用于转移颗粒材料的设备及方法
【专利说明】用于转移颗粒材料的设备及方法
[0001]本申请是中国发明专利申请(申请日:2010年11月30日；申请号:201080054886.8 (国际申请号:PCT/US2010/058259);发明名称:用于转移颗粒材料的设备及方法)的分案申请。
发明领域
[0002]本发明涉及一种用于通过如下方式以高速和极有效且精确的方式将颗粒材料从喂料机转移到移动的环状表面例如转筒的贮存器中的设备:使用压力/引导装置例如特异三维板，所述三维板用于向存在于所述板和所述移动的环状表面之间的所述颗粒材料上施加压力，并且将所述颗粒材料引入所述贮存器中，然后用所述具有贮存器的移动的环状表面将颗粒材料转移到基底上；该设备和方法尤其适用于生产用于吸收制品的吸收结构。
[0003]发明背景
[0004]传统上，吸收制品诸如尿布包括吸收芯，所述吸收芯具有吸水(纤维素)纤维和超吸收聚合物颗粒(也称作吸收胶凝材料颗粒或AGM颗粒，所述纤维和颗粒由基底材料包封，或由基底材料支撑，然后由另一种材料例如非织造材料封闭。
[0005]已开发出了具有所谓凸置吸收芯的吸收制品，其中所述制品的某些区域比其它区域包括更多的AGM。在此类情况下，重要的是精确地沉积AGM以获得所需的轮廓。此外，如果吸收芯仅具有少量或不具有纤维素纤维(因此具有AGM颗粒以作为所述仅有的液体贮存材料)，则精确的AGM分配是极为重要的。
[0006]已提出了各种方法以用于获得主要具有AGM颗粒的吸收芯以及用于获得具有呈特异凸置轮廓或分布诸如预定图案、MD、CD或厚度凸置轮廓的AGM颗粒的吸收芯。这些方法包括间接印刷方法，其中AGM颗粒由转筒从批量贮存的AGM颗粒中拾取。所述转筒在其表面上具有贮存器，所述贮存器的数目、尺寸和位置决定了被转筒拾取的AGM颗粒的量和图案，并且其中转筒随后朝基底诸如非织造材料旋转从而随后将AGM释放到基底(由移动表面承载)上。
[0007]本发明人令人惊讶地发现，此类所提出的间接印刷方法在某些情况下难以按高速例如按高于SOOppm或高于100ppm(部件(吸收芯)数/分钟)的速度运行，尤其是当使用了细小颗粒材料时和/或当使用了少量(和大量)贮存器时，更是如此。已发现在高速时，AGM颗粒不是总是令人满意地(例如从喂料机/料斗)下落到转筒的贮存器中。贮存器可能仅部分地被填充，而在转筒的某些区域可能会聚积过多的AGM。如果(在转筒中)使用真空来帮助填充贮存器，则这种AGM聚积可能阻碍真空抽吸，并且其还可阻碍贮存器填充。因此这可导致AGM不精确地分配在吸收芯中，或甚至在成形的吸收芯中导致缺陷。
[0008]本发明人已发现了一种改善的用于生产甚至以高速生产包括粒状(吸收)材料的(吸收)结构的设备和方法；所述设备和方法此外还能够利用具有大数目的小贮存器的移动表面(例如转筒)，同时仍然递送精确的填充。
[0009]发曰月概沐
[0010]本发明提供一种设备(I)和使用此类设备的方法，所述设备包括颗粒材料喂料机(30)，所述喂料机用于将颗粒材料喂送到邻近于所述喂料机的具有贮存器(50)的第一移动的环状表面(40)(例如转筒)，并且包括某种装置(例如三维板(10))，所述装置用于引导所述颗粒材料并且向所述颗粒材料(100)的一部分上施加第一压力和后续的第二压力，所述第一压力基本上垂直于加工方向并且随后所述第二压力不垂直于加工方向，如本文所述，以将所述材料引入所述贮存器(50)中；所述装置或板(10)通常连接到压力控制装置。
[0011]在第一实施方案中，本发明涉及一种用于制造包括由基底材料(110)支撑或包封的颗粒材料(100)的结构的设备(I)，所述设备包括:
[0012]a)颗粒材料喂料机(30)，所述喂料机用于将颗粒材料(100)喂送到:
[0013]b)第一移动的环状表面(40)，所述表面具有运动方向(MD)(按所述表面的表面区域)并具有多个贮存器(50)，所述表面(40)邻近所述喂料机(30)，所述第一移动的环状表面(40)及其贮存器(50)用于接纳来自所述第一颗粒材料喂料机(30)的所述颗粒材料(100)并且用于将所述颗粒材料直接或间接地转移到:
[0014]c)第二移动的环状表面(200)，所述表面为所述基底材料(110)或为承载所述基底材料(110)的移动的环状表面，所述表面用于接纳直接或间接地来自所述第一移动的环状表面(40)的所述颗粒材料(100);和
[0015]d)三维板(10)，所述三维板用于向所述颗粒材料(100)的一部分上施加压力并且用于将所述颗粒材料(100)引入所述贮存器(50)中，所述板(10)被定位成邻近所述喂料机(30)且邻近所述第一移动的环状表面(40)，所述板(10)具有邻近所述第一移动的环状表面(40)的第一板面，所述板面具有至少:
[0016]i)第一表面区域(11)，所述第一表面区域基本上平行于所述第一移动的环状表面(40)，当所述颗粒材料(100)存在于所述第一表面区域(11)和所述第一移动的环状表面(40)之间时，所述第一区域用于向所述颗粒材料的所述部分上施加压力；
[0017]ii)第二表面区域(12)，所述第二表面区域邻接所述第一表面区域(11)，并被定位在第一表面区域(11)的下游(在MD上)，所述第二表面区域(12)不平行于所述第一移动的环状表面(40)并且从所述第一表面区域(11)朝所述第一移动的环状表面(40)延伸，所述第一表面区域(11)和所述第二表面区域(12)优选地以某一角度包括圆角(即曲率，如本文所述)或直角彼此连接，和/或所述第二表面区域(12)与所述第一移动的环状表面(40)优选地成介于10°和80°之间的平均角度。
[0018]在本文的一些实施方案中，板面具有邻接所述第二表面区域(12)的第三表面区域(13)，所述第三表面区域位于所述第二表面区域(12)的下游(在MD上)，所述第三表面区域(13)基本上平行于所述第一移动的环状表面(40)并且比所述第一表面区域(11)更紧邻第一移动的环状表面。.
[0019]本发明也涉及一种用于制造包括由基底材料(110)支撑或包封的颗粒材料(100)的结构的方法，所述方法包括以下步骤:
[0020]a)用喂料机(30)将第一颗粒材料(100)送至邻近所述喂料机(30)的具有多个贮存器(50)的第一移动的环状表面(40);
[0021]b)允许所述颗粒材料(100)或其一部分流入到存在于所述第一移动的环状表面
(40)和三维板(10)之间的体积空间中，所述体积空间邻近所述喂料机(30)并且邻近且与所述第一移动的环状表面(40)相对；以及使所述颗粒材料(100)的一部分接触所述三维板(10)，所述板具有邻近所述第一移动的环状表面(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动的环状表面(40)的第一表面区域(11);和
[0023]ii)邻接所述第一表面区域(11)的第二表面区域(12)，所述第二表面区域位于所述第一表面区域(11)的下游(在MD上)，所述第二表面区域(12)不平行于所述第一移动的环状表面(40)并且从所述第一表面区域(11)朝所述第一移动的环状表面(40)延伸，所述第一表面区域(11)和所述第二表面区域(12)以圆角(即曲率)或直角彼此连接；优选地，所述第二表面区域(12)与所述第一移动的环状表面(40)成介于10°和80°之间的平均角度。
[0024]c)用所述板向存在于所述第一板面和所述第一移动的环状表面(40)之间的所述颗粒材料(100)的至少一部分上施加压力，从而将所述材料引导(或任选地强推或增压或推挤)到所述贮存器(50)中；
[0025]d)将所述第一移动的环状表面(40)的所述贮存器(50)中的所述颗粒材料(100)直接或间接地转移到第二移动的环状表面(200)，所述第二移动的环状表面为所述基底材料(110)或承载所述基底材料(110)；
[0026]e)将所述颗粒材料(100)沉积到所述基底材料(110)上。
[0027]在一些实施方案中，所述第一和第二表面区域中的每一个具有至少2mm的(平均)长度尺寸(在MD上)；和/或在MD上相对于相邻贮存器的中心点之间的距离具有某一长度，如下所述。
[0028]在本文的一些实施方案中，所述压力施加步骤c)优选地包括:首先，用所述板
(10)的所述第一表面区域(11)来施加压力，所述压力基本上垂直于第一移动的环状表面的运动方向(MD)，从而将所述颗粒材料(100)的至少第一部分引入或任选地推挤到所述贮存器(50)中；其次，用所述板面的第二表面区域(12)来施加压力，所述压力不垂直于第一移动的环状表面的运动方向(MD)，从而将所述颗粒材料(100)的至少第二部分引导或任选地推挤到所述贮存器(50)中。
[0029]第一移动的环状表面(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]所述颗粒材料(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微米的质量中值粒度。其可为粒状吸收性聚合材料，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)(本文称作平均最大深度:按每个贮存器来讲最大，并且按全部贮存器(50)平均化，如下文所详述)。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(例如直径)(按全部贮存器(50)平均化，按每个贮存器来讲最大)。
[0032]在本文的另一些实施方案中，本发明提供了一种用于制造包括由基底材料(110)支撑或包封的颗粒材料(100)的结构的设备(I)，所述设备包括:
[0033]a)颗粒材料喂料机(30)，所述喂料机(30)用于将颗粒材料(100)喂送到:
[0034]b)第一移动的环状表面(40)，所述表面具有运动方向(MD)(按所述表面的表面区域，如本文所定义)并具有多个贮存器(50)，所述表面(40)邻近所述喂料机(30)，所述第一移动的环状表面(40)及其贮存器(50)用于接纳来自所述第一颗粒材料(100)喂料机
(30)的所述颗粒材料(100)并且用于将所述颗粒材料直接或间接地转移到:
[0035]c)第二移动的环状表面(200)，所述表面为所述基底材料(110)或为承载所述基底材料(110)的移动的环状表面，所述表面用于接纳直接或间接地来自所述第一移动的环状表面(40)的所述颗粒材料(100);和
[0036]d)第一压力装置，所述压力装置被定位成邻近所述第一移动的环状表面(40)，并用于向所述颗粒材料(100)的至少一部分且任选地向所述第一移动的环状表面(40)的一部分上施加压力，所述压力位于基本上垂直于所述移动的环状表面的运动方向(MD)的方向上(按其中所述压力被施加的表面区域)；
[0037]e)第二压力装置，所述压力装置邻近所述第一移动的环状表面(40)并且邻近所述第一压力装置，所述压力装置用于向所述颗粒材料(100)的至少一部分施加压力，(某区域中的)所述压力在所述区域中位于不垂直于所述移动的环状表面的运动方向(MD)的方向上。
[0038]本发明也提供了可通过本发明的方法或可用发明的设备(I)获得的吸收结构，如本文所述。
[0039]具体地，本发明涉及以下内容:
[0040]实施方式1.一种用于制造包括由基底材料(110)支撑或包封的颗粒材料(100)的结构的设备(I)，所述设备包括:
[0041]a)颗粒材料喂料机(30)，所述喂料机用于将颗粒材料(100)喂送到:
[0042]b)第一移动的环状表面(40)，所述表面具有运动方向(MD)并且具有多个贮存器(50)，所述表面(40)邻近所述喂料机(30)，所述第一移动的环状表面(40)及其贮存器
(50)用于接纳来自所述第一颗粒材料喂料机(30)的所述颗粒材料(100)并且用于将所述颗粒材料直接或间接地转移到:
[0043]c)第二移动的环状表面(110，200)，所述表面为所述基底材料(110)或为承载所述基底材料(110)的移动的环状表面，所述表面用于接纳直接或间接地来自所述第一移动的环状表面(40)的所述颗粒材料(100);和
[0044]d)三维板(10)，所述三维板用于向所述颗粒材料(100)的一部分上施加压力并且用于将所述颗粒材料(100)引入所述贮存器(50)中，所述板(10)被定位成邻近所述喂料机(30)且邻近所述第一移动的环状表面(40)，所述板(10)具有邻近所述第一移动的环状表面(40)的第一板面，所述板面具有至少:
[0045]i)第一表面区域(11)，所述第一表面区域基本上平行于所述第一移动的环状表面(40)，所述第一区域用于向存在于所述第一表面区域(11)和所述第一移动的环状表面
(40)之间的所述颗粒材料(100)的所述部分上施加压力；
[0046]ii)第二表面区域(12)，所述第二表面区域邻接所述第一表面区域(11)，并被定位在所述第一表面区域(11)的下游(在MD上)，所述第二表面区域(12)不平行于所述第一移动的环状表面(40)并且从所述第一表面区域(11)朝所述第一移动的环状表面(40)延伸，所述第一表面区域(11)和所述第二表面区域(12)以某个角度彼此连接，所述第二表面区域(12)与所述第一移动的环状表面(40)成介于10°和80°之间的平均角度。
[0047]实施方式2.如实施方式I所述的设备(I)，其中所述板面具有第三表面区域
(13)，所述第三表面区域邻接所述第二表面区域(12)，并位于所述第二表面区域(12)的下游(在MD上)，所述第三表面区域(13)基本上平行于所述第一移动的环状表面(40)并且比所述第一表面区域(11)更紧邻所述第一移动的环状表面。
[0048]实施方式3.如前述任一项实施方式I所述的设备(I)，其中所述三维板(10)具有第二板面(14)，所述第二板面邻接所述第一板面的所述第一表面(11)，并且以60°至120°，优选地80°至100°的角度与其连接，所述第二板面(14)任选地接触所述颗粒材料(100)并引导所述颗粒材料(100)朝所述第一移动的环状表面(40)移动。
[0049]实施方式4.如前述任一项实施方式所述的设备(I)，其中所述第一表面区域(11)和所述第二表面区域(12)各自具有至少2mm的平均长度尺寸(在MD上)。
[0050]实施方式5.如前述任一项实施方式所述的设备(I)，其中所述第一板面具有的宽度基本上等于所述第一移动的环状表面(40)的宽度。
[0051]实施方式6.如前述任一项实施方式所述的设备(I)，其中所述第一移动的环状表面(40)为第一旋转转筒，其具有包括所述贮存器(50)的表面，所述转筒具有转筒半径，并且其中所述第一板面的所述第一表面区域(11)为弯曲的，具有包括板面半径的曲率，所述转筒半径对所述板面半径的比率为8:10至10:8，优选地为9.5:10至10:9.5。
[0052]实施方式7.如实施方式I所述的设备(I)，其中所述三维板(10)连接到压力控制装置(20)，所述压力控制装置用于控制由所述板(10)施加到所述颗粒材料(100)上的外部压力，所述压力优选地为1.5-3巴。
[0053]实施方式8.如实施方式7所述的设备(I)，其中所述压力控制装置(20)能够改变介于所述第一板面的所述第一表面区域(11)和所述第一移动的环状表面(40)之间的平均距离。
[0054]实施方式9.如实施方式7或8所述的设备(I)，其中所述压力控制装置(20)包括致动器(20)，所述致动器:i)传感所述粒状材料对所述板(10)的压力，优选地对所述第一板面的压力；并且响应于所述压力而ii)通过朝所述第一移动的环状表面(40)或背离所述第一移动的环状表面(40)移动所述板(10)来调节相对于所述第一移动的环状表面(40)的板位置。
[0055]实施方式10.如前述任一项实施方式所述的设备(I)，其中所述贮存器(50)具有
1.0mm至8.0mm,优选地1.5mm至4.0mm,或至3.0mm的平均深度(每一贮存器；所述深度垂直于MD)。
[0056]实施方式11.如前述任一项实施方式所述的设备(I)，其中所述颗粒材料(100)喂料机(30)具有开口(32)，以允