用于轉移顆粒材料的設備及方法
【專利說明】用于轉移顆粒材料的設備及方法
[0001]本申請是中國發(fā)明專利申請(申請日:2010年11月30日；申請?zhí)?201080054886.8 (國際申請?zhí)?PCT/US2010/058259);發(fā)明名稱:用于轉移顆粒材料的設備及方法)的分案申請。
發(fā)明領域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于通過如下方式以高速和極有效且精確的方式將顆粒材料從喂料機轉移到移動的環(huán)狀表面例如轉筒的貯存器中的設備:使用壓力/引導裝置例如特異三維板，所述三維板用于向存在于所述板和所述移動的環(huán)狀表面之間的所述顆粒材料上施加壓力，并且將所述顆粒材料引入所述貯存器中，然后用所述具有貯存器的移動的環(huán)狀表面將顆粒材料轉移到基底上；該設備和方法尤其適用于生產用于吸收制品的吸收結構。
[0003]發(fā)明背景
[0004]傳統(tǒng)上，吸收制品諸如尿布包括吸收芯，所述吸收芯具有吸水(纖維素)纖維和超吸收聚合物顆粒(也稱作吸收膠凝材料顆?；駻GM顆粒，所述纖維和顆粒由基底材料包封，或由基底材料支撐，然后由另一種材料例如非織造材料封閉。
[0005]已開發(fā)出了具有所謂凸置吸收芯的吸收制品，其中所述制品的某些區(qū)域比其它區(qū)域包括更多的AGM。在此類情況下，重要的是精確地沉積AGM以獲得所需的輪廓。此外，如果吸收芯僅具有少量或不具有纖維素纖維(因此具有AGM顆粒以作為所述僅有的液體貯存材料)，則精確的AGM分配是極為重要的。
[0006]已提出了各種方法以用于獲得主要具有AGM顆粒的吸收芯以及用于獲得具有呈特異凸置輪廓或分布諸如預定圖案、MD、CD或厚度凸置輪廓的AGM顆粒的吸收芯。這些方法包括間接印刷方法，其中AGM顆粒由轉筒從批量貯存的AGM顆粒中拾取。所述轉筒在其表面上具有貯存器，所述貯存器的數目、尺寸和位置決定了被轉筒拾取的AGM顆粒的量和圖案，并且其中轉筒隨后朝基底諸如非織造材料旋轉從而隨后將AGM釋放到基底(由移動表面承載)上。
[0007]本發(fā)明人令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，此類所提出的間接印刷方法在某些情況下難以按高速例如按高于SOOppm或高于100ppm(部件(吸收芯)數/分鐘)的速度運行，尤其是當使用了細小顆粒材料時和/或當使用了少量(和大量)貯存器時，更是如此。已發(fā)現(xiàn)在高速時，AGM顆粒不是總是令人滿意地(例如從喂料機/料斗)下落到轉筒的貯存器中。貯存器可能僅部分地被填充，而在轉筒的某些區(qū)域可能會聚積過多的AGM。如果(在轉筒中)使用真空來幫助填充貯存器，則這種AGM聚積可能阻礙真空抽吸，并且其還可阻礙貯存器填充。因此這可導致AGM不精確地分配在吸收芯中，或甚至在成形的吸收芯中導致缺陷。
[0008]本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)了一種改善的用于生產甚至以高速生產包括粒狀(吸收)材料的(吸收)結構的設備和方法；所述設備和方法此外還能夠利用具有大數目的小貯存器的移動表面(例如轉筒)，同時仍然遞送精確的填充。
[0009]發(fā)曰月概沐
[0010]本發(fā)明提供一種設備(I)和使用此類設備的方法，所述設備包括顆粒材料喂料機(30)，所述喂料機用于將顆粒材料喂送到鄰近于所述喂料機的具有貯存器(50)的第一移動的環(huán)狀表面(40)(例如轉筒)，并且包括某種裝置(例如三維板(10))，所述裝置用于引導所述顆粒材料并且向所述顆粒材料(100)的一部分上施加第一壓力和后續(xù)的第二壓力，所述第一壓力基本上垂直于加工方向并且隨后所述第二壓力不垂直于加工方向，如本文所述，以將所述材料引入所述貯存器(50)中；所述裝置或板(10)通常連接到壓力控制裝置。
[0011]在第一實施方案中，本發(fā)明涉及一種用于制造包括由基底材料(110)支撐或包封的顆粒材料(100)的結構的設備(I)，所述設備包括:
[0012]a)顆粒材料喂料機(30)，所述喂料機用于將顆粒材料(100)喂送到:
[0013]b)第一移動的環(huán)狀表面(40)，所述表面具有運動方向(MD)(按所述表面的表面區(qū)域)并具有多個貯存器(50)，所述表面(40)鄰近所述喂料機(30)，所述第一移動的環(huán)狀表面(40)及其貯存器(50)用于接納來自所述第一顆粒材料喂料機(30)的所述顆粒材料(100)并且用于將所述顆粒材料直接或間接地轉移到:
[0014]c)第二移動的環(huán)狀表面(200)，所述表面為所述基底材料(110)或為承載所述基底材料(110)的移動的環(huán)狀表面，所述表面用于接納直接或間接地來自所述第一移動的環(huán)狀表面(40)的所述顆粒材料(100);和
[0015]d)三維板(10)，所述三維板用于向所述顆粒材料(100)的一部分上施加壓力并且用于將所述顆粒材料(100)引入所述貯存器(50)中，所述板(10)被定位成鄰近所述喂料機(30)且鄰近所述第一移動的環(huán)狀表面(40)，所述板(10)具有鄰近所述第一移動的環(huán)狀表面(40)的第一板面，所述板面具有至少:
[0016]i)第一表面區(qū)域(11)，所述第一表面區(qū)域基本上平行于所述第一移動的環(huán)狀表面(40)，當所述顆粒材料(100)存在于所述第一表面區(qū)域(11)和所述第一移動的環(huán)狀表面(40)之間時，所述第一區(qū)域用于向所述顆粒材料的所述部分上施加壓力；
[0017]ii)第二表面區(qū)域(12)，所述第二表面區(qū)域鄰接所述第一表面區(qū)域(11)，并被定位在第一表面區(qū)域(11)的下游(在MD上)，所述第二表面區(qū)域(12)不平行于所述第一移動的環(huán)狀表面(40)并且從所述第一表面區(qū)域(11)朝所述第一移動的環(huán)狀表面(40)延伸，所述第一表面區(qū)域(11)和所述第二表面區(qū)域(12)優(yōu)選地以某一角度包括圓角(即曲率，如本文所述)或直角彼此連接，和/或所述第二表面區(qū)域(12)與所述第一移動的環(huán)狀表面(40)優(yōu)選地成介于10°和80°之間的平均角度。
[0018]在本文的一些實施方案中，板面具有鄰接所述第二表面區(qū)域(12)的第三表面區(qū)域(13)，所述第三表面區(qū)域位于所述第二表面區(qū)域(12)的下游(在MD上)，所述第三表面區(qū)域(13)基本上平行于所述第一移動的環(huán)狀表面(40)并且比所述第一表面區(qū)域(11)更緊鄰第一移動的環(huán)狀表面。.
[0019]本發(fā)明也涉及一種用于制造包括由基底材料(110)支撐或包封的顆粒材料(100)的結構的方法，所述方法包括以下步驟:
[0020]a)用喂料機(30)將第一顆粒材料(100)送至鄰近所述喂料機(30)的具有多個貯存器(50)的第一移動的環(huán)狀表面(40);
[0021]b)允許所述顆粒材料(100)或其一部分流入到存在于所述第一移動的環(huán)狀表面
(40)和三維板(10)之間的體積空間中，所述體積空間鄰近所述喂料機(30)并且鄰近且與所述第一移動的環(huán)狀表面(40)相對；以及使所述顆粒材料(100)的一部分接觸所述三維板(10)，所述板具有鄰近所述第一移動的環(huán)狀表面(40)的第一板面，并且所述板面具有:
[0022]i)基本上平行于所述第一移動的環(huán)狀表面(40)的第一表面區(qū)域(11);和
[0023]ii)鄰接所述第一表面區(qū)域(11)的第二表面區(qū)域(12)，所述第二表面區(qū)域位于所述第一表面區(qū)域(11)的下游(在MD上)，所述第二表面區(qū)域(12)不平行于所述第一移動的環(huán)狀表面(40)并且從所述第一表面區(qū)域(11)朝所述第一移動的環(huán)狀表面(40)延伸，所述第一表面區(qū)域(11)和所述第二表面區(qū)域(12)以圓角(即曲率)或直角彼此連接；優(yōu)選地，所述第二表面區(qū)域(12)與所述第一移動的環(huán)狀表面(40)成介于10°和80°之間的平均角度。
[0024]c)用所述板向存在于所述第一板面和所述第一移動的環(huán)狀表面(40)之間的所述顆粒材料(100)的至少一部分上施加壓力，從而將所述材料引導(或任選地強推或增壓或推擠)到所述貯存器(50)中；
[0025]d)將所述第一移動的環(huán)狀表面(40)的所述貯存器(50)中的所述顆粒材料(100)直接或間接地轉移到第二移動的環(huán)狀表面(200)，所述第二移動的環(huán)狀表面為所述基底材料(110)或承載所述基底材料(110)；
[0026]e)將所述顆粒材料(100)沉積到所述基底材料(110)上。
[0027]在一些實施方案中，所述第一和第二表面區(qū)域中的每一個具有至少2mm的(平均)長度尺寸(在MD上)；和/或在MD上相對于相鄰貯存器的中心點之間的距離具有某一長度，如下所述。
[0028]在本文的一些實施方案中，所述壓力施加步驟c)優(yōu)選地包括:首先，用所述板
(10)的所述第一表面區(qū)域(11)來施加壓力，所述壓力基本上垂直于第一移動的環(huán)狀表面的運動方向(MD)，從而將所述顆粒材料(100)的至少第一部分引入或任選地推擠到所述貯存器(50)中；其次，用所述板面的第二表面區(qū)域(12)來施加壓力，所述壓力不垂直于第一移動的環(huán)狀表面的運動方向(MD)，從而將所述顆粒材料(100)的至少第二部分引導或任選地推擠到所述貯存器(50)中。
[0029]第一移動的環(huán)狀表面(40)具有例如至少4.5m/s，或至少6.0m/s，或至少7.0m/s，或至少9.0m/s的表面速度。
[0030]所述顆粒材料(100)可具有例如150微米，或200微米至1000或至900微米，或300至800或至700微米的質量中值粒度。其可為粒狀吸收性聚合材料，如本文所述。
[0031]IC存器(50)可例如具有1.0至8.0mm,或1.5mm至5.0mm或至3.0mm的最大深度(垂直于MD)(本文稱作平均最大深度:按每個貯存器來講最大，并且按全部貯存器(50)平均化，如下文所詳述)。IC存器(50)可例如在MD上具有至多20mm，或至多10mm，或至多6mm的平均最大尺寸(例如直徑)(按全部貯存器(50)平均化，按每個貯存器來講最大)。
[0032]在本文的另一些實施方案中，本發(fā)明提供了一種用于制造包括由基底材料(110)支撐或包封的顆粒材料(100)的結構的設備(I)，所述設備包括:
[0033]a)顆粒材料喂料機(30)，所述喂料機(30)用于將顆粒材料(100)喂送到:
[0034]b)第一移動的環(huán)狀表面(40)，所述表面具有運動方向(MD)(按所述表面的表面區(qū)域，如本文所定義)并具有多個貯存器(50)，所述表面(40)鄰近所述喂料機(30)，所述第一移動的環(huán)狀表面(40)及其貯存器(50)用于接納來自所述第一顆粒材料(100)喂料機
(30)的所述顆粒材料(100)并且用于將所述顆粒材料直接或間接地轉移到:
[0035]c)第二移動的環(huán)狀表面(200)，所述表面為所述基底材料(110)或為承載所述基底材料(110)的移動的環(huán)狀表面，所述表面用于接納直接或間接地來自所述第一移動的環(huán)狀表面(40)的所述顆粒材料(100);和
[0036]d)第一壓力裝置，所述壓力裝置被定位成鄰近所述第一移動的環(huán)狀表面(40)，并用于向所述顆粒材料(100)的至少一部分且任選地向所述第一移動的環(huán)狀表面(40)的一部分上施加壓力，所述壓力位于基本上垂直于所述移動的環(huán)狀表面的運動方向(MD)的方向上(按其中所述壓力被施加的表面區(qū)域)；
[0037]e)第二壓力裝置，所述壓力裝置鄰近所述第一移動的環(huán)狀表面(40)并且鄰近所述第一壓力裝置，所述壓力裝置用于向所述顆粒材料(100)的至少一部分施加壓力，(某區(qū)域中的)所述壓力在所述區(qū)域中位于不垂直于所述移動的環(huán)狀表面的運動方向(MD)的方向上。
[0038]本發(fā)明也提供了可通過本發(fā)明的方法或可用發(fā)明的設備(I)獲得的吸收結構，如本文所述。
[0039]具體地，本發(fā)明涉及以下內容:
[0040]實施方式1.一種用于制造包括由基底材料(110)支撐或包封的顆粒材料(100)的結構的設備(I)，所述設備包括:
[0041]a)顆粒材料喂料機(30)，所述喂料機用于將顆粒材料(100)喂送到:
[0042]b)第一移動的環(huán)狀表面(40)，所述表面具有運動方向(MD)并且具有多個貯存器(50)，所述表面(40)鄰近所述喂料機(30)，所述第一移動的環(huán)狀表面(40)及其貯存器
(50)用于接納來自所述第一顆粒材料喂料機(30)的所述顆粒材料(100)并且用于將所述顆粒材料直接或間接地轉移到:
[0043]c)第二移動的環(huán)狀表面(110，200)，所述表面為所述基底材料(110)或為承載所述基底材料(110)的移動的環(huán)狀表面，所述表面用于接納直接或間接地來自所述第一移動的環(huán)狀表面(40)的所述顆粒材料(100);和
[0044]d)三維板(10)，所述三維板用于向所述顆粒材料(100)的一部分上施加壓力并且用于將所述顆粒材料(100)引入所述貯存器(50)中，所述板(10)被定位成鄰近所述喂料機(30)且鄰近所述第一移動的環(huán)狀表面(40)，所述板(10)具有鄰近所述第一移動的環(huán)狀表面(40)的第一板面，所述板面具有至少:
[0045]i)第一表面區(qū)域(11)，所述第一表面區(qū)域基本上平行于所述第一移動的環(huán)狀表面(40)，所述第一區(qū)域用于向存在于所述第一表面區(qū)域(11)和所述第一移動的環(huán)狀表面
(40)之間的所述顆粒材料(100)的所述部分上施加壓力；
[0046]ii)第二表面區(qū)域(12)，所述第二表面區(qū)域鄰接所述第一表面區(qū)域(11)，并被定位在所述第一表面區(qū)域(11)的下游(在MD上)，所述第二表面區(qū)域(12)不平行于所述第一移動的環(huán)狀表面(40)并且從所述第一表面區(qū)域(11)朝所述第一移動的環(huán)狀表面(40)延伸，所述第一表面區(qū)域(11)和所述第二表面區(qū)域(12)以某個角度彼此連接，所述第二表面區(qū)域(12)與所述第一移動的環(huán)狀表面(40)成介于10°和80°之間的平均角度。
[0047]實施方式2.如實施方式I所述的設備(I)，其中所述板面具有第三表面區(qū)域
(13)，所述第三表面區(qū)域鄰接所述第二表面區(qū)域(12)，并位于所述第二表面區(qū)域(12)的下游(在MD上)，所述第三表面區(qū)域(13)基本上平行于所述第一移動的環(huán)狀表面(40)并且比所述第一表面區(qū)域(11)更緊鄰所述第一移動的環(huán)狀表面。
[0048]實施方式3.如前述任一項實施方式I所述的設備(I)，其中所述三維板(10)具有第二板面(14)，所述第二板面鄰接所述第一板面的所述第一表面(11)，并且以60°至120°，優(yōu)選地80°至100°的角度與其連接，所述第二板面(14)任選地接觸所述顆粒材料(100)并引導所述顆粒材料(100)朝所述第一移動的環(huán)狀表面(40)移動。
[0049]實施方式4.如前述任一項實施方式所述的設備(I)，其中所述第一表面區(qū)域(11)和所述第二表面區(qū)域(12)各自具有至少2mm的平均長度尺寸(在MD上)。
[0050]實施方式5.如前述任一項實施方式所述的設備(I)，其中所述第一板面具有的寬度基本上等于所述第一移動的環(huán)狀表面(40)的寬度。
[0051]實施方式6.如前述任一項實施方式所述的設備(I)，其中所述第一移動的環(huán)狀表面(40)為第一旋轉轉筒，其具有包括所述貯存器(50)的表面，所述轉筒具有轉筒半徑，并且其中所述第一板面的所述第一表面區(qū)域(11)為彎曲的，具有包括板面半徑的曲率，所述轉筒半徑對所述板面半徑的比率為8:10至10:8，優(yōu)選地為9.5:10至10:9.5。
[0052]實施方式7.如實施方式I所述的設備(I)，其中所述三維板(10)連接到壓力控制裝置(20)，所述壓力控制裝置用于控制由所述板(10)施加到所述顆粒材料(100)上的外部壓力，所述壓力優(yōu)選地為1.5-3巴。
[0053]實施方式8.如實施方式7所述的設備(I)，其中所述壓力控制裝置(20)能夠改變介于所述第一板面的所述第一表面區(qū)域(11)和所述第一移動的環(huán)狀表面(40)之間的平均距離。
[0054]實施方式9.如實施方式7或8所述的設備(I)，其中所述壓力控制裝置(20)包括致動器(20)，所述致動器:i)傳感所述粒狀材料對所述板(10)的壓力，優(yōu)選地對所述第一板面的壓力；并且響應于所述壓力而ii)通過朝所述第一移動的環(huán)狀表面(40)或背離所述第一移動的環(huán)狀表面(40)移動所述板(10)來調節(jié)相對于所述第一移動的環(huán)狀表面(40)的板位置。
[0055]實施方式10.如前述任一項實施方式所述的設備(I)，其中所述貯存器(50)具有
1.0mm至8.0mm,優(yōu)選地1.5mm至4.0mm,或至3.0mm的平均深度(每一貯存器；所述深度垂直于MD)。
[0056]實施方式11.如前述任一項實施方式所述的設備(I)，其中所述顆粒材料(100)喂料機(30)具有開口(32)，以允