CN102176976A - 可调节的固体颗粒施用系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于施用固体颗粒的施用系统，该系统包括：喷射器壳，其具有材料入口、气体入口和材料出口；以及，闭塞器，其可移动地布置在喷射器壳内位于气体入口和材料出口之间。所述喷射器壳和闭塞器在其间限定至少一个可调节孔，所述可调节孔在材料入口的下游并且与气体入口和材料出口流体连通。当所述闭塞器在第一位置时所述孔具有第一开口面积，以及当所述闭塞器在第二位置时所述孔具有第二开口面积，第二开口面积不同于第一开口面积。该系统还包括喷嘴，该喷嘴具有喷嘴入口和喷嘴出口，所述喷嘴入口被联接至材料出口，且所述入口具有圆形横截面以及所述出口具有矩形横截面。
Description
技术领域
本公开文本针对一种用于将固体颗粒材料施用至基底(substrate)以生产例如吸湿用品——诸如婴儿纸尿裤、成人失禁用品和女性卫生用品之类——的系统。具体地，本公开文本涉及一种允许以均匀模式将固体颗粒材料——包括超吸收性聚合物(SAP)颗粒——可调节地施用至基底的目标区域的系统。
背景技术
在典型的气流成网(air-laying)工艺中，SAP颗粒被施用至基底以形成诸如婴儿纸尿裤、成人失禁用品和女性卫生用品之类的吸湿用品的吸收芯。传统的SAP施用系统缺乏将SAP颗粒均匀地(即，以受控方式)施用至基底的能力。另外，除了通过改变关联的压缩空气源的输出，传统的SAP施用系统缺乏控制所施用的SAP的量的能力。
图1示出了供SAP颗粒12使用的传统的施用装置10。施用装置10由具有圆柱形横截面的导管14限定。导管14具有包围流动区域18的壁16。当SAP颗粒12通过施用装置10被气动传输时，通常在流动区域18中形成非均匀气流20。如图1所示，非均匀气流20具有大体螺旋形状，尽管可遇到其他非均匀性(空间依赖性、时间依赖性或者两者都有)。
由于SAP颗粒12和输送空气之间的流动性差异，由非均匀气流20所引起的离心力趋向于使流动区域18内的SAP颗粒12分开。当SAP颗粒12到达施用装置10的末端时，它们趋向于非均匀地分布在导管14的横截面上，如图2中所示。另外，图2示出了SAP颗粒分布22的时间依赖性质，这由所示出的当颗粒离开施用装置10时螺旋形非均匀气流20导致。
SAP颗粒分布22的非均匀、时间依赖性质对颗粒-基底复合材料——例如在诸如婴儿纸尿裤、成人失禁用品和女性卫生用品之类的吸湿用品的生产中使用的颗粒-基底复合材料——的形成具有显著的影响。图3中示出了非均匀气流20对颗粒-基底复合材料24的影响。最终，当SAP颗粒被施用至位于成形腔中的成形表面上的基底26时，所施用的颗粒层28是非均匀的。例如，如果施用装置10被用于在基底26相对于施用装置10沿y方向移动时施用SAP颗粒至基底26，则图3中示出的非均匀分布导致所施用的颗粒层28具有在与基底26共面的两个方向上(即，x方向和y方向，或者等价地，在横向上和纵向上)变化的局部最大厚度30(即，在z方向上)。
在基底上所施用的SAP颗粒的非均匀分布是不期望的。如此形成的产品具有对应的变化不定的组分，并且由于超出质量控制规格的不合格产品率增加。相对于期望的平均分布，此类产品中的重量分布偏差可高达40％。不能控制SAP颗粒的施用还导致其他工艺的低效，例如在成形机周围的SAP材料的损失，必须增加循环通过成形机的各种滤网的SAP的量，这从而弱化了工艺性能特性且降低了成形机中的各种滤材的寿命。
如下面更详细的陈述，本公开文本提出了一种改进的组件，该改进的组件包括替代上面所讨论的传统设备和方法的有利实施方案。
发明内容
根据本公开文本的一个方面，提供了一种用于施用固体颗粒的施用系统。该系统包括：喷射器(injector)壳，其具有材料入口、气体入口、以及材料入口的下游的材料出口；以及，闭塞器(occluder)，其可移动地布置在所述喷射器壳内位于所述气体入口和所述材料出口之间。所述喷射器壳和所述闭塞器在其间限定至少一个可调节孔，所述可调节孔在所述材料入口的下游并且与所述气体入口和所述材料出口流体连通。当所述闭塞器在相对于所述喷射器壳的第一位置时所述孔具有第一开口面积(open area)，以及当所述闭塞器在相对于所述喷射器壳的第二位置时所述孔具有第二开口面积，所述第二开口面积不同于所述第一开口面积。该系统还包括喷嘴，该喷嘴具有喷嘴入口和喷嘴出口，所述喷嘴入口被联接至所述喷射器壳的材料出口，且所述入口具有圆形横截面以及所述出口具有矩形横截面。
根据本公开文本的另一方面，提供了一种使用施用系统将固体颗粒材料施用至基底的方法。该施用系统包括：喷射器壳，其具有材料入口、气体入口、和材料入口下游的材料出口；闭塞器，其可移动地布置在所述喷射器壳内位于所述气体入口和所述材料出口之间。所述喷射器壳和闭塞器在其间限定至少一个可调节孔，所述可调节孔在所述材料入口的下游并且与所述气体入口和所述材料出口流体连通。该施用系统还包括喷嘴，该喷嘴具有喷嘴入口和喷嘴出口，该喷嘴入口被联接至所述喷射器壳的材料出口，所述入口具有圆形横截面以及所述出口具有矩形横截面。该方法包括：将所述闭塞器布置在相对于所述喷射器壳的第一位置，使得所述孔具有第一开口面积；使空气穿过所述孔；以第一速率将所述固体颗粒材料吸入所述喷射器壳中；将所述固体颗粒材料从所述喷嘴出口喷射到基底上。该方法进一步包括：将所述闭塞器移动至相对于所述喷射器壳的第二位置，使得所述孔具有第二开口面积，所述第二开口面积不同于所述第一开口面积；使空气穿过所述孔；以第二速率将所述固体颗粒材料吸入所述喷射器壳中，所述第二速率不同于所述第一速率；以及，将所述固体颗粒材料从所述喷嘴出口喷射到基底上。
附图说明
相信从下文结合附图的描述中将更全面地理解本公开文本。为了更清晰地示出其他元件，一些图可能通过省略选定的元件而被简化。所述一些图中的元件的省略未必表明在任何示例实施方案中的具体元件的存在或缺失，除非在对应的书面描述中被明确描绘。这些图都未必按比例绘制。
图1是根据现有技术的施用装置的横截面视图；
图2是根据图1的施用装置的一系列端视图，示出了施用装置内的固体颗粒分布；
图3是使用图1的施用装置所产生的颗粒-基底复合材料的立体图；
图4是根据本公开文本的施用系统的侧视图；
图5是图4的施用系统的平面视图；
图6是沿图5中的线6-6所取的图4的施用系统的喷射器壳和闭塞器的横截面视图，其中闭塞器在第一位置；
图7是沿图5中的线6-6所取的图4的施用系统的喷射器壳和闭塞器的横截面视图，其中闭塞器在第二位置；
图8是图4的施用系统的喷嘴的立体图；
图9是沿图8中的线9-9所取的图8的喷嘴的横截面视图；
图10是图8的喷嘴的端视图；
图11是与生产系统组装在一起以例如在吸湿用品的制造中将SAP施用至基底的图4的施用系统的图解视图；
图12是使用图4的施用系统所生产的颗粒-基底复合材料的立体图；
图13是喷射器内的直径与通过施用装置系统的流率之间的相互关系的曲线图；以及
图14是图4的施用系统的变体的端视图。
具体实施方式
尽管下文对本发明的不同实施方案进行了详细描述，但是应理解，本发明的法律范围是由本专利篇尾所陈述的权利要求的措辞所限定。该详细描述仅应被解释为例示，且未描述本发明的每一可能的实施方案，因为即使有可能的话，描述每一可能的实施方案也将是不切实际的。多种替代的实施方案可使用当前技术或者在该专利的提交日之后发展的技术来实施，这些实施方案都将落入限定本发明的权利要求的范围内。
应理解，除非术语在本专利中使用句子“如本文所使用的，术语‘____’在此限定意为......”或者相似的句子被明确限定，并不存在意向来明确地或者暗示地超出其明显或者普通意义而来限制该术语的意义，并且所述术语不应被解释为被限制在基于本专利的任一部分(除了权利要求的语言)所做出的任何声明的范围内。本专利的篇尾处的权利要求中所引述的任何术语，在某种程度上是以与单个意思一致的方式在本专利中被涉及，这仅是为了清楚以不迷惑读者，并且不旨在使得这样的权利要求的术语通过暗示或者其他方式被限制为如此单个意思。最后，除非权利要求的元件通过引用措辞“意为”来限定，并且功能未通过引用任何结构来限定，任一权利要求的元件的范围不旨在基于35 U.S.C§112第六款的应用来解释。
施用系统
图4至图10示出了供固体颗粒材料使用的施用系统100的第一实施方案，其中固体颗粒材料包括超吸收性聚合物(SAP)颗粒。该施用系统100包括：喷射器壳102、闭塞器104(如在图6和图7中更好地示出)和喷嘴106。该施用系统100还可包括其他结构，如在下面更详细地描述。尽管施用系统100有利地包括喷射器壳102、闭塞器104和喷嘴106，但是该系统100可仅包括喷射器壳102，和闭塞器104或喷嘴106。因此，应意识到，这些元件可被彼此分立地使用。
现在参考图6和图7，喷射器壳102具有材料入口110、气体入口112、以及材料入口110下游的材料出口114。闭塞器104可移动地布置在喷射器壳102内位于气体入口112和材料出口114之间。具体地，闭塞器104可以是具有第一端122和第二端124的管120的形式。如所示出的，第一端122可被完全布置在喷射器壳102内，而第二端122穿过材料入口110悬挂在喷射器壳102上。
喷射器壳102和闭塞器104在其间限定至少一个可调节孔130，该至少一个可调节孔130在材料入口110的下游，并且与气体入口112和材料出口114流体连通。闭塞器104在相对于喷射器壳102的第一位置(参看图6)时，孔130具有第一开口面积。闭塞器104在相对于喷射器壳102的第二位置时，孔130还具有第二开口面积，第二开口面积不同于第一开口面积(参看图7)。如所示出的，第一开口面积可以很小以致于有效地闭合，使得第二开口面积显著大于第一开口面积。
更具体地，参考图6，喷射器壳102具有内孔140，该内孔140被喷射器壳102的内表面142所限定。布置在喷射器壳102内的管120的第一端122被布置在内孔140中。如所示出的，内孔140具有纵向轴线144，并且管120沿着纵向轴线144布置。应意识到，根据其他实施方案，管120可不与内孔140的纵向轴线144对准。
管120具有围绕第一端122布置的边沿150。根据示出的示例实施方案，可调节孔130被限定在喷射器壳102的内表面142和管120的边沿150之间。应意识到，如此所限定的孔130具有环形或者类环形形状。
但是，还应意识到，喷射器壳102和闭塞器104不局限于仅在此示出的那些结构。例如，根据一个替代实施方案，壳102可限定与气体入口连接的一个或多个管状通道，每一通道都具有一个出口。根据所述实施方案，该闭塞器可包括一个或多个板，该一个板或该多个板可与通道的出口配合以限定一个或多个孔，并且该一个板或该多个板是可移动的从而被布置在出口上方以改变如此限定的孔的开口空间。所述实施方案也将在本公开文本的范围内。
继续参考图6和图7，管120还具有外表面160。外表面160与喷射器壳102的内表面142，至少部分地在区域162上被间隔开。间隔开的表面142、160在其间限定腔164，该腔164也是环形或者类环形形状。腔164与气体入口112和可调节孔130流体连通。
管120还具有不与内孔140的内表面142如此间隔开的第二区域166，该第二区域166在管120的第一端122以及第一区域162的上游。在第二区域166中，表面160几乎邻接或邻接内表面142。在该区域166中，至少一个密封件170可被布置在喷射器壳102的内表面142和管120的外表面160之间。如所示出的，两个所述密封件170可被布置在表面142、160之间。
具体地，管120可具有在外表面160中形成的一个或多个槽172。密封件170——其可以是弹性体O型环的形式——可被布置在槽172内。通过这种方式，密封件170可被布置在管120的外表面160和喷射器壳102的内表面142之间。
管120还具有第三区域180，与第二区域166相似，在第三区域180中，外表面160不以与第一区域162中表面160被间隔开的相同方式与喷射器壳102的表面142间隔开。但是，与第二区域166不同，第三区域180中的表面160与表面142配合，以将管120附接至喷射器壳102。具体地，表面160在区域180中是有螺纹的，并且表面142的配对部分182也以相似的方式是有螺纹的。区域180中的表面142、166的螺纹啮合可移动地将管120附接至喷射器壳102。
环182在区域180中围绕管120的第二端124布置。环182具有与管120的外表面160的螺纹区域180配合的螺纹内表面。通过环182的螺纹和管120的螺纹区域180的相互作用，环182围绕轴线144的移动使得管120沿着且围绕轴线144移动。
因此，管120从其第二端124悬臂式地进入内孔140，第一端122悬挂在内孔140中。为了协助支撑管120的第一端122并且保持其沿着轴线144居中，一个或多个支撑件190被布置在管120和喷射器壳102之间的空间164中。每一个所述支撑件190都具有附接至喷射器壳102的第一端192，以及邻近管120的外表面160的第二端194。如所示出的，支撑件190可以是三角形板的形式；但是，支撑件190并非在所有实施方案中都如此限制，也可包括其他结构。另外，尽管所讨论的支撑件190邻近管120的外表面160，但是支撑件190还可在一个或多个点处邻接外表面160。
如此已讨论了喷射器壳102和闭塞器104的结构和操作，现在参考有关喷嘴106的结构的图8至图10。喷嘴106具有：喷嘴入口200，其可与喷射器壳102的材料出口114联接；以及，喷嘴出口202。如所示出的，入口200具有圆形横截面(参看图8和图9)，而出口202具有矩形横截面(参看图10)。
应意识到，实际上喷嘴106具有两个部分204、206。在第一部分204中，通过使用在圆形和矩形之间逐渐改变横截面形状的弯曲表面，以连续方式通过多个不同形状的中间横截面的转换，形成在入口200的圆形横截面和出口202的矩形横截面之间的过渡。在第二部分206中，矩形横截面的导管208(参看图9)从第一部分204延伸至出口202。
出口202具有长度(图10中从左至右的较长的尺寸)和宽度(图10中从顶部到底部的较短的尺寸)。应意识到，根据使用施用系统100生产的具体的产品，可改变所述长度和宽度。但是，根据该系统100的一个示例实施方案，长度可在约80mm和约250mm之间，以及宽度可在约20mm和约65mm之间。根据另一示例实施方案，对于成人失禁用品，长度可以是约168mm，以及宽度可以是约27mm；对于婴儿纸尿裤，长度可以是约90mm，以及宽度可以是约49mm。
如此已讨论了喷射器壳102、闭塞器104和喷嘴106，现在参考图4和图5讨论该施用系统100的剩余部分。
从图的左手侧开始，漏斗220被附接至弯曲导管222的一端，该弯曲导管222依次被附接至直导管224。考虑到直导管224可显著长于施用系统100的其他元件这一事实，直导管224以断裂视图示出。漏斗220可邻近充满一份固体颗粒材料(参看图11)的料斗布置，从而经由导管222、224将料斗与喷射器壳102的材料入口110联接。尽管未在图4和图5中示出，料斗也将被认为是施用系统100的一部分。
沿着喷射器壳102往前，将注意到，配件226附接至喷射器壳102。配件226与喷射器壳102的气体入口112流体连通(参看图6和图7)。配件226可与压缩空气源连接(参看图11)，从而将压缩空气源与气体入口联接。替代地或额外地，配件226可与蒸汽源连接。尽管未在图4和图5中示出，压缩空气源也将被认为是施用系统100的一部分。
沿着系统100进一步向下，扩散器228可被定位在材料出口114处。扩散器228可具有附接至喷射器壳102的材料出口114的扩散器入口230。扩散器228还可具有与喷嘴入口200联接的扩散器出口232。具体地，导管234可具有附接至扩散器出口232的导管入口236，以及附接至喷嘴入口200的导管出口238。与导管224相似，考虑到导管234可显著长于施用系统100的其他元件这一事实，导管234以断裂视图示出。
固体颗粒材料
使用施用系统100来施用的固体颗粒材料可包括SAP颗粒，该SAP颗粒在吸收液体材料时是有用的。这些颗粒可具有任何期望的形状，例如立方体、棒状(例如，纤维)、多面体、球体或半球体(例如，细粒)、圆形或半圆形(例如，具有或者不具有内部空隙的液滴状)、盘状(例如，片状)、角状、不规则等。SAP颗粒通常具有从约100μm到约850μm范围内的颗粒尺寸，尽管也可存在小至约45μm的颗粒。SAP颗粒的重量平均颗粒尺寸通常在约150μm到约600μm的范围内。当使用具有非球体或者非半球体形状的SAP颗粒时，颗粒尺寸是这样的：分布中较小的颗粒具有等于约100μm的球体的体积，分布中较大的颗粒具有等于约850μm的球体的体积。
SAP颗粒通常由能够吸收其自身重量的若干倍的水、盐水、尿和/或其他液体的轻度交联的聚合物形成。SAP颗粒可通过制备SAP的传统工艺来制成，这些工艺在本领域中是公知的，并且包括例如溶液聚合以及反相悬浮聚合。对施用系统100有用的SAP颗粒由一个或多个单烯键式不饱和化合物制备，这些单烯键式不饱和化合物具有至少一个酸部分，例如羧基、羧酸酐、羧酸盐、磺酸、磺酸盐、硫酸、硫酸盐、磷酸、磷酸盐、膦酸或者膦酸盐。合适的单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、富马酸、顺丁烯二酸酐，及其钠、钾和铵盐。特别优选的单体包括丙烯酸及其钠盐。
除了SAP颗粒，固体颗粒材料可包括绒毛。绒毛协助使产生的固体颗粒材料的施用层具有良好毛细管性质的缠结结构(entangled structure)，从而增加由固体颗粒材料和基底的复合材料制成的产品的吸收效率。具体地，经由毛细管作用，绒毛有助于将液体材料(例如，纸尿裤中的尿废物)从复合材料的顶部表面运输至复合材料的内部，其中液体材料可被次表面的SAP颗粒吸收。
绒毛包括诸如纤维素纤维之类的天然材料，和诸如聚合物纤维之类的合成材料。纤维素纤维可以包括但不限于：诸如亚硫酸盐和硫酸盐(有时称为牛皮纸)浆之类的化学木浆，以及诸如磨木浆、热法机械浆和化学热磨机械浆之类的机械木浆。更具体地，浆纤维可包括棉花、其他典型的木浆、醋酸纤维素、脱粘化学木浆以及它们的组合。也可使用源自阔叶树和针叶树的浆。另外，纤维素纤维可包括亲水材料，例如天然植物纤维、马利筋绒(milkweed floss)、棉纤维、微晶纤维素、微纤维素化纤维素、多糖纤维(例如，甘蔗纤维)或者任意上述这些材料与木浆纤维的组合。合适的纤维素绒毛纤维包括，例如，NB480(从Weyerhaeuser Co.，Federal Way，WA可得)；NB416(漂白的南方软木牛皮纸浆；从Weyerhaeuser Co.可得)；CR 54(漂白的南方软木牛皮纸浆；从Bowater Inc.，Greenville，SC可得)；SULPHATATE HJ或者RAYFLOC JLD(化学改性硬木浆；从Rayonier Inc.，Jessup，GA可得)；NF 405(化学处理的漂白的南方软木牛皮纸浆；从Weyerhaeuser Co.可得)；以及，CR 1654(漂白的南方软木和硬木的混合的牛皮纸浆；从Bowater Inc.可得)。合适的聚合物纤维包括聚烯烃(例如聚丙烯)、人造纤维和聚酯，从Freudenberg Nonwovens(Charlotte，NC)、PGI Nonwovens(Charlotte，NC)和Rayonier，Inc.(Jessup，GA)可得。
SAP颗粒、绒毛或者其他类似纤维材料以如下的量被包括，使得组合的SAP颗粒和绒毛的基重通常在约400g/m2至约1200g/m2的范围内。相对于包括在复合材料中的SAP颗粒和绒毛的组合重量，包括在复合材料中的SAP颗粒通常在约5wt.％至80wt.％的范围内，例如约25wt.％至约55wt.％。同样，相对于包括在复合材料中的SAP颗粒和绒毛的组合重量，包括在复合材料中的绒毛通常在约20wt.％至约95wt.％的范围内，例如约45wt.％至约75wt.％。
固体颗粒材料还可包括粘结剂。所包括的任意粘结剂可附接至SAP颗粒的外部表面，便于SAP颗粒彼此之间以及与绒毛的附接。粘结剂可以是固体粘结剂颗粒的形式，通常具有从约10μm至约30μm范围内的颗粒尺寸，例如从约15μm至约25μm。合适的粘结剂包括天然有机粘结剂(例如，淀粉和其他多糖)、水基粘合剂和热熔粘合剂。合适的多糖基粘结剂从Lysac Technologies Inc.(Boucherville，Canada)是可得的。
当包括固体粘结剂时，固体粘结剂通常以SAP颗粒的流率的约0.005％至约40％的流率添加。粘结剂的流率可独立于SAP颗粒的流率而被选定。所使用的粘结剂的具体量被选定，从而使得流出施用系统100的每一SAP颗粒理论上在其外部表面上涂覆至少一些粘结剂之后，被沉积在基底上。然而，实际上，数目上高达约20％(例如，高达约10％)的SAP颗粒可无粘结剂。无粘结剂的SAP颗粒仍可以成功地沉积到基底上，因为存在邻近成功涂覆有粘结剂的SAP颗粒沉积的可能性。对于涂覆有粘结剂的那些SAP颗粒，每一单个SAP颗粒的表面积的约5％至约80％(例如约30％)是被涂覆的。
由于绒毛材料自身的缠结纤维结构，因此它不需要被涂覆粘结剂以形成至少松散的粘着结构。因而，用于产生期望程度的SAP颗粒覆盖率(即，关于被涂覆的SAP颗粒的数量分数，以及涂覆有粘结剂的每一SAP颗粒的表面积分数)的粘结剂流率足以导致所施用的颗粒层的组分在颗粒-基底复合材料中适当地粘结至彼此。
使用中的施用系统
施用系统100可用在将SAP颗粒施用至基底的工艺中。图11中示出了示例生产系统500，其中集成有施用系统100。生产系统500包括局部被成形腔504封闭的旋转式真空成形滚筒502。在一替代实施方案中(未示出)，可用水平环形带代替成形滚筒502。
原始绒辊(virgin fluff rol1)506将一张连续的原始绒毛508馈送给锤式粉碎机510。原始绒毛508可由与上面描述的被可选地馈送给施用系统100的绒毛材料相同的材料形成。然而，在单个应用中，原始绒毛508和施用系统100中的可选的绒毛不需由相同的材料形成。原始绒毛508优选地由聚合物纤维形成。锤式粉碎机510将该张连续的原始绒毛508纤维化成较短的、不连续的纤维。然后，纤维化的原始绒毛经由锤式粉碎机施用装置512馈送给成形腔504。
进入成形腔504的纤维化的原始绒毛被施用至旋转真空成形滚筒502的外部表面。成形滚筒502的旋转和真空使得在成形滚筒的外部表面上产生纤维化的原始绒毛的连续层，从而形成基底520并且进一步通过成形腔504输送该基底520。
施用系统100被定位，使得喷嘴出口202位于成形腔504中并且指向成形滚筒502。如上面所指出的，施用系统100可包括包含一份固体颗粒材料的进料斗530。计量设备(例如，螺旋进料机，诸如由Acrison，Inc.of Moonachine，NJ生产且出售的)将期望量的固体颗粒材料以固体进料流532传送至漏斗220。气流534经由配件226被传送至喷射器壳102的气体入口112。当使用的气体是空气时，气流534可由与配件226联接的压缩空气源536提供，也如上面所提及的。如果可选部件(例如，绒毛、粘结剂)由施用系统100传送，则该工艺中可包括附加的进料装置(未示出)。固体颗粒材料在538处进入成形腔504，然后在基底520上沉积为颗粒层540，从而形成颗粒-基底复合材料560。
相信施用系统100将提供与图12中示出的基底相似的基底。即，颗粒层540被施用至基底520，使得在图12中基底520沿y方向行进时颗粒层540的高度542随时间的推移基本上是常数，产生至基底520的均匀的施用高度。这将与图3示出的使用传统方法和装置生产的层的剖面进行比较，在图3中施用高度(z方向上)可随时间的推移沿进料方向(y方向上)显著波动。
还应当注意，图3中的层在颗粒层的各端部(在x方向上)是变化的。这是其中使用施用系统100施用的颗粒层540与使用传统方法和装置生成的颗粒层的另一不同之处：颗粒层540在端部544、546之间保持了均匀的高度。实际上，使用施用系统100所施用的层540可在端部544、546处具有显著且可辨别的层540末端。这应当与使用传统方法和装置所生产的、具有拙劣限定边缘的层形成了对比。当基底520仅一具体段待被颗粒层540覆盖时，这尤其是有利的，这减少了由于施用在所限定目标区域以外而形成的废弃品。
由于颗粒-基底复合材料560经由成形滚筒502输送通过成形腔504，清理辊(scarfing roll)570可选地用于从颗粒层540移除且回收余料。通过从具有局部高沉积量的复合材料560的区域中的颗粒层540移除材料，清理辊570可改进复合材料560的重量分布偏差。然而，清理辊570在用于改进在具有局部低沉积量的复合材料560的(即，低于清理辊570的水平)区域中的重量分布偏差时是无效的。在不使用清理辊570的情况下，施用系统100能够以降低复合材料560的重量分布偏差的方式将固体颗粒材料施用至基底520。因此，清理辊570可从生产工艺中省略。
当颗粒-基底复合材料560离开成形腔504时，它经由真空转移滚筒580从成形滚筒504移除。复合材料560经由转移滚筒580、582向下游输送，用于进一步的工艺步骤(未示出)，例如切割，其他吸湿用品组分(例如，膜、粘合剂、弹性物、非纺织物)的施用，以及最终的吸湿用品产品的包装(例如，纸尿裤或者女性卫生用品)。
在图11示出的实施方案中，在成形腔504内经由旋转集尘系统590抽出真空。该真空产生约7000每分钟标准立方英尺(scfm)至约16000scfm的总气流循环通过成形腔504。成形腔排气装置592移除在成形腔504的顶部空间悬浮的粉尘和其他固体(包括，例如，纤维化的原始绒毛、SAP颗粒、由施用系统100传输的可选的绒毛和/或粘结剂)，并且将该粉尘和其他固体传输至旋转集尘系统590。该旋转集尘系统590使用旋转过滤器(未示出)经由工艺排气装置(process exhaust)494将废物(例如，粉尘)从该工艺中排出。非废物(例如，纤维化的原始绒毛、SAP颗粒、可选的绒毛和/或粘结剂)经由工艺回收装置596通过旋转集尘系统590回收。在一个实施方案中(未示出)，工艺回收装置596可被直接馈送至成形腔504。然而，在示出的实施方案中，工艺回收装置596与固体进料流532结合，然后这两者被施用系统100输送至成形腔504。所述流的结合具有如下优势，其提供了增加的流动滞留时间，在此期间所回收的以及新的进料在进入成形腔之前被预混合，从而增加了最终的颗粒-基底复合材料560的同质性。
如所示出的，施用系统100所独有的一个优势是：该系统100被配置以通过孔130的可调节性来提供不同流率和不同压力的能力。具体地，应意识到，使用系统100来提供所述可调节性的方法包括：将闭塞器104布置在相对于喷射器壳102的第一位置，使得孔130具有第一开口面积；使空气穿过该孔130；以第一速率将固体颗粒材料吸入喷射器壳102；以及，将固体颗粒材料从喷嘴出口202喷射到基底上。另外，该方法可包括将闭塞器104移动至相对于喷射器壳102的第二位置，使得孔130具有第二开口面积，该第二开口面积不同于该第一开口面积。该方法还可包括：使空气穿过该孔130；以第二速率将固体颗粒材料吸入喷射器壳102，该第二速率不同于该第一速率；以及，将固体颗粒材料从喷嘴出口202喷射到基底上。
图13示出了在上述方法中管120的直径与固体颗粒材料的质量流率(材料被吸入喷射器以及从喷嘴出口喷射出的速率)之间的相互关系。根据本公开文本的示例性实施方案，超吸收性聚合物(SAP)的质量流率可在约80千克/小时(kg/hour)和约2000千克/小时之间。然而，SAP质量流量还可在约180千克/小时和约600千克/小时之间，或者甚至更具体地在约210千克/小时和约480千克/小时之间。然而，低于或高于图13中所示出的区域的所述方法的操作仍是可能的，尽管可能发生不期望的后果，例如非常高的压力损耗和/或气体和颗粒的分离。
施用系统的变体
如前面提及的，图4至图10中示出的实施方案仅仅是示例，并且可被修改且同时保持在本发明的教导内，尽管本文中并未具体示出该修改。然而，图14中示出了施用系统100的一个变体。根据该变体，施用系统100与二部件系统(two-component system)结合，例如该二部件系统可以如在PCT公开号WO 2008/068220的PCT申请中所公开的，该PCT申请要求美国临时申请No.60/872,942的优先权且指定美国，并且为了各种目的，该申请的全部内容被纳入本文中。
如所示出的，变体系统700包括适配器702，该适配器702可包括类似于图8至图10中示出的喷嘴106的结构。适配器702限定材料流可流经的两个分立的系统。第一材料流通过孔704流出适配器702，而第二材料流通过布置在适配器702的中心的矩形喷嘴出口706流出。由于孔704比喷嘴出口706距离适配器702的纵向轴线更远，流出孔704的材料流可称作外部流，而流出喷嘴出口706的材料流可称作内部流。例如，内部流可以是上面描述的流出系统100的流。
孔704形成在具有内部边缘710和外部边缘712的板708中。板708相对于适配器702的纵向轴线在内部边缘710和外部边缘712之间成角度。具体地，板708被成角度以生成会聚流：流出孔704的外部流被指向流出喷嘴出口706的内部流，从而在适配器702的下游的自由流区域与内部流混合。相信以会聚方式的流的混合不仅改进了由系统700施用的固体颗粒的均匀性，而且还改善了外部流与内部流的混合。
外部流可包括，例如水和/或蒸汽。包括水可减少固体颗粒和绒毛上的静电荷的积聚。水可进一步便于粘结剂与固体颗粒的附接。此外，外部流可包括液体粘结剂，该液体粘结剂可不包括在内部流中。
Claims (18)
1.一种用于施用固体颗粒的施用系统，该系统包括：
-喷射器壳，其具有材料入口、气体入口、以及所述材料入口的下游的材料出口；
-闭塞器，其可移动地布置在所述喷射器壳内位于所述气体入口和所述材料出口之间，所述喷射器壳和所述闭塞器在其间限定至少一个可调节孔，所述可调节孔在所述材料入口的下游并且与所述气体入口和所述材料出口流体连通，当所述闭塞器在相对于所述喷射器壳的第一位置时所述孔具有第一开口面积，以及当所述闭塞器在相对于所述喷射器壳的第二位置时所述孔具有第二开口面积，所述第二开口面积不同于所述第一开口面积；以及
-喷嘴，具有喷嘴入口和喷嘴出口，所述喷嘴入口被联接至所述喷射器壳的所述材料出口，且所述入口具有圆形横截面以及所述出口具有矩形横截面。
2.根据权利要求1的施用系统，其中所述固体颗粒包括超吸收性聚合物(SAP)材料。
3.根据权利要求1的施用系统，其中：所述喷射器壳包括具有纵向轴线的内孔；以及，所述闭塞器包括管，该管具有布置在该内孔中的至少第一端，并且该管沿着所述纵向轴线在所述第一位置和所述第二位置之间轴向移动。
4.根据权利要求3的施用系统，其中所述喷射器壳具有限定所述内孔的内表面，以及所述管具有围绕所述第一端布置的边沿，所述可调节孔被限定在所述喷射器壳的内表面和所述管的边沿之间。
5.根据权利要求4的施用系统，其中所述管具有与所述喷射器壳的内表面间隔开的外表面，其间至少部分地限定一个腔，所述腔与所述气体入口和所述可调节孔流体连通。
6.根据权利要求5的施用系统，进一步包括至少一个密封件，所述密封件被布置在所述管的第一端的上游并且在所述喷射器壳壁的内表面和所述管的外表面之间。
7.根据权利要求5的施用系统，进一步包括支撑件，所述支撑件具有附接至所述喷射器壳的第一端，以及邻近所述管的外表面第二端，从而使所述管在所述内孔中居中。
8.根据权利要求3的施用系统，其中所述管经由螺纹连接被连接至所述喷射器壳，使得该管沿着且围绕所述纵向轴线移动。
9.根据权利要求1的施用系统，进一步包括与所述气体入口联接的压缩空气源。
10.根据权利要求9的施用系统，进一步包括与所述材料入口联接的料斗，并且一份固体颗粒材料被布置在该料斗中。
11.根据权利要求1的施用系统，进一步包括扩散器，该扩散器具有附接至所述喷射器壳的材料出口的扩散器入口，以及联接至所述喷嘴入口的扩散器出口。
12.根据权利要求11的施用系统，进一步包括导管，该导管具有附接至所述扩散器出口的导管入口，以及附接至所述喷嘴入口的导管出口。
13.根据权利要求1的施用系统，其中所述喷嘴出口具有80mm和250mm之间的长度，以及20mm和65mm之间的宽度。
14.一种使用施用系统将固体颗粒材料施用至基底的方法，该施用系统包括：喷射器壳，其具有材料入口、气体入口、和所述材料入口下游的材料出口；闭塞器，其可移动地布置在所述喷射器壳内位于所述气体入口和所述材料出口之间，所述喷射器壳和所述闭塞器在其间限定至少一个可调节孔，所述可调节孔在所述材料入口的下游并且与所述气体入口和所述材料出口流体连通；以及，喷嘴，其具有喷嘴入口和喷嘴出口，所述喷嘴入口被联接至所述喷射器壳的材料出口，所述入口具有圆形横截面以及所述出口具有矩形横截面，该方法包括：
-将该闭塞器布置在相对于所述喷射器壳的第一位置，使得所述孔具有第一开口面积；
-使空气穿过所述孔；
-以第一速率将所述固体颗粒材料吸入所述喷射器壳中；
-将所述固体颗粒材料从所述喷嘴出口喷射到基底上；
-将该闭塞器移动至相对于所述喷射器壳的第二位置，使得所述孔具有第二开口面积，所述第二开口面积不同于所述第一开口面积；
-使空气穿过所述孔；
-以第二速率将所述固体颗粒材料吸入所述喷射器壳中，所述第二速率不同于所述第一速率；以及
-将所述固体颗粒材料从所述喷嘴出口喷射到基底上。
15.根据权利要求14的用于施用固体颗粒材料的方法，其中所述固体颗粒材料是超吸收性聚合物(SAP)颗粒。
16.根据权利要求14的用于施用固体颗粒材料的方法，其中通过该系统的质量流率在约80千克/小时和约2000千克/小时之间。
17.根据权利要求16的用于施用固体颗粒材料的方法，其中通过该系统的质量流率在210千克/小时和480千克/小时之间。
18.一种吸湿用品，根据权利要求14的方法形成。
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