(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多成分複合フィラメントを形成するために少なくとも第一の液体材料と第二の液体材料とを押し出す装置であって、
それぞれが、互いに対向する表面と、該互いに対向する表面の上に配置される窪みとを有する第一外側マニホルド要素および第二外側マニホルド要素と、
該第一外側マニホルド要素および該第二外側マニホルド要素の該互いに対向する表面の間に結合する中間マニホルド要素であって、該中間マニホルド要素は、該第一の液体材料と該第二の液体材料とを受容する第一の液体供給口および第二の液体供給口と、互いに反対方向を向いた第一の表面と第二の表面であって、該第一の表面と第二の表面のそれぞれの表面の上に配置される窪みを有する第一の表面と第二の表面とを有し、該第一の表面と第二の表面のそれぞれの表面の上に配置される窪みのそれぞれと、該第一外側マニホルド要素および該第二外側マニホルド要素の前記互いに対向する表面の上に配置される窪みのそれぞれとを組みあわせることで、第一の液体供給口および第二の液体供給口とに流体的に連通し、それぞれが第一の液体材料と第二の液体材料とを吐出する吐出口とを有する第一の溝と第二の溝とが形成される該中間マニホルド要素と、
該第一外側マニホルド要素と該第二外側マニホルド要素と該中間マニホルド要素とに結合される金型チップであって、複数の多成分複合フィラメント吐出口と、該第一の液体材料と該第二の液体材料とをそれぞれ該第一の溝の吐出口および該第二の溝の吐出口から受けるように配置される第一の液体分配通路および第二の液体分配通路と、該第一の液体分配通路および該第二の液体分配通路と該複数の多成分複合フィラメント吐出口との間を連通させ、該第一の液体材料と該第二の液体材料とを受けて該第一の液体材料と該第二の液体材料とを多成分複合フィラメントに組合わすような液体材料組合せ部材とを備える金型チップと、
該中間マニホルド要素に取り付けられる第一のポンプおよび第二のポンプであって、該第一の液体材料を該第一の液体供給口に供給するような第一のポンプと、該第二の液体材料を該第二の液体供給口に供給するような第二のポンプとを備える装置。
【請求項２】
請求項１に記載した装置であって、前記の溝は前記第一外側マニホルド要素と前記第二外側マニホルド要素と前記中間マニホルド要素の長手方向に沿って拡がり、該第一の溝と該第二の溝のそれぞれの入口からそれぞれの出口に向う方向に沿ってその幅が広がることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載した装置であって、該第一外側マニホルド要素および該第二外側マニホルド要素の前記互いに対向する表面の上に配置される窪みは、該互いに対向する表面のそれぞれの上に複数個が配置され、
該中間マニホルド要素の前記第一の表面と第二の表面のそれぞれの表面の上に配置される窪みは、該第一の表面と該第二の表面のそれぞれの上に複数個が配置され、
該第一の表面と第二の表面のそれぞれの表面の上に配置される窪みのそれぞれと、該第一外側マニホルド要素および該第二外側マニホルド要素の前記互いに対向する表面の上に配置される窪みのそれぞれとを組みあわせることで形成される前記第一の溝と第二の溝とがそれぞれ複数であることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載した装置であって、該第一外側マニホルド要素および該第二外側マニホルド要素の前記互いに対向する表面の上に配置される窪みは、該互いに対向する表面のそれぞれの上に複数が配置され、
該中間マニホルド要素の前記第一の表面と第二の表面のそれぞれの表面の上に配置される窪みは、該第一の表面と該第二の表面のそれぞれの上に複数が配置され、
該第一の表面と第二の表面のそれぞれの表面の上に配置される窪みのそれぞれと、該第一外側マニホルド要素および該第二外側マニホルド要素の前記互いに対向する表面の上に配置される窪みのそれぞれとを組みあわせることで形成される前記第一の溝と第二の溝とはそれぞれ複数であることを特徴とする装置。
【請求項５】
多成分複合フィラメント形成装置により、第一の液体材料と第二の液体材料とを多成分複合フィラメントに押し出す方法であって、
該多成分複合フィラメント形成装置は、
第一の対向表面を有する第一外側マニホルド要素および該第一の対向表面に対向する第二の対向表面を有する第二外側マニホルド要素と、
該第一外側マニホルド要素の該第一の対向表面と該第二外側マニホルド要素の該第二の対向表面との間に結合され、該第一の液体材料と該第二の液体材料とを受容する第一液体供給口および第二液体供給口と、互いに反対方向を向いた第一の外側表面および第二の外側表面とを有する中間マニホルド要素と、
該中間マニホルド要素と該第一の外側マニホルド要素の間に配置される一の流路および該中間マニホルド要素と該第一の外側マニホルド要素の間に配置される他の流路と、
該第一外側マニホルド要素および該第二外側マニホルド要素と該中間マニホルド要素と結合する金型チップと、
該金型チップの長手方向に沿って延在する第一のスロットおよび第二のスロットと、
該第一液体供給口に結合される一のポンプおよび該第二液体供給口に結合される他のポンプとを備え、
該方法は、
該第一液体供給口に、該一のポンプによって該第一の液体材料を供給する工程と、
該第二液体供給口に、該他のポンプによって該第二の液体材料を供給する工程と、
該一の流路に該第一の液体材料の通過をさせる第一液体材料通過工程と、
該他の流路に該第二の液体材料の通過をさせる第二液体材料通過工程と、
該一の流路および該他の流路から、該第一のスロットおよび該第二のスロットまで、該第一の液体材料と該第二の液体材料とをそれぞれ導く工程と、
該第一の液体材料および該第二の液体材料からなる多成分複合フィラメントを該金型チップから吐出する工程とを備える方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
該一の流路は、該中間マニホルド要素の第一の外側表面に配置される窪みおよび該第一外側マニホルド要素の該第一の対向表面に配置される窪みを組み合わせて形成される流路であって、
該他の流路は、該中間マニホルド要素の第二の外側表面に配置される窪みおよび該第二外側マニホルド要素の該第二の対向表面に配置される窪みを組み合わせて形成される流路であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法であって、
該一の流路は、該中間マニホルド要素の第一の外側表面に配置される複数の窪みおよび該第一外側マニホルド要素の該第一の対向表面に配置される複数の窪みをそれぞれ組み合わせて形成される複数の流路であって、
該他の流路は、該中間マニホルド要素の第二の外側表面に配置される複数の窪みおよび該第二外側マニホルド要素の該第二の対向表面に配置される複数の窪みをそれぞれ組み合わせて形成される複数の流路であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項５に記載の方法であって、該方法は、さらに、該金型チップから吐出される他成分フィラメントの少なくとも一の層を、該金型チップから吐出される他成分フィラメントの他の層の上に載せる工程を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して熱可塑性フィラメントの押出し加工装置に関し、特に詳細には他成分フィラメントのスパンボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパンボンディングや微小径フィラメントの押出し用のその他の技法は、例えば不織布製造などの様々な業界において多様な用途がある。一般にこの技術は、細長いスピナレットの下端面に沿って延在する複数の列からなる吐出口から熱可塑性の材料を押出し加工するものである。スパンボンド加工された材料は、おむつ、手術用ガウン、カーペット裏地、フィルタ、その他の消費者製品および工業用製品などに使用されている。このような材料をスパンボンディングする機械は、数千におよぶフィラメント吐出口を有し概して非常に大型になる。
【０００３】
用途によっては、複数種類の熱可塑性液状材料を使用して、各フィラメントの個別断面部分を形成するのが望ましい。２成分からなるこのような多成分フィラメントは、バイコンポーネントフィラメントと呼ばれる。例えば、衣服産業用の不織布材料を製造する場合には、シースコア型構造を有するバイコンポーネントフィラメントを製作するのが望ましいことがある。シース部を人の肌に心地よい柔らかい材料で形成し、コア部を強さは増すが快適性は劣る、すなわち高い引張り強度を有する材料で形成して衣服に耐久性を持たせることができる。もう１つの重要な留意事項は、材料のコストである。例えば、低価格材料のコア部と、より高価格材料のシース部とを組み合わせることができる。例えば、コア部をポリプロピレンまたはナイロンで形成し、シース部をポリエステルまたはポリエステル重合体で形成することができる。他にも、サイドバイサイド型、チップ型、マイクロデニール型構成などの多くの多成分繊維構成があり、それぞれに独特の用途がある。様々な材料特性を、１種または多種の成分液体を使用することによって調整することができる。例えば、熱的、化学的、電気的、光学的特性や、香気、抗菌性などである。同様に、吐出または押出しにより所望の断面構成のフィラメントを製作する直前に、複数の成分液体を結合するために多種類の金型チップが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
多成分押出し加工装置では、別個の成分液体のそれぞれを多成分金型チップに移送するために使用されるマニホルドのコストが高くなり構造が複雑となる問題がある。典型的なマニホルドは、適当な圧力と温度下において、各成分の適切な流れが金型チップに確実に到達するように、金型チップにつながる多数の異なる通路の機械加工をしなくてはならない。したがって、多成分押出し加工装置においてこのようなマニホルドは比較的複雑で高価となる要素を含んでいる。
このような理由から、製作が容易でかつ成分液体を多成分金型チップに効率的に移送するための要件を満たすマニホルドシステムを備える多成分押出し加工装置が望れる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、多種類の液体状材料を多成分複合フィラメントに押出し加工するための装置であって、多成分金型チップと結合された独自のマニホルド構造を含むことを特徴とする装置を提供する。本発明は、概してスパンボンディング装置および溶融ブローイング装置などの溶融紡糸装置に関する。特に本出願では例示的な実施形態として、スパンボンディング装置について説明する。一般的な一態様では、前記装置が互いに反対方向を向いた第一の表面と第二の表面とを有する中間マニホルド要素を備える。第一および第二外側マニホルド要素は、それぞれ前記第一の表面および第二の表面に対向する表面を有し、これで前記第一の表面と第二の表面とに結合する。各対向する表面は、それぞれ中間マニホルド要素の第一の表面および第二の表面の一方に当接している。第一外側マニホルド要素の該対向する表面と中間マニホルド要素の第一の表面の間に、第一の溝を形成する。第二外側マニホルド要素の該対向する表面と中間マニホルド要素の第二の表面の間に第二の溝を形成する。第一の溝および第二の溝は、第一の液体材料と第二の液体材料のそれぞれを取り入れるための入口と、第一の液体材料と第二の液体材料のそれぞれを吐出するための出口を有する。これらの入口および出口は、中間マニホルド要素内に形成するか、または外側マニホルド要素内、あるいは中間マニホルド要素とそれぞれの外側マニホルド要素の間に形成してもよい。この第一の溝および第二の溝は、中間マニホルド要素の第一の表面および第二の表面に形成した窪み、または第一外側マニホルド要素および第二外側マニホルド要素の各対向する表面に形成された窪み、あるいは必要な溝を形成する任意の組み合せによって、構成してもよい。
【０００６】
金型チップは隣接するマニホルド要素に結合される。この金型チップは、複数の多成分フィラメント吐出口と、少なくとも第一の液体材料分配通路および第二の液体材料分配通路とを含む。この第一の液体材料分配通路および第二の液体材料分配通路は、第一の溝および第二の溝の出口から、それぞれ第一の液体材料および第二の液体材料を取り入れるように適合されている。液体材料組合せ部材が、第一および第二液体材料分配通路とフィラメント吐出口の間を連通させる。この液体材料組合せ部材は、第一および第二の液体材料を受け入れて、この第一および第二の液体材料を組み合わせて、それぞれの多成分フィラメントにする。
【０００７】
このマニホルド構造のより詳細な好ましい実施形態においては、第一および第二の外部マニホルド要素が、それぞれの対向する表面上に、それぞれ窪みを有するか、より好ましくは複数の窪みを有する。中間マニホルド要素は、第一外側マニホルド要素および第二外側マニホルド要素それぞれの対向する表面の間に結合されている。中間マニホルド要素の第一の表面および第二の表面それぞれの上にある窪みは、第一外側マニホルド要素および第二外側マニホルド要素の多対向する表面上の対応する窪みと位置合わせされているのが好ましい。これらの窪みは共に、それぞれが入口と中間マニホルド要素の反対側にある金型チップに連通する出口を有する、少なくとも第一の溝および第二の溝を、好ましくは複数の第一の溝および第二の溝を形成する。
本発明の様々な利点、目的および特徴は、以下の好ましい実施形態の説明を、添付の図面と合わせて読めば、当業者にはより簡単にわかり易くなるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１および図２を参照して本願のスパンボンディング装置１０について説明する。尚、図２は図１における２−２断面を示している。
図１および図２に示すように、本発明のスパンボンディング装置１０は、第一外部マニホルド要素１２および第二外部マニホルド要素１４を備えている。中間マニホルド要素１６は反対方向を向いた第一の表面と第二の表面とを有し、第一外部マニホルド要素１２と第一外部マニホルド要素１４はそれぞれ前記第一の表面と前記第二の表面と対向する表面を備えている。中間マニホルド要素１６は、各外側マニホルド要素１２および１４の間にサンドイッチ状態で結合されている。金型チップまたは紡糸パックアンセンブリ１８はファスナアセンブリ２０によって外部マニホルド要素１２および１４と中間マニホルド要素１６とに結合されている。中間マニホルド要素１６は、ねじ部品（不図示）を各外側マニホルド要素１２および１４内の穴２２および２４に貫通させて、中間マニホルド要素１６内に設けられた螺子孔２６にねじ込むことで固定される。なお、図１では螺子孔２６だけを示しているが、中間マニホルド要素１６の反対側の面にも同様の螺子孔が配置されている。液体供給ブロック３０は、中間マニホルド要素１６の上端面に装着されており、それには熱可塑性材料などの第一の種類の液体材料および第二の種類の液体材料をそれぞれ供給するための複数のポンプ３２ａと３２ｂが含まれている。中間マニホルド要素１６の上端にある入口４０中および入口４２中に第一の種類の液体と第二の種類の液料それぞれポンプで注入される。この実施例においては、３２ａおよび３２ｂとからなる３組のポンプを示してあるが、これより多数または少数のポンプ３２ａおよび３２ｂのセットを備えてもよい。また代替方法として、複数の種類の液体材料をマニホルド要素１２，１４および１６に供給する別の方法を利用してもよい。さらに、本発明のサイドバイサイド型マニホルド概念を利用して、２成分より多い液体材料からフィラメントを形成してもよい。
【０００９】
図２に示すように、外側マニホルド要素１２および１４には、それぞれ液体供給口４０および４２と連通して対向するノッチ４４および４６が含まれている。対応するノッチ４８および５０が、入口４０および４２から成分の液体材料を取り入れるための第一の溝の上部５２および第二の溝の上部５４のそれぞれを形成するように、中間マニホルド要素１６の第一の表面と第二の表面内に形成されている。窪み５６および５８は、外側マニホルド要素１２および１４の対向する表面内に形成され、中間マニホルド要素１６の該第一の表面と該第二の表面内に形成された対応する窪み６０と６２と位置あわせされている。位置あわせされたこの窪みは第一の溝の下部６４と第二の溝の下部６６を形成し、それぞれの上端で第一の溝の上部５２と第二の溝の上部５４と連通すると共に、さらにそれぞれの下端で吐出口７０と７２を含んでいる。第一の溝の下部６４および第二の溝の下部６６は、中間マニホルド要素１６側にのみに、または外部マニホルド要素１２および１４側にのみに窪みを設けることによっても形成することができる。この場合には当接するマニホルド要素はカバープレートとしての働きをすることが理解されよう。図１から理解されるように、窪み５６および６０と窪み５８および６２の間にそれぞれ形成される各第一の溝の下部６４および第二の溝の下部６６は、マニホルド要素１２，１４および１６の入口側の第一の溝の上部５２および第二の溝の上部５４から出口７０および７２への長手方向への広がりに相対して、長手方向に拡大、または広がっている。
【００１０】
図２および３を参照すると、金型チップアセンブリ１８は、より詳細には従来型のスピンパックアセンブリを備えている。このアセンブリ１８の詳細は、米国特許第５５６２９３０号により詳細に開示されており、この開示を参照としてその全文を本出願の一部を成すものとする。金型チップアセンブリ１８は一般に、締め具９０で一体に保持されたトッププレート８０と、スクリーンサポートプレート８２と、メータリングプレート８４と、蝕刻分配プレート８６と、スピナレットプレート８８とを備える。第一の液体材料および第二の液体材料は、チャネル６４および６６の出口７０および７２からトッププレート８０の上面に形成されたスロット１００および１０２に入る。次いで第一および第二の液体は、キャビティ１０８および１１０のそれぞれに連通する一連の通路１０４および一連の通路１０６に入る。次いで、２種類の液体材料は、それぞれフィルタ１１２および１１４を通過し、成分液体スロット１１６および１１８に入る。スロット１１６は穴１２０と連通しており、スロット１１８は穴１２２に連通している。穴１２０または穴１２２から２つの成分液体の１つを受け入れるための、いくつかのスロット１２４の１つを図２および３に示してある。図には示していないが、もう一方の成分液体のために、別の交互する一連のスロットが設けられている。メータリングプレート８４内に、第一の種類の液材料用に開口１２８が、第二の種類の液材料用に開口１３０が設けられている。
【００１１】
蝕刻分配プレート８６は互いに分離されている成分液体を受け入れて、これらの液体が吐出口１４０に達するときに、双方の液体を所望の方法で組み合わせる。次いで、多成分フィラメントが出口１４２から吐出される。各外部マニホルド要素１２と１４の長手方向に沿って配置されている穴１６０または１６２は、２種類の液体とプロセスエアを適当な温度に加熱するための棒状加熱体を収容している。マニホルド要素１２と１４内には、温度を制御するためにＲＴＤや熱電対などの温度検出装置（図示せず）も、配置されている。金型チップまたはスピンパック１８についてのより詳細な説明は、前記の本出願に組み入れた米国特許第５５６２９３０号に示されている。さらに、スパンボンディング用途または他の多成分フィラメント押し出し加工用途には他の多くの金型チップアセンブリを使用することが可能であり、前記説明は単に１つの好ましい構成の例示にすぎないことが理解されるであろう。
【００１２】
本発明を様々な好ましい実施形態によって例示し、これらの実施形態を詳細にわたり説明したが、添付の特許請求項の範囲をこのような詳細事項に制約または、いかようにも制限することは本出願人の意図するところではない。付加的な利点や修正形態は、当業者には容易に明らかになるであろう。本発明の様々な特徴は、使用者の要求と選好に応じて単独または多数の組合せで利用することができる。以上、現時点で知られている本発明を実施するための好ましい方法に沿って本発明を説明した。しかしながら、本発明自体は特許請求の範囲によってのみ定義されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例の多成分スパンボンディング装置を分解した状態における斜視図である。
【図２】マニホルド要素と金型チップを組立てた状態において、図１中の２−２線に沿った断面図である。
【図３】図２に示す金型チップの拡大図である。
【図１】
0004061370.tif 000002
【図２】
0004061370.tif 000003
【図３】
0004061370.tif 000004