專利名稱：可調(diào)節(jié)的固體顆粒施用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開文本針對(duì)一種用于將固體顆粒材料施用至基底(substrate)以生產(chǎn)例如吸濕用品——諸如嬰兒紙尿褲、成人失禁用品和女性衛(wèi)生用品之類——的系統(tǒng)。具體地， 本公開文本涉及一種允許以均勻模式將固體顆粒材料——包括超吸收性聚合物(SAP)顆?！烧{(diào)節(jié)地施用至基底的目標(biāo)區(qū)域的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在典型的氣流成網(wǎng)(air-laying)工藝中，SAP顆粒被施用至基底以形成諸如嬰兒紙尿褲、成人失禁用品和女性衛(wèi)生用品之類的吸濕用品的吸收芯。傳統(tǒng)的SAP施用系統(tǒng)缺乏將SAP顆粒均勻地(S卩，以受控方式)施用至基底的能力。另外，除了通過改變關(guān)聯(lián)的壓縮空氣源的輸出，傳統(tǒng)的SAP施用系統(tǒng)缺乏控制所施用的SAP的量的能力。圖1示出了供SAP顆粒12使用的傳統(tǒng)的施用裝置10。施用裝置10由具有圓柱形橫截面的導(dǎo)管14限定。導(dǎo)管14具有包圍流動(dòng)區(qū)域18的壁16。當(dāng)SAP顆粒12通過施用裝置10被氣動(dòng)傳輸時(shí)，通常在流動(dòng)區(qū)域18中形成非均勻氣流20。如圖1所示，非均勻氣流20 具有大體螺旋形狀，盡管可遇到其他非均勻性(空間依賴性、時(shí)間依賴性或者兩者都有)。由于SAP顆粒12和輸送空氣之間的流動(dòng)性差異，由非均勻氣流20所引起的離心力趨向于使流動(dòng)區(qū)域18內(nèi)的SAP顆粒12分開。當(dāng)SAP顆粒12到達(dá)施用裝置10的末端時(shí)， 它們趨向于非均勻地分布在導(dǎo)管14的橫截面上，如圖2中所示。另外，圖2示出了 SAP顆粒分布22的時(shí)間依賴性質(zhì)，這由所示出的當(dāng)顆粒離開施用裝置10時(shí)螺旋形非均勻氣流20 導(dǎo)致。SAP顆粒分布22的非均勻、時(shí)間依賴性質(zhì)對(duì)顆粒_基底復(fù)合材料——例如在諸如嬰兒紙尿褲、成人失禁用品和女性衛(wèi)生用品之類的吸濕用品的生產(chǎn)中使用的顆粒_基底復(fù)合材料——的形成具有顯著的影響。圖3中示出了非均勻氣流20對(duì)顆粒-基底復(fù)合材料 24的影響。最終，當(dāng)SAP顆粒被施用至位于成形腔中的成形表面上的基底26時(shí)，所施用的顆粒層28是非均勻的。例如，如果施用裝置10被用于在基底26相對(duì)于施用裝置10沿y 方向移動(dòng)時(shí)施用SAP顆粒至基底26，則圖3中示出的非均勻分布導(dǎo)致所施用的顆粒層28具有在與基底26共面的兩個(gè)方向上(即，χ方向和y方向，或者等價(jià)地，在橫向上和縱向上) 變化的局部最大厚度30 ( S卩，在ζ方向上)。在基底上所施用的SAP顆粒的非均勻分布是不期望的。如此形成的產(chǎn)品具有對(duì)應(yīng)的變化不定的組分，并且由于超出質(zhì)量控制規(guī)格的不合格產(chǎn)品率增加。相對(duì)于期望的平均分布，此類產(chǎn)品中的重量分布偏差可高達(dá)40%。不能控制SAP顆粒的施用還導(dǎo)致其他工藝的低效，例如在成形機(jī)周圍的SAP材料的損失，必須增加循環(huán)通過成形機(jī)的各種濾網(wǎng)的SAP 的量，這從而弱化了工藝性能特性且降低了成形機(jī)中的各種濾材的壽命。如下面更詳細(xì)的陳述，本公開文本提出了一種改進(jìn)的組件，該改進(jìn)的組件包括替代上面所討論的傳統(tǒng)設(shè)備和方法的有利實(shí)施方案。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本 公開文本的一個(gè)方面，提供了一種用于施用固體顆粒的施用系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括噴射器(injector)殼，其具有材料入口、氣體入口、以及材料入口的下游的材料出口 ；以及，閉塞器(occluder)，其可移動(dòng)地布置在所述噴射器殼內(nèi)位于所述氣體入口和所述材料出口之間。所述噴射器殼和所述閉塞器在其間限定至少一個(gè)可調(diào)節(jié)孔，所述可調(diào)節(jié)孔在所述材料入口的下游并且與所述氣體入口和所述材料出口流體連通。當(dāng)所述閉塞器在相對(duì)于所述噴射器殼的第一位置時(shí)所述孔具有第一開口面積(open area)，以及當(dāng)所述閉塞器在相對(duì)于所述噴射器殼的第二位置時(shí)所述孔具有第二開口面積，所述第二開口面積不同于所述第一開口面積。該系統(tǒng)還包括噴嘴，該噴嘴具有噴嘴入口和噴嘴出口，所述噴嘴入口被聯(lián)接至所述噴射器殼的材料出口，且所述入口具有圓形橫截面以及所述出口具有矩形橫截面。根據(jù)本公開文本的另一方面，提供了一種使用施用系統(tǒng)將固體顆粒材料施用至基底的方法。該施用系統(tǒng)包括噴射器殼，其具有材料入口、氣體入口、和材料入口下游的材料出口 ；閉塞器，其可移動(dòng)地布置在所述噴射器殼內(nèi)位于所述氣體入口和所述材料出口之間。 所述噴射器殼和閉塞器在其間限定至少一個(gè)可調(diào)節(jié)孔，所述可調(diào)節(jié)孔在所述材料入口的下游并且與所述氣體入口和所述材料出口流體連通。該施用系統(tǒng)還包括噴嘴，該噴嘴具有噴嘴入口和噴嘴出口，該噴嘴入口被聯(lián)接至所述噴射器殼的材料出口，所述入口具有圓形橫截面以及所述出口具有矩形橫截面。該方法包括將所述閉塞器布置在相對(duì)于所述噴射器殼的第一位置，使得所述孔具有第一開口面積；使空氣穿過所述孔；以第一速率將所述固體顆粒材料吸入所述噴射器殼中；將所述固體顆粒材料從所述噴嘴出口噴射到基底上。該方法進(jìn)一步包括將所述閉塞器移動(dòng)至相對(duì)于所述噴射器殼的第二位置，使得所述孔具有第二開口面積，所述第二開口面積不同于所述第一開口面積；使空氣穿過所述孔；以第二速率將所述固體顆粒材料吸入所述噴射器殼中，所述第二速率不同于所述第一速率；以及， 將所述固體顆粒材料從所述噴嘴出口噴射到基底上。


相信從下文結(jié)合附圖的描述中將更全面地理解本公開文本。為了更清晰地示出其他元件，一些圖可能通過省略選定的元件而被簡(jiǎn)化。所述一些圖中的元件的省略未必表明在任何示例實(shí)施方案中的具體元件的存在或缺失，除非在對(duì)應(yīng)的書面描述中被明確描繪。 這些圖都未必按比例繪制。圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的施用裝置的橫截面視圖；圖2是根據(jù)圖1的施用裝置的一系列端視圖，示出了施用裝置內(nèi)的固體顆粒分布；圖3是使用圖1的施用裝置所產(chǎn)生的顆粒-基底復(fù)合材料的立體圖；圖4是根據(jù)本公開文本的施用系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖5是圖4的施用系統(tǒng)的平面視圖；圖6是沿圖5中的線6-6所取的圖4的施用系統(tǒng)的噴射器殼和閉塞器的橫截面視圖，其中閉塞器在第一位置；圖7是沿圖5中的線6-6所取的圖4的施用系統(tǒng)的噴射器殼和閉塞器的橫截面視圖，其中閉塞器在第二位置；圖8是圖4的施用系統(tǒng)的噴嘴的立體
圖9是沿圖8中的線9-9所取的圖8的噴嘴的橫截面視圖；圖10是圖8的噴嘴的端視圖；圖11是與生產(chǎn)系統(tǒng)組裝在一起以例如在吸濕用品的制造中將SAP施用至基底的圖4的施用系統(tǒng)的圖解視圖；圖12是使用圖4的施用系統(tǒng)所生產(chǎn)的顆粒-基底復(fù)合材料的立體圖；圖13是噴射器內(nèi)的直徑與通過施用裝置系統(tǒng)的流率之間的相互關(guān)系的曲線圖； 以及圖14是圖4的施用系統(tǒng)的變體的端視圖。
具體實(shí)施例方式盡管下文對(duì)本發(fā)明的不同實(shí)施方案進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是應(yīng)理解，本發(fā)明的法律范圍是由本專利篇尾所陳述的權(quán)利要求的措辭所限定。該詳細(xì)描述僅應(yīng)被解釋為例示，且未描述本發(fā)明的每一可能的實(shí)施方案，因?yàn)榧词褂锌赡艿脑?，描述每一可能的?shí)施方案也將是不切實(shí)際的。多種替代的實(shí)施方案可使用當(dāng)前技術(shù)或者在該專利的提交日之后發(fā)展的技術(shù)來(lái)實(shí)施，這些實(shí)施方案都將落入限定本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。應(yīng)理解，除非術(shù)語(yǔ)在本專利中使用句子“如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)‘—’在此限定意
為......”或者相似的句子被明確限定，并不存在意向來(lái)明確地或者暗示地超出其明顯或
者普通意義而來(lái)限制該術(shù)語(yǔ)的意義，并且所述術(shù)語(yǔ)不應(yīng)被解釋為被限制在基于本專利的任一部分(除了權(quán)利要求的語(yǔ)言)所做出的任何聲明的范圍內(nèi)。本專利的篇尾處的權(quán)利要求中所引述的任何術(shù)語(yǔ)，在某種程度上是以與單個(gè)意思一致的方式在本專利中被涉及，這僅是為了清楚以不迷惑讀者，并且不旨在使得這樣的權(quán)利要求的術(shù)語(yǔ)通過暗示或者其他方式被限制為如此單個(gè)意思。最后，除非權(quán)利要求的元件通過引用措辭“意為”來(lái)限定，并且功能未通過引用任何結(jié)構(gòu)來(lái)限定，任一權(quán)利要求的元件的范圍不旨在基于35 U. S. C § 112第六款的應(yīng)用來(lái)解釋。施用系統(tǒng)圖4至圖10示出了供固體顆粒材料使用的施用系統(tǒng)100的第一實(shí)施方案，其中固體顆粒材料包括超吸收性聚合物(SAP)顆粒。該施用系統(tǒng)100包括噴射器殼102、閉塞器 104 (如在圖6和圖7中更好地示出)和噴嘴106。該施用系統(tǒng)100還可包括其他結(jié)構(gòu)，如在下面更詳細(xì)地描述。盡管施用系統(tǒng)100有利地包括噴射器殼102、閉塞器104和噴嘴106， 但是該系統(tǒng)100可僅包括噴射器殼102，和閉塞器104或噴嘴106。因此，應(yīng)意識(shí)到，這些元件可被彼此分立地使用?，F(xiàn)在參考圖6和圖7，噴射器殼102具有材料入口 110、氣體入口 112、以及材料入口 Iio下游的材料出口 114。閉塞器104可移動(dòng)地布置在噴射器殼102內(nèi)位于氣體入口 112 和材料出口 114之間。具體地，閉塞器104可以是具有第一端122和第二端124的管120 的形式。如所示出的，第一端122可被完全布置在噴射器殼102內(nèi)，而第二端122穿過材料入口 110懸掛在噴射器殼102上。噴射器殼102和閉塞器104在其間限定至少一個(gè)可調(diào)節(jié)孔130，該至少一個(gè)可調(diào)節(jié)孔130在材料入口 110的下游，并且與氣體入口 112和材料出口 114流體連通。閉塞器 104在相對(duì)于噴射器殼102的第一位置(參看圖6)時(shí)，孔130具有第一開口面積。閉塞器 104在相對(duì)于噴射器殼102的第二位置時(shí)，孔130還具有第二開口面積，第二開口面積不同于第一開口面積(參看圖7)。如所示出的，第一開口面積可以很小以致于有效地閉合，使得第二開口面積顯著大于第一開口面積。更具體地，參考圖6，噴射器殼102具有內(nèi)孔140，該內(nèi)孔140被噴射器殼102的內(nèi)表面142所限定。布置在噴射器殼102內(nèi)的管120的第一端122被布置在內(nèi)孔140中。如所示出的，內(nèi)孔140具有縱向軸線144，并且管120沿著縱向軸線144布置。應(yīng)意識(shí)到，根據(jù)其他實(shí)施方案，管120可不與內(nèi)孔140的縱向軸線144對(duì)準(zhǔn)。管120具有圍繞第一端122布置的邊沿150。根據(jù)示出的示例實(shí)施方案，可調(diào)節(jié)孔130被限定在噴射器殼102的內(nèi)表面142和管120的邊沿150之間。應(yīng)意識(shí)到，如此所限定的孔130具有環(huán)形或者類環(huán)形形狀。

但是，還應(yīng)意識(shí)到，噴射器殼102和閉塞器104不局限于僅在此示出的那些結(jié)構(gòu)。 例如，根據(jù)一個(gè)替代實(shí)施方案，殼102可限定與氣體入口連接的一個(gè)或多個(gè)管狀通道，每一通道都具有一個(gè)出口。根據(jù)所述實(shí)施方案，該閉塞器可包括一個(gè)或多個(gè)板，該一個(gè)板或該多個(gè)板可與通道的出口配合以限定一個(gè)或多個(gè)孔，并且該一個(gè)板或該多個(gè)板是可移動(dòng)的從而被布置在出口上方以改變?nèi)绱讼薅ǖ目椎拈_口空間。所述實(shí)施方案也將在本公開文本的范圍內(nèi)。繼續(xù)參考圖6和圖7，管120還具有外表面160。外表面160與噴射器殼102的內(nèi)表面142，至少部分地在區(qū)域162上被間隔開。間隔開的表面142、160在其間限定腔164， 該腔164也是環(huán)形或者類環(huán)形形狀。腔164與氣體入口 112和可調(diào)節(jié)孔130流體連通。管120還具有不與內(nèi)孔140的內(nèi)表面142如此間隔開的第二區(qū)域166，該第二區(qū)域166在管120的第一端122以及第一區(qū)域162的上游。在第二區(qū)域166中，表面160幾乎鄰接或鄰接內(nèi)表面142。在該區(qū)域166中，至少一個(gè)密封件170可被布置在噴射器殼102 的內(nèi)表面142和管120的外表面160之間。如所示出的，兩個(gè)所述密封件170可被布置在表面142、160之間。具體地，管120可具有在外表面160中形成的一個(gè)或多個(gè)槽172。密封件170—— 其可以是彈性體0型環(huán)的形式——可被布置在槽172內(nèi)。通過這種方式，密封件170可被布置在管120的外表面160和噴射器殼102的內(nèi)表面142之間。管120還具有第三區(qū)域180，與第二區(qū)域166相似，在第三區(qū)域180中，外表面160 不以與第一區(qū)域162中表面160被間隔開的相同方式與噴射器殼102的表面142間隔開。 但是，與第二區(qū)域166不同，第三區(qū)域180中的表面160與表面142配合，以將管120附接至噴射器殼102。具體地，表面160在區(qū)域180中是有螺紋的，并且表面142的配對(duì)部分182 也以相似的方式是有螺紋的。區(qū)域180中的表面142、166的螺紋嚙合可移動(dòng)地將管120附接至噴射器殼102。環(huán)182在區(qū)域180中圍繞管120的第二端124布置。環(huán)182具有與管120的外表面160的螺紋區(qū)域180配合的螺紋內(nèi)表面。通過環(huán)182的螺紋和管120的螺紋區(qū)域180的相互作用，環(huán)182圍繞軸線144的移動(dòng)使得管120沿著且圍繞軸線144移動(dòng)。因此，管120從其第二端124懸臂式地進(jìn)入內(nèi)孔140，第一端122懸掛在內(nèi)孔140中。為了協(xié)助支撐管120的第一端122并且保持其沿著軸線144居中，一個(gè)或多個(gè)支撐件 190被布置在管120和噴射器殼102之間的空間164中。每一個(gè)所述支撐件190都具有附接至噴射器殼102的第一端192，以及鄰近管120的外表面160的第二端194。如所示出的， 支撐件190可以是三角形板的形式；但是，支撐件190并非在所有實(shí)施方案中都如此限制， 也可包括其他結(jié)構(gòu)。另外，盡管所討論的支撐件190鄰近管120的外表面160，但是支撐件 190還可在一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處鄰接外表面160。 如此已討論了噴射器殼102和閉塞器104的結(jié)構(gòu)和操作，現(xiàn)在參考有關(guān)噴嘴106 的結(jié)構(gòu)的圖8至圖10。噴嘴106具有噴嘴入口 200，其可與噴射器殼102的材料出口 114 聯(lián)接；以及，噴嘴出口 202。如所示出的，入口 200具有圓形橫截面(參看圖8和圖9)，而出口 202具有矩形橫截面(參看圖10)。應(yīng)意識(shí)到，實(shí)際上噴嘴106具有兩個(gè)部分204、206。在第一部分204中，通過使用在圓形和矩形之間逐漸改變橫截面形狀的彎曲表面，以連續(xù)方式通過多個(gè)不同形狀的中間橫截面的轉(zhuǎn)換，形成在入口 200的圓形橫截面和出口 202的矩形橫截面之間的過渡。在第二部分206中，矩形橫截面的導(dǎo)管208 (參看圖9)從第一部分204延伸至出口 202。出口 202具有長(zhǎng)度(圖10中從左至右的較長(zhǎng)的尺寸)和寬度(圖10中從頂部到底部的較短的尺寸)。應(yīng)意識(shí)到，根據(jù)使用施用系統(tǒng)100生產(chǎn)的具體的產(chǎn)品，可改變所述長(zhǎng)度和寬度。但是，根據(jù)該系統(tǒng)100的一個(gè)示例實(shí)施方案，長(zhǎng)度可在約80mm和約250mm之間， 以及寬度可在約20mm和約65mm之間。根據(jù)另一示例實(shí)施方案，對(duì)于成人失禁用品，長(zhǎng)度可以是約168mm，以及寬度可以是約27mm ；對(duì)于嬰兒紙尿褲，長(zhǎng)度可以是約90mm，以及寬度可以是約49mm。如此已討論了噴射器殼102、閉塞器104和噴嘴106，現(xiàn)在參考圖4和圖5討論該施用系統(tǒng)100的剩余部分。從圖的左手側(cè)開始，漏斗220被附接至彎曲導(dǎo)管222的一端，該彎曲導(dǎo)管222依次被附接至直導(dǎo)管224?？紤]到直導(dǎo)管224可顯著長(zhǎng)于施用系統(tǒng)100的其他元件這一事實(shí)，直導(dǎo)管224以斷裂視圖示出。漏斗220可鄰近充滿一份固體顆粒材料(參看圖11)的料斗布置，從而經(jīng)由導(dǎo)管222、224將料斗與噴射器殼102的材料入口 110聯(lián)接。盡管未在圖4和圖5中示出，料斗也將被認(rèn)為是施用系統(tǒng)100的一部分。沿著噴射器殼102往前，將注意到，配件226附接至噴射器殼102。配件226與噴射器殼102的氣體入口 112流體連通(參看圖6和圖7)。配件226可與壓縮空氣源連接 (參看圖11)，從而將壓縮空氣源與氣體入口聯(lián)接。替代地或額外地，配件226可與蒸汽源連接。盡管未在圖4和圖5中示出，壓縮空氣源也將被認(rèn)為是施用系統(tǒng)100的一部分。沿著系統(tǒng)100進(jìn)一步向下，擴(kuò)散器228可被定位在材料出口 114處。擴(kuò)散器228 可具有附接至噴射器殼102的材料出口 114的擴(kuò)散器入口 230。擴(kuò)散器228還可具有與噴嘴入口 200聯(lián)接的擴(kuò)散器出口 232。具體地，導(dǎo)管234可具有附接至擴(kuò)散器出口 232的導(dǎo)管入口 236，以及附接至噴嘴入口 200的導(dǎo)管出口 238。與導(dǎo)管224相似，考慮到導(dǎo)管234可顯著長(zhǎng)于施用系統(tǒng)100的其他元件這一事實(shí)，導(dǎo)管234以斷裂視圖示出。固體顆粒材料使用施用系統(tǒng)100來(lái)施用的固體顆粒材料可包括SAP顆粒，該SAP顆粒在吸收液體材料時(shí)是有用的。這些顆?？删哂腥魏纹谕男螤?，例如立方體、棒狀(例如，纖維)、多面體、球體或半球體(例如，細(xì)粒)、圓形或半圓形(例如，具有或者不具有內(nèi)部空隙的液滴狀)、盤狀(例如，片狀)、角狀、不規(guī)則等。SAP顆粒通常具有從約100 μ m到約850 μ m范圍內(nèi)的顆粒尺寸，盡管也可存在小至約45 μ m的顆粒。SAP顆粒的重量平均顆粒尺寸通常在約150 μ m到約600 μ m的范圍內(nèi)。當(dāng)使用具有非球體或者非半球體 形狀的SAP顆粒時(shí)，顆粒尺寸是這樣的分布中較小的顆粒具有等于約100 μ m的球體的體積，分布中較大的顆粒具有等于約850 μ m的球體的體積。SAP顆粒通常由能夠吸收其自身重量的若干倍的水、鹽水、尿和/或其他液體的輕度交聯(lián)的聚合物形成。SAP顆粒可通過制備SAP的傳統(tǒng)工藝來(lái)制成，這些工藝在本領(lǐng)域中是公知的，并且包括例如溶液聚合以及反相懸浮聚合。對(duì)施用系統(tǒng)100有用的SAP顆粒由一個(gè)或多個(gè)單烯鍵式不飽和化合物制備，這些單烯鍵式不飽和化合物具有至少一個(gè)酸部分， 例如羧基、羧酸酐、羧酸鹽、磺酸、磺酸鹽、硫酸、硫酸鹽、磷酸、磷酸鹽、膦酸或者膦酸鹽。合適的單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、富馬酸、順丁烯二酸酐，及其鈉、鉀和銨鹽。 特別優(yōu)選的單體包括丙烯酸及其鈉鹽。除了 SAP顆粒，固體顆粒材料可包括絨毛。絨毛協(xié)助使產(chǎn)生的固體顆粒材料的施用層具有良好毛細(xì)管性質(zhì)的纏結(jié)結(jié)構(gòu)(entangled structure)，從而增加由固體顆粒材料和基底的復(fù)合材料制成的產(chǎn)品的吸收效率。具體地，經(jīng)由毛細(xì)管作用，絨毛有助于將液體材料(例如，紙尿褲中的尿廢物)從復(fù)合材料的頂部表面運(yùn)輸至復(fù)合材料的內(nèi)部，其中液體材料可被次表面的SAP顆粒吸收。絨毛包括諸如纖維素纖維之類的天然材料，和諸如聚合物纖維之類的合成材料。 纖維素纖維可以包括但不限于諸如亞硫酸鹽和硫酸鹽(有時(shí)稱為牛皮紙)漿之類的化學(xué)木漿，以及諸如磨木漿、熱法機(jī)械漿和化學(xué)熱磨機(jī)械漿之類的機(jī)械木漿。更具體地，漿纖維可包括棉花、其他典型的木漿、醋酸纖維素、脫粘化學(xué)木漿以及它們的組合。也可使用源自闊葉樹和針葉樹的漿。另外，纖維素纖維可包括親水材料，例如天然植物纖維、馬利筋絨(milkweed floss)、棉纖維、微晶纖維素、微纖維素化纖維素、多糖纖維(例如，甘蔗纖維)或者任意上述這些材料與木漿纖維的組合。合適的纖維素絨毛纖維包括，例如， NB480 (從 Weyerhaeuser Co.，F(xiàn)ederal Way，WA 可得)；NB416(漂白的南方軟木牛皮紙漿；從Weyerhaeuser Co.可得)；CR 54(漂白的南方軟木牛皮紙漿；從Bowater Inc., Greenville, SC 可得)；SULPHATATE HJ 或者 RAYFLOC JLD (化學(xué)改性硬木漿；從 Rayonier Inc.，Jessup, GA可得)；NF 405 (化學(xué)處理的漂白的南方軟木牛皮紙漿；從Weyerhaeuser Co.可得)；以及，CR 1654(漂白的南方軟木和硬木的混合的牛皮紙漿；從Bowater Inc. 可得)。合適的聚合物纖維包括聚烯烴(例如聚丙烯)、人造纖維和聚酯，從Freudenberg Nonwovens (Charlotte, NC)、PGI Nonwovens (Charlotte, NC)禾口 Rayonier, Inc. (Jessup, GA) 可得。SAP顆粒、絨毛或者其他類似纖維材料以如下的量被包括，使得組合的SAP顆粒和絨毛的基重通常在約400g/m2至約1200g/m2的范圍內(nèi)。相對(duì)于包括在復(fù)合材料中的SAP顆粒和絨毛的組合重量，包括在復(fù)合材料中的SAP顆粒通常在約5wt. %至80襯.％的范圍內(nèi)， 例如約25wt. %至約55wt. %。同樣，相對(duì)于包括在復(fù)合材料中的SAP顆粒和絨毛的組合重量，包括在復(fù)合材料中的絨毛通常在約20wt. %至約95wt. %的范圍內(nèi)，例如約45wt. %至約 75wt. %。
固體顆粒材料還可包括粘結(jié)劑。所包括的任意粘結(jié)劑可附接至SAP顆粒的外部表面，便于SAP顆粒彼此之間以及與絨毛的附接。粘結(jié)劑可以是固體粘結(jié)劑顆粒的形式，通常具有從約10 μ m至約30 μ m范圍內(nèi)的顆粒尺寸，例如從約15 μ m至約25 μ m。合適的粘結(jié)劑包括天然有機(jī)粘結(jié)劑(例如，淀粉和其他多糖)、水基粘合劑和熱熔粘合劑。合適的多糖基辛占結(jié)齊Ll從 Lysac Technologies Inc. (Boucherville, Canada)是可得白勺。當(dāng)包括固體粘結(jié)劑時(shí)，固體粘結(jié)劑通常以SAP顆粒的流率的約0. 005%至約40% 的流率添加。粘結(jié)劑的流率可獨(dú)立于SAP顆粒的流率而被選定。所使用的粘結(jié)劑的具體量被選定，從而使得流出施用系統(tǒng)100的每一 SAP顆粒理論上在其外部表面上涂覆至少一些粘結(jié)劑之后，被沉積在基底上。然而，實(shí)際上，數(shù)目上高達(dá)約20% (例如，高達(dá)約10%)的 SAP顆?？蔁o(wú)粘結(jié)劑。無(wú)粘結(jié)劑的SAP顆粒仍可以成功地沉積到基底上，因?yàn)榇嬖卩徑晒ν扛灿姓辰Y(jié)劑的SAP顆粒沉積的可能性。對(duì)于涂覆有粘結(jié)劑的那些SAP顆粒，每一單個(gè) SAP顆粒的表面積的約5%至約80% (例如約30% )是被涂覆的。由于絨毛材料自身的纏結(jié)纖維結(jié)構(gòu)，因此它不需要被涂覆粘結(jié)劑以形成至少松散的粘著結(jié)構(gòu)。因而，用于產(chǎn)生期望程度的SAP顆粒覆蓋率(S卩，關(guān)于被涂覆的SAP顆粒的數(shù)量分?jǐn)?shù)，以及涂覆有粘結(jié)劑的每一 SAP顆粒的表面積分?jǐn)?shù))的粘結(jié)劑流率足以導(dǎo)致所施用的顆粒層的組分在顆粒_基底復(fù)合材料中適當(dāng)?shù)卣辰Y(jié)至彼此。使用中的施用系統(tǒng)施用系統(tǒng)100可用在將SAP顆粒施用至基底的工藝中。圖11中示出了示例生產(chǎn)系統(tǒng)500，其中集成有施用系統(tǒng)100。生產(chǎn)系統(tǒng)500包括局部被成形腔504封閉的旋轉(zhuǎn)式真空成形滾筒502。在一替代實(shí)施方案中(未示出)，可用水平環(huán)形帶代替成形滾筒502。原始絨輥(virgin fluff roll) 506將一張連續(xù)的原始絨毛508饋送給錘式粉碎機(jī)510。原始絨毛508可由與上面描述的被可選地饋送給施用系統(tǒng)100的絨毛材料相同的材料形成。然而，在單個(gè)應(yīng)用中，原始絨毛508和施用系統(tǒng)100中的可選的絨毛不需由相同的材料形成。原始絨毛508優(yōu)選地由聚合物纖維形成。錘式粉碎機(jī)510將該張連續(xù)的原始絨毛508纖維化成較短的、不連續(xù)的纖維。然后，纖維化的原始絨毛經(jīng)由錘式粉碎機(jī)施用裝置512饋送給成形腔504。進(jìn)入成形腔504的纖維化的原始絨毛被施用至旋轉(zhuǎn)真空成形滾筒502的外部表面。成形滾筒502的旋轉(zhuǎn)和真空使得在成形滾筒的外部表面上產(chǎn)生纖維化的原始絨毛的連續(xù)層，從而形成基底520并且進(jìn)一步通過成形腔504輸送該基底520。施用系統(tǒng)100被定位，使得噴嘴出口 202位于成形腔504中并且指向成形滾筒 502。如上面所指出的，施用系統(tǒng)100可包括包含一份固體顆粒材料的進(jìn)料斗530。計(jì)量設(shè)備(例如，螺旋進(jìn)料機(jī)，諸如由Acrison，Inc. of Moonachine, NJ生產(chǎn)且出售的)將期望量的固體顆粒材料以固體進(jìn)料流532傳送至漏斗220。氣流534經(jīng)由配件226被傳送至噴射器殼102的氣體入口 112。當(dāng)使用的氣體是空氣時(shí)，氣流534可由與配件226聯(lián)接的壓縮空氣源536提供，也如上面所提及的。如果可選部件(例如，絨毛、粘結(jié)劑)由施用系統(tǒng)100 傳送，則該工藝中可包括附加的進(jìn)料裝置(未示出)。固體顆粒材料在538處進(jìn)入成形腔 504，然后在基底520上沉積為顆粒層540，從而形成顆粒-基底復(fù)合材料560。相信施用系統(tǒng)100將提供與圖12中示出的基底相似的基底。即，顆 粒層540被施用至基底520，使得在圖12中基底520沿y方向行進(jìn)時(shí)顆粒層540的高度542隨時(shí)間的推移基本上是常數(shù)，產(chǎn)生至基底520的均勻的施用高度。這將與圖3示出的使用傳統(tǒng)方法和裝置生產(chǎn)的層的剖面進(jìn)行比較，在圖3中施用高度(ζ方向上)可隨時(shí)間的推移沿進(jìn)料方向 (y方向上)顯著波動(dòng)。 還應(yīng)當(dāng)注意，圖3中的層在顆粒層的各端部(在χ方向上)是變化的。這是其中使用施用系統(tǒng)100施用的顆粒層540與使用傳統(tǒng)方法和裝置生成的顆粒層的另一不同之處 顆粒層540在端部544、546之間保持了均勻的高度。實(shí)際上，使用施用系統(tǒng)100所施用的層540可在端部544、546處具有顯著且可辨別的層540末端。這應(yīng)當(dāng)與使用傳統(tǒng)方法和裝置所生產(chǎn)的、具有拙劣限定邊緣的層形成了對(duì)比。當(dāng)基底520僅一具體段待被顆粒層540 覆蓋時(shí)，這尤其是有利的，這減少了由于施用在所限定目標(biāo)區(qū)域以外而形成的廢棄品。由于顆粒-基底復(fù)合材料560經(jīng)由成形滾筒502輸送通過成形腔504，清理輥 (scarfing roll) 570可選地用于從顆粒層540移除且回收余料。通過從具有局部高沉積量的復(fù)合材料560的區(qū)域中的顆粒層540移除材料，清理輥570可改進(jìn)復(fù)合材料560的重量分布偏差。然而，清理輥570在用于改進(jìn)在具有局部低沉積量的復(fù)合材料560的(即，低于清理輥570的水平)區(qū)域中的重量分布偏差時(shí)是無(wú)效的。在不使用清理輥570的情況下， 施用系統(tǒng)100能夠以降低復(fù)合材料560的重量分布偏差的方式將固體顆粒材料施用至基底 520。因此，清理輥570可從生產(chǎn)工藝中省略。當(dāng)顆粒-基底復(fù)合材料560離開成形腔504時(shí)，它經(jīng)由真空轉(zhuǎn)移滾筒580從成形滾筒504移除。復(fù)合材料560經(jīng)由轉(zhuǎn)移滾筒580、582向下游輸送，用于進(jìn)一步的工藝步驟 (未示出)，例如切割，其他吸濕用品組分(例如，膜、粘合劑、彈性物、非紡織物)的施用，以及最終的吸濕用品產(chǎn)品的包裝(例如，紙尿褲或者女性衛(wèi)生用品)。在圖11示出的實(shí)施方案中，在成形腔504內(nèi)經(jīng)由旋轉(zhuǎn)集塵系統(tǒng)590抽出真空。該真空產(chǎn)生約7000每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方英尺(scfm)至約ieOOOscfm的總氣流循環(huán)通過成形腔 504。成形腔排氣裝置592移除在成形腔504的頂部空間懸浮的粉塵和其他固體(包括，例如，纖維化的原始絨毛、SAP顆粒、由施用系統(tǒng)100傳輸?shù)目蛇x的絨毛和/或粘結(jié)劑)，并且將該粉塵和其他固體傳輸至旋轉(zhuǎn)集塵系統(tǒng)590。該旋轉(zhuǎn)集塵系統(tǒng)590使用旋轉(zhuǎn)過濾器(未示出)經(jīng)由工藝排氣裝置(process exhaust)494將廢物(例如，粉塵)從該工藝中排出。 非廢物(例如，纖維化的原始絨毛、SAP顆粒、可選的絨毛和/或粘結(jié)劑)經(jīng)由工藝回收裝置 596通過旋轉(zhuǎn)集塵系統(tǒng)590回收。在一個(gè)實(shí)施方案中(未示出)，工藝回收裝置596可被直接饋送至成形腔504。然而，在示出的實(shí)施方案中，工藝回收裝置596與固體進(jìn)料流532結(jié)合，然后這兩者被施用系統(tǒng)100輸送至成形腔504。所述流的結(jié)合具有如下優(yōu)勢(shì)，其提供了增加的流動(dòng)滯留時(shí)間，在此期間所回收的以及新的進(jìn)料在進(jìn)入成形腔之前被預(yù)混合，從而增加了最終的顆粒_基底復(fù)合材料560的同質(zhì)性。如所示出的，施用系統(tǒng)100所獨(dú)有的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是該系統(tǒng)100被配置以通過孔130 的可調(diào)節(jié)性來(lái)提供不同流率和不同壓力的能力。具體地，應(yīng)意識(shí)到，使用系統(tǒng)100來(lái)提供所述可調(diào)節(jié)性的方法包括將閉塞器104布置在相對(duì)于噴射器殼102的第一位置，使得孔130 具有第一開口面積；使空氣穿過該孔130 ；以第一速率將固體顆粒材料吸入噴射器殼102 ； 以及，將固體顆粒材料從噴嘴出口 202噴射到基底上。另外，該方法可包括將閉塞器104移動(dòng)至相對(duì)于噴射器殼102的第二位置，使得孔130具有第二開口面積，該第二開口面積不同于該第一開口面積。該方法還可包括使空氣穿過該孔130 ；以第二速率將固體顆粒材料吸入噴射器殼102，該第二速率不同于該第一速率；以及，將固體顆粒材料從噴嘴出口 202噴射到基底上。圖13示出了在上述方法中管120的直徑與固體顆粒材料的質(zhì)量流率(材料被吸入噴射器以及從噴嘴出口噴射出的速率)之間的相互關(guān)系。根據(jù)本公開文本的示例性實(shí)施方案，超吸收性聚合物(SAP)的質(zhì)量流率可在約80千克/小時(shí)(kg/hour)和約2000千克 /小時(shí)之間。然而，SAP質(zhì)量流量還可在約180千克/小時(shí)和約600千克/小時(shí)之間，或者甚至更具體地在約210千克/小時(shí)和約480千克/小時(shí)之間。然而，低于或高于圖13中所示出的區(qū)域的所述方法的操作仍是可能的，盡管可能發(fā)生不期望的后果，例如非常高的壓力損耗和/或氣體和顆粒的分離。施用系統(tǒng)的變體如前面提及的，圖4至圖10中示出的實(shí)施方案僅僅是示例，并且可被修改且同時(shí)保持在本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)，盡管本文中并未具體示出該修改。然而，圖14中示出了施用系統(tǒng) 100的一個(gè)變體。根據(jù)該變體，施用系統(tǒng)100與二部件系統(tǒng)(two-component system)結(jié)合， 例如該二部件系統(tǒng)可以如在PCT公開號(hào)WO 2008/068220的PCT申請(qǐng)中所公開的，該P(yáng)CT申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 60/872，942的優(yōu)先權(quán)且指定美國(guó)，并且為了各種目的，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容被納入本文中。如所示出的，變體系統(tǒng)700包括適配器702，該適配器702可包括類似于圖8至圖 10中示出的噴嘴106的結(jié)構(gòu)。適配器702限定材料流可流經(jīng)的兩個(gè)分立的系統(tǒng)。第一材料流通過孔704流出適配器702，而第二材料流通過布置在適配器702的中心的矩形噴嘴出口 706流出。由于孔704比噴嘴出口 706距離適配器702的縱向軸線更遠(yuǎn)，流出孔704的材料流可稱作外部流，而流出噴嘴出口 706的材料流可稱作內(nèi)部流。例如，內(nèi)部流可以是上面描述的流出系統(tǒng)100的流?？?04形成在具有內(nèi)部邊緣710和外部邊緣712的板708中。板708相對(duì)于適配器702的縱向軸線在內(nèi)部邊緣710和外部邊緣712之間成角度。具體地，板708被成角度以生成會(huì)聚流流出孔704的外部流被指向流出噴嘴出口 706的內(nèi)部流，從而在適配器702 的下游的自由流區(qū)域與內(nèi)部流混合。相信以會(huì)聚方式的流的混合不僅改進(jìn)了由系統(tǒng)700施用的固體顆粒的均勻性，而且還改善了外部流與內(nèi)部流的混合。外部流可包括，例如水和/或蒸汽。包括水可減少固體顆粒和絨毛上的靜電荷的積聚。水可進(jìn)一步便于粘結(jié)劑與固體顆粒的附接。此外，外部流可包括液體粘結(jié)劑，該液體粘結(jié)劑可不包括在內(nèi)部流中。
權(quán)利要求
1.一種用于施用固體顆粒的施用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括-噴射器殼，其具有材料入口、氣體入口、以及所述材料入口的下游的材料出口 ；-閉塞器，其可移動(dòng)地布置在所述噴射器殼內(nèi)位于所述氣體入口和所述材料出口之間， 所述噴射器殼和所述閉塞器在其間限定至少一個(gè)可調(diào)節(jié)孔，所述可調(diào)節(jié)孔在所述材料入口的下游并且與所述氣體入口和所述材料出口流體連通，當(dāng)所述閉塞器在相對(duì)于所述噴射器殼的第一位置時(shí)所述孔具有第一開口面積，以及當(dāng)所述閉塞器在相對(duì)于所述噴射器殼的第二位置時(shí)所述孔具有第二開口面積，所述第二開口面積不同于所述第一開口面積；以及-噴嘴，具有噴嘴入口和噴嘴出口，所述噴嘴入口被聯(lián)接至所述噴射器殼的所述材料出口，且所述入口具有圓形橫截面以及所述出口具有矩形橫截面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的施用系統(tǒng)，其中所述固體顆粒包括超吸收性聚合物(SAP)材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的施用系統(tǒng)，其中所述噴射器殼包括具有縱向軸線的內(nèi)孔；以及， 所述閉塞器包括管，該管具有布置在該內(nèi)孔中的至少第一端，并且該管沿著所述縱向軸線在所述第一位置和所述第二位置之間軸向移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的施用系統(tǒng)，其中所述噴射器殼具有限定所述內(nèi)孔的內(nèi)表面，以及所述管具有圍繞所述第一端布置的邊沿，所述可調(diào)節(jié)孔被限定在所述噴射器殼的內(nèi)表面和所述管的邊沿之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的施用系統(tǒng)，其中所述管具有與所述噴射器殼的內(nèi)表面間隔開的外表面，其間至少部分地限定一個(gè)腔，所述腔與所述氣體入口和所述可調(diào)節(jié)孔流體連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的施用系統(tǒng)，進(jìn)一步包括至少一個(gè)密封件，所述密封件被布置在所述管的第一端的上游并且在所述噴射器殼壁的內(nèi)表面和所述管的外表面之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的施用系統(tǒng)，進(jìn)一步包括支撐件，所述支撐件具有附接至所述噴射器殼的第一端，以及鄰近所述管的外表面第二端，從而使所述管在所述內(nèi)孔中居中。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的施用系統(tǒng)，其中所述管經(jīng)由螺紋連接被連接至所述噴射器殼，使得該管沿著且圍繞所述縱向軸線移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的施用系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與所述氣體入口聯(lián)接的壓縮空氣源。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的施用系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與所述材料入口聯(lián)接的料斗，并且一份固體顆粒材料被布置在該料斗中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的施用系統(tǒng)，進(jìn)一步包括擴(kuò)散器，該擴(kuò)散器具有附接至所述噴射器殼的材料出口的擴(kuò)散器入口，以及聯(lián)接至所述噴嘴入口的擴(kuò)散器出口。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的施用系統(tǒng)，進(jìn)一步包括導(dǎo)管，該導(dǎo)管具有附接至所述擴(kuò)散器出口的導(dǎo)管入口，以及附接至所述噴嘴入口的導(dǎo)管出口。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的施用系統(tǒng)，其中所述噴嘴出口具有80mm和250mm之間的長(zhǎng)度，以及20mm和65mm之間的寬度。
14.一種使用施用系統(tǒng)將固體顆粒材料施用至基底的方法，該施用系統(tǒng)包括噴射器殼，其具有材料入口、氣體入口、和所述材料入口下游的材料出口 ；閉塞器，其可移動(dòng)地布置在所述噴射器殼內(nèi)位于所述氣體入口和所述材料出口之間，所述噴射器殼和所述閉塞器在其間限定至少一個(gè)可調(diào)節(jié)孔，所述可調(diào)節(jié)孔在所述材料入口的下游并且與所述氣體入口和所述材料出口流體連通；以及，噴嘴，其具有噴嘴入口和噴嘴出口，所述噴嘴入口被聯(lián)接至所述噴射器殼的材料出口，所述入口具有圓形橫截面以及所述出口具有矩形橫截面，該方法包括-將該閉塞器布置在相對(duì)于所述噴射器殼的第一位置，使得所述孔具有第一開口面積； -使空氣穿過所述孔；-以第一速率將所述固體顆粒材料吸入所述噴射器殼中； -將所述固體顆粒材料從所述噴嘴出口噴射到基底上；-將該閉塞器移動(dòng)至相對(duì)于所述噴射器殼的第二位置，使得所述孔具有第二開口面積， 所述第二開口面積不同于所述第一開口面積； -使空氣穿過所述孔；-以第二速率將所述固體顆粒材料吸入所述噴射器殼中，所述第二速率不同于所述第一速率；以及-將所述固體顆粒材料從所述噴嘴出口噴射到基底上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的用于施用固體顆粒材料的方法，其中所述固體顆粒材料是超吸收性聚合物(SAP)顆粒。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的用于施用固體顆粒材料的方法，其中通過該系統(tǒng)的質(zhì)量流率在約80千克/小時(shí)和約2000千克/小時(shí)之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的用于施用固體顆粒材料的方法，其中通過該系統(tǒng)的質(zhì)量流率在 210千克/小時(shí)和480千克/小時(shí)之間。
18.—種吸濕用品，根據(jù)權(quán)利要求14的方法形成。
全文摘要
一種用于施用固體顆粒的施用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括噴射器殼，其具有材料入口、氣體入口和材料出口；以及，閉塞器，其可移動(dòng)地布置在噴射器殼內(nèi)位于氣體入口和材料出口之間。所述噴射器殼和閉塞器在其間限定至少一個(gè)可調(diào)節(jié)孔，所述可調(diào)節(jié)孔在材料入口的下游并且與氣體入口和材料出口流體連通。當(dāng)所述閉塞器在第一位置時(shí)所述孔具有第一開口面積，以及當(dāng)所述閉塞器在第二位置時(shí)所述孔具有第二開口面積，第二開口面積不同于第一開口面積。該系統(tǒng)還包括噴嘴，該噴嘴具有噴嘴入口和噴嘴出口，所述噴嘴入口被聯(lián)接至材料出口，且所述入口具有圓形橫截面以及所述出口具有矩形橫截面。
文檔編號(hào)B05C19/00GK102176976SQ200980140466
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
發(fā)明者J·J·勞登, M·華瑞斯-薩馬科納, O·斯蒂芬, R·威特, U·斯楚瑞德, X·張 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司