JP6110370B2 - 基材上に流体を衝突させるための装置及び方法 - Google Patents

基材上に流体を衝突させるための装置及び方法 Download PDF

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Description

流体、例えば、加熱流体は、しばしば、様々な目的のために基材上に衝突させる。例えば、加熱流体は、アニーリング、表面コーティングの乾燥、化学反応、又は物理的変化の促進等の目的のために、基材上に衝突させることができる。しばしば、衝突させた流体は、周辺の大気に流出させ、分散させ得るか、あるいはダクト、フード等によって少なくとも部分的に除去され得る。
基材の表面上に、加熱流体を衝突させ、衝突させた流体を局所的に除去するための装置及び方法が、本明細書に開示される。装置及び方法は、例えば、基材が別の基材に融解結合され得るように、基材の表面を加熱するために使用されてもよい。
このため、一態様において、第1の移動基材の第1の表面上に加熱された第1の流体を衝突させ、衝突させた加熱された第1の流体の少なくとも一部分を局所的に除去し、第1の移動基材の第1の表面を第2の移動基材の第1の表面に結合させる方法であって、少なくとも1つの第1の流体送達出口と、第1の流体送達出口に対して局所的に位置付けられる少なくとも1つの第1の流体捕捉入口とを提供することと、第1の流体送達出口の近くに第1の移動基材を通し、第1の基材の第1の表面が加熱表面となるように、第1の移動基材の第1の表面上に第1の流体送達出口からの加熱された第1の流体を衝突させることと、少なくとも1つの第1の流体捕捉入口によって衝突させた第1の流体の体積流量の少なくとも60%を局所的に捕捉し、第1の流体捕捉入口に流体接続される少なくとも1つの第1の流体除去チャネルを通して、局所的に捕捉した第1の流体を除去することと、第2の移動基材の第1の表面を、加熱された第1の流体の温度よりも少なくとも摂氏100度低い温度である第2の流体に接触させることと、第1の基材の第1の表面及び第2の基材の第1の表面が互いに融解結合するように、第1の基材の加熱された第1の表面を第2の基材の第1の表面に接触させることを含む、方法が、本明細書に開示される。
このため、別の態様において、第1の移動基材の第1の表面上に加熱された第1の流体を衝突させ、衝突させた加熱された第1の流体の少なくとも一部分を局所的に除去し、第1の移動基材の第1の表面を第2の移動基材の第1の表面に結合させるための装置であって、少なくとも1つの第1の流体送達出口、及び第1の流体送達出口に対して局所的に位置付けられる少なくとも1つの第1の流体捕捉入口と、第1の移動基材を支持し、第1の流体送達出口から送達される加熱された第1の流体が、第1の移動基材の第1の表面上に、それが加熱された第1の表面となるように衝突させられるように、第1の流体送達出口の近くに第1の移動基材を担持するように構成される第1のバッキング表面と、第2の移動基材を支持し、第2の移動基材の第1の主表面を、第1の移動基材の加熱された第1の表面と接触させる合流経路に沿って、第2の移動基材を担持するように構成される第2のバッキング表面と、を備える、装置が、本明細書に開示される。
第1の基材上に加熱流体を衝突させ、第1の基材を第2の基材に結合させるのに使用することができる例示的な装置及びプロセスの側面図である。 図1の例示的な装置及びプロセスの一部分の部分的断面の拡大側面図である。 基材上に流体を衝突させ、衝突させた流体を局所的に除去するのに使用することができる、例示的な装置及びプロセスの一部分の断面概略図である。 図3aの例示的な装置及びプロセスを操作することができる更なる方法を示す。 図3aの例示的な装置及びプロセスを操作することができる更なる方法を示す。 少なくとも1つの基材上に少なくとも1つの流体を衝突させ、衝突させた流体を局所的に除去するのに使用することができる、例示的な装置及びプロセスの部分的断面における側面図である。 基材上に流体を衝突させ、衝突させた流体を局所的に除去するのに使用することができる、別の例示的な装置及びプロセスの一部分の断面概略図である。 基材上に流体を衝突させ、衝突させた流体を局所的に除去するのに使用することができる、別の例示的な装置及びプロセスの一部分の部分的断面における平面図である。 基材上に流体を衝突させ、衝突させた流体を局所的に除去するのに使用することができる、例示的な装置及びプロセスの部分的断面における側面図である。
様々な図面における類似参照番号は類似要素を表す。幾つかの要素は、同様又は同一の複数で存在する場合があり、そのような場合、これらの要素が同じ参照番号を含み、説明の便宜上、要素のうちの1つ以上がプライム記号(’)によって指定される場合がある。特に指定されない限り、本文献における全ての図面及び図は、一定の縮尺ではなく、本発明の異なる実施形態を例示する目的で選択される。特に、様々な構成要素の寸法は、指示のない限り、例示的な表現としてのみ記述され、様々な構成要素の寸法間の関係は、図面から推測されるべきではない。本開示において、「上部」、「下部」、「上流側」、「下流側」、「下」、「上」、「前」、「後ろ」、「外」、「内」、「上へ」及び「下へ」、並びに「第1の」及び「第2の」等の用語が使用され得るが、これらの用語は、特に断りのない限り、それらの相対的な意味においてのみ使用されることを理解されたい。
本明細書に記載の装置及び方法は、第1の表面が加熱された第1の表面になるように、第1の移動基材の第1の(主)表面上に加熱された第1の流体(すなわち、加熱ガス状流体)を衝突させること、及び衝突させた加熱された第1の流体の少なくとも一部分(例えば、少なくとも約60体積割合、少なくとも約80体積割合、又は実質的に全て)の局所除去を対象とする。本明細書に記載の装置及び方法は、更に、第2の移動基材の第1の表面を、加熱された第1の流体の温度よりも少なくとも摂氏100度低い温度の第2の流体に接触すること対象とする(加熱された第1の流体の温度よりも少なくとも摂氏100度低い温度の、そのような第2の流体は、便宜上、「低温の」第2の流体として本明細書に言及される)。少なくとも摂氏100度低い温度は、第2の流体の温度が少なくとも摂氏100度の差で、加熱された第1の流体の温度よりも低いことを指す。例えば、加熱された第1の流体の温度が150℃の場合、第2の流体の温度は50℃以下である。
一部の実施形態において、第2の流体は、例えば、従来の送風機、ダクト、加熱空気送達システム等によって、第2の基材の第1の表面上に衝突させた、加熱流体(しかし、上述のように、第1の加熱流体よりも少なくとも摂氏100度低い温度で残る)であってもよい。一部の実施形態において、第2の流体は周囲温度流体であってもよい(概して、装置が設置される場所の周囲の周辺空気の温度であることを意味する)。そのような場合、周囲温度流体は、例えば従来の送風機等によって、第2の基材の第1の表面上に能動的に衝突させる移動流体(例えば、強制空気)であってもよい。代替として、周囲温度流体は、静止(非強制)空気であってもよく、空気の第2の基材の第1の表面との接触は、その静止空気を通る第2の基材の運動の効果によって生じる。一部の実施形態において、第2の流体は、周辺空気の周囲温度よりも低い温度に冷却され(例えば、冷凍設備、冷却水等を通して)、第2の基材の第1の表面に接触させた(例えば、その上に衝突させた)流体を意味する、冷却された流体であってもよい。
第2の流体が第2の基材の第1の表面上に衝突される、一部の実施形態において、衝突させた第2の流体の能動的な除去のための機構は、採用されなくてもよい。他の実施形態において、従来のフード、囲い板、ダクト等を使用して、衝突させた第2の流体の少なくとも一部分を(非局所的に)能動的に除去してもよい。一部の実施形態において、第2の流体(加熱された、冷却された、又は周囲温度のいずれに拘らず)を、流体送達出口を通って第2の基材の第1の表面上に衝突させてもよく、本明細書の他の部分で詳細に考察されるように、衝突させた第2の流体の少なくとも一部分(例えば、少なくとも約60体積割合、少なくとも約80体積割合、又は実質的に全て)は、少なくとも1つの第2の流体捕捉入口によって、局所的に除去される。
様々な実施形態において、加熱された第1の流体の温度は、少なくとも約150℃、少なくとも約200℃、少なくとも約250℃、又は少なくとも約300℃であってもよい。様々な実施形態において、低温の第2の流体の温度は、最高約200℃、最高約100℃、又は最高約50℃であってもよい。一部の実施形態において、低温の第2の流体は、周囲温度(装置が設置された特定の環境に依存して、例えば、15℃から35℃まで変動し得る)であってもよい。一部の実施形態において、上述のように、低温の第2の流体は、周囲温度を下回るまで冷却されてもよい。
加熱された第1の移動基材の第1の表面(その上で、加熱された第1の流体を衝突させた)、及び第2の移動基材の第1の表面(それと第2の流体を接触させた)は、次いで、互いの表面の融解結合(例えば、表面結合)を促進するために、互いと接触させてもよい。すなわち、衝突させた加熱された第1の流体による第1の基材の第1の表面の加熱後、第1及び第2の基材の第1の表面は、互いに接触させることができ、第1の基材の第1の表面が、第2の基材の第1の表面と接触する際に加熱された状態のままであることによって、第2の基材の第1の表面の温度が、融解結合が達成され得るように一瞬上昇する。当業者は、加熱状態にある間に、第1の基材の分子及び第2の基材の分子が少なくともわずかに混ざり、次いで、結合が達成されるように、冷却及び固化の際にも混ざり合った状態のままであるプロセスとして、そのような融解結合を理解されよう。
本明細書に開示されるように、加熱流体を移動基材の第1の表面上へ衝突させることは、第1の基材に許容できない物理的変化又は損傷を生じるのに十分なところまで、第1の基材の残りの部分(例えば、基材の内部及び/又は基材の第2の、反対方向の主表面)の温度を必ずしも上昇させることなく、達成されるべき融解結合に十分な第1の基材の第1の表面の温度を上昇させることができる。更に、第2の基材を低温の第2の流体に接触させることは、第1の基材との融解結合のプロセスによって、第2の基材が許容できないほどには物理的に変化しない、又は損傷を受けないことを保証し得る。
図1において示されるのは、少なくとも本明細書に記載の方法を実行するために使用することができる、例示的な装置1である。図1に示される一般的な種類の装置の使用によって、第1の移動基材110(図2において、繊維ウェブとして例示的に示されるが、後に関連するように、融解結合可能な第1の表面112を有する任意の好適な基材であり得る)、及び第2の移動基材120(図1において、突出部を含むフィルム基材として示されるが、融解結合可能な第1の表面121を有する好適な基材であり得る)は、互いに融解結合させることができる。装置1の使用において、第1の移動基材110はノズル400の近くを通り、それにより、加熱された第1の流体が第1の基材110の第1の表面112上に衝突される。このプロセスの間、第1の基材110は、バッキング表面231と接触してもよい。バッキング表面231は、第1の基材110を支持する役割を果たし得、また所望の場合、基材の第1の主表面が、融解結合を促進するように加熱される間、第1の基材の残りが、基材の損傷、融解等を防ぐ又は最小限に抑えるために十分な冷却を保持するのを支持するように、所望の温度(例えば、衝突させた加熱された第1の流体の温度を下回る100、200、又は300以上の摂氏温度)で保持され得る。同時に、第2の移動基材120の第1の表面121を、低温の第2の流体(ノズル400若しくは幾つかの他のソースから流出し得る、又は第2の基材120がそこを通って移動する周囲空気を含み得る)と接触させる。このプロセスの間、第2の基材120は、バッキング表面221と接触してもよい。バッキング表面221は、第2の基材120の温度を制御するように(例えば、基材120と低温の第2の流体との接触と協働して)、任意の所望の温度で保持され得る。
バッキング表面231及び221は、任意の好適な表面を含み得る。移動基材が、不連続又は多孔質である場合(例えば、基材が繊維ウェブである場合)、そのようなバッキング表面は、衝突させた流体が基材の厚みを貫通し、基材の第2の主表面を通り抜けて出ないように、基材の第2の主表面を閉塞する役割を果たす中実表面であり得る。このため、これらの実施形態において、本明細書に記載の加熱流体の衝突による移動基材の主表面の加熱は、加熱流体を、基材の主表面上に衝突させ、基材の反対側に面する主表面を通り抜けて出るように基材を通過する方法を包含しない。
一部の実施形態において、バッキング表面は、バッキングロール、例えば、温度制御ロールによって提供されてもよい。このため、図1の例示的な図において、基材110の第2の主表面113は、加熱流体が基材110の第1の主表面112上に衝突している間、バッキングロール230の表面231と接触する。同様に、基材120の第2の主表面122(又はかかる突出部が存在する場合、突出部123の最外部の表面)は、基材120の第1の主表面121が低温の第2の流体に接触している間、バッキングロール220の表面221と接触する。一部の実施形態において、温度制御ロールを使用して、片面又は両面の基材110及び120の表面を予熱又は予冷することができる。図1の例示的な図において、基材120の主表面121は、少なくとも基材120の表面121を予熱又は予冷するために、ロール210の表面211に接触してもよい。
図1の例証的な実施形態において、バッキングロール220及びバッキングロール230は、合流経路に沿って、それぞれ第1の移動基材110及び第2の移動基材120を担持し、ニップ222において、積層体150を形成するように、(それぞれ、基材110及び120の)第1の基材110の第1の主表面112が、表面112及び121の少なくとも表面結合が互いに生じるのに十分な温度(加熱された第1の流体の衝突によって確立される)の時、基材110の第1の主表面112及び基材120の第1の主表面121は、互いに接触する。本明細書に言及されるように、基材110及び120の任意の構成要素への任意の損傷、破砕及び同等のことを最小限に抑える状態下で、そのような結合を行うのに有利であり得る。これは、図1に示されるような、基材120が突出部(例えば、変形又は破砕しやすい場合がある)を含む場合には、特に有用であり得る。このため、バッキングロール230及び220は、材料の積層に通常使用される圧力(これに対して、相対的に高い圧力がしばしば好ましい)と比較して、超低圧でニップ222を動作するように配置され得る。様々な実施形態において、基材110及び120を合わせた結合は、リニアインチあたり約15ポンド未満(リニアセンチメートルあたり27ニュートン)、約10pli(リニアセンチメートルあたり18N)未満、又は約5pli(リニアセンチメートルあたり9N)未満の積層ニップ圧で行われ得る。更なる実施形態において、バッキングロール230、バッキングロール220、又は両方は、比較的軟質材料(例えば、ショアAスケールにおいて70未満の硬度を有するゴム材料)の少なくとも1つの表面層を含み得る。そのような比較的軟質表面層は、例えば、永久的に付着される軟質表面コーティングを有するロールの使用によって、軟質材料の取り外し可能なスリーブの使用によって、比較的軟質の弾性テープを用いてバッキングロールの表面を覆うことなどによって、達成され得る。所望の場合、片面又は両面のバッキングロールの表面は、ある位置において、選択的に積層圧を提供するように、ロールの面を越える場合がある。
ニップ222を出る際に、積層体150は、所望の場合、例えば、積層体150の片面又は両面の主表面を冷却ロールと接触させることによって、冷却流体を積層体150の片面又は両面上へ衝突させることなどによって、冷却され得る。積層体150は、その後、任意に好適なウェブ処理プロセスを通じて処理、ロールアップ、保存等され得る。例えば、更なる層は、積層体150上にコーティング又は積層されてもよく、個々の断片は、前述のように、そこから切断され得る。
一部の実施形態において、加熱された第1の流体を基材110の第1の表面112上に衝突すること、及び低温の第2の流体を基材120の第1の表面121上に衝突することは、図2において例示的に示されるように、ノズル400の使用によって達成され得る。(強調されるべき、ノズル400の流体送達構造の描写を明確にするために、本明細書で後述される、衝突させた流体の局所除去を促進する構造が図2に例証されないことに留意されたい)。
図2において側面図(基材110及び120の運動の方向と交差する軸、即ち、バッキングロール220及び230の長軸に整列させた軸に沿って示される)に示されるように、ノズル400は少なくとも、そこを通って加熱された第1の流体を基材110の第1の主表面112上衝突させ得る第1の流体送達出口420、及びそこを通って低温の第2の流体を基材120の第1の主表面121上に衝突させ得る第2の流体送達出口430を備える。第1の流体送達出口、第2の流体送達出口等に対する本明細書での言及は、便宜上、別々の出口(それぞれ第1及び第2の基材上に流体を送達するために使用される)を、互いに区別する等に使用され、異なる出口によって送達される流体が、組成において異ならなければならない必要がある等と解釈されるべきではない(しかし、本明細書に開示されるように、温度において異なる)、ということに留意されたい。第1の流体送達出口420は、それが流体接続される第1の流体送達チャネル421によって、加熱流体を供給され、第2の流体送達出口430は、それが流体接続される第2の流体送達チャネル431によって、低温流体を供給される。
ノズル400の内部の一部は、第1の流体送達チャネル421及び第2の流体送達チャネル431に(例えば、図2に示される内部区画422によって)分割され得、それは物理的に分離され、互いに流体接続されない。そのような様式において、第2の流体送達チャネル431及び第2の流体送達出口430は、第1の流体送達チャネル421及び第1の流体送達出口420に供給される加熱された第1の流体の温度よりも、少なくとも摂氏100度低い温度である低温の第2の流体(かつ、圧力、速度、流量、組成等においても異なる)を、第2の流体供給ライン411から供給され得る。
図2の例示的なノズル400は、加熱された第1の流体を第1の基材110の第1の主表面112上に衝突させ、低温の第2の流体を第2の基材120の第1の主表面121に衝突させ得る単一ユニットとして示されるが、本明細書に論じられる方法は、例えば2つの、隣接するが物理的に別のユニットの使用によって行われてもよく、これらのうちの1つが、その流体送達出口を通して加熱された第1の流体を基材110の第1の主表面112上に衝突させ、これらの他方が、その流体送達出口を通して低温の第2の流体を基材120の第1の主表面121上に衝突させることが理解されよう。このため、「ノズル」という用語が、考察の便宜上、本明細書に使用されるが、本明細書に記載の装置(例えば、ノズル)は、単一ユニットが第1及び第2の基材上にそれぞれ加熱された第1の流体及び低温の第2の流体を衝突させる装置、並びに、一方のユニットが第1の基材上に加熱された第1の流体を衝突させ、別のユニット(物理的に別個のユニットであり得る)が第2の基材上に低温の第2の流体を衝突させる複数のユニット装置を包含することを理解されたい。
典型的に、ノズル400は、流体送達チャネル421及び431を集合的に画定する中実(即ち、不透過性)区画442及び442’を備える。基材110に最も近接した区画442及び442’の終端は、流体送達出口420を集合的に画定することができる(かつ、出口420が、その作業面に流体透過性シート(詳細に後述される)を備えない場合、流体送達出口420を画定する唯一の要素であり得る)。同様に、基材120に最も近接した区画442及び442’の終端は、流体送達出口430を集合的に画定し得る。
区画442及び442’は、流体送達チャネル421及び/又は431が、一定の幅を有することが望ましい場合、(例えば、区画442及び442’がノズル400の流体送達チャネル421を画定する同様の様式で、ノズル500の流体送達チャネル521を画定する区画542及び542’に対して図3aに示されるような同様の様式で)互いに略平行に位置付けられ得る。別様では、区画442及び442’の間の幅は、例えば、流体が、チャネルの下方に進むにつれて、狭くなる又は拡張する流体送達チャネルを提供することが望ましい場合、変化してもよい。区画442及び442’に加えて、ノズル400は、(流体送達出口から離れて)ノズル400の後部部分を画定する1つ以上の区画415を備えることができる。このため、ノズル400は、少なくとも区画442、442’、及び415を備えることができ、これらは、供給ライン410によって供給される加熱された第1の流体が流れる第1の流体送達チャネル421、及び供給ライン411によって供給される低温の第2の流体が流れる第2の流体送達チャネル431に、区画422によって集合的に分割される筺体を提供し、流体が流体送達出口420及び430によってノズル400を出るための、主要の、又は唯一の経路を有する。
説明の便宜上、第1の流体送達出口420は、作業面424を備えることを特徴とし、これは、最も好都合には、加熱流体が出口420を出る際に通る表面であると見なされてもよい。作業面424は、区画442及び442’の終端によって画定される仮想弓状表面(例えば、円筒形の表面の断面図)等の仮想表面であってもよい。または、作業面424は、本明細書に詳細に後述されるような、物理層、例えば、流体透過性シートを備えてもよい。第2の流体送達出口430は、同様に、作業面434を備えることを特徴とする。
それぞれの出口及びその作業面は、円周長さ及び横幅(隣接した基材の運動の方向と交差する方向に延在する、即ち、隣接したバッキングロールの長軸と整列させた方向に延在する)を有し得る。幾つかの実施形態において、円周長さは、横幅よりも長い場合があるため、出口は、周囲方向に伸長される。図2の例示的な図において、第1の流体送達出口420は、ロール230に隣接するノズル400の面の全円周長さを越えて延在する(第2の流体送達出口430が同様に、ロール220に隣接するノズル400の面の全円周長さを越えて延在する)、一方、一部の実施形態において、ノズル400のそれぞれの面は、複数の別個の流体送達出口を備えることができる。そのような複数の出口は、横方向に配向された仕切り(例えば、翼部)によって画定されてもよく、ノズル面の円周長さを超えて間隙され得る。
図2の例示的実施形態において、第1の流体送達出口420及び第2の流体送達出口430は、分岐関係にある。分岐関係という用語は、図2に示されるように、第1の流体送達出口420の作業面424に垂直であるように描かれた軸423、及び第2の流体送達出口430の作業面434に垂直であるように描かれた軸433によって定義され得る。分岐関係とは、第1の流体送達出口420の垂直軸423及び第2の流体送達出口430の垂直軸433を意味し、ノズル400から離れた方向において、それらのそれぞれの作業面から延長された場合、それらがどれだけ延長されたかに関わらず、交差しない。分岐関係とは、更に、垂直軸423及び垂直軸433が互いに少なくとも25度離れて配向されることを意味する(例として、図2において、垂直軸423及び垂直軸433は互いに約90度離れて配向される)。様々な実施形態において、垂直軸423及び433は、互いに少なくとも約40度、少なくとも約60度、又は少なくとも約80度離れて配向される。更なる実施形態において、垂直軸423及び433は、互いに最大約140度、最大約120度、又は最大約100度離れて配向される。
当業者は、弓状流体送達出口(更に詳細に後述される)を有する実施形態において、垂直軸423及び433の相対配向は、垂直軸が位置付けられるそれぞれの出口に沿って円周位置によって変化し得ることを認識されよう。そのような場合において、2つの流体送達出口が、分岐関係にあるという表示は、互いに最も近位にある2つの出口の少なくとも一部分(例えば、突出部435に近位の出口420及び430の一部分)が、分岐関係にあることを意味する。場合によっては、例えば、流体送達出口の少なくとも1つが、例えば、ほぼ半円筒状形状を形成するように、周囲方向に延長される場合には、他の流体送達出口に遠位(例えば、突出部435に遠位)の流体送達出口の一部分は、他の流体送達出口のいかなる、又は全ての部分と分岐関係にあり得ない。しかしながら、そのような場合において、互いに最も近位にある2つの出口の少なくとも一部分が、分岐関係にある上述の状態が満たされる限り、流体送達出口は、本明細書に定義されるように分岐関係にあると依然として見なされる。
本明細書に開示の分岐関係に配置される第1及び第2の流体送達出口420及び430は、2つの合流する基材上への第1及び第2の流体の指向のために特に有利であり得る。特に、分岐関係にあるそのような流体送達出口は、例えば、図1及び2に示される様式において、ノズル400をバッキングロールによって構築されるニップ(例えば、積層ニップ)に密に隣接して設置することを可能にする。
図1及び2の例示的な図において、第1の流体送達出口420は、バッキングロール230の隣接面と略一致する(つまり、それと略同様の形状を有し、かつ略平行である)作業面424と共に弓状である。これは、第1の流体送達出口420の作業面424をバッキングロール230にごく近接して設置することを可能にするために有利であり得る。このため、様々な実施形態で、ノズル400の動作において、第1の流体送達出口420の作業面424は、最接近する点において、基材110の第1の主表面112から約10、5、又は2mm未満であり得る。同様に、図1及び2の例示的な図において、第2の流体送達出口430は、バッキングロール220の隣接面と略一致する作業面434と共に弓状である。これは、第2の流体送達出口430の作業面434をバッキングロール220にごく近接して設置することを可能にするために有利であり得る。様々な実施形態で、ノズル400の動作において、第2の流体送達出口430の作業面434は、最接近する点において、基材120の第1の主表面121から約10、5、又は2mm未満であり得る。
特定の実施形態において、第1の流体送達出口420は、バッキングロール230の隣接面と略一致する作業面424と共に弓状であり、第2の流体送達出口430は、バッキングロール220の隣接面と略一致する作業面434と共に弓状である。これにより、それぞれの流体送達出口のそれぞれの作業面が、そのそれぞれの基材の第1の主表面に非常に近くなるように、ノズル400を位置付けることが可能になり得る。
出口420及び430が、(円筒形の)バッキングロールの隣接面に密に嵌合されることが望ましい実施形態において、それぞれの出口の作業面は、出口が嵌合されるバッキングロールの表面の断面と一致する曲率半径を有する略円筒形の表面の断面の弓状形状を備え得る。バッキングロール220及びバッキングロール230が、同じ直径であるという状況において、2つの流体送達出口は、このため、同じ曲率半径を有する対称であり得る。しかしながら、図1及び2において示される実施形態におけるように、バッキングロール220及びバッキングロール230の直径が異なる場合、第1の流体送達出口420の曲率は、第2の流体送達出口430の曲率とは異なる場合がある。
それぞれの弓状出口の円周長さは、必要に応じて異なる場合がある。例えば、図1及び2において、出口420の円周長さは、出口430の円周長さよりも長い。任意に、一方又は両方の出口は、出口の円周長さを変更するために、調節することができる調節可能なシャッター(いずれの図にも図示せず)を備えることができる。そのようなシャッターを使用して、例えば、基材の移動速度とは関係なく、衝突する流体における基材の滞留時間を調節してもよい。装置1の動作において、シャッターの位置、並びに流体温度、流体の流量、バッキングロールの温度等といった他のプロセス変数は、所望に応じて、例えば、処理される特定の基材の線速度、厚さ、及び他の特性を考慮して、操作されてもよい。具体的には、本明細書に後述されるように、例えば、第2の流体送達出口430上に位置付けられるそのようなシャッターは、第2の流体を基材120の第1の主表面121上に衝突させないように、完全に閉鎖されてもよい。
流体送達出口420及び流体送達出口430は、任意の好適な横幅を有するように選択されてもよい。本明細書に使用される、横とは、加熱される基材の運動の方向と交差する方向であり、バッキングロールの長軸に平行な方向(即ち、図1及び2において、平面の方向及び平面から外の方向)であることを意味する。一部の実施形態、特に、結合される基材のうちの少なくとも1つが細長いストリップの形状である場合において、流体送達出口の横幅が比較的狭いことが所望され得る(例えば、結合される基材の幅を考慮して選択される)。そのような場合において、流体送達出口が、結合させる基材の長軸に実質的に整列させた方向及びその運動の方向に、伸長される(例えば、周囲方向に伸長される)ことが更に所望される(基材の長軸及びその運動の方向は、移動基材がバッキングロールによって支持される場合、弓状であり得ることを留意されたい)。例えば、図2において、出口420の作業面424は、基材110の長軸に実質的に整列させた軸、及びその運動の方向に沿って、周囲方向に伸長される。
第1の流体送達出口420の円周端部及び第2の流体送達出口430の円周端部は、図2に例示的に示されるように、突出する突出部435を形成するように、互いに隣接して位置付けられ得る。2つの出口に互いに接近する角は、突出部435が比較的鋭角の突出部の形を取るように、出口420の作業面424及び出口430の作業面434が最接近又は接触するそれらの点で、互いに対して鋭角になる。そのような鋭く突出する設計は、突出部435を、バッキングロール220とバッキングロール230との間の合流するニップ領域の深くに位置付けることを、有利に可能にすることができ、実質的に基材が互いに接触する瞬間まで、流体を各基材上に衝突させることを可能にし得る。様々な実施形態において、最接近するそれらの点で、出口420の作業面424及び出口430の作業面434は、互いに対して約70度未満、約50度未満、又は約30度未満の角度であり得る。
一部の実施形態において、流体送達出口の作業面は、それが嵌合されるバッキングロールと一致しない場合がある。例えば、出口420及び430のいずれか又は両方は、図1及び2に示されるような弓状というよりもむしろ略平面(平坦)であり得る。これは、流体送達出口が、バッキングロールの近くに位置付けられないことを意味し得るが、作業面からバッキングロールまでの距離は、流体送達出口の長さによって異なる場合があり、これは依然として、場合によっては許容され得る。
言及されるように、流体送達出口の作業面は、開放され得るか、あるいは、流体が通過できる流体透過性シートを備えてもよい。そのような流体透過性シートは、例えば、出口の円周長さにわたって、出口を通る流体の流量をより均一な状態にすることができる。更に、シートの特徴によって、このシートは、流体送達チャネルを通る流量の、元の方向から若干離れて流体を方向転換させることができる。例えば、図2を参照すると、供給410からの加熱された第1の流体は、区画422の長軸と略整列させた方向に、流体送達チャネル421を貫流することができるが、流体送達出口420の作業面424で流体透過性シートを通過する際、流体は、作業面424の垂直軸423に更に密に整列させた方向の流れに、少なくとも若干方向付けられ得る(例えば、図2において流体流量を示す複数の矢印によって示されるように)。そのような設計は、より接線配向において基材110上に衝突させるのとは対照的に、基材に垂直により近い方向で加熱された第1の流体を基材110上に衝突させるのに有利であり得る。同様の考察は、出口430の作業面434上の流体透過性シートの存在に関して適用される。流体送達チャネル421及び/又は431内の内部バッフル(いかなる図にも図示せず)はまた、流体を所望の方向に方向付けるために使用される場合がある。
様々な実施形態において、流体透過性シートは、シートに少なくとも約20、少なくとも約30、又は少なくとも約40の開口面積率を集合的に提供する貫通開口部を備えることができる。更なる実施形態において、流体透過性シートは、最大約90、最大約80、又は最大約70の開口面積率を備えることができる。特定の実施形態において、流体透過性シートは、少なくとも約0.2mm、少なくとも約0.4mm、又は少なくとも約0.6mmの直径の貫通孔を有する穿孔スクリーンを備えることができる。流体透過性シートは、例えば、最大約4mm、最大約2mm、又は最大約1.4mmの直径の貫通孔を有する穿孔スクリーンを備えることができる。貫通孔は、例えば、横方向に伸長したスロット等といった、伸長した形状であってもよい。開口面積率と貫通孔の大きさの組み合わせは、基材の均一の加熱を増強するように選択され得る。スクリーンは、本明細書に概説される使用に十分な耐久性及び耐温度性を有する任意の材料からなり得る。金属スクリーン、例えば、鋼鉄が好適であり得る。
流体(例えば、加熱された第1の流体)は、任意の公称線速度(出口の開口部で分割される体積流量)で、流体送達出口の作業面を出ることができる。そのような流体の速度は、供給ライン410によって第1の流体送達チャネル421に供給される流体の体積流量によって、流体送達出口420の大きさによって、出口の作業面などでの流体透過性シート(存在する場合)における貫通孔の開口面積率及び/又は直径によって等で、影響を受ける、及び/又は判定され得る。線速度は、一般的に、例えば、マッハ0.5未満、典型的には、マッハ0.2未満の低亜音速領域であり得る。多くの場合、線速度は、毎秒数メートルの範囲、例えば、毎秒50メートル未満、25メートル未満、又は15メートル未満であろう。したがって、本明細書に使用される流体衝突装置及び方法は、例えば、多くの場合、線速度アプローチ又は過度の音速に依存する、ホットエアナイフの使用とは区別することができる。
言及されるように、装置1の動作中、出口430を通ってノズル400を出る低温の第2の流体の線速度は、加熱された第1の流体が出口420を通って出ることとは関係なく、制御され得る。出口420及び430の作業面424及び434の領域は、それぞれ、所望の大きさの領域を衝突するように選択され得、加熱される基材の特徴(例えば、それらの幅、厚さ、密度、熱容量等)を考慮して選択され得る。多くの場合、例えば、約5〜500平方センチメートルの範囲の作業面を有する出口が使用され得る。加熱された第1の流体及び低温の第2の流体の体積流量、並びにそれらの温度は、所望に応じて、それぞれ選択されてもよい。融解結合の用途のために、加熱された第1の流体の温度は、第1の基材の構成要素の軟化点又は融点と少なくとも等しい、又は若干上回るように選択され得る。
任意の好適な加熱ガス状流体が加熱された第1の流体として使用されてもよく、周囲空気が好都合な選択である。しかしながら、所望に応じて、除湿空気、窒素、不活性ガス、又は特定の効果(例えば、接合性、疎水性等の促進)を有するように選択されるガス混合物が使用され得る。流体は、供給ライン410を通ってノズル400に送達される前に、外部ヒーター(いずれの図にも図示せず)によって加熱され得る。加えて、又は代わりに、加熱要素は、ノズル400内に供給され得るか、又はノズル400の更なる加熱(例えば、抵抗加熱、赤外線加熱等)が適用され得る。同様に、低温の第2の流体の温度は、任意の好適な方法によって、(加熱又は冷却を介して)制御されてもよい。
本明細書に開示されるように、加熱された第1の流体は、第1の基材上に衝突させた後、局所的に除去される。局所除去とは、ノズルによって第1の基材の表面上に衝突させた加熱された第1の流体が、流体衝突ノズルの局所近傍から能動的に除去されることを意味する。これは、周囲の大気に消散させるか、あるいは流体衝突ノズルから少し離れた距離(例えば、少なくとも1デシメートル)に位置付けられる装置(例えば、フード、囲い板、ダクト等)によって除去されるかのいずれかで、衝突させた加熱流体が、ノズルの局所近傍から受動的に流出することが可能な処理と対比されることである。そのような局所除去は、本明細書に先に記載の一般的な種類のノズルの使用によって達成されることができ、流体送達出口を有し、流体送達出口に対して局所的に位置付けられる少なくとも1つの流体捕捉入口の追加を伴う流体送達チャネルを備える。局所的に位置付けられるとは、それらの互いの最接近点で、流体捕捉入口が、流体送達出口から10mm未満に位置することを意味する。様々な実施形態において、それらの最接近点で、流体捕捉入口は、流体送達出口から約5mm未満、又は約2mm未満に位置する。流体捕捉入口は、流体除去チャネルに流体接続され、ここを通って、流体捕捉入口によって捕捉される流体は、能動的に除去され得る(例えば、いずれの図にも示されない、外部の吸引送風機に流体接続される排気ラインによって)。流体捕捉入口は、衝突させた流体が、基材の局所近傍を出て、もはや局所的に除去できないような周囲の大気に不可逆的に消散できる前に、ノズルの局所近傍から衝突させた流体の実質的な体積割合を局所的に除去することができる。様々な実施形態において、衝突させた加熱された第1の流体の体積流量の少なくとも約60%、少なくとも約80%、又は実質的に全ては、本明細書に開示の装置及び方法によって局所的に除去される。
局所的に位置付けられた流体捕捉入口を有する例示的なノズル500は、それがノズル500に隣接して通過するように(基材100の運動の方向が平面の外にある)、基材100の縦方向に沿った部分的断面図で、図3aにおいて代表的な様式で示される。説明の簡素化のために、図3aは、単一流体送達チャネル521、単一流体送達出口520、及び単一(第1の)基材100(例えば、バッキングロール200のバッキング表面201と接触する)のみを示す。一部の実施形態において、そのようなノズルは、「片面」(即ち、唯一の流体(即ち、加熱流体)を唯一の移動基材上に衝突させるように構成される)であってもよいが、加熱された第1の流体を2つの合流する基材の第1の基材上に、及び低温の第2の流体を2つの合流する基材の第2の基材上に、衝突させることが所望される実施形態において(ノズル400について記述される同様の様式において)、図4について更に詳細に検討されるように、2つの流体送達チャネル、2つの流体送達出口等を備えるノズルが使用されてもよいことを理解されたい。このため、図3aの代表的な基材100は、様々な実施形態及び配置において、その上に加熱流体が衝突される第1の基材(例えば、基材110)、又はその上に低温流体が衝突される第2の基材(例えば、基材120)を表し得る。
図3aの例示的な実施形態において、流体送達出口520及びその流体送達チャネル521、並びに流体捕捉入口540/540’及びその流体除去チャネル541/541’が1つのユニットとして示され、共通区画542及び542’をそれらの間に有し、本明細書で考察される流体の衝突及び除去は、2つ以上の隣接するが、物理的に別個であるユニットの使用によって行われることができ、これらのうちの少なくとも1つは、流体送達出口520を通って流体を衝突させ、これらのうちの少なくとも他方は、流体捕捉入口540又は540’を通って衝突させた流体を局所的に捕捉することを理解されたい。このため、「ノズル」という用語が、考察の都合上、本明細書に使用される一方、本明細書に記載の装置(例えば、ノズル)は、単一ユニットが流体を衝突させ、かつ、衝突させた流体を捕捉する装置、並びに、1つ以上のユニットが流体を衝突させ、1つ以上の更なるユニット(物理的に別個のユニットであり得る)が衝突させた流体を捕捉する複数のユニット装置を包含することを理解されたい。
ノズル400に対してと同様に、ノズル500は、作業面524(この場合、穿孔スクリーン525を備える)を備える流体送達出口520を備え、流体送達出口520は、流体送達チャネル521に流体接続される(このうち、流体送達出口520に近接した部分のみが、図3aに示される)。更に、ノズル500は、流体捕捉入口540及び540’を備え、これらのそれぞれは、流体送達出口520に対して局所的に位置付けられる。流体捕捉入口540及び540’は、それぞれ、流体除去チャネル541及び541’に流体接続される。示される例示的な形態において、流体捕捉入口540及び540’は、流体送達出口520と横方向に側面を接する(つまり、それらは、基材100の運動の方向と交差する方向に、例えば、バッキングロール200の長軸に沿った方向に、いずれかの側に位置する)。同様に、流体除去チャネル541及び541’は、流体送達チャネル521と横方向に側面を接し、(中実)区画542及び542’によってのみ、それぞれそこから分離される。このため、流体除去チャネル541は、区画542によって片方の側面上に、及び区画543によって他方の側面上に画定される(本実施形態において、この領域内にノズル500の外部の筺体を備える)。流体除去チャネル541’は、同様に、区画542’及び543’によって画定される。
図3aの1つの基材の図の簡易化した、代表的な1つの送達出口を再度参照すると、活性吸引が流体除去チャネル541及び541’に適用される場合(例えば、外部の吸込扇風機又は送風機によって)、流体送達出口520の作業面524を出て、基材100の第1の主表面101上に衝突させる流体の実質的な体積割合は、流体捕捉入口540及び540’によって局所的に捕捉され、流体除去チャネル541及び541’によって除去され得る。衝突させた流体のそのような局所捕捉は、それが基材100の表面101上に衝突する後、その間、又は場合によってはその前でさえ、流体の流量パターンを変化させることが明らかになっている。例えば、そのような局所捕捉は、ある位置における流体の流れを急激に遅延させる、又は停止させるような様式において、流体を基材上に衝突させる流体の流れの停滞現象を修正、軽減、又は実質的に排除することができる。流量パターンを変化させる際、局所捕捉は、ある位置における、衝突させた流体と基材との間の熱伝達率を有利に修正する(例えば、増加させる)ことができ、及び/又は、それは基材のより広範な領域にわたって加熱の更に均一の伝達を提供することができる。
流体捕捉入口540の作業面544及び544’は、流体送達出口520の作業面524とほぼ平坦に位置付けられ得るため、作業面544、544’、及び524は、図3aにおいて距離545によって表されるように、基材100の表面101から概して等距離である(図3aの設計では、流体捕捉入口540及び540’の作業面544及び544’は、流体透過性スクリーンではなく仮想表面を構成する)。ノズル500は、流体送達出口520の作業面524、並びに流体捕捉入口540の作業面544及び544’が、基材100の第1の主表面101の、約10、約5、又は約2mm以内で位置付けられるように、位置付けられ得る。区画542及び543の終端(基材110に最も近い)は、図3aに示されるように、基材100から概して等距離であり得る。別様では、外向き側面区画543の終端は、基材110により近く延在させることができ、これは、流体捕捉入口540によって衝突させた流体の捕捉を強化することができる(同様の考察が、流体捕捉入口540’に適用される)。
図3a、3b、及び3cは、流体捕捉入口540及び540’の作業面544及び544’が、開放され、穿孔スクリーン又は任意の他の種類の流体透過性シートを備えない実施形態を例証する。そのような場合には、流体捕捉入口の作業面は、区画の終端によって、主に画定され得る。例えば、作業面544は、区画543及び542の終端によって、例えば、図2において示されるハウジング415といった)図3において示されない横方向に延在する区画の終端と組み合わせて、少なくとも部分的に画定され得る。しかしながら、様々な実施形態において、流体透過性シートは、1つ以上の流体捕捉入口の作業面で提供され得る。そのような流体透過性シートは、流体捕捉出口が局所的に位置付けられる流体送達入口の作業面で提供される流体透過性シートの特性と同様の特性(例えば、開口面積率等の)を備えることができ、流体送達入口の流体透過性シートの延長であり得る(例えば、実施例1のような場合)。他の実施形態において、流体捕捉入口の流体透過性シートは、流体送達入口の流体透過性シートとは異なる特性を備える、及び/又は異なる材料からなり得る。
図3aは、ノズル500の形態、ノズル500から基材100までの距離、使用される衝突させた流体の速度等を組み合わせて、衝突させた流体が、任意のかなりの程度まで入口540及び540’の境界を越えて横方向に貫通することができる前に、出口520を出て、基材100上に衝突する実質的全ての流体が、入口540及び540’によって捕捉されることを提供する、実施形態を例証する。この現象は、図3aにおいて、流体の流れの方向を示す矢印によって表される。(当然ながら、出口520を出る、ある程度少量の流体は、基材100上に衝突する前に、入口540又は540’によって除去され得る)。図3bは、ある程度の量の衝突させた流体が、入口540及び540’の境界を越えて横方向に貫通することができる(そして、ひいては、少なくとも少量の周囲空気と局所的に混合することができる)ように、ノズル500が操作されるが、捕捉入口540及び540’によって供給される吸引は、衝突させた流体の実質的に全てが、捕捉入口540及び540’によって、依然として捕捉されるには十分強力である、実施形態を例証する。図3cは、衝突させた流体の実質的に全てが、捕捉入口540及び540’によって捕捉されるように、ノズル500が操作され、ある程度の量の周囲空気はまた、捕捉入口によって捕捉される、実施形態を例証する(図3cにおいて、周囲空気の流れは、破線の矢印によって示される)。ノズル500がこの様式で操作される際、様々な実施形態において、捕捉周囲空気の体積流量は、捕捉衝突させた流体の体積流量の最大約10%、最大約20%、又は最大約40%に及び得る。
当業者は、本明細書に開示の方法によって、衝突させた流体が、流体捕捉入口の境界を越えて少なくとも若干横方向に循環し、なおかつ流体捕捉入口によって局所的に捕捉され、除去され得ることを理解されよう。ノズル500の設計及びシステムの動作パラメーター(例えば、流体の流速、流体除去チャネルを通って適用される吸引等)の調節は、衝突させた流体が、捕捉入口によって捕捉される前に、流体捕捉入口の境界を越えて横方向に貫通することができる範囲を変更することができ、及び/又は衝突させた流体に加えて周囲空気が捕捉される範囲を変更することができ、これらのいずれか、又は両方は、基材100によって経験される加熱の均一性を有利に増強できることが明らかになっている。
図3a、3b、及び3cを考慮する際、当業者は、これらの例示的な図において、流体送達出口520は流体捕捉入口540及び540’のみと横方向に隣接し、流体送達出口520の周囲を完全に取り囲むように、基材100の運動の方向に流体送達出口520を取り囲む流体捕捉入口に対する設備がないことを認識し得る。しかしながら、ノズル400に関して考察され、図4に関して後で考察される同様の様式において、ノズル500の入口及び出口は、基材100の運動の方向に整列させた入口及び出口の伸長した軸を有する周囲方向に伸長した弓状形状を備えることができる。このため、様々な実施形態において、流体送達出口520と横方向に側面に接する流体捕捉入口540及び540’を提供することは、流体捕捉入口を有する流体送達出口520の周囲の少なくとも約70%、少なくとも約80%、又は少なくとも約90%を取り囲むのに十分であり得る。(当業者はまた、図4を参照して更に詳細に記載されるように、2つの基材を結合させるためにノズル500を使用する際、流体捕捉入口とそれぞれ横方向に側面を接する2つの流体送達出口は、それらの円周の終端と極めて近接に位置付けられてもよく、これが、組み合わせた出口については、流体捕捉入口と接しない出口領域を更に最小限に抑えることも理解されよう)。
言及されるように、一部の実施形態において、流体を基材上に衝突させ、また衝突させた流体の少なくとも一部分を局所的に捕捉及び除去するように構成されるノズルは、片面ノズルであってもよく(図7に関して、後に詳細に本明細書で記載される)、それは、加熱流体を第1の基材上に送達する機能のみを備え、低温の第2の流体を第2の基材上に送達する機能を有しない(また、衝突させた第2の流体を局所的に捕捉しない)ことを意味する。そのような実施形態において、代表的な図3a、3b及び3cは、加熱流体を第1の基材100上に衝突させ、衝突させた加熱流体の一部分を局所的に捕捉するように構成される例示的な片面ノズルに対応し得る。他の実施形態において、流体の局所捕捉を行うように構成されたノズルは、両面ノズルであってもよく、それは、加熱された第1の流体を第1の基材上に送達し(例えば、図2を参照して記載されるように)、衝突させた加熱された第1の流体を局所的に捕捉することができ、また低温の第2の流体を第2の基材上に送達し、衝突させた低温の第2の流体を局所的に捕捉することもできることを意味する。そのような場合において、図3a、3b及び3cは、加熱された第1の流体を第1の基材上に衝突させ、衝突させた第1の流体の一部分を局所的に捕捉するように構成される、かかる両面ノズルの第1の面、又は低温の第2の流体を第2の基材上に衝突させ、衝突させた第2の流体の一部分を局所的に捕捉するように構成される、かかる両面ノズルの第2の面のいずれかに対応し得る。
かかる両面の実施形態に対応するノズルは、図4を参照して、更に詳細に記載される。例示的な実施形態において、ノズル500は、作業面524を有する第1の流体送達出口520を備え、出口520は第1の流体送達チャネル521に流体接続され、第1の流体除去チャネル541及び541’に流体接続される第1の流体捕捉入口540及び540’に横方向に側面を接する(図3aについて全て記載される)。
ノズル500は、更に、作業面554を有する第2の流体送達出口550を備え、出口550は第2の流体送達チャネル551に流体接続され、第2の流体除去チャネル561及び561’のそれぞれに流体接続される、それぞれ作業面564及び564’を有する第2の流体捕捉入口560及び560’と横方向に側面を接する。これらの特徴の全ては、流体捕捉入口及び流体除去チャネルを加えて、図2のノズル400に類似している。したがって、流体送達チャネル521及び551は、ノズル400の流体送達チャネル421及び431と実質的に同等であると見なされてもよく、流体送達出口520及び550は、ノズル400の流体送達出口420及び430と実質的に同等であると見なされてもよい。このため、ノズル400の特徴の関連説明、例えば、出口の周囲方向に伸長した、及び/又は弓状の性質、基材付近のそれらの位置付け、突出した突出部535を形成するための出口の調整等は、ノズル500の特徴と同様の様式で適用されることを理解されよう。特に、ノズル500の流体送達出口520及び550は、上述の様式において、分岐関係にある。特定の実施形態において、流体捕捉入口540及び540’は、流体送達出口520と一致してもよく、これらの全ては、バッキングロール200の隣接面201と一致し得る(つまり、これらの要素の全ての弓状形状は、同様であり、互いに略平行であり得る)。同様の考察が、流体捕捉入口560及び560’、並びに流体送達出口550に対して、互いに、及びバッキングロール205の表面206に対して適用される。
図4のノズル500において、区画522は、ノズル500の内部を、供給ライン510によって加熱された第1の流体が供給され得る第1の流体送達チャネル521、及び供給ライン511によって低温の第2の流体が供給され得る第2の流体送達チャネル551に分割する。
少なくとも1つの流体排出ラインを使用して、ノズル500の流体除去チャネルから局所的に捕捉された流体を排出する。一部の実施形態において、流体除去チャネル541及び561は、単一流体除去チャネルの部分を備えてもよく、その間に分割する区画がない。このため、この実施形態において、単一流体排出ラインを使用して、除去チャネル541及び561から流体を排出してもよい。区画(例えば、区画522の一部分)が、流体除去チャネル541と561との間に提供される場合、図4に示されるように、別個の流体排出ライン571及び572が、それぞれの流体除去チャネルに対して提供され得る。同様の考察が、チャネル541’及び561’に適用される。更に、所望の場合、別個の流体排出ラインが、流体除去チャネル541及び541’に接続され得る。代替として、通路は、流体除去チャネル541及び541’を相互接続する、ノズル500(例えば、横方向に流体送達チャネル521を通過する)内に提供され得るため、単一流体排出ラインが両方に対して使用され得る。同様の考察が、チャネル561及び561’に適用される。
同様に、第1の流体送達出口520を使用して、第1の移動基材100の第1の主表面101上に加熱された第1の流体を衝突させてもよく、一方、基材100は、バッキング表面201(例えば、バッキングロール200の)と接触する。同様に、流体送達出口550を使用して、第2の移動基材105の第1の主表面106上に低温の第2の流体を衝突させてもよく、一方、基材105は、バッキング表面206(例えば、バッキングロール205の)と接触する。これらの操作は、流体捕捉入口540、540’、並びに560及び560’、並びに関連する流体除去チャネル等が、上述のように、衝突させた流体の少なくとも一部分を局所的に捕捉し、除去するように使用されることを除いて、ノズル400について記載される同様の様式で行われ得る。
場合によっては、流体送達チャネルに、それぞれ流体接続される複数の横方向に間隙した流体送達出口を提供することが望ましい場合がある。本明細書の他の箇所のように、横方向は、衝突させるべき流体が載った基材の運動の方向、例えば、バッキングロールの長軸に沿った、交差する方向を表す。図5は、そのような例示的な形態、また、単一の代表的な基材100の簡素化の文脈において、基材の運動の方向が図5の平面の外であることを示す。例示的なノズル600は、それぞれ作業面624及び624’を有する第1及び第2の横方向に間隙した流体送達出口620及び620’を備え、それぞれ、流体送達チャネル621及び621’に流体接続される。例証した実施形態において、作業面624及び624’は、それぞれ、穿孔スクリーン625及び625’を備える。外側の流体除去出口640及び640’は、横方向に外向きに側面を接する流体送達出口620及び620’が提供される。また、流体送達出口620と620’との間に横方向に挟まれる、追加の内側の流体捕捉入口670も提供される。流体捕捉入口640、640’、及び670は、それぞれ、作業面644、644’、及び674を備え、それぞれ、流体除去チャネル641、641’、及び671に流体接続される。外側の流体除去チャネル641及び641’は、それぞれ、区画642及び642’によって、流体送達チャネル621及び621’から分離される。外側の流体除去チャネル641及び641’は、それぞれ、区画643及び643’によって、更に画定され、これは、これらの配置において、ノズル600のハウジングの一部を備え得る。内側の流体除去チャネル671は、区画672及び672’によって、それぞれ、流体送達チャネル621及び621’から分離される。
様々な流体送達及び除去チャネルの説明において、ノズル400及び500に関して、本明細書に先に提供される流体送達出口及び流体捕捉入口は、ノズル600の様々なチャネル、出口及び入口に適用可能である。そして、当然ながら、単一の代表的な基材100に関して、図5において(説明の便宜上)示されるが、図4のノズル500について記載の同様の様式において、加熱された第1の流体及び低温の第2の流体を、それぞれ第1及び第2の移動基材上に衝突させるために使用される場合、ノズル600が、それらの機能を行うために必要である際、チャネル、出口、入口等を備えることを理解されたい。(つまり、ノズルは両面ノズルを備え得る)。特に、ノズル600は、流体送達出口の2つの横方向に間隙した対を備えることができ、所定の対のそれぞれの出口は分岐関係にあり、流体送達出口の横方向に間隙した対は、流体捕捉入口の対によって横方向に外向きに側面を接し、それらの間に横方向に挟まれた流体捕捉入口の更なる対を有する。加えて、図5の代表的な基材100は、様々な実施形態及び配置において、加熱されたをその上で衝突させる第1の基材(例えば、基材110)、又は低温流体をその上で衝突させる第2の基材(例えば、基材120)表し得ることが理解されよう。
図5に例証されるように、流体送達出口620及び620’の作業面624及び624’を出て、基材100上に衝突する流体の少なくとも一部分は、流体捕捉入口640、640’及び670によって局所的に捕捉される。当業者は、流体送達出口620間に横方向に内側の流体捕捉入口670の介在が、別様では2つの出口からの流体の衝突をもたらし得る任意の滞留点を、軽減又は排除し得ることを理解されよう。図5に示される種類の設計は、幅広の基材の加熱(又は冷却)において増強された均一性を提供することができる。加えて、この種類の設計は、平行ストリップで基材を加熱することが望ましい場合において、有利であり得る。そのような場合、流体送達出口620は、概して1つの基材ストリップ上に集中させ、流体送達出口620’は、もう一方の上に集中させてもよい。
複数の、横方向に間隙した流体送達出口が使用され、流体捕捉入口が、流体送達出口と横方向に外向きに側面を接して位置付けられ、追加の流体捕捉入口が、流体送達出口の間に横方向に位置付けられるノズル600の基本設計は、所望に応じて、延在され得る。つまり、ノズルは、交互に流体捕捉入口を横方向に組み入れて、(それらの長軸をウェブの運動の方向に略整列させた)任意の数の流体送達出口で製造されてもよい。前述のように、複数の、物理的に別個の流体送達出口及び流体捕捉入口が、同様の終端に提供され得る。任意のそのような設計は、本明細書に開示の方法によって、幅広の基材が加熱されることを可能にし得る。
1つ以上の流体を1つ以上の基材上に衝突させることに関する更なる詳細は、2010年12月21日に出願され、Apparatus and Methods for Impinging Fluids on Substratesと題された、米国特許出願第12/974,329号において明らかにすることができ、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。
流体送達出口は、流体がその上に衝突する移動基材の経路に対して任意の好適な配向(例えば、角度配向)で、位置付けられても良い。そのような配向は、軸823に沿う(即ち、図2の軸423に類似の軸に沿う)、代表的なノズル800(基材810に対する)を通して見られる部分的断面図の上面図に示される、図6の図を参照して考察することができる。図6において、流体送達出口、入口等の任意の僅かな曲率は、説明を明確にするため無視される。ノズル800は、壁部842及び842’並びに区画825及び825’によって画定される流体送達出口820及び流体送達チャネル821を備え、流体送達チャネル821は流体除去チャネル827及び827’から分離し、流体が流体供給ライン910を介して流体送達チャネル821に供給される。流体送達出口820は、そこを通して流体を基材810の第1の主表面812上に衝突させる作業面824(穿孔スクリーン826によって画定される)を備える。衝突させた流体は、流体捕捉入口828及び828’によって捕捉されてもよく、並びに流体除去チャネル827及び827’によってそこから除去されてもよく、並びに流体排出ライン(図示せず)によって、そこから排出されてもよい。
一部の実施形態において、流体送達出口820は、図6で明らかにされるように、長軸を含むことができる。流体送達出口の長軸は、その上に流体が衝突する基材の経路832に対して(またこのため、基材810の長軸「L」に対して)、任意の好適な角度で配向されてもよい。一部の実施形態において、流体送達出口820の長軸は、基材810の長軸「L」に略整列されてもよい(即ち、そのプラス又はマイナス5度の範囲内の角度配向で)。他の実施形態において、流体送達出口820の長軸は、基材810の長軸「L」に対して斜角であってもよい。本明細書で定義されるように、斜角とは、流体送達出口の長軸が、基材経路から、及び基材の長軸「L」から少なくとも20度離れて(つまり、プラス又はマイナスに時計回り又は反時計回り方向である)配向されることを意味する。一部の実施形態において、流体送達出口820の長軸は、基材経路にほぼ横断方向に配向され、それは流体送達出口の長軸が、基材810の横軸「T」のプラス又はマイナス20度の範囲内に配向されることを意味する(またこのため、基材810の長軸「L」から、例えば約70〜110度離れた角度で配向されてもよい)。一部の実施形態において、図6に例証される特定の実施形態において示されるように、流体送達出口820の長軸は、基材経路に横断方向に配向され、それは流体送達出口の長軸が、基材810の横軸のプラス又はマイナス約3度の範囲内に配向されることを意味する(またこのため、基材810の長軸から、例えば約87〜93度離れた角度で配向されてもよい)。
図6は、移動基材に対する流体送達出口の配向の概念の、包括的な説明を明確にするために配置されるということに留意されよう。このため、図6において示される図は、その片面ノズル若しくはその一部分、又はその両面ノズルの片面若しくはその一部分であってもよい。そのようなノズル又は両面ノズルの側面は、本明細書の他の箇所に記載のように、複数の流体送達出口を有し得る。したがって、ノズル800は、本明細書の他の箇所で考察される他の特徴及び機能のいずれかを有し得る。代表的な基材810は、第1の基材110(加熱された第1の流体をその上に衝突させる)、又は第2の基材120(低温の第2の流体をその上に衝突させる)に対応し得る。
流体をその上に衝突させる基材の長軸及び/又は経路に対する流体送達出口の配向に関する更なる詳細は、2011年2月17日に出願され、Apparatus and Methods for Impinging Fluids on Substratesと題された、米国特許出願第13/029,155号において明らかすることができ、本目的において参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。
当業者は、上記考察された配置及び状態の多くの変形が採用され得ることを理解されよう。例えば、一部の実施形態において、加熱された第1の流体を第1の基材上に衝突させるために使用されるノズルの第1の側面を有し、及び低温の第2の流体を第2の基材上に衝突させるために使用されるノズルの第2の側面を有する(所望に応じて、独立して制御される2つの流体の温度、流量等を伴う)、図2及び4で例証された一般的な種類の両面ノズルが使用されてもよい。様々な実施形態において、衝突させた低温の第2の流体は、加熱された液体(しかし、本明細書で定義されるように、加熱された第1の流体の温度よりも摂氏100度を超えて低い温度である)であってもよく、周囲温度流体(例えば、空気)であってもよく、又は冷却された流体であってもよい。衝突させた低温の第2の流体の少なくとも一部分は、所望の場合、本明細書で先に開示される装置、配置及び方法によって局所的に除去されてもよい。
他の実施形態において、両面使用できるノズルが採用されてもよいが、低温の第2の流体の第2の基材上への衝突は、限局的であり得、又は完全に排除すらされ得る。これは、例えば、本明細書で先に言及されたように、第2の流体送達出口(複数可)の作業面上のシャッターを閉めることによって、第2の流体送達チャネル(複数可)に沿ったどこかのバルブを閉めることによって、任意の第2の流体を第2の流体供給ラインを通してノズルに供給しないことによって、又は、第2の流体の流れを阻害若しくは排除する任意の好適な方法によって、行われてもよい。そのようなノズルからの低温の第2の流体の送達が完全に排除される場合、第2の基材と低い温度の流体との接触は、従来の送風機等の使用を介して、又は装置が設置された周囲の大気を通した、単なる第2の基材の運動によって起こり得る。様々な実施形態において、従来の送達された(即ち、局所除去を除く)低温の第2の流体は、加熱された流体(しかし、本明細書で定義されるように、加熱された第1の流体の温度よりも摂氏100度を超えて低い温度である)であってもよく、周囲温度流体(例えば、空気)であってもよく、又は冷却された流体であってもよい。
他の実施形態において、ノズルは、図7のノズル401として一般的な描写で示される「片面ノズル」として使用され、この場合、両面ノズルの2つの側面の流体供給チャネルを分割する区画としてよりも、片面ノズルの外壁となり得る、壁部422を除き、概して、図2において同様の番号が付けられた特徴に対応するそれらの全ての特徴及び説明を有する。そのような片面ノズルは、第2の基材と低い温度の流体との接触が従来の送風機等の使用を介して、又は装置が設置された周囲の大気を通した単なる第2の基材の運動によって起こり得るように、流体(例えば、加熱された流体)を第1の基材上に衝突させる働きだけをしてもよい。そのような片面ノズルは、本明細書の他の箇所に記載の特徴、配置、及び機能性のいずれかを含み得ることが理解されよう。(流体送達構造の説明を明確にするために、流体捕捉及び流体除去構造は、図7に示されない。)再び、従来の送達された低温の第2の流体は、加熱された流体(しかし、本明細書に開示されるように、加熱された第1の流体の温度よりも摂氏100度を超えて低い温度である)であってもよく、周囲温度流体(例えば、空気)であってもよく、又は冷却された流体であってもよい。
本明細書で開示された装置及び方法をして、例えば、互いに2つの基材の表面の融解結合が、促進されてもよい。特に、それらを使用して、まずは繊維基材を別のものに表面結合し、次に、基材が、表面結合積層体を作製してもよい。これは、第2の基材の第1の表面と表面結合させる繊維基材の第1の表面の一部の繊維によって、繊維基材が第2の基材に接着され得るということを意味する。第1の基材の繊維を、第2の基材の第1の主表面と表面結合させるという指定は、第2の基材の第1の主表面の元の(結合前の)形状を実質的に保護し、第2の基材の第1の主表面の部分の少なくとも一部を表面結合領域において露出状態で実質的に保護するといった様式で、少なくとも一部の繊維部分の表面の部分が第2の基材の第1の表面と融解結合することを意味する。
表面結合が、第1の主表面の元の形状を実質的に保持するという要件は、表面結合繊維が、少なくとも部分的な繊維の基材への浸透、基材の変形及び同等のことによって、結果的に基材内に埋め込まれる(例えば、部分的、又は完全にカプセル化される)繊維部分をもたらすような様式において、基材に結合させる繊維とは区別することができることを意味する。表面結合が、露出状態で、第2の基材の第1の主表面の部分の少なくとも一部を実質的に保持するという要件は、表面結合繊維が、連続結合を形成するように、十分に融解、硬化、圧縮、混合等される繊維をもたらすような様式で、第2の基材に結合させる繊維から区別されることができることを意味する。連続結合とは、第2の基材の第1の主表面にすぐに隣接した繊維が、第1の主表面上に、及びそれに接触して、上の材料の連続層を形成するために、十分に混合及び/又は硬化させることを意味する(例えば、個々の繊維としてそれらの独自性を部分的又は完全に消失するために、共に融解する)。当業者は、依然として融解、半融解、軟化等の状態(まだ冷却していない、例えば、固体状態の押出材料等)にある基材に結合する繊維ウェブが、依然としてそのような高温の、及び/又は依然として大幅に変形可能である基材への結合が、繊維を埋め込ませる、連続結合の形成を引き起こす、又はその両方を引き起こし得るため、表面結合を含むことができないことを理解されよう。
繊維基材のフィルム基材(例えば、上述される表面結合積層体の形成するための)への結合において特に有用であるが、本明細書で開示される装置及び方法を使用して、任意の2つの好適な基材を互いに融解結合することができる。本明細書の考察は、主として第1の基材(加熱された第1の流体がその上に衝突する第1の表面)が繊維基材であり、(第1の表面が低温の第2の流体に接触させる)第2の基材がフィルム基材である代表的な形態を中心としているが、所望の場合、基材の役割は交換されてもよいことを理解されたい。好適な基材は、任意の好適な熱可塑性高分子材料(例えば、融解結合可能な材料)から作製され得る。そのような材料は、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、及び様々な他の材料を含み得る。好適なポリオレフィンの例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、エチレンコポリマー、プロピレンコポリマー、ブチレンコポリマー、これらの材料のコポリマー及びブレンドを含む。基材は、当該技術分野において周知のように、かかる添加物が、融解結合される基材の能力を容認し難いほど軽減しない限り、様々な添加物等を含むことができる。基材がフィルム基材を含む場合、多層基材の最外層の第1の主表面が別の基材に融解結合されることができる限り、それは多層基材、例えば、共押出多層フィルムであってもよい。一部の実施形態において、結合されるべき基材の1つ又は両方は、予備成形された基材を含んでもよく、これは、物理的特性が略完全に展開されている既存の予め成形された基材(例えば、フィルム、不織布ウェブ等)であることを意味する。これは、例えば、基材が作製(例えば、押出)され、依然として略溶融、半溶融、軟化又は同等の状態で、一般的に直接本明細書に記載の結合プロセスに取り入れられる場合と、対比されるべきである。
好適な基材は、任意の所望の厚さであり得る。様々な実施形態において、基材の厚さ(任意の突出部の高さを含まない)は、約400マイクロメートル未満、約200マイクロメートル未満、約100マイクロメートル未満、又は約50マイクロメートル未満であってもよい。一部の実施形態において、結合させるべき基材は、例えば、ウェブの主表面上のコーティングの形態で、いかなる接着剤(即ち、熱溶解性接着剤、感圧性接着剤等)も含まない。一部の実施形態において、基材は、連続的な、即ち、いかなる直通貫通穴がないものであってよい。他の実施形態において、基材は、不連続的な、例えば、直接貫通穿孔等を含むものであってよい。一部の実施形態において、基材は、高密度無孔材料からなり得る。一部の実施形態において、基材は、多孔質材料からなり得る。特定の実施形態において、基材は、繊維ウェブ、例えば、不織布繊維ウェブを含んでもよい。
一部の実施形態において、基材の第1の主表面及び第2の反対側に面する主表面は、突出部がなくてもよい。他の実施形態において、任意の突出部は、基材の第2の主表面、例えば、本明細書に開示の装置及び方法によって、別の基材に融解結合される表面と反対側の表面から突き出してもよい。そのような突出部は、任意の所望の種類、形状、又は設計のものであり、任意の好適な目的の所望に応じて、基材の1領域あたり任意の所望の密度で存在し得る。そのような突出部は、基材と一体であり得る(つまり、同じ組成物からなる、そして、1単位として同時に形成される)。一部の実施形態において、そのような突出部は、雄型締結要素、例えば、繊維性材料と係合できる種類であり、いわゆるフック・ループ式締結システムのフック構成要素としての機能を果たすことができる、フックを含む。任意のそのような雄型締結要素を使用することができる。特定の実施形態において、米国特許第6,558,602号、第5,077,870号、及び第4,894,060号に記載の一般的な種類の茎部及び相対的に大きな頭部(例えば、略キノコ型、扁平なディスク等であり得る)をそれぞれ含む締結要素が使用されてもよい。雄型締結要素を含む突出部を有する好適な基材は、例えば、CS200及びCS 600の商品名で3M Company,St.Paul,MNから市販されているこれらの製品を含む。他の好適な基材は、例えば、米国特許第7,067,185号及び第7,048,984号に記載されるものを含む。
結合させるべき基材が繊維基材である場合、自己支持型ウェブとして取り扱われ、かつ本明細書に記載の結合プロセスに供されるのに十分な機械的な強度を有する任意の好適な繊維ウェブであり得る。一部の実施形態において、そのような繊維ウェブは、機織、編み物、縫製及び同等のことにより達成されるような、織り合わせた繊維を含み得る。したがって、繊維ウェブは、繊維を含む材料が、本明細書に記載の結合に適している限り、好適な布地又は繊維製品からなり得る。一部の実施形態において、繊維ウェブは、不織布繊維ウェブを含む。任意の好適な自己支持型不織布繊維ウェブが、本明細書に記載の結合が行われ得る限り、使用され、所望の通りに任意の材料から作製され得る。そのような不織布繊維ウェブは、例えば、カードウェブ、スパンボンドウェブ、スパンレースウェブ、エアレイドウェブ、又はメルトブロウンウェブであり得る(即ち、そのようなウェブが、それを自己支持する状態にするために十分な処理を行う限り)。そのような不織布繊維ウェブは、例えば、メルトブロウンウェブの少なくとも1つの層及びスパンボンドウェブの少なくとも1つの層、又は不織布ウェブの任意の他の好適な組み合わせを伴う、多層材料であってもよい。例えば、それはスパンボンド−メルトボンド−スパンボンド、スパンボンド−スパンボンド、又はスパンボンド−スパンボンド−スパンボンドの多層材料であってもよい。別様では、ウェブは、高密度膜裏に弓形に突出するループに結合させた不織布繊維を含み、Extrusion Bonded Loopの商品名で3M Company,St.Paul,MNから市販されているウェブによって例示されるような、不織布層及び高密度膜層を含む複合ウェブであってもよい。
そのような繊維ウェブは、任意の好適な熱可塑性高分子材料(例えば、融解結合可能な材料)から作製され得る。そのような材料は、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、及び様々な他の材料を含み得る。好適なポリオレフィンの例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、エチレンコポリマー、プロピレンコポリマー、ブチレンコポリマー、これらの材料のコポリマー及びブレンドを含む。一部の実施形態において、ウェブの繊維の一部又は全ては、単成分繊維を含み得る。一部の実施形態において、繊維ウェブはまた、又はその代わりに、例えば、高融解材料のコアを取り囲む低融解材料のシースを含む、二成分繊維を含み得る。所望の場合、シース材料は、別の基材に融解結合する能力を増強させるように、選択され得る。他の繊維(例えば、短繊維等)が、存在し得る。一部の実施形態において、繊維ウェブは、接着粒子、結合剤等の形で存在し、ウェブを通じて、又はウェブの主表面上に分配され得るような、いかなる接着剤(即ち、ホットメルト接着剤、感圧性接着剤等)も含まない。
基材の表面結合及び表面結合基材の特性に関する更なる詳細は、2010年12月21日に出願され、Bonded Substrates and Methods for Bonding Substratesと題された、米国特許出願第12/974,536号において明らかすることができ、本目的において参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。
例示的実施形態の一覧
実施形態1.第1の移動基材の第1の表面上に、加熱された第1の流体を衝突させ、前記衝突させた加熱された第1の流体の少なくとも一部分を局所的に除去し、前記第1の移動基材の前記第1の表面を第2の移動基材の第1の表面に結合させる方法であって、少なくとも1つの第1の流体送達出口と、前記第1の流体送達出口に対して局所的に位置付けられる少なくとも1つの第1の流体捕捉入口とを提供することと、前記第1の流体送達出口の近くに第1の移動基材を通し、前記第1の基材の前記第1の表面が加熱表面となるように、前記第1の移動基材の前記第1の表面上に前記第1の流体送達出口からの加熱された第1の流体を衝突させることと、前記少なくとも1つの第1の流体捕捉入口によって前記衝突させた第1の流体の体積流量の少なくとも60%を局所的に捕捉し、前記第1の流体捕捉入口に流体接続される少なくとも1つの第1の流体除去チャネルを通して、前記局所的に捕捉した第1の流体を除去することと、
第2の移動基材の第1の表面を、前記加熱された第1の流体の温度よりも少なくとも摂氏100度低い温度である第2の流体に接触させることと、前記第1の基材の前記第1の表面及び前記第2の基材の前記第1の表面が互いに融解結合するように、前記第1の基材の前記加熱された第1の表面を前記第2の基材の前記第1の表面に接触させることと、を含む、方法。
実施形態2.前記第2の流体が周囲温度の静止空気であって、前記周囲温度の静止空気を通して移動される前記第2の移動基材によって前記第2の基材の第1の表面に接触させられる、周囲温度の静止空気である、実施形態1に記載の方法。
実施形態3.前記第2の流体が、前記第2の基材の前記第1の表面上に衝突される周囲温度の流体である、実施形態1に記載の方法。
実施形態4.前記第2の流体が、前記第2の基材の第1の表面上に衝突される加熱流体である、実施形態1に記載の方法。
実施形態5.前記第2の流体が、前記第2の基材の前記第1の表面上に衝突される、冷却された流体である、実施形態1に記載の方法。
実施形態6.前記衝突させた第1の流体の、少なくとも80%の前記体積流量を局所的に捕捉することを含む、実施形態1〜5のいずれか一項に記載の方法。
実施形態7.前記衝突させた第1の流体の、実質的に全ての前記体積流量を局所的に捕捉することを含む、実施形態1〜6のいずれか一項に記載の方法。
実施形態8.前記少なくとも1つの第1の流体送達出口を通過する前記加熱された第1の流体の公称速度が、0.2マッハ未満である、実施形態1〜7のいずれか一項に記載の方法。
実施形態9.前記少なくとも1つの第1の流体送達出口及び前記少なくとも1つの第1の流体捕捉入口が、それぞれ前記第1の移動基材の第1の表面から5mm未満に位置付けられる、実施形態1〜8のいずれか一項に記載の方法。
実施形態10.前記少なくとも1つの第1の流体送達出口が、長軸を有する伸長形状を備え、長軸を有する伸長形状をそれぞれ有する一対の第1の流体捕捉入口が、前記第1の流体送達出口と横方向に外向きに側面を接する関係に位置付けられ、前記第1の流体捕捉入口の前記長軸が、前記第1の流体送達出口の前記長軸に対して略平行であり、前記第1の流体捕捉入口の前記長軸及び前記第1の流体送達出口の前記長軸が、前記第1の基材の運動の方向に略整列される、実施形態1〜9のいずれか一項に記載の方法。
実施形態11.前記少なくとも1つの第1の流体送達出口が、一対の横方向に離間した第1の流体送達出口のうちの1つであり、前記一対の第1の流体捕捉入口が、前記一対の第1の流体送達出口と横方向に外向きに側面を接し、更なる第1の流体捕捉入口が、前記一対の第1の流体送達出口の間で横方向に挟まれる、実施形態10に記載の方法。
実施形態12.前記第1の移動基材が長軸を備え、前記少なくとも1つの第1の流体送達出口が長軸を有する伸長形状を備え、前記少なくとも1つの第1の流体送達出口の前記長軸が、前記第1の基材の前記長軸に略整列される、実施形態1〜11のいずれか一項に記載の方法。
実施形態13.前記第1の移動基材が長軸を備え、前記少なくとも1つの第1の流体送達出口が長軸を有する伸長形状を備え、前記少なくとも1つの第1の流体送達出口の前記長軸が、前記第1の基材の前記長軸に対して横断方向に配向される、実施形態1〜12のいずれか一項に記載の方法。
実施形態14.前記第1の移動基材が第1のバッキングロールの表面と接触し、前記第2の移動基材が第2のバッキングロールの表面と接触し、前記第1の流体送達出口が前記第1のバッキングロールの前記表面と略一致する弓形形状を備え、前記第1のバッキングロールの前記表面及び前記第2のバッキングロールの前記表面が、互いに向かって合流経路に沿ってそれぞれ前記第1及び第2の基材を担持し、前記融解結合が行われ得るように、互いに接触する、実施形態1〜13のいずれか一項に記載の方法。
実施形態15.前記第1の基材がポリマー薄膜を含み、前記第2の基材が不織布繊維ウェブを含む、実施形態1〜14のいずれか一項に記載の方法。
実施形態16.前記第1の基材が不織布繊維ウェブを含み、前記第2の基材がポリマー薄膜を含む、実施形態1〜15のいずれか一項に記載の方法。
実施形態17.前記方法が、少なくとも1つの第2の流体送達出口と、前記第2の流体送達出口に対して局所的に位置付けられる少なくとも1つの第2の流体捕捉入口とを提供することと、前記第2の流体送達出口の近くに前記第2の移動基材を通し、前記第2の流体送達出口から前記第2の移動基材の前記第1の表面上に、前記加熱された第1の流体の温度よりも少なくとも摂氏100度低い温度である低温の第2の流体を衝突させることと、前記少なくとも1つの第2の流体捕捉入口によって衝突させた第2の流体の全体積流量の少なくとも60%を局所的に捕捉し、前記第2の流体捕捉入口に流体接続される少なくとも1つの第2の流体除去チャネルを通して前記局所的に捕捉した第2の流体を除去することと、を更に含む、実施形態1及び3〜16のいずれか一項に記載の方法。
実施形態18.前記少なくとも1つの第1の流体送達出口及び前記少なくとも1つの第2の流体送達出口が、分岐関係にある、実施形態17に記載の方法。
実施形態19.第1の移動基材の第1の表面上に加熱された第1の流体を衝突させ、前記衝突させた加熱された第1の流体の少なくとも一部分を局所的に除去し、前記第1の移動基材の前記第1の表面を第2の移動基材の第1の表面に結合させるための装置であって、少なくとも1つの第1の流体送達出口、及び前記第1の流体送達出口に対して局所的に位置付けられる少なくとも1つの第1の流体捕捉入口と、前記第1の移動基材を支持し、前記第1の流体送達出口から送達される加熱された第1の流体が、前記第1の移動基材の第1の表面上に、それが加熱された第1の表面となるように衝突させられるように、前記第1の流体送達出口の近くに前記第1の移動基材を担持するように構成される第1のバッキング表面と、前記第2の移動基材を支持し、前記第2の移動基材の前記第1の主表面を、前記第1の移動基材の前記加熱された第1の表面と接触させる合流経路に沿って、前記第2の移動基材を担持するように構成される第2のバッキング表面と、を備える、装置。
実施形態20.前記第1の流体送達出口が、周囲方向に伸長した弓形形状を備え、前記第1の流体捕捉入口が、前記加熱された第1の流体捕捉入口の弓形形状と一致する周囲方向に伸長した弓形形状を備える、実施形態19に記載の装置。
実施形態21.前記第1の流体送達出口が、前記第1の流体送達出口と両方とも一致する一対の第1の流体捕捉入口と横方向に外向きに側面を接する、実施形態19〜20のいずれか一項に記載の装置。
実施形態22.前記装置が、横方向に離間した一対の第1の流体送達出口を備え、一対の第1の流体捕捉入口が、前記一対の第1の流体送達出口と横方向に外向きに側面を接し、更なる第1の流体捕捉入口が、前記一対の第1の流体送達出口の間で横方向に挟まれる、実施形態19〜21のいずれか一項に記載の装置。
実施形態23.前記装置が、少なくとも3つの横方向に離間した第1の流体送達出口を備え、第1の流体捕捉入口が、それぞれ2つの第1の流体送達出口の間に横方向に挟まれ、一組の第1の流体捕捉入口が、前記横方向に最外部の第1の流体送達出口と横方向に外向きに側面を接する、実施形態19〜22のいずれか一項に記載の装置。
実施形態24.前記少なくとも1つの流体送達出口のそれぞれが、シートに20%〜80%の開口面積率を提供する、貫通開口部を有する不連続スクリーンを備える流体透過性シートを備える作業面を備える、実施形態19〜23のいずれか一項に記載の装置。
実施形態25.前記第1のバッキング表面が第1のバッキングロールの前記表面を構成し、前記第2のバッキング表面が第2のバッキングロールの前記表面を構成し、前記第1及び第2のバッキングロールが、前記第1及び第2の基材の合流経路を確立するニップロール対を集合的に構成し、前記第1の流体送達出口が、前記第1のバッキングロールの前記表面と略一致する弓形形状を備える、実施形態19〜24のいずれか一項に記載の装置。
第1の基材は、(米国特許第6000106号に記載の一般的な種類の)CS600の商品名で3M Company,St.Paul,MNから得られた。基材の第1の表面は、概して滑らかであり、第1の基材の第2の表面は、1平行インチあたり約2300(1平方センチメートルあたり356)の密度で突出部を有した(突出部は、それぞれ、拡大された略ディスク型ヘッドを有する雄型締結要素である)。基材の厚さは、約100マイクロメートル(突出部の高さを計算しない)であり、突出部の高さは、約380マイクロメートルであった。裏材及び突出部は、一体構造であり、両者ともポリプロピレン/ポリエチレンコポリマーからなった。第1の基材は、それぞれ、幅15mmの伸長ストリップとして得られた。第2の基材は、Spunbond 64.4gsm(Pillow Bond)の商品名でFirst Quality Nonwovensから市販のスパンボンド不織布ウェブが得られた。ウェブは、約15%の範囲内の結合領域及び110mmの幅であると考えられているポイントボンドパターン用いて64.4gsmであり、ポリプロピレンから成った。
積層ニップを備えるウェブ処理装置が、図1に示されるものと同様の様式において設定された。2つの伸長ストリップ(第1の基材)は、本明細書に記載のように、単一の不織布ウェブ(第2の基材)の第1の表面と結合させた。便宜上、以下の説明が1つの第1の基材に関して言い表されることがあるが、2つの同一の第1の基材が同様に処理され、平行に移動することが理解されよう。
装置を使用する際、第1の基材は、半径10.2cmのクロム予熱ロール(図1のロール210に類似している)上に誘導され、基材の第1の表面(つまり、突出部を有する表面の反対側の表面)が予熱ロールの表面に接触した。予熱ロールは、約76摂氏温度の公称表面温度を備えるように、熱油によって内部加熱された。定常状態での運転条件の達成時に、第1の基材の第1の表面は、(非接触熱測定デバイスによって測定されるように)約73摂氏温度の温度を得ることが見出された。
第1の基材が、予熱ロールから、能動的に冷却又は加熱されなかった半径3.2cmの第1のバッキングロール(図1のロール220に類似している)までの約5.1cmの距離を横断した。その表面上に、ロールは、アルミニウム粒子を浸透させたシリコーンゴムの公称厚さ0.64cmの層を備えた。表面層は、ショアA硬度60を備えた。表面層は、ロール周辺に完全に周囲方向に延在した2つの上昇プラトーを備え(プラトーは、ロールの取り囲む表面よりも約2.2mmに上昇した)、それぞれの横幅は約16mmで、横方向の距離(ロールの面を横切る、ロールの長軸に整列させた方向に)は、それらの近端間で約10mmであった。平行移動する第1の基材は、基材の第2の表面上の突出部のキノコ型頭部が、プラトー表面に接触するように、第1のバッキングロールのプラトー上に誘導された。(基材は、第1のバッキングロールの表面に接触する不織布ウェブの機会を最小限に抑えるようにプラトー上に上昇された)。このため、第1のバッキングロールの表面に接触した後、基材は、本明細書に記載のように、加熱及び結合される第1のバッキングロール周辺の約180度の弧を周囲に横断した。
装置を使用する際、不織布ウェブである第2の基材は、半径10.2cmの第2のバッキングロール(図1のロール230に類似している)上に誘導された。第2のバッキングロールは、金属表面を備え、能動的に冷却又は加熱されなかった。不織布ウェブは、本明細書に記載のように、結合させる第2のバッキングロール周辺の約90度の弧を周囲に横断した。不織布ウェブの経路は、2つの基材が、2つのバッキングロール間のニップにおいて、不織布ウェブに接触した際、基材ストリップが不織布ウェブをダウンウェブに整列させるように、2つの第1の基材ストリップの経路に整列させた。
バッキングロールは、図1において示される配置と同様に、水平スタックに位置付けられた。衝突空気の局所捕捉/除去が可能な熱気衝突ノズルは、図1のノズル400の配置と類似の様式において、バッキングロールスタックの真上に、ニップに隣接して設置された。ウェブの運動に交差する軸に沿って側面から見られるように(即ち、図1で見られるように)、ノズルは、第1の作業面及び第2の作業面を備え、第1及び第2の作業面は分岐関係にある(本明細書で上述のように)。それぞれの面は、略円筒形の断面を備え、第1の面の曲率が、第1のバッキングロールの曲率と略一致し(第1の面の曲率半径が約3.2cmである)、第2の面の曲率が、第2のバッキングロールの曲率と略一致した(第2の面の曲率半径が約10.2cmである)。第1の作業面の円周長さは、約75mmに設定された。第2の作業面の円周長さは、(ノズルの第2の作業面に隣接した)昇降式ダンパーを用いて約0mmに設定され、それは、以下詳細が記載されるように、第2の基材(不織布ウェブ)上への加熱空気の衝突を本質的に完全に排除するように、原則として完全に閉鎖された。2つの作業面は、図2の突出部435に類似している突出する突出部に接した。
2つの基材ストリップの運動と整列させた方向から見ると、ノズルの第1の分岐面は、それぞれの横幅約16mmの2つの空気送達出口を備えた。2つの空気送達出口は、それぞれ横幅約26mmの2つの空気捕捉入口によって横方向に外向きに側面に接した。2つの空気送達出口の間で横向きに挟まれているのは、横幅約4mmの追加の空気捕捉入口であった。この形態において、穿孔金属の出口プレートは使用しなかった。このため、ノズルの第1の面は、空気捕捉入口又は空気送達出口のいずれの作業面上にも穿孔金属スクリーンが存在しない場合を除き、図5に示されるものと類似の形態を含む。
不織布ウェブの運動と整列した方向から見ると、ノズルの第2の分岐面は、2つの空気送達出口、2つの横方向に側面と接する空気捕捉入口、及び1つの横方向に挟まれた空気捕捉入口からなる同様の配置を備えた。出口及び入口の横幅は、第1の分岐面と同じであった。第2の分岐面は、両方の空気送達出口の幅を横方向に覆うように横方向に延在され、空気送達出口の円周長さを制御するように空気送達出口の作業面に沿って周囲方向に移動させることのできた、調節可能なシャッターを備えた。シャッターは、また、3つの流体捕捉入口全ての横幅を横切って延在した。上述のように、シャッターは、第2の分岐面の空気送達出口の円周長さが、事実上約0mmであるように位置付けられ、このため、第2の面の出口は、加熱空気の流れを阻止するように本質的に完全に閉鎖された。(この面の流体捕捉入口は、同様にシャッターによって閉鎖された)。
第1及び第2の分岐面の空気送達出口及び入口の全ては、それぞれ、空気送達チャネル及び空気除去チャネルに流体接続された。第2の基材上への空気の流れが、上述のシャッターによって本質的に完全に排除されたことを除いて、空気送達出口は全て、第1及び第2の基材が、略同様の温度で空気を受けるように、ノズルに備え付けられた同じ空気送達導管によって送り込まれた。ノズルに供給される加熱空気の温度及び体積流量は、所望に応じて制御され得た(Lufterhitzer 5000の商品名でKaegiswil,SwitzerlandのLeisterから市販されているヒーターの使用によって)。(ノズルに備え付けられた除去導管を通して)捕捉空気の除去の体積速度は、所望に応じて制御され得た。
ノズルは、図2のノズル400の位置に類似の様式において、第1及び第2のバッキングロールに近接して位置付けられた。ノズルの第1の分岐面は、第1のバッキングロールの表面から約1.5から2mmであると推定される距離にあり、第1のバッキングロール周辺の周囲方向に約128度延在する弧を越えた。ノズルの第2の分岐面は、第2のバッキングロールの表面から約1.5から2mmであると推定される距離にあり、第2のバッキングロール周辺の周囲方向に約28度延在する弧を越えた。突出する突出部は、図2に示される形態と再度類似のニップ(2つのロールの表面間で接触する最接近点)の上方の中心にあった。
加熱空気供給温度は、幾つかの熱電対及び関連機械設備の使用によって、華氏温度680(360℃)で測定された。加熱空気及び捕捉空気の体積流量は、熱線風速計及び関連機械設備を用いて決定された。加熱空気の体積流量は、毎分約1.0立方メートルであった。ノズルの第1の面の空気送達出口の全領域が約24cmであり、出口の作業面での加熱空気の線速度が、毎秒約7メートルであると推定された。戻り供給量は、毎分約1.14立方メートルであり、このため、捕捉される衝突空気の約14%の体積流量で周囲空気の捕捉に対応する。
上述の装置及び方法を使用して、それらがノズルの第1及び第2の分岐面(それぞれ)によって接近して通過する間、第1及び第2のバッキングロールのそれぞれの表面に沿った弓状経路において、伸長ストリップ第1の基材及び不織布ウェブ第2の基材を誘導し、第1の基材の第1の表面のみを加熱空気に(衝突空気の局所捕捉に)衝突させる。ストリップ基材及び不織布ウェブは、ストリップ基材の(加熱された)第1の表面及び不織布ウェブの第1の表面が互いに接触した際、2つのバッキングロール間にニップを入れた。2つのバッキングロール間のニップは、低圧で設定され、圧力は、15pli(1リニアインチあたりのポンド)、又は1リニアcmあたり約27Nであると推定された。2つの基材及び不織布ウェブの回線速度は、公称毎分40メートルに設定された。
共に接触させた後、基材及び不織布ウェブは共に、バッキングロールとの接触から除去される前に、約180度の弧上で第2のバッキングロールの表面を周囲方向に進んだ。
このプロセスは、不織布ウェブの第1の表面に基材の2つの平行ストリップの結合をもたらし、不織布ウェブの第1の表面のストリップが基材ストリップの近端の間で露出し、不織布ウェブの第1の表面がストリップの遠端を越えて露出した。
検査時、基材ストリップと不織布ウェブとの間の結合は、良好であり、1つ又は両方を著しく損傷又は破壊することなく、不織布ウェブから基材を除去するのは困難で不可能であることが発見された。結合領域は、基材の最端を含む、基材と不織布ウェブとの間の接触の領域を完全に超えて延在した。また、基材が結合した領域内の不織布ウェブの第2の表面(基材が結合した表面の反対側の表面)が、基材のない領域とは有意差がないことも留意した。つまり、結合プロセスは、不織布ウェブのロフト、密度、又は外観を著しく変更した。また、結合プロセスが、突出する雄型締結要素に影響を及ぼす又は変更するように見えなかったことも留意した。つまり、要素の物理的損傷又は変形が留意されなかった。定性的に、結合プロセスを行った結果として、繊維ウェブのロフトにおいて、相違は観察されなかった。定性的に、結合プロセスを行った結果として、繊維性材料を用いた締結要素の係合性能において、相違は観察されなかった。厳重な検査時、不織布ウェブ及び基材は、本明細書に記載のように、共に表面結合させたことが観察された。
上述の試験及び試験結果は予測ではなく例示のみを意図したものであり、試験方法が変われば異なる結果が生じ得ると考えられる。実施例の項における定量的な値は全て、用いられる手順に伴う一般的に既知の許容誤差を考慮した近似的な値であるものと理解される。上記の詳細な説明及び実施例はあくまで理解を助ける明確さのために示したものである。これらによって不要な限定をするものと理解されるべきではない。
本明細書で開示された具体的な代表的構造、特徴、詳細、形態などは、改変することができ、及び/又は数多くの実施形態で組み合わせることができることが、当業者には明らかであろう。そのような変形及び組み合わせは全て、本発明者により、本考案の発明の範囲内にあるものとして考えられる。このため、本発明の範囲は、本明細書に記載の特定の図示された構造に限定されるべきではなく、むしろ特許請求の範囲の言語によって記載された構造、並びにこれら構造の等価物によるべきである。参照により本明細書に援用したいずれかの文書内での仕様と開示との間の不一致及び矛盾が存在するという点に関して、本仕様書が統制する。

Claims (2)

  1. 第1の移動基材の第1の表面上に加熱された第1の流体を衝突させ、前記衝突させた加熱された第1の流体の少なくとも一部分を局所的に除去し、前記第1の移動基材の前記第1の表面を第2の移動基材の第1の表面に結合させる方法であって、
    少なくとも1つの第1の流体送達出口と、前記第1の流体送達出口に対して局所的に位置付けられる少なくとも1つの第1の流体捕捉入口とを提供することと、
    前記第1の流体送達出口の近くに前記第1の移動基材を通し、前記第1の基材の前記第1の表面が加熱表面となるように、前記第1の移動基材の前記第1の表面上に前記第1の流体送達出口からの加熱された第1の流体を衝突させることと、
    前記少なくとも1つの第1の流体捕捉入口によって前記衝突させた第1の流体の体積流量の少なくとも60%を局所的に捕捉し、前記第1の流体捕捉入口に流体接続される少なくとも1つの第1の流体除去チャネルを通して、前記局所的に捕捉した第1の流体を除去することと、
    第2の移動基材の第1の表面を、前記加熱された第1の流体の温度よりも少なくとも摂氏100度低い温度である第2の流体に接触させることと、
    前記第1の基材の前記第1の表面及び前記第2の基材の前記第1の表面が互いに融解結合するように、前記第1の基材の前記加熱された第1の表面を前記第2の基材の前記第1の表面に接触させることと、を含む、方法。
  2. 第1の移動基材の第1の表面上に加熱された第1の流体を衝突させ、前記衝突させた加熱された第1の流体の少なくとも一部分を局所的に除去し、前記第1の移動基材の前記第1の表面を第2の移動基材の第1の表面に結合させるための装置であって、
    少なくとも1つの第1の流体送達出口、及び前記第1の流体送達出口に対して局所的に位置付けられる少なくとも1つの第1の流体捕捉入口と、
    前記第1の移動基材を支持し、前記第1の流体送達出口から送達される加熱された第1の流体が、前記第1の移動基材の第1の表面上に、それが加熱された第1の表面となるように衝突させられるように、前記第1の流体送達出口の近くに前記第1の移動基材を担持するように構成される第1のバッキング面と、
    前記第2の移動基材を支持し、前記第2の移動基材の前記第1の表面を、前記第1の移動基材の前記加熱された第1の表面と接触させる合流経路に沿って、前記第2の移動基材を担持するように構成される第2のバッキング面と、を備え、ここで第2の移動基材の第1の表面は、前記加熱された第1の流体の温度よりも少なくとも摂氏100度低い温度である第2の流体と接触されている、装置。
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