JP7204737B2 - 量可変式ストランドコーティング装置および方法 - Google Patents

Description

ストランドコーティングシステムは、１または複数の材料ストランド上にホットメルト接着剤を塗布するように構成される。このようなシステムは、おむつ等の使い捨て衛生製品の構築における使用に向けて、伸縮性の材料ストランドをホットメルト接着剤で被覆するためにしばしば使用される。被覆された弾性ストランドを、ホットメルト接着剤によって下にある基材に接着させて、例えば、使い捨て衛生製品の脚用エラスチック素材（elastics）、カフ用エラスチック素材、またはウェスト用エラスチック素材を形成することができる。

ストランドコーティングシステムは、１または複数の伸縮性材料ストランド上にホットメルト接着剤を吐出するノズルを備える。ノズル組立体は、接着剤をストランド上に直接塗布する接触アプリケーター組立体としてもよいし、接着剤が空隙を越えてストランド上に吐出される非接触アプリケーター組立体としてもよい。ノズルは、オリフィスを有し、このオリフィスを通して、ホットメルト接着剤を吐出することができる。１つのストランドコーティングシステムにおいて、ノズルを通るホットメルト接着剤の流れは、材料ストランド上のホットメルト接着剤のコーティング重量を制御するように、計量することができる。

いくつかの用途において、ホットメルト接着剤のコーティング重量を材料ストランドの長さに沿って変化させることが望ましい場合がある。このようなコーティング重量の変化は、複数の異なる方法で実現することができる。例えば、材料ストランドは、ノズルを複数回通過することができる。例えば、１回目のノズル通過によって、ストランド上にベースコーティングを提供することができ、２回目のまたは後続のノズル通過によって、ストランドに選択的に重量を追加するようにホットメルト接着剤の間欠塗布を行うことができる。然しながら、このようなプロセスは、時間がかかるとともに労働集約的である。

材料ストランドに塗布されるホットメルト接着剤のコーティング重量を変化させる別のシステムは、材料ストランドの進行方向に沿って配置された、２つの離間したノズルの使用を含む。第１のノズルは、ストランドにホットメルト接着剤のベースコーティングを塗布することができ、第２のノズルは、ストランドに重量を追加するように制御することができる。然しながら、このようなシステムは、追加の機器（例えば、複数のノズル）を必要とし、これらの追加の機器が原因で、製造組立て時に大きな面積を占める可能性がある。

材料ストランド上のホットメルト接着剤のコーティング重量を変化させるまた別のシステムが、アダムズ等(Adams et al.)の米国特許出願公開第2017/0128968号に記載されている。米国特許出願公開第2017/0128968号は、本願と一体をなすものとして引用する。非接触用途において、アダムズ等(Adams et al.)では、ホットメルト接着剤材料を伸縮性ストランドに塗布するのに、独立操作される２つの別個のノズルを使用する。例えば、一方のノズルは、複数の伸縮性ストランドにホットメルト接着剤の基層を塗布し、別個の第２のノズルは、ストランドにホットメルト接着剤の第２の層を塗布し、それによってストランドに選択的に重量を追加するように操作される。然しながら、上述したように、複数のノズルを使用することで、機器および関連コスト、保守、空間等が増大する。また、複数のストランドにホットメルト接着剤を塗布するのに単一のノズルおよび単一のオリフィスを使用することによって、オーバースプレー（吐出されたがストランド上に受け取られなかったホットメルト）が問題となる場合があり、オーバースプレーは、コーティングプロセスの非効率化および材料コストの増大につながり得る。

接触用途において、アダムズ等(Adams et al.)は、伸縮性ストランドの長さに沿った方向に配置された複数の吐出オリフィスを有するノズルを提供している。各吐出オリフィスを通るホットメルト接着剤の流れを、オンまたはオフのいずれかとして制御して、伸縮性ストランド上に塗布されるホットメルト接着剤のコーティング重量を制御することができる。すなわち、ホットメルト接着剤のコーティング重量は、ホットメルト接着剤が異なる吐出オリフィスから吐出されるのを可能にするまたは阻止することによって制御することができる。然しながら、このようなノズルの製造にはかなりの機械加工が必要であり、そのような機械加工は、時間がかかるとともに高コストであり得る。

米国特許出願公開第２０１７／０１２８９６８号 米国特許出願公開第２０１６／０３０３５９７号 米国特許第６，６８８，４９８号 米国特許第８，４１３，８４８号 米国特許出願公開第２０１５／０１２８８５６号

したがって、ストランドコーティングシステムにおいて、ノズルの単一のオリフィスから可変量の材料を吐出可能な流体塗布装置を提供することが望ましい。

１つの態様によれば、流体塗布装置は、サービス塗布ヘッドと、塗布ヘッド内に延在する第１の流体流路と、塗布ヘッド内に延在する第２の流体流路と、塗布ヘッドに接続された複数の計量装置とを備える。複数の計量装置のうち第１の計量装置は、第１の流体流路への流体を計量するように構成され、複数の計量装置のうち第２の計量装置は、第２の流体流路への流体を計量するように構成される。流体塗布装置は、塗布ヘッドに接続された複数の弁モジュールであって、各弁モジュールは、流体の流れを制御するように開状態と閉状態との間で作動可能である、複数の弁モジュールと、塗布ヘッドに接続されたノズルであって、１または複数の吐出オリフィスを有する、ノズルとを更に備える。１または複数の吐出オリフィスのうちの少なくとも１つのオリフィスは、第１の流路および第２の流路の下流に配置され、第１の流体流路および第２の流体流路のそれぞれから材料を受け取るように構成される。

別の態様によれば、流体塗布装置のノズルオリフィスから吐出される材料の量を変化させる方法は、第１の流体流路を介してノズルオリフィスへの材料の第１の量を計量することと、第２の流体流路を介してノズルオリフィスへの材料の第２の量を計量することと、第２の流体流路内の弁モジュールによって、ノズルオリフィスへの材料の第２の量の流れを制御することとを含む。材料の第２の量の流れを制御することは、弁モジュールを開いて、第２の材料をノズルオリフィスに供給することと、弁モジュールを閉じて、ノズルオリフィスへの第２の材料の流れを阻止することとを含む。

本開示の他の目的、特徴、および利点は、添付図面と併せることで、以下の記載から明らかになる。図面において、同様の符号は、同様の部分、部材、構成要素、ステップ、およびプロセスを指す。

本明細書に記載の１つの実施形態による流体塗布装置の斜視図である。 本明細書に記載の別の実施形態による流体塗布装置の斜視図である。 本明細書に記載の別の実施形態による他の流体塗布装置の斜視図である。 本明細書に記載の１つの実施形態による流体流路を示す概略図である。 本明細書に記載の別の実施形態による流体流路を示す概略図である。 １つの実施形態による流体塗布装置におけるノズルオリフィスから吐出される材料の量を変化させる方法を示す図である。

本開示は様々な形態の実施形態が可能であるが、本開示は単なる例示であり、記載または図示した特定の実施形態に本開示を限定することを意図していないという理解の下に、本開示の１または複数の実施形態を図面し、また以下に説明する。

図１は、本明細書に記載の１つの実施の形態による流体塗布装置１０の斜視図である。図２は、別の実施形態による流体塗布装置１０の斜視図である。図１、２を参照すると、流体塗布装置１０は、概して、塗布ヘッド１１と、複数の計量装置１６と、１または複数の弁モジュール１８と、ノズル２０とを備える。塗布ヘッド１１は、例えば、互いに固定されるサービスブロック１２およびアダプター１４を備えることができる。１つの例において、サービスブロック１２とアダプターとは、当接関係にして互いに直接固定することができる。１つの実施形態において、ノズル２０は、個々のストランド２２上に材料を塗布するように構成された接触アプリケーターである。別の実施形態において、ノズル２０は、非接触アプリケーターまたはスロットダイアプリケーターとすることができる。接触アプリケーターまたはノズルにおいて、材料は、ストランドまたは基材上に直接塗布される。すなわち、ストランドまたは基材は、材料が吐出される際、材料とまたは材料が吐出されるオリフィスと接触または近接する。非接触アプリケーターまたはノズルにおいて、材料は、空隙を越えてストランドまたは基材上に吐出される。塗布ヘッド１１には、例えば、サービスブロック１２およびアダプター１４には、材料がサービスブロック１２およびアダプター１４を通ってノズル２０まで流れることができるように、第１の流体流路２４および第２の流体流路２６（図４、５を参照）が形成されている。

１つの実施形態において、複数の計量装置１６は、１または複数のポンプとすることができる。１つの実施形態において、ポンプは、歯車ポンプとすることができる。歯車ポンプは、共通のモーターによって駆動される歯車を備える複数の積層プレートの形態にして設けることができる。いくつかの実施形態において、歯車ポンプは、権利者が本願と共通し、マガフィー(McGuffey)の米国特許出願公開第2016/0303597号に図示および開示されているものとしてもよいし、いずれも権利者が本願と共通し、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす、マガフィー(McGuffey)に付与された米国特許第6,688,498号またはマガフィー(McGuffey)に付与された米国特許第8,413,848号に図示および開示されているものとしてもよい。米国特許出願公開第2016/0303597号、米国特許第6,688,498号および米国特許第8,413,848号は、本願と一体をなすものとして引用する。計量装置１６は、塗布ヘッド１１に、例えばサービスブロック１２に、直接取り付けるまたは取外し可能に取り付けることができる。別の実施形態において、計量装置１６は、塗布ヘッド１１から遠隔に配置することができる。

計量装置１６は、供給源（図示せず）からホットメルト接着剤等の材料を受け取るように構成される。図４、５を参照すると、１つの実施形態において、計量装置１６は、第１の流体供給流路２４への材料を計量するように構成された第１の計量装置１１６と、第２の流体供給流路２６への材料を計量するように構成された第２の計量装置２１６とを含む。すなわち、第１の計量装置１１６は、材料の第１の分量または量を計量するように構成され、第２の計量装置２１６は、材料の第２の分量または量を計量するように構成される。１つの実施形態において、塗布ヘッド１１は、計量装置１６とサービスブロック１２との間に配置されるマニホールド２８を更に備えることができ、計量装置１６は、マニホールド２８に直接取外し可能に取り付けることができる。第１の流体流路２４および第２の流体流路２６は、マニホールド２８を通って延在する。

アダプター１４は、ねじ付き締結具等のような既知の好適な締結具を用いてサービスブロック１２に接続され、第１の流体流路２４および第２の流体流路２６から材料を受け取るように、サービスブロック１２に連通する。図４を参照すると、１つの実施形態において、第１の流体流路２４および第２の流体流路２６は、アダプター１４を通ってそれぞれの第１の出口３０および第２の出口３２まで延在する。

図５を参照すると、別の実施形態において、第１の流体流路２４と第２の流体流路２６とは、塗布ヘッド１１において、例えばアダプター１４またはサービスブロック１２において、交わって第３の流体流路３４を形成することができる。第３の流体流路３４は、単一の材料出口３６まで延在する。

ノズル２０は、塗布ヘッド１１に、例えばアダプター１４に、ねじ付き締結具等のような既知の好適な締結具を用いて固定される。ノズル２０は、アダプター１４に連通し、アダプター１４から材料を受け取るように構成される。１つの実施形態において、ノズル２０は、材料を吐出するように１または複数の吐出オリフィス３８を有する。１つの実施形態において、ノズル２０は、アダプター１４のそれぞれ第１の出口３０および第２の出口３２から材料を受け取るように構成された第１の入口４０および第２の入口４２を有する。別の実施形態において、ノズル２０は、アダプター１４の第３の流体流路３４に対応する単一の材料出口３６から材料を受け取るように構成された単一の材料入口４４を有する。１または複数の吐出オリフィス３８は、第１の流体流路２４および第２の流体流路２６の下流に配置され、第１の流体流路２４および第２の流体流路２６の双方から材料を選択的に受け取って吐出するように構成される。

図４に示すように、ノズル２０は、第１の流体流路２４と第２の流体流路２６との間に相互接続される１または複数の内部導管４６と、１または複数の吐出オリフィス３８とを有する。１または複数の内部導管４６は、第１の流体流路２４および第２の流体流路２６からノズル２０内に受け取られた材料が合流して単一の流れになることができるように、交わることができる。１または複数の内部導管は、交点の下流の分割セクションも含むことができ、分割セクションにおいて、複数のオリフィス３８からの吐出に向けて材料の流れを分割することができる。別の実施形態において、図５に示すように、材料は、第３の流体流路３４からノズル２０内に受け取り、内部導管４６によって複数の吐出オリフィス３８間で分割することができる。

１つの実施形態において、ノズル２０は、ねじ付き締結具等の好適な締結具と一緒に固定される複数の積層プレートを含む積層プレートノズルとすることができる。このような積層ノズルプレートの例は、権利者が本願と共通するレスリー等(Lessley et al.)の米国特許出願公開第2015/0128856号に図示、記載されている。米国特許出願公開第2015/0128856号は、本願と一体をなすものとして引用する。１つの実施形態において、複数の吐出オリフィス３８は、共通の線に沿って配置することができる。例えば、吐出オリフィス３８は、積層プレートのうちの単一のプレート上に全て配置することができる。然しながら、本開示は、このような構成に限定されない。

図１～図５に示すように、１または複数の弁モジュール１８は、第１の弁モジュール１１８および第２の弁モジュール２１８を含むことができる。第１の弁モジュール１１８は、第１の流体流路２４において開状態と閉状態との間で作動するように構成された第１の弁を含む。開状態において、材料の流れは、第１の流体流路２４を通ることが可能であり、閉状態において、材料の流れは、制限または阻止される。同様に、第２の弁モジュール２１８は、第２の流体流路２６において開状態と閉状態との間で作動するように構成された第２の弁を含む。開状態において、材料の流れは、第２の流体流路２６を通ることが可能であり、閉状態において、材料の流れは、制限または阻止される。１または複数の弁モジュール１８は、アダプター１４またはサービスブロック１２上に取り付けることができる。第１の弁および第２の弁は、ソレノイド弁とすることができるが、これに限定されない。

図３を参照すると、１つの実施形態において、第１の弁モジュール１１８および第２の弁モジュール２１８は、互いに対して平行でない角度において塗布ヘッド１１上に取り付けることができる。このような構成において、塗布ヘッド、例えば、アダプター１４は、弁モジュール１１８、２１８が取り付けられる傾斜面を有することができる。代替的には、弁モジュール１１８、２１８は、傾斜した取付け面を有することができる。弁モジュール１１８、２１８の対応する弁は、互いに交わる線に沿って突き出る。したがって、閉状態へと突き出る場合、弁モジュール１１８、１２８の弁は、互いに向かって動き、閉状態において、開状態におけるよりも互いに横方向に接近する。したがって、第１の流体流路２４および第２の流体流路２６は、互いにより接近させて配置することができる。第１の流体流路２４と第２の流体流路２６との間の距離がより短いので、より幅の小さいノズル２０を用いてもよい。

流体塗布装置は、弁モジュール１１８、２１８に作動的に接続されるコントローラー４８を更に備えることができる。コントローラー４８は、開状態と閉状態との間での弁の作動を制御するように構成される。例えば、コントローラー４８は、弁を、所定の間隔でまたは作業員の入力に応じて作動させることができる。また、コントローラー４８は、例えば、第１の計量装置１１６および第２の計量装置２１６を通る流量を制御するように、計量装置１６に作動的に接続することができる。１つの実施形態において、コントローラー４８は、計量装置１６の駆動モーターの出力を制御するように、この駆動モーターに接続することができる。

流体塗布装置は、限定されないが、ヒーター、フィルター、電力入力部、および、材料ストランドをノズル２０に対して位置決めするストランド位置決め部材等の追加のコンポーネントを備えることができる。さらに、図１～図３に示すように、様々な数のストランド２２をノズル２０の傍に給送することができる。例えば、図１に示すように、単一のストランド２２がノズル２０の傍に給送される。図２では、３本のストランド２２がノズル２０の傍に給送され、図３では、２本のストランド２２がノズル２０の傍に給送される。然しながら、本開示は、ストランド２２のそのような数に限定されない。１つの実施形態において、各吐出オリフィス３８は、それぞれのストランド２２上に材料を吐出する。

上記の実施形態において、第１の計量装置１１６は、第１の流体流路２４への材料の第１の量を計量する。材料の第１の量は、その後、第３の流体流路３４またはノズル２０の内部導管４６に流れ込む。流体の第１の量は、次に、吐出オリフィス３８のうちの１つ以上に流れて吐出され、１または複数のそれぞれのストランド２２に塗布される。第２の計量装置２１６は、第２の流体流路２６への材料の第２の量を計量する。材料の第２の量は、その後、第３の流体流路３４またはノズル２０の内部導管４６に流れ込む。流体の第２の量は、次に、吐出オリフィス３８のうちの１つ以上に流れて吐出され、１または複数のそれぞれのストランド２２に塗布される。したがって、材料の第１の量と材料の第２の量とは、同じ単数のオリフィス３８または複数のオリフィス３８から一緒に吐出される。材料の第２の量は、材料の第１の量と同じでも異なってもよい。

材料の第１の量および第２の量の吐出は、弁モジュール１８によって制御することができる。１つの実施形態において、弁モジュール１８は、第１の弁モジュール１１８および第２の弁モジュール２１８を含み、第１の弁モジュール１１８および第２の弁モジュール２１８は、第１の流体流路２４および第２の流体流路２６それぞれに選択的に配置される。開状態において、弁モジュール１１８、２１８は、材料の第１の量および第２の量をそれぞれ通過させ、閉状態において、第１の弁モジュール１１８および第２の弁モジュール２１８は、材料の第１の量および第２の量それぞれの流れを阻止する。

使用時、ノズル２０、特にノズル２０のオリフィス３８は、材料の第１の量を吐出して、１または複数のストランド２２上に材料の第１のコーティング重量を塗布することができる。材料の第２の量を、材料の第１の量と一緒に同じオリフィス３８から吐出して、１または複数のストランド２２に材料の追加のまたは増加したコーティング重量を供給することができる。コントローラー４８は、弁モジュール１１８、２１８の開閉を制御するように、弁モジュール１１８、２１８に作動的に接続することができる。したがって、ストランド２２が流体塗布装置１０のノズル２０の傍に給送される際、ストランド上に塗布される材料のコーティング重量は、第１の弁モジュール１１８および第２の弁モジュール２１８を制御することによって変化させることができる。

流体塗布装置１０は、第１の弁モジュール１１８および第２の弁モジュール２１８の状態に基づいて複数の異なる状態で動作可能である。第１の状態では、第１の弁モジュール１１８は開いており、第２の弁モジュール２１８は閉じている。したがって、材料の第１の量を、オリフィス（複数の場合もある）３８から吐出して、ストランド（複数の場合もある）上に第１のコーティング重量を塗布することができる。第２の動作状態では、第１の弁モジュール１１８と第２の弁モジュール２１８とが開いている。したがって、材料の第１の量および第２の量が、オリフィス（複数の場合もある）から同時に吐出され、ストランド（複数の場合もある）上に第２のコーティング重量を塗布する。第３の動作状態では、第１の弁モジュール１１８と第２の弁モジュール２１８との双方が閉じており、したがって、材料がオリフィス（複数の場合もある）から吐出されない若しくは実質的に吐出されない、またはストランド（複数の場合もある）に塗布されない若しくは実質的に塗布されない。第４の状態では、第１の弁モジュール１１８は、閉じていることができ、第２の弁モジュール２１８は、開いていることができ、したがって、材料の第２の量のみが、オリフィス（複数の場合もある）から吐出されて、ストランド（複数の場合もある）上に第３のコーティング重量を塗布する。図１～図３を参照すると、ストランド２２は、異なるコーティング重量を有する複数の長さを有することができる。例えば、第１のコーティング重量は、Ｃ１で示されており、第２のコーティング重量は、Ｃ２で示されており、被覆されていない部分は、Ｃ３で示されている。然しながら、本開示は、このようなコーティング重量またはパターンに限定されない。

図６は、流体塗布装置のノズルオリフィスから吐出される材料の量を変化させる方法Ｓ３００を示す図である。本明細書に記載の実施形態によれば、本方法は、Ｓ３１０において、第１の流体流路２４への材料の第１の量を計量することと、Ｓ３２０において、第２の流体流路２６への材料の第２の量を計量することと、Ｓ３３０において、第２の流体流路内の弁モジュール２１８によって、ノズルオリフィス３８への材料の第２の量の流れを制御することとを含む。材料の第２の量の流れを制御することは、Ｓ３３２において、弁モジュール２１８を開いて、第２の材料をノズルオリフィスに供給することと、Ｓ３３４において、弁モジュール２１８を閉じて、ノズルオリフィス３８への第２の材料の流れを阻止することとを含む。ノズルオリフィス３８は、複数のノズルオリフィス３８を含む。本方法は、別の弁モジュール１１８を開いてまたは閉じて、オリフィス３８への材料の第１の量の流れを選択的に可能にするまたは阻止することにより、材料の第１の量の流れを制御することを更に含むことができる。

本明細書で参照されている全ての特許は、本開示の文章内に明示されているか否かにかかわらず、引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。

本開示において、数量を特定しないもの（the words "a" or "an"）は、単数および複数の双方を含むものと解釈されるべきである。反対に、複数のものに対する言及は、適切な場合、単数を含むものとする。

上述の記載から、本発明の新規の構想の真の趣旨および範囲から逸脱することなく、多数の変更および変形を実施することができることが認識される。示されている特定の実施形態に対して一切の限定が意図されず、または暗示もされないことが理解される。本開示は、添付の特許請求の範囲によって、特許請求の範囲の範囲内にある全ての変更を包含するように意図される。

１０ 流体塗布装置
１１ 塗布ヘッド
１２ サービスブロック
１４ アダプター
１６ 計量装置
１８ 弁モジュール
２０ ノズル
２２ ストランド
２４ 第１の流体供給流路
２６ 第２の流体供給流路
２８ マニホールド
３０ 第１の出口
３２ 第２の出口
３４ 第３の流体流路
３６ 材料出口
３８ 吐出オリフィス
４０ 第１の入口
４２ 第２の入口
４４ 材料入口
４６ 内部導管
４８ コントローラー
１１６ 第１の計量装置
１１８ 第１の弁モジュール
２１６ 第２の計量装置
２１８ 第２の弁モジュール
２１８ 弁モジュール

Claims (5)

1. 塗布ヘッドと、
   前記塗布ヘッド内に延在する第１の流体流路と、
   前記塗布ヘッド内に延在する第２の流体流路と、
   前記塗布ヘッドに接続され前記第１の流体流路への流体を計量する第１のポンプと、
   前記塗布ヘッドに接続され前記第２の流体流路への流体を計量する第２のポンプと、
   前記第１のポンプに連通するとともに、前記第１の流体通路の流体の流れを制御するように開状態と閉状態との間で作動可能な第１の弁モジュールと、
   前記第２のポンプに連通するとともに、前記第２の流体通路の流体の流れを制御するように開状態と閉状態との間で作動可能な第２の弁モジュールと、
   前記塗布ヘッドに接続されたノズルであって、該ノズルは、前記流体を吐出する複数の吐出オリフィスを有し、該複数の吐出オリフィスは、前記第１の流路および前記第２の流路の下流に配置されるノズルとを具備し、
   前記ノズルは、前記第１と第２の流体通路と、前記吐出オリフィスとの間に接続された内部導管を含み、該内部導管は、流体が前記複数の吐出オリフィスに流れるように分割する分割セクションを含んでいる流体塗布装置。
2. 前記第１と第２の弁モジュールは、
   前記第１の弁モジュールが開いており、かつ前記第２の弁モジュールが閉じており、前記流体の第１の量が前記ノズルによって受け取られて、前記複数のオリフィスから吐出されるようになっている第１の動作状態と、
   前記第１の弁モジュールが開いており、かつ前記第２の弁モジュールが開いており、前記流体の第２の量が前記ノズルによって受け取られて、前記複数のオリフィスから吐出されるようになっている第２の動作状態とを提供するように動作可能である請求項１に記載の流体塗布装置。
3. 前記第１の流体流路と第２の流体流路とが交差して第３の流体流路が形成され、該第３の流体流路が前記ノズルの入口に連通する請求項１に記載の流体塗布装置。
4. 前記第１の流体流路が前記ノズルの第１の入口に連通し、前記第２の流体流路が前記ノズルの第２の入口に連通し、前記第１の入口および第２の入口が前記内部導管に連通している請求項１に記載の流体塗布装置。
5. 前記塗布ヘッドが、前記複数のポンプと前記塗布ヘッドとの間にマニホールドを更に備え、前記第１と第２の流体通路が該マニホールド貫通している請求項１に記載の流体塗布装置。

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