JP7396782B2 - 厚肉プレートを備える積層ノズル - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１４年１１月２６日出願の米国仮特許出願第６２／０８４８９７号の利益および優先権を主張する。この米国仮特許出願の開示内容は、その全体が本明細書の一部をなす。

以下の記載は、１または複数の厚肉プレート（thick plates）を備える積層ノズル組立体に関する。

積層ノズル組立体は、基材上にホットメルト接着剤を吐出するために用いることができる。基材は、例えば、使い捨て衛生製品等の物品上に施される不織布等の材料層または弾性ストランド等の材料ストランドとすることができる。積層ノズル組立体は、ホットメルト接着剤を吐出するための１または複数の第１のオリフィスと、空気を吐出する１または複数の第２のオリフィスとを有することができる。基材への塗布中に吐出されるホットメルト接着剤は、吐出される空気によって振動または揺動する。

図１は、従来の積層ノズル組立体１０の部分分解図を示している。図１を参照すると、従来の積層ノズル組立体１０は、ホットメルト接着剤および空気が流通する内部通路を形成した複数のプレートを備える。図２は、従来の積層ノズル組立体１０を形成する個々のプレートの平面図である。図１、２を参照すると、従来の積層ノズル組立体は、第１の端部プレート３４と第２の端部プレート３６との間に固定される１１枚のプレート１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２を備えることができる。第１の内部通路３８は、ホットメルト接着剤を第１のオリフィス４０に送達するために、上記プレートのうちの複数を貫いて形成することができる。第１の通路３８は、プレート内の複数の位置合わせした開口によって形成される。また、第２の内部通路４２は、空気を第２のオリフィス４４に送達するために、上記プレートのうちの複数を貫いて形成することができる。第２の通路４２は、プレート内の複数の位置合わせした開口によって形成される。

その一方、従来の積層ノズル組立体１０では、流体は、通路３８、４２の様々な部分に蓄積する可能性があり、ホットメルト接着剤の場合、第１の通路の詰まりを引き起こす可能性がある。流体の蓄積は、狭いまたは小さい流路、流体の速度を減少させる間接的な流路、または通路の側壁（すなわち、プレートの通路を形成する開口を囲む部分）との過剰な接触によって生じ得る。

更に、吐出される材料（例えば接着剤）の化学的性質および製造が十分に制御されていない場合、材料中に汚染物質が存在する可能性があり、他の点では正常な動作温度である温度において炭化が生じ得る。汚染物質、炭化物（char products）および残渣の存在により、通路の詰まりが更に悪化する可能性がある。

従って、通路サイズの増大、流体速度の上昇および吐出オリフィスへのより直接的な流路を可能にする１または複数の内部通路を有する積層ノズル組立体を提供することが望ましい。

１つの態様によれば、積層ノズル組立体が提供される。積層ノズルは、第１の流体入口および第２の流体入口を有する第１の端部プレートと、第２の端部プレートと、第１の端部プレートと第２の端部プレートとの間に配置、挟持される、複数ではあるが限られた数のノズルプレートと、ノズルプレートのうちの１または複数に形成されている、第１の流体入口に連通する第１の流体通路と、ノズルプレートのうちの１または複数に形成されている、第２の流体入口に連通する第２の流体通路と、ノズルプレートのうちの１つに形成されている、第１の流体通路に連通する第１のオリフィスと、第１のオリフィスと同じノズルプレートに形成されている、第２の流体通路に連通する第２のオリフィスとを備える。

一実施形態では、第１のオリフィスと第２のオリフィスとは、互いに同一平面に配置されている。一実施形態では、積層ノズル組立体は、８枚よりも少ないノズルプレートを備える。一実施形態では、積層ノズル組立体は、５枚のノズルプレートを備える。ノズルプレートは、複数の第１のオリフィスおよび第２のオリフィスを有することができる。一実施形態では、ノズルプレートのうちの少なくともいくつかは、例えば、約0.005mm～約1.00mmの厚さを有し、より詳細には、約0.125mm～0.50mmの範囲の厚さを有する。

一実施形態では、積層ノズル組立体は、ノズルプレートの数を最小限に抑え、８つ以下、好ましくは５つ以下のノズルプレートを備える。

本発明のこれらの特徴および利点並びに他の特徴および利点は、添付の特許請求の範囲と併せて以下の詳細な説明から容易に明らかとなるであろう。

従来の積層ノズル組立体の部分分解図である。 図１の従来の積層ノズル組立体を形成する個々のプレートの平面図である。 本明細書に記載の１つの実施形態に係る積層ノズル組立体の部分分解図である。 図３の積層ノズル組立体を形成する個々のプレートの平面図である。 図１の従来の積層ノズル組立体の底面図である。 本明細書に記載の一実施形態に係る図３の積層ノズル組立体の底面図である。 従来の積層ノズル組立体における流体流の数値流体力学（ＣＦＤ）モデルのカラー斜視図である。 本明細書に記載の一実施形態に係る積層ノズル組立体における流体流の数値流体力学（ＣＦＤ）モデルのカラー斜視図である。 従来の積層ノズル組立体における流体流の数値流体力学（ＣＦＤ）モデルのカラー断面図である。 本明細書に記載の一実施形態に係る積層ノズル組立体における流体流の数値流体力学（ＣＦＤ）モデルのカラー断面図である。 従来の積層ノズル組立体における流体流の数値流体力学（ＣＦＤ）モデルのカラー側面断面図である。 本明細書に記載の一実施形態に係る積層ノズル組立体における流体流の数値流体力学（ＣＦＤ）モデルのカラー側面断面図である。

本装置は様々な形態で実施可能であるが、目下好ましい実施形態を図面に示し、以下に記載する。本開示は本装置の例示とみなされ、図示の特定の実施形態に限定されることは意図されていないことは理解されよう。

図３は、本明細書に記載の１つの実施形態に係る積層ノズル組立体１１０の部分分解図である。図４は、図３の積層ノズル組立体を形成する個々のプレートの平面図である。積層ノズル組立体１１０は、第１の端部プレートと第２の端部プレートとの間に配置される、例えば６つまたはそれよりも少数のノズルプレートで形成することができる。図３、４を参照すると、１つの実施形態では、積層ノズル組立体１１０は、第１の端部プレート１１２と、第２の端部プレート１１４と、第１の端部プレート１１２と第２の端部プレート１１４との間に配置される５枚のノズルプレート１１６、１１８、１２０、１２２、１２４とを備えることができる。

図４を参照すると、第１の端部プレート１１２に第１の流体入口１２６を形成することができる。第１の端部プレート１１２、および／または、ノズルプレート１１６、１１８、１２０、１２２、１２４のうちの１枚以上のノズルプレートに第１の流体通路１２８を形成することができる。１つの実施形態では、第１の流体通路１２８は、ノズルプレート１１６、１１８に形成される。第１の流体通路１２８は、ノズルプレート１１６、１１８の位置合した開口または部分的に位置合わせした開口によって形成することができる。１枚のプレートの第１の流体通路１２８の１または複数の開口は、すぐ隣のプレートの第１の流体通路１２８の１または複数の開口に連通する。第１の流体通路１２８は、第１の流体入口１２８に連通し、該第１の流体入口１２８から第１の流体を受け取る。第１の流体は、例えば、0cP～100000cPの範囲のホットメルト接着剤、コールドメルト接着剤その他の流体とすることができる。第１の流体通路１２８を形成する位置合した或いは部分的に位置合わせした開口は、各々のプレートの１または複数の開口が、すぐ隣に当接するプレートの１または複数の開口に連通する限り、互いに異なる形状または大きさであってもよいことは理解されよう。

第１の端部プレート１１２は、第２の流体入口１３０を更に有することができる。第２の流体入口１３０は、１または複数のノズルプレート１１６、１１８、１２０、１２４、１２６に形成されている第２の流体通路１３２に連通する。代替的には、第２の流体通路１３２の少なくとも一部は、第１の端部プレート１１２および／または第２の端部プレート１１４のうちの少なくとも一方に形成することができる。１つの実施形態では、図４に示すように、第２の流体通路１３２は、プレート１１６、１１８、１２０、１２２、１２４の各々に形成した開口によって形成される。第２の流体通路１３２は、第２の流体入口１３０に連通し、該第２の流体入口１３０から第２の流体を受け取る。更に、第２の流体通路を形成する開口は、互いに位置合わせ或いは部分的に位置合わせされ、互いに連通する。１枚のプレートに形成されている１または複数の開口が、すぐ隣に当接するプレートに形成されている１または複数の開口に連通する限り、第２の流体通路を形成する開口の大きさや位置を変えることができることは理解されよう。第２の流体は、例えば、空気とすることができる。

積層ノズル組立体１１０の１枚のプレートは、第１の流体および第２の流体を吐出するための複数のオリフィスを有することができる。１つの実施形態では、中央に配置されるプレート１２０は、１または複数の第１のオリフィス１３４と、１または複数の第２のオリフィス１３６とを有することができる。然しながら、第１のオリフィス１３４および第２のオリフィス１３６は、ノズル組立体１１０の中央に配置されていない別のプレート上に配置してもよいことは理解されよう。第１のオリフィス１３４は、第１の流体通路１２８に連通し、第１の流体通路１２８から第１の流体を受け取る。第２のオリフィス１３６は、第２の流体通路１３２に連通し、第２の流体通路１３２から第２の流体を受け取る。１つの実施形態では、第１のオリフィス１３４および第２のオリフィス１３６は、ノズル組立体１１０のプレートの当接面に対して平行な平面に配置されている。すなわち、図３、４および図５ｂから理解されようように、第１と第２のオリフィス１３４、１３６とは同一平面に配置されている。

１つの実施形態では、２つの第２のオリフィス１３６は、各第１のオリフィス１３４と関連付けることができる。例えば、各第１のオリフィス１３４は、一対の第２のオリフィス１３６の間に配置することができる。従って、同じプレート１２０に形成されている隣接する第１のオリフィス１３４の間には、２つの第２のオリフィス（第２のオリフィス１３６の隣接対から１つずつの第２のオリフィス１３６）を配置することができる。然しながら、本開示はこの構成に限定されない。例えば、各第１のオリフィス１３４に対応する第２のオリフィス１３６は、第１のオリフィス１３４と第２のオリフィス１３６とがノズル組立体１１０に沿って交互に配置されるように設けることができる。そのような実施形態では、３つのオリフィス（２つの第２のオリフィス１３６および１つの第１のオリフィス１３４）は同一平面に配置されている。

１つの実施形態によれば、使用時、第１の流体、例えばホットメルト接着剤は、第１の流体入口１２６において受け取られる。次に、第１の流体は、第１の流体通路１２８において受け取ることができる。次に、第１の流体は、第１の流体通路１２８から１または複数の第１のオリフィス１３４に流れ、ノズル組立体１１０から吐出することができる。第２の流体、例えば空気は、第２の流体入口１３０において受け取られ、第２の流体通路１３２に流れることができる。１つの実施形態では、第２の通路１３２内の流路は、プレート１１６、１１８、１２０、１２２、１２４を通る第１の方向、第１の方向に対して実質的に垂直の第２の方向、および第１の方向とは概ね反対の第３の方向（すなわち戻ってプレート１２０の方に流れる）に延びることができる。１または複数の第２のオリフィス１３６は、第２の通路から第２の流体を受け取り、ノズル組立体１１０から第２の流体を吐出することができる。

上記の実施形態では、プレートの数は様々とすることができる。ノズル組立体１１０におけるプレートの数は、端部プレート１１２、１１４のいずれかに第１の流体プレナムおよび／または第２の流体プレナムを備えることによって減らすことができることは理解されよう。１つの例において、端部プレート１１２、１１４の間のプレートの数は、３つまたは４つに減らしてもよい。

図５ａは、従来の積層ノズル組立体１０の底面図であり、図５ｂは、本明細書に記載の積層ノズル組立体１１０の底面図である。図５ａ、５ｂを参照すると、積層ノズル組立体１１０における個々のノズルプレートの厚さが増大されても、プレートの数を減らすことによって、ノズル組立体１１０の全体厚さ「ｔ１」を従来のノズル組立体１０（図５ａ）の厚さ「ｔ２」に比較して減少させることができることを見て取ることができる。例えば、従来のノズル組立体が約11.1mmの厚さ「ｔ２」を有し得る一方で、本明細書に記載のノズル組立体１１０は、例えば9.5mmの厚さを有することができる。

１つの実施形態では、本明細書に記載の積層ノズル組立体１１０は、最大約２１８℃の温度において約０．３バール～２．１バールの気圧で動作することができる。然しながら、本記載はこれらの範囲に限定されず、本明細書に記載の積層ノズル組立体１１０は、変化する動作温度および気圧に適応するように設計および製造することができることは理解されよう。１つの実施形態では、個々の積層ノズルプレートは、0.005mm～1.00mmの範囲の厚さを有することができ、例えば、より詳細には、約0.125mm～0.50mmの範囲の厚さを有することができる。ノズルプレートの厚さは変えることができ、他の実施形態では、0.005mm未満または1.00mm超としてもよいことは理解されよう。

図６ａ、６ｂは、従来の積層ノズル組立体１０における流体流の数値流体力学（ＣＦＤ）モデルの斜視図（図６ａ）および本明細書に記載の一実施形態に係る積層ノズル組立体１１０における流体流の数値流体力学（ＣＦＤ）モデルの斜視図（図６ｂ）である。図７ａ、７ｂは、従来の積層ノズル組立体１０における流体流のＣＦＤモデルの断面図（図７ａ）および本明細書に記載の一実施形態に係る積層ノズル組立体１１０における流体流のＣＦＤモデルの断面図（図７ｂ）である。図８ａ、８ｂは、従来の積層ノズル組立体１０における流体流のＣＦＤモデルの側面断面図（図８ａ）および本明細書に記載の一実施形態に係る積層ノズル組立体１０（図８ｂ）の側面断面図である。

上記の実施形態では、改善された流路を提供することができる。例えば、従来の積層ノズル組立体１０に比較してより高い流体速度を、ノズル１１０を通して、特に流体プレナムプレート（例えば、中央プレート１２０）において実現することができる。また、オリフィス進入通路のサイズは、例えば、最大５０％増大させることができるので、ノズル組立体１１０を通る第１の流体および第２の流体の流量が増大する。それにより、ノズルの詰まりを低減させることができるので、装置のダウンタイムが減少する。また、本明細書に記載のノズル組立体１１０は、清掃および保守がより容易であり得るので、所要労力が低減する。更に、ノズルの寿命を延ばすことができ、ポリオレフィン接着剤の化学作用の過程の改善可能性を実現することができる。また更に、より直接的な流路およびより均一な分布を実現することができる。上記の利益は、本明細書に記載のノズル組立体１１０における流路がより直接的であることにより、第１の流体および第２の流体の各々の流路における絞りおよび／または方向転換の数が少ないことの結果として実現することができる。本明細書に記載の積層ノズル組立体１１０は、限定はしないが材料層または材料ストランドを含む基材上に流体、例えばホットメルト接着剤を塗布する流体塗布装置において実施することができる。

（従来の積層ノズル組立体に比較して）改善された流路により、本ノズル組立体は、材料中に存在し得る汚染物質および他の点では正常な動作温度である温度において起こり得る炭化による通路内の流路の詰まりが生じにくい点で、接着剤の化学的性質および製造が十分に制御されていない場合でも、より許容性があり得ることが当業者には理解されようであろう。

「上側」、「下側」、「後方」、「前方」等のような相対的方向に関する用語は、単に説明のためのものであり、本開示の範囲を制限することは意図していないことが当業者には理解されようであろう。

本明細書で参照した全ての特許は、本開示の本文内で詳細に引用されたか否かに関わらず、引用することにより本明細書の一部をなす。

本開示では、数量を指定しない表現（the words "a" or "an"）は、単数および複数の双方を含むものとみなされる。また、複数形の項目の言及は、適切な場合は単数形を含む。例えば、上記の実施形態では、１または複数の締結具１６を用いることができる。同様に、ダイ押出機は、１または複数の締結ボアと、１または複数の挿入ボアを有することができる。

本開示の新規の概念の真の趣旨および範囲から逸脱することなく、多数の変更形態および変形形態を実施することができることが、上記から認識される。図示の特定の実施形態に対する限定は意図しておらず、そのような限定が推定されるべきではないことは理解されよう。本開示は、特許請求の範囲の範囲内にある全ての変更形態を包含することが意図される。
なお、本発明は以下の特徴を以って実施することができる。
［特徴１］
積層ノズル組立体において、
第１の流体入口と第２の流体入口とを有した第１の端部プレートと、
第２の端部プレートと、
前記第１と前記第２の端部プレートの間に配置、挟持される複数のノズルプレートと、
前記複数のノズルプレートのうち１枚以上のノズルプレートに形成され、前記第１の流体入口に連通する第１の流体通路と、
前記複数のノズルプレートのうち１枚以上のノズルプレートに形成され、前記第２の流体入口に連通する第２の流体通路と、
前記複数のノズルプレートの１枚に形成され、前記第１の流体通路に連通する第１のオリフィスと、
前記第１のオリフィスと同一のノズルプレートに形成され、前記第２の流体通路に連通する第２のオリフィスとを具備し、
前記第１と前記第２のオリフィスとは同一平面に配置されている積層ノズル組立体。
［特徴２］
前記複数のノズルプレートは、８枚より少ない枚数のノズルプレートを含む特徴１に記載の積層ノズル組立体。
［特徴３］
前記複数のノズルプレートは、５以下の枚数のノズルプレートを含む特徴１に記載の積層ノズル組立体。
［特徴４］
複数の第１のオリフィスおよび第２のオリフィスを備える特徴１に記載の積層ノズル組立体。
［特徴５］
前記複数の第１のオリフィスおよび第２のオリフィスは同一平面に配置されている特徴４に記載の積層ノズル組立体。
［特徴６］
前記複数のノズルプレートのうち少なくともいくつかは、約0.005mm～約0.500mmの厚さを有する特徴１に記載の積層ノズル組立体。
［特徴７］
前記積層ノズル組立体は、第１の流体プレナムおよび第２の流体プレナムの一方または双方を備え、該第１の流体プレナムおよび／または該第２の流体プレナムは、それぞれ前記第１の端部プレートおよび／または前記第２の端部プレート内にある特徴１に記載の積層ノズル組立体。
［特徴８］
３枚のノズルプレートを備える特徴７に記載の積層ノズル組立体。
［特徴９］
３枚のノズルプレートを備える特徴３に記載の積層ノズル組立体。

Claims (8)

1. 積層ノズル組立体において、
   第１の流体入口と第２の流体入口とを有した第１の端部プレートと、
   第２の端部プレートと、
   前記第１の端部プレートと前記第２の端部プレートの間に配置、挟持される複数のノズルプレートと、
   前記複数のノズルプレートのうち１または複数のノズルプレートに形成され、前記第１の流体入口に連通する第１の流体通路と、
   前記複数のノズルプレートのうち１または複数のノズルプレートに形成され、前記第２の流体入口に連通する第２の流体通路と、
   前記第１と第２の端部プレートの間で前記複数のノズルプレートのうちの１枚のノズルプレートに形成された第１のオリフィスであって、該第１のオリフィスは前記第１の流体通路に連通し、該第１のオリフィスの一端が、該積層ノズル組立体から第１の流体を吐出する出口となっている第１のオリフィスと、
   前記第１と第２の端部プレートの間で前記第１のオリフィスと同一の前記１枚のノズルプレートにおいて、前記第１のオリフィスの各側部に１つずつ形成された一対の第２のオリフィスであって、該一対の第２のオリフィスは前記第２の流体通路に連通し、該一対の第２のオリフィスの各々の一端が、該積層ノズル組立体から第２の流体を吐出する出口となっている一対の第２のオリフィスとを具備し、
   前記１枚のノズルプレートは、前記第１の端部プレートに対面する第１の側面と、前記第２の端部プレートに対面する第２の側面とを有しており、
   前記第１の流体通路は、前記第１の流体入口から、前記第１の端部プレートと前記１枚のノズルプレートとの間に配置されている１または複数のノズルプレートに形成されており、前記第２の流体通路は、前記第２の流体入口から、前記第１の端部プレートと前記１枚のノズルプレートの間に配置されている１または複数のノズルプレート、前記１枚のノズルプレート、および、前記１枚のノズルプレートと前記第２の端部プレートとの間に配置されている１または複数のノズルプレートに形成されており、
   前記第１のオリフィスは、前記出口とは反対側の端部において、前記１枚のノズルプレートの前記第１の側面で前記第１の流体通路から第１の流体を受け取り、前記一対の第２のオリフィスは、前記出口とは反対側の端部において、前記１枚のノズルプレートの前記第２の側面で前記第２の流体通路から前記第２の流体を受け取るようになっており、
   前記第１の流体はホットメルト接着剤で、前記第２の流体は空気であり、
   前記ホットメルト接着剤を前記第１の流体通路から受け取る端部と、前記出口との間の前記第１のオリフィスの長さが、前記空気を前記第２の流体通路から受け取る端部と前記出口との間の前記一対の第２のオリフィスの長さよりも短くなっており、
   前記一対の第２のオリフィスの各々は、前記空気を前記第２の流体通路から受け取る端部から互いに離反するように延設され、次いで、前記第１のオリフィスの出口へ向けて互いに接近するように延設されている積層ノズル組立体。
2. 前記複数のノズルプレートは、８枚より少ない枚数のノズルプレートを含む請求項１に記載の積層ノズル組立体。
3. 前記複数のノズルプレートは、５以下の枚数のノズルプレートを含む請求項１に記載の積層ノズル組立体。
4. ３枚のノズルプレートを含む請求項３に記載の積層ノズル組立体。
5. 複数の第１のオリフィスおよび複数対の第２のオリフィスを備える請求項１に記載の積層ノズル組立体。
6. 前記複数のノズルプレートのうち少なくともいくつかは、０．００５ｍｍ～０．５００ｍｍの厚さを有する請求項１に記載の積層ノズル組立体。
7. 前記積層ノズル組立体は、第１の流体プレナムおよび第２の流体プレナムの一方または双方を備え、該第１の流体プレナムおよび／または該第２の流体プレナムは、それぞれ前記第１の端部プレートおよび／または前記第２の端部プレート内にある請求項１に記載の積層ノズル組立体。
8. ３枚のノズルプレートを備える請求項７に記載の積層ノズル組立体。

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