JP3802562B2 - 粒子の脈流形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、特定の物質の、予め定めた分布を有する繊維性織物を形成するための方法と装置に関する。特に本発明は、繊維性織物に適用される特定の物質の脈流を形成することに関する。
発明の背景
使い捨ておむつ、失禁用パッド、および月経用ナプキンのような吸収性の製品は、一般に、体液を受け取り保持する吸収性の芯を有している。この吸収性の芯は、典型的には繊維性織物を有し、これは、天然繊維または合成繊維の不織でエアーレイド(airlaid)な織物あるいはそれらの組み合わせである。超吸収性ポリマー、または、吸収性ゲル状物質のような、特定の吸収性物質の組み合わせは、繊維性織物の吸収性と保持特性を改良するために、繊維性織物内で合体出来る。
吸収性ゲル状物質は、一般に、通常入手できる天然または合成の繊維(例えばセルロース繊維)より極めて高価なので、芯の吸収性ゲル状物質の量を減少することは有利である。芯全体を通してそのような粒子を均一に減少するよりも、粒子が体液をもたらしかつ保持するのに最も効果があるところに配置されるように、予め定めた方法で吸収体の粒子を分布させるのが望まれる。
繊維性の支持体上またはその中に吸収性の物質を分布し配置する種々の技術が開発された。田中(Tanaka)に特許された米国特許第4、800、102号は、回転円盤の開口を通して粉体をスプレーすることにより、支持体の表面上に粉体を設けることが開示されている。ピーパー(Pieper)他に特許された米国特許第5、028、224号には、吸収性粒子の間欠的流れを作り出す脈流および流用(diverting)装置が開示されている。
1985年9月24日にマルダー(Mulder)に特許された米国特許第4、543、274号には、高速の空気が、その銃の孔の中に含まれた衝撃粉体伴出(entrained)空気について述べた粉体スプレー銃が開示されている。1986年7月15日にマルダー(Mulder)に特許された米国特許第4、600、603号には、銃内の粉体の混合を強調するために、銃の入口に隣接して逆向きの流れの増幅器が設けられた粉体スプレー銃装置が開示されている。逆向きの流れの増幅器から、混合粉体が、コンプレッサーの高速流によって衝撃空気伴出粉体として操作可能に、下方の空気流増幅器に供給される。粉体制御システムは、粉体供給ポンプからスプレー銃への粉体供給を制御する。粉体ポンプは、ありふれたベンチュリー粉体ポンプと言われている。
1988年9月13日にカイサー(Kaiser)に特許された米国特許第4、770、344号には、マニホールドへの粉体の量を計量するための、容量かまたは重量によって測定された物質の供給装置と、マニホールド内に形成された通路に接続された空気流増幅器とを有する粉体スプレーシステムが開示されている。カイサーの‘344特許は、ベンチュリー粉体ポンプに関連した問題は、特に、スプレー銃が間欠的に操作されているとき、粉体物質の首尾一貫した正確な供給割合を得るのが難しいと言うことを教示している。出願人は、また、ベンチュリー粉体ポンプと、関連した流動体によるベッド供給システムの使用は、好ましくないことを見出した。何故ならば、粉体供給割合の制御が難しいことと、そのようなシステムが都合の悪い粉体脈流定義を招来するからである。カイサーに特許された米国特許第4、927、346号および第5、017、324号は、逆向きの流れ増幅器を有する実施例と、吸収性の粒子の計量した量を供給する回転スクリューを有する実施例とを含む、特定の物質をスプレー銃でパッド内に付着する更なる実施例を開示している。
カイサー他に特許された米国特許第5、037、247号は、ベンチュリー通路とバルブ機構を有する空気ノズルとを有する粉体ポンプ装置を開示している。カイサーの‘247特許は、バルブとポンプ本体への入口との間に延在する空気供給チューブの“デッドゾーン”を省略し、それによって、他の粉体ポンプ構造にある粉体脈流の“尻尾効果”を省略するために、空気ノズルにバルブを含むことが必要であることを教示している。しかしながら、そのような構造は、実用的ではなく、あるいは、スペース的にまたは幾何学的に強制すればどの設備でも可能かもしれないが、バルブ構造体が、ノズルに隣接するかまたはその中に必要であるという欠点がある。
上述の引用例は、吸収性織物成形に使用するのに適した粒子スプレー装置の記述を提供しているが、技術者や科学者は、簡単であるがしかし吸収性の物質の繊維性織物への正確な吸着が出来る、粒子付着システムの研究を続けている。
従って、本発明の目的は、簡単であるが、繊維性織物の予め定めた位置へ粒子の脈流を正確に適用出来る粒子の脈流形成装置を提供することである。
発明の概要
本発明に従った粒子の脈流形成装置は、繊維性織物に適用される粒子の脈流形成装置であって:予め定めた流量の粒子の流れを供給する粒子計量装置と;下流方向への粒子加速空気流を供給する加速空気ノズルと、前記加速空気ノズルの下流に設けられた粒子出口と、粒子出口の上流に配置され前記粒子計量装置から供給される前記粒子の流れを受け入れる粒子入口と、を有し、前記粒子計量装置から供給される粒子の前記流れを受け入れて加速する粒子加速装置と;前記粒子入口及び前記加速空気ノズルの下流に設けられ粒子減速空気流を供給する少なくとも1つの減速空気ノズルと;前記加速空気ノズルと前記減速空気ノズルとに空気流を供給する少なくとも1つの加圧空気供給装置と;そして、前記加圧空気供給装置によって前記加速空気ノズルと前記減速空気ノズルとに供給される前記空気流を制御するバルブ装置と;を具備しており、前記バルブ装置は、前記加速空気ノズルと前記減速空気ノズルとに予め定めたサイクルで空気流を供給するよう操作され、前記バルブ装置は、前記予め定めたサイクルの第1の部分において、前記減速空気ノズルヘの空気流を阻止する間に前記加速空気ノズルに空気流を供給し、また、前記バルブ装置は、前記予め定めたサイクルの第2の部分において、前記減速空気ノズルへ空気流を供給する間に前記加速空気ノズルへの空気流を阻止する、ことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
明細書は、特に、本発明を指摘し明瞭に記載した請求項によって完結するが、本発明は、添付した図面と関連付けた以下の記述からより理解出来るであろうと信ずる:
図1は、吸収性の製品の一部を切り欠いた斜視図。
図2は、ダスティング層(dusting layer)と、吸収性の物質のおむつを含んだ層とを有する吸収性の芯の断面図。
図3は、本発明の一実施例による装置の概略図で、これは、加速空気回路と減速空気回路、エアーレーイングモジュール(airlaying module)および粒子をエアーレーイングモジュールの形成室に向けるためのエジェクタ(ejector)とを示している。
図4は、加速された粒子に適したエジェクタの概略図。
図5は、エジェクタの粒子の出口と関連した流れの減速空気ノズル装置と、この減速空気ノズル装置から下流に延在した粒子拡散ノズルとを有したエジェクタの概略図。
図6は、バルブ入口からバルブ出口への空気流を妨げるように位置づけられ、出口部を通る空気流を妨げるように位置づけられたバルブの概略図。
図7は、バルブ入口からバルブ出口への空気流を妨げ、出口部を通って出口から空気が出るのを許容するバルブのの概略図。
図8は、加速空気バルブ位置対時間、対応する空気圧対時間、減速空気バルブ位置対時間および対応する空気圧対時間を示す加速空気バルブおよび減速空気バルブのサイクル操作を示す概略図。
発明の詳細な説明
本発明は、文脈から、使い捨ておむつのような、使い捨て用吸収性の製品の吸収性の芯用エアーレイド繊維性織物を提供することについて述べるが、本発明は、同様に、他の多くの物に使える吸収用織物を提供するのにも利用でき、それらは、失禁用ブリーフ、使い捨てトレーニングパンツおよび生理用ナプキンに限らない。
ここで使われる“空気”という言葉は、粒子が運ばれる通常の空気を含むが限定されないいろいろなガスの組み合わせをも言う。
図1は、液体透過性トップシート22、液体不透過性バックシート24、およびトップシートとバックシートとの間に設けられた吸収性の芯26を有する使い捨ておむつ20を示している。そのような使い捨ておむつの好ましい構造は、1975年1月14日にビュエル(Buell)に特許された米国特許第3、860、003号、および1992年9月29日にビュエル他に特許された米国特許第5、151、092号に記載されているが、これらの特許を参考としてここに組み入れる。おむつ20は、縦方向の中心線21と横方向の中心線23とを有している。ここで、おむつ20の“縦方向”の次元、方向または軸は、使い捨て吸収性の製品を装着する使用者の前から後ろへ整列されている。“横方向”の次元、方向または軸は、縦方向に直角で、おむつが装着されるように整列された側部である。
吸収性の芯26は、第1の挿入芯要素32と第2の形成芯要素34のような2つまたはそれ以上の構成要素を有することが出来る。好ましい吸収性の芯構造は、1987年6月16日にワイズマン(Weisman)他に特許された米国特許第4、673、402号;1987年8月11日にハッセ(Hasse)他に特許された米国特許第4、685、915号;1989年5月30日にアレマニー(Alemany)他に特許された米国特許第4、834、735号;1993年6月8日にクック(Cook)他に特許された米国特許第5、217、445号および1993年8月10日にアレマニー他に特許された米国特許第5、234、423号に記載されているが、これらの特許を参考としてここに組み入れる。この挿入芯要素32は、放出された体液を集め、分配する働きをし、親水性の繊維物質の織物を構成出来る。挿入芯要素32は、自由な吸収性のゲル状物質の粒子であり得るか、あるいはそのような物質の粒子の相当量を含み得る。
形成芯要素34は、挿入芯要素32から放出された体液を吸収しそのような液体を保持する。図1と図2に示したように、形成芯要素34は、親水性の繊維物質と、実質的に水溶性で、液体吸収性があり、吸収性のゲル状物質の個別の粒子38とを組み合わせた一次層36によって覆われた、親水性の繊維物質の薄いダスティング層35を有する。ダスティング層35が、好ましくは親水性の繊維物質の比較的薄い層なので、“ダスティング層”という言葉は、繊維性織物を表わし、あらゆる厚さの層を含むことが理解されるべきである。
幾つかの適切な吸収性のゲル状物質があり、これらは、シリカゲルや架橋重合体などの有機化合物のようなものが、形成芯要素34内で個別の粒子38を形成するのに使われる。特に好ましい吸収性のゲル状物質は、加水分解したアクリロニトリルグラフト(graft)澱粉、アクリル酸グラフト澱粉、ポリアクリレートおよびイソブチレン無水マレイン酸共重合体、あるいはこれらの組み合わせである。1988年4月19日にブラント(Brandt)他に特許された米国再発行特許第32、649号は、適切な吸収性のゲル状物質を示す目的で、参考としてここに組み入れる。
図3は、吸収性のゲル状物質粒子の脈流を形成し、物質の脈流を繊維性織物に適用する本発明の装置を示している。粒子の脈流は、周期的に停止するか減少する粒子の流量を有した粒子の流れである。この装置は、繊維性織物を保持し移動するための波形と、好ましくは、小孔(foraminous)形成用ドラム42のような小孔形成要素を有する回転ドラム型エアーレーイングモジュール40のようなエアーレーイング手段を有する。エアーレーイングモジュール40は、形成芯要素34のようなエアーレイド繊維性織物を形成するのに適している。この装置は、同様に、好ましくは、分離装置70のような繊維の空気伴出(air entraind)流62を形成するための手段を有している。
図3ないし5を参照すると、この装置は、さらに、予め定められている流量を持った粒子38の供給流82を提供する粒子計量装置80と粒子加速装置110とを有している。粒子加速装置110は、図4に示したように、粒子計量装置80によって供給される粒子38の供給流82を受け入れる粒子入口120と、下流方向150への粒子加速空気流134を供給する加速空気ノズル130とを有している。この装置は、さらに、粒子入口120の下流に配置された粒子減速空気流を供給する少なくとも一つの減速空気ノズル210と、加速空気ノズル130と減速空気ノズル210とに空気流を供給する少なくとも一つの加圧空気供給装置300と、加速空気ノズルと減速空気ノズルへの空気流を制御するバルブ装置400とを備えている。
図3の構成要素を参照してさらに詳細に述べると、分離装置70は、ハウジング72に設けられた回転装置(図示せず)を有し得る。この分離装置70は、繊維状のシート状物質71を受け入れ、個々の繊維に分けることが出来る。繊維状のシート状物質71は、合成繊維および/または天然繊維を含み得、好ましくはセルロース繊維からなる。回転装置の歯部は、シート状物質71が分離装置70に送られるように、シート状物質71の個々の繊維に分ける。
繊維流分離部76は、繊維の空気伴出流62を、繊維のダスティング層空気伴出流63から分離するために、分離装置70から供給される空気で伴出された繊維の流れを分ける。繊維流63は、図2に示したダスティング層35を形成している。繊維流分離部76は、同様に、小孔形成用ドラム42に隣接して配置された織物形成室77の境界の一部を形成している壁を構成している。
1990年3月13日と、1988年8月23日とにアンダスタット(Angstadt)他に各特許された米国特許第4、908、175号と第4、765、780号とは、ここでは、適切な分離装置70と、繊維の空気伴出流62と繊維のダスティング層空気伴出流63とを提供するための関連した装置の構成を示す目的で、参考としてここに組み入れる。しかしながら、当業者にとって、ロール状あるいはマット状の繊維性物質を個々の繊維に分けるための他の装置、例えば、ハンマーミル、繊維化装置、ピッカー(picker)ローラおよびリッケリン(lickerin)ローラ等が、これに限定されないが、繊維の空気伴出流62および63を供給するのに使用できることが理解できるであろう。
エアーレーイングモジュール40は、繊維性織物を形成できる回転式小孔形成用ドラム42を有している。この小孔形成用ドラム42は、小孔形成用ドラム42の外周に間隔を置いて設けた複数の成型用キャビティ44を有している。図3には、5つの成型用キャビティ44が示されているが、各成型用キャビティ44は、円周に約72度の間隔を有している。小孔形成用ドラム42は、モータ(図示せず)あるいは他の適当な装置によって回転される。小孔形成用ドラム42は、ダスティング層空気伴出流63内の繊維が成型用キャビティ44内に最初に配置され図2に示したダスティング層35を形成するように、図3に示す方向へ回転する。次に、繊維流62が、ダスティング層35に被さるように成型用キャビティ44内に配置される。
エアーレーイングモジュール40は、小孔形成用ドラム42の内部に複数の真空室(図示せず)を有している。各真空室は、適当な真空源(図示せず)に接続されている。繊維の空気伴出流62と63とを形成する伴出(entrainment)空気は、小孔形成用ドラム42の内側で真空室内に維持されている真空により、小孔形成用ドラム42を通って引かれる。1986年6月3日にフェイスト(Feist)他に特許された米国特許第4、592、708号および上述の米国特許第4、908、175と号米国特許第4、765、780号とは、本発明で使われる適切なエアーレーイングモジュール40を示す目的で参考としてここに組み入れる。
繊維流62が成型用キャビティ44内に配置されているので、粒子加速装置110と減速空気ノズル210とは、粒子供給ノズル500によって繊維流分離部76の開口を通って向けられる粒子38の脈流87を供給する。この粒子38の脈流87は、織物形成室77に入り、繊維流62が成型用キャビティ44に配置されているので、繊維流62と混ぜられる。従って、成型用キャビティ44に形成された織物は、織物の長手方向の軸線に沿って粒子38の基本重量が変わる。
粒子計量装置80は、予め定めた流量で粒子38の流れ82を供給する。粒子計量装置80は、粒子38の脈流87が形成され形づくられる方法とは独立した粒子38の流量を提供する。従って、脈流87の形成と形状は、小孔形成用ドラム42上に形成される各織物に組み込まれる粒子38の量に有害な影響を与えないで、加速空気流と減速空気流で制御出来るし、また変え得る。計量装置80は、ホッパー84、スクリューフィーダー86およびスケール88を有しうる。適切な計量装置80は、ニュージャージー州ムーンアーキーのアクリソン社(Acrison)製のアクリソン・ボルメトリック・フィーダーのモデル第405−105X−F号である。この計量装置80は粒子38を、1秒間当たり約0.02から約0.5ポンド、より好ましくは、1秒間当たり約0.13から約0.26ポンドの流量で供給するように操作される。
計量された粒子38の供給流82は、スクリューフィーダー86によって漏斗状の受容器91へ供給され、粒子供給管94の入口92へ導かれる。管94は、その内径の少なくとも5倍の長さを有している。管94は、内径が約1インチで、長さが約6インチ、より好ましくは少なくとも約20インチ、最も好ましくは約30インチから120インチである。管94は、粒子計量装置80と粒子加速装置110との間で計量された粒子38の供給流82を送る。管94は、粒子貯蔵室98と連通した出口96(図5)を有している。貯蔵室98は、管94のそれよりも大きい内径を有している。貯蔵室は、少なくとも約1.75インチの内径と、約6立方インチの容積を有している。貯蔵室98は、図3と4とに示したように、出口96と、粒子加速装置110の粒子入口120との間に配置されている。貯蔵室98は、加速空気ノズル130への空気流が妨げられ、粒子の減速流が減速空気ノズル210を通って向けられたとき、加速空気ノズル130の上流の粒子38を蓄積する。理論に限定されることなく、貯蔵室98は、管94の出口で粒子38の移動の維持を助成し、管94の出口で粒子の分散を助け、それによって繊維性織物の長手方向の領域のどこにおいても粒子の過度の集中を防ぐと信じられている。
図4と5とを参照すると、粒子加速装置110は、孔114を有する主バレル部112を備えたエジェクタを具備していて、孔114は、第1の軸線132に沿って加速空気ノズル130から粒子出口140へ延在している。加速空気ノズル130の直径D1は、孔114の最小直径D2よりも小さい。直径D1とD2とは、それぞれ約0.20〜0.25インチおよび約0.825インチである。加速空気ノズル130は、第1の軸線132に沿って粒子加速空気流134を供給し、粒子入口120は、粒子38を受け、第2の軸線122に沿って孔114に向ける。第2の軸線122は、好ましくは、第1の軸線132との成す角Aが、約45度から約135度、より好ましくは約90度を形成し、それ故、加速空気ノズル130から供給される粒子加速空気流134は、粒子38に付与される下方流加速発生源である。
孔114は、加速空気ノズル130と粒子入口120の下流に設けられているベンチュリー通路116を有している。このベンチュリー通路116は、第1の軸線132に沿って延び、集中通路部118を有していて、拡大通路部119が集中通路部118の下流に配置されていて、そして、喉部117が集中通路部118と拡大通路部119との間に延在している。粒子加速装置110に使われる適切なエジェクタは、ニュージャージー州ドーバー(Dover)のフォックスバルブ開発(Fox valve Developement)社製の、613937号のノズルと613763号の本体を有する1〜1/2インチの、シリーズ300−SCEのフォックスエデュタ(Fox Edutor)である。
粒子加速空気流の静圧は、粒子加速空気流134が、集中通路部118を通るときに減少される。孔114内での静圧の減少は、粒子38を粒子入口120を通って孔114内へ引くのを助成する。従って、粒子加速空気流134の脈動は、孔114内で吸引圧の変化を引き起こす。理論に限定されることなく、この吸引圧の変化は、言い換えれば、粒子の集中の変化と粒子供給管94内での位相の定常波95(図5)を確立する。
図5は、定常波95を示していて、管94と貯蔵室98の出口に隣接した粒子の3つの脈動を示しているが、脈動は管94の全長に亘って起こることが理解できるであろう。管94内の粒子の位相は、脈流87の粒子38の十分に規制された脈動の形成を高めると信じられている。どのような時でも、管94には幾つもの脈動があるので、粒子の脈動は、製造サイクル(ドラム42の1/5回転)と一致した時間間隔で、管94の全長に亘って動く必要はない。従って、粒子加速装置110によって供給される粒子38の加速の割合は、ドラム42の回転速度と独立して設定できる。ベンチュリー通路116の喉部117は、粒子加速空気流134によって加速された粒子38を集中するので、粒子は下流の位置で機械的に拡散する。
減速空気ノズル構造体200は、粒子加速装置110に接続されている。減速空気ノズル構造体200は、軸線132に沿って粒子出口140の下流に延在した中心孔215を有する胴部205を備えている。中心孔215は、粒子加速装置110の粒子出口140と連通しており、その直径は約1.5インチである。減速空気ノズル構造体200は、矢印150とは反対の上流方向への速度成分を有する、粒子の減速空気流を供給する少なくとも1つの減速空気ノズル210を備えている。図5には減速空気ノズル210が1つだけ示されているが、減速空気ノズル構造体200は、胴部205の周囲に約120度の等しい角度間隔をおいた3つの減速空気ノズル210を有していることが理解できるであろう。各ノズル210は、内径が約3/8インチである。各ノズル210は、第1の軸線132と夾角Bを成す軸線222に沿った粒子減速流を向ける。この角度Bは、0度から約85度の間に出来るが、本実施例では約45度である。粒子拡散部250は、孔215内で軸線132に沿って保持されている。この粒子拡散部250は、図5の面の径方向に喉部117によって集中された粒子38を拡散する。粒子供給ノズル500は、減速空気ノズル構造体200の下流に延びていて、脈流87を繊維流分離部76の開口を通して向ける。粒子供給ノズル500は、図5の面に垂直な方向に粒子38を拡げるように、上流の円形状から、下流の矩形状に変化している。このノズル500は、上流の内径が約1.5から2インチで、下流の出口510は、図5の面の幅が約0.5から約0.7インチ、図5に垂直な面の幅が約3.0インチである。
空気回路とバルブ
加圧空気が、図3に示した空気供給回路によって加速空気ノズル130と減速空気ノズル210に供給される。空気供給回路は、加圧空気供給装置300を有している。この加圧空気供給装置300は、エアーコンプレッサと供給タンクとを有していて、100ピー・エス・アイ・ゲージ(100psi gage)の圧力で、1分間当たり100標準(1気圧、70度F)立方フィート(SCFM)の空気流の供給が可能である。加圧空気供給装置300からの加圧空気は、ウオータートラップ320と流量計330とを通って、分割T字管335へ向けられ、ここで、加圧空気は、別々の、、加速空気ライン332と減速空気ライン334とをそれぞれ通って、別々、の加速空気回路と減速空気回路とに向けられる。加速空気ライン332と減速空気ライン334とは、内径が約5/8インチである。図3では1つの加圧空気供給装置300のみが示されているが、必要であれば、別々の加圧空気供給装置300が、各加速空気ライン332と減速空気ライン334とに供給するために使用出来ることが理解出来るであろう。
図3において、加速空気回路は符号331で、減速空気回路は符号333で示してある。加速空気回路331と減速空気回路333とはそれぞれ圧力レギュレータ340とアキュムレータ350とを有している。圧力レギュレータ340は、ピー・エス・アイ・ゲージで約0から80圧力範囲であって、0から約70SCFMの流量割合である。適切な圧力レギュレータ340は、コロラド州リトルタウンのノーグレン(Norgren)社製モデルR17−600RGLAである。アキュムレータは、約80立方インチの容量を有している。適切なアキュムレータ350は、ベンディックス(Bendix)社製のモデル225000である。
加速空気回路331と減速空気回路333とは、加速空気ノズル130と減速空気ノズル210への空気流を制御するためのバルブ装置400を有している。このバルブ装置400は、加速空気回路331のアキュムレータ350と加速空気ノズル130との間に設けたソレノイドで操作される加速空気バルブ410と、減速空気回路333のアキュムレータ350とマニホールド450との間に設けたソレノイドで操作される減速空気バルブ412を有している。これらの各バルブ410と412とは、加圧空気供給装置300から空気流を受け取るための入口422、出口424、および可変領域排出オリフィス427を有する排出部426を有している。ソレノイドで操作される適切な空気バルブ410と412とは、ミシガン州ウィクソン(Wixon)のエム・エー・シー(MAC)社製モデル6513B−622−PM−871DAM599/0210である。
加速空気バルブ410の出口424は、加速空気ノズル供給ライン428を通って加速空気ノズル130と連通している。供給ライン428は、内径が約5/8インチで、最大長さが約28インチである。減速空気バルブ412の出口424は、マニホールド供給ライン442と、マニホールド450と、ならびに3つの減速空気ノズル供給ライン452、454および456とを通して流路関係にある。バルブ412の出口424外へマニホールド供給ライン442を通る減速空気は、マニホールド450によって供給ライン452、454および456へ向けられる。各供給ライン452、454および456は、減速空気ノズル構造体200の、3つの内の1つの減速空気ノズル210に減速空気を供給する。供給ラインの内の1つの供給ライン456が、図5に示されている。マニホールド供給ライン442は、内径が約5/8インチで、最大長さが約18インチである。減速空気ノズル供給ライン452、454および456は、それぞれ、内径が約1・4インチで、最大長さが約10インチである。
バルブ装置400は、予め定めた方法で加速空気ノズルと減速空気ノズルへの空気流を変えるために操作可能である。好ましくは、バルブ装置400は、加速空気ノズル130への空気の脈流と、減速空気ノズル210への空気の脈流とを供給するために操作可能である。より特徴的には、バルブ装置400は、予め定めたサイクルで加速空気ノズル130と減速空気ノズル210とに空気流を供給するために操作可能であり、バルブ装置400が、予め定めたサイクルの第1の部分において減速空気ノズル210への空気流を阻止する間、加速空気ノズル130へ空気流を供給し、予め定めたサイクルの第2の部分において減速空気ノズル210へ空気流を供給する間、加速空気ノズル130への空気流を阻止する。バルブ装置400は、同様に、予め定めたサイクルの第3の部分において減速空気ノズル210と、加速空気ノズル130との両方への空気流を供給する。
図6と7とは、バルブ410とバルブ412との選択的操作の簡素化した概略断面図である。バルブ410は、可動シール部材417が設けられたバルブボディー415を有している。バルブ410は、シール部材417が、排出部426を通る流れを阻止するとともに入口422と出口424との流路関係を可能とするために配置されている図6に示した第1の位置から、入口422から出口424への流れを阻止するとともに出口424と排出部426との流路関係を可能とするために配置されている図7に示した第2の位置へ操作可能である。
バルブ410が、図6に示した第1の位置にあるとき、バルブ410は、加速空気ノズル130に空気流を供給する。バルブ410が、図7に示した第2の位置にあるとき、バルブ410は、加速空気ノズル130への空気流を阻止し、供給ライン428のバルブ410と加速空気ノズル130と間の空気を排出するために、出口424と排出部426との間の流路関係を形成する。このような排出は、加速空気ノズル130を通るシャープな空気脈流を得るのに望ましい。バルブ410が第2の位置にセットされた後で供給ラインに残っている空気圧は、脈流87が長く延びた涙の滴のような形になる、粉体脈流の“尻尾”効果をもたらす。バルブ410が第2の位置にある時、バルブ410と加速空気ノズル130との間の空気を流出することは、脈流87の粉体脈流の形の正確な制御が出来る。
バルブ412は、同様に、図6と図7とに示した第1の位置と第2の位置とに操作可能である。バルブ412が、図6に示した第1の位置にあるとき、バルブ412は、供給装置300から減速空気ノズル210へ、マニホールド供給ライン442、マニホールド450、および減速空気ノズル供給ライン452、454および456を経由して、空気流を供給する。バルブ412が、図7に示した第2の位置にあるとき、バルブは、減速空気ノズル210への空気流を阻止し、排出部426を通ってバルブ412と減速空気ノズル210との間にある空気を排出する。バルブ412と減速空気ノズル210との間の空気を排出することもまた、脈流87の粉体脈流の形の正確な制御をする助けとなる。
好ましい実施例において、バルブ410と412とは、独立して操作可能であり、これにより、バルブ410は、バルブ412が減速空気ノズル210へ空気流を供給するサイクルで位相内かまたは位相外にあることが出来るために、予め定めたサイクルで加速空気ノズル130に空気流を供給するために配置出来る。図8のグラフは、加速空気ノズル130と減速空気ノズル210へ予め定めたサイクルで空気流を供給するバルブ410と412との操作を示している。図8の水平軸は、時間を秒で表している。図8の波形2000は、加速空気バルブ410の位置を制御するソレノイドに供給する電圧(時間の関数として)を示している。波形2000の山部2010は、図6に示したバルブ410の第1の位置に相当する。波形2000の谷部2012は、図7に示したバルブ410の第2の位置に相当する。同様に、図8の波形3000は、減速空気バルブ412の位置を制御するソレノイドに供給する電圧(時間の関数として)を示している。波形3000の山部3010は、図6に示したバルブ412の第1の位置に相当し、谷部3012は、図7に示したバルブ412の第2の位置に相当する。斜線領域2040で示した、予め定めたバルブ位置サイクルの第1の部分の間、バルブ412が図7に示した第2の位置にあるので、バルブ410は第1の位置にある。斜線領域3060で示した、予め定めたサイクルの第2の部分の間、バルブ412が図6で示した第1の位置にあるので、バルブ410は第2の位置にある。斜線領域2050と3050で示した、予め定めたサイクルの第3の部分の間、両バルブ410と412とは、図6で示した第1の位置にある。
図8の波形2100は、加速空気ノズル130に隣接した加速空気ノズル供給ライン428の圧力(時間の関数として)を示している。波形2100に隣接して示した間隔Pは、回転式小孔形成用ドラム42の成型用キャビティ44に形成された1つのパッドに相当する持続時間を表している。図8の波形3100減速空気ノズル210へ供給する空気のマニホールド450における圧力(時間の関数として)を示している。波形2100と3100とは、次のことを示している;予め定めた空気流サイクルの第1の部分の間、減速空気ノズル210への空気流が阻止されるのに対し、空気流は加速空気ノズル130に供給され;予め定めた空気流サイクルの第2の部分の間、減速空気ノズル210へ空気流が供給されるのに対し、加速空気ノズル130への空気流は阻止され;そして、斜線部分2150と3150とで示した予め定めた空気流サイクルの第3の部分の間、空気流は、加速空気ノズル130と減速空気ノズル210との両方へ供給される。この第3の部分の間の加速空気ノズル130と減速空気ノズル210との両方へ供給される空気流のオーバーラップは、粒子38が一定の動きをするのを助ける。さらに、このオーバーラップは、脈流87のシャープな脈流を供給するのに役立つ減速空気“頭出し(headstart)”を与える。このようなシャープな脈流は、繊維性織物の第1の部分に基本的に比較的重い粒子の分配から、繊維性織物の第2の部分に基本的に比較的軽い粒子の分配へ、シャープな縦への変化を与える。
脈流87の脈流のシャープさは、加速空気ノズルと減速空気ノズルへの空気流のタイミングをオーバーラップさせることの他に、他の方法でも変え得る。例えば、排出部426のオリフィスサイズを変えることは、各脈流の“尻尾”の長さを変えることである。排出部426のオリフィスサイズを大きくすると、脈流の“尻尾”の長さは短くなる。さらに、各脈流の“尻尾”は、加速空気圧に関連した減速空気圧を増加することにより短くすることが出来る。
1つのバルブ配置が開示されているが、本発明によれば、他の型のバルブ、または、他のバルブの配置を使用することが出来るであろう。例えば、図3に示した実施例において、加速空気バルブ410および減速空気バルブ412は、独立して操作可能なバルブである。他の実施例では、単一のバルブが使用出来る。例えば、単一の入口と、1つの出口が管428に接続されていて、他の出口が管442に接続されている2つの出口を有するバルブが使用出来、この場合、バルブが第1の位置にある時、空気流は加速空気ノズル130には供給されるが、減速空気ノズル210には供給されず、また、バルブが第2の位置にある時、空気流は減速空気バルブ210に供給されるが加速空気バルブには供給されない。
バルブ410と412の操作は、ある適当な方法で小孔形成用ドラム42の回転と位相を合わすことが出来る。例えば、バルブ410と412との操作は、プログラマブルリミットスイッチを使うことによって小孔形成用ドラム42と位相を合わすことが出来る。適切なプログラマブルリミットスイッチは、ミシガン州クローソンのゲムコ(GEMCO)社製ゲムコクイックセット■であり、回転式位置測定装置とプログラマブル制御モジュールとを有している。回転式位置測定装置は、小孔形成用ドラム42の1回転につきn回転するように、ドラム42に機械的に接続できる。ここでnは、ドラムの周面で形成される繊維状織物の数である(図3では、n=5)。プログラマブル制御モジュールは、回転式位置測定装置の各回転を1000増量分ずつに分割する。プログラマブル制御モジュールは、また、各バルブソレノイドに付勢エネルギーを適用出来る出力チャンネルを含んでいる。ユーザは、予め定めた位置(増量分の数は0と1000との間)を選択出来、各バルブソレノイドは、予め定めた位置をプログラマブル制御モジュールに入れることにより、付勢されまた消勢される。本発明の特徴ある実施例を示して説明したが、当業者にとって、本発明の精神とスコープから離れることなく、種々の変更や改造が出来ることが明らかである。請求の範囲に、そのような全ての改造や初期の使い方が予定通り盛り込まれている。
Claims (7)
- 繊維性織物に適用される粒子の脈流形成装置であって:
予め定めた流量の粒子の流れを供給する粒子計量装置と;
下流方向への粒子加速空気流を供給する加速空気ノズルと、前記加速空気ノズルの下流に設けられた粒子出口と、粒子出口の上流に配置され前記粒子計量装置から供給される前記粒子の流れを受け入れる粒子入口と、を有し、前記粒子計量装置から供給される粒子の前記流れを受け入れて加速する粒子加速装置と;
前記粒子入口及び前記加速空気ノズルの下流に設けられ粒子減速空気流を供給する少なくとも1つの減速空気ノズルと;
前記加速空気ノズルと前記減速空気ノズルとに空気流を供給する少なくとも1つの加圧空気供給装置と;そして、
前記加圧空気供給装置によって前記加速空気ノズルと前記減速空気ノズルとに供給される前記空気流を制御するバルブ装置と;
を具備しており、
前記バルブ装置は、前記加速空気ノズルと前記減速空気ノズルとに予め定めたサイクルで空気流を供給するよう操作され、
前記バルブ装置は、前記予め定めたサイクルの第1の部分において、前記減速空気ノズルへの空気流を阻止する間に前記加速空気ノズルに空気流を供給し、また、前記バルブ装置は、前記予め定めたサイクルの第2の部分において、前記減速空気ノズルへ空気流を供給する間に前記加速空気ノズルへの空気流を阻止する、
ことを特徴とする粒子の脈流形成装置。 - 前記バルブ装置は、前記予め定めたサイクルの第3の部分において、前記加速空気ノズル及び前記減速空気ノズルの両方へ空気流を供給する、
ことを特徴とする請求項1に記載の粒子の脈流形成装置。 - 前記バルブ装置は、前記加速空気ノズルへの空気流が阻止されているとともに前記減速空気ノズルへ空気流が供給されている間に、前記バルブ装置と前記加速空気ノズルとの間から空気を流出させるよう操作される、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の粒子の脈流形成装置。 - 前記バルブ装置は、前記減速空気ノズルへの空気流が阻止されているとともに前記加速空気ノズルへ空気が供給されている間に、前記バルブ装置と前記減速空気ノズルとの間から空気を流出させるよう操作される、
ことを特徴とする請求項3に記載の粒子の脈流形成装置。 - 前記バルブ装置は:
空気供給装置からの空気流を受け入れるバルブ入口と、前記加速空気ノズルと流路関係にあるバルブ出口と、前記加速空気バルブと前記加速空気ノズルとの間から空気を流出させる排出部と、を有しており、前記バルブ入口と前記バルブ出口との間で流路関係を形成する第1の位置と前記バルブ出口と前記排出部との間で流路関係を形成する第2の位置とに操作可能である、加速空気バルブと;そして、
減速空気バルブと;
を具備し、
前記加速空気バルブと前記減速空気バルブとは独立して操作可能である、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の粒子の脈流形成装置。 - 前記加速空気ノズルは、下流方向に平行な第1の軸線に沿って粒子加速空気流を供給し、
前記粒子入口は、前記第1の軸船と約90度の夾角を成す第2の軸線に沿って粒子を受け入れ、
前記減速空気ノズルは、前記加速空気ノズルの下流に設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の粒子の脈流形成装置。 - 前記粒子計量装置と前記粒子加速装置との間に前記粒子を搬送する管をさらに備え、この管はその内径の少なくとも5倍の長さを有している、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の粒子の脈流形成装置。
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