专利名称：用于制造吸收性复合物的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用长丝束制造吸收性复合物的方法和设备。
背景技术：
吸收性复合物是一次性的吸收性衣物的组成成分。此类吸收性衣物包括(但不限于)婴儿尿布或训练短裤、成人失禁用品、以及女用卫生用品。通常情况下，吸收性复合物包括由如下物质组成的混合体纤维材料(例如木浆或绒毛)；超吸收性的聚合物(SAP)，其被夹置在各个分隔层之间，这些分隔层例如是棉纸、无纺布、以及渗透性和非渗透性的薄膜。
现有技术中存在使用长丝束来制造吸收性复合物的技术。可参见如下文献日本公告文献60-26537；美国SIR H1565；以及第6068620、6253431、6543106号美国专利。下面对上述各个文献展开讨论。
日本公告文献60-26537公开了一种吸收结构，其是由蜷曲的醋酸纤维丝束与磨碎的纸浆制成的，但不带有SAP。参见图4，图中表示了制造该吸收结构的过程。丝束被从捆包中取出，并被扁带化空气喷头14扩展开。然后，在成对的辊筒16、17之间，将丝束碾散(de-registered)。利用第二空气喷头18将碾散后的丝束进一步扩展开，使其具有均匀的密度。在丝束离开第二空气喷头之后，将磨碎的纸浆分散到散开后的丝束上。而后，加上一些吸收性的薄层，并将该吸收垫折叠成其最终的形态。
法定登记号为H1565的美国发明公开了一种吸收结构，其是由蜷曲的醋酸纤维丝束和SAP制成的，其中，SAP优选地是利用粘合剂粘附到散开的丝束上。利用Korber & Co.出品的、型号为AF2的机器(用在香烟过滤嘴制造过程中的一种通用机器)将丝束散开，随后，在丝束上添加由粘合剂和SAP组成的混合物，或者先添加粘合剂，然后再添加SAP。
第6068620号美国专利公开了一种吸收性的芯体，其是由位于上下层之间的纤维性醋酸纤维蜷曲丝束与SAP制成的。参见图7，借助于混合室将SAP添加到丝束上。
第6253431和6543106号美国专利公开了一种用蜷曲的醋酸纤维丝束与SAP制造吸收性结构的方法。参见图1，来自于捆包的丝束被扁带化喷头130扩展开。然后，利用辊筒组件40、64、70将丝束部分地碾散(或散开)。每个辊筒组件都具有一金属辊42、62、72和一橡胶辊44、64、74。最好是利用液体添加组件80向散开的丝束喷施一种液体。然后，将丝束进一步地散开，并在空气喷头240中进行成形。在完全散开并已成形的丝束从喷头240中冒出之后，向其添加诸如SAP等的固态物质。固态物质是通过振动式给料机进行添加的。
但是，目前仍希望能用更为实用的方法和设备来制造吸收性复合物。
发明内容
本发明公开了一种用长丝束制造吸收性复合物的方法和设备。该方法和设备包括用于完成如下操作的步骤或装置将蜷曲的丝束扩展开；将蜷曲的丝束碾散；对碾散后的丝束执行成形；以及将颗粒散布到成形后的丝束上。该方法和装置还包括用于在执行碾散时将丝束与污染物屏蔽开的步骤或装置。
为了对本发明进行介绍，附图中表示了一种目前优选的实施方式，但应当认识到本发明并不限于图示的特定结构和措施。
图1、1a以及1b是本发明的示意图；图2是本发明的正视图；图3中的正视图表示了本发明的碾散机构；图4中的正视图表示了本发明的成形及颗粒散布机构；图5是本发明颗粒散布机构的立体图；以及图6a、6b、6c、6d中的各个正视图表示了本发明颗粒散布机构的一个部分。
具体实施例方式
参见附图，在附图中，相同的数字标号指代同样的元件，图1中表示了一种用长丝束制造吸收性复合物的设备10。
文中所讨论的吸收性复合物被用来制造吸收性的衣物。吸收性衣物例如包括尿布或训练短裤、成人失禁用品、以及女用卫生制品。本文中的吸收性复合物尤其适于被用在下列文件所披露的吸收性芯体和衣物中第2003/0105442号美国专利公开文件、第2003/0114814号美国专利公开文件、第2003/0135177号美国专利公开文件、以及第2003/0135178号美国专利公开文件。这些文件都被结合到本申请中作为参考。
丝束是一种由连续制出的纤维丝形成的大股束，该股束不带有明确的扭曲，并被松散地集中起来，呈现为条带状或绳索状的形态，通常情况下，通过弯卷而将这些股束保持在一起。合适的丝束材料包括(但不限于)聚烯烃、聚酯、聚酰胺、纤维素材料、以及它们的混合物。在这些材料中，纤维素纤维是优选的。纤维素纤维包括人造纤维、醋酸纤维(乙酸纤维素)、以及三醋酯纤维(三乙酸纤维素)。醋酸纤维的丝束是最为优选的。例如，醋酸纤维丝束可以由约2500到25000条纤维组成，这些纤维各自的旦尼尔数约在1-15之间，但优选地是在2-10之间，最为优选地是3-8。单条醋酸纤维丝束带的总旦尼尔数可以在约2500到125000之间的范围内，优选地是15000到75000，最为优选地是20000到40000。该丝束优选地是蜷曲的，且每英寸长度内具有约5到40个蜷曲部(2到16个蜷曲部/厘米)，优选地是，每英寸具有25到30个蜷曲部(10到12个蜷曲部/厘米)。丝束中纤维的横截面可以是任何形状，这些形状包括“y”形、“x”形、圆形、锯齿形、狗骨形、或这些形状的组合形态。丝束可包括一种整理剂，该整理剂在丝束中所占重量约为0.3％到5％，优选地是0.5％到2.0％。丝束横截面的尺寸范围是宽度约25mm到100mm，优选地是40mm到60mm；高度约1mm到10mm，优选地是2mm到5mm。丝束可从市场上购得，且采用机压捆包的交货形式。
在图1和图2中，表示了一种用长丝束制造吸收性复合物的设备10。设备10总体上包括用于将丝束扩展开的装置13，其中的扩展操作也就是使丝束从其位于捆包中的受压状态变为宽度增大的状态；碾散装置40，其用于将丝束中蜷曲的纤维碾散；丝束成形装置54，其用于将丝束制成具有所需的横截面形状；颗粒散布装置56，利用该装置将SAP等的颗粒物质输送到已成形的丝束上；以及卷收工作台60，在该工作台上，带有颗粒的已成形丝束被夹置在分隔层之间，并被卷绕起来。可取消卷收操作，而将吸收性复合物直接送入到后续的机器中，以制成最终的吸收性衣物(例如可参见第2003/0105442、第2003/0114814号、第2003/0134559号、第2003/0135177号、第2003/0135178号、以及第2003/0150551号美国专利公开文件，这些文件都被结合到文中作为参考)。
优选地是，捆包12的位置与丝束行经碾散装置40、丝束成形装置54、以及颗粒散布装置56的路线成直角关系。捆包可被布置在任何位置，这些位置包括与上述装置成一线的位置。但是，布置成直角关系则是优选的，这样将使操作人员易于接近捆包，以更换已用空的捆包，并易于对丝束执行目视检查。
丝束14被从捆包12输送到扩展装置13。装置13将丝束在两个位置之间进行引导，并将丝束扩展开。优选地是，扩展装置13具有至少两个扁带化喷头。这些扁带化喷头的作用在于将丝束扩展开，并使其在行经设备10中其余装置时保持稳定。丝束14被从捆包12中拉出，并被环体16引导向第一扁带化喷头18。扁带化喷头18是这样一个装置其被用来将丝束14扩展开(即增大宽度)，并将其稳定化。如图1a所示，扁带化喷头18大体上包括一板件20，板件20具有通道22，在通道22中设置了空气喷嘴24。可采用任何普通的扁带化喷头，例如在下列两文件中就介绍了这样的喷头第3226773号美国专利以及于1998年12月23日提交的第09/219818号美国专利申请，这两个文件都被结合到本申请中作为参考。空气喷嘴24在图中被表示为人字形，但是也可以采用其它的形状或图案，例如可以用孔眼来取代狭缝。人字形的宽度在50-140mm之间。压缩空气经空气喷嘴24喷出，并将丝束部分地扩展开。压缩空气的压力在0.5-5.0psig(磅/平方英寸)之间，优选地是在2.5-3.0psig之间。通道22的宽度被标为W1。
丝束承载结构26将离开扁带化喷头18的丝束14载送一定距离，将丝束从喷头18运送到设备10的其余装置。位于承载结构26远端的导辊28对丝束重新进行定向，以使其进入到设备10的其余装置中。
第二扁带化喷头30从导辊28接收丝束14。第二扁带化喷头30(如图1b所示)包括一板件32，其具有通道34，在通道34中设置了空气喷嘴36。可采用任何普通的扁带化喷头，例如在下列两文件中就介绍了这样的喷头第3226773号美国专利以及于1998年12月23日提交的第09/219818号美国专利申请，这两个文件都被结合到本申请中作为参考。空气喷嘴36在图中被表示为人字形，但是也可以采用其它的形状或图案，例如可以用孔眼来取代狭缝。人字形的宽度在70-155mm之间。压缩空气经空气喷嘴36喷出，并将丝束部分地扩展开。压缩空气的压力在0.5-5.0psig(磅/平方英寸)之间，优选地是在3.0-3.5psig之间。通道34的宽度被标为W2。优选地是，W1小于W2。
箱盒38(用虚线表示)中容纳着碾散装置40，该装置从扩展装置13接收丝束14。箱盒38起到了屏蔽装置的作用，用于防止粘接剂等的污染物粘到碾散装置40的辊面上或将辊面弄脏，该箱盒还起到安全装置的作用。尽管箱盒38是优选的，但也可采用其它的装置来完成屏蔽功能，例如可采用帘幕、气帘、钢丝尘笼等装置。下文将对该箱盒38作更为详细的讨论。
碾散装置40优选地是被容纳在箱盒38中，其具有至少两对辊筒42、48。在碾散过程中，丝束中各条蜷曲的纤维丝被碾散(或散开)，以备进行成形。辊筒对42具有一金属覆面的辊筒44和一橡胶覆面的辊筒46(橡胶覆面指代任何弹性聚合物)。辊筒对48也具有一金属覆面辊筒50和一橡胶覆面辊筒52(橡胶覆面指代任何弹性聚合物)。金属覆面辊筒受到驱动，其直径为160mm。橡胶覆面辊筒的直径为250mm。两辊筒对42、48可以采用垂直定向形式(如图所示)、水平定向形式、或处于垂直/水平方向之间一定角度上的定向形式。金属覆面辊筒48、50可以是光滑辊、带槽沟辊、螺纹辊、花面辊、或这些辊的组合形式。如果采用的是带槽沟辊或螺纹辊，则粗糙表面与平面表面的标定比值在90∶10到10∶90的范围内，优选的比值是25∶75、50∶50、75∶25，最为优选地是75∶25。如图所示，两橡胶覆面辊筒优选地是被布置成偏行对置，但它们也可被布置在同一侧，优选地是位于靠近装置54的同一侧，从而使得丝束中的纤维不会弄脏金属辊筒上的粗糙表面。在采用直径为70mm的压力缸的情况下，两辊筒对42、48间的轧点压力为2bar。辊筒对48的表面速度大于辊筒对42的速度。如果使用的是醋酸纤维丝束，则辊筒对48辊速(S48)与辊筒对42(S42)辊速的比值范围为1≤S48/S42≤2，且S48/S42优选为1.1-1.7，最为优选地是1.3-1.4。
可选地是，使用一个位于碾散装置40后方的液体施用工作台53。例如可使用液体以利于完成如下操作对丝束中的纤维进行粘附、或者将颗粒粘附到丝束上、或者对吸收性复合物进行除臭或增加香味、向复合物添加抗微生物剂、或者改变丝束的亲水性。该液体包括水、亲水性液体(例如乙醇、乙二醇、甲硫醚、酮类、乙醚等)、增塑剂(例如醋酸甘油)、表面活化剂、以及含增塑剂/表面活化剂等的溶液。如本领域公知的那样，液体施用工作台53可包括喷嘴、盘式施用器、旋转刷施用器、芯绳接触辊等。
丝束成形装置54从碾散装置40接收丝束14。丝束成形装置54被用来将散开的丝束成形为预定的横截面形状，优选地是，横截面形状大体上为矩形，以便于用在吸收性衣物中。其它的横截面形状也是可行的，这些形状包括圆形、卵圆形、正方形、槽形、以及沟形。例如在第6253431号美国专利中介绍了一种优选的丝束成形装置54，该专利被结合到本申请中作为参考。第5331976号美国专利公开了另一种丝束成形装置54，该专利也被结合到文中作为参考。如果丝束成形装置54的宽度为70mm，则扁带化喷头18的宽度(W1)就为62.5mm，扁带化喷头30的宽度(W2)为65mm。如果装置54的宽度为110mm，W1为82.5mm，W2为108mm。如果装置54的宽度为120mm，W1为102.5mm，W2为118mm。另外，装置54包括一浮辊(图中未示出)，当已成形的丝束从装置54中退出时，该浮辊可控制丝束的厚度。优选地是，该浮辊是一个板体，其可枢转地安装在装置54中，且适于沿着丝束的宽度方向抵接着丝束。浮辊对丝束的厚度进行控制，以使丝束具有均匀的厚度，并实现了下文公开的线速度。例如在第2003/0130638、2003/0135176、2003/0143324号美国专利公开文件中也公开了这样的浮辊，上述的各个文件都被结合到文中作为参考。
颗粒散布装置56位于丝束成形装置54的远端。颗粒散布装置56被用来将颗粒以预定的方式散布到已散开的成形丝束上和/或成形丝束中，下文将更为详细地对其进行讨论。所述的颗粒尤其是包括SAP，但也包括其它固态物质，例如粘接剂、芳香剂、木浆、除臭剂、抗微生物剂等。第2003/0130638、2003/0132762、2003/0135176、2003/0143324号美国专利公开文件进一步地介绍了颗粒散布装置56，这些专利文件都被结合到文中作为参考。
卷收装置60被用来将带有颗粒的已成形丝束夹置在分隔层(例如棉纸、无纺布、以及渗透性和非渗透性的薄膜)。装置60是常规装置，其属于受驱装置。来自于卷放装置62的分隔层100途经多个导辊106、并经过一个粘接剂施用器64而被输送到一个真空装置58中。粘接剂施用器64可以是任何粘接剂施用器，但优选地是热熔性粘接剂施用器。真空装置58与一真空源104(见图4)相联接，且可以是任何合适的真空装置—例如真空鼓筒或真空台(还可参见第2003/0134559号美国专利公开文件，该文件被结合到文中作为参考)。真空压力在3-6英寸水柱高之间，优选为5英寸水柱高的压力。真空鼓筒或真空台优选地是受驱从动的。来自于卷放装置66的分隔层102途经多个导辊108、并经过另一个粘接剂施用器64而被输送到真空装置58中。在真空装置58处，分隔层100和102将带有颗粒的已成形丝束夹置在其中。分隔层102被一靠辊体110压入到其它层中。靠辊体110可包括一凹槽通道114(见图5)，其用于将吸收性复合物112形成为预定的形状(例如沙漏形、矩形等)、和/或将分隔层挤压到一起以实现密封。而后，吸收性复合物112可被卷绕到卷收装置60上，或者被直接供送到用于制造吸收性衣物的机器中。
在真空鼓筒58处测得的线速度优选地大于190m/min，更为优选地是大于225m/min，最为优选地是大于250m/min。最大线速度约为300m/min。从箱盒38出来的丝束速度与真空鼓筒58处线速度的比值大于1、小于3，优选地是在1.8到3.0之间，最为优选地是约为2.4。这样就能使丝束在丝束成形装置54中出现积累。另外，可利用线速度来对颗粒散布装置56进行控制。在设备10的提速和降速过程中，将线速度与装置56关联起来，以减少颗粒(例如SAP)的损失。
另外，在设备10中，可在丝束条带的附近设置静电消除装置(图中未示出)，以减少蓄积在丝束条带上的静电电荷。这些装置的设置在本领域是公知常识。另外，优选地是按照常规的方式与受驱动的辊筒进行联系并对其执行控制(图中未示出)，以便于设备的启动、停机、以及在工作过程中改变线速度。
图3中详细地表示了箱盒38。丝束14在进入到箱盒38中之前，先进入到导辊76中。可利用一开闭机构78将导辊76张开和闭合。导辊76的直径为50mm，其所施加的轧点压力在0.5到5bar的范围内，优选地是2-2.5bar(在使用1.0625英寸压力缸的情况下)。箱盒38具有门70，其通过铰链72固定到箱盒的其余部分上，且可由插销74锁闭。箱盒38将碾散装置40包封在其中，并防止污染物—例如来自于粘接剂施用器64的粘接剂将辊筒的辊面弄脏。将辊面弄脏将会造成丝束与辊筒粘连。空气喷嘴80向箱盒38中输送空气，以使箱盒38中保持正压，从而阻止污染物的进入。正压的范围在0.1-1.0psig之间，优选为0.25-0.5psig。
下面将参见图4、图5、以及图6对颗粒散布装置56的工作过程作详细的介绍。优选地是，颗粒散布装置56是一个振动式给料机。在漏斗的底部设置了一个清除阀90和用于驱动给料机的电机92。颗粒被振动着而经过一个量孔，该量孔在部分上是由一料槽94围成的，在该料槽处，颗粒被撒到散开的丝束98上。在颗粒是SAP的情况下，假定吸收性衣物的出品率是500-900件/分钟，且SAP含量是10-15g/件，则颗粒的供送率可以为1-25kg/min，优选地是5-13.5kg/min。颗粒96以及已成形的丝束98被真空装置58(图中表示了一种旋转式的真空鼓筒)保持在原位上，同时，分隔层100和102被贴压到丝束上。分隔层100、102分别被辊筒106和108引导到真空装置58处。优选地是，在分隔层到达真空装置58之前，将来自于施用器64的粘接剂涂覆到分隔层上。当分隔层在真空装置58处包夹带有颗粒的已成形丝束时，靠辊体110挤压该复合物而将其封闭在其中，优选地是，分隔层的侧边缘被封接到一起。而后，吸收性复合物112被卷绕起来，或者被直接送入到后续的吸收性衣物制造机器中。
对颗粒散布操作的控制在部分上是由图6所示的量孔118进行的。量孔118是由料槽94和板件116围成的，板件116可移动而开启和闭合量孔。图6中表示了量孔118的四种可能构造。图6a所示的量孔118′是一种矩形的量孔。图6b所示的量孔118″是一种三角形的量孔。图6c所示的量孔118是一种弧形的量孔。图6d所示的量孔118″″是一种锯齿形或齿牙状的量孔。当然，本领域普通技术人员能显然地设想到量孔的其它的构造。
在不悖离本发明设计思想和实质特征的情况下，可按照其它的形式来实施本发明，因而，本发明的范围应当遵照后附的权利要求书，而非上文的详细描述。
权利要求
1.一种用长丝束制造吸收性复合物的方法，该方法包括以下步骤将蜷曲的丝束扩展开；将蜷曲的丝束碾散；在执行碾散时，将所述丝束与污染物屏蔽开；对碾散后的丝束执行成形；以及将颗粒散布到成形后的丝束上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于对所述丝束的屏蔽还包括在碾散过程中将丝束包封住的操作。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于在碾散过程中对丝束的包封包括以下操作在碾散过程中，向丝束的周围施加正压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于正压在0.1-1.0psig的范围内。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括步骤对碾散后的丝束执行成形以使其横截面基本上为矩形。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括步骤向丝束施加液体。
7.一种用长丝束制造吸收性复合物的设备，该设备包括用于将蜷曲的丝束扩展开的装置；用于将蜷曲的丝束碾散的装置；用于在执行碾散时、将所述丝束与污染物屏蔽开的装置；用于对碾散后的丝束执行成形的装置；以及用于将颗粒散布到成形后的丝束上的装置。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于用于屏蔽所述丝束的装置还包括用于在碾散过程中将丝束包封住的装置。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于用于执行包封的装置包括从一组装置中选出的装置，该组装置包括箱盒、帘幕、气帘、钢丝尘笼。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于用于执行包封的装置包括箱盒。
11.根据权利要求7所述的设备，其特征在于用于在碾散过程中包封丝束的装置包括用于在碾散过程中向丝束的周围施加正压的装置。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于正压在0.1-1.0psig的范围内。
13.根据权利要求7所述的设备，其特征在于还包括用于对碾散后的丝束执行成形以使其横截面基本上为矩形的装置。
14.根据权利要求7所述的设备，其特征在于还包括用于向丝束施加液体的装置。
全文摘要
本发明公开了一种用长丝束制造吸收性复合物的方法和设备。该方法和设备包括用于完成如下操作的步骤或装置将蜷曲的丝束扩展开；将蜷曲的丝束碾散；对碾散后的丝束执行成形以使其横截面基本上为矩形；以及将颗粒散布到成形后的丝束上。该方法和装置还包括用于在执行碾散时将丝束与污染物屏蔽开的步骤或装置。
文档编号A61F13/15GK1856607SQ200480027746
公开日2006年11月1日 申请日期2004年9月7日 优先权日2003年9月26日
发明者T·埃姆斯, R·L·肯利, B·R·罗马克斯 申请人:塞拉尼斯 阿希德特Llc公司