用於雷射剪切纖維材料的幅材的裝置和方法與流程
2023-08-04 00:22:26 5
本發明涉及用於雷射剪切纖維材料的幅材，優選地連續幅材的裝置和方法。更具體地，本發明適用於衛生內褲諸如嬰兒尿布、衛生巾等的製造。
背景技術：
：這些衛生製品通常包括通常被夾在非織造織物的可滲透內層和聚乙烯的不可滲透外層之間的吸收墊。此類製品的製造涉及初始形成併入前述層的連續幅材、接著成形該幅材並最終將該幅材分離為單個物品以準備好用於包裝。成形主要包括剪切腿外形，以及更具體地，用於給予該製品適合指定用途的輪廓。因此，這些操作使得剪切材料有必要以及用於這種類型的操作的現有技術裝置包括旋轉滾筒，在幅材沿預定方向前進時，該幅材圍繞該旋轉滾筒部分環繞，以及雷射剪切頭，在幅材經過滾筒的過程中，該雷射剪切頭對該幅材操作。藉助於低的維護要求並易於控制和調節，雷射剪切頭特別適合用於製造衛生內衣產品的工藝，特別是與用在相同
技術領域：
的需要頻繁更換刀片或在所有的事件中需要頻繁銳化刀片的旋轉刀頭切割系統相比。雖然此類應用的正面作用是顯而易見的，但是使用雷射剪切的一個缺陷毫無疑問在於與雷射發生器相關的成本和總體尺寸。實際上，雖然雷射源的設計使幅材的整體厚度純化，但是主要纖維材料的存在意味著，在幅材的許多部分，雷射束穿過幅材但不接觸材料。換句話說，雖然雷射源的功率(並因此成本和尺寸)使得其能夠剪切幅材，但是大部分的光束未被使用。技術實現要素：鑑於上面的缺陷，本發明的主要技術目的是發明用於雷射剪切纖維材料的幅材並能夠克服上述缺陷的裝置和方法。在本技術目的的語境下，本發明的一個重要目的是提供低成本的並降低用於剪切纖維材料的幅材的雷射器的總體尺寸的裝置和方法。本發明的另一目的是發明用於雷射剪切纖維材料的幅材從而更少浪費雷射源的能量的方法和裝置。所指定的技術目標和目的基本上通過包括在權利要求中列出的技術特徵的用於雷射剪切纖維材料的幅材的裝置來實現。所指定的目的還通過包括在權利要求中列出的技術特徵的用於雷射剪切纖維材料的幅材的方法來實現。附圖說明本發明的另外特徵和優點在用於雷射剪切纖維材料的幅材的裝置的優選而非排他性實施例的非限制性描述中是更清晰的，如在附圖中所示，其中：-圖1示出根據本發明的用於雷射剪切纖維材料的幅材的裝置的第一實施例的示意性側視圖；-圖1a、1b、1c為圖1的裝置的剪切區的細節；-圖2示出圖1的用於雷射剪切纖維材料的幅材的裝置的第一變體的實施例；-圖3示出圖1的用於雷射剪切纖維材料的幅材的裝置的第二變體的實施例；-圖4示出圖1的用於雷射剪切纖維材料的幅材的裝置的第三變體的實施例。具體實施方式參考附圖，標號1表示用於雷射剪切纖維材料的幅材3的裝置。因此，幅材3的材料優選由纖維製成，就是說，該幅材具有與滿區「R」交替的空區「V」。換句話說，幅材3由至少一種可變密度的材料製成，其纖維是離散的，定義空出部分即空區。應指出，在一些應用中，根據本發明的裝置1也可以用於剪切具有均勻結構的其它種類的材料。優選地，裝置1被裝配在用於製造衛生內衣，諸如嬰兒尿布或衛生巾的機器中。因此，該裝置包括示意性示出的退繞機2，該退繞機為已知的類型，在該退繞機，優選為連續的並被填料的幅材3例如通過並置為滲透材料的第一層3a和為不可滲透材料的第二層3b並置於未示出的兩個吸收材料的一部分之間從而構成襯墊來製成。該操作例如通過兩個饋送輥4和未在附圖中示出的已知類型的用於添加墊的裝置來完成。接下來，連續幅材3因此藉助於合適的運動裝置6被推進，該運動裝置被構造成給予待剪切的並定義饋送表面「B」的材料幅材3的運動。更準確地，運動裝置6至少包括傳送裝置7，幅材3圍繞該傳送裝置至少部分被卷繞並與其構成用於幅材3的饋送方向「A」。優選地，傳送裝置7包括沿饋送方向「A」可移動並構成幅材3的支持元件的外套膜7a。因此，套膜7a構成饋送表面「B」。因此，在此構形中，連續幅材3在其沿方向「A」行進時，伴隨著套膜7a的旋轉運動，從而避免在連續幅材3和套膜7a自身之間的摩擦。在優選的實施例中，傳送裝置7優選由旋轉滾筒8限定，使得連續幅材3圍繞旋轉滾筒8至少部分被卷繞。優選地，為保證處理精度，該裝置配備有可操作位於傳送裝置7上遊的拉緊裝置5(基本上為已知的類型)。更優選地，另外的拉緊裝置4可操作位於傳送裝置7(即，旋轉滾筒8)的下遊以傳遞幅材3以進行進一步的處理。根據本發明的目的，運動裝置6(即，傳送裝置7)至少部分地設置有第一剪切區Z1，在該剪切區，至少對幅材3進行首次剪切(或深切/預剪切)。更準確地，第二剪切區Z2也沿運動裝置6定義。因此，第一剪切區Z1和第二剪切區Z2沿饋送方向「A」定位。應指出，在本發明的一些實施例中，第一剪切區Z1和第二剪切區Z2一致，這從下面描述的示例將更加清楚。為了剪切材料，裝置1也包括雷射源9a，其被構造成生成沿該裝置的操作方向「C」向第一剪切區Z1延伸的雷射束「F」，該雷射束「F」在幅材3上進行沿預設剪切線「D」延伸的至少一個深切「I」。應指出，剪切線「D」被插置在幅材第一邊緣3c和第二邊緣3d之間。優選地，雷射源9a與面向運動裝置6，、具體地第一剪切區Z1的剪切頭9相關聯，並且被構造成沿前述的剪切線「D」移動雷射束「F」。因此，剪切頭9包括雷射系統9a和被構造成在剪切區Z1引導雷射束「F」的光學系統9b這兩者。應指出，剪切線「D」並因此深切「I」優選定義直線或曲線(例如定義衛生製品的腿外形)。然而，另選地，雷射源9a(並因此剪切頭9)可被用於形成所要製造製品的外周輪廓。換句話說，剪切線「D」也可為閉合線。考慮到幅材3的材料的結構由具有與滿區「R」交替的空區「V」的纖維材料製成，雷射束「F」的至少一部分「P」穿過幅材3。因此，雷射束「F」具有經由空區「V」穿過幅材3，即沒有遇到任何障礙物的至少一個部分「P」。而光束「F」改為由材料的滿區「R」部分地吸收以進行深切或剪切。根據本發明的一個方面，雷射源9a(或剪切頭9)被構造成使用在第一剪切區Z1的雷射束「F」沿剪切線「D」在材料中進行深切「I」但沒有將第一邊緣3c與第二邊緣3d分離。優選地，雷射源9a的功率被額定為待剪切材料的函數，使得穿過材料剪切區Z1的部分「P」具有預定的能量含量。剪切頭9至少包括鏡面掃描裝置，其用於沿前述的剪切路徑剪切連續幅材3。有利地，雷射剪切頭9與用於調節剪切頭9的初始位置的調節裝置(未示出)相關聯。調節裝置以使得剪切頭9相對於幅材3的運動允許形成預期輪廓(即，定義剪切線「D」)的方式作用於剪切頭9的橫向和/或縱向運動。該裝置也根據連續幅材3的饋送速度調節剪切頭9的運動，以便跟蹤連續幅材3的設定輪廓，甚至在幅材3自身的饋送速度改變時。詳細地，調節和額定裝置設置有專用軟體，一旦保存指定的剪切路徑，該專用軟體就生成用於以合適的方式移動剪切頭9(或光學系統9b)的驅動信號。優選地，剪切頭9包括合適的位置傳感器，其能夠檢測位置並與調節裝置通信以確定給予剪切頭9的隨之發生的運動。根據本發明，裝置1包括回收裝置10，其用於將雷射束「F」的部分「P」和至少部分地沿操作方向「C」定位的部分「P」回收在第一剪切區Z1，以便以此方式攔截部分「P」。回收裝置10被構造成將部分「P」向第二剪切區Z2引導，以便以此方式在幅材3中進行另一剪切或深切，以便也在該區域使用單雷射源9a的能量含量。有利地，雷射源的功率以此方式，並且更具體地，否則會損失的部分「P」可以被用於進一步的操作。優選地，雷射源9a被構造成使用在第一剪切區Z1的雷射束「F」沿剪切線「D」在材料中進行深切「I」但沒有將第一邊緣3c與第二邊緣3d分離。換句話說，雷射源9a的功率被額定為生成雷射束「F」，其不能在單次穿過中進行完整的剪切(即，將第一部分3c與第二部分3d分離)。鑑於此，雷射源9a被構造成生成僅能夠剪切材料的幅材3，即進行局部剪切的預設功率的雷射束「F」。在優選的實施例中，雷射源9a的功率也額定為使得在第二剪切區Z2並沿剪切線「D」進行雷射束「F」的部分「P」的回收，籍此進行第一邊緣3c與第二邊緣3d完全分離的全剪切。換句話說，剪切裝置1被構造成在第一剪切區Z1進行預剪切(或深切「I」)並通過回收裝置10回收和引導雷射束的前述部分「P」在第二剪切區Z2完成剪切。有利地，這允許相當大程度地降低雷射源9a(或雷射頭9)的功率(並因此降低成本和大小)，同時還允許使用否則會損失的部分雷射在幅材3中進行完整和精確的剪切。換句話說，剪切不再在單次操作中進行而是在兩個步驟中進行，通過使用單個雷射束「F」的功率，一個步驟用於深切(或預剪切)以及另一步驟用於剪切。這同時具有最小化雷射源9的大小和在剪切後耗散(未使用)能量的量的優點。鑑於此，雷射束「F」的功率不再必需為在材料單次穿過時剪切該材料，而是為足以進行剪切的百分比(優選在50％和70％之間變化)，接著通過回收光束「F」的剩餘部分「P」來完成。優選地，回收裝置10可操作位於第一剪切區Z1的下遊、在其附近，以便攔截雷射束的部分「P」並將其向第二剪切區Z2引導。因此，回收裝置10至少部分地沿雷射束「F」的光學路徑定位。更準確地，饋送表面「B」被可操作間設在雷射源9a(即，剪切頭9)和回收裝置10之間。優選地，回收裝置10至少包括一個反射部件11，其沿操作方向「C」定位並以將雷射束的部分「P」向第二剪切區Z2反射的方式來取向。換句話說，在這些實施例中，雷射束的部分「P」的回收通過該反射部件沿幅材3的方向，以及更具體地，沿第二剪切區Z2的方向反射而產生。反射部件優選為由下面材料中的一種製成的金屬部件：-鉬；-鋁；-銅-矽(在此情況下，優選具有保護塗層)。參考圖1，第一剪切區Z1和第二剪切區Z2彼此基本上一致。換句話說，雷射束的部分「P」的反射不遊移而是直接在第一剪切區Z1產生。就這一點而言，反射部件11以至少部分定義饋送表面「B」的方式與運動裝置6相關聯並以將雷射束的部分「P」在第一剪切區Z1(如上所述，第一剪切區Z1與第二剪切區Z2一致)的剪切線「D」上反射的方式取向。因此，反射部件與傳送裝置7的套膜7a相關聯。在該實施例中，反射部件11可為套膜自身或其可為位於第一剪切區Z1的金屬插入件11a。而且，優選地，存在可操作位於第二剪切區Z2下遊的過濾單元16，其攔截並吸收可能再次穿過幅材3的殘留雷射(如果有的話)。有利地，這避免與後反射相關的問題。另選地，參考圖2和4，設置在第一剪切區Z1的運動裝置6具有雷射束「F」可滲透的可滲透部分12，從而允許穿過幅材3的部分「P」穿過該可滲透部分12。用在本文中的詞語「可滲透部分12」意指運動裝置6的允許雷射束「F」，以及更具體地，該雷射束的部分「P」穿過的區域。更準確地，其為運動裝置6的支持元件(即，傳送裝置7的套膜7a)設置有可滲透部分12，就是說，雷射束的部分「P」可以穿過的區域。因此，回收裝置10參考雷射束「F」的前述光學路徑可操作位於可滲透部分12的下遊，以此方式攔截穿過可滲透部分12雷射束的部分「P」並將其向第二剪切區Z2引導。因此，在該實施例中，第一剪切區Z1和第二剪切區Z2是不同的並沿饋送方向「A」彼此隔開。應指出，可滲透部分12可通過貫穿開口或狹槽來實施，或通過對雷射束「F」透明的插件或窗口來實施。下面藉助於(非排他性的)示例提供根據雷射的類型能用於此目的的材料的列表：二極體氟化鋇BaF2硒化鋅ZnSe砷化鎵GaAs鍺Ge碲化鎘鎂CdMgTe鎘汞碲錳CdMnHgTe碲化鎘錳CdMnTe非晶態石英SiO2溴化鉀KBr氯化鉀KCl溴化銀AgBr氯化銀AgCl氯化鈉NaCliBr溴碘化鉈TIBr硼矽酸鹽玻璃BK-7氟化鈣CaF2氟化鎂MgF2藍寶石Al2O3在第二種情況下，提供用於清潔插件或窗口的裝置，其被構造成去除由纖維材料的純化所產生的汙垢。因此，優選地，回收裝置10的反射部件11可操作定位在可滲透部分12的下遊。在所示的實施例中，反射部件11被定位在滾筒8內部以攔截部分「P」並將其反射到第二剪切區Z2。優選地，運動裝置6(即，傳送裝置的套膜7a並因此滾筒8)設置有可操作定位在反射部件11的下遊並與由同一反射部件11反射的雷射束的部分「P」的傳播方向對齊的另外可滲透部分13。因此，另外可滲透部分13定義第二剪切區Z2。應指出，另外的可滲透部分13也可通過狹槽或通過對雷射透明的插件或窗口來實施。因此，在該實施例中，雷射束「F」作用於幅材3的第一面(優選為外部並對應於第一層3a)上的第一剪切區Z1，而部分「P」作用於幅材3的第二面(優選為內部並對應於第二層3b)上的第二剪切區Z2。應指出，反射部件11的取向，即在反射部件11的上遊的部分「P」和下遊的部分「P」之間的相移優選為剪切速度和滾筒的角速度的函數。另選地，參考圖4，回收裝置10可包括構成鏡面系統15的多個反射部件11，其被定位將部分「P」引導到幅材3的第一面3a上。因此，在該實施例中，雷射束部分「P」的光學路徑由在相應反射部件11的彼此成一定角度的多個伸展段定義。為了保持反射部件11的反射表面清潔(尤其是參考圖1的方案)，優選提供清潔裝置(未示出)。這些清潔裝置可為氣動式、超聲波或接觸式清潔裝置。為避免清潔問題，參考圖3，回收裝置10可由與雷射束「F」的操作方向「A」對齊的直管道14定義。在所示的實施例中，它們沿對應於操作方向「A」的直線方向對齊。更準確地，可滲透部分12和另外的可滲透部分13形成在滾筒8的相對半部上。因此，類似地，第一剪切區Z1和第二剪切區Z2(通過狹槽12、13定義)沿該方向對齊。有利地，在每轉僅進行一次剪切(即，一次深切和一次剪切)的剪切裝置1中，不需要反射部件。應指出，根據實施例，剪切可通過兩次穿過單個雷射束(圖1)或兩次穿過兩個不同的雷射束(圖2-4)來進行。實際上，例如在圖1的實施例中，部分「P」直接即立即在第一剪切區Z1中反射。另一方面，在圖2-4的實施例中，兩個剪切步驟(深切和剪切)在運動裝置6的兩個不同區域中進行，意味著單個雷射束「F」被用於在幅材3的一個區域中進行深切「I」，而其相應部分「P」被用於在另一先前的深切區域中完成剪切。本發明也具有用於剪切材料的幅材3的方法的目的，該方法優選藉助於上述的剪切裝置1來實現。因此，該方法包括準備雷射源9a的步驟和準備待剪切材料的幅材3的步驟。更準確地，幅材3被定位在預定的第一剪切區Z1中。該方法也包括生成雷射束「F」並向第一剪切區Z1引導其部分以便對幅材執行一次操作。更準確地，雷射束「F」被用於對幅材3形成沿預定剪切線「D」延伸的深切「I」(上面結合裝置1所述)。應指出，雖然進行深切「I」，但是雷射束「F」的部分「P」穿過幅材3。更準確地，部分「P」至少穿過製成幅材3的材料的空區「V」。因此，強度(或能量含量)小於雷射束「F」的光束部分「P」從幅材3的一面穿過另一面。根據本發明，該方法包括回收穿過幅材3的雷射束部分「P」的步驟和將其向第二剪切區Z2(幅材已被定位在此處)引導的步驟。更準確地，雷射束「F」的功率使得進行深切「I」的步驟並沒有使幅材3的第一邊緣3c和第二邊緣3d彼此完全分離。另外，引導回收雷射束部分「P」的步驟通過以第一邊緣3c與第二邊緣3d分離從而完成沿剪切線「D」剪切幅材3的方式沿剪切線「D」引導部分「P」來實現。因此，在第一剪切區Z1穿過幅材的光束部分「P」的功率使得引導步驟具有將第一邊緣3c和第二邊緣3d彼此分離(即，完成剪切)的效果。因此，有利地，能夠通過使用包含在單個雷射束「F」中的能量按順序執行兩個步驟(深切和剪切)，沿剪切線「D」完成幅材3的剪切。優選地，回收雷射束「F」的部分「P」的步驟包括在第二剪切區Z2上反射和/或集中同一部分「P」的至少一個子步驟。類似於上面結合剪切裝置所述的，該反射子步驟可為直接或遊移的。在反射子步驟為直接的第一實施例中，第一剪切區Z1和第二剪切區Z2基本上一致。換句話說，回收和引導雷射束「F」的部分「P」的步驟通過將部分「P」自身直接反射到部分「P」所來自的剪切區(即，第一剪切區Z1，其與第二剪切區Z2一致)的相同剪切區中的步驟來定義。因此，在該實施例中，深切步驟和剪切步驟基本上是同時的。另一方面，在第二實施例中，第一剪切區Z1和第二剪切區Z2是不同的並沿幅材3的饋送路徑或方向「A」彼此隔開。有利地，雷射束「F」的能量可以根據應用被回收並以最合適的方式被重新引導。上述的本發明描述了重要的優點。實際上，回收否則會損失的雷射束部分允許精確地剪切幅材同時限制所需的雷射源的功率。另外，使用製造主要由纖維材料製成的吸收性衛生製品的這種裝置是特別有利的並允許回收高達50％的能量。此外，使用穿過幅材的光束部分允許限制或最小化未被使用的雷射束能量，這意味著提高了能量效率。當前第1頁1 2 3