は、しばしば乾燥装置の特性及び大きさを規定する。

流体が沿って移動する面の隣に形成された境界層の特性によって、表面の熱伝達率、故に前述の基質にコーティングを施す、及びより一般的な、コーティングせずに素材を乾燥させるための乾燥速度が規定される。熱伝達率に対する境界層の効果の結果として、インクロペラとデウィットが彼らの著書「熱及び物質移動の基本」で論じたように、熱伝達率は、表面の層流よりも表面の乱流の方が高く、より多くの乱流を作り出す、故により多くの熱伝達を生じさせるために、現在行われている加熱及び乾燥において、境界層を乱すいくつかの方法がある、ということを論じることができる。

熱伝達率を上げるために、又は他の目的、故に湿潤面の乾燥率を上げるために、境界層を乱す一つの方法は、参照することによってここに引用された２０１０年１２月１２日公開の米国特許公開公報２０１０-０１９９５１０号に示されるように、音響の音波、すなわち、音響の振動、例えば、超音波、すなわち、超音波振動、及び任意ではあるが加熱された空気を乾燥される素材又はコーティングの表面に集中させる(focus)ことである。

例えば、超音波のような音響音波、熱、光、強制的に送り出された空気、又はこれらの要素の組合せが、被乾燥コーティングに向けられ、同時に、それ自身がコーティングと向き合ういくつかの例、特に、コーティングが比較的厚い例では、表面は乾燥プロセスの前後のいずれかで傷を付けられ、又はさもなければ本プロセスによって望ましくない影響を受ける。コーティング、及び／又は基質の表面はひびを大きくする、又は表皮を形成することがあり、これによりコーティングのより深くの水分、すなわち、溶媒が出て行くのを妨げる。また、このことは、全体としてコーティング並びに基質、又は素材の性能に影響を及ぼし得る。望ましくない効果のいくつかを避けるために、場合によっては、プロセス自体がかなり遅らせられる。しかしながら、上述したように、空気の流れを用いて固体の基質上のコーティングを乾燥させる場合、空気はそれでもなお典型的に、被乾燥湿潤面に向けられる。

間接的に素材を乾燥させるための音響ヘッドが示されており、音響ヘッドが素材に対向する少なくとも１つの超音波変換器を具え、素材が第１面、及び第２面を具え、第２面が第１面の反対側で、第２面が被乾燥面を画定し、超音波変換器が第１面に対向して位置し、空気送込みユニットが素材の第１面に対向して位置する。

同様に、間接的に素材を乾燥させるためのシステムが示されており、システムは素材、音響ヘッド、及び空気送込みユニットを具え、素材が、基質、被乾燥コーティング、第１面、及び第２面を具え、第２面が第１面の反対側で、被乾燥コーティングが少なくとも部分的に第２面を覆い、音響ヘッドが素材の第１面に対向する少なくとも１つの超音波変換器を具え、空気送込みユニットもまた素材の第１面に対向して位置する。

さらに、間接的に素材を乾燥させる方法が示されており、その方法は素材を形成するための基質に被乾燥コーティングを施すことを含み、素材が第１面、及び第２面を具え、第２面が第１面の反対側で、被乾燥コーティングが少なくとも部分的に第２面を覆い、音響ヘッド及び空気送込みユニットが素材の第１面に対向して位置し、その方法は音響ヘッド及び空気送込みユニットに対して横方向に素材を移動させることを含み、音響ヘッドが少なくとも１つの超音波変換器を具え、超音波変換器が素材の第１面に対向して位置し、空気送込みユニットもまた素材の第１面に対向して位置する、少なくとも１つの超音波変換器によって生じる音波を用いて素材を乾燥させることを含む。

本発明で示された種々の実施例には、システム、方法、特徴、及び有利な点が追加され得る。そして、それはここでは必ずしも明確に示されていないが、以下の詳細な説明及び添付の図面を検討すれば、当業者には明らかなことである。このようなシステム、方法、特徴及び有利な点の全てが本発明に含まれ、添付の請求項によって保護される。

以下の図の特徴及び構成要素は本発明の全体的な原理を明確にするために示されている。一貫性と明確性のため、図中の対応する特徴及び構成要素は、参照符号を合わせることによって示され得る。

図１は素材を間接的に乾燥させるためのシステムの１つの実施例の側面図。

図２は発熱器を具えた図１のシステムの概略図。

図３はエア・ダクトとモータ素子がつながれた図１のシステムの乾燥機組立体の１つの実施例の側面図。

図４は図３の乾燥機組立体の端面図。

図５は図３の乾燥機組立体の側面図。

図６は図３の乾燥機組立体の底面図。

図７は図３の乾燥機組立体の音響ヘッドの端面図。

図８は図３の乾燥機組立体の音響ヘッドの側面図。

図９は図３の乾燥機組立体の音響ヘッドの底面図。

図１０は 図７の音響ヘッドの超音波変換器の斜視図。

図１１は図１のシステムのホルダフレームの斜視図。

図１２は素材を覆って乾燥させるシステムの１つの実施例の側面図。

図１３は図１２の１３の部分と同一な図１２の乾燥システムの詳細図。

音響乾燥システム、並びに関連する方法、システム、装置及び種々の機器が示されている。示されたシステムは、多数の実施例のうちのほんの少しの典型的な実施例にしか記載されていないということを、当業者は理解するであろう。いずれの特定の専門用語又は説明によっても、開示内容、又はクレームの範囲が限定されることはない。

示された技術のうち使用される可能性がある用途のリストの一部には、それだけには限られないが、印刷、住宅及び商業向けの調理機器、食品加工装置、織物、カーペット、コンバーティング業界、ファブリック染色、などが含まれる。特に、示されたシステムと方法は、壁紙、贈り物用包装紙、波状の容器、折畳箱、大型紙袋、ビニル袋、牛乳パック及び飲料パック、あめ及び食品包装紙、使い捨てコップ、ラベル、接着剤、封筒、新聞、雑誌、グリーティングカード並びに広告片のフレキソ印刷及びグラビア印刷のために構成されてもよい。示された技術のうちさらに使用される可能性がある用途は、製紙及びモータ付き乗物及びそれらの構成要素のコーティングである。示された技術は、これら、並びに他の多くの一括及び連続加熱及び乾燥プロセスに用いられてもよい。

本発明の構成及び方法の種々の実施例に用いられた粘着性のものには、粘着テープ、ダクトテープ、接着性留め具、接着性メモに使用される接着剤のような着け外し可能な接着性留め具、バンドエイド包帯製品に用いられるような傷ケアの接着剤、衣服に吸収性パッドを固定するために用いられる接着剤、固体物を固定するための自己接着シート、並びに食品包装及び郵便封筒のコールドシール接着剤、又はその一部として用いられるこれらの接着剤のような感圧性接着剤の多くのタイプが含まれる。

同様に、被膜(coatings)、様々な金属の薄片、様々な金属及びガラス、又はセラミックシートへの装飾的又は機能的ないずれかを有するコーティングを含む多くのタイプのコーティングとラッカーに本発明の構成及び方法が応用可能である。多くの実施例では、これらのコーティングは、反射性、断熱性、電気絶縁性、無線周波数吸収性、若しくは機械的な衝撃吸収性であり、又はこれらのコーティングは組合せによるこれらの特徴のいくつかを共有してもよい。多くの実施例では、本発明の構成及び方法はまた、フロントガラス、翼のような航空宇宙産業の構成要素、前述のモータ付乗物及びその構成要素への印刷のような他の用途に用いられた使用済み素材又は合成物のように、ともに合成物を形成する様々な素材の接合シートのために薄片素材を覆う。さらに、多くの実施例では、典型的に、水ベースの紫外線（ＵＶ）硬化性コーティングは、ＵＶライトを用いて硬化する前に乾燥する。

示された構成及び方法の用途はまた、同じく高分子溶液から生成される薄膜を乾燥させるのに用いられてもよい。このような用途では、高分子溶液は金属トレイ、すなわち、キャリアシートに注がれ、乾燥薄膜を生成するため、溶媒を蒸発させる。以下のリストには、このような重合体-溶媒システムの例が含まれる：
・カルボキシメチル セルロース − 水
・ハイドロキシプロピルセルロース − 水
・２−ハイドロキシエチルセルロース − 水
・セルロース アセテート − アセトン
・エチルセルロース − テトラハイドロフラン
・ポリ（ビニルアルコール）（〜９６％加水分解された） − 水
・ポリ（アクリルアシッド） − 水
・ポリ（ビニル ピロリドン） − 水
・ポリ（スチレン） − アセトン
・ポリ（メチルメタクリレート） − アセトン
・ポリ（スチレン − アクリリック アシッド）ブロック共重合体 − 水
・ポリ（スチレン − ブタジエン）ブロック共重合体 − キシレン

示された構成及び方法の用途は、同様に、高分子分散体(polymer dispersions)及びキャストフィルムにも応用され得る。高分子分散体はフィルム形成性ポリマーであり、このようなポリマーは連続液体からの蒸発プロセスによって薄膜に換えられることが多い。例えば、水中に分散した自然のゴムラテックス、ポリ（ビニルアセテート）、又はポリ（ウレタン）は、乾燥の結果、薄膜を残す。水又は連続液体培体が蒸発によって取り除かれると、ポリマーの球体は薄膜を形成するように凝集する。高分子分散体から薄膜への凝集を促すために、可塑剤が加えられることもある。フィルム形成プロセスの間に、溶媒（又はポリマーが分散体の形態であるなら連続相）は、ポリマー状の薄膜を残すために、音響空気の間接的な作用によって蒸発させられる。音響エネルギーは、キャリアー媒体を通じて伝達され、コーティングと大体は空気である周囲のガス媒体との間の境界面の熱伝達及び物質移動が速められる。

溶液又は分散体から生成されたこのような薄膜の例としては、以前はニュージャージー州のノバルティス社から入手可能だったトリアミニック・シン・ストリプス（TRIAMINIC THIN STRIPS）及び現在同社から入手可能なガス-エックス・シン・ストリプス（GAS-X THIN STRIPS）のような、投薬具を含む、可食薄膜がある。このような薄膜の他の例としては、皿洗い機、洋服洗濯機、染色機で使用するための、水溶性のポリ袋、及び洗剤・染料・界面活性剤等を含む水溶性の容器、又はこれらを組合せたものがある。

ここに提示した具体的プロセス、製品、システム等を超える、広い範囲の製品、及びプロセスは開示内容に基づいて可能にされる、又は改善されることができるのであるから、ここに開示されたプロセス、製品、システム等は、開示を限定するものと考えられるべきではない。

前に示唆、又は以下に更に詳述するように、被乾燥コーティング又は被乾燥素材上のスキン(skin)の形成は、しばしば特に問題となる。それは単に微視的、又は肉眼で見えるクラックが表面に形成され得るということだけでなく、表面にスキンのあるコーティングは、しばしば乾燥させることが非常に難しい。表面にスキンがなければ、溶媒又は水の分子はコーティングの液体部分を介してより容易に表面に拡散され得、そして周囲の空気へ蒸発する。コーティングの表面にスキンができてしまうと、多くの実施例では、水又は溶媒分子がコーティングから蒸発し得る前に、これらの分子は固体のスキンを介して拡散されなければならない。コーティングのスキンを介して拡散されるこのプロセスは、液体のコーティングを介する拡散のプロセスよりずっと遅いプロセスであり、コーティングの乾燥が完了する前にスキンがコーティングの表面に形成された場合、一般的に、残留溶媒、又は残留水分は、コーティングの下層に残存する。この残留水分、又は残留溶媒は、コーティングの特性に有害な影響を与える可能性がある。例えば、表面のスキン層の下に閉じ込められた残留水分、又は残留溶媒は、残りの乾燥プロセスの間に膨れ(blisters)、気泡、又はクラックを形成する可能性がある。仮に薄膜が後に暖められた場合、膨れ、気泡、又はクラックが更に進行する恐れがある。コーティングが金属の表面にあると、閉じ込められた残留水分、又は残留溶媒によって金属が腐食される可能性がある。残留溶媒、又は残留水分によってコーティングににおいがつくこともある。

コーティングされた側と反対側の基質を加熱することは、同様に、時に「スキニング」と呼ばれる固体スキンだけでなく、気泡や膨れの形成を導くこともある。コーティングされる側と反対側の基質に非音響的にエネルギーを与えられた空気を吹き付けることは、送り込まれる空気が基質の反対側のコーティングと相互作用することができないため、コーティングの乾燥を速めることに対する影響をわずかしか、又は全く与えない。

図１には、素材１３００（図２参照）を間接的に乾燥させる音響乾燥システム１００の１つの実施例の側面図が示されている。音響乾燥システム１００は乾燥機組立体１１０と素材搬送ユニット１５０を具える。乾燥機組立体１１０は音響ヘッド１２０、及び支持兼位置合わせ機構２２０を具える。音響ヘッド１２０は音響ヘッド１２０の一端に位置する吸気口１３０、及び音響ヘッド１２０の上部に位置する排気口１４５を具える。本実施例では、吸気口１３０は給気システムに連結され（図３参照）、そして排気口１４５は還気システムに連結される（図３参照）。図１では支持兼位置合わせ機構２２０のほんの一端しか示されていないが、種々の実施例において、支持兼位置合わせ機構２２０は、音響ヘッド１２０全体を支持する。

素材搬送ユニット１５０はコンベアサイドフレーム２００ａ、ｂ（２００ｂは示されず。）、一対の下サイドフレーム２１０ａ、ｂ（２１０ｂは示されず。）、４つで一組の脚フレーム２３５ａ、ｂ、ｃ、ｄ（２３５ｃ、ｄは示されず。）、及びそれぞれが各脚フレームの下端に位置する４つで一組のキャスター組立体２４０ａ、ｂ、ｃ、ｄ（２４０ｃ、ｄは示されず。）を具える。コンベアフレーム２００、駆動兼制御モジュール１５５、及びコンベアベルト１６０も開示されている。コンベアサイドフレーム２００ａは、上端２０１ａ、下端２０２ａ、第１末端２０３ａ、及び第２末端２０４ａを具える。コンベアサイドフレーム２００ｂ（示されず。）は上端２０１ｂ、下端２０２ｂ、第１末端２０３ｂ、及び第２末端２０４ｂを具える。

駆動兼制御モジュール１５５は駆動モジュールフレーム１５６、コントローラ１５７、モータ１９０、及びドライブトレイン１６５を具える。コンベアサイドフレーム２００ａの第１末端２０３ａに最も近くに位置するドライブトレイン１６５は、駆動プーリ１６６、駆動ベルト１８０、従動プーリ１６８、及びコンベアプーリ１７０を具える。ドライブトレイン１６５はまた、駆動プーリ軸（示されず。）と従動プーリ軸（示されず。）を具える。駆動プーリ１６６は駆動プーリ軸に連結及び支持され、駆動プーリ軸の周りを回転する。従動プーリ１６８とコンベアプーリ１７０は、従動プーリ軸に連結及び支持され、従動プーリ軸の周りを回転する。駆動プーリ１６６、従動プーリ１６８、及びコンベアプーリ１７０は、駆動ベルト１８０と整合させるべく、溝が切られていても、平坦でも、ギアのような歯を具えてもよい。プーリは、金属、プラスチック又は必要な特性を有する他のいかなる素材から作られていてもよい。駆動ベルト１８０は、ベルト、鎖、又はゴム、金属、プラスチック、若しくは必要な特性を有する他のいかなる素材から作られた他のいかなる可撓性連鎖でもよい。モータ１９０及び各プーリの直径はコンベアベルト１６０の所望のコンベア速度に基づいて選ばれる。多くの乾燥過程が、毎分５フィートから毎分２５０フィートの範囲のコンベア速度で行われたが、種々の実施例においては、他の速度が用いられてもよい。コンベアベルト１６０を音響ヘッド１２０を通過するように動かすために、コンベアベルト１６０はコンベアプーリ１７０に対して水平に位置する張りプーリ２３０の周りを通り、プーリ調節機構２３１によって調節される。

コンベアベルト１６０は、コンベアプーリ１７０と張りプーリ２３０の周りを通るだけでなく、補助プーリ２３２、２３３、及び２３４の周りも通る。補助プーリ２３２、２３３、及び２３４によって、コンベアベルト１６０の位置と張りが保たれる。多くの実施例では音響ヘッド１２０が被乾燥固定材１３００を通過させられる、又は素材１３００と音響ヘッド１２０の両方が乾燥過程の一部又は全ての間中動かされるが、種々の実施例においては、素材搬送ユニット１５０はコンベアシステム１５９を具え、コンベアシステム１５９は、乾燥を容易にするために素材１３００が音響ヘッド１２０を通過するように搬送するコンベアベルト１６０を具える。他の多くの実施例では、コンベアシステム１５９はコンベアベルト１６０を具えておらず、コンベアベルト１６０の存在は必須ではない。多くの実施例において、コンベアシステム１５９はコンベアベルト１６０が音響ヘッド１２０を通過するように素材１３００を送る、すなわち、運ぶためのコンベアベルト１６０を必要としない。

多くの実施例において、音響ヘッド１２０とコンベアベルト１６０（図２参照）の間の離隔距離Ｄは、乾燥過程における音波２５０（多くの実施例では超音波）の効果を最適化するように選ばれる。この離隔距離Ｄは超音波変換器１０００の出口（図４で示された）と被乾燥素材又は被乾燥コーティングの表面の間の距離とほぼ等しく、他の離隔距離が採用される場合もあるが、多くの実施例において４ｍｍから１００ｍｍの間である。

図１の実施例、及び他の多くの実施例において、支持兼位置合わせ機構２２０はコンベアベルト１６０上に乾燥機組立体１１０の音響ヘッド１２０を調節可能に支持する。支持兼位置合わせ機構２２０は、音響乾燥システム１００の本実施例に示されるように別途組立てられた構成要素から造られてもよいし、単一の構成要素から造られてもよい。本実施例の支持兼位置合わせ機構２２０は、コンベアプーリ１７０と張りプーリ２３０の間で、コンベアサイドフレーム２００ａの上端２０１ａとコンベアサイドフレーム２００ｂの上端２０１ｂに取付けられる。支持兼位置合わせ機構２２０は、音響ヘッド１２０とコンベアベルト１６０の間の離隔距離を調節できるように構成される。

多くの実施例において、被乾燥素材１３００は第１面１３１０と第２面１３２０、及び少なくとも２つの異なる構成要素である基質１３０５（図３参照）とコーティング１３３０（図３参照）を具える。コーティング１３３０は部分的又は完全に素材１３００の第２面１３２０を覆う。多くの実施例では、素材１３００の第２面１３２０の一部のみをコーティング１３３０で覆うことが望まれ、その場合、第２面１３２０の全てを覆うことがない特定の模様が望まれる。多くの実施例において、この模様には文字の有無にかかわらず１つ以上の色を含む図形が含まれる。

多くの実施例において、素材１３００の基質１３０５には、物理的にコーティングが施され得る１以上の多くのいずれの素材も含まれる。多くの実施例では、素材１３００は、基質１３０５のみを具え、コーティング１３３０を具えないにもかかわらず、片面又は両面の乾燥が必要である。基質１３０５の原料には、それらに限定されないが、金属板、金属の薄片、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ビニリデンクロライド（ＰＶＤＣ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、及びポリビニルブチラール（ＰＶＢ）が含まれる。多くの実施例において、使用された素材は薄膜として記載される一方で、他の多くの実施例では、素材は薄膜として記載されない。多くの実施例では、基質１３０５は１０μｍから２，０００μｍ（０.０１０ｍｍから２ｍｍ）の範囲の厚みであるが、しかし他の多くの実施例では、厚みは１０μｍから２，０００μｍの範囲にはなく、１０μｍから２，０００μｍの厚みの基質１３０５の開示によって本発明は限定されない。

他の多くの実施例では、コーティングは素材の第１面１３１０上にもある。換言すれば、第２面１３２０上の一方のコーティングと第１面１３１０上のもう一方のコーティングを乾燥させることは有益であり、一方のコーティング又は両方のコーティングのいずれかが、被乾燥面の反対側の面と面した装置を用いて乾燥され得る。この両面乾燥は、同じ時間、同じ場所で、直線的に素材に施すことが可能であり、又は異なる時間、若しくは異なる場所で、同じ素材搬送システムで施すことが可能である。

他の多くの実施例において、コーティングは両面ともに存在せず、少なくとも乾燥が行なわれるはずである時点において、第１面１３１０と第２面１３２０の両面上に、二つ以上の異なる材料から成るコーティングのない素材が露出する。これらの例においては、乾燥を必要とするのは基質１３０５だけである。様々な実施例において、素材は、例えば、クリーニングプロセスにおいて、片面だけ濡らされ、その後、乾燥されることになる。様々な実施例における特定の素材又は複合的素材の特性のために、素材全体に亘って濡れることはないであろう。多くの実施例において、素材は部分的に、又は完全に乾燥の妨げとなるスキンを第１面１３１０に有する、すなわち、素材は、素材の第１面１３１０に対向する装置による乾燥を望ましくなくするスキンを第１面１３１０に有しているであろう。多くの実施例において、素材は、コーティングのない、異種材料の複合材であり得るが、それでも、ここに明らかにされたプロセスを１つ以上用いた間接的な乾燥から素材は利益を得るであろう。限定の意味ではないが、本願発明の実施例には、カーペットや繊維製品のクリーニングや乾燥を含む。クリーニングされた素材の場合、いくつかの実施例においては、第１面に対向する装置を用いて素材の第２面の水分を取除くことが望ましい。コーティングではなく、化学薬品で処理された素材の場合は、いくつかの実施例においては、化学薬品の痕跡を取除く、すなわち、素材の第２面から化学薬品を部分的に、又は全面的に取除く素材の第１面に対向する装置を用いて素材上の化学薬品の量を減らすことが有益であろう。当該化学薬品は、実施例によっては、水ベースであったり、水ベースでなかったりすることもあるであろう。多くの実施例では、化学薬品は（例えば化学的な染めのプロセスの間に）、ベース材の特性を変えることがあるであろう。しかしながら、次に続く乾燥プロセスの間に、化学薬品を素材から取除くであろう。多くの他の実施例では、化学薬品は（例えばクリーニングのプロセスの間に）ベース材の特性を変えないであろうが、それでも、塵埃を除去するという利益をプロセスにもたらすであろう。

多くの実施例において、コーティング１３３０の厚みは５μｍ（０．００５ｍｍ）以上であるが、他の多くの実施例では厚みは５μｍ以上ではないであろうし、５μｍ以上の厚みのコーティング１３３０の開示によって本発明は限定されない。多くの実施例において、コーティング１３３０の厚みは１０μｍから４，０００μｍ（０．０１０ｍｍから４ｍｍ）の範囲であるが、他の多くの実施例では厚みは１０μｍから４，０００μｍの範囲ではないであろうし、１０μｍから４，０００μｍの厚みのコーティング１３３０の開示によって本発明は限定されない。

音響乾燥システム１００が作動している間、素材１３００にコーティング１３３０が施され湿ったままで、又はコーティングがない場合は、素材１３００が湿っており乾燥される準備ができると、素材１３００はホルダ１１００（図１１参照）に入れられてコンベアベルト１６０上に置かれる。以下により詳細に説明されるが、ホルダ１１００は素材１３００が直接コンベアベルト１６０に触れるのを防ぐために用いられ、素材１３００をぴんと張った状態に保つためにも用いられる。素材１３００の実質的部分である基質１３０５又はコーティング１３３０がコンベアベルト１６０に触れると、多くの実施例において、コーティング１３３０に傷が付くか、乾燥過程の効果が減るが、他の多くの実施例では、コンベアベルト１６０に素材１３００が接触することが望ましいであろう。

多くの実施例では、ぴんと張った状態の素材１３００は、特により薄い素材の場合、例えば、ぴんと張った状態ではない素材１３００とは違って、音波２５０（超音波）に応答するので、素材１３００をぴんと張った状態に保つことは有益である。ぴんと張った状態の素材１３００は、音波２５０（例えば超音波）の効果として、素材１３００自身を動かすことがあるであろう。以下に説明されるように、素材１３００の移動範囲と素材１３００の表面の境界層の破壊の度合いは、支持されていない素材の長さ、素材１３００の伸縮力すなわち張力、及び素材１３００の１ユニット長当たりの質量を含む多くの要因に依存するであろう。特に、システムは、ある間隔で位置するアイドラローラを有する本実施例において特別に設計されており、これにより、音響学的に乾燥させられる薄膜の領域、巻出しローラと巻取りローラの間の張力によってコントロールされる薄膜の表面張力（Ｓ）、及びある特定の薄膜では一定である薄膜の単位面積当たりの質量密度（σ）をコントロールすることができる。

間接的な乾燥処理の多くの実施例では、乾燥段階において素材１３００が前述の張り状態を保つことができるように、素材１３００は引っ張られる。乾燥装置が素材１３００の被乾燥面の反対側の面に対向して位置する場合に、このことは特に有益になり得る。いくつかの実施例では、基質若しくは素材１３００の厚みのため、又は単に簡略化のため、張力はウェブ（ｗｅｂ）幅の単位直線インチ毎に働く力のポンドで表され、コーティングが望ましい水分含有量レベルに達するまで張力が掛けられる。この望ましい水分含有量レベルは場合によって異なり、乾燥プロセスがいつ完了するかを決定するであろう。異なる量の張力が他の多くの実施例で存在するが、効果的にコーティング１３３０又はコーティングがない素材１３００を乾燥するために、多くの実施例において、張力はウェブ幅の単位直線インチ毎に働く力が０．５ポンドから４ポンドの範囲で維持されるであろう。

超音波を含む音波と素材の応答の関係は次の「分散関係式」によって表すことができる。

ここで、ωは基本振動時間（基本周波数に反比例する。）であり、ｋｘ及びｋｙは薄膜の長さと幅に関係する定数である。

この等式は、弦の長さの基本周波数を以下とするメルセンヌの法則に類似する。
ａ）弦の長さに反比例する
ｂ）張力の平方根に比例する
ｃ）１ユニット当たりの質量の平方根に反比例する

理論によって制限されない一方で、基本振動数、又は基本振動数の高周波において、音場と共鳴するために、本発明には薄膜、又は素材１３００を調整することが含まれる。これはより、表面の境界層がより大きく乱され、熱伝達率が上がり、それ故、乾燥速度も上がるという効果が生じる。

素材１３００が基質１３０５と濡れ（ｗｅｔ）コーティング１３３０両方を具える場合、第１面１３１０が音響ヘッド１２０に対向し、コーティング１３３０が塗布された第２面１３２０が音響ヘッド１２０とは反対の方向を向くように、素材１３００は位置する。

次の段階には、音響ヘッド１２０と空気送込みシステム２６５（図２参照）に対して横方向に素材１３００を移動させることが含まれる。音響ヘッド１２０は少なくとも１つの超音波変換器１０００を具え、超音波変換器１０００は音響ヘッド１２０の一部であり、素材１３００の第１面１３１０に対向して位置し、空気送込みユニット２６５も素材１３００の第１面に対向して位置する。

最終段階には、少なくとも１つの超音波変換器１０００によって生成された音波２５０（図２参照）、及び空気送込みユニット２６５によって素材１３００に向けられた気流１３５５の組合せによって素材１３００を乾燥させることが含まれる。本実施例では、音響ヘッド１２０と素材１３００の離隔距離Ｄは、（上述及び図３で示されるように）被乾燥素材１３００の当該部分に打ち当たる音波２５０の振幅を最大にする離隔距離Ｄに基づいて調整可能であるが、多くの他の実施例では、他の理由によっても離隔距離Ｄが規定される。図３に示されるように、音響ヘッド１２０からそれぞれ離れたＬ１又はＬ２までの離隔距離をあけて音波２５０が素材１３００に打ち当たるので、Ｄ１及びＤ２は、本実施例において音波２５０の振幅を最大にする離隔距離Ｄに対して２つの異なる値を示す。

他の多くの実施例では異なる装置及び方法が用いられ、以下の装置及び方法の開示によって本発明は限定されるものではないが、図１のシステムの多くの実施例では、以下の装置及び方法が、塗布、乾燥、及び塗布の前若しくは後、又は塗布前後のコーティング１３３０の特性を評価するために用いられた。
・基質：約１５ｃｍ四方の（きれいな）料理用アルミフォイル
・コーティング：重さ約１ｇのTOYO PR-X0974 PROTECH RESIST OPV FD（ニュージャージー州 サウス・プレインフィールドにある東洋インクアメリカから入手可能。以下、オーバープリントワニスと言う。）
・炉： VULCAN ET4 Electric Half Size Convection Oven（メリーランド州 ２１２２２、ボルティモア、ノース・ポイント・ボウルヴァード ３６００にあるヴァルカン・ハート・コーポレーションから入手可能。）
・乾燥時間：２５０度（華氏）において２０分
・固体(solids)％の測定法：下の式に基づいて
固体（％）＝（フォイル上の乾燥コーティング−フォイル上の重量）/（フォイル上の濡れコーティング−フォイル重量）・１００％
・コンベア速度（コンベアベルト速度あるいはベルト速度とも呼ばれる）：毎分２５フィート
・コンベア速度測定：CEN-TECH Digital Contact Tachometer (Item No. 66400 カナダ国 カマリロにある正規代理店である、ハーバー・フレイト・トゥールズから入手可能。）。
・コーティング重量測定法：コーティング重量は、縦５１ｍｍ横６１ｍｍの（０.００３３平方メートルの表面積）アルミニウムテンプレートによって、薄膜からある既知の表面領域を切取って、それを一度乾燥して重さを測ることで測定された。これは同様に切り取られたコーティングのない薄膜サンプルの重量と比較された。
・濡れコーティング重量は次の式に従って決定された：
濡れコーティング重量（ｇ/ｍ^２）＝（乾燥コーティング付き薄膜-コーティングなし薄膜）/（表面積×固形分）
・コーティングなし薄膜重量は、薄膜のサンプルを上述されたサイズに切取って、化学天秤を用いて小数点４ケタまで正確にそれの重さを測ることで決定された。
・薄膜重量測定： PRESICA 40SM-200A chemical top pan balance（Type 290-9842/K 40SM-200A, Max. 41g/204g, No. 11598 ディーティコン、チューリッヒにある、プレジカ・インストゥルメンツ、アーゲーから入手可能）。
・コーティング付き薄膜の乾燥重量は、当該コーティング付き薄膜のサンプルを上述されたサイズに切取って、化学天秤を用いて小数点４ケタまで正確にそれの重さを測ることで決定された。
・乾燥システムと組立： ２６インチ幅の３音響スロットの音響乾燥システム（HTI Spectra HE Ultra、ジョージア州、アトランタにある、ヒート・テクノロジーズ、インコーポレイテッド（ＨＴＩ）から入手可能）が、音響変換器がメッシュ生地ベルトに向かって下向き且つ垂直になるように、２４インチ幅のコンベアベルトの上部に設置された。
・コンベア及びコンベア駆動：以下のモータコントロールとともに、Model No. 4Z302B, Ref. No. 200647HD901, 直径５．５インチのドラム、幅２４インチ×長さ９０インチ（シカゴ、６０６４８にあるデイトン・エレクトリック・マニュファクチュアリング、コーポレイテッドから入手可能）。
・コンベア速度のコントロール：コンベア速度は、可変ドライブ（DC Motor Control、フィンコー、インカム・インターナショナル、インコーポレイテッド）によってコントロールされた。
・送風機：音響乾燥ヘッドと同様に、音響乾燥システムもまた再生可能な送風機から構成された。
・送風機速度調整： 送風機の速度は ＨＴＩ製の電気操作パネル、温度調節器と熱電対によってコントロールされた温度調節器を持っているＨＴＩによって設計された直列の１６キロワットのエアーヒーターの中に組込まれた可変周波数（ＶＦＤ）を使ってコントロールされる。
・超音波変換器：前述した HTI Spectra HE Ultraで使われる超音波変換器は、すでに引用された前述の米国特許公開公報２０１０/０１９９５０１に文書化されている。
・他の構成要素：乾燥システムの他の構成要素は、すでに引用された前述の米国特許公開公報２０１０/０１９９５０１に文書化されている。

多くの実施例では、スカイロール（登録商標）ＳＨ−７６、３００ゲージ、厚さ０.０５０ｍｍ（５０μｍ）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）薄膜（ジョージア州 コビントンのエスケイシー、インコーポレイテッドから入手可能）の残片を、長さ１２インチごとに幅およそ８インチに切り、平らなコーティングパッド表面にしっかり留める。マイヤーロッドがドロー・ダウンコーティングを施すために用いられる。コーティングされた基質片は、ちょうつがいで取付けられたホルダ１１００の中に置かれ、画材店及びホームセンターで一般的に入手可能な２インチ幅のマスキングテープを用いてホルダ１１００に固定される。それから薄膜は、ほぼ平坦な表面でぴんと引っ張られるように、固定プロセスの間中引き伸ばされる。

図２には、ヒーター２８０をさらに具えた音響乾燥システム１００’の第２実施例の概略図が示されている。ヒーター２８０以外では、音響乾燥システム１００’は、音響乾燥システム１００と略同じである。左上では、コントロールパネル２６０が、電圧源Ｖである電気機械力（「ＥＭＦ」）と連結される。多くの実施例では、回路内の電気負荷の結果としてもたらされるこの電圧と電流は、交流（「ＡＣ」）電源として供給される。多くの他の実施例においては、電圧と電流（数学的にＰ＝ＶＩで表され、電力Ｐが電圧Ｖと電流Ｉの積に正比例するオームの法則によって表される電力）は、直流（「ＤＣ」）として供給される。ブロアモータ２７０とヒーター２８０はコントロールパネル２６０から電力２９５を受ける。ブロアモータ２７０は、ブロアファン２７５に接続され、ブロアファン２７５を回転させる。音響ヘッド１２０に入る前に、ブロアファン２７５からの空気が、気温２９１でヒーター２８０に入って、気温２９２でヒーター２８０から離れることが示されている。いくつかの実施例では音響ヘッド１２０からの送出し気流１３５５は不要又は望まれていない一方で、本実施例では音響ヘッド１２０が気流１３５５及び音波２５０を素材１３００の第１面１３１０に伝えることが示されている。本実施例では、コーティングを具えた素材１３００の第２面１３２０、又は被乾燥素材表面が、コンベアシステム１５９のレジスター(register)面１６１によって支持され、コンベアシステム１５９のレジスター面１６１と対向し、音響ヘッド１２０の反対側に向いていることが示されている。この場合、レジスター面１６１は、音響ヘッド１２０に対向する素材搬送ユニット１５０のコンベアベルト１６０の表面によって画定される。使用場面において、レジスター面１６１は音響ヘッド１２０と所望の距離を隔てて素材１３００を支持する面である。

コントロールパネル２６０への入力は、ブロアファン２７５の出口の圧力２８５、及びヒーター２８０の温度２９０である。素材１３００の表面の気圧、気温２９２、及び音波２５０の波長、又はシステムの他の特性値は、被乾燥素材１３００及び／又はコーティング１３３０に基づいて、コントロールパネル２６０で制御され得る。ブロアモータ２７０、ブロアファン２７５、ヒーター２８０、吸気ダクト２６６、及び音響ヘッド１２０の吸気口１３０は空気送込みユニット２６５を構成する。

図３には、空気送込みユニット２６５及び音響ヘッド１２０を含む図１のシステムの乾燥機組立体１１０の実施例の側面図が示されている。ブロアファン２７５を具える本実施例に不可欠なブロアモータ２７０は、気流１３５１が気流１３５２として吸気口１３０に入るまで、吸気ダクト２６６を介して気流１３５１を押す。音波２５０及び気流１３５５は、空気送込み筐体４２０（図４参照）から音響ヘッド１２０を出ることが示されている。乾燥機組立体１１０を取囲む周囲空気と混ざらない空気が素材１３００の第１面１３１０に当たると、当該空気は、排気ダクト２６７の負圧、すなわち、排気筐体４１０と空気送込み筐体４２０の間の空洞に気流１３５６を引込むのに十分低い排気ダクト２６７の気圧により、音響ヘッド１２０の排気筐体４１０に吸込まれ、排気口１４５及び排気ダクト２６７を通過する。そこでは、気流１３５７になり、それから排気ダクト２６７に入るとすぐ気流１３５８になる。幅「Ａ」を持った音響波形２５５が図３の乾燥機組立体１１０に書き添えられている。前述したとおり、音響ヘッド１２０と素材１３００（図２参照）の間の離隔距離Ｄは、音波２５０が被乾燥素材１３００の当該部分に当たるように（前述、及び 図３に示されるように）、音波２５０の振幅を最大にするであろうことに基づいて調整可能である。また前述したとおり、音波２５０が、音響ヘッド１２０からそれぞれ離れたＬ１又はＬ２までの距離をあけて置かれた素材１３００に届くように、Ｄ１とＤ２は、音波２５０の振幅「Ａ」を最大にするＤに対して２つの異なる値を表す。本実施例においては、素材１３００は距離Ｌ２のところで示されている。

図４には、乾燥機組立体１１０の音響ヘッド１２０の１つの実施例の端面図が示されている。吸気口１３０は還気筐体４１０の一端を貫通して延び、それは音響ヘッド１２０の最外殻を画定する。吸気口１３０は、丸い断面を有するものとして示されているが、限定するものではないが、正方形、長方形、及び多角形の断面を含む他の形も本発明の一部とみなされる。還気筐体４１０の上面には排気口１４５が取付けられている。下側スペーサ４３０ａ乃至ｄ（４３０ｂ乃至ｃは図６に示される。）及び上側スペーサ４３５ａ乃至ｆ（４３５ｂ乃至ｅは図６に示される。）によって還気筐体４１０の中に支持された排気筐体４２０が図４の点線で示されている。３つの超音波変換器１０００と垂直スペーサ４４５ａ乃至ｄ（４４５ｂは図５に示され、４４５ｃはどこにも示されていない。）が、同様に音響ヘッド１２０の底で隠れ線によって示されている。多数の留め金具４５０、４６０及び４７０によって、下側スペーサ４３０ａ乃至ｄ、上側スペーサ４３５ａ乃至ｆ、及び垂直スペーサａ乃至ｄが排気筐体４２０及び還気筐体４１０に取付けられる。図４に示された数以外にも様々な数の超音波変換器１０００、下側スペーサ４３０、上側スペーサ４３５、及び垂直スペーサ４４５が、種々の実施例において存在する。

図５には上記と同じ乾燥機組立体１１０の音響ヘッド１２０の実施例の側面図が示されている。還気筐体４１０の中に入れ子にされた排気筐体４２０（隠れ線によって示されている。）が示されている。垂直スペーサ４４５ａ乃至ｄは排気筐体４２０の底部を支えている。これらのスペーサによって、排気筐体４２０の底部の平坦性が保たれる。隠れ線で示されているが、この同じ底部はまた同様に３つの超音波変換器１０００及び上側スペーサ４３５ａ、ｂ、ｃを具える。

図６には乾燥機組立体１１０の音響ヘッド１２０の底面図が示されている。還気筐体４１０の内側に入れ子にされた（この図の真ん中に置かれた）排気筐体４２０が示されている。垂直スペーサ４４５ａ乃至ｄ、上側スペーサ４３５ａ乃至ｆ、下側スペーサ４３０ａ乃至ｄ、及び端部スペーサ４４０ａ乃至ｄによって、還気筐体４１０の中の排気筐体４２０の位置が決められている。これらの各スペーサによって、排気筐体４２０は、還気筐体４１０内で支持された状態を保つことができる。同様に３つの超音波変換器１０００が示されている。各超音波変換器１０００は細長で、底パネル４２２に画定される音響スロットに取付けられている。各音響スロットは、対応する超音波変換器１０００からの超音波２５０との間に隙間ができるように大きさが定められている。本実施例では、音響ヘッド１２０の排気筐体４２０と還気筐体４１０の両方とも、略長方形であるが、種々の実施例では、音響ヘッド１２０の排気筐体４２０若しくは還気筐体４１０のいずれか、又はその両方とも、実質的に長方形ではないこともあり、略長方形であるという開示によって、本発明は限定されない。

図７には乾燥機組立体１１０の音響ヘッド１２０の排気筐体４２０の端面図が示されている。吸気口１３０は排気筐体４２０の中に延びる。垂直スペーサ４４５ａ、ｄと端部スペーサ４４０ａ、ｄによって、排気筐体４２０の底パネル４２２が固定される。同様に隠れ線で示されるが、この同じ底部分もまた、３つの超音波変換器１０００を具える。

図８には乾燥機組立体１１０の音響ヘッド１２０の排気筐体４２０の側面図示されている。吸気口１３０が排気筐体４２０の左に取付けられている。垂直スペーサ４４５ａ、ｂが排気筐体４２０の底パネル４２２を固定する。

図９には乾燥機組立体１１０の音響ヘッド１２０の排気筐体４２０の底面図が示されている。排気筐体４２０の底パネル４２２と３つの超音波変換器１０００が再び示されている。

図１０には超音波変換器１０００の１つの実施例が示されている。この超音波変換器１０００もまた、２０１０年１２月１２日に公開された前述の米国特許公開公報２０１０-０１９９５１０号に示されている。超音波変換器１０００は、２つの壁１０３６、及びスロット、すなわち通気道１０４０を形成するためにお互い離れて位置する壁１０３６を固定するための２つのエンドキャップ１０３８を具える。超音波変換器１０００は、各エンドキャップ１０３８の幅よりもエンドキャップ１０３８間の長さの方が長いので、超音波変換器１０００は本実施例では細長い。多くの実施例では、各壁１０３６は、壁１０３６の全長に亘って延びる２つの溝１０４４を具える内面１０４２を画定する。一方の壁１０３６の溝１０４４は、もう一方の壁１０３６の溝１０４４に対向している。気流１３５３が通気道１０４０に送られると、溝１０４４によって、超音波変換器１０００を通過する気流１３５４と超音波変換器１０００を出る気流１３５５の中に音波２５０が誘発される。図示された超音波変換器１０００は、後述されるように、省コストで特定の所望のデシベルレベルを作り出せるように設計されている。本実施例では、音波２５０は超音波であるが、種々の実施例では、音波２５０は超音波ではなく、超音波の開示によって、本発明は限定されるものではない。

様々な実施例において、超音波変換器１０００は、より多くの若しくはより少ない溝１０４４を具え、より深い若しくは浅い溝１０４４を具え、異なる形の溝１０４４を具え、壁１０３６の全長に亘って延びていない溝１０４４を具え、同一壁１０３６上の溝１０４４の間隔がより広く、又は壁１０３６間の間隔がより広い場合がある。他の様々な実施例では、超音波変換器１０００は音波２５０を誘発するＵ字型の通気道１０４０を具える。またさらなる他の様々な実施例では、超音波変換器１０００は、別の空気作用による変換器の設計によって及び／又は電動超音波変換器によってもたらされる。

種々の実施例では他の範囲のデシベルが存在し得るであろうが、多くの実施例では、超音波変換器１０００は、被処理素材１３００の境界面において、約１２０ｄＢから約１９０ｄＢの範囲の超音波音圧で、固定の周波数を有する音波２５０を作り出すことが可能である。多くの実施例では、超音波変換器１０００は、被処理素材１３００の境界面において、約１３０ｄＢから約１８５ｄＢの範囲の超音波音圧、好ましくは約１６０ｄＢから約１８５ｄＢの範囲、また他の種々の実施例では、約１７０ｄＢから約１８０ｄＢの範囲で音波２５０を作り出せるように設計される。これらは、素材１３００の境界面でのデシベルレベルであって、必ずしも超音波変換器１０００の出力デシベルレベルではない。典型的な商業的な実施例では、高デシベル変換器又は低デシベル変換器が用いられてもよいが、超音波変換器１０００は、最高約１７０ｄＢから約１９０ｄＢまでが作り出せるように選ばれる。

音響強度（超音波の強度も含む。）は距離の二乗で減衰するので、超音波変換器１０００が素材１３００に近づくほど、変換器によって作り出され得るデシベルレベルが低くなる。様々な実施例において他の離隔距離をとることもあるが、多くの適用では、プロセスの性質上、前述したとおり、約４ｍｍから約１００ｍｍの離隔距離Ｄを変換器と素材の間に必要とする。離隔距離Ｄが大きくなると、素材１３００の境界面において必要なデシベルレベルを得るために、超音波変換器によって一般的に生成されるべきデシベルレベルが高くなる。さらに、デシベル範囲の高端より上のデシベルレベルがいくつかの適用で用いられ得るが、一般的に、必要とされるより大きな変換器は経済的ではなく、人が安全にいられない程、又は少なくとも快適に作業領域に存在できない程、音響レベルが非常に高い。

図３に示されるように、超音波変換器１０００を具える音響ヘッド１２０の底は、離隔距離Ｄによって被乾燥素材１３００の境界面から離された（音波２５０が発せられる）排気口１０４６とともに位置する。離隔距離Ｄはほぼλ×ｎ／４で、「λ」は音波２５０の波長のことで、「ｎ」は好ましくは奇数である（１、３、５、７等）。このようにして、音波２５０が素材１３００の境界面に達すると、音波２５０はほぼ最大振幅Ａであり、それは境界層の崩壊を最大にして、水／溶媒の蒸発率を増やす。比較的低い周波数の振動、すなわち、波にとって、離隔距離Ｄは、好ましくは「ｎ」が１又は３のいずれかであり、最も好ましくは、「ｎ」が１であり、その結果、離隔距離Ｄは最も短くなる。比較的高い周波数の振動、すなわち、波にとって、「ｎ」はより大きい奇数でもよい。多くの実施例では、離隔距離Ｄは「ｎ」が奇数からプラス又はマイナス０．５の範囲である（０．５から１．５、２．５から３．５、４．５から５．５、６．５から７．５等）。言い換えると、振動、すなわち、波は、４５°から１３５°、２２５°から３１５°等の範囲にある。他の多くの実施例では、離隔距離Ｄは「ｎ」が奇数のプラス又はマイナス０．２５の範囲である（例えば、０．７５から１．２５、２．７５から３．２５、４．７５から５．２５、６．７５から７．２５等）。言い換えると、振動、すなわち、波は、６７.５°から１５７.５°、２４７.５°から３３７.５°等の範囲にある。このようにして、音波２５０が素材１３００の境界面に達すると、音波２５０は音響波形２５５の最大振幅Ａではないが、音波２５０は、境界層の破壊を受容できる程、素材１３００にまだ十分に近い（そして実行可能な及び／又は望ましいデシベル範囲以内である。）。

超音波変換器１０００がこのようにして素材１３００から間隔を置くために、音響ヘッド１２０は、離隔距離Ｄを定めるためのレジスター面１６１とともに設けられてもよい。多くの実施例では、レジスター面１６１は平板によって設けられてもよく、素材１３００は、平板の前後の駆動ローラによって駆動されたコンベアベルト１６０上のレジスター面を横切って搬送されてもよい。多くの他の実施例では、レジスター面１６１は、素材１３００を直接支持する１つ以上のローラによって、素材１３００を支持するコンベアベルト１６０によって、又は当業者が知る他の面によって設けられてもよい。いずれにしても、レジスター面１６１は、超音波変換器１０００から離隔距離Ｄ離されている（又は素材１３００とコンベアベルト１６０の厚さを考慮して超音波変換器１０００から離隔距離Ｄよりも少し離されて位置する。）。素材１３００が、巻取式、自己支持、又は従来の張力付与機構によって引っ張られる場合、レジスター面１６１を具えていない実施例がしばしば用いられる。多くの実施例において、素材１３００は、ホルダ１１００の中の素材１３００がぴんと張った状態に保たれるのと同じ方法で、レジスター面１６１を横切って引っ張られる。他の多くの実施例では、張力付与機構は、乾燥プロセスの間中素材１３００’（図１２参照、及び巻出しロール１２１０から送られる）の張りを維持する従動プーリを具え、又は巻出しロール１２１０（図１２参照）の回転とスピード及び巻戻しロール１２３０（図１２参照）の回転とスピードをこれらの因子及び他の因子の組合せをコントロールすることによって制御することを具える。レジスター面１６１が用いられない多くの実施例において、張力付与機構は従動プーリを具え、それによって乾燥プロセスの間中素材１３００の張りが維持され、又は巻出しロール１２１０及び巻取りロール１２３０の回転とスピードをこれらの因子及び他の因子の組合せをコントロールすることによって制御することを具える。

前述したとおり、超音波変換器１０００と素材１３００の間の離隔距離Ｄを維持又は調節するために、音響ヘッド１２０は、前述の支持兼位置合わせ機構２２０とともに設けられてもよい。支持兼位置合わせ機構２２０は、それらに限定されるものではないが、ラックアンドピニオン歯車装置、ねじ歯車装置、又はメカニカルファスナーを具える従来の装置によって設けられてもよい。音響ヘッド１２０、素材１３００、又はその両方を動かすことによって、音響ヘッド１２０の排気筐体４２０、還気筐体４１０及び１つ以上の超音波変換器１０００を素材１３００に近づけたり離したりすることできるように、支持兼位置合わせ機構２２０は設計される。

素材１３００の境界面において一貫して正確なデシベルレベルを作り出すために、音響ヘッド１２０を製造、及び／又は取付ける方法が示されている。この方法には、所望のデシベルレベルのために音響ヘッド１２０を調整することが含まれる。第１に、離隔距離Ｄを選択された超音波変換器１０００の周期数に基づいて計算する。例えば、３３,０００Ｈｚの動作周波数を有する超音波変換器１０００は、或る定温度でおよそ０.３３インチの波長を有するので、式Ｄ＝λ×ｎ／４に基づいて、離隔距離Ｄは、０．３３×３／４＝０．２５インチ及び０．３３×５／４＝０．４１インチを含む。同様に、３３ｋＨｚの動作周波数を有する超音波変換器１０００は約０．４１インチの波長を有し、離隔距離Ｄは、０．４１×３／４＝０．３１インチ及び０．４１×５／４＝０．５１インチを含む。

それから、超音波変換器１０００は素材１３００の第１面１３１０から（又は素材１３００を運ぶコンベアベルト１６０から、又はレジスター面１６１から）計算された離隔距離Ｄ離して置かれる。次に、音声入力装置（例えば、示されていないが、マイクロホン）が素材１３００（又は素材１３００を運ぶコンベアベルト１６０、又はレジスター面１６１、又は超音波変換器１０００からの離隔距離Ｄ離れて）に置かれる。音声入力装置は、信号調整装置に接続される（示されず。）。音声入力装置及び信号調整装置は、重量ポンド毎平方センチ（ｐｓｉｇ）で空気気圧波（すなわち、音波２５０）を測定し、それをデシベル（ｄＢ）に換算するために使用される。一例として、華氏１２０度、流速３５フィート／秒において、５ｐｓｉｇと測定された音波は、換算すると１８５デシベルである。適当なマイクロホン及び信号調整装置は、エンデブコ、コーポレーション（カリフォルニア州 サン・ファン・キャピストラーノ）、及びブリュエル・ケアー（スイス）から市販されている。

ベースラインのデシベルレベルが決まると、音響ヘッド１２０は最大の効果が発揮できるように調整される。一例として、離隔距離Ｄを変更した際にデシベルレベルが上がるのか下がるのかが分かるように、支持兼位置合わせ機構２２０は予め設定された離隔距離Ｄを変更するために調節され得る。仮にデシベルレベルが下がった場合、予め設定された離隔距離Ｄは最大振幅Ａを作り出すのに丁度よく、この離隔距離Ｄが用いられる。しかし仮にデシベルレベルが上がった場合、変更された離隔距離Ｄが新しいベースラインとして用いられ、離隔距離Ｄは再び調整される。この微調整プロセスは、所望の範囲内の最大振幅Ａが見つかるまで繰り返される。支持兼位置合わせ機構２２０による離隔距離Ｄの調整は、支持兼位置合わせ機構２２０の直接操作によって、又はそれらに限られるものではないが、コンベアスピード、コーティングシステムの種類、ロッドコート方式の場合はロッドの直径、素材の仕様、素材の厚さ、コーティングの仕様、コーティングの厚さ、音波の波長、気圧、空気速度、及び気温を含む１以上の様々な入力に基づいて自動電子制御によってなされてもよい。

さらに、示された実施例には、空気圧タイプの超音波変換器１０００が含まれるため、流入気流１３５０の流速を調節することによって、所望のデシベルレベルを作り出すことが可能である。そのため、仮にベースラインデシベルレベルが所望の範囲にない場合でも、気流１３５５のデシベルレベルが所望の範囲になるまで、流入気流１３５０の流速は（例えば、ファン、すなわち、送風器の速度を上げることによって）調節されうる。同じ手順が、電動超音波変換器に適用されてもよい。電気作用に基づく超音波変換器が用いられた場合、同様な調整が単一の増幅器でなされてもよい。

図１１には、音響乾燥システム１００の一部として素材１３００を固定するために用いられるホルダ１１００が示されている。ホルダ１１００の上半分は、上前フレーム１１２０、上左フレーム１１２１、上右フレーム１１２３、及び上後フレーム１１２２を具え、それらによって中央にある開口部が画定される。ホルダ１１００の下半分は、下前フレーム１１１０、下左フレーム１１１１、下後フレーム１１１２、及び下右フレーム１１１３を具え、それらによってまた中央にある開口部が画定される。ホルダ１１００の上半分と下半分は示されるように蝶番でつながれるかもしれないし、又はそれらに限定されるものではないが、テープ、ねじ、及びクリップを含む、限りなくある他の留め具によってつながれてもよい。このようなホルダ１１００を利用する実施例では（例えば、音響乾燥システム１００）、素材１３００は、ホルダ１１００の上半分及び下半分に、テープ、又はそれらに限定されるものではないが、クリップ、スナップ、ねじ、及び磁石を含む１つ以上の他の留め具で、素材１３００の両側を固定することによって、引っ張られた状態で固定される（その重要性は本明細書において先に説明した。）。多くの実施例では、これによりホルダ１１００の上半分及び下半分で画定された開口部から素材１３００が晒されることになる。ホルダ１１００は、サンプル、すなわち、素材１３００の１ロール全てにコーティング、乾燥を施したくない素材１３００の小片を乾燥させるために、多くの実施例で用いられる。

図１２には、音響乾燥システム１２００の第２実施例が示されている。巻出しロール１２１０から出ると、素材１３００’はコーティングシステム１２４０によってコーティングされる。コーティングシステム１２４０は、グラビアコーター、スロット・ダイコ―ター、ローラコーター、カーテンコーター、ビードコ―ター、又はマイヤーコ―ターロッドを利用している多くのロールからロールへのコーティング方法のいずれの方法であってもよい。ケーラー・マシナリー・コーポレーションのハーバート・Ｂ・ケーラーによって書かれた、「Modern Rod Coaters」と題する論文では、初めに１９００年代初期にチャールズ・Ｗ・マイヤーによって発展させられた典型的なマイヤー・ロッド・コーティングプロセスは、一様なコーティングを基質、すなわち、「ウェブ（ｗｅｂ）」に次のようにして塗布する：
１．ロールの下に位置する塗りパンからコーティング素材を拾い上げるように変速装置で駆動される塗りロールによって、丸いコーティング用ロッドが、過剰（最終的なコーティング重量の３乃至１０倍）なコーティング素材をウェブに塗り付ける。
２．塗りロールの上の１セットのエッジ用ワイパー、すなわち、「デクル（ｄｅｃｋｌｅｓ）」が、過剰のコーティング素材をウェブの端でウェブ表面からぬぐい取る。
３．ウェブは、表面張力が維持されて、ワイヤが巻かれたロッドの上を通過するが、そのワイヤサイズが最終的なコーティング重量を規定し、通常、ウェブの運動方向と逆に独立して駆動される。
４．ワイヤが巻かれたロッドのワイヤ間の溝によって、予め決定された量のコーティング素材がウェブに残る。一方、過剰のコーティング素材は収集パンに落ちるようになっていて、ここで、過剰のコーティング素材は通常、塗りパンに戻される前に、空気が抜かれ、汚染物質が除去される。
５．コーティング素材の表面張力によって、コーティング素材はウェブ表面に一様に広がり、乾燥に先行してコーティング（coating）が形成される。

これらのステップは少し変化したり、又は種々の実施例においては、使用される設備、及び適用によって存在しないこともあり得る。プロセスに加えられた追加のステップもあり得る。他のコーティング方法のために、ステップは完全に異なることもある。上述のロールからロールへのコーティングプロセスに加えて、他のコーティングプロセスが、種々の実施例で用いられるであろう。その例には、これらに限定されるものではないが、蒸着、コンヴァージョンコーティング、めっき、塗装、及び上述のロールからロールへのコーティング法以外の同様のコーティング法がある。

コーティング方法及びコーティングの厚みの選別において時々重要なことは、当該コーティング１３３０の審美的、且つ、機能的な必要条件を満たすであろうような方法で、所望のコーティング厚をもたらすコーティング方法を選ぶことである。審美的な必要条件としては、多数の製品及び多数の生産に亘って常に基質１３０５に適用される１以上の色、模様、テキスト、又は限定されるものではないが、光沢、サティン、マットとして説明される幾多の仕上がりが、時間とともに広がることが必要とされる。機能的な必要条件もあり、コーティングが十分に乾燥した後、コーティング１３３０又はコーティング１３３０なしの素材１３００が、乾燥後であっても、特定の粘着性、濡れ度、耐腐食性、摩耗抵抗、導電性、電気絶縁、又は他の物理的性質を常に示すことが可能であることが必要とされる。

多くの実施例において、素材１３００’はアイドラローラ１２５０ａ乃至ｆにわたって搬送され、ぴんと張られた状態を保たれる。レリースペーパーロール１２２０からのレリースペーパー１２２５に素材１３００’が出会うポイントまで、アイドラローラ１２５０ａ乃至ｆの間で、一連の４つの音響のヘッド１２０’は次々に、今やコーティング１３３０’を具えた素材１３００’を乾燥させる。巻戻しロール１２３０は、巻出しロール１２１０からの素材１３００’、及びレリースペーパーロール１２２０からのレリースペーパーをロール１２６０a乃至ｃを通して巻取る。多くの実施例では、レリースペーパー１２２５は省略されるか、又は類似の目的を達成する、レリースペーパー１２２５と類似の構成の素材から作られる。レリースペーパー１２２５が素材１３００’と組合せられる前に、アイドラローラ１２５０ｇによって、レリースペーパー１２２５に表面張力がもたらされる。

音響乾燥システム１２００での音響ヘッド１２０’の詳細図が図１３で示される。音響ヘッド１２０’が素材１３００’の第１面１３１０’に面していることが示される。コーティング１３３０の被乾燥部分は、反対方向を向いていて、それによって音響ヘッド１２０’によって間接的に乾かされる位置にある。

条件付きの用語、中でも、「でもよい」、「可能である」、「であろう」、又は「あり得る」のような用語には、特別に明記、又は文脈から理解されない限り、或る実施例が、他の実施例には含まれない特定の特徴、構成要素、及び／又はステップ等を含むということを全体として伝える意図があるということに注意されたい。そのため、多少なりとも１以上の特定の実施例には、特徴、構成要素、及び／又はステップが必要であって、これらの特徴、構成要素、及び／又はステップが、使用者の入力又は促しが有る又は無い状態で、如何なる特定の実施例に含まれるか、又は如何なる特定の実施例で実行されるかどうかの決定のための論理が１以上の特定の実施例には必ず含まれる、ということをこのような条件付き用語が、全体として含むという意図はない。

上述された実施例は、単にこの開示の原理を明確に理解させるために示された、実施可能なものの例に過ぎないことが強調されるべきである。流れ図における如何なるプロセスの説明、又はブロックも、プロセスにおける特定の論理機能、又はステップを実施するための１以上の実行可能な命令を含む、モジュール、セグメント、又はコードの一部を表すものとして理解されたい。また、本開示の当業者によって理解されるように、代替の実施には、機能が含まれなくても、又は全く実行されなくても、示され又は議論された機能から、略同時又は逆順で、含まれる機能性に依存して、ずれて実行されてもよいということが含まれている。この開示の趣旨及び原理から逸脱することなく、種々の変形と修正が、上述の実施例にされるであろう。さらに、上述されたすべての構成要素、特徴、態様のあらゆる全ての組合せ、及び部分的組合せが本開示の範囲の対象であることが意図されている。このような修正及び変形の全てが本開示の範囲に含まれていることが意図され、そして、個々の態様、又は構成要素若しくはステップの組合せに対する全可能なクレームがこの開示によって支持されることが意図されている。

Claims (20)

1. 間接的に素材を乾燥させるための音響ヘッドであって、該音響ヘッドは、
   前記素材に対向する少なくとも一つの超音波変換器を具え、前記素材は第１面と該第１面と反対側の第２面とを有し、該第２面が被乾燥表面を画定し、前記超音波変換器は前記第１面に対向して位置し、
   前記素材の第１面に対向して位置する空気送込みユニットとを有する、
   音響ヘッド。
2. 前記音響ヘッドが一つ以上の音響スロットを画定する、請求項１の音響ヘッド。
3. 前記空気送込みユニットが少なくとも一つの前記超音波変換器を通じて空気を送込む、請求項１の音響ユニット。
4. 素材を間接的に乾燥させるためのシステムであって、該システムは、
   基質と、被乾燥コーティングと、第１面と、該第１面の反対側の第２面を具える素材を有し、前記被乾燥コーティングは前記第２面を少なくとも部分的に覆い、さらに、
   前記素材の第１面に対向する少なくとも一つの超音波変換機を具えた音響ヘッドと、
   前記素材の第１面に対向して位置する空気送込みユニットとを有する、
   システム。
5. 前記基質が１０乃至２０００μｍの厚さを有する、請求項４のシステム。
6. 前記基質がシートメタル、フォイル、ポリエチレンテレフタレート、ポリビリニデンクロライド、ポリビニルクロライド、ポリプロピレン、ポリビニルブチラルからなる、請求項４のシステム。
7. 前記コーティングが少なくとも５μｍの厚さを有する、請求項４のシステム。
8. 前記コーティングが１０乃至４０００μｍの厚さを有する、請求項７のシステム。
9. 前記超音波変換器と前記素材の第１面との間隔が４乃至１００ｍｍである、請求項４のシステム。
10. コンベアシステムを含む素材送出しユニットを有し、前記コンベアシステムは前記音響ヘッドを通過して前記素材を送るようになっていて、前記音響ヘッドに対して前記素材を或る離隔距離をもって保持するようになっている、請求項４のシステム。
11. 前記コンベアシステムがコンベアベルトと、前記基質における張力を維持するための張力機構を有する、請求項１０のシステム。
12. 前記音響ヘッドと素材間の離隔距離が調整可能である、請求項１０のシステム。
13. 前記音響ヘッドと素材の離隔距離が、コンベア速度、コーティングシステムの種類、コーティングロッドの直径、基質の性状、基質の厚さ、コーティングの性状、コーティングの厚さ、音波強度、空気圧、空気速度、又は空気温度を定める入力に基づく自動電子制御によって調整可能である、請求項１２のシステム。
14. 前記基質の上にコーティングを施すためのコーティングシステムをさらに有する、請求項４のシステム。
15. 前記コーティングシステムがグラビアコーター、スロット・ダイコ―ター、ローラコーター、カーテンコ―ター、ビードコ―ター、又はマイヤー・コーティング・ロッドを含む、請求項１４のシステム。
16. 前記空気送込みユニットが周囲空気を前記素材の第１面に送込む、請求項４のシステム。
17. 間接的に素材を乾燥させる方法であって、該方法は、
    前記素材を形成するように基質に被乾燥コーティングを施し、前記素材は第１面と該第１面と反対側の第２面とを有し、前記被乾燥コーティングは前記第２面を少なくとも部分的に覆い、さらに、音響ヘッドと前空気送出しユニットが前記素材の第１面に対向して位置し、
    前記音響ヘッドと空気送出しユニットに対して横方向に前記素材を動かし、前記音響ヘッドは少なくとも一つの超音波変換器を具え、該超音波変換器は前記素材の第１面に対向して位置し、前記空気送出しユニットも前記素材の第１面に対向して位置し、
    前記少なくとも一つの超音波変換器からの音波によって前記素材を乾燥させる、
    方法。
18. 乾燥の間に前記素材に張力を維持させるため前記素材に張力が作用させられ、前記素材はウェブ幅を有し、前記張力は前記コーティングが所望の水分含有量レベルに達するまで掛けられ、前記張力はウェブ幅の単位直線インチ毎に働く力が０．５ポンドから４ポンドの範囲にある、請求項１７の方法。
19. 前記空気送出しユニットから前記素材の第１面に対して空気が強制的に送り出されるステップを有する、請求項１７の方法。
20. 前記強制的に送り出された空気が周囲空気である、請求項１７の方法。

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