用於製造吸收性複合物的方法和設備的製作方法
2023-10-29 04:28:27
專利名稱：用於製造吸收性複合物的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用長絲束製造吸收性複合物的方法和設備。
背景技術：
吸收性複合物是一次性的吸收性衣物的組成成分。此類吸收性衣物包括(但不限於)嬰兒尿布或訓練短褲、成人失禁用品、以及女用衛生用品。通常情況下，吸收性複合物包括由如下物質組成的混合體纖維材料(例如木漿或絨毛)；超吸收性的聚合物(SAP)，其被夾置在各個分隔層之間，這些分隔層例如是棉紙、無紡布、以及滲透性和非滲透性的薄膜。
現有技術中存在使用長絲束來製造吸收性複合物的技術。可參見如下文獻日本公告文獻60-26537；美國SIR H1565；以及第6068620、6253431、6543106號美國專利。下面對上述各個文獻展開討論。
日本公告文獻60-26537公開了一種吸收結構，其是由蜷曲的醋酸纖維絲束與磨碎的紙漿製成的，但不帶有SAP。參見圖4，圖中表示了製造該吸收結構的過程。絲束被從捆包中取出，並被扁帶化空氣噴頭14擴展開。然後，在成對的輥筒16、17之間，將絲束碾散(de-registered)。利用第二空氣噴頭18將碾散後的絲束進一步擴展開，使其具有均勻的密度。在絲束離開第二空氣噴頭之後，將磨碎的紙漿分散到散開後的絲束上。而後，加上一些吸收性的薄層，並將該吸收墊摺疊成其最終的形態。
法定登記號為H1565的美國發明公開了一種吸收結構，其是由蜷曲的醋酸纖維絲束和SAP製成的，其中，SAP優選地是利用粘合劑粘附到散開的絲束上。利用Korber Co.出品的、型號為AF2的機器(用在香菸過濾嘴製造過程中的一種通用機器)將絲束散開，隨後，在絲束上添加由粘合劑和SAP組成的混合物，或者先添加粘合劑，然後再添加SAP。
第6068620號美國專利公開了一種吸收性的芯體，其是由位於上下層之間的纖維性醋酸纖維蜷曲絲束與SAP製成的。參見圖7，藉助於混合室將SAP添加到絲束上。
第6253431和6543106號美國專利公開了一種用蜷曲的醋酸纖維絲束與SAP製造吸收性結構的方法。參見圖1，來自於捆包的絲束被扁帶化噴頭130擴展開。然後，利用輥筒組件40、64、70將絲束部分地碾散(或散開)。每個輥筒組件都具有一金屬輥42、62、72和一橡膠輥44、64、74。最好是利用液體添加組件80向散開的絲束噴施一種液體。然後，將絲束進一步地散開，並在空氣噴頭240中進行成形。在完全散開並已成形的絲束從噴頭240中冒出之後，向其添加諸如SAP等的固態物質。固態物質是通過振動式給料機進行添加的。
但是，目前仍希望能用更為實用的方法和設備來製造吸收性複合物。
發明內容
本發明公開了一種用長絲束製造吸收性複合物的方法和設備。該方法和設備包括用於完成如下操作的步驟或裝置將蜷曲的絲束擴展開；將蜷曲的絲束碾散；對碾散後的絲束執行成形；以及將顆粒散布到成形後的絲束上。用於擴展絲束的步驟或裝置使用了至少兩個扁帶化噴頭。
為了對本發明進行介紹，附圖中表示了一種目前優選的實施方式，但應當認識到本發明並不限於圖示的特定結構和措施。
圖1、1a以及1b是本發明的示意圖；圖2是本發明的正視圖；圖3中的正視圖表示了本發明的碾散機構；圖4中的正視圖表示了本發明的成形及顆粒散布機構；圖5是本發明顆粒散布機構的立體圖；以及圖6a、6b、6c、6d中的各個正視圖表示了本發明顆粒散布機構的一個部分。
具體實施例方式
參見附圖，在附圖中，相同的數字標號指代同樣的元件，圖1中表示了一種用長絲束製造吸收性複合物的設備10。
文中所討論的吸收性複合物被用來製造吸收性的衣物。吸收性衣物例如包括尿布或訓練短褲、成人失禁用品、以及女用衛生製品。本文中的吸收性複合物尤其適於被用在下列文件所披露的吸收性芯體和衣物中第2003/0105442號美國專利公開文件、第2003/0114814號美國專利公開文件、第2003/0135177號美國專利公開文件、以及第2003/0135178號美國專利公開文件。這些文件都被結合到本申請中作為參考。
絲束是一種由連續制出的纖維絲形成的大股束，該股束不帶有明確的扭曲，並被鬆散地集中起來，呈現為條帶狀或繩索狀的形態，通常情況下，通過彎卷而將這些股束保持在一起。合適的絲束材料包括(但不限於)聚烯烴、聚酯、聚醯胺、纖維素材料、以及它們的混合物。在這些材料中，纖維素纖維是優選的。纖維素纖維包括人造纖維、醋酸纖維(乙酸纖維素)、以及三醋酯纖維(三乙酸纖維素)。醋酸纖維的絲束是最為優選的。例如，醋酸纖維絲束可以由約2500到25000條纖維組成，這些纖維各自的旦尼爾數約在1-15之間，但優選地是在2-10之間，最為優選地是3-8。單條醋酸纖維絲束帶的總旦尼爾數可以在約2500到125000之間的範圍內，優選地是15000到75000，最為優選地是20000到40000。該絲束優選地是蜷曲的，且每英寸長度內具有約5到40個蜷曲部(2到16個蜷曲部/釐米)，優選地是，每英寸具有25到30個蜷曲部(10到12個蜷曲部/釐米)。絲束中纖維的橫截面可以是任何形狀，這些形狀包括「y」形、「x」形、圓形、鋸齒形、狗骨形、或這些形狀的組合形態。絲束可包括一種整理劑，該整理劑在絲束中所佔重量約為0.3％到5％，優選地是0.5％到2.0％。絲束橫截面的尺寸範圍是寬度約25mm到100mm，優選地是40mm到60mm；高度約1mm到10mm，優選地是2mm到5mm。絲束可從市場上購得，且採用機壓捆包的交貨形式。
在圖1和圖2中，表示了一種用長絲束製造吸收性複合物的設備10。設備10總體上包括用於將絲束擴展開的裝置13，其中的擴展操作也就是使絲束從其位於捆包中的受壓狀態變為寬度增大的狀態；碾散裝置40，其用於將絲束中蜷曲的纖維碾散；絲束成形裝置54，其用於將絲束製成具有所需的橫截面形狀；顆粒散布裝置56，利用該裝置將SAP等的顆粒物質輸送到已成形的絲束上；以及卷收工作檯60，在該工作檯上，帶有顆粒的已成形絲束被夾置在分隔層之間，並被卷繞起來。可取消卷收操作，而將吸收性複合物直接送入到後續的機器中，以製成最終的吸收性衣物(例如可參見第2003/0105442、第2003/0114814號、第2003/0134559號、第2003/0135177號、第2003/0135178號、以及第2003/0150551號美國專利公開文件，這些文件都被結合到文中作為參考)。
優選地是，捆包12的位置與絲束行經碾散裝置40、絲束成形裝置54、以及顆粒散布裝置56的路線成直角關係。捆包可被布置在任何位置，這些位置包括與上述裝置成一線的位置。但是，布置成直角關係則是優選的，這樣將使操作人員易於接近捆包，以更換已用空的捆包，並易於對絲束執行目視檢查。
絲束14被從捆包12輸送到擴展裝置13。裝置13將絲束在兩個位置之間進行引導，並將絲束擴展開。優選地是，擴展裝置13具有至少兩個扁帶化噴頭。這些扁帶化噴頭的作用在於將絲束擴展開，並使其在行經設備10中其餘裝置時保持穩定。絲束14被從捆包12中拉出，並被環體16引導向第一扁帶化噴頭18。扁帶化噴頭18是這樣一個裝置其被用來將絲束14擴展開(即增大寬度)，並將其穩定化。如圖1a所示，扁帶化噴頭18大體上包括一板件20，板件20具有通道22，在通道22中設置了空氣噴嘴24。可採用任何普通的扁帶化噴頭，例如在下列兩文件中就介紹了這樣的噴頭第3226773號美國專利以及於1998年12月23日提交的第09/219818號美國專利申請，這兩個文件都被結合到本申請中作為參考。空氣噴嘴24在圖中被表示為人字形，但是也可以採用其它的形狀或圖案，例如可以用孔眼來取代狹縫。人字形的寬度在50-140mm之間。壓縮空氣經空氣噴嘴24噴出，並將絲束部分地擴展開。壓縮空氣的壓力在0.5-5.0psig(磅/平方英寸)之間，優選地是在2.5-3.0psig之間。通道22的寬度被標為W1。
絲束承載結構26將離開扁帶化噴頭18的絲束14載送一定距離，將絲束從噴頭18運送到設備10的其餘裝置。位於承載結構26遠端的導輥28對絲束重新進行定向，以使其進入到設備10的其餘裝置中。
第二扁帶化噴頭30從導輥28接收絲束14。第二扁帶化噴頭30(如圖1b所示)包括一板件32，其具有通道34，在通道34中設置了空氣噴嘴36。可採用任何普通的扁帶化噴頭，例如在下列兩文件中就介紹了這樣的噴頭第3226773號美國專利以及於1998年12月23日提交的第09/219818號美國專利申請，這兩個文件都被結合到本申請中作為參考。空氣噴嘴36在圖中被表示為人字形，但是也可以採用其它的形狀或圖案，例如可以用孔眼來取代狹縫。人字形的寬度在70-155mm之間。壓縮空氣經空氣噴嘴36噴出，並將絲束部分地擴展開。壓縮空氣的壓力在0.5-5.0psig(磅/平方英寸)之間，優選地是在3.0-3.5psig之間。通道34的寬度被標為W2。優選地是，W1小於W2。
箱盒38(用虛線表示)中容納著碾散裝置40，該裝置從擴展裝置13接收絲束14。箱盒38起到了屏蔽裝置的作用，用於防止粘接劑等的汙染物粘到碾散裝置40的輥面上或將輥面弄髒，該箱盒還起到安全裝置的作用。儘管箱盒38是優選的，但也可採用其它的裝置來完成屏蔽功能，例如可採用簾幕、氣簾、鋼絲塵籠等裝置。下文將對該箱盒38作更為詳細的討論。
碾散裝置40優選地是被容納在箱盒38中，其具有至少兩對輥筒42、48。在碾散過程中，絲束中各條蜷曲的纖維絲被碾散(或散開)，以備進行成形。輥筒對42具有一金屬覆面的輥筒44和一橡膠覆面的輥筒46(橡膠覆面指代任何彈性聚合物)。輥筒對48也具有一金屬覆面輥筒50和一橡膠覆面輥筒52(橡膠覆面指代任何彈性聚合物)。金屬覆面輥筒受到驅動，其直徑為160mm。橡膠覆面輥筒的直徑為250mm。兩輥筒對42、48可以採用垂直定向形式(如圖所示)、水平定向形式、或處於垂直/水平方向之間一定角度上的定向形式。金屬覆面輥筒48、50可以是光滑輥、帶槽溝輥、螺紋輥、花面輥、或這些輥的組合形式。如果採用的是帶槽溝輥或螺紋輥，則粗糙表面與平面表面的標定比值在90∶10到10∶90的範圍內，優選的比值是25∶75、50∶50、75∶25，最為優選地是75∶25。如圖所示，兩橡膠覆面輥筒優選地是被布置成偏行對置，但它們也可被布置在同一側，優選地是位於靠近裝置54的同一側，從而使得絲束中的纖維不會弄髒金屬輥筒上的粗糙表面。在採用直徑為70mm的壓力缸的情況下，兩輥筒對42、48間的軋點壓力為2bar。輥筒對48的表面速度大於輥筒對42的速度。如果使用的是醋酸纖維絲束，則輥筒對48輥速(S48)與輥筒對42(S42)輥速的比值範圍為1≤S48/S42≤2，且S48/S42優選為1.1-1.7，最為優選地是1.3-1.4。
可選地是，使用一個位於碾散裝置40後方的液體施用工作檯53。例如可使用液體以利於完成如下操作對絲束中的纖維進行粘附、或者將顆粒粘附到絲束上、或者對吸收性複合物進行除臭或增加香味、向複合物添加抗微生物劑、或者改變絲束的親水性。該液體包括水、親水性液體(例如乙醇、乙二醇、甲硫醚、酮類、乙醚等)、增塑劑(例如醋酸甘油)、表面活化劑、以及含增塑劑/表面活化劑等的溶液。如本領域公知的那樣，液體施用工作檯53可包括噴嘴、盤式施用器、旋轉刷施用器、芯繩接觸輥等。
絲束成形裝置54從碾散裝置40接收絲束14。絲束成形裝置54被用來將散開的絲束成形為預定的橫截面形狀，優選地是，橫截面形狀大體上為矩形，以便於用在吸收性衣物中。其它的橫截面形狀也是可行的，這些形狀包括圓形、卵圓形、正方形、槽形、以及溝形。例如在第6253431號美國專利中介紹了一種優選的絲束成形裝置54，該專利被結合到本申請中作為參考。第5331976號美國專利公開了另一種絲束成形裝置54，該專利也被結合到文中作為參考。如果絲束成形裝置54的寬度為70mm，則扁帶化噴頭18的寬度(W1)就為62.5mm，扁帶化噴頭30的寬度(W2)為65mm。如果裝置54的寬度為110mm，W1為82.5mm，W2為108mm。如果裝置54的寬度為120mm，W1為102.5mm，W2為118mm。另外，裝置54包括一浮輥(圖中未示出)，當已成形的絲束從裝置54中退出時，該浮輥可控制絲束的厚度。優選地是，該浮輥是一個板體，其可樞轉地安裝在裝置54中，且適於沿著絲束的寬度方向抵接著絲束。浮輥對絲束的厚度進行控制，以使絲束具有均勻的厚度，並實現了下文公開的線速度。例如在第2003/0130638、2003/0135176、2003/0143324號美國專利公開文件中也公開了這樣的浮輥，上述的各個文件都被結合到文中作為參考。
顆粒散布裝置56位於絲束成形裝置54的遠端。顆粒散布裝置56被用來將顆粒以預定的方式散布到已散開的成形絲束上和/或成形絲束中，下文將更為詳細地對其進行討論。所述的顆粒尤其是包括SAP，但也包括其它固態物質，例如粘接劑、芳香劑、木漿、除臭劑、抗微生物劑等。第2003/0130638、2003/0132762、2003/0135176、2003/0143324號美國專利公開文件進一步地介紹了顆粒散布裝置56，這些專利文件都被結合到文中作為參考。
卷收裝置60被用來將帶有顆粒的已成形絲束夾置在分隔層(例如棉紙、無紡布、以及滲透性和非滲透性的薄膜)。裝置60是常規裝置，其屬於受驅裝置。來自於卷放裝置62的分隔層100途經多個導輥106、並經過一個粘接劑施用器64而被輸送到一個真空裝置58中。粘接劑施用器64可以是任何粘接劑施用器，但優選地是熱熔性粘接劑施用器。真空裝置58與一真空源104(見圖4)相聯接，且可以是任何合適的真空裝置—例如真空鼓筒或真空臺(還可參見第2003/0134559號美國專利公開文件，該文件被結合到文中作為參考)。真空壓力在3-6英寸水柱高之間，優選為5英寸水柱高的壓力。真空鼓筒或真空臺優選地是受驅從動的。來自於卷放裝置66的分隔層102途經多個導輥108、並經過另一個粘接劑施用器64而被輸送到真空裝置58中。在真空裝置58處，分隔層100和102將帶有顆粒的已成形絲束夾置在其中。分隔層102被一靠輥體110壓入到其它層中。靠輥體110可包括一凹槽通道114(見圖5)，其用於將吸收性複合物112形成為預定的形狀(例如沙漏形、矩形等)、和/或將分隔層擠壓到一起以實現密封。而後，吸收性複合物112可被卷繞到卷收裝置60上，或者被直接供送到用於製造吸收性衣物的機器中。
在真空鼓筒58處測得的線速度優選地大於190m/min，更為優選地是大於225m/min，最為優選地是大於250m/min。最大線速度約為300m/min。從箱盒38出來的絲束速度與真空鼓筒58處線速度的比值大於1、小於3，優選地是在1.8到3.0之間，最為優選地是約為2.4。這樣就能使絲束在絲束成形裝置54中出現積累。另外，可利用線速度來對顆粒散布裝置56進行控制。在設備10的提速和降速過程中，將線速度與裝置56關聯起來，以減少顆粒(例如SAP)的損失。
另外，在設備10中，可在絲束條帶的附近設置靜電消除裝置(圖中未示出)，以減少蓄積在絲束條帶上的靜電電荷。這些裝置的設置在本領域是公知常識。另外，優選地是按照常規的方式與受驅動的輥筒進行聯繫並對其執行控制(圖中未示出)，以便於設備的啟動、停機、以及在工作過程中改變線速度。
圖3中詳細地表示了箱盒38。絲束14在進入到箱盒38中之前，先進入到導輥76中。可利用一開閉機構78將導輥76張開和閉合。導輥76的直徑為50mm，其所施加的軋點壓力在0.5到5bar的範圍內，優選地是2-2.5bar(在使用1.0625英寸壓力缸的情況下)。箱盒38具有門70，其通過鉸鏈72固定到箱盒的其餘部分上，且可由插銷74鎖閉。箱盒38將碾散裝置40包封在其中，並防止汙染物—例如來自於粘接劑施用器64的粘接劑將輥筒的輥面弄髒。將輥面弄髒將會造成絲束與輥筒粘連。空氣噴嘴80向箱盒38中輸送空氣，以使箱盒38中保持正壓，從而阻止汙染物的進入。正壓的範圍在0.1-1.0psig之間，優選為0.25-0.5psig。
下面將參見圖4、圖5、以及圖6對顆粒散布裝置56的工作過程作詳細的介紹。優選地是，顆粒散布裝置56是一個振動式給料機。在漏鬥的底部設置了一個清除閥90和用於驅動給料機的電機92。顆粒被振動著而經過一個量孔，該量孔在部分上是由一料槽94圍成的，在該料槽處，顆粒被撒到散開的絲束98上。在顆粒是SAP的情況下，假定吸收性衣物的出品率是500-900件/分鐘，且SAP含量是10-15g/件，則顆粒的供送率可以為1-25kg/min，優選地是5-13.5kg/min。顆粒96以及已成形的絲束98被真空裝置58(圖中表示了一種旋轉式的真空鼓筒)保持在原位上，同時，分隔層100和102被貼壓到絲束上。分隔層100、102分別被輥筒106和108引導到真空裝置58處。優選地是，在分隔層到達真空裝置58之前，將來自於施用器64的粘接劑塗覆到分隔層上。當分隔層在真空裝置58處包夾帶有顆粒的已成形絲束時，靠輥體110擠壓該複合物而將其封閉在其中，優選地是，分隔層的側邊緣被封接到一起。而後，吸收性複合物112被卷繞起來，或者被直接送入到後續的吸收性衣物製造機器中。
對顆粒散布操作的控制在部分上是由圖6所示的量孔118進行的。量孔118是由料槽94和板件116圍成的，板件116可移動而開啟和閉合量孔。圖6中表示了量孔118的四種可能構造。圖6a所示的量孔118′是一種矩形的量孔。圖6b所示的量孔118″是一種三角形的量孔。圖6c所示的量孔118是一種弧形的量孔。圖6d所示的量孔118″″是一種鋸齒形或齒牙狀的量孔。當然，本領域普通技術人員能顯然地設想到量孔的其它的構造。
在不悖離本發明設計思想和實質特徵的情況下，可按照其它的形式來實施本發明，因而，本發明的範圍應當遵照後附的權利要求書，而非上文的詳細描述。
權利要求
1.一種用長絲束製造吸收性複合物的方法，該方法包括以下步驟使用至少兩個扁帶化噴頭將蜷曲的絲束在與所述絲束的行進路線垂直的方向上擴展開；將蜷曲的絲束碾散；對碾散後的絲束執行成形；以及將顆粒散布到成形後的絲束上。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於使用了兩個扁帶化噴頭，其中一個扁帶化噴頭的寬度為W1，另一噴頭的寬度為W2。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於W1＜W2。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於還包括步驟向扁帶化噴頭輸送壓縮空氣。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於壓縮空氣的壓力在0.5-5.0psig的範圍內。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於向一個噴頭輸送的壓縮空氣的壓力在2.5-3.0psig的範圍內。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於向一個噴頭輸送的壓縮空氣的壓力在3.0-3.5psig的範圍內。
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於還包括步驟對碾散後的絲束執行成形以使其橫截面基本上為矩形。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於還包括步驟向絲束施加液體。
10.一種用長絲束製造吸收性複合物的設備，該設備包括用於通過使用至少兩個扁帶化噴頭將蜷曲的絲束在與所述絲束的行進路線垂直的方向上擴展開的裝置；用於將蜷曲的絲束碾散的裝置；用於對碾散後的絲束執行成形的裝置；以及用於將顆粒散布到成形後絲束上的裝置。
11.根據權利要求10所述的設備，其特徵在於使用兩個扁帶化噴頭，其中一個扁帶化噴頭的寬度為W1，另一噴頭的寬度為W2。
12.根據權利要求10所述的設備，其特徵在於W1＜W2。
13.根據權利要求10所述的設備，其特徵在於還包括用於向扁帶化噴頭輸送壓縮空氣的裝置。
14.根據權利要求13所述的設備，其特徵在於壓縮空氣的壓力在0.5-5.0psig的範圍內。
15.根據權利要求14所述的設備，其特徵在於向一個噴頭輸送的壓縮空氣的壓力在2.5-3.0psig的範圍內。
16.根據權利要求14所述的設備，其特徵在於向一個噴頭輸送的壓縮空氣的壓力在3.0-3.5psig的範圍內。
17.根據權利要求10所述的設備，其特徵在於還包括用於對碾散後的絲束執行成形以使其橫截面基本上為矩形的裝置。
18.根據權利要求10所述的設備，其特徵在於還包括用於向絲束施加液體的裝置。
全文摘要
本發明公開了一種用長絲束製造吸收性複合物的方法和設備。該方法和設備包括用於完成如下操作的步驟或裝置將蜷曲的絲束擴展開；將蜷曲的絲束碾散；對碾散後的絲束執行成形以使其橫截面基本上為矩形；以及將顆粒散布到成形後的絲束上。用於擴展絲束的步驟或裝置使用了至少兩個扁帶化噴頭。
文檔編號D04H3/04GK1863955SQ200480027745
公開日2006年11月15日 申請日期2004年9月7日 優先權日2003年9月26日
發明者T·埃姆斯, R·L·肯利, E·J·鮑爾斯, W·韋斯特, W·T·威甘德, B·R·羅馬克斯 申請人:塞拉尼斯阿希德特Llc公司