特許 6777654 異なるノズル構成に適合可能なモジュール式流体塗布装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6777654

(24)【登録日】2020年10月12日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】異なるノズル構成に適合可能なモジュール式流体塗布装置

(51)【国際特許分類】

   B05C 5/00 20060101AFI20201019BHJP

【ＦＩ】

   B05C5/00 101

【請求項の数】12

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-560231(P2017-560231)

(86)(22)【出願日】2016年5月3日

(65)【公表番号】特表2018-514380(P2018-514380A)

(43)【公表日】2018年6月7日

(86)【国際出願番号】US2016030580

(87)【国際公開番号】WO2016186832

(87)【国際公開日】20161124

【審査請求日】2019年2月15日

(31)【優先権主張番号】15/076,163

(32)【優先日】2016年3月21日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/164,405

(32)【優先日】2015年5月20日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591203428

【氏名又は名称】イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】エドワード ダブリュ．ボルヤード，ジュニア

(72)【発明者】

【氏名】メル スティーブン レスリー

【審査官】 塩屋 雅弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２６７５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５１２１２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０５Ｂ１／００−３／１８

７／００−９／０８

Ｂ０５Ｃ５／００−５／０４

Ｂ０５Ｄ１／００−７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１または複数の塗布ヘッドを備える流体塗布装置において、
前記塗布ヘッドの各々は、
流体供給源から流体を受け取る第１の流体導管が内部に延在されている本体を備えたサービスブロックと、
前記サービスブロックに固定されるとともに台座部を有し、前記サービスブロックの第１の流体導管から前記流体を受け取る第２の流体導管を有したマニホールド本体を備えたマニホールドと、
前記台座部において前記マニホールドに固定され、前記マニホールドにおける前記流体の流れを選択的に制御するバルブを含むモジュールと、
前記マニホールドに着脱可能に固定される第１の構成を有し、前記マニホールドから前記流体を受け取るノズルとを具備し、
前記ノズルは前記マニホールドと接合するための第１の接合面を有し、前記マニホールドが異なる構成のノズルを受け入れるように形成されており、
前記マニホールド本体が、前記サービスブロックの下面に沿って延びる上面と、前記上面から突出したフランジとを含み、前記上面および前記フランジは、前記第１の流体導管が前記第２の流体導管と連通するように、前記マニホールド本体を前記サービスブロックに対して位置決めするように形成されている流体塗布装置。

【請求項2】

前記流体塗布装置は、前記マニホールドに着脱可能に固定される前記第１の構成とは異なる第２の構成のノズルであって、前記マニホールドと接合するための前記第１の接合面を有する第２の構成のノズルを更に備え、前記第１の構成のノズルと前記第２の構成のノズルとは、前記マニホールドに交換可能に固定することができる請求項１に記載の流体塗布装置。

【請求項3】

前記第１の構成のノズルと前記第２の構成のノズルのうちの一方が前記マニホールドに固定される請求項２に記載の流体塗布装置。

【請求項4】

前記台座部は、前記モジュールの一部を受容する前記マニホールドに設けられた凹部を有し、前記モジュールの前記一部が前記ノズルの背後に配置される請求項１に記載の流体塗布装置。

【請求項5】

前記モジュールの前記一部はバルブステムを含む請求項４に記載の流体塗布装置。

【請求項6】

前記ノズルは、横方向に離間配置され前記マニホールドの固定穴内にそれぞれ延びる２つの締結具によって前記マニホールドに固定され、前記モジュールの前記一部が、前記マニホールドにおいて前記２つの締結具の間に延在する請求項４に記載の流体塗布装置。

【請求項7】

流体塗布装置の塗布ヘッドにおいて、
流体供給源から流体を受け取る第１の流体導管が内部に延在されている本体を備えたサービスブロックと、
前記サービスブロックに固定されるとともに台座部を有し、前記サービスブロックの第１の流体導管から前記流体を受け取る第２の流体導管を有したマニホールド本体を備えたマニホールドと、
前記台座部において前記マニホールドに固定され、前記マニホールドにおける前記流体の流れを選択的に制御するバルブを含むモジュールと、
前記マニホールドに着脱可能に固定される第１の構成を有し、前記マニホールドから前記流体を受け取るノズルとを具備し、
前記ノズルは前記マニホールドと接合するための第１の接合面を有しており、
前記マニホールド本体が、前記サービスブロックの下面に沿って延びる上面と、前記上面から突出したフランジとを含み、前記上面および前記フランジは、前記第１の流体導管が前記第２の流体導管と連通するように、前記マニホールド本体を前記サービスブロックに対して位置決めするように形成されている流体塗布装置の塗布ヘッド。

【請求項8】

前記塗布ヘッドは、前記マニホールドに着脱可能に固定される前記第１の構成とは異なる第２の構成のノズルであって、前記マニホールドと接合するための前記第１の接合面を有する第２の構成のノズルを更に備え、前記第１の構成のノズルと前記第２の構成のノズルとは、前記マニホールドに交換可能に固定することができる請求項７に記載の塗布ヘッド。

【請求項9】

前記第１の構成のノズルと前記第２の構成のノズルのうちの一方が前記マニホールドに固定される請求項８に記載の塗布ヘッド。

【請求項10】

前記台座部は、前記モジュールの一部を受容する前記マニホールドに設けられた凹部を有し、前記モジュールの前記一部が前記ノズルの背後に配置される請求項７に記載の塗布ヘッド。

【請求項11】

前記モジュールの前記一部はバルブステムを含む請求項１０に記載の塗布ヘッド。

【請求項12】

前記ノズルは、横方向に離間配置された２つの締結具によって前記マニホールドに固定され、前記モジュールの前記一部は、前記マニホールドにおいて前記２つの締結具の間に延在する請求項１０に記載の塗布ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

接着剤塗布装置は、材料のストランドまたはウェブのいずれかに接着剤を塗布するために使用することができる。このような接着剤塗布装置の一般的な用途は、不織布を含む製品の製造である。不織布は、吸収性、撥水性、弾性、伸縮性、柔軟性、強度、難燃性保護、クリーニング簡易性、クッション性、濾過性、細菌バリアとしての用途、および無菌性等の特有の機能性を提供する工業用の布である。不織材料は、他の材料と組み合わせて、多様な特性を有する様々な製品を提供することができ、また、単独で、または、例えば、使い捨て衛生製品を含む衛生衣類、若しくは家庭用品、ヘルスケア用品、工業用品、産業用品、および消費者用品の構成部材として使用することができる。

【0002】

いくつかの不織製品は、例えば、物または身体の周囲にフィットする柔軟性を与えるために不織材料上に配置されるとともに不織材料に接着される複数の伸縮性ストランドを含む。これらのストランドは、接着剤塗布装置によって塗布される糊等の接着剤を用いて、不織布に接着することができる。１つの構成において、ストランドは、接着剤塗布装置のノズルを通過するように供給される。ノズルは、糊をストランド上に吐出することができる複数の出口を有することができる。糊でコーティングされたストランドは、次に、ウェブ上に取り付けることができる。代替的には、接着剤をウェブに塗布することができ、この糊でコーティングされたウェブ上にストランドを取り付けることができる。

【0003】

接着剤塗布装置は、接着剤が塗布される媒体、すなわちストランドまたはウェブ、および塗布パターンまたは塗布量を含む所望の塗布特性に応じて、異なるノズルとともに使用され得る。例えば、接着剤塗布装置は、接触ノズルまたは非接触ノズルのいずれかを用いて、ストランドに糊を塗布することができる。接触ノズルは、或る量の実質的に定常な糊を吐出する間、ストランド等の基材にこの糊が供給され、糊を基材上に受け取る。非接触ノズルでは、糊は、出口からファイバーまたはスプレーとして吐出することができる。糊は、出口とストランドまたはウェブとの間の間隙を越えて吐出される。糊ファイバーまたはスプレーの吐出は、ストランドまたはウェブへの塗布の間、糊ファイバーを振動させるために隣接する出口から吐出される空気等の第２の流体によって制御することができる。

【0004】

然しながら、接着剤塗布装置は、通常１つのノズルタイプにしか関連付けられない。従って、異なるノズルタイプを要求する異なる塗布特性または異なる媒体（すなわち、ストランドまたはウェブ）を伴う状況では、通常、複数の接着剤塗布装置が使用される。

【0005】

いくつかの接着剤塗布装置は、異なるタイプのノズルと交換することができるノズルを備える。然しながら、各タイプのノズルは、通常、ノズルに流体を送達するための関連のバルブおよび／または流体マニホールドを含む特定のアダプターまたはモジュールと連結される。従って、異なるタイプのノズルを入れ替えるには、アダプターまたはモジュールおよび／またはマニホールドも交換しなければならない。また、異なるノズルタイプに対応するために、通常はサービスブロックも交換する必要がある。このプロセスは、追加の労力および時間を伴い、また製造業者が追加の部品および交換部品を在庫として保有することを要求する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従って、異なる構成のノズルを交換可能に着脱することができる流体塗布装置を提供することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0007】

１つの態様によれば、１または複数の塗布ヘッドを備える流体塗布装置が提供される塗布ヘッドの各々は、流体供給源から流体を受け取るサービスブロックと、前記サービスブロックに固定されるとともに台座部を有し、前記サービスブロックから前記流体を受け取るマニホールドと、前記台座部において前記マニホールドに固定され、前記マニホールドにおける前記流体の流れを選択的に制御するバルブを含むモジュールと、前記マニホールドに着脱可能に固定される第１の構成を有し、前記マニホールドから前記流体を受け取るノズルとを具備し、前記ノズルは前記マニホールドと接合するための第１の接合面を有し、前記マニホールドが異なる構成のノズルを受け入れるようになっている。

【0008】

別の態様によれば、流体塗布装置の塗布ヘッドが提供される。塗布ヘッドは、流体供給源から流体を受け取るサービスブロックと、前記サービスブロックに固定されるとともに台座部を有し、前記サービスブロックから前記流体を受け取るマニホールドと、前記台座部において前記マニホールドに固定され、前記マニホールドにおける前記流体の流れを選択的に制御するバルブを含むモジュールと、前記マニホールドに着脱可能に固定される第１の構成を有し、前記マニホールドから前記流体を受け取るノズルとを具備し、前記ノズルは前記マニホールドと接合するための第１の接合面を有し、前記マニホールドが異なる構成のノズルを受け入れるようになっている。

【0009】

本開示の他の目的、特徴、および利点は、添付の図面と併せて以下の記載から明らかとなるであろう。添付の図面において、同様の参照符号は同様の部分、部材、部品、ステップおよびプロセスを指す。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本明細書に記載の一実施形態に係る流体塗布装置を示す概略図である。

【図2】本明細書に記載の一実施形態に係る流体塗布装置の斜視図である。

【図3】図２の流体塗布装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示は種々の形態の実施形態が可能であるが、１または複数の実施形態が図面に示されるとともに以下で記載される。本開示は単なる例示とみなされ、また、本開示を記載または図示されているいかなる特定の実施形態に限定することも意図していないことが理解される。

【0012】

本明細書に記載の実施形態に係る流体塗布装置１０は、１または複数の塗布ヘッド１２を備えることができる。図１は、本明細書に記載の一実施形態に係る交換可能なノズルタイプの塗布ヘッド１２の概略図である。図１を参照すると、塗布ヘッド１２は、概して、サービスブロック１４と、マニホールド１６と、モジュール１８と、ノズル２０とを備える。

【0013】

サービスブロック１４は、流体を収容するように構成されている。流体は、加熱されたかまたは非加熱の液化材料である、１０センチポアズ（ｃｐｓ）〜５００００ｃｐｓの粘性流体とすることができる。流体は、例えば、ホットメルト接着剤等の接着剤とすることができる。サービスブロック１４は、ホースまたは同様の導管によって流体供給源に接続される。こうして、流体供給源は塗布ヘッド１２から遠隔に配置され、ホースまたは同様の導管を介して流体を塗布ヘッド１２に供給することができる。

【0014】

マニホールド１６は、サービスブロック１４に固定され、サービスブロック１４から流体を受け取るように構成されている。マニホールド１６は、ボルト、ねじ等の既知の好適な締結具を用いてサービスブロック１４に固定することができる。マニホールド１６は、サービスブロック１４の一方の端部を越えて延び、モジュール１８を取り付けることができる台座部２２を有する。１つの実施形態において、マニホールド１６は、サービスブロック１４の下側において概ねサービスブロック１４に固定され、サービスブロック１４の前端部を越えて延びる。以下で詳述するように、いくつかの実施形態において、マニホールド１６は、サービスブロック１４に対して適切に位置決めするための位置決め特徴部を有することができる。

【0015】

モジュール１８は、ボルト、ねじ等の既知の好適な締結具を用いてマニホールド１６に固定される。以下で更に記載するように、モジュール１８は、マニホールド１６におけるノズル２０への流体の流れを制御するために、バルブ構成要素を備える。

【0016】

ノズル２０は、マニホールド１６と流体連通して配置され、ボルトまたはねじ等の好適な既知の締結具を用いてマニホールド１６に着脱可能に固定される。ノズル２０は、ストランドまたはウェブ（図示せず）等の基材上に流体を吐出する接触型または非接触型のいずれかのノズルとすることができる。ノズル２０は、マニホールド１６から流体を受け取る入口と流体を吐出する出口またはオリフィスとの間に画定される１または複数の流体流路を内部に有する、ともに固定される複数のプレートを含む積層プレートノズル（ＬＰＮ）とすることができる。以下で更に記載するように、本願の異なるタイプまたは構成のノズル、すなわち接触ノズルおよび非接触ノズルは、マニホールド１６と接合する接合面２４をそれぞれ有する。接合面２４は、異なるノズルタイプにわたって同じである。従って、本明細書に記載の実施形態において、異なるタイプまたは構成のノズルをマニホールド１６に固定してマニホールド１６とともに交換可能に使用することができる。

【0017】

図２は、１つの実施形態に係る流体塗布装置の塗布ヘッド１２の斜視図である。図３は、塗布ヘッド１２の断面図である。図２および図３を参照すると、流体をノズル２０に送達するための流体流路２８が、サービスブロック１４およびマニホールド１６に画定される。モジュール１８は、流路２８に配置されるバルブ２６を含む。流路２８は、１つの実施形態において、サービスブロック１４における第１の流体導管３０と、マニホールド１６における第２の流体導管３２とによって画定される。

【0018】

マニホールド１６は、所望に応じたマニホールド１６の修理、取替または置換を容易にするように、サービスブロック１４に着脱可能に固定される。１つの実施形態において、マニホールド１６は、サービスブロック１４に当接するように構成されているフランジ３４を有する。流路２８の一部、すなわち第２の流体導管３２は、フランジ３４に延びることができる。さらに、フランジ３４は、サービスブロック１４に対してマニホールド１６を適切に位置決めする位置決め要素としての役割を果たすことができる。

【0019】

マニホールド１６の台座部２２は、モジュール１８の少なくとも一部３６を受容するように構成されているマニホールド１６の凹部として部分的に形成される。１つの実施形態において、モジュール１８はバルブ２６を含み、上記台座部２２に受容されるモジュール１８の部分３６はバルブ２６の一部である。例えば、図３に示すように、マニホールド１６におけるノズル２０への流体の流れを制御するために、バルブステム３８およびバルブステム３８によって駆動されるバルブ部材４０を台座部２２に配置することができる。

【0020】

ノズル２０は、１または複数の好適な締結具を用いてマニホールド１６に着脱可能に固定される。１つの実施形態において、ノズル２０は、横方向に互いに離間したボルト等の２つの締結具４４を用いて、マニホールド１６に固定される。締結具４４は、ノズル２０を通ってマニホールド１６のそれぞれのボアに延びる。マニホールドの台座部２２は、マニホールド１６の離間したボアの間に延びる。従って、使用時、台座部２２上に配置されるモジュール１８の部分、例えばバルブ２６の一部は、マニホールド１６のボアに配置される締結具４４の間に延びる。これにより、図３に示すように、バルブ２６の一部、すなわちバルブステム３８およびバルブステム３８によって駆動されるバルブ部材４０は、マニホールド１６においてノズル２０の背後に配置することができる。

【0021】

１つの実施形態において、ノズルは、前面４６を横切って測定した場合、約２５ｍｍの幅を有する。締結具４４は、マニホールド１６における対応するボアと同様に、第１の距離だけ離間する。バルブステム３８およびバルブ部材４０は、ボアの間に配置するために相応のサイズにしなければならない。１つの実施形態において、台座部２２は、バルブステム３８およびバルブ部材４０の直径に概ね対応する約８ｍｍの直径Ｄ１を有する。然しながら、本開示は、これらの寸法に限定されないことが理解される。

【0022】

バルブ構成要素に加えて、モジュール１８は、流体の塗布を援助するように用いることができる空気または別の第２の流体を予め加熱するヒーターも備えることができる。１つの実施形態において、ノズル２０と同様、モジュール１８は、限定はしないが約２５ｍｍの幅を有することができる。モジュール１８のバルブ２６は、モジュール１８の前部または頂部のいずれかに迅速に取り付けることができるソレノイド４７によって駆動することができる。

【0023】

ノズル２０は、マニホールド１６に面する側に接合面２４を有する。接合面２４は、例えば、マニホールド１６から流体を受け取るように構成されている入口開口４８と、締結具４４がマニホールドのボアに貫入する際に通る締結具開口５０とを有する。入口開口４８は、１つの直線方向において入口開口４８からノズル２０の吐出オリフィス５２まで実質的に延びるノズル導管の一部である。ノズルの接合面２４は、ノズル２０において、入口開口４８がマニホールド１６の第２の導管３２に対して位置決めされるとともに、締結具開口５０がマニホールド１６のボアに対して位置決めされるように、マニホールド１６の正面に対応する。

【0024】

これにより、異なるノズルがマニホールド１２に対応する共通の構成の接合面２４を有する限り、異なる構成のノズルを本明細書に記載の塗布ヘッド１２に用いることができる。例えば、第１のノズルは、間隙を越えて流体を基材上に吐出するように、非接触ノズル構成等の第１の構成とすることができる。非接触ノズルは、流体、例えば接着剤が基材に吐出および塗布されるパターンを制御するために、空気等の第２の流体を吐出することができる。第２のノズルは、流体を直接基材上に吐出するように、第１の構成とは異なる接触ノズル構成等の第２の構成とすることができる。第１のノズルおよび第２のノズルはどちらも同じ接合面２４を有し、従って、マニホールド１６に交換可能に固定されるとともにマニホールド１６と流体接続することができる。

【0025】

さらに、マニホールド１６に固定されるノズル２０と併せたモジュール１８の配置、すなわちバルブステム３８およびバルブ部材４０の配置により、同じマニホールド１６、モジュール１８およびサービスブロック１４とともに、異なる構成のノズルを交換可能に使用することができる。また、上記の実施形態において、モジュール１８は、ノズル２０を妨害することなく取外しまたは交換することができる。塗布ヘッド１２は、ノズルに送達される流体の量を制御するフローダイバーターを更に備えることができる。

【0026】

これにより、上記の実施形態において、流体塗布装置１０、特に流体塗布装置の塗布ヘッド１２は、モジュール１８、マニホールド１６またはサービスブロック１４を置き換えることなく、異なるノズルタイプまたはノズル構成、すなわち接触型および非接触型のノズルをマニホールド１６に交換可能に固定することにより、例えば、スプレー構成、ストランドコーティング構成およびスロット構成の間で変換することができる。上記の実施形態の塗布ヘッド１２は、約５００メートル毎分（ｍｐｍ）〜７００ｍｐｍで移動する基材に流体を塗布するために使用することができる。

【0027】

更なる一実施形態において、塗布ヘッド１２のノズル２０は、ダイスロット押出機型のノズルとすることができる。このタイプのノズルを塗布ヘッド１２において使用するために、モジュール１８およびサービスブロック１４はそのままとする一方、マニホールド１６をサービスブロック１４から取り外し、ダイスロット押出機適合型のマニホールドと交換することができる。代替的には、ダイスロット押出機型のノズルとともに使用することができるアダプターを既存のマニホールド１６に固定することができる。

【0028】

上記の実施形態において記載された流体塗布装置は、接着剤等の流体を材料のストランドまたは基材上に塗布するために使用することができる。このような塗布は、不織製品の製造に有用であり得る。然しながら、本開示はこの用途に限定されない。本明細書に記載の流体塗布装置は、他の用途、例えば包装にも使用することができることが理解される。

【0029】

現時点で開示されている実施形態に対する様々な変形および変更は、当業者には明らかであろうことも理解されるべきである。そのような変形および変更は、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、また、その意図する利点を減じることなく行うことができる。従って、そのような変形および変更は添付の特許請求の範囲によって包含されることが意図される。

【符号の説明】

【0030】

１０ 流体塗布装置
１２ 塗布ヘッド
１４ サービスブロック
１６ マニホールド
１８ モジュール
２０ ノズル
２２ 台座部
２４ 接合面
２６ バルブ
２８ 流路
３０ 第１の流体導管
３２ 第２の流体導管
３４ フランジ
３６ 部分
３８ バルブステム
４０ バルブ部材
４４ 締結具
４６ 前面
４７ ソレノイド
４８ 入口開口
５０ 締結具開口
５２ 吐出オリフィス

【図1】

【図2】

【図3】