本發(fā)明涉及用于向顆粒印刷過(guò)程供應(yīng)顆粒材料的方法和設(shè)備，尤其是以高工藝速度供應(yīng)顆粒材料的方法和設(shè)備。本發(fā)明尤其適用于如下方法和設(shè)備，所述方法和設(shè)備用于鋪設(shè)預(yù)定圖案的超吸收顆粒以便形成適用于吸收制品例如尿布、嬰兒訓(xùn)練褲、失禁制品、女性衛(wèi)生制品、衛(wèi)生巾的吸收芯。

背景技術(shù)：

包括顆粒材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域熟知的。復(fù)合結(jié)構(gòu)通常包括用于吸收制品的吸收芯，所述吸收芯具有在潤(rùn)濕時(shí)被固定的吸收顆粒材料。吸收芯包括帶有吸收材料諸如吸收性聚合物材料的基底層。

公布于1989年9月5日的US 4,863,076公開(kāi)了用于以受控流速將顆粒材料從充氣料斗喂料到工藝物流中的設(shè)備和方法。雖然顆粒材料的流速是受控的，但該方法不能夠?qū)愋畏植嫉念w粒材料遞送到所述工藝的后續(xù)階段中。

2006年2月1日公布的EP-A-1 621 165公開(kāi)了用于制備吸收結(jié)構(gòu)的方法。該方法包括以下步驟：通過(guò)傳送裝置預(yù)計(jì)量出一定量的顆粒材料，所述傳送裝置在表面上具有凹槽，所述凹槽在數(shù)目、尺寸和位置上確定被傳送裝置采用的顆粒材料的圖案；在加載位置和會(huì)合位置之間移動(dòng)傳送裝置；以及在會(huì)合位置處將顆粒材料驅(qū)逐到載體層上，使得異形分布的顆粒材料被保持在載體層上。然而，在不斷增大的工藝速度下，可靠且一致地將顆粒材料從料斗傳送到傳送裝置的凹槽中就變得很困難了。在這種情況下，每次當(dāng)凹槽在料斗下方被填充時(shí)，它們可能不能被一致地填充至相同的水平，因而載體層上的異形分布的精確性和再現(xiàn)性可能受到損害。

仍然需要用以精確且可再現(xiàn)地將異形分布的顆粒材料，尤其是吸收顆粒材料提供至載體層的方法和設(shè)備，甚至在高速過(guò)程中也是如此。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及用于以預(yù)定圖案將顆粒材料沉積到移動(dòng)表面的方法，所述方法包括以下步驟：

在重力下將顆粒材料從料斗喂料至包含喂料開(kāi)口的排放區(qū)；

將處于壓力下的氣體供應(yīng)至料斗排放區(qū)內(nèi)的批量顆粒材料；

將顆粒材料通過(guò)喂料開(kāi)口傳送至傳送裝置的表面，其中傳送裝置的外表面包含顆粒接收凹槽的圖案；

將傳送裝置旋轉(zhuǎn)至沉積區(qū)以及將顆粒材料傳送至載體層。

本發(fā)明還涉及如下設(shè)備，所述設(shè)備包括：

包括排放區(qū)的料斗，排放區(qū)包括喂料開(kāi)口，并且其中排放區(qū)還包括氣體供應(yīng)組件以將處于壓力下的氣體供應(yīng)到排放區(qū)內(nèi)的顆粒材料中；

鄰近喂料開(kāi)口的傳送裝置，其中傳送裝置的外表面包含顆粒接收凹槽的圖案。

附圖說(shuō)明

圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案；

圖2為圖1的實(shí)施方案的示意圖，示出了附加細(xì)節(jié)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了顆粒材料的異形分布，其為精確的且可再現(xiàn)的，甚至在高工藝速度下也是如此。

下文參照附圖說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案。

圖1示出了填充有批量顆粒材料(12)的料斗(10)。料斗(10)具有上側(cè)上的供應(yīng)開(kāi)口(14)和底部處的遞送開(kāi)口(16)。料斗形成本上下文中所稱(chēng)的“批量”的一個(gè)實(shí)施方案。

印刷輥(18)以如下方式進(jìn)入到料斗(10)中的開(kāi)口(16)中，所述方式使得圍繞開(kāi)口(16)的料斗的底部緊密地沿循輥(18)的輪廓，因而防止發(fā)生顆粒材料的非預(yù)期損耗。

印刷輥(18)在其表面上設(shè)置有孔或凹槽(22)，所述孔或凹槽從料斗(10)中的批量顆粒(12)的排放區(qū)(20)填充有顆粒材料(12)，其間輥(18)的表面穿過(guò)料斗(10)內(nèi)的顆粒材料(12)。選擇凹槽(22)的數(shù)目、尺寸和位置，使得凹槽的體積和圖案對(duì)應(yīng)于旨在被印刷輥接收并且旨在被傳送至載體層的顆粒材料的預(yù)期圖案和分布特征，如下所述。

印刷輥(18)形成根據(jù)本發(fā)明的傳送裝置的一個(gè)實(shí)施方案。另一個(gè)實(shí)施方案可例如由如下帶形成，所述帶在其表面中具有用于接收顆粒材料的凹槽。將顆粒材料傳送至載體層的另選方法可包括例如空氣輔助傳送、通過(guò)離心力或電荷進(jìn)行的傳送。然而，可旋轉(zhuǎn)的印刷輥為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，如下文所更詳述。

當(dāng)傳送輥(18)上的凹槽(22)中的一者或多者處于該加載位置時(shí)，顆粒材料被印刷輥(18)的凹槽(22)獲取。吸收材料在從料斗(10)至被稱(chēng)為沉積區(qū)的位置的路途中被保持在這些凹槽中，其中在圖1中沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的印刷輥(18)處于緊鄰載體層(24)的表面的位置。載體層(24)被旋轉(zhuǎn)的支撐輥(25)支撐。

載體層為例如幅材材料，吸收材料從印刷輥被沉積或鋪設(shè)(通過(guò)重力)到所述幅材材料上。為了將吸收材料保持在載體層(24)上，施加膠，優(yōu)選地在沉積區(qū)的上游在印刷輥(18)和載體層(24)之間槽式涂布或噴涂到載體層(24)上，所述上游位置用附圖標(biāo)號(hào)(26)命名。由于所述膠在該上游位置(26)中被施加到載體層(24)上，因此顆粒材料被保持在載體層(24)上。用于將吸收材料保持在載體層(24)上的特別優(yōu)選的膠為通過(guò)噴嘴施加的熱熔性粘合劑材料，諸如可從Nordson Company(Dawsonville，Georgia，USA)商購(gòu)獲得。

優(yōu)選的是，支撐輥(25)(其可另選地也由移動(dòng)帶提供)也將吸收材料保持到載體上，尤其是通過(guò)使用壓差(真空)穿過(guò)形成支撐輥(25)的圓柱形表面的篩網(wǎng)來(lái)保持。在傳送位置下游的介于印刷輥(18)和載體層(24)之間的另一個(gè)位置中，所述位置被命名為(28)，任選地將膠噴涂到載體層(24)上的顆粒材料上。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述膠為微絲膠，類(lèi)似于纖維那樣進(jìn)入顆粒材料的顆粒之間以將整個(gè)沉積物保持在一起。在一個(gè)實(shí)施方案中，也有可能將承載膠的覆蓋層施加到顆粒材料上。

可有利地將如下材料用于圓柱形支撐輥表面，所述材料具有較低的或不具有累積殘余粘合劑的趨勢(shì)。這可通過(guò)表面的形貌表面改性(例如在納米尺度上)、通過(guò)陶瓷涂層、或通過(guò)兩者的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如Teflon^TM涂覆的表面，或者如果替代支撐輥而使用帶的話，利用硅橡膠材料。尤其是在載體層(24)暴露于支撐輥的內(nèi)側(cè)上的真空的情況下，支撐輥的表面可由硅橡膠篩網(wǎng)(優(yōu)選地金屬?gòu)?qiáng)化的)制成。

根據(jù)本發(fā)明，將氣體在壓力下供應(yīng)至料斗排放區(qū)內(nèi)的批量顆粒材料。所述氣體協(xié)助對(duì)凹槽的填充。

圖2示出了料斗(10)和印刷輥(18)的放大視圖。供應(yīng)導(dǎo)管(50)將處于壓力下的氣體(52)供應(yīng)至料斗排放區(qū)內(nèi)的批量顆粒材料。氣體將顆粒材料帶至膨脹狀態(tài)，因而改善料斗排放區(qū)中的粉末流動(dòng)性。優(yōu)選地，所述氣體為空氣，但可等同地使用其它氣體。在本發(fā)明中，這被稱(chēng)為顆粒材料的空氣輔助填充。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，氣體(52)在壓力下被供應(yīng)到料斗(10)內(nèi)的批量顆粒材料中。在該上下文中，這意味著導(dǎo)管(50)例如管承載所述氣體穿過(guò)料斗(10)的壁并進(jìn)入到批量顆粒材料中，并且氣體(52)通過(guò)合適的孔例如定位在批量顆粒材料內(nèi)的噴嘴離開(kāi)導(dǎo)管(50)。

不受理論的約束，據(jù)信顆粒材料的喂料速率沿縱向(即沿在開(kāi)口(16)處與印刷輥(18)的旋轉(zhuǎn)相切的方向)在開(kāi)口(16)的寬度上是變化的。在橫跨所述開(kāi)口的寬度的一些區(qū)域中，顆粒材料的流速可被減小至非常低的速率，或甚至被減小至零(“停滯”)。這可導(dǎo)致不精確且不一致的對(duì)印刷輥(18)中凹槽的填充，尤其是在高工藝速度下。據(jù)信空氣輔助填充氣體(52)的引入改善了粉末流動(dòng)性，這繼而就在開(kāi)口(16)的寬度上導(dǎo)致顆粒材料的更均勻的流速。

存在一定的風(fēng)險(xiǎn)：填充所述凹槽的顆粒材料之外的附加顆粒材料在印刷輥(18)的表面和料斗底部的相鄰邊緣之間被帶出料斗。刮擦裝置(32)可設(shè)置在料斗底部的邊緣處，如圖2所示。

如本文所用，以下術(shù)語(yǔ)具有以下含義：

“吸收制品”是指吸收和容納液體的裝置，更具體地講是指與穿著者的身體緊貼或鄰近放置的、用于吸收和容納由身體排放的多種滲出物的裝置。吸收制品包括但不限于尿布、成人失禁貼身短內(nèi)褲、訓(xùn)練褲、尿布固定器和襯里、衛(wèi)生巾，等等。

“尿布”是指通常由幼兒和失禁者圍繞下體穿著的吸收制品；

本文所用的“一次性的”用來(lái)描述一般不打算洗滌或換句話講不打算恢復(fù)或重新使用的制品(即打算在單次使用后就丟棄它們，并且優(yōu)選回收、堆肥處理、或換句話講以環(huán)境相容的方式進(jìn)行處理)。

“包括”(其動(dòng)名詞形式和動(dòng)詞單數(shù)形式)是一個(gè)無(wú)限制的術(shù)語(yǔ)，其指定其后所述例如一個(gè)組分的存在，但不排除本領(lǐng)域已知的或本文公開(kāi)的其它零件、元件、步驟或組分。

優(yōu)選地，載體層為幅材材料。術(shù)語(yǔ)“幅材材料”是指在一個(gè)方向即縱向尺寸、或長(zhǎng)度、或相對(duì)于幅材材料的笛卡爾坐標(biāo)系的x方向上基本無(wú)端的材料。包含于這個(gè)術(shù)語(yǔ)中的是由基本無(wú)端的材料切成的或換句話講分離的基本無(wú)限制的片序列。通常，盡管不一定，幅材材料將具有明顯小于縱向尺寸(即在x方向上)的厚度尺寸(即z方向)。通常，幅材材料的寬度(y方向)將明顯大于厚度但小于長(zhǎng)度。通常，盡管不一定，此類(lèi)材料的厚度和寬度基本上沿著纖維網(wǎng)的長(zhǎng)度保持不變。并非用來(lái)進(jìn)行任何限制，此類(lèi)幅材材料可為纖維素纖維材料、薄紙、織造或非織造材料等等。通常，盡管不一定，幅材材料以卷形式、或在卷軸上、或在箱中以折疊狀態(tài)進(jìn)行供應(yīng)。分開(kāi)遞送然后被拼接到一起以形成基本無(wú)端的結(jié)構(gòu)。幅材材料可由幾種幅材材料例如多層非織造材料、涂敷薄紙、非織造材料/薄膜層壓材料組成。幅材材料可包括其它材料，例如添加的粘合材料、顆粒、親水劑等等。

在本發(fā)明中，顆粒材料優(yōu)選地包括吸收膠凝材料。術(shù)語(yǔ)“吸收膠凝材料”或“AGM”、“超吸收材料”或“SAM”、“超吸收劑”、“吸收性聚合物材料”在本文中互換使用，并且是指能夠吸收如使用“離心保留容量”測(cè)試(Edana 441.2-02)測(cè)量的至少10倍(且通常至少15倍，或至少20倍)于它們自身重量的含水的0.9％鹽水溶液的聚合物材料，即具有至少10g/g，且通常至少15g/g或至少20g/g的離心保留容量。吸收膠凝材料可與其它組分諸如紙漿纖維或“絨毛”共混，但優(yōu)選地吸收膠凝材料在本發(fā)明的方法中通過(guò)料斗單獨(dú)喂料。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，顆粒材料(12)可通過(guò)真空保持在凹槽(22)中，所述真空施加到傳送裝置(18)的內(nèi)側(cè)，與凹槽(22)的(底部)中的抽吸孔相結(jié)合，從而對(duì)顆粒材料施加真空抽吸。真空優(yōu)選地剛好在沉積區(qū)之前或在所述沉積區(qū)處被釋放，例如在其中傳送裝置(18)與載體層(24)相鄰的點(diǎn)處。真空(60)可為任何真空壓力，例如至少4kPa，優(yōu)選地至少10kPa，或甚至至少20kPa。預(yù)見(jiàn)到實(shí)際的上限為25kPa的真空，但并不排除超過(guò)該值的真空。

真空(60)可通過(guò)在傳送裝置(18)中(例如在其內(nèi)部)提供多個(gè)真空室來(lái)提供，其中真空可取決于其在所述過(guò)程中的位置而被施加或釋放(連接或斷開(kāi))，例如當(dāng)真空室到達(dá)沉積區(qū)時(shí)，真空可被斷開(kāi)因而顆粒材料(12)可從傳送裝置(18)流至載體層(24)，而當(dāng)所述室到達(dá)會(huì)合點(diǎn)(其中顆粒材料(12)從喂料機(jī)(10)流至凹槽(22))時(shí)，真空被施加(連接)。

理想的是，氣體輸入的速率與由所述真空通過(guò)印刷輥進(jìn)行的氣體抽出的速率大致平衡。

可靠近沉積區(qū)或在所述沉積區(qū)處向顆粒材料(12)施加附加空氣壓力，從而確保所述材料從貯存器(22)流至載體層(24)。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，采用三維板以在顆粒材料(12)被傳送期間將顆粒材料(12)保持在凹槽(22)內(nèi)。所述板被定位成鄰近喂料機(jī)(10)，位于所述會(huì)合點(diǎn)/區(qū)域的下游，并且被定位成鄰近且靠近傳送裝置(18)。因此，喂料機(jī)(10)沿工藝方向，例如沿傳送裝置(18)的移動(dòng)方向(即縱向)被定位在所述板之前。因此，應(yīng)當(dāng)理解，顆粒材料(12)的至少一部分在接觸所述板的第一表面區(qū)域之前接觸傳送裝置(18)的表面。

所述三維板的更多細(xì)節(jié)公開(kāi)于EP-A-2 329 803中，其公布于2011年7月8日，并且以引用方式并入本文。

特別優(yōu)選的是，在單一方法/設(shè)備中組合上述實(shí)施方案，即真空實(shí)施方案和三維板實(shí)施方案。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，料斗(10)被振動(dòng)，例如通過(guò)連接到料斗(10)的壁的電磁振動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些情況下，尤其是在較高的工藝速度下，料斗(10)的振動(dòng)進(jìn)一步幫助改善對(duì)凹槽的填充。優(yōu)選地，振動(dòng)頻率為10Hz至500Hz，更優(yōu)選地30Hz至70Hz，并且最優(yōu)選地約50Hz。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，批量顆粒材料可由內(nèi)部振動(dòng)器振動(dòng)。

工藝速度可便利地通過(guò)參考載體層(24)的線速度來(lái)限定。請(qǐng)注意，載體層(24)的線速度大致對(duì)應(yīng)于印刷輥(18)的切向速度，因?yàn)橛∷⑤?18)和載體層(24)在沉積區(qū)處大致但未必精確地匹配速度。優(yōu)選地，載體層(24)的線速度為至少4.5m/s，或至少6m/s，或至少8m/s，或至少10m/s。此類(lèi)工藝速度允許以至少1000個(gè)部件/分鐘，或至少1200個(gè)部件/分鐘，或至少1400個(gè)部件/分鐘或更高的速率來(lái)制造吸收制品或它們的部件。

在試驗(yàn)中，在采用和不采用空氣輔助填充的情況下運(yùn)行圖1和2所示且上文所述的方法。這些試驗(yàn)是以1400個(gè)部件/分鐘的工藝速度和印刷輥內(nèi)的20kPa的真空進(jìn)行的。在不使用任何空氣輔助填充的情況下，每個(gè)吸收制品的AGM的平均加載量為6.5克。在采用空氣輔助填充的情況下，每個(gè)吸收制品的AGM的平均加載量為8克。