JP4061371B2 - 複合液体フィラメントをメルトブローする装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、包括的には熱可塑性フィラメントを計量分配するメルトブロー装置に、特に複合フィラメント（multi-component filament）をメルトブロー（meltblow）する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メルトブロー技法は、たとえば、接着剤計量分配および不織布材の製造を含む様々な用途および産業に使用されている。この技法は一般的に、一列に並んだ放出口から熱可塑性材料の微細径フィラメントを押し出す段階と、放出直後の押し出しフィラメントに加圧空気を当てる段階とを含む。加圧空気は、放出フィラメントの両側に連続シートまたはカーテンとして、またはフィラメント放出口と組み合わされた個別流として放出することができる。加圧空気は、しばしば処理または一次空気(primary air)と呼ばれる。この空気は、フィラメントが空気中を運ばれる間に、フィラメント径を引き絞って細くする。その後、フィラメントは基材またはキャリヤ上に無作為に分散される。
【０００３】
一定の用途では、各フィラメントの個々の断面部分を形成するために多種類の熱可塑性液体材料を使用することが望ましい。これらの複合フィラメントは多くの場合に２成分を含み、したがって、コンジュゲートフィラメント(bicomponent filaments)と呼ばれる。たとえば、衣服産業で使用する不織布材を製造する時、外装部／芯部(sheath-core)構造を有するコンジュゲートフィラメントを生じることが望ましいであろう。外装部は、人の皮膚に快適であるソフトな材料で形成し、芯部は、衣服に耐久性を与えるために引張り強さを高めた、強いが快適さの点で劣る材料で形成することができる。別の重要な考慮点として、材料のコストがある。たとえば、低価格の材料の芯部をもっと高価な材料の外装部と組み合わせることができる。たとえば、芯部をポリプロピレンまたはナイロンで形成し、外装部をポリエステルまたはコポリエステル(co-polyester)で形成することができる。並列(side-by-side)、チップ(tipped)およびマイクロデニール(microdenier)を含む他の多くの複合繊維形態が存在し、その各々に特定の用途がある。成分液体の１つまたは複数を使用して、様々な材料特性を制御することができる。これには、たとえば、熱、化学、電気、光学、芳香、抗菌特性が含まれる。同様に、所望断面形態のフィラメントを生じるために、多数液体成分を放出直前に結合させるための多くの形式のダイチップが存在する。
【０００４】
複合メルトブロー装置(multi-component meltblowing apparatus)に伴う１つの問題は、個々の成分液体を複合ダイチップ(multi-component die tip)へ送るために使用されるマニホルドのコストおよび複雑さに関係している。一般的なマニホルドでは、適当な圧力および温度状態で適当な流量の各成分液体がダイチップに達するように、ダイチップに通じる多くの様々な通路を加工しなければならない。したがって、これらのマニホルドは、複合メルトブロー装置の比較的複雑で高価な部品である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの理由から、容易に製造できるが、各成分液体を複合ダイチップへ効果的に送る必要性を満たすマニホルドシステムを有するメルトブロー装置を提供することが望ましいであろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明は、複合ダイチップと連結された独特のマニホルド構造体を含む、多種類の液体材料を複合フィラメントにメルトブローする装置を提供している。１つの一般的な態様では、装置は、両側の第１および第２表面を有する中間マニホルド部材を含む。第１および第２外側マニホルド部材が、それぞれ両側の第１および第２表面と組み合わされ、それぞれの対向表面を有する。各対向表面は、それぞれ中間マニホルド部材の両側の第１および第２表面の一方に隣接している。第１外側マニホルドの対向表面と中間マニホルド部材の第１表面との間に第１チャネルが形成されている。第２外側マニホルド部材の対向表面と中間マニホルド部材の第２表面との間に第２チャネルが形成されている。第１および第２チャネルは、それぞれ第１および第２液体を受け取る入口と、それぞれ第１および第２液体を放出する出口とを有する。これらの入口および出口は、中間マニホルド部材内か、外側マニホルド部材内か、中間マニホルド部材およびそれぞれの外側マニホルド部材間に形成することができる。第１および第２チャネルは、中間マニホルド部材の両側の第１および第２表面に形成された凹部（recess）か、第１および第２外側マニホルド部材の対向表面に形成された凹部か、必要なチャネルを形成するそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
【０００７】
ダイチップが、マニホルド部材に近接した位置に連結されており、複数の複合フィラメント放出出口を有する。ダイチップはさらに、第１および第２液体をそれぞれ第１および第２チャネルから受け取ることができる少なくとも第１および第２液体分配通路を有する。液体結合部材が、第１および第２液体分配通路とフィラメント放出出口との間を連通させている。液体結合部材は、第１および第２液体を受け取り、放出する直前にこれらの液体を結合して所望の断面形態のそれぞれの複合フィラメントにする。ダイチップから放出される時の複合フィラメントに当たるように加圧空気を供給するために、空気放出出口がフィラメント放出出口に近接した位置に設けられている。
【０００８】
マニホルド構造体のさらに特定の好適な実施形態では、第１および第２外側マニホルド部材は、それぞれの対向表面にそれぞれの凹部を、さらに好ましくは複数の凹部を有する。中間マニホルド部材は、第１および第２外側マニホルド部材のそれぞれの対向表面間に連結されている。中間マニホルド部材の両側の第１および第２表面の凹部は、第１および第２外側マニホルド部材の対向表面の対応凹部と連通し、好ましくはそれらと整合している。連通した凹部が協働して、各々が中間マニホルド部材の両側にダイチップと連通する流体入口および流体出口を有する少なくとも第１および第２チャネルを、好ましくは、第１および第２チャネルを複数、形成する。
【０００９】
好適な実施形態の以下の詳細な説明を添付図面と組み合わせて検討すれば、当該技術分野の専門家には本発明の様々な利点、目的および特徴が容易に明らかになるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１および図２を参照すると、本発明の原理に従って構成されたメルトブロー装置１０は、第１および第２外側マニホルド部材１２、１４を含む。中間マニホルド部材１６が、外側マニホルド部材１２、１４間に挟んだ状態で連結されている。ダイチップ１８が、液体および空気分配部材２０と共に、外側マニホルド部材１２、１４と中間マニホルド部材１６とに連結されている。ねじ付き締結具（図示せず）が、それぞれの外側マニホルド部材１２、１４の穴２２および２４に挿通されて、中間マニホルド部材１６の雌ねじ付き穴２６にねじ込まれている。穴２６だけが示されているが、マニホルド部材１６の反対側も同様なねじ穴を有することは理解されるであろう。液体供給ブロック３０が、中間マニホルド部材１６の上表面に取り付けられており、第１および第２種類の液体、たとえば熱可塑性材料を送り込むための複数のポンプ３２ａ、３２ｂを含む。第１種類の液体は、中間マニホルド部材１６の上部の各入口４０に送り込まれ、第２種類の液体は、各入口４２に送り込まれる。この好適な実施形態では３セットのポンプ３２ａ、３２ｂが示されているが、設けるポンプセット３２ａ、３２ｂの数を増減することができることは理解されるであろう。あるいは、マニホルド１２、１４、１６に多種類の液体を供給する別の方法を代わりに用いてもよい。また、３成分以上の液体からフィラメントを形成するために、本発明の並列マニホルド概念を使用することもできる。
【００１１】
図２に最もわかりやすく示されているように、外側マニホルド部材１２、１４はそれぞれ、液体供給入口４０、４２に連通した対向ノッチ４４、４６を含む。対応のノッチ４８、５０が、中間マニホルド部材１６の両側面に形成されているため、入口４０、４２から成分液体を受け取るためにそれぞれのチャネル５２、５４が形成されている。凹部５６、５８が外側マニホルド１２、１４の対向側部に形成されて、中間マニホルド部材１６の両側部に形成された対応の凹部６０、６２と整合している。これらの整合凹部がそれぞれチャネル６４、６６を形成しており、これらのチャネルはそれぞれの上端部でチャネル５２、５４と連通していると共に、下端部に放出出口７０、７２を有する。あるいは、チャネル６４、６６を中間マニホルド部材１６だけに、または外側マニホルド部材１２、１４だけに形成された凹部によって形成することもでき、その場合、隣接するマニホルド部材はカバープレートとして機能するであろう。放出出口７０、７２は、締結具７４によって中間マニホルド１６に取り付けられた液体および空気分配部材またはプレート２０に隣接している。図１からわかるように、それぞれ凹部５６、６０と凹部５８、６２との間に形成された各チャネル６４、６６は、マニホルド部材１２、１４、１６の長手部分に対して入口チャネル５２、５４から出口７０、７２まで長手方向に発散する、すなわち広がっている。
【００１２】
液体および空気分配部材２０は、第１および第２成分液体を受け取るように、それぞれ出口７０、７２と整合して連通する長手方向スロット７６、７８を含む。スロット７６、７８はさらに、部材２０に沿って長手方向に延在する複数の垂直向き通路８４、８６を経て、液体および空気分配部材の反対面に形成された長手方向スロット８０、８２と連通している。それぞれのブロック９３、９５の上表面に沿って長手方向に形成されたそれぞれのスロット９０、９２が、第１および第２種類の液体を、それぞれブロック９３、９５の長手に沿ったスロット９８、１００と連通した複数の通路９４および複数の通路９６へ送る。スロット９８、１００は、出口１０３（図３を参照）から複合フィラメントを生じるのに適した構造を有する複数の垂直に重ねた(vertically stacked)プレート１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄから形成することができる結合部材１０２に第１および第２液体を移送する。本例では、生産されるフィラメントは、コンジュゲートフィラメントである。多くの異なったプレート構造を使用することもでき、従来のエッチング技法によって形成してもよい。プレートの特定構造や、プレートのスロット、凹部およびオリフィスの形状は、所望の複合フィラメント構造、たとえば、外装部／芯部や並列などの構造によって決まる。この従来構造体は発明的概念の一部を構成していないので、ここでは詳細を述べない。
【００１３】
外側マニホルド部材１２、１４はさらに、外側マニホルド部材１２、１４のそれぞれの下表面に沿って長手方向に延在する１対のスロット１１４、１１６に加圧処理空気を供給するための複数の空気供給通路１１０、１１２を含む。スロット１１４、１１６はそれぞれ、部材２０の上表面に形成された対応の長手方向スロット１１８、１２０と連通している。複数の垂直向き通路１２２、１２４が、加圧空気をスロット１１８、１２０から部材２０の反対の下表面に形成されたそれぞれのスロット１２６、１２８へ送る。スロット１２６、１２８は、ブロック９３とブロック９５に隣接する位置に保持された別のブロック１３３とにそれぞれ形成された対応の整合スロット１３０、１３２と連通している。ブロック９３、１３３内のそれぞれの通路１３４、１３６は、加圧処理空気を、それぞれの上表面にチャネル１４４、１４６を形成したそれぞれの空気分配プレート１４０、１４２へ送る。これらのチャネルは、加圧空気を結合部材１０２の液体フィラメント放出出口の方にほぼ向かう集束シートとして送る放出部分１４８、１５０を有する。シート状空気は、基材またはキャリヤ上に付着する前の放出フィラメントを引き絞る、すなわち細くする。各外側マニホルド部材１２、１４の長手に沿って位置する穴１６０、１６２が、２つの液体および処理空気を適当な放出温度まで加熱するためのヒーターロッドを収容する。また、温度を制御するために、温度感知装置（図示せず）、たとえば、ＲＴＤまたはサーモカップルをマニホルド部材１２、１４内に設けてもよい。
【００１４】
図示されていないが、空気分配プレート１４０、１４２をブロック９３、９５に固定するために適当な締結具が使用され、ブロック１３３をブロック９５に固定するために、さらに別の締結具が使用されている。スロット８０、９０および８２、９２間だけにガスケットが図示されているが、望ましくない漏出を防止するために、空気または流体移送が行われるすべての部材間にさらなるガスケットを使用してもよい。
【００１５】
本発明が様々な好適な実施形態の記載によって説明され、これらの実施形態がある程度詳細に記載されているが、添付の請求項の範囲をそのような詳細によって限定またはいずれの意味でも制限することは、本出願人の意図するところではない。さらなる利点および変更が、当該技術分野の専門家には容易に明らかになるであろう。ユーザの必要または好みに応じて、本発明の様々な特徴を単独で、または多くを組み合わせて使用してもよい。これは、本発明と共に、現時点で知られている本発明を実行する好適な方法を説明している。しかし、本発明自体は、添付の請求項のみによって定義されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された複合フィラメントメルトブロー装置(multi-component meltblowing apparatus)の分解斜視図である。
【図２】ほぼ図１の２−２線に沿った断面図であり、装置が組み立てた状態に示されている。
【図３】図２の３−３線に沿って見た本発明の出口の拡大図である。
【符号の説明】
１２、１４ 外側マニホルド部材
１６ 中間マニホルド部材
１８ ダイチップ
４０、４２ 入口
５２、５４、６４、６６ チャネル
７０、７２ 出口
９４、９６ 通路
１０２ 液体結合部材
１０３ フィラメント放出出口
１４８、１５０ 加圧空気放出部分

Claims (6)

1. 少なくとも第１及び第２液体材料をメルトブローして複合フィラメントにする装置であって、
   それぞれ対向表面を有し、それぞれの対向表面に凹部を含む第１及び第２外側マニホルド部材と、
   前記第１及び第２外側マニホルド部材の前記それぞれの対向表面の間に連結された中間マニホルド部材と、
   前記中間マニホルド部材は、該第１及び第２液体材料を受け取るための第１及び第２液体供給入口を有しており、前記中間マニホルド部材は、それぞれ凹部を有する第１及び第２表面を両側に有しており、前記第１及び第２表面の前記凹部は、前記対向表面の前記凹部とそれぞれ連通して第１及び第２チャネルを形成しており、前記第１及び第２チャネルは、前記第１及び第２液体供給入口と連通しており、前記中間マニホルド部材は、該第１及び第２液体材料をそれぞれ放出する出口を有しており、
   前記第１及び第２外側マニホルド部材と前記中間マニホルド部材とに連結されたダイチップと、
   前記ダイチップは、複数の複合フィラメント放出出口、前記第１及び第２チャネルから該第１及び第２液体材料をそれぞれ受け取るように構成された少なくとも第１及び第２液体分配通路、前記第１及び第２液体分配通路と前記複数の複合フィラメント放出出口との間を連通する液体結合部材を含んでおり、前記液体結合部材は、該第１及び第２液体材料を受け取り該第１及び第２液体材料を結合してそれぞれの複合フィラメントにするように構成されており、前記ダイチップから放出されているときの該複合フィラメントに当たるように加圧空気を供給するために空気放出出口が前記複数の複合フィラメント放出出口に近接した位置に設けられており、
   前記中間マニホルド部材に取り付けられた第１及び第２ポンプとを備え、
   前記第１ポンプは、該第１液体材料を前記第１液体供給入口へ供給するように構成されており、前記第２ポンプは、該第２液体材料を前記第２液体供給入口へ供給するように構成されていることを特徴とする装置。
2. 前記チャネルは、前記マニホルド部材の長手部分に沿って延在し、各チャネルは、対応する長手部分に沿ってそれぞれの入口からそれぞれの出口に向かう方向に広がっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. さらに、前記中間マニホルド部材の前記両側の前記第１及び第２表面に前記凹部を複数設け前記第１及び第２外側マニホルド部材の前記対向表面に前記凹部を複数設けることによりそれぞれ形成される複数の前記チャネルを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 第１及び第２液体材料をメルトブローして複合フィラメントにする方法であって、
   該第１液体材料を中間マニホルド部材に配置された第１液体入口へ、該第１液体入口に連結された第１ポンプにより送る工程と、
   該第２液体材料を該中間マニホルド部材に配置された第２液体入口へ、該第２液体入口に連結された第２ポンプにより送る工程と、
   該中間マニホルド部材の第１外側表面と第１外側マニホルド部材の第１対向表面との間に該第１液体材料を通す工程と、
   該中間マニホルド部材の第２外側表面と第２外側マニホルド部材の第２対向表面との間に該第２液体材料を通す工程と、
   該中間マニホルド部材と該第１及び第２外側マニホルド部材との間に位置する通路から、ダイチップの長手方向に沿って延在する第１及び第２スロットへ該第１及び第２液体材料をそれぞれ流す工程と、
   該第１及び第２液体材料からなる複合フィラメントを該ダイチップから放出する工程と、
   該ダイチップからの加圧処理空気を該放出された複合フィラメントに当てる工程とを含むことを特徴とする方法。
5. 該第１及び第２液体材料を通す工程は、
   該第１液体材料を該中間マニホルド部材の該第１外側表面と該第１外側マニホルド部材の該第１対向表面との間に形成された凹部へ通す工程と、
   該第２液体材料を該中間マニホルド部材の該第２外側表面と該第２外側マニホルド部材の該第２対向表面との間に形成された凹部へ通す工程とを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 該第１及び第２液体材料を通す工程は、
   該第１液体材料を該中間マニホルド部材の該第１外側表面と該第１外側マニホルド部材の該第１対向表面との間に形成された複数の凹部へ通す工程と、
   該第２液体材料を該中間マニホルド部材の該第２外側表面と該第２外側マニホルド部材の該第２対向表面との間に形成された複数の凹部へ通す工程とを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。

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