专利名称：用于分配液体材料的受控图案的模块、喷嘴和方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种液体材料分配装置和喷嘴，尤其涉及一种用于分配受控图案的液体胶粘剂绳或细丝的装置和喷嘴。
背景技术：
存在许多原因需要分配具有受控图案的细丝或绳形式的、诸如热熔胶粘剂之类的液体胶粘剂。在过去所使用的传统图案一直是通过多股空气喷射流冲击细丝而形成细丝旋涡效应来构成图案。这在热熔胶粘剂分配工业中通常公知为受控纤维化或CF。受控纤维化技术特别用于通过作为单个细丝或者作为多个并排细丝进行分配的胶粘剂来精确覆盖更宽区域的基质，所述单个细丝或者多个并排细丝来自具有例如从0.010英寸到0.060英寸级的小直径的喷嘴通道。布置在基质上的胶粘剂图案的宽度能够加宽到胶粘剂细丝自身宽度的许多倍。而且，受控纤维化技术用于提供对胶粘剂布置的更好控制。这在基质边缘和在很窄的基质上尤其有用，例如用在尿布的腿带中的诸如Lycra之类的材料的绳上。其它的胶粘剂细丝分配技术和装置已经用于在基质上生产摆动图案，或者换句话说，胶粘剂在基质上大致以Z字形前后移动的缝合图案。这些分配器或涂布器中的一些类型具有布置在相同平面的一系列液体和空气孔。
传统的旋涡喷嘴或模端一般具有由多个空气通道围绕的中心胶粘剂排出通道。该胶粘剂排出通道居中位于一凸起上，该凸起在一全圆内对称或者径向绕该胶粘剂排出通道对称。该凸起的通常构造为圆锥形或截头圆锥体形，胶粘剂排出通道在顶点处引出。空气通道一般布置在该凸起的底部。和凸起自身中一样，这些空气通道以径向对称的图案围绕中心胶粘剂排出通道进行布置。这些空气通道相对于胶粘剂排出通道以基本正切的方式进行引导并且全部以顺时针或逆时针方向围绕中心胶粘剂排出通道成角度。
传统的熔流喷出胶粘剂分配装置一般包括模端，该模端具有沿着楔形构件的顶点布置的多个胶粘剂或液体排出通道；以及沿着楔形构件底部布置的任何形状的空气通道。该楔形构件不是径向对称的元件。相反，它一般长度相对于宽度拉长。空气大致沿着楔形构件的侧表面从空气排出通道朝向所述顶点进行引导，并且当胶粘剂或其它液体材料从液体排出通道排出时，该空气冲击胶粘剂或其它液体材料以下拉细丝并使细丝变细。这些细丝以大致随机的方式排出。
诸如上面描述那些类型之类的不同类型的喷嘴或模端已经用于分配胶粘剂细丝到一个或多个弹性绳上。对于这些应用，当胶粘剂排出到绳或多个绳上时，该绳或多个绳一般需要在特定分开的位置处进行导向。为此目的，绳导向器可以采取固定到分配模块上的辊的形式或一些其它固定结构形式。虽然这在许多情况下恰当地工作，但是绳导向器确实带来了额外的花费和间隔考虑。
发明内容
本发明提供一种胶粘剂涂布器，其通过改进的布局控制产生可重复的细丝定向。而且，本发明提供在液体和空气排出通道的特定几何构造与生成图案宽度和频率之间的可预测关系。从而，所述喷嘴构造能够被控制以给出更紧密、高频率的细丝图案或者更宽松、低频率的细丝图案，或者从喷嘴基本上直线地排出、基本没有或没有图案的细丝。
本发明总体上提供一种液体分配模块或涂布器，用于将至少一种液体细丝以诸如大致旋涡图案之类的特定图案排出到移动的基质上。该分配模块包括用于接收压缩液体和空气的分配器或模块体、和连接到该模块体上的喷嘴。在一个示范性实施例中，所述喷嘴包括具有第一侧和相对第二侧的喷嘴体，该第一侧连接到所述模块体上，所述喷嘴体还包括与所述模块体的相应液体和空气供应通道相结合的液体供应端口和空气供应端口。截头圆锥体的凸起从凹进或向内成角度的表面伸出，该表面形成在所述喷嘴体的第二侧内。液体排出通道沿着穿过截头圆锥体凸起的顶点的轴延伸。该液体排出通道与所述喷嘴体的液体供应端口相通。该喷嘴体进一步包括靠近截头圆锥体凸起布置的多个空气排出通道。在示范性实施例中，至少两个空气排出通道布置在凹进入所述喷嘴体的第二侧内的表面上，邻近截头圆锥体凸起。每个侧表面和每个空气排出通道在大致朝向液体排出通道的方向上成角度。
优选地，喷嘴体包括大致成正方形图案围绕液体排出通道布置的四个空气排出通道。在一个示范性实施例中，两个空气排出通道邻近所述截头圆锥体凸起布置并且两个空气排出通道在所述喷嘴体的较低位置处布置。所述喷嘴体进一步包括直接结合到所述喷嘴体上、用于引导基质材料的绳移动的绳导向器。在一个示范性实施例中，所述绳导向器由形成在所述喷嘴体下表面内并具有相对侧壁的槽构成，该槽用于引导绳通过所述喷嘴。所述液体和空气排出通道具有靠近所述槽布置的出口，使得液体可以以所需图案布置在绳上。在另一示范性实施例中，所述槽在所述喷嘴体的侧表面之间延伸并且这些侧表面与喷嘴体的安装表面形成锐角。
本发明的方法总体上包括将来自与绳的移动方向形成锐角的液体排出通道的胶粘剂细丝分配到绳上。该胶粘剂细丝可以被来自多个加工空气排出通道的加工空气冲击。有益地，加工空气流与胶粘剂的冲击点优选也紧密靠近所述绳。虽然液体细丝排出通道大致在绳移动的方向上定向，但是在优选方法中它也可以朝向绳定向或成角度。
本发明的原理应用到具有一组或多组液体和空气排出通道的分配模块。对于许多应用来说，需要提供这样一种喷嘴具有多个并排的液体和空气排出通道组，每个都如上所述构造。在每种情况下，所需的液体图案通过空气排出通道相对于液体排出通道的角度定向来获得。因此，空气和液体排出通道的不同构造可以根据预测的结果制造。
在下面的结合了附图的详细描述的基础上，本发明的这些和其它特征、目的和优点将会对本领域普通技术人员来说变得很明显。
图1是包括一个根据本发明优选实施例构造的喷嘴或模端的分配模块的透视图；图2是图1的喷嘴或模端的放大透视图；图3是示出所述喷嘴或模端的排出部分的前视图；图4是所述喷嘴或模端的侧视图；图4A是沿图3中线4A-4A的所述喷嘴或模端的截面图；图5是图3中所示的喷嘴排出部分的放大视图；图6是所述喷嘴或模端的后视图；图7是所述喷嘴或模端的俯视图；图8是根据本发明的可选择的喷嘴或模端的前视图；图9是本发明另一示范性的分配模块和喷嘴的透视图；图10是图9的喷嘴的透视图；图11是图10的喷嘴的侧视图，显示了喷嘴的空气和液体通道；图12是图10的喷嘴的截面图，该图穿过喷嘴中心；图13是图10的喷嘴沿图12中的线13-13的视图；图14是图13的空气和液体排出出口的详细视图；以及图15是图9的分配模块和喷嘴的透视图，但示出了使用减小的加工气压。
具体实施例方式
首先参考图1和2，示出了本发明的示范性的分配模块10。分配模块10大体上由包含有中心体部分14和下体部分18的模块体12构成。上盖(未示出)通过紧固件(未示出)固定到中心体部分14上。中心体部分14包括用于将模块10固定到合适的支撑件上的紧固件22，该支撑件例如供应诸如热熔胶粘剂之类的液体到模块10去的歧管(未示出)。下体部分18通过各对紧固件24、26固定到中心体部分14上。喷嘴组件或模端组件28从各个供应通道接收液体和压缩空气。喷嘴组件28固定到下体部分18上并包括喷嘴或模端30。紧固件33将喷嘴30固定到下体部分18上。模块或涂布器10优选是开/关类型并包括用于可选择地分配液体的内部阀结构，上述液体例如一般由聚合材料制成的、为一个或多个细丝形式的热熔胶粘剂或其它粘性液体。用于与喷嘴30相连接的合适的模块结构是从作为本发明受让人的俄亥俄州Westlake的Nordson公司可获得的零件no.309637。
首先参考图2-8，示出了根据优选实施例构建的喷嘴30。喷嘴30包括优选由诸如黄铜之类的金属制成的主体32，并且该主体32具有前表面34、后表面36、上表面38和下表面40。V形槽42在下表面40上形成，并且基本上由一对相对布置的、会聚的侧壁42a、42b形成。槽42用作引导基质材料的送进绳44通过喷嘴主体32空气和的液体出口的导向器。后表面36适于抵靠分配器的表面进行固定，并通过延伸入主体32的液体进口46接收诸如热熔胶粘剂之类的液体材料。液体进口46进一步与液体排出通道48相通，该液体排出通道48具有在包括槽42的中心线43的平面内延伸的纵轴48a。在所示的示范性实施例中，轴48a对于下表面40形成37°角。该液体排出通道48从而与后表面36形成锐角。在另一示范性实施例中，该液体排出通道和后表面36之间的角度大约为60°到80°。液体排出通道48的出口48b位于形成在前表面34内、靠近槽42顶点的半圆形凹槽54内。该液体排出出口48b处在沿轴48a方向从半圆形凹槽54延伸的截头圆锥体凸起56的顶点处。进气口凹槽50、52形成在后表面36内，并与沿着相应轴60a、62a、64a、66a延伸的四个空气排出通道60、62、64、66相通。
在前表面34上和在半圆形凹槽54上、邻近在图3和4中最佳示出的液体排出出口48b，空气排出通道60、62、64、66在出口60b、62b、64b、66b处结束。空气排出通道60、62、64、66基本朝向液体排出通道48的轴48a排出压缩空气，同时具有通过观察图3-5而最佳综合得到的复合角。孔68、70延伸穿过主体32，用来接收用于将喷嘴30固定到分配器上的紧固件33。
当从喷嘴主体32(图3)的前表面34看时，空气排出通道60、64的轴60a、64a分别与液体排出通道48的轴48a大约成10°和85°布置。当从下表面40测量时，通道62、66的轴62a、66a与轴48a大约成65°和40°布置。当从喷嘴主体32的侧面看时，空气排出通道60、62、64、66的轴60a、62a、64a、66a与在图4中最佳显示的液体排出通道48的轴48a形成大约为18°、29°、37°和51°的角度。
四个排出出口60b、62b、64b、66b具有从对应于基质接收进入槽42的位置的点沿着公共半径布置的中心。在示范性实施例中，当槽42具有由60°角分开、会聚的侧壁42a和42b时，空气排出出口60b、62b、64b和66b的中心沿着从距离槽42的顶点0.027英寸的点定位的半径进行布置。这对应于具有0.031英寸的横截面直径的绳44。
如图5所示当沿着轴48a看时，四个排出出口60b、62b、64b、66b进行布置以在液体排出出口48b下形成基本正方形的图案。相对于直接冲击细丝排出通道48，来自空气排出出口60b、62b、64b、66b的压缩空气在基本正切于从通道48排出液体细丝的方向上被引导。当液体细丝从液体排出出口48b出来时，由来自于空气排出出口60b、62b、64b、66b的压缩空气碰撞液体细丝而制成的旋涡图案的尺寸可以通过改变气体排出通道60、62、64、66的角度方向而进行调整。
图1和2显示了本发明示范性喷嘴的操作和由该示范性喷嘴产生的旋涡图案。绳44形式的基质被接收进入槽42内并且在箭头72所示方向移动。当绳44在液体排出出口48b下通过时，液体细丝74基本上也在箭头72的方向上从出口48b进行分配，但同时也具有向下的角度并沉积在绳44上。来自空气排出出口60b、62b、64b和66b的压缩空气喷射流基本上正切地朝向液体细丝74被引导，在图2中如箭头76、78、80、82所示。压缩空气喷射流导致当液体细丝74在绳44上沉积时液体细丝74以旋涡运动的方式移动。当液体细丝74在绳44上沉积之后，液体细丝74的多个部分可以通过重力拉伸以环绕基质44。
图8示出了喷嘴或模端30’的许多可能的可替换构造中的一种。基于此，喷嘴30’的前面是平表面并且不像第一实施例中那样向下成斜角或插入以使得不同通道成角度。在图1-7和图8之间所有其它参考数字相同，并且为了理解该实施例，其描述部分也可以参考上面的内容。
参考图9-14，根据本发明示出了另一种示范性分配模块90和喷嘴98。在图9中所示出的分配模块90类似于图1的示范性分配模块10，具有中心体部分92和下体部分94，但进一步包括快速拆分机构96，该快速拆分机构96用于方便不同喷嘴或模的安装或从分配模块90去除，上述内容更完整地在美国专利申请No.09/814,614中描述，该美国专利在2001年3月22日申请并转让给本发明的受让人。图9进一步示出另一示范性的喷嘴98，其结合在分配模块90上并固定有所述快速拆分机构96。喷嘴98从分配模块90接收液体和压缩空气，并将液体材料100的细丝以受控图案、以类似于上面相对于喷嘴30所描述的方式分配到基质材料102的绳上，该基质材料102的绳基本上在箭头104的方向上相对模98移动。
现在参考图10，该示范性喷嘴98更详细地示出。为了方便将喷嘴98与分配模块90相结合，喷嘴98包括喷嘴体106并包括凸起110、112和成角的凸轮表面114、116，这在美国专利申请序列号No.09/814,614中更完整地描述。喷嘴体106包括构造成安装到分配模块90的下部94的第一侧118。该第一侧118包括液体供应端口120以及第一和第二加工空气供应端口122、124，该第一和第二加工空气供应端口122、124以类似于上面针对模块10所描述的方式配合在分配模块90内的相应液体和空气供应通道。如图10-12所示，该示范性喷嘴体106具有包括有第二和第三侧126、128的基本上成楔形的横截面。截头圆锥体形的凸起130从喷嘴体106的第二侧126伸出，并包括布置在凸起130远端上的液体排出出口132。该液体排出出口132与液体排出通道134相通，液体排出通道134通过液体通道135依次与液体供应端口120相通，由此来自模块90的液体材料可以从液体排出出口132分配到基质材料的绳102上，这在图11和12中更清楚地示出。液体排出通道134的至少一部分进行定向以与平行于第一侧118的平面形成锐角，从而与对应于基本上由箭头104所示的、绳102的移动方向形成一角度。该示范性实施例的液体排出通道以大约20°相对于第一侧倾斜，由此液体材料基本上在绳移动方向上从液体排出出口分配到所述绳上。
喷嘴体106的第二侧126进一步包括紧靠液体排出出口132并通过各个空气通道139、141与空气排出通道138、140流体相通的多个空气排出出口136，上述空气通道139、141延伸到在喷嘴体106的第一侧118上的空气供应端口122、124。该示范性喷嘴体106的空气排出通道138、140与穿过液体通道135的轴以大约20°和大约28°倾斜。如图13和14所示，空气排出出口136基本上围绕截头圆锥体凸起130的底部布置并且构造成引导加工空气朝向液体细丝100，该液体细丝100以类似于上面针对喷嘴30所描述的方式从液体排出出口132进行分配。
在示范性喷嘴体106中，四个空气排出出口136在截头圆锥体凸起130的底部处围绕液体排出出口132以基本上正方形的图案布置。对角地相对的空气排出通道138、140，或者换句话说，布置在所述正方形图案相对角的空气排出通道是对称的并布置在至少几乎互相平行的平面内。空气排出通道138、140每个都偏离垂直于液体排出通道134的纵轴的轴152，并且每个都与液体排出通道134的纵轴形成大约30°的正角，藉此相对于直接冲击细丝100而言，从每个排出通道138排出的空气流都正切于从液体排出通道134排出的液体细丝100。空气和液体排出通道的这种布置提供了这样一种细丝当该细丝从液体排出通道分配时以受控方式移动，从而在基质材料的绳102上产生需要的图案。对于本领域熟练技术人员来说，通过相对于液体排出通道134调节空气排出通道138、140的偏置距离和定向，对图案的改变是显而易见的。
喷嘴体106进一步包括紧靠液体排出出口132、相对第一侧118、形成在喷嘴体106一端内的槽150，以用来引导基质材料的带102通过布置在喷嘴体106第二侧126上的空气和液体排出出口132、136。在图11和12中更清楚地示出，槽150在喷嘴体106的第二和第三侧126、128之间延伸。在示范性实施例中，第二和第三侧126、128构造成与第一侧118形成锐角。在一个示范性实施例中，第二侧126与第一侧118形成大约为60-80°的角。在本发明的另一方面，第三侧128与第一侧118形成不大于约70°的角。有益地，第三侧128的所述角方便了在绳102内形成的节点的通过而不会引起绳102断裂。这些节点通常在送进的绳材料内形成，例如，当从供应源绳材料的第一长度的尾端固结在绳材料的第二长度的前端以允许模块90连续运转之时。
图15显示了结合图9-14所示出并在上面描述的喷嘴98的另一种用途。在图15中，相同的附图标记表示在图9-15中示出的相同的结构。与图15中描述部分的差别在于从孔136排出的空气的加工气压明显下降到例如在0.5psi和1.0psi之间。这相比于本发明其它实施例的加工气压范围例如5psi到25psi。具有这种减小的加工气压的情况下，胶粘剂细丝100’将以直的或基本上直的图案排出并精确引导自身到绳102上。对于一般的热熔胶粘剂材料来说，对于具有0.018英寸直径的液体排出出口132，流动速率或添加速率可以在12mg/绳/米到60mg/绳/米范围内。本领域的普通技术人员可以理解这些以及其它加工参数能够依赖于应用需要而变化。
虽然本发明已经通过不同优选实施例的描述进行了例示并且虽然这些实施例详细地进行了讲述，但是本申请并不意欲如此详细地限制或以任何方式限定所附的权利要求的范围。额外的优点和修改对于本领域熟练技术人员来说是非常明显的。依赖于用户需要和偏爱，本发明的不同特征可以单独使用或几个结合使用。与当前所知实践本发明的优选方法一起，上面的内容已经形成本发明的描述部分。然而，本发明自身应当仅仅由所附加的权利要求来进行限定，其中权利要求为
权利要求
1.一种将液体材料的受控图案分配到绳上的喷嘴，包括喷嘴体，其具有液体供应端口和加工空气供应端口、与所述液体供应端口流体相通地连接的液体排出通道、和与所述加工空气供应端口流体相通地连接的多个加工空气排出通道；安装表面，其构造成用来将所述喷嘴体安装到阀模块上；以及绳导向器，其直接与所述喷嘴体相结合并具有邻近所述液体排出通道布置的相对侧壁，所述绳导向器构造成接收和引导绳的移动。
2.如权利要求1所述的喷嘴，其中所述绳导向器包括在所述喷嘴体内形成的槽。
3.如权利要求2所述的喷嘴，其中所述槽的所述相对侧壁在朝向所述液体排出通道的方向上相互朝向对方会聚。
4.如权利要求2所述的喷嘴，其中所述槽的所述相对侧壁基本上是平行的。
5.如权利要求2所述的喷嘴，其中所述喷嘴体进一步包括基本上相对的前表面和后表面，所述前表面和后表面中至少一个与所述安装表面形成锐角，所述槽在所述前表面和后表面之间形成。
6.如权利要求1所述的喷嘴，其中所述液体排出通道定向成使得所述液体排出通道的纵轴与所述安装表面形成锐角。
7.如权利要求6所述的喷嘴，进一步包括液体排出出口，该液体排出出口与所述液体排出通道流体相通并布置在从所述喷嘴体伸出的截头圆锥体凸起上。
8.一种将液体材料的受控图案分配到绳上的喷嘴，包括喷嘴体，其具有构造成用来安装到阀模块的垂直接口上的第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；液体供应端口和加工空气供应端口，它们每个都在所述第一侧上开口；与所述液体供应端口流体相通地连接的液体排出通道；以及与所述加工空气供应端口流体相通地连接的多个加工空气排出通道，所述液体和加工空气排出通道在所述喷嘴体的所述第二侧上开口。
9.如权利要求8所述的喷嘴，进一步包括直接结合到所述喷嘴体上的绳导向器，该绳导向器还具有构造成接收和引导绳移动的相对侧壁。
10.如权利要求9所述的喷嘴，其中所述液体排出通道定向成使得所述液体排出通道的纵轴与所述第一侧形成锐角。
11.如权利要求10所述的喷嘴，其中在所述纵轴和所述第一侧之间的角度约为60°到80°。
12.如权利要求11所述的喷嘴，其中在所述纵轴和所述第一侧之间的角度约为70°。
13.如权利要求8所述的喷嘴，进一步包括液体排出出口，该液体排出出口与所述液体排出通道流体相通并布置在从所述喷嘴体的所述第二侧伸出的截头圆锥体凸起上。
14.一种将液体材料的受控图案分配到绳上的喷嘴，该喷嘴包括喷嘴体，其具有第一侧和至少第二和第三侧，该第一侧构造成用来安装到阀模块的水平接口上；液体供应端口和布置在所述第一侧上的至少一个加工空气供应端口；与所述液体供应端口流体相通并在所述第二侧上开口的液体排出通道，所述液体排出通道沿着与所述第一侧形成锐角的轴延伸；以及与所述加工空气供应端口流体相通并在所述第二侧上开口的多个加工空气排出通道。
15.如权利要求14所述的喷嘴，进一步包括形成在所述喷嘴体内并构造成接收和引导绳移动的槽。
16.如权利要求15所述的喷嘴，其中所述槽基本上在所述第二和第三侧之间延伸，并且其中所述第二和第三侧中至少一个与所述第一侧形成锐角。
17.如权利要求16所述的喷嘴，其中所述第二侧与所述第一侧形成大约60°到80°的角度。
18.如权利要求16所述的喷嘴，其中所述第三侧表面与所述第一侧形成小于约70°的角度。
19.如权利要求16所述的喷嘴，其中所述第三侧与所述第一侧形成大约65°的角度。
20.如权利要求14所述的喷嘴，其中所述液体排出通道定向成使得所述液体排出通道的纵轴与所述第一侧形成锐角。
21.如权利要求20所述的喷嘴，其中在所述纵轴和所述第一侧之间的角度约为60°到80°。
22.如权利要求20所述的喷嘴，其中在所述纵轴和所述第一侧之间的角度约为70°。
23.如权利要求20所述的喷嘴，进一步包括液体排出出口，该液体排出出口与所述液体排出通道流体相通并布置在从所述喷嘴体伸出的截头圆锥体凸起上。
24.一种从具有至少一个液体排出通道的液体分配喷嘴将液体材料分配到至少一条绳上的方法，该方法包括相对于液体分配喷嘴移动所述绳；定向所述液体排出通道以与所述绳的移动方向形成锐角；以及将液体细丝从喷嘴分配到所述绳上。
25.如权利要求24所述的方法，进一步包括在大致朝向液体细丝的方向上从所述喷嘴引导加工空气以将液体细丝引导到所述绳上。
26.如权利要求24所述的方法，其中所述喷嘴具有多个液体排出通道，并且其中多个液体细丝被分配到多条绳上。
全文摘要
一种用于排出至少一个液体细丝(74)的液体分配模块(10)和喷嘴或模端(28)。该喷嘴(28)包括用于引导基质通过喷嘴(28)的绳导向器或槽(42)和邻近槽(42)布置在喷嘴表面上的截头圆锥体凸起(56)。液体排出通道(48)沿着穿过截头圆锥体凸起(56)的轴(48a)延伸并与对应于绳(44)通过喷嘴(28)的移动的机加工方向形成锐角。四个空气排出通道(60、62、64、66)布置在截头圆锥体凸起(56)的底部。每个空气排出通道(60、62、64、66)以复合方式大致朝向液体排出通道(48)成角度并偏离液体排出通道(48)的轴(48a)，以在绳(44)上产生液体材料的受控图案。
文档编号B05B7/08GK1658980SQ03812627
公开日2005年8月24日 申请日期2003年4月10日 优先权日2002年4月12日
发明者P·J·克兰, M·W·哈里斯, J·E·塞恩 申请人:诺德森公司