專(zhuān)利名稱(chēng)：固體顆粒受控的分散噴嘴和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于固體顆粒、例如高吸收(吸水)性聚合物(SAP) 顆粒的氣動(dòng)輸送的雙組分噴嘴。更具體地，本發(fā)明涉及一種能夠?qū)⒐腆w顆 粒施加到基底(例如，非織造基底)上以使得固體顆粒在基底上具有改善 的重量分布的雙組分噴嘴。還公開(kāi)了一種用于將固體顆粒均勻地施加到基 底上的方法。
背景技術(shù)：
在典型的氣流成網(wǎng)(air-laying)工藝中，將SAP顆粒施加到基底上以 形成吸收性物品(例如尿布和女性衛(wèi)生產(chǎn)品)的吸收芯。傳統(tǒng)的SAP施加 系統(tǒng)不能夠?qū)AP顆粒均勻地(即，以受控的方式)施加到基底上。
所施加的SAP顆粒在基底上的非均勻分布是令人不希望的。如此形成 的產(chǎn)品具有相應(yīng)可變的成分，并且不符合質(zhì)量控制規(guī)范的不合格產(chǎn)品的比 例增加。這類(lèi)產(chǎn)品的相對(duì)于期望平均分布的重量分布偏差可高達(dá)40%。無(wú) 法控制SAP顆粒的施加還導(dǎo)致其它的工藝過(guò)程低效能，例如形成機(jī)器(成 形機(jī))周?chē)腟AP材料損失、必須通過(guò)形成機(jī)器的各種濾篩回收的SAP 量的增加，由此使得工藝性能特性變差并且縮短形成機(jī)器中各種過(guò)濾介質(zhì) 的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
因此，希望改善在形成顆粒-基底復(fù)合材料(例如，用在吸收性物品如 尿布或女性衛(wèi)生產(chǎn)品中)時(shí)施加到基底上的固體顆粒(例如，SAP顆粒) 的均勻性。當(dāng)顆粒-基底復(fù)合材料結(jié)合到產(chǎn)品中時(shí)，產(chǎn)品的均勻性相應(yīng)增加并且生產(chǎn)過(guò)程的低效能同時(shí)降低。
本發(fā)明的 一個(gè)方面提供一種用于氣動(dòng)輸送固體顆粒的雙組分噴嘴，包
括內(nèi)導(dǎo)管，該內(nèi)導(dǎo)管包括內(nèi)壁、由所述內(nèi)壁限定的內(nèi)離開(kāi)平面和被限定 為由所述內(nèi)壁包圍的空間的內(nèi)流動(dòng)區(qū)域；圍繞所述內(nèi)導(dǎo)管的外導(dǎo)管，該外 導(dǎo)管包括外壁、由所述外壁限定的外離開(kāi)平面以及被限定為所述內(nèi)壁和所 述外壁之間的空間的外流動(dòng)區(qū)域；和孔板，該孔板包括內(nèi)邊緣、外邊緣和 多個(gè)孔口，其中所述外邊緣在所述外離開(kāi)平面處附接到所述外壁，所述內(nèi) 邊緣在所述內(nèi)離開(kāi)平面處附接到所述內(nèi)壁。所述雙組分噴嘴能夠?qū)㈦x開(kāi)所 述內(nèi)流動(dòng)區(qū)域的固體顆粒施加到基底上，使得所述固體顆粒具有小于約 15%的線性(linear)重量分布偏差(重量分布線偏差)。在另 一實(shí)施例中， 所述雙組分噴嘴能夠?qū)㈦x開(kāi)所述內(nèi)流動(dòng)區(qū)域的固體顆粒施加到基底上，使 得所述固體顆粒具有小于約15%的區(qū)域(areal)重量分布偏差(重量分布 面偏差)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種用于氣動(dòng)輸送固體顆粒的雙組分噴嘴， 包括內(nèi)導(dǎo)管，該內(nèi)導(dǎo)管包括內(nèi)壁、由所述內(nèi)壁限定的內(nèi)離開(kāi)平面和被限 定為由所述內(nèi)壁包圍的空間的內(nèi)流動(dòng)區(qū)域；圍繞所述內(nèi)導(dǎo)管的外導(dǎo)管，該 外導(dǎo)管包括外壁、由所述外壁限定的外離開(kāi)平面以及^L限定為所述內(nèi)壁和 所述外壁之間的空間的外流動(dòng)區(qū)域；和孔板，該孔板包括內(nèi)邊緣、外邊緣 和多個(gè)孔口，其中所述外邊緣在所述外離開(kāi)平面處附接到所述外壁，所述 內(nèi)邊緣在所述內(nèi)離開(kāi)平面處附接到所述內(nèi)壁。在所述雙組分噴嘴中，所述 孔板和所述外壁限定有接觸角；每個(gè)孔口具有與所述孔板限定有孔口角的 軸線；所述接觸角小于90。；并且，所述接觸角和所述孔口角之和小于180。。
本發(fā)明的又一個(gè)方面提供一種用于將固體顆粒均勻地施加到基底上的 方法，包括提供雙組分噴嘴的步驟，所述雙組分噴嘴包括內(nèi)導(dǎo)管，該內(nèi) 導(dǎo)管包括內(nèi)壁、由所述內(nèi)壁限定的內(nèi)離開(kāi)平面和被限定為由所述內(nèi)壁包圍 的空間的內(nèi)流動(dòng)區(qū)域；圍繞所述內(nèi)導(dǎo)管的外導(dǎo)管，該外導(dǎo)管包括外壁、由 所述外壁限定的外離開(kāi)平面以及被限定為所述內(nèi)壁和所述外壁之間的空間 的外流動(dòng)區(qū)域；和孔板，該孔板包括內(nèi)邊緣、外邊緣和多個(gè)孔口，其中所述外邊緣在所述外離開(kāi)平面處附接到所述外壁，所述內(nèi)邊緣在所述內(nèi)離開(kāi)
平面處附接到所述內(nèi)壁，并且所述孔板和所述外離開(kāi)平面限定有小于90。 的接觸角。所述方法還包括以下步驟將固體顆粒氣動(dòng)地進(jìn)給至所述內(nèi)流 動(dòng)區(qū)域；將氣流供給至所述外流動(dòng)區(qū)域；使從所述內(nèi)流動(dòng)區(qū)域離開(kāi)所述雙 組分噴嘴的固體顆粒與從所述外流動(dòng)區(qū)域離開(kāi)所述雙組分噴嘴的氣流混 合，從而形成混合的顆粒流；和，將所述混合的顆粒流施加到基底上，從 而形成顆粒-基底復(fù)合材料。
本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)閱讀下面的詳細(xì)說(shuō)明可清楚看到其它方面和優(yōu) 點(diǎn)。盡管成分和物品允許實(shí)施為各種形式的實(shí)施例，但應(yīng)理解所公開(kāi)的內(nèi) 容僅為例述性的，因此下文中的說(shuō)明包括具體的實(shí)施例，但并非將本發(fā)明 限制于本文所述的具體實(shí)施例。


通過(guò)結(jié)合附圖閱讀以下說(shuō)明可清楚看到本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)， 在附圖中
圖1A是引導(dǎo)管道的側(cè)剖視圖。
圖1B示出在圖1A的引導(dǎo)管道的離開(kāi)平面處與時(shí)間有關(guān)的固體顆粒分布。
圖1C是用圖lA的引導(dǎo)管道生產(chǎn)的顆粒-基底復(fù)合材料的透視圖。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙組分噴嘴的側(cè)剖視圖。
圖2B示出圖2A的雙組分噴嘴的離開(kāi)平面下游的固體顆粒分布。
圖3A是根據(jù)圖2A的雙組分噴嘴實(shí)施例的孔板的前視圖。
圖3B是圖3A的孔板的透視圖。
圖3C是在具有筒形孔口的實(shí)施例中圖3A的孔板的側(cè)剖視圖。
圖3D是在具有截頭圓錐形孔口的實(shí)施例中圖3A的孔板的側(cè)剖視圖。
圖3E是在具有垂直外板和傾斜孔口的實(shí)施例中圖3A的孔板的側(cè)剖視圖。
圖4A是在用于將固體顆粒均勻施加到基底上的工藝過(guò)程中圖2A的雙組分噴嘴和基底的側(cè)剖視圖。
圖4B是根據(jù)圖4A的工藝過(guò)程生產(chǎn)的顆粒-基底復(fù)合材料的透視圖。 圖5是使用圖2A的雙組分噴嘴將固體顆粒均勻施加到基底上的整個(gè)
工藝過(guò)程的示意圖。
圖6A是用于測(cè)量圖4B的顆粒-基底復(fù)合材料中的線性重量分布偏差
的樣本的俯視圖。
圖6B是用于測(cè)量圖4B的顆粒-基底復(fù)合材料中的區(qū)域重量分布偏差 的樣本的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
公開(kāi)了用于將固體顆粒施加到基底上的噴嘴。還公開(kāi)了 一種用于改善 在形成顆粒-基底復(fù)合材料時(shí)施加到基底上的固體顆粒的均勻性的雙組分 噴嘴。如本文所用，術(shù)語(yǔ)"雙組分"噴嘴是指具有能包含固體顆粒和可選 的添加物例如絨毛(fluff)、粘合劑、蒸汽和/或水的至少兩股分離氣流的 單個(gè)噴嘴。所述至少兩股氣流直到它們離開(kāi)雙組分噴嘴為止都是分離的， 隨著離開(kāi)雙組分噴嘴，所述氣流結(jié)合而形成混合的顆粒流。該混合的顆粒 流在與混合顆粒流流動(dòng)方向垂直的平面內(nèi)具有改善的固體顆粒分布均勻 性。這樣，當(dāng)混合的顆粒流施加到基底上而形成顆粒-基底復(fù)合材料時(shí)，所 施加的固體顆粒的重量分布相對(duì)于目標(biāo)平均重量分布的偏差得到改善。 單組分噴嘴
圖1A示出用于施加SAP顆粒10的引導(dǎo)管道或單組分噴嘴100。噴嘴 100大體包括具有筒形截面的導(dǎo)管110。導(dǎo)管110具有圍繞流動(dòng)區(qū)域114 的壁112。當(dāng)SAP顆粒10被氣動(dòng)地輸送通過(guò)噴嘴100時(shí)，在流動(dòng)區(qū)域114 內(nèi)通常產(chǎn)生不均勻的氣流116。如圖1A所示，不均勻的氣流116具有基本 為螺旋形的形狀，雖然也可遇到其它的不均勻性(或與空間有關(guān)、或與時(shí) 間有關(guān)或這兩者)。
不均勻的氣流116對(duì)SAP顆粒10的影響在圖1B中示出。圖1A示出 導(dǎo)管110的離開(kāi)平面A-A，，該離開(kāi)平面A-A，由所示的壁112限定。圖1B示出由所示的螺旋形不均勻氣流116導(dǎo)致的離開(kāi)平面顆粒分布130的與時(shí) 間有關(guān)的特性。由于SAP顆粒10和傳送空氣之間的密度差，由不均勻氣 流116引起的離心力易于使SAP顆粒在流動(dòng)區(qū)域114內(nèi)分離。當(dāng)SAP顆 粒IO到達(dá)離開(kāi)平面A-A，時(shí)，它們往往不均勻地分布在導(dǎo)管110的截面上。 圖1B示出在離開(kāi)平面A-A，處作為時(shí)間的函數(shù)的該不均勻分布。由于不均 勻氣流116的非穩(wěn)、態(tài)特性，SAP顆粒10在離開(kāi)平面A-A，內(nèi)優(yōu)選所處的位 置也與時(shí)間有關(guān)。
不均勻的氣流116對(duì)顆粒-基底復(fù)合物50 (例如用于吸收性物品)的影 響在圖1C中示出。最終，當(dāng)SAP顆粒10施加到位于形成室中的形成表 面上的基底60上時(shí)，所沉積的顆粒層70是不均勻的。例如，如果噴嘴IOO 用于在基底60相對(duì)于噴嘴100沿y方向移動(dòng)時(shí)將SAP顆粒10施加到基底 60上，則圖1B所示的不均勻分布將導(dǎo)致具有局部最大厚度72 (即z方向 上的)的沉積顆粒層70，該局部最大厚度72在與基底60共面的兩個(gè)方向 (即，在x方向和y方向上，或等同地說(shuō)在橫向和機(jī)器方向上)上變化。 雙組分噴嘴
圖2A和2B示出根據(jù)本發(fā)明的雙組分噴嘴200。雙組分噴嘴200大體 包括內(nèi)導(dǎo)管210、外導(dǎo)管220和孔板300，它們通常都由不銹鋼或其它耐磨 金屬形成。
內(nèi)導(dǎo)管210包括在與其軸線垂直的平面內(nèi)具有大致筒形截面的內(nèi)壁 212。內(nèi)導(dǎo)管210還包括i^限定為由內(nèi)壁212包圍的空間的內(nèi)流動(dòng)區(qū)域214。 當(dāng)固體顆粒12 4皮氣動(dòng)地輸送通過(guò)內(nèi)導(dǎo)管210時(shí)，在流動(dòng)區(qū)域214內(nèi)通常產(chǎn) 生不均勻的內(nèi)氣流216。內(nèi)壁212還在內(nèi)氣流216及其氣動(dòng)輸送的內(nèi)含物 離開(kāi)內(nèi)導(dǎo)管210的位置限定了離開(kāi)平面B-B，。不均勻的內(nèi)氣流216對(duì)固體 顆粒12的影響基本與圖1B所示的相同(即，通常認(rèn)為固體顆粒12在它 們離開(kāi)內(nèi)導(dǎo)管210時(shí)在離開(kāi)平面B-B，上具有與時(shí)間有關(guān)的、不均勻的分 布)。
外導(dǎo)管220部分地或完全地圍繞內(nèi)導(dǎo)管210并且包括在與其軸線垂直 的平面內(nèi)具有大致筒形截面的外壁222。內(nèi)和外導(dǎo)管210、 220可由單個(gè)一體結(jié)構(gòu)形成，或者它們可以是例如用內(nèi)壁212和外壁222之間的相切分布 的結(jié)構(gòu)(未示出)、包括諸如凸緣、葉片、立柱等的結(jié)構(gòu)相對(duì)于彼此保持 就位的兩個(gè)分離的結(jié)構(gòu)。外導(dǎo)管220包括被限定為內(nèi)壁212和外壁222之 間的空間的外流動(dòng)區(qū)域224。在工作中，產(chǎn)生外氣流226以改善離開(kāi)內(nèi)導(dǎo) 管210的固體顆粒12的均勻性。在外壁222的位于外氣流226方向上的最 遠(yuǎn)范圍處，外壁222還限定了離開(kāi)平面C-C，。
在圖2A所示的實(shí)施例中，外氣流226在正要離開(kāi)雙組分噴嘴200之 前在外流動(dòng)區(qū)域224中膨脹。該膨脹在雙組分噴嘴200的出口上游產(chǎn)生緩 沖部，從而允許在該緩沖部?jī)?nèi)蓄積壓力，這能抵償外導(dǎo)管220中壓力的隨 機(jī)突然損失。同時(shí)，外壁222的相應(yīng)擴(kuò)張對(duì)于在某些實(shí)施例中可從雙組分 噴嘴200外來(lái)的纖維(例如，絨毛纖維；未示出)的流動(dòng)提供附加的空氣 動(dòng)力學(xué)影響。擴(kuò)張的外壁222使雙組分噴嘴200附近的外來(lái)纖維流轉(zhuǎn)向， 從而限制該纖維干擾離開(kāi)雙組分噴嘴200的固體顆粒12流動(dòng)的能力。
在所示實(shí)施例中，內(nèi)導(dǎo)管210和外導(dǎo)管220 (分別)具有內(nèi)徑為Di和 外徑為D。的圓形截面，其中外徑D。大于內(nèi)徑Di。內(nèi)徑Di大致在約20mm 到約200mm的范圍內(nèi)，例如約為50mm,外徑為D。大致在約35mm到約 380mm的范圍內(nèi)，例如約為95mm。對(duì)直徑的特定選擇大部分取決于特定 應(yīng)用中的期望輸出量。在所示實(shí)施例中，內(nèi)導(dǎo)管210和外導(dǎo)管220排布成 使得外流動(dòng)區(qū)域224具有基本為環(huán)形的截面。但是，內(nèi)導(dǎo)管210和外導(dǎo)管 220不限于基本為圓形的截面。例如，內(nèi)導(dǎo)管210和外導(dǎo)管220可以是具 有矩形或橢圓形截面的同軸管。
外導(dǎo)管220大致完全圍繞內(nèi)導(dǎo)管210。在另一實(shí)施例(未示出)中， 外導(dǎo)管220只部分地圍繞內(nèi)導(dǎo)管220。在該實(shí)施例中，優(yōu)選地，具有部分 地圍繞內(nèi)導(dǎo)管210并且繞內(nèi)導(dǎo)管210沿周向分布的多個(gè)外導(dǎo)管。例如，雙 組分噴嘴200可具有以90。的間隔繞內(nèi)導(dǎo)管210沿周向分布的四個(gè)外導(dǎo)管， 每個(gè)外導(dǎo)管跨越內(nèi)導(dǎo)管210周邊的45° (即，每個(gè)外導(dǎo)管部分地圍繞內(nèi)導(dǎo) 管)。在該實(shí)施例中，通過(guò)各單個(gè)外導(dǎo)管的氣流流量可獨(dú)立地選擇成對(duì)內(nèi) 導(dǎo)管210的排出流(例如，包括內(nèi)氣流216和固體顆粒12)提供更多的控制。
圖3A-3E示出用于所公開(kāi)的雙組分噴嘴200的孔板300?？装?00大 體具有截頭圓錐形狀(見(jiàn)圖3B)，帶有與外流動(dòng)區(qū)域224的截面互補(bǔ)的環(huán) 形突起部(見(jiàn)圖3A)?？装?00具有內(nèi)邊緣302、外邊緣304、多個(gè)孔口 306和表面面積(表面區(qū)域)310。表面面積310是孔板一側(cè)上位于內(nèi)邊緣 302和外邊緣304之間的實(shí)體表面面積。每個(gè)孔口具有表面面積308，該表 面面積308代表從外流動(dòng)區(qū)域224流入自由流區(qū)域234可利用的面積。孑L 板300如此結(jié)合在雙組分噴嘴中，使得外邊緣304在外離開(kāi)平面C-C，處附 接至外壁222而內(nèi)邊緣302在內(nèi)離開(kāi)平面B-B，處附接至內(nèi)壁212。
孔板300在外壁222上的附接限定了如圖2A和3C-3E所示的接觸角 e。接觸角e優(yōu)選小于卯。，更優(yōu)選地在約5。到約75°的范圍內(nèi)，最優(yōu)選地 在約30°到約70°的范圍內(nèi)，例如約為60°。小于90。的接觸角9有助于在外 氣流226和內(nèi)氣流216 —進(jìn)入自由流區(qū)域234中就產(chǎn)生4吏外氣流226與內(nèi) 氣流216混合的會(huì)聚流。內(nèi)氣流216與外氣流226以會(huì)聚的方式混合被認(rèn) 為即改善了固體顆粒12的均勻性，又改善了外氣流226中的添加物(例如， 粘合劑、蒸汽和/或水)與進(jìn)入自由流區(qū)域234中的固體顆粒12 (以及可選 地與絨毛纖維和/或固體粘結(jié)劑)的混合。
孔板300的詳細(xì)幾何結(jié)構(gòu)可按照具體的輸送應(yīng)用來(lái)選擇?？卓?306的 形狀不受特別限制，適當(dāng)?shù)男螤畎ㄍ残?例如，圓形的、橢圓形的)、 截頭圓錐形(例如，擴(kuò)張的、會(huì)聚的)、螺旋形(例如，來(lái)復(fù)線形通道)、 三葉形和不規(guī)則形狀，以及上述形狀的組合。當(dāng)外氣流226僅包含低粘度 流體(例如，空氣、水)時(shí)，擴(kuò)張的截頭圓錐形孔口 306b是優(yōu)選的。如圖 3D所示，截頭圓錐形狀朝外氣流226的方向或朝大致從內(nèi)離開(kāi)平面B-B， 到外離開(kāi)平面C-C，的方向擴(kuò)張。當(dāng)外氣流226包含高粘度流體(例如，液 態(tài)粘合劑樹(shù)脂)時(shí)，如圖3C所示，筒形孔口 306a是優(yōu)選的。當(dāng)外氣流226 包含固體(例如，固體粘合劑顆粒)時(shí)，可增大孔口 306的直徑。也可選 擇其它形狀以引發(fā)離開(kāi)孔口 306的外氣流226的其它流動(dòng)特性(例如，引 發(fā)旋流的螺旋形和三葉形，降低外氣流226溫度的會(huì)聚的截頭圓錐形)?？卓?306的直徑和所述多個(gè)表面面積308允許對(duì)流過(guò)孔口 306的外氣 流226的壓降、體積流量和速度進(jìn)行獨(dú)立的控制。例如，調(diào)節(jié)外氣流226 的速度對(duì)于限制內(nèi)氣流216在其進(jìn)入自由流區(qū)域234中時(shí)的擴(kuò)散是有用的。 類(lèi)似地，調(diào)節(jié)外氣流226的體積流量可控制外氣流226中的添加物流(例 如，水、粘合劑)與固體顆粒12的混合率，該添加率可按照固體顆粒12
(以及可選地，絨毛纖維)的流量、尺寸和形狀，下游加工機(jī)器的速度和/ 或工藝過(guò)程的環(huán)境狀況(例如，相對(duì)濕度和溫度)來(lái)選擇。例如，固體顆 粒12的較高流量和固體顆粒12的具有大的表面面積-體積比率的尺寸/形 狀分布可需要來(lái)自外氣流226的粘合劑添加物的較高的添加率?？卓?306 大致具有在約lmm到約5mm或約2mm到約4mm范圍內(nèi)、例如約為3mm 的直徑?？卓?306的所述多個(gè)表面面積308相對(duì)于孔板300的表面面積310
(的比率)大致在約0.01到約0.1或約0.02到約0，05的范圍內(nèi)。該相對(duì)表 面面積比率可通過(guò)改變孔口 306的數(shù)量和/或直徑來(lái)調(diào)節(jié)以適應(yīng)工藝材料的 變化的流量。
每個(gè)孔口 306都具有軸線312,該軸線312在軸線312和孔板300之 間限定了孔口角(j)。如圖3C和3D所示，孑L口角(1)為90。，而在圖3E中 (由傾斜孔口 306c)所示的孔口角(J)小于卯。。作為小于90。的接觸角e的 附加或替換，可選擇小于卯。的孔口角c|)。優(yōu)選地，e+4)的和小于180。， 而雙組分噴嘴加0仍在外氣流226和內(nèi)氣流216 —進(jìn)入自由流區(qū)域234中 就產(chǎn)生使外氣流226與內(nèi)氣流216混合的會(huì)聚流。0+ (|)的和更優(yōu)選地在約 95°到約165。的范圍內(nèi)，最優(yōu)選地在約120°到約160。的范圍內(nèi)，例如約為 150。。
孔板300可與內(nèi)導(dǎo)管210和外導(dǎo)管220中的任一者或兩者由單個(gè)一體 結(jié)構(gòu)形成。但是，在一個(gè)實(shí)施例中，孔板300是能可拆分地附接至內(nèi)導(dǎo)管 210和外導(dǎo)管220的分離的結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例允許通過(guò)從具有可變幾何結(jié)構(gòu) (例如，孑L口形狀、孑L口直徑、孑L口角、孔口表面面積)的孔板300中進(jìn) 行選擇來(lái)使雙組分噴嘴200的性能適配于具體的輸送應(yīng)用。該實(shí)施例的一 個(gè)示例(未示出)包括這樣一種構(gòu)型，其中孔板300附接至一螺紋筒形套
14筒(未示出)，該套筒附接至外壁222的外表面上的相應(yīng)螺紋(未示出)。 工藝材料
本發(fā)明的固體顆粒12可以是以均勻分布的方式按期望地被氣動(dòng)施加 到一表面上的任意固體材料。固體顆粒12優(yōu)選地包括SAP顆粒，該SAP 顆粒在顆粒-基底復(fù)合物50被包括在吸收性物品(例如，作為吸收芯)如 一次性尿布中時(shí)用于吸收液體材料。所述顆?？删哂腥我馄谕螤?，例如 立方體狀、桿狀(例如，纖維)、多面體狀、球狀或半球狀(例如，微粒
(granule))、圓形或半圓形(例如，具有或不具有內(nèi)部空隙的滴狀)、 板狀(例如，薄片)、多角形狀、不規(guī)則形狀等。SAP顆粒大體具有在約 150nm到約850fim范圍內(nèi)的顆粒尺寸，盡管也可存在小至約45nm的顆粒。 SAP顆粒的重量平均的顆粒尺寸大體在約300jim到約550jim的范圍內(nèi)。 在使用非球形或非半球形的SAP顆粒時(shí)，顆粒尺寸為，分布中的較小顆粒 具有等同于約150fim球的體積，而分布中的較大顆粒具有等同于約850jim 球的體積。
SAP顆粒一般由能夠吸入數(shù)倍于其自身重量的水和/或鹽水的低交聯(lián) 度的聚合物形成。SAP顆粒能由用于制備SAP的傳統(tǒng)方法制成，所述方法 在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的并且例如包括溶液聚合和反相懸浮聚合。用于本發(fā)明 的SAP顆粒由一種或多種單烯屬不飽和化合物制備而成，所述化合物具有 至少一個(gè)酸基元，例如羧基、羧酸酐、羧酸鹽、磺酸、磺酸鹽、疏酸、硫 酸鹽、磷酸、磷酸鹽、膦酸或膦酸鹽。適當(dāng)?shù)膯误w包括丙烯酸、甲基丙烯 酸、馬來(lái)酸、富馬酸、馬來(lái)酐和它們的鈉、鉀和銨鹽。尤其優(yōu)選的單體包 括丙烯酸及其鈉鹽。
由雙組分噴嘴200輸送的固體顆粒12的流量不受特別限制，并且一般 根據(jù)最終的顆粒-基底復(fù)合物50中的絨毛(如果存在的話)與固體顆粒12 之間的期望比率和/或下游的加工設(shè)備限制來(lái)確定。該流量?jī)?yōu)選在約 0.25kg/min到約25kg/min的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在約2kg/min到約20kg/min 、 例如約5kg/min到約15kg/min的范圍內(nèi)。較低的流量允許將固體顆粒12 更受控地施加到基底60上。除了固體顆粒12之外，能可選地將絨毛(未示出)輸送通過(guò)內(nèi)導(dǎo)管 210以沉積到基底60上。絨毛有助于如此形成顆粒-基底復(fù)合物50，使得 沉積顆粒層74具有纏結(jié)的結(jié)構(gòu)，帶有良好的毛細(xì)性質(zhì)，從而增大復(fù)合物 50的吸收效率。具體地，絨毛有助于經(jīng)毛細(xì)作用將液體材料(例如，尿布 中的尿液)從復(fù)合物50的頂表面76輸送離開(kāi)而進(jìn)入復(fù)合物50內(nèi)部，在這 里液體材料可被固體顆粒12吸收(例如，當(dāng)它們包括SAP顆粒時(shí))。該 毛細(xì)作用趨于增大復(fù)合物50的吸收效率。具體地，沒(méi)有絨毛會(huì)導(dǎo)致被吸收 的液體使復(fù)合物50的表面76快速飽和，從而形成抑制其它液體吸收的殼 層。這種作用會(huì)降低表面下的固體顆粒12吸收液體的能力，還會(huì)不希望地 導(dǎo)致液體的滲漏和/或所保留的液體與穿戴者皮膚的接觸(例如，當(dāng)復(fù)合物 50被結(jié)合到吸收性物品中時(shí))。絨毛的輸送能力有助于保持液體不接觸穿 戴者的皮膚，有助于防止表面的固體顆粒12飽和，并且有利于表面下的固 體顆粒12吸收液體。
絨毛既包括天然材料如纖維素纖維，又包括合成材料如聚合物纖維。 適當(dāng)?shù)木酆衔锢w維包括聚烯烴(例如，聚丙烯)、人造纖維和聚酯，并且 可從Freudenberg Nonwovens( Charlotte,北卡羅來(lái)納州)、PGI Nonwovens (Charlotte,北卡羅來(lái)納州)和Rayonier,Inc. (Jessup，喬治亞州)獲得。 纖維素纖維可包括但不限于化學(xué)木漿如亞硫酸鹽和硫酸鹽(有時(shí)稱(chēng)為牛皮 紙)漿，以及機(jī)械漿如磨木紙漿，預(yù)熱機(jī)械漿和預(yù)熱化學(xué)機(jī)械漿。更特別 地，漿料纖維可包括棉、其它典型木漿、乙酸纖維素、松解的化學(xué)木漿及 它們的組合。也可使用源于落葉樹(shù)和針葉樹(shù)的漿料。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、棉纖維、-微晶纖維素、微 纖維化纖維素、多糖纖維(例如，甘蔗纖維)或這些材料中的任意材料與 木漿纖維的組合。適當(dāng)?shù)睦w維素絨毛纖維例如包括NB480 (可從華盛頓州 Federal Way的Weyerhaeuser Co.獲得)；NB416 (—種脫色的南方軟木 牛皮紙漿；可從Weyerhaeuser Co.獲得)；CR 54 (—種脫色的南方軟木 牛皮紙漿；可從南卡羅來(lái)納州Greenville的Bowater Inc.獲得)； SULPHATATE HJ或RAYFLOC JLD ( —種化學(xué)改性的硬木漿；可從喬治亞州Jessup的Rayonier， Inc.獲得)；NF 405 (—種化學(xué)處理過(guò)的脫色 的南方軟木牛皮紙漿；可從Weyerhaeuser Co.獲得)；和CR 1654 ( —種 混合的脫色的南方軟木和硬木牛皮紙漿；可從Bowater Inc.獲得)。由雙組分噴嘴200輸送的絨毛的流量不受特別限制，并且一般根據(jù)最 終的顆粒-基底復(fù)合物50中的絨毛與固體顆粒12之間的期望比率和/或下 游的加工設(shè)備限制來(lái)確定。絨毛流量一般在約2.5kg/min到約25kg/min、 例如約5kg/min到約15kg/min的范圍內(nèi)。較低的絨毛流量允許將絨毛更受 控地施加到基底60上。固體顆粒12和絨毛以這樣的量包含在顆粒-基底復(fù)合物50中，使得被 結(jié)合的固體顆粒12和絨毛的基本重量大致在約400g/m2到約1200g/n^的 范圍內(nèi)。相對(duì)于包含在復(fù)合物50中的固體顆粒12和絨毛的結(jié)合重量而言， 固體顆粒12大致以約15 wt,。/。到約65 wt。/。、例如約25 wt.。/。到約55 wt.% 的范圍包含在復(fù)合物50中。類(lèi)似地，相對(duì)于包含在復(fù)合物50中的固體顆 粒12和絨毛的結(jié)合重量而言，絨毛大致以約35 wt。/。到約85 wt.%、例如 約45 wt.。/。到約75 wt,/。的范圍包含在復(fù)合物50中。在外氣流226中能可選地包含水和/或蒸汽(即，作為霧氣或蒸氣；統(tǒng) 稱(chēng)為"水")。包含水能減少靜電電荷在固體顆粒12和絨毛上的積聚，并 且7K還有利于將粘合劑附接到固體顆粒12上。由于熱水通常比冷水更快地 被SAP顆粒吸收，所以當(dāng)雙組分噴嘴200和基底60之間存在受限的接觸 距離時(shí)，優(yōu)選地使用蒸汽。靜電電荷的積聚是不希望的，因?yàn)樗鶄魉偷念w 粒會(huì)不可預(yù)見(jiàn)地^皮靜電力影響，從而導(dǎo)致顆粒軌跡與基于基本流體動(dòng)力學(xué) 所預(yù)測(cè)出的軌跡不同。不可預(yù)見(jiàn)的顆粒軌跡往往導(dǎo)致固體顆粒12和絨毛更 不均勻地施加到基底60上。類(lèi)似地，所積聚的靜電電荷的排斥性質(zhì)往往導(dǎo) 致分岔的顆粒軌跡，這種軌跡由于在形成步驟中未成功地施加到基底60 上的損失的固體顆粒12和絨毛而增大了工藝低效能。當(dāng)周?chē)沫h(huán)境工藝條件足夠干燥而促進(jìn)靜電電荷積聚時(shí)，例如當(dāng)周?chē)?的相對(duì)濕度約為40%或更低時(shí)，可適當(dāng)?shù)匕?。?dāng)包含7jc時(shí)， 一般以固 體顆粒12、任意可選的絨毛和任意可選的粘合劑的結(jié)合流量的約0.5%到約15%的流量添加水。水的流量能獨(dú)立于固體顆粒12、任意可選的絨毛和 任意可選的粘合劑的流量進(jìn)行選擇。過(guò)大的水流量通常是不希望的，因?yàn)?它們會(huì)與固體顆粒12 (尤其是當(dāng)它們?yōu)镾AP顆粒時(shí))形成泥/漿型的混合 物，該混合物可能堵塞位于形成室中的濾篩。水的特定量一般選擇為可有 效減少和/或消除靜電電荷積聚的最小量，雖然也可使用更大量的水來(lái)影響 所排出固體到基底60上的沖擊特性(如下所述)。
能可選地在內(nèi)氣流216和/或外氣流226中包含粘合劑。任何被包含的 粘合劑都可附接到固體顆粒12的外表面上(例如，在進(jìn)入自由流區(qū)域234 中時(shí))，這有利于固體顆粒12在顆粒-基底復(fù)合物50中彼此附接以及附接 到絨毛上。粘合劑可以呈固體粘合劑顆粒的形式，其一般具有在約lOjim 到約30jim、例如從約15nm到約25fim的范圍內(nèi)的顆粒尺寸。粘合劑也可 呈液體粘合劑液滴的形式，例如當(dāng)粘合劑在環(huán)境條件下自然為液態(tài)時(shí)或者 當(dāng)粘合劑溶解在載體溶劑中時(shí)。液體粘合劑液滴一般具有在約5jim到約 30jim、例如從約10nm到約25jim的范圍內(nèi)的顆粒尺寸。固體粘合劑可包 含在內(nèi)氣流216和/或外氣流226中，而液體粘合劑優(yōu)選地包含在外氣流226 中。所用粘合劑的特定類(lèi)型不受特別限制，并且適當(dāng)?shù)恼澈蟿┌ㄌ烊挥?機(jī)粘合劑(例如，淀粉和其它多糖)、水基粘接劑和熱熔性粘接劑。適當(dāng) 的基于多糖的粘合劑可從Lysac Technologies, Inc. ( Boucherville,加拿大) 獲得。
當(dāng)被包含時(shí)，固體粘合劑大體以固體顆粒12的流量的約0.005%到約 40%的流量被添加。類(lèi)似地，液體粘合劑大體以固體顆粒12的流量的約 0.005%到約60%的流量被添加。粘合劑的流量可獨(dú)立于固體顆粒12的流 量進(jìn)行選擇。所用粘合劑的特定量被選擇成使得從雙組分噴嘴200排出的 固體顆粒12中的每一個(gè)在沉積到基底60上之前理想地具有至少一些粘合 劑覆蓋在其外表面上。但是，在實(shí)際中，達(dá)約20%(數(shù)量總計(jì)；例如達(dá)約 10% )的固體顆粒12可以沒(méi)有粘合劑。由于沉積到已成功地覆蓋有粘合劑 的固體顆粒12附近的可能性，沒(méi)有粘合劑的固體顆粒12仍能成功地沉積 到基底60上。對(duì)于那些覆蓋有粘合劑的固體顆粒12，各單個(gè)固體顆粒12的約5%到約80% (例如約30% )的表面面積核產(chǎn)蓋。絨毛材料由于其自 纏結(jié)纖維結(jié)構(gòu)而無(wú)需覆蓋粘合劑以形成至少松散粘著的結(jié)構(gòu)。這樣，導(dǎo)致 固體顆粒12的期望覆蓋度(即，相對(duì)于被粘合劑覆蓋的固體顆粒12的數(shù) 量分?jǐn)?shù)和各個(gè)固體顆粒12的被粘合劑覆蓋的表面面積分?jǐn)?shù)而言)的粘合劑 流量足以使沉積顆粒層74的組分在顆粒-基底復(fù)合物50中適當(dāng)?shù)乇舜苏?附。
用于將固體顆粒施加到基底上的工藝過(guò)程
所公開(kāi)的雙組分噴嘴200可用在將固體顆粒12均勻地施加到基底60 上的工藝過(guò)程中。在該工藝過(guò)程中，固體顆粒12經(jīng)內(nèi)氣流216氣動(dòng)地進(jìn)給 至雙組分噴嘴200的內(nèi)流動(dòng)區(qū)域214，而外氣流226 4吏用本領(lǐng)域已知的適 當(dāng)?shù)目諝廨斔秃凸腆w輸送裝置供給到外流動(dòng)區(qū)域224。如上所迷，也能可 選地經(jīng)內(nèi)氣流216氣動(dòng)地進(jìn)給絨毛。同樣如上所述，能由雙組分噴嘴200 可選地供給水和/或粘合劑。
一旦內(nèi)氣流216和外氣流226離開(kāi)雙組分噴嘴200，所述流便在自由 流區(qū)域234中混合而形成混合的顆粒流236，如圖4A所示。除了進(jìn)給到雙 組分噴嘴200的可選的水、粘合劑和絨毛中的任意物質(zhì)之外，混合的顆粒 流236還包括固體顆粒12。盡管可預(yù)見(jiàn)在內(nèi)導(dǎo)管210中傳送的固體以與圖 1B所示相同的方式在離開(kāi)平面B-B，上分布不均勻，但是外氣流226的會(huì) 聚性質(zhì)用于在離開(kāi)平面B-B，下游的預(yù)定距離L處使任意4皮傳送的固體以更 均勻的方式重新分布。圖2B示出在下游平面D-D，上均勻分布的下游顆粒 分布230，其中為了參考，線232表示內(nèi)壁212的下游伸出邊緣。在下游 距離L處，已有充足的時(shí)間供混合的顆粒流236使固體顆粒12 (和任意可 選組分)在下游平面D-D，上均勻地重新分布。因此，基底60應(yīng)當(dāng)至少設(shè) 置在離雙組分噴嘴200距離L處以便獲得固體顆粒12和可選絨毛在基底 60上的均勻、 一致的施加，由此形成圖4B所示的均勻沉積的顆粒層74。 通常，雙組分噴嘴200和基底60可由約2.5cm到約3m、例如約10cm到 約3m的距離分開(kāi)。
內(nèi)氣流216、外氣流226和混合顆粒流236的速度選擇成對(duì)固體顆粒12和可選絨毛的分布和沉積提供流體動(dòng)力學(xué)控制。在一個(gè)實(shí)施例中，所述 速度選擇成提供層流。內(nèi)氣流216和外氣流226的速度可由空氣壓力調(diào)節(jié) 器和/或閥(未示出)獨(dú)立地控制?；旌项w粒流236的速度有利地選擇成促進(jìn)固體顆粒12和可選絨毛沉積 到基底60的頂部上。如果該速度過(guò)大且只有很少或沒(méi)有水和/或粘合劑來(lái) 增大固體顆粒12和可選絨毛的質(zhì)量，則一些固體會(huì),iL^射離開(kāi)基底60的 表面。這些隨機(jī)反射會(huì)導(dǎo)致固體損失(由于一些被反射的固體未留在基底 60上)或固體分布不均勻(由于一些被反射的固體在基底60上重新沉積 在與期望位置不同的位置)。如果該速度過(guò)大且有大量水和/或粘合劑來(lái)增 大固體的質(zhì)量，則一些固體具有充分的慣性來(lái)穿過(guò)基底60 (例如，當(dāng)基底 60為非織造纖維網(wǎng)時(shí))并且沉積在基底60的底部。如果發(fā)現(xiàn)這兩種現(xiàn)象 中的任一種，則可降低混合顆粒流236的速度。作為替換或附加地，可增 大混合顆粒流236的水和/或粘合劑含量(以防止固體反射)或減小該含量 (以防止固體穿過(guò))。在圖5中示出用于將固體顆粒12和任意可選絨毛均勻地施加到基底 60上的示例生產(chǎn)過(guò)程。該形成過(guò)程一般包括由形成室414部分地包圍的轉(zhuǎn) 動(dòng)的、真空的形成滾筒410。在替換實(shí)施例(未示出)中，形成滾筒410 可用水平環(huán)形帶替換。原態(tài)絨毛(virgin fluff)輥422將成片連續(xù)的原態(tài)絨毛426進(jìn)給到錘 碎機(jī)420。原態(tài)絨毛426可由與上述可選地進(jìn)給到雙組分噴嘴200的絨毛 材料相同的材料形成。但是，原態(tài)絨毛426和雙組分噴嘴200中的可選絨 毛在單一應(yīng)用中不必由相同材料形成。原態(tài)絨毛426優(yōu)選由聚合物纖維形 成。成片連續(xù)的原態(tài)絨毛426由錘碎機(jī)420纖維化為較短的不連續(xù)纖維。 然后纖維化的原態(tài)絨毛426經(jīng)錘碎機(jī)施加器424進(jìn)給到形成室414中。錘 碎機(jī)施加器424可以是上述引導(dǎo)管道/噴嘴100。進(jìn)入形成室414的纖維化的原態(tài)絨毛426纟皮施加到轉(zhuǎn)動(dòng)的、真空的形 成滾筒410的外表面上。形成滾筒410的轉(zhuǎn)動(dòng)和真空在形成滾筒410的外 表面上產(chǎn)生纖維化的原態(tài)絨毛426的連續(xù)層，從而形成基底60并進(jìn)一步傳送基底60通過(guò)形成室414。
雙組分噴嘴200安設(shè)成使得其出口位于形成室414中并且指向形成滾 筒410。雙組分噴嘴200由包含固體顆粒12的新鮮原料的進(jìn)料斗430進(jìn)給。 一計(jì)量裝置(未示出)將固體進(jìn)給流432中的期望量的固體顆粒12輸送到 雙組分噴嘴200的內(nèi)流動(dòng)區(qū)域214?？諝膺M(jìn)給流434被輸送到雙組分噴嘴 200的外流動(dòng)區(qū)域224，從而提供外氣流226。如果雙組分噴嘴200還輸送 可選的組分(例如，絨毛、水、粘合劑)，則可在工藝過(guò)程中包括其它進(jìn) 給裝置(未示出)。由雙組分噴嘴200輸送的固體顆粒12和任意可選組分 在自由流區(qū)域234中進(jìn)入形成室414，然后作為顆粒層74沉積在基底60 上，從而形成顆粒-基底復(fù)合物50。
在顆粒-基底復(fù)合物50由形成滾筒410輸送通過(guò)形成室414時(shí)，能可 選地使用修整輥436來(lái)從顆粒層74除去和回收過(guò)量的材料。修整輥436 能通過(guò)在復(fù)合物50的具有局部高沉積量的區(qū)域內(nèi)從顆粒層74除去材料而 改善復(fù)合物50的重量分布偏差。但是，修整輥436對(duì)于在復(fù)合物50的具 有局部低沉積量(即，低于修整輥的高度)的區(qū)域內(nèi)改善重量分布偏差沒(méi) 有效果。雙組分噴嘴200能夠以減小復(fù)合物50的重量分布偏差(例如，如 下文更詳細(xì)所述，小于約15%)的方式將固體顆粒12施加到基底60上而 不使用修整輥436。因此，可從生產(chǎn)過(guò)程中省去修整輥436。
當(dāng)顆粒-基底復(fù)合物50離開(kāi)形成室414時(shí)，其經(jīng)真空傳送滾筒450從 形成滾筒410移開(kāi)。然后復(fù)合物50經(jīng)傳送滾筒450、 452輸送到下游以進(jìn) 行其它加工處理步驟(未示出)，例如切割、施加其它的吸收性物品組分 (例如，膜、粘接劑、彈性物、非織造物)和包裝最終的吸收性物品(例 如，尿布或女性衛(wèi)生產(chǎn)品)。
在圖5所示的實(shí)施例中，經(jīng)旋轉(zhuǎn)集塵系統(tǒng)442在形成室414內(nèi)抽吸真 空。真空產(chǎn)生約7000 scfm到約16000 scfm的總氣流，該總氣流循環(huán)通過(guò) 形成室414并且分布在雙組分噴嘴200和錘碎機(jī)施加器424之間。形成室 排放裝置440移除形成室414的頂部空間內(nèi)的由空氣載運(yùn)的灰塵和其它固 體(例如包括纖維化的原態(tài)絨毛426、固體顆粒12、由雙組分噴嘴200輸送的可選絨毛和/或粘合劑)并將灰塵和其它固體輸送到旋轉(zhuǎn)集塵系統(tǒng)442。 旋轉(zhuǎn)集塵系統(tǒng)442使用旋轉(zhuǎn)過(guò)濾器(未示出)經(jīng)工藝過(guò)程排放裝置444從 工藝過(guò)程排出廢物(例如，灰塵)。非廢物(例如，纖維化的原態(tài)絨毛426、 固體顆粒12、可選絨毛和/或粘合劑)由旋轉(zhuǎn)集塵系統(tǒng)442經(jīng)工藝過(guò)程回收 裝置446回收。在一個(gè)實(shí)施例(未示出)中，工藝過(guò)程回收裝置446可直 接進(jìn)給到形成室414中。但是，在所示實(shí)施例中，工藝過(guò)程回收裝置446 與固體進(jìn)給流432結(jié)合，然后這兩者被雙組分噴嘴輸送到形成室414。所 述流的這種結(jié)合具有如下優(yōu)點(diǎn)，即提供延長(zhǎng)的供被回收的和新鮮的進(jìn)給材 料在進(jìn)入形成室前預(yù)先混合的流動(dòng)駐留時(shí)間，從而增大最終的顆粒-基底復(fù) 合物50的均勻性。 雙組分噴嘴的效果圖4B所示的均勻沉積的顆粒層74允許形成固體材料(例如，固體顆 粒12和可選絨毛)的重量分布偏差有所減小的顆粒-基底復(fù)合物50。重量 分布偏差表示在橫向和機(jī)器方向(即，分別為x方向和y方向，如圖4B 所示)上與固體材料的期望平均施加量的局部偏差。例如，可能希望總體 上將平均量為500g/m2的固體材料施加到基底60上，但是固體材料量可能 在局部上從低至300g/m2的量變化到高達(dá)700g/m2的量。在這種情況下， 重量分布偏差將無(wú)法接受地高。但是，雙組分噴嘴200能減小這種不希望 的不均勻性并且能夠?qū)⒐腆w顆粒12 (和任意可選絨毛)施加到基底60上， 使得所沉積的固體材料(或所形成的顆粒-基底復(fù)合物50 )具有在測(cè)量為線 性偏差(即，在機(jī)器方向上)時(shí)或在測(cè)量為區(qū)域偏差(即，在機(jī)器方向和 橫向上)時(shí)為約15%或更小、約10%或更小、或約7%或更小、例如約5% 或更小的重量分布偏差。確定所述特性的方法在下文中更詳細(xì)地描述。!^尋具有圖4B所示的均勻沉積顆粒層74而非圖1C所示的不均勻沉 積顆粒層70的顆粒-基底復(fù)合物50是有利的。當(dāng)所沉積的顆粒層70不均 勻地分布時(shí)，可能沒(méi)有充足的固體顆粒12來(lái)吸收在低固體密度區(qū)域78中 排放的所有流體。在這種情況下，由顆粒-基底復(fù)合物50制成的吸收性物 品可能不期望地滲漏。包含絨毛無(wú)法消除這種滲漏傾向。具體地，盡管絨毛通過(guò)將流體輸送離開(kāi)排放表面76而增強(qiáng)了顆粒-基底復(fù)合物50的毛細(xì)特 性，但是在低固體密度區(qū)域78中相對(duì)缺少固體顆粒12意味著所輸送的流 體沒(méi)有被吸收的去處并且仍然會(huì)滲漏，因?yàn)轱柡偷慕q毛沒(méi)有剩余的毛細(xì)吸 收容量來(lái)將過(guò)量的流體輸送到顆粒-基底復(fù)合物50中的另一區(qū)域。相比之 下，當(dāng)所沉積的顆粒層74分布得更均勻時(shí)，吸收性物品中的每個(gè)位置優(yōu)選 具有充足的固體顆粒12以吸收所排放的流體，以及優(yōu)選具有充足的絨毛以 由于所產(chǎn)生的恒定毛細(xì)作用來(lái)增大顆粒-基底復(fù)合物50的吸收效率。具體 地，由于所輸送的流體具有被吸收的去處，所以絨毛在正常使用期間基本 不那么可能變飽和。 用于確定重量分布偏差的方法
顆粒-基底復(fù)合物50中的固體顆粒12和絨毛的重量分布偏差可在機(jī)器 方向(即，沿復(fù)合物50的長(zhǎng)度(y方向)的線性重量分布偏差)或機(jī)器方 向和橫向(即，沿復(fù)合物50的長(zhǎng)度(y方向)和橫跨復(fù)合物50的寬度(x 方向)的區(qū)域重量分布偏差)中的任一者或兩者上測(cè)量。重量分布偏差被 定義為從復(fù)合物50獲取的局部基本重量測(cè)量值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。
在圖6A和6B中示出這兩種方法的應(yīng)用。不論4吏用這兩種方法中的哪 一種來(lái)確定重量分布偏差，都將顆粒-基底復(fù)合物50的一樣本500切割至 約225mm (寬度或橫向)x 600mm (長(zhǎng)度或機(jī)器方向)的樣本尺寸。樣本 500可從連續(xù)片(即，例如可從生產(chǎn)過(guò)程中獲得)切割而成，或者其可從 現(xiàn)有的吸收性物品(例如，尿布或女性衛(wèi)生產(chǎn)品)切割而成。
如圖6A所示，在測(cè)量線性重量分布偏差時(shí)，沿樣本中心線504 (即， 將樣本分成兩個(gè)大致相等半部的沿機(jī)器方向的線)從樣本500上獲取總共 七個(gè)子樣本502。每個(gè)子樣本502具有約20 112的截面積506,并且呈直徑 Ds約為5.05cm的圓形。子樣本502以約6cm的節(jié)距P布置，其中一個(gè)子 樣本502位于中心線504的中間，另有三個(gè)子樣本502沿中心線504位于 兩側(cè)。使用與子樣本502具有相同截面的鋼模(未示出)從樣本500上切 割和取下子樣本502。通過(guò)稱(chēng)量各個(gè)子樣本502的重量并除以其截面積506 來(lái)確定七個(gè)子樣本502中每一個(gè)的基本重量。線性重量分布偏差是七個(gè)基本重量測(cè)量值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(即，由測(cè)量值的平均值標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)準(zhǔn)偏差)。如圖6B所示，在測(cè)量區(qū)域重量分布偏差時(shí)，從樣本500上以2 x 7的 矩陣(即，橫向或x方向x機(jī)器方向或y方向)獲取總共十四個(gè)子樣本502。 每個(gè)子樣本502具有約20cm2的截面積506，并且呈直徑Ds約為5.05cm 的圓形。子樣本502以約6cm的節(jié)距P關(guān)于樣本中心線504對(duì)稱(chēng)分布地布 置在矩形點(diǎn)陣上。使用與子樣本502具有相同截面的鋼模(未示出)從樣 本500上切割和取下子樣本502。通過(guò)稱(chēng)量各個(gè)子樣本502的重量并除以 其截面積506來(lái)確定七個(gè)子樣本502中每一個(gè)的基本重量。區(qū)域重量分布 偏差是十四個(gè)基本重量測(cè)量值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(即，由測(cè)量值的平均值標(biāo) 準(zhǔn)化的標(biāo)準(zhǔn)偏差)。如果可獲得的顆粒-基底復(fù)合物50的尺寸限制了樣本500的尺寸，則 可將樣本長(zhǎng)度和/或?qū)挾认鄳?yīng)地減小至最大可用尺寸。如果所得到的樣本尺 寸不足以獲取具有約20cm2的截面積506的子樣本502，則可將截面積506 減小至測(cè)量總共七個(gè)或十四個(gè)子樣本502所需的程度(即，根據(jù)特定的重 量分布偏差)。如果截面積506如此減小，則其減小成^f吏得子樣本502布 置的節(jié)距P大約比子樣本502的直徑Ds大20%。上述說(shuō)明僅為了便于理解而給出，不應(yīng)當(dāng)將其理解為不必要的限制， 因?yàn)樵诒景l(fā)明范圍內(nèi)的變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，在成分蜂皮描述為包括組分或材料之處，除非另外i兌 明，應(yīng)設(shè)想該成分也可主要包括或包括所述組分或材料的任意組合。如本 領(lǐng)域技術(shù)人員按照上述公開(kāi)內(nèi)容所能理解的那樣，應(yīng)認(rèn)為組分的組合包括 均質(zhì)的和/或異質(zhì)的混合物。
權(quán)利要求
1、一種用于氣動(dòng)輸送固體顆粒的雙組分噴嘴，包括內(nèi)導(dǎo)管，該內(nèi)導(dǎo)管包括內(nèi)壁、由所述內(nèi)壁限定的內(nèi)離開(kāi)平面和被限定為由所述內(nèi)壁包圍的空間的內(nèi)流動(dòng)區(qū)域；圍繞所述內(nèi)導(dǎo)管的外導(dǎo)管，該外導(dǎo)管包括外壁、由所述外壁限定的外離開(kāi)平面以及被限定為所述內(nèi)壁和所述外壁之間的空間的外流動(dòng)區(qū)域；和孔板，該孔板包括內(nèi)邊緣、外邊緣和多個(gè)孔口，其中所述外邊緣在所述外離開(kāi)平面處附接到所述外壁，所述內(nèi)邊緣在所述內(nèi)離開(kāi)平面處附接到所述內(nèi)壁；其中所述雙組分噴嘴能夠?qū)㈦x開(kāi)所述內(nèi)流動(dòng)區(qū)域的固體顆粒施加到基底上，使得所述固體顆粒具有小于約15％的線性重量分布偏差。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述線性重量分 布偏差小于約10%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述線性重量分 布偏差小于約5%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述雙組分噴嘴 能夠?qū)㈦x開(kāi)所述內(nèi)流動(dòng)區(qū)域的固體顆粒施加到基底上，使得所述固體顆粒 具有小于約15%的區(qū)域重量分布偏差。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述區(qū)域重量分 布偏差小于約10%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述區(qū)域重量分 布偏差小于約5%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述固體顆粒包 括高吸收性聚合物顆粒。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述高吸收性聚 合物顆粒包括微粒。
9、 才艮據(jù)權(quán)利要求7所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述高吸收性聚合物顆粒包括纖維、薄片和滴狀顆粒中的至少一種。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙組分噴嘴，其特征在于 所迷?xún)?nèi)導(dǎo)管具有帶內(nèi)徑的圓形截面； 所述外導(dǎo)管具有帶外徑的圓形截面； 所述外徑大于所述內(nèi)徑；以及所述內(nèi)導(dǎo)管和所述外導(dǎo)管排布成使得所述外流動(dòng)區(qū)域具有基本為環(huán)形 的截面。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述外導(dǎo)管完 全地圍繞所述內(nèi)導(dǎo)管。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，包括多個(gè)部分 地圍繞所述內(nèi)導(dǎo)管的外導(dǎo)管，其中所述外導(dǎo)管繞所述內(nèi)導(dǎo)管沿周向分布。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述孔口具有 筒形形狀。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述孔口具有 沿大致從所述內(nèi)離開(kāi)平面到所述外離開(kāi)平面的方向擴(kuò)張的截頭圓錐形狀。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述孔口具有 在約1 mm到約5 mm范圍內(nèi)的直徑。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述孔口具有 在約2 mm到約4 mm范圍內(nèi)的直徑。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述多個(gè)孔口 具有相對(duì)于所述孔板的外邊緣和內(nèi)邊緣之間的表面面積在約0.01到約0.1 范圍內(nèi)的表面面積。
18、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述多個(gè)孔口 具有相對(duì)于所述孔板的外邊緣和內(nèi)邊緣之間的表面面積在約0.02到約0.05 范圍內(nèi)的表面面積。
19、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所迷孔板和所 述外壁限定有接觸角，所述接觸角小于90。。
20、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述孔板和所述外壁限定有接觸角，所述接觸角在約5。到約75°的范圍內(nèi)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙組分噴嘴，其特征在于，所述孔板和所 述外壁限定有接觸角，所述接觸角在約30°到約70°的范圍內(nèi)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙組分噴嘴，其特征在于所述孔板和所述外壁限定有接觸角； 每個(gè)孔口具有與所述孔板限定有孔口角的軸線；以及所述接觸角和所述孔口角之和小于180°。
23、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙組分噴嘴，其特征在于 所述孔板和所述外壁限定有接觸角； 每個(gè)孔口具有與所述孔板限定有孔口角的軸線；以及所述接觸角和所述孔口角之和在約95°到約165°的范圍內(nèi)。
24、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙組分噴嘴，其特征在于所述孔板和所述外壁限定有接觸角； 每個(gè)孔口具有與所述孔板限定有孔口角的軸線；以及所述接觸角和所述孔口角之和在約120°到約160。的范圍內(nèi)。
25、 一種用于氣動(dòng)輸送固體顆粒的雙組分噴嘴，包括內(nèi)導(dǎo)管，該內(nèi)導(dǎo)管包括內(nèi)壁、由所述內(nèi)壁限定的內(nèi)離開(kāi)平面和#1限定 為由所述內(nèi)壁包圍的空間的內(nèi)流動(dòng)區(qū)域；圍繞所述內(nèi)導(dǎo)管的外導(dǎo)管，該外導(dǎo)管包括外壁、由所述外壁限定的外 離開(kāi)平面以及被限定為所述內(nèi)壁和所述外壁之間的空間的外流動(dòng)區(qū)域；和孔板，該孔板包括內(nèi)邊緣、外邊緣和多個(gè)孔口，其中所述外邊緣在所 述外離開(kāi)平面處附接到所述外壁，所述內(nèi)邊緣在所述內(nèi)離開(kāi)平面處附接到 所述內(nèi)壁；其中所述孔板和所述外壁限定有接觸角；每個(gè)孔口具有與所述孔板限定有孔口角的軸線；所述接觸角小于卯。；并且 所述接觸角和所述孔口角之和小于180°。
26、 一種用于將固體顆粒均勾地施加到基底上的方法，包括以下步驟(a) 提供雙組分噴嘴，所述雙組分噴嘴包括內(nèi)導(dǎo)管，該內(nèi)導(dǎo)管包括內(nèi)壁、由所述內(nèi)壁限定的內(nèi)離開(kāi)平面和被 限定為由所述內(nèi)壁包圍的空間的內(nèi)流動(dòng)區(qū)域；圍繞所述內(nèi)導(dǎo)管的外導(dǎo)管，該外導(dǎo)管包括外壁、由所述外壁限定 的外離開(kāi)平面以及被限定為所述內(nèi)壁和所述外壁之間的空間的外流動(dòng)區(qū) 域；和孔板，該孔板包括內(nèi)邊緣、外邊緣和多個(gè)孔口，其中所述外邊緣 在所述外離開(kāi)平面處附接到所述外壁，所述內(nèi)邊緣在所述內(nèi)離開(kāi)平面處附 接到所述內(nèi)壁，并且所述孔板和所述外離開(kāi)平面限定有小于90。的接觸角；(b) 將固體顆粒氣動(dòng)地進(jìn)給至所述內(nèi)流動(dòng)區(qū)域；(c) 將氣流供給至所述外流動(dòng)區(qū)域；(d )使從所述內(nèi)流動(dòng)區(qū)域離開(kāi)所述雙組分噴嘴的固體顆粒與從所述外 流動(dòng)區(qū)域離開(kāi)所述雙組分噴嘴的氣流混合，從而形成混合的顆粒流；和 (e)將所述混合的顆粒流施加到基底上，從而形成顆粒-基底復(fù)合材料。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述顆粒-基底復(fù)合 材料具有小于約15%的線性重量分布偏差。
28、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述顆粒-基底復(fù)合 材料具有小于約15%的區(qū)域重量分布偏差。
29、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述固體顆粒包括高 吸收性聚合物顆粒。
30、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述氣動(dòng)地進(jìn)給固體 顆粒的步驟還包括將絨毛氣動(dòng)地進(jìn)給至所述內(nèi)流動(dòng)區(qū)域。
31、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述氣動(dòng)地進(jìn)給固體 顆粒的步驟還包括將固體粘合劑氣動(dòng)地進(jìn)給至所述內(nèi)流動(dòng)區(qū)域。
32、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述氣動(dòng)地進(jìn)給固體 顆粒的步驟包括將新鮮的固體顆粒和被回收的固體顆粒進(jìn)給至所述內(nèi)流動(dòng)區(qū)域。
33、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述供給氣流的步驟 還包括將水供給至所述外流動(dòng)區(qū)域。
34、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述供給氣流的步驟 還包括將粘合劑供給至所述外流動(dòng)區(qū)域。
35、 一種按照根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法形成的吸收性物品。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于氣動(dòng)地輸送固體顆粒的雙組分噴嘴(200)。該噴嘴大體包括用于輸送固體顆粒如高吸收性聚合物顆粒的內(nèi)導(dǎo)管(210)和用于輸送經(jīng)孔板(300)導(dǎo)入離開(kāi)所述噴嘴的固體顆粒的路徑中的外氣流的外導(dǎo)管(220)。所述外氣流改善固體顆粒在沉積到基底上而形成復(fù)合材料時(shí)的重量分布。除固體顆粒之外，所述噴嘴(200)還能可選地輸送其它組分，例如絨毛、粘合劑和水。還公開(kāi)了一種適于包含在吸收性物品中的復(fù)合材料的生產(chǎn)方法。
文檔編號(hào)B05B7/14GK101547743SQ200780045027
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月5日
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