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公開番号2024156713
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-06
出願番号2024114453,2020546296
出願日2024-07-18,2018-11-21
発明の名称メルトブローンダイチップアセンブリ及び方法
出願人エクストルージョングループ,エルエルシー,EXTRUSION GROUP,LLC
代理人弁理士法人丸山国際特許事務所
主分類D01D 4/08 20060101AFI20241029BHJP(天然または人造の糸または繊維;紡績)
要約【課題】製品の均一性、繊維サイズ、生産速度、ポリマー生産性能、並びに、改善された装置及び生産の運転効率のうちの1又は複数を改善することができる、ポリマー製造のためのメルトブローン方法、アセンブリ、及びシステムを提供する。
【解決手段】ある実施形態では、メルトブローンシステムは、特定のポリマー材料及び生産速度について、改善された均一な出力及び繊維サイズの減少をもたらす。特定のメルトブローン実施形態では、装置は、メンテナンスダウン時間が最小化されるように、ホットスタンバイモードの間に準備されて、迅速に交換されてよい。開示されたメルトブローン装置は、ポリマービーム及び空気チャンバと、ダイチップアセンブリとを含んでよい。ダイチップアセンブリは、特定の実施形態では、ポリマービーム及び空気チャンバに迅速に取り付けられてよく、又はポリマービーム及び空気チャンバから迅速に取り外されてよい。
【選択図】図3K
特許請求の範囲【請求項１】
メルトブローンダイチップアセンブリにおいて、
取付構造体であって、前記取付構造体に形成されており、ポリマー流を受け入れるように構成された少なくとも１つのポリマー流路と、前記取付構造体に形成されており、第１の空気流を受け入れるように構成された第１の空気流路と、前記取付構造体に形成されており、第２の空気流を受け入れるように構成された第２の空気流路とを含んでいる取付構造体と、
第１の開口及び第２の開口を有するポリマー流チャンバと、ポリマー流先端部と、第１の衝突面を有する第１の空気流調節チャネルと、第２の衝突面を有する第２の空気流調節チャネルと、第１の傾斜面と、第２の傾斜面とを含む細長いダイチップであって、
前記細長いダイチップの前記ポリマー流チャンバは、前記細長いダイチップの前記ポリマー流チャンバの前記第１の開口において、前記取付構造体の前記少なくとも１つのポリマー流路と流体連通しており、
前記ポリマー流チャンバは、前記取付構造体の前記少なくとも１つのポリマー流路からの前記ポリマー流の少なくとも一部を受け入れるように構成されており、
前記細長いダイチップの前記ポリマー流チャンバは、前記第２の開口において前記ポリマー流先端部と流体連通するように構成されており、
前記細長いダイチップの前記ポリマー流チャンバは、前記第２の開口にて前記ポリマー流チャンバから前記ポリマー流の少なくとも一部を受け入れるように構成されており、
前記ポリマー流先端部は、前記ポリマー流の少なくとも一部を出すように構成された先端開口を有しており、
前記細長いダイチップの前記第１の空気流調節チャネルは、前記取付構造体の前記第１の空気流路から前記第１の空気流を受け入れ、少なくとも前記第１の衝突面を用いて前記第１の空気流を調節し、前記細長いダイチップの前記第１の傾斜面に隣接して前記第１の空気流を出すように構成されており、
前記細長いダイチップの前記第２の空気流調節チャネルは、前記取付構造体の前記第２の空気流路から前記第２の空気流を受け入れ、少なくとも前記第２の衝突面を使用して前記第２の空気流を調節し、前記細長いダイチップの前記第２の傾斜面に隣接して前記第２の空気流を出すように構成されている、
細長いダイチップと、
前記細長いダイチップの前記第１の傾斜面に少なくとも部分的に隣接して配置されており第１の空気板であって、前記細長いダイチップの前記第１の空気流調節チャネルから出た前記第１の空気流を受け入れて、前記ポリマー流先端部の前記先端開口及び前記ポリマー流の少なくとも一部とに隣接して前記第１の空気流を出す第１の空気出口流路を形成するように構成されている第１の空気板と、
前記細長いダイチップの前記第２の傾斜面に少なくとも部分的に隣接して配置されており第２の空気板であって、前記細長いダイチップの前記第２の空気流調節チャネルから出た前記第２の空気流を受け入れて、前記ポリマー流先端部の前記先端開口及び前記ポリマー流の少なくとも一部とに隣接して前記第２の空気流を出す第２の空気出口流路を形成するように構成されている第２の空気板と、
を備えており、
前記第１の空気流及び前記第２の空気流は、前記ポリマー流先端部にて前記ポリマー流を補助する、メルトブローンダイチップアセンブリ。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記細長いダイチップは、前記第１の空気流調節チャネル及び前記第２の空気流調節チャネルを収容する衝突部を含む、請求項１に記載のメルトブローンダイチップアセンブリ。
【請求項３】
前記細長いダイチップは、前記衝突部よりも狭く、前記第１の空気流調節チャネル及び前記第２の空気流調節チャネルを出る空気流を妨害する首部を含む、請求項２に記載のメルトブローンダイチップアセンブリ。
【請求項４】
前記衝突部は、前記細長いダイチップの前記衝突部に前記第１の空気板及び前記第２の空気板を固定するファスナーを受け入れる複数の締結可能な穴を含む、請求項２に記載のメルトブローンダイチップアセンブリ。
【請求項５】
前記細長いダイチップは、前記取付構造体にねじ留めされていない、請求項４に記載のメルトブローンダイチップアセンブリ。
【請求項６】
前記細長いダイチップと前記第１の空気板及び前記第２の空気板とは、交換可能なカートリッジを形成する、請求項１に記載のメルトブローンダイチップアセンブリ。
【請求項７】
前記取付構造体の前記ポリマー流路から前記ポリマー流チャンバへの前記ポリマー流を調節する少なくとも１つのブレーカープレートを更に備える、請求項１に記載のメルトブローンダイチップアセンブリ。
【請求項８】
前記少なくとも１つのブレーカープレートが、前記ポリマー流を濾過して調節するための複数の孔を含む、請求項７に記載のメルトブローンダイチップアセンブリ。
【請求項９】
前記少なくとも１つのブレーカープレートが２つの積層ブレーカープレートを含んでおり、１又は複数のスクリーンフィルタが前記２つの積層ブレーカープレートの間に配置されている、請求項８に記載のメルトブローンダイチップアセンブリ。
【請求項１０】
前記第１の空気板及び前記第２の空気板は、前記ポリマー流チャンバに平行な複数のファスナーを使用して前記取付構造体に取り付けられる、請求項１に記載のメルトブローンダイチップアセンブリ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
＜仮出願の相互参照及び優先権主張＞
本願は、２０１７年１１月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／５９０，０３７号の利益及び優先権を主張し、当該米国仮特許出願の全ての内容は、全ての目的について参照により本明細書の一部となる。
続きを表示（約 3,200 文字）【０００２】
本開示は、メルトブローン装置、メルトブローン製品、及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
不織布シート製品、例えば、真空バック、バスワイプ、ティーバッグフィルターなどは、大抵の場合、メルトブローと呼ばれる従来の製造方法によって製造される。関連する生産装置又は製造装置はメルトブローン装置と称されることがあり、関連する製品は、メルトブローン製品と称されることがある。典型的には、製造方法は、最初に、熱可塑性ポリマーを液体又は流動性の形態に溶融させ、次に、ノズル（ダイチップとしても知られている）を通してポリマーを押し出し、且つノズルの周囲に高速且つ高温のガスを吹き付けることでポリマーを繊維化させ、そして、繊維化されたポリマーを基板表面などの表面に堆積させる。堆積したポリマーが硬化して不織布シートが形成される。このような不織布シート製品は、様々な用途、例えば、濾過、吸着媒、衣類、薬物送達などの用途で使用することができる。
【０００４】
熱可塑性特性を有するポリマーは、液体状態と固体状態の間の遷移における特性からメルトブローに適している。遷移温度は、ガラス転移温度として知られており、ポリマーによって異なる。これらのポリマーとしては、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレン、及びポリカーボネートが挙げられる。これらのポリマーのガラス転移温度及び流動特性（例えば、粘度、接着性など）は異なることから、メルトブローン装置は、大抵の場合、特定の均一性、繊維サイズ、又はそれら両方を有する製品を製造する能力で限定される。ポリマー繊維の均一性は、大抵の場合、ダイチップを取り囲む高速空気の均一性によって制限される。更に、これらの特定の制限は、生産速度の全体的な制限を導いて、このような製品の生産性及び経済的実行可能性を制限し得る。このような制限は、マルチフォームプロセスのような、木材パルプ又は他の繊維を含む形成プロセスで、２つ以上のメルトブローンダイチップが一緒に使用される場合に、更に大きくなる。
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、特定の実施形態において、製品の均一性、繊維サイズ、生産速度、ポリマー生産性能、並びに、改善された装置及び生産の運転効率のうちの１又は複数を改善することができるメルトブロー方法、アセンブリ、及びシステムを記載している。ある特定の態様において、開示されるメルトブローンダイチップアセンブリは、従来のダイチップアセンブリと比較してより均一な、ダイチップを囲む高速高温空気流を生じる。特定の実施形態では、開示されるメルトブローンシステムは、特定のポリマー材料及び生産速度が与えられる場合に、より均一な生産物とより縮小された繊維サイズとをもたらす。より均一な生産物の生産効率は、幾つかの実施形態では、より徹底的な清掃を可能にする装置設計によって、及び／又は、保守停止時間を低減又はできるだけ短くできるように、ホットスタンバイ時のように、装置に交換の準備を整えておくことによって達成できる。
【０００６】
概して、開示されるメルトブローン装置は、ポリマービーム及び空気チャンバと、ダイチップアセンブリとを含んでいる。ダイチップアセンブリは、特定の実施形態では、ポリマービーム及び空気チャンバに迅速に取り付けられ、又は、ポリマービーム及び空気チャンバから迅速に取り外される。空気チャンバは、空気供給システムと共に、ダイチップアセンブリに空気を供給するための空気加熱ビームに含まれてよい。空気供給システムは、分配孔を通じて高速空気を供給して、孔内の熱伝達を増加させることができる。孔は、空気流を受ける対応構造体（例えば、板）が、出て行く空気を利用して熱伝達効率を高めることを可能にする位置に配置される。例えば、熱伝達効率は、空気流が衝突するダイチップで、ダイチップの空気孔で、又はそれら両方で増加してもよい。
【０００７】
ダイチップは、空気流と引き出されたポリマーとをそのノズルで合流させる。ノズルでは、両側の高速で均一な空気流が、繊維化するためにポリマーを同伴して引き出す。特定の実施形態では、ポリマー通路の空気流、又はノズル内若しくはその付近の空気流にファスナー又は望ましくない障害物が（特定の実施形態では、空気流妨害を引き起こすファスナーを有する構成を意図的に回避していることで）使用されていないので、空気及び／又はポリマーのダイチップノズルへの所望の供給は妨げられない。特に、本開示は、メルトブローンダイチップ構造の一実施形態を示しており、当該メルトブローンダイチップ構造は、ノズルの外面の約１０ｃｍ（即ち、４''）内において、或いは、ダイ内部の空気チャネル又は通路内において、ボルトヘッド又はカウンターシンク加工領域を排除する。これにより、生産性及び製品の均一性が大幅に向上する。
【０００８】
特定の実施形態では、メルトブローンシステムは、単一の投入物（例えば、ポリマー材料）を含む。メルトブローンシステムは、投入物の流れを手助けするテーパー構造を含んでよい。そのようなテーパー状構造をポリマー分配要素と称することができる。開示されるメルトブローンシステムの幾つかの実施形態で使用されるアセンブリ機構は、従来のポリマー分配要素よりもより便利且つ徹底的に、使用毎にポリマー分配要素を清掃することを可能にする。例えば、ポリマー分配要素と共に取付板が使用される場合、単一のポリマーシール（例えば、複数の丸型シール又はチャネル上の細長いガスケットの代わりに単一の丸型シールが使用されてよい）が使用されてよい。これにより、組立エリアでのオフラインでの清掃が容易になり、装置への設置も容易になる。取付板が使用されない場合、特定の実施形態では、空気チャンバの底板を使用して、又はメルトブローンビームの底部アクセスから清掃を行うことができる。
【０００９】
特定の例では、開示されるメルトブローンシステムで使用されるダイチップアセンブリは、プリンタにおけるカートリッジ交換に類似した方法で、別の交換用ダイチップアセンブリと置換可能又は交換可能である。他の例では、ダイチップアセンブリは、２つの空気流を含む空気出力を有しており、それらの流れは、鋭角又はさもなければ所望の角度で混合しており、微細なポリマー繊維を製造する能力が改善される。これは、使用されるポリマーの種類、及び／又は、生産される製品の種類若しくは所望の特性に依存してよい。更に他の幾つかの例では、ダイチップアセンブリはまた、詳細な説明で更に説明されるように、セットバック距離や先端間距離のような新規な幾何学的設定を提供する。
【００１０】
本開示は、既存のメルトブローン装置及び方法を超えた更なる利点を提供し得るダイチップアセンブリの１又は複数の実施形態を示す。例えば、開示されるダイチップアセンブリは、加熱された空気のより最適化された使用を妨害しない手法で提供してよい。ダイチップアセンブリは、特定の実施形態では、特定の要件に応じてコンパクトなサイズに構成されてよく、例えば、パルプ繊維と組み合わせる構成において、２つ以上のダイチップアセンブリを生産中に一緒に配置することができる。特定の実施形態では、ダイチップアセンブリは、良好な幾何学的安定性をもたらすために、溶接強度又は機械加工強度のリブ構造を有する（図４Ｂ乃至４Ｄで与えられている例）。
（【００１１】以降は省略されています）

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