CN103596760B - 将流体喷射到基底上的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于将受热流体喷射到基底的所述表面上并随后局部去除所述喷射的流体的设备和方法。所述设备和方法可用于例如加热基底的表面,以使得所述基底可熔融粘合至另一基底。

Description

将流体喷射到基底上的设备和方法
背景技术
通常将流体(例如,受热流体)喷射到基底上以用于多种目的。例如,可将受热流体喷射到基底上以用于退火、干燥表面涂层、促进化学反应或物理变化等目的。通常,允许喷射流体逸出到周围大气环境中,由此可允许其消散或者可至少部分地通过导管、罩等去除。
发明内容
本文公开了用于将受热流体喷射到基底表面上并随后局部去除所述喷射的流体的设备和方法。所述设备和方法可用于例如加热基底表面以使得基底可熔融粘合至另一基底。
因此,在一个方面,本文公开了一种将受热的第一流体喷射到第一运动基底的第一表面上并局部去除所述喷射的受热的第一流体的至少一部分,以及将所述第一运动基底的所述第一表面粘合至第二运动基底的第一表面的方法,所述方法包括:提供至少一个第一流体递送出口和至少一个第一流体捕集入口,所述至少一个第一流体捕集入口相对于所述第一流体递送出口局部地设置;使所述第一运动基底通过所述第一流体递送出口并将受热的第一流体从所述第一流体递送出口喷射到所述第一运动基底的所述第一表面上,以使得所述第一基底的所述第一表面为受热的表面;通过所述至少一个第一流体捕集入口局部捕集喷射的第一流体的容积流量的至少60%,并通过流动连接到所述第一流体捕集入口的至少一个第一流体去除通道去除所述局部捕集的第一流体;使所述第二运动基底的第一表面与温度比所述受热的第一流体的温度低至少100摄氏度的第二流体接触;以及,使所述第一基底的所述受热的第一表面与所述第二基底的所述第一表面接触,以使得所述第一基底的所述第一表面和所述第二基底的所述第一表面彼此熔融粘合。
因此,在另一方面,本文公开了一种用于将受热的第一流体喷射到第一运动基底的第一表面上并局部去除所述喷射的受热的第一流体的至少一部分,以及将所述第一运动基底的所述第一表面粘合至第二运动基底的第一表面的设备,所述设备包括:至少一个第一流体递送出口和至少一个第一流体捕集入口,所述至少一个第一流体捕集入口相对于所述第一流体递送出口局部地设置;第一背衬表面,所述第一背衬表面构造为支承所述第一运动基底和运送所述第一运动基底经过所述第一流体递送出口,以使得从所述第一流体递送出口递送的受热的第一流体喷射到所述第一运动基底的所述第一表面上,使其为受热的第一表面;和,第二背衬表面,所述第二背衬表面构造为支承所述第二运动基底和沿会聚路径运送所述第二运动基底,所述会聚路径使所述第二运动基底的所述第一主表面与所述第一运动基底的所述受热的第一表面接触。
附图说明
图1是一种可用于将受热流体喷射到第一基底上和将第一基底粘合至第二基底的示例性设备和方法的侧视图。
图2是图1的示例性设备和方法的一部分的局部切除的放大侧视图。
图3a为示例性设备和方法的一部分的横截面示意图,所述示例性设备和方法可用于将流体喷射到基底上并且局部地去除所喷射流体。
图3b和3c示出了可操作图3a的示例性设备和方法的其它方式。
图4是可用于将至少一种流体喷射到至少一个基底上并局部去除喷射的流体的示例性设备和方法的部分切除的侧视图。
图5是另一示例性设备和方法的一部分的横截面示意图,其可用于将流体喷射到基底上和局部去除喷射的流体。
图6是另一示例性设备和方法的一部分的局部切除的平面图,其可用于将流体喷射到基底上和局部去除喷射的流体。
图7是一种示例性设备和方法的部分切除的侧视图,其可用于将流体喷射到基底上和局部去除喷射的流体。
在多张图中,类似的参考标号表示类似的元件。一些元件可能会以近似或相同的多个元件的形式出现,在这种情况下,为了方便描述,元件可包括相同的参考标号,其中用单撇号(’)指定元件中的一个或多个。除非另外指明,否则本文中的所有图和附图均未按比例绘制,并且被选择用于示出本发明的不同实施例。具体地讲,除非另外指明,否则仅说明性描述各种部件的尺寸,并且不应从附图推断各种部件的尺寸之间的关系。尽管本发明中可能使用了“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“前部”、“背部”、“向外”、“向内”、“向上”和“向下”以及“第一”和“第二”等术语,但应当理解,除非另外指明,否则这些术语仅以它们的相对意义使用。
具体实施方式
本文所述的设备和方法涉及将受热的第一流体(即,受热的气体流体)喷射到第一运动基底的第一(主)表面上以使得第一表面变为受热的第一表面,以及局部去除至少一部分(例如,至少约60体积%、至少约80体积%或基本上全部)喷射的受热的第一流体。本文所述的设备和方法还涉及使第二运动基底的第一表面与第二流体接触,所述第二流体的温度比受热的第一流体的温度低至少100摄氏度(为了方便,这种温度比受热的第一流体的温度低至少100摄氏度的第二流体将在本文中称作“较低温度的”第二流体)。温度低至少100摄氏度意指第二流体的温度比受热的第一流体的温度低至少100摄氏度的差值。例如,如果受热的第一流体的温度为150℃,则第二流体的温度为50℃或更低。
在一些实施例中,第二流体可为例如通过常规鼓风机、管道、热风递送系统等喷射到第二基底的第一表面上的受热流体(尽管如上定义,保持在比第一受热流体的温度低至少100摄氏度的温度)。在一些实施例中,第二流体可为环境温度流体(意指其总体处于设备所在的周围空气的温度)。在这种情况下,环境温度流体可为例如通过常规鼓风机等主动地喷射到第二基底的第一表面上的运动流体(例如,强制风)。作为另外一种选择,环境温度流体可为静止(非强制)空气,其中由于第二基底运动通过静止空气而发生空气与第二基底的第一表面的接触。在一些实施例中,第二流体可为冷却流体,意指流体(例如,通过使用制冷设备、冷却水等)已冷却至比周围空气的环境温度低的温度,并与第二基底的第一表面接触(例如,喷射于其上)。
在其中第二流体喷射到第二基底的第一表面上的一些实施例中,可不采用主动地去除喷射的第二流体的机构。在其它实施例中,可用常规罩、覆盖物、管道等(非局部)主动地去除至少一部分喷射的第二流体。在一些实施例中,可通过流体递送出口将第二流体(无论受热的、冷却的还是环境温度的)喷射到第二基底的第一表面上,其中通过至少一个第二流体捕集入口局部去除至少一部分(例如,至少约60体积%、至少约80体积%或基本上全部)喷射的第二流体,如在本文中其它地方的详细讨论。
在多个实施例中,受热的第一流体的温度可为至少约150℃、至少约200℃、至少约250℃或至少约300℃。在多个实施例中,较低温度的第二流体的温度可为至多约200℃、至多约100℃或至多约50℃。在一些实施例中,较低温度的第二流体可处于环境温度(该温度取决于其中设备所在的具体的环境,其范围可为例如15℃至35℃)。在一些实施例中,较低温度的第二流体可冷却至环境温度以下,如上所述。
第一运动基底的受热的第一表面(受热的第一流体喷射于其上)与第二运动基底的第一表面(第二流体与其接触)可随后彼此接触以有利于所述表面熔融粘合(例如表面粘合)至彼此。也就是说,在通过喷射的受热的第一流体加热第一基底的第一表面之后,第一基底和第二基底的第一表面可在第一基底的第一表面保持在受热状态的同时彼此接触,在与第二基底的第一表面接触时,该受热状态将使第二基底的第一表面的温度立刻升高从而可实现熔融粘合。本领域的普通技术人员应该认识到这种熔融粘合是这样一种处理:其中第一基底和第二基底的分子在处于受热状态时至少轻微地混杂,并且在冷却和固化时保持混杂,从而实现粘合。
如本文所公开的,将受热的第一流体喷射到运动基底的第一表面上的步骤可充分升高第一基底的第一表面的温度以实现熔融粘合,而不用将第一基底的其余部分(例如,基底内部和/或基底的第二、相对主表面)的温度升高至足以导致第一基底的不可接受的物理变化或损坏的点。此外,第二基底与较低温度的第二流体接触的步骤可确保第二基底不会通过熔融粘合至第一基底的处理而不可接受地发生物理变化或损坏。
图1中所示的是可用于至少执行本文所述的方法的示例性设备1。通过使用图1中所示的一般类型的设备,第一运动基底110(以示例性方式在图2中示为纤维网,但是,如稍后的描述,其可为带有可熔融粘合的第一表面112的任何合适的基底)和第二运动基底120(其在图1中示为含有突起的薄膜基底,但可为带有可熔融粘合的第一表面121的任何合适的基底)可熔融粘合至彼此。在使用设备1时,第一运动基底110经过喷嘴400以使得受热的第一流体可因此喷射到第一基底110的第一表面112上。在这个处理中,第一基底110可与背衬表面231接触。背衬表面231可用于支承第一基底110,并可根据需要保持在所需温度(例如比喷射受热的第一流体的温度低100、200或300摄氏度或更多),以有助于将第一基底的其余部分保持为足够冷却,以在基底的第一表面受热期间抑制或最小化基底损坏、熔融等,从而促进熔融粘合。同时,第二运动基底120的第一表面121与较低温度的第二流体(可从喷嘴400发出,或从一些其它源发出,或可包括第二基底120运动通过其中的环境空气)接触。在这个处理中,第二基底120可与背衬表面221接触。背衬表面221可保持在任何所需温度以(例如,协同基底120与较低温度的第二流体接触)控制第二基底120的温度。
背衬表面231和221可包括任何合适的表面。如果运动基底为不连续的或多孔的(例如,如果基底为纤维网),则这种背衬表面可为用于锢囚基底的第二主表面的固体表面,以使得喷射流体不会穿透基底厚度并通过基底的第二主表面离开。因此,在这些实施例中,通过如本文所述喷射受热流体加热运动基底的主表面的步骤不涵盖其中受热流体喷射到基底的主表面上并穿过基底以通过基底的背向主表面离开的方法。
在一些实施例中,可通过背衬辊(例如温度受控辊)提供背衬表面。因此,在图1的示例性图示中,基底110的第二主表面113在受热流体喷射到基底110的第一主表面112上期间接触背衬辊230的表面231。同样,在基底120的第一主表面121与较低温度的第二流体接触期间,基底120的第二主表面122(突起123(如果存在这种突起)的最外表面)与背衬辊220的表面221接触。在一些实施例中,温度受控辊可用于预热或预冷基底110和120之一或二者的表面。在图1的示例性图示中,基底120的主表面121可与辊210的表面211接触,以预热或预冷至少基底120的表面121。
在图1的图示实施例中,背衬辊220和背衬辊230沿着会聚路径分别运送第一运动基底110和第二运动基底120,其中,在辊隙222中,基底110的第一主表面112和基底120的第一主表面121彼此接触,同时第一基底110的第一主表面112处于足以使得基底110的表面112和基底120的表面121至少表面粘合至彼此以形成层合物150的温度(通过受热的第一流体喷射确定)。如本文所述,可能有利的是,在对基底110和120的任何组件的损坏、碎裂等等降至最低的情况下来执行这种粘合。这尤其可用于基底120包括突起(可易于变形或碎裂)的情况,如图1所示。因此,背衬辊230和220可被设置为使得操作辊隙222的压力与通常用于材料层合(通常优选相对高的压力)中的压力相比为非常低的。在多个实施例中,可利用小于约15磅/线英寸(27牛顿/线厘米)、小于约10pli(18牛顿/线厘米)或小于约5pli(9牛顿/线厘米)的层合辊隙压力来实现将基底110和120粘合在一起。在其它实施例中,背衬辊230、背衬辊220或者这两者可包括至少一个相对柔软材料(如,肖氏硬度A小于70的橡胶材料)的表面层。可(如)通过使用具有永久性附接的表面涂层的辊、通过使用柔软材料的可移除套管、通过利用相对柔软和有弹性的条带覆盖在背衬辊的表面上等等来实现这种相对柔软的表面层。如果需要,一个或两个背衬辊的表面可在所述辊的整个表面上为阶梯状,以便在某些位置选择性地提供层合压力。
在离开辊隙222时,如果需要,可以(如)通过以下方法来冷却层合物150:使层合物150的一个或两个主表面接触冷却辊,在层合物150的一个或两个主表面上喷射冷却流体等等。其后,层合物150可通过任何合适的纤维网处理方法进行处理、卷起、保存等。例如,可将附加层涂布或层合到层合物150上、可如前文所述从中切割单个小件等等。
在一些实施例中,可通过如图2中的示例性方式所示使用喷嘴400实现将受热的第一流体喷射到基底110的第一表面112上和将较低温度的第二流体喷射到基底120的第一表面121上。(应该指出的是,为了增强描述喷嘴400的流体递送结构的清楚性,本文中稍后描述的有利于局部去除喷射的流体的结构未在图2中示出)。
如图2中的侧视图所示(沿着横向于基底110和120的运动方向的轴观看,即沿着与背衬辊220和230的长轴弧对齐的轴观看),喷嘴400至少包括:第一流体递送出口420,受热的第一流体可通过所述第一流体递送出口喷射到基底110的第一主表面112上;以及第二流体递送出口430,较低温度的第二流体可通过所述第二流体递送出口喷射到基底120的第一主表面121上。应该指出的是,本文中提及的第一流体递送出口、第二流体递送出口等用于方便将单独的出口(用于分别将流体递送至第一基底和第二基底上)等彼此区分,而不应理解为需要通过不同出口等递送的流体必须在组成上不同(尽管它们的温度会不同,如本文所公开)。第一流体递送出口420通过与其流体连接的第一流体递送通道421来供应受热流体,而第二流体递送出口430通过与其流体连接的第二流体递送通道431来供应较低温度的流体。
喷嘴400内的部分可(例如通过图2所示的内部分隔件422)分为在物理上分离并且不彼此流体连接的第一流体递送通道421和第二流体递送通道431。按照这种方式,第二流体递送通道431和第二流体递送出口430可因此通过第二流体供应线路411供应较低温度的第二流体,所述较低温度的第二流体的温度比供应至第一流体递送通道421和第一流体递送出口420的受热的第一流体的温度低至少100摄氏度(压力、速度、流量、组成等也可不同)。
虽然图2的示例性喷嘴400示为单一单元(受热的第一流体可从所述喷嘴喷射到第一基底110的第一主表面112上,而较低温度的第二流体可从所述喷嘴喷射到第二基底120的第一主表面121上),但是应当理解,可例如通过使用两个相邻的但物理上分开的单元执行本文讨论的方法,其中一个单元通过其流体递送出口将受热的第一流体喷射到基底110的第一主表面112上,而另一个单元通过其流体递送出口将较低温度的第二流体喷射到基底120的第一主表面121上。因此,虽然为了方便讨论在本文中使用了术语“喷嘴”,但是应该理解,本文所述的设备(例如喷嘴)涵盖其中单一单元将受热的第一流体和较低温度的第二流体分别喷射到第一基底和第二基底上的设备,以及其中一个单元将受热的第一流体喷射到第一基底上,而另一单元(其可为物理上分开的单元)将较低温度的第二流体喷射到第二基底上的多单元设备。
通常,喷嘴400将包括共同限定流体递送通道421和431的固体(即,不可渗透的)分隔件442和442’。分隔件442和442’的最靠近基底110的末端可共同限定在其工作面处的流体递送出口420(并且如果出口420不包括流体可渗透片材(在下文中进行更详细的描述),则可为限定流体递送出口420的仅有元件)。相似地,分隔件442和442’的最靠近基底120的末端可共同限定流体递送出口430。
如果需要流体递送通道421和/或431具有恒定宽度,则分隔件442和442’可设置为彼此大致平行(如,以类似于图3a的用于分隔件542和542’的方式,其中所述分隔件542和542’限定喷嘴500的流体递送通道521的方式类似于分隔件442和442’限定喷嘴400的流体递送通道421的方式)。或者,分隔件442和442’之间的宽度可根据需要而变化,如,提供随流体沿通道前进而变窄或扩展的流体递送通道。除分隔件442和442’之外,喷嘴400还可包括限定喷嘴400的后部(远离流体递送出口)的一个或多个分隔件415。因此,喷嘴400可至少包括共同提供围墙的分隔件442、442’和415,所述围墙通过分隔件422再分为第一流体递送通道421(受热的第一流体可通过供应线路410供应至所述第一流体递送通道中)和第二流体递送通道431(较低温度的第二流体可通过供应线路411供应至所述第二流体递送通道中),所述喷嘴具有用于流体通过流体递送出口420和430离开喷嘴400的主要的或仅有的路径。
为了便于描述,第一流体递送出口420表征为包括工作面424,所述工作面424可最方便地视为当受热流体离开出口420时穿过的表面。工作面424可为假想表面,例如,由分隔件442和442’的末端限定的假想弧形表面(如,圆柱形表面的一部分)。或者,工作面424可包括物理层(如,流体可渗透片材),如下文更详细所述。第二流体递送出口430同样表征为包括工作面434。
每一个出口及其工作面可具有周向长度和横向宽度(沿横向于相邻基底的移动方向的方向延伸,即沿与相邻背衬辊的长轴对齐的方向延伸)。在一些实施例中,周向长度可长于横向宽度,以使得出口为周向细长的。尽管在图2的示例性图示中,第一流体递送出口420在喷嘴400邻近辊230的面的整个周向长度上延伸(第二流体递送出口430同样在喷嘴400邻近辊220的面的整个周向长度上延伸),但在一些实施例中,喷嘴400的每个面可包括多个单独的流体递送出口。此类多个出口可由横向走向的间隔件(例如叶片)限定并且可在喷嘴面的周向长度上间隔开。
在图2的示例性实施例中,第一流体递送出口420和第二流体递送出口430呈发散关系。如图2所示,可通过轴线423和轴线433来定义术语“发散关系”,其中轴线423垂直于第一流体递送出口420的工作面424绘制,轴线433垂直于第二流体递送出口430的工作面434绘制。发散关系是指第一流体递送出口420的法向轴线423和第二流体递送出口430的法向轴线433在从其各自的工作面沿远离喷嘴400的方向延伸时,无论延伸多远均不会相交。发散关系另外指法向轴423和法向轴433取向为彼此成至少25度(例如,在图2中,法向轴423和法向轴433取向为彼此成大约90度)。在多种实施例中,法向轴线423和433取向为彼此成至少约40度、至少约60度或至少约80度。在其他实施例中,法向轴线423和433取向为彼此成至多约140度、至多约120度或至多约100度。
本领域的普通技术人员将认识到,在具有弧形流体递送出口的实施例中(在下文中进行更详细的描述),法向轴线423和433的相对取向可随着沿每一个出口设置法向轴线的周向位置而改变。在这种情况下,表述“两个流体递送出口呈发散关系”是指两个出口中最靠近彼此的部分(如,出口420和430中邻近凸角435的部分)呈发散关系。在一些情况下,如,其中流体递送出口中的至少一个周向延伸以便形成(如)近半圆柱形,则该流体递送出口中远离另一个流体递送出口(如,远离凸角435)的部分可与另一个流体递送出口的任何部分或所有部分并不呈发散关系。然而,在这种情况下,只要满足上述条件,即其中两个出口中至少最靠近彼此的部分呈发散关系,则仍将流体递送出口视为如本文所定义的呈发散关系。
如本文所公开,按照发散关系设置的第一流体递送出口420和第二流体递送出口430可尤其有利于将第一和第二流体引导至两个会聚基底上。具体地讲,这种发散关系的流体递送出口允许喷嘴400设置为紧邻例如按照图1和图2中描绘的方式通过背衬辊设立的辊隙(例如,层合辊隙)。
在图1和图2的示例性图示中,第一流体递送出口420为弧形,并且具有与背衬辊230的相邻表面大致一致(即,具有大体相似的形状并且大致平行)的工作面424。这可有利于允许第一流体递送出口420的工作面424设置为紧邻背衬辊230。因此,在多种实施例中,在喷嘴400的操作中,第一流体递送出口420的工作面424与基底110的第一主表面112在最接近点处的距离可为小于约10、5或2mm。同样,在图1和图2的示例性图示中,第二流体递送出口430为弧形,并且具有与背衬辊220的相邻表面大致一致的工作面434。这可有利于允许第二流体递送出口430的工作面434设置为紧邻背衬辊220。在多种实施例中,在喷嘴400的操作中,第二流体递送出口430的工作面434与基底120的第一主表面121在最接近点处的距离可为小于约10、5或2mm。
在特定实施例中,第一流体递送出口420为弧形且具有与背衬辊230的相邻表面大致一致的工作面424,第二流体递送出口430为弧形且具有与背衬辊220的相邻表面大致一致的工作面434。这可允许喷嘴400被设置为使得每一个流体递送出口的每一个工作面极其靠近其各自基底的第一主表面。
在其中需要出口420和430紧密配合至背衬辊的相邻表面(圆柱形)的实施例中,每一个出口的工作面具有弧形形状,所述弧形形状为具有如下曲率半径的大致圆柱形表面的一部分,所述曲率半径与待配合所述出口的背衬辊的表面的曲率半径相匹配。在其中背衬辊220和背衬辊230具有相同直径的情况下,两个流体递送出口因而可为对称的且具有相同的曲率半径。然而,如果背衬辊220和背衬辊230具有不同的直径,如同图1和图2所示的实施例中一样,则第一流体输出口420的曲率可以不同于第二流体输出口430的曲率。
每一个弧形出口的周向长度可根据需要而不同。例如,在图1和图2中,出口420的周向长度长于出口430的周向长度。任选地,一个或两个出口可包括可调式闸板(未示于任何附图中),所述可调式闸板可进行调节,以改变出口的周向长度。这种闸板可用于(如)独立于基底的移动速度来调节基底在喷射流体中的停留时间。在设备1的操作中,可根据需要,例如基于所处理的具体基底的线速度、厚度和其他特性来操纵闸板的位置以及其他处理变量(例如流体温度、流体流速、背衬辊温度等)。具体地讲,布置在例如第二流体递送出口430上的这种闸板可完全闭合以使得第二流体不喷射到基底120的第一主表面121上,如本文中稍后的讨论。
流体递送出口420和流体递送出口430可被选择为具有任何合适的横向宽度。如本文所用,横向是指沿横向于待加热基底的移动方向的方向及沿平行于背衬辊的长轴的方向(即,图1和图2中出入平面的方向)。在一些实施例中,尤其是在其中待粘合基底中的至少一个为窄带形式的那些实施例中,可能需要流体递送出口的横向宽度相对较窄(如,根据待粘合基底的宽度来选择)。在这种情况下,还可能需要流体递送出口在与待粘合基底的长轴和待粘合基底的移动方向基本上对齐的方向上为细长的(如,周向细长的)(应当谨记,当移动基底由背衬辊支承时,基底的长轴和移动方向可为弧形的)。例如,在图2中,出口420的工作面424为沿如下轴线周向细长的:所述轴线与基底110的长轴和移动方向基本上对齐。
第一流体递送出口420的周向端部和第二流体递送出口430的周向端部可设置为彼此相邻,以便形成凸出的凸角435,如图2中的示例性方式所示。两个出口相对彼此的接近角可使得凸角435呈现相对尖锐的突起形式,并且出口420的工作面424与出口430的工作面434在其最接近点或接触点处相对彼此成一锐角。这种尖锐凸出的设计可有利地允许凸角435深入地设置到背衬辊220和230之间的会聚辊隙区域中,并且在基本上基底彼此接触的瞬间之前可允许流体喷射到每个基底上。在多种实施例中,在最接近点处,出口420的工作面424与出口430的工作面434可相对彼此成小于约70度、小于约50度或小于30度的角。
在一些实施例中,流体递送出口的工作表面可与和其配合的背衬辊不一致。例如,出口420和430中的一者或两者可为大致平面的(平坦的)而非如图1和图2所示为弧形的。尽管这可意味着流体递送出口可能不能够接近背衬辊布置,并且从工作面到背衬辊的距离可沿着流体递送出口的长度而改变,但这在某些情况下仍可接受的。
如已提到的,流体递送出口的工作面可以是开口的;或者,它可包括流体可渗透片材,流体可以穿过所述流体可渗透片材。这种流体可渗透片材可使得流体(如)在出口的周向长度上较均匀地流过出口。另外,根据片材的特性,该片材可重新导向流体以使其一定程度地偏离其流过流体递送通道的初始方向。例如,参照图2,来自供给源410的受热的第一流体可沿着与分隔件422的长轴基本上对齐的方向流动通过流体递送通道421,但在穿过流体递送出口420的工作面424处的流体可渗透片材过程中,该流体可被至少一定程度地导向成沿如下方向流动:所述方向较接近对准工作面424的法向轴线423(如,如在图2中通过指示流体流的多个箭头所示)。这种设计可有利于使受热的第一流体沿较接近基底法向的方向喷射到基底110上(而不是使受热流体沿较接近切向的取向喷射到基底110上)。类似的考虑因素同样适用于在出口430的工作面434上存在流体可渗透片材的情况。流体递送通道421和/或431中的内部挡板(未示于任何附图中)也可用于沿所需方向引导流体。
在多种实施例中,流体可渗透片材可包括贯穿开口,所述贯穿开口共同为片材提供至少约20、至少约30或至少约40的百分比开口面积。在其他实施例中,流体可渗透片材可具有至多约90、至多约80或至多约70的百分比开口面积。在特定实施例中,流体可渗透片材可包括具有直径为至少约0.2mm、至少约0.4mm或至少约0.6mm的贯穿开口的冲孔筛网。流体可渗透片材可包括(如)具有直径为至多约4mm、至多约2mm或至多约1.4mm的贯穿开口的冲孔筛网。贯穿开口可采取细长的(例如横向细长的)狭槽等形式。可选择百分比开口面积和贯穿开口尺寸的组合,以提高基底的均匀加热效果。筛网可由如下任何材料构成:所述材料具有足以用于本文概述的用途的耐久性和耐温性。金属筛网(如钢)可为合适的。
流体(例如受热的第一流体)可以任何合适的标称线速度(容积流量除以出口的开口面积)离开流体递送出口的工作面。这种流体的速度可受以下因素影响和/或由以下因素确定:通过供应线路410供应至第一流体递送通道421的流体的容积流量、流体递送出口420的尺寸、出口的工作面处的流体可渗透片材(如果存在)的贯穿开口的开口面积百分比和/或直径等。线速度可通常在低亚音速范围中,例如小于0.5马赫,通常小于0.2马赫。通常,线速度将为在每秒几米的范围内;例如,小于每秒50米、小于每秒25米或小于每秒15米。这样,本文所用的流体喷射设备和方法可区别于(如)热气刀的使用,所述热气刀通常依靠接近或超过声速的线速度。
如所述,在设备1的操作期间,通过出口430离开喷嘴400的较低温度的第二流体的线速度可独立于通过出口420离开的受热的第一流体的线速度进行控制。可分别选择出口420的工作面424和出口430的工作面434的面积,以便将流体喷射到所需尺寸的区域上,并且可基于待加热基底的特性(如,其宽度、厚度、密度、热容量等)进行选择。通常,可使用工作面范围为例如约5至500平方厘米的出口。受热的第一流体和较低温度的第二流体的容积流量及它们的温度可分别根据需要选择。对于熔融粘合应用,受热的第一流体的温度可选择为至少等于或稍高于第一基底的组分的软化点或熔点。
任何合适的受热的气态流体可用作受热的第一流体,其中环境空气是方便的选择。然而,可根据需要使用被选择为具有特定效果(如,促进可粘合性、疏水性等)的除湿空气、氮气、惰性气体或气体混合物。在将流体通过供应线路410输送至喷嘴400之前,可通过外部加热器(未示于任何附图中)来加热该流体。另外,或者替代地,可以在喷嘴400内提供加热元件;或者可以应用喷嘴400的额外加热方式(例如,电阻加热、红外加热等)。相似地,可通过任何合适的方法(通过加热或冷却)控制较低温度的第二流体的温度。
如本文所公开的,受热的第一流体在喷射于第一基底上之后被局部去除。局部去除是指将已通过喷嘴喷射到第一基底的表面上的受热的第一流体主动地从流体喷射喷嘴的局部附近去除。这与如下方法形成对照:该方法被动地允许喷射的受热流体从喷嘴的局部附近逸出以消散到周围大气环境中或者被设置为远离流体喷射喷嘴一定距离(如,至少一分米)的装置(如,罩、覆盖物、管道等)去除。这种局部去除可通过使用本文此前所述的通用型喷嘴来实现,所述喷嘴包括具有流体递送出口的流体递送通道,并且外加至少一个相对流体递送出口进行局部设置的流体捕集入口。局部设置是指流体捕集入口与流体递送出口在彼此最接近点处相距小于10mm。在多种实施例中,流体捕集入口与流体递送出口在最接近点处相距小于约5mm或小于2mm。流体捕集入口流体连接至流体去除通道,通过所述流体去除通道可主动地去除(如,通过流体连接至外部吸风机(未在任何附图中示出)的排放线路)已由流体捕集入口捕集的流体。在喷射流体能够离开基底的局部附近并且不可逆地分散到周围大气环境中从而不再可局部性去除之前,流体捕集入口可从喷嘴的局部附近局部地去除显著体积百分比的喷射流体。在多个实施例中,通过本文公开的设备和方法局部去除喷射的受热第一流体的容积流量的至少约60%、至少约80%或基本上全部。
具有局部设置的流体捕集入口的示例性喷嘴500以代表性方式示于图3a中,该图3a为当基底100邻近喷嘴500通过时沿其纵向的局部剖视图(其中基底100的移动方向为指向面外)。为了简化描述,图3a仅示出了单个流体递送通道521、单个流体递送出口520和单个(第一)基底100(与例如背衬辊200的背衬表面201接触)。在一些实施例中,所述喷嘴可为“单侧”(即,设置为仅将一种流体(即,受热流体)喷射到仅一个运动基底上),但是应当理解,在其中期望将受热的第一流体喷射到两个会聚基底的第一基底上并将较低温度的第二流体喷射到两个会聚基底的第二基底上(按照针对喷嘴400描述的方式相似的方式)的实施例中,可使用包括两个流体递送通道、两个流体递送出口等的喷嘴,这将参照图4进一步详细讨论。因此,在多个实施例和布置方式中,图3a的代表性基底100表示受热流体喷射于其上的第一基底(例如,基底110)或较低温度流体喷射于其上的第二基底(例如,基底120)。
尽管在图3a的示例性实施例中,流体递送出口520及其流体递送通道521、与流体捕集入口540/540’及其流体去除通道541/541’示为其间具有共同分隔件542和542’的一个单元,但应当理解,可通过使用两个或更多个相邻但物理上独立的单元来执行本文所述的流体喷射和去除,其中至少一个单元通过流体递送出口520来喷射流体并且至少另一个单元通过流体捕集入口540或540’来局部地捕集喷射流体。因此,尽管在本文中为便于论述而使用术语“喷嘴”,但本文所述的设备(如,喷嘴)应当理解为涵盖其中单个单元既喷射流体、又捕集所喷射流体的设备以及其中一个或多个单元喷射流体并且一个或多个其他单元(可为物理上独立的单元)捕集所喷射流体的多单元设备。
与喷嘴400的方式类似,喷嘴500包括具有工作面524(其在该情况下包括冲孔筛网525)的流体递送出口520,其中流体递送出口520流体连接至流体递送通道521(仅其靠近流体递送出口520的部分示于图3a中)。另外,喷嘴500包括流体捕集入口540和540’,所述流体捕集入口540和540’中的每一个均相对流体递送出口520进行局部地设置。流体捕集入口540和540’分别流体连接至流体去除通道541和541’。在所示的示例性构型中,流体捕集入口540和540’在横向上侧面邻接流体递送出口520(即,它们在横向于基底100的移动方向的方向上(如,在沿背衬辊200的长轴的方向上)位于流体递送出口520的任一侧)。相似地,流体去除通道541和541’在横向上侧面邻接流体递送通道521,其间仅分别由(固体)分隔件542和542’隔开。因此,流体去除通道541的一个横向侧面由分隔件542限定,并且另一个横向侧面由分隔件543(其在此实施例中包括喷嘴500在该区域中的外部壳体)限定。流体去除通道541’同样由分隔件542’和543’限定。
再次参见图3a示出的简化的代表性的一个递送出口、一个基底,当将主动吸力施加至流体去除通道541和541’(如,通过外部吸风扇或吸风机)时,离开流体递送出口520的工作面524且喷射到基底100的第一主表面101上的显著体积百分比的受热流体可被流体捕集入口540和540’局部性地捕集并且可通过流体去除通道541和541’去除。已经发现的是,喷射流体的这种局部性捕集可改变流体在其喷射到基底100的表面101上之后、期间或者可能甚至之前的流动模式。例如,这种局部性捕集可修改、减轻或基本上消除流体流动停滞现象(其中流体喷射到基底上由此极大地减慢或甚至停止流体在某些位置中的流动)。在改变流动模式的过程中,局部性捕集可有利地修改(如,增加)某些位置中的喷射流体和基底之间的传热系数并且/或者其可在较宽的基底区域上提供较均匀的热传递。
流体捕集入口540的工作面544和544’可设置为与流体递送出口520的工作面524大致平齐,以使得工作面544、544’和524与基底100的表面101的距离为大致等距,如通过图3a中的距离545所示(在图3a的设计中,流体捕集入口540和540’的工作面544和544’包括假想表面,而不包括流体可渗透筛网)。喷嘴500可被设置为使得流体递送出口520的工作面524以及流体捕集入口540的工作面544和544’位于距基底100的第一主表面101约10、约5或约2mm的距离内。分隔件542和543的末端(最靠近基底110)与基底100的距离通常可大致等距,如图3a所示。或者,在外侧侧面邻接的分隔件543的末端可延伸至较靠近基底110,这可提高流体捕集入口540对喷射流体的捕集(类似的考虑因素适用于流体捕集入口540’)。
图3a、图3b和图3c示出的实施例中流体捕集入口540和540’的工作面544和544’为开口的并且不包括冲孔筛网或者任何其他类型的流体可渗透片材。在这种情况下,可主要由分隔件的末端来限定流体捕集入口的工作面。例如,工作面544可至少部分地由分隔件543和542(如)结合未示于图3中的横向延伸分隔件的末端(例如图2中所示的壳体415)来限定。然而,在多种实施例中,可在一个或多个流体捕集入口的工作面处提供流体可渗透片材。这种流体可渗透片材可与提供在流体递送入口(局部地设置流体捕集出口)的工作面处的流体可渗透片材具有相似的特性(如,百分比开口面积等),并且可为流体递送入口的流体可渗透片材的延续(如,如同实例1)。在其他实施例中,流体捕集入口的流体可渗透片材与流体递送入口的流体可渗透片材可具有不同的特性,并且/或者可由不同的材料构成。
图3a示出了如下实施例:其中喷嘴500的构造、喷嘴500到基底100的距离、所用喷射流体的速度等相结合,以使得在喷射流体能够任意显著地横向渗透到入口540和540’的边界之外前,离开出口520并且喷射到基底100上的流体中的基本上全部均被入口540和540’捕集。在图3a中,这种现象由指示流体流动方向的箭头表示。(当然,离开出口520的流体中的一些少量部分可在喷射到基底100上之前由入口540或540’去除)。图3b示出了如下实施例:其中喷嘴500的操作方式使得所喷射流体中的一些部分能够横向渗透到入口540和540’的边界之外(并且因此可与环境空气至少少量地局部混合),但其中由捕集入口540和540’提供的吸力足够强大,以使得所喷射流体中的基本上全部仍被捕集入口540和540’捕集。图3c示出了如下实施例:其中喷嘴500的操作方式使得喷射流体中的基本上全部被捕集入口540和540’捕集,并且其中环境空气中的一些部分也被捕集入口捕集(图3c中的环境空气的流动由虚线箭头指示)。在多种实施例中,当以此方式操作喷嘴500时,所捕集环境空气的体积流量可为所捕集喷射流体的体积流量的至多约10%、至多约20%或至多约40%。
本领域的普通技术人员将会知道,通过本文所公开的方法,喷射流体可至少轻微地横向流通到流体捕集入口的边界之外,然而仍能被流体捕集入口捕集和去除。已经发现的是,调整喷嘴500的设计和系统的操作参数(如,流体的流速、通过流体去除通道施加的吸力等)可改变喷射的流体在被捕集入口捕集之前能够横向渗透到流体捕集入口的边界之外的程度并且/或者可改变所捕集的除喷射流体之外的环境空气的量,上述中的任一者或两者均可有利地提高由基底100经受的加热均匀度。
在查看图3a、图3b和图3c时,本领域的普通技术人员可认识到在这些示例性图示中,流体递送出口520仅与流体捕集入口540和540’横向邻接,然而未提供在基底100的移动方向上围绕流体递送出口520(以便完全围绕流体递送出口520的周边)的流体捕集入口。然而,在如参照喷嘴400论述以及如下文参照图4论述的方式中,喷嘴500的入口和出口可包括周向细长的弧形形状,并且入口和出口的细长轴对准基底100的移动方向。因此,在多种实施例中,所提供的在横向上侧面邻接流体递送出口520的流体捕集入口540和540’可足以使所述流体捕集入口围绕流体递送出口520的周边的至少约70%、至少约80%或至少约90%。(本领域的技术人员还将知道,在使用喷嘴500来粘合两个基底的过程中,如参照图4更详细所述,两个各自在横向上侧面邻接流体捕集入口的流体递送出口可被设置为使其周向端部紧密相邻,这对于组合出口而言将使未邻接流体捕集入口的出口面积进一步最小化)。
如所述,在一些实施例中,构造为将流体喷射到基底上并且还局部捕集和去除至少一部分喷射的流体的喷嘴可为单侧喷嘴(稍后在本文中参照图7进一步详细描述),这表示其仅包括将受热流体递送到第一基底上的能力,不具有将较低温度的第二流体递送到第二基底上的能力(也不具有局部捕集喷射的第二流体的能力)。在这种实施例中,代表性的图3a、图3b和图3c将对应于构造为将受热流体喷射到第一基底100上和局部捕集一部分喷射的受热流体的示例性单侧喷嘴。在其它实施例中,构造为执行流体的局部捕集的喷嘴可为双侧喷嘴,这表示其可将受热的第一流体递送至第一基底上(例如如参照图2的描述)和局部捕集喷射的受热的第一流体,并且还可将较低温度的第二流体递送到第二基底上和局部捕集喷射的较低温度的第二流体。在这种情况下,图3a、图3b和图3c可对应于所述双侧喷嘴的第一侧(构造为将受热的第一流体喷射到第一基底上和局部捕集一部分喷射的第一流体),或对应于所述双侧喷嘴的第二侧(构造为将较低温度的第二流体喷射到第二基底上和局部捕集一部分喷射的第二流体)。
参照图4进一步详细描述对应于所述双侧实施例的喷嘴。在图示实施例中,喷嘴500包括具有工作面524的第一流体递送出口520,其中出口520流体连接至第一流体递送通道521并且在横向上侧面邻接第一流体捕集入口540和540’,所述第一流体捕集入口540和540’流体连接至流体去除通道541和541’(均如参照图3a所述)。
喷嘴500另外包括具有工作面554的第二流体递送出口550,其中出口550流体连接至第二流体递送通道551,并且在横向上侧面邻接第二流体捕集入口560和560’,所述第二流体捕集入口560和560’分别具有工作面564和564’并且分别流体连接至第二流体去除通道561和561’。这些特征中的全部均类似于图2的喷嘴400,不同的是外加了流体捕集入口和流体去除通道。由此,流体递送通道521和551可视为基本上等同于喷嘴400的流体递送通道421和431,并且流体递送出口520和550可视为基本上等同于喷嘴400的流体递送出口420和430。因此,应当理解,喷嘴400的特征的相关描述(例如,出口的周向细长和/或弧形的特性、其在基底附近的布置、用于形成凸出凸角535的出口的设置方式等)以类似方式适用于喷嘴500的特征。特别地,喷嘴500的流体递送出口520和550以此前所述的方式呈发散关系。在特定实施例中,流体捕集入口540和540’可与流体递送出口520一致,上述全部均可与背衬辊200的相邻表面201一致(即,这些元件中的全部的弧形形状可为相似的并且彼此大致平行)。类似的考虑因素适用于流体捕集入口560和560’以及流体递送出口550(彼此之间以及相对背衬辊205的表面206的关系)。
在图4的喷嘴500中,分隔件522将喷嘴500内部分为第一流体递送通道521(受热的第一流体可通过供应线路510供应至所述第一流体递送通道)和第二流体递送通道551(较低温度的第二流体可通过供应线路511供应至所述第二流体递送通道)。
使用至少一个流体排放线路将局部捕集的流体从喷嘴500的流体去除通道排放。在一些实施例中,流体去除通道541和561可包括其间不存在划分分隔件的单个流体去除通道的多个部分。因此,在该实施例中,可使用单个流体排放线路将流体从去除通道541和561排放。如果分隔件(例如,分隔件522的一部分)设置在流体去除通道541和561之间,则可针对每个流体去除通道提供单独的流体排放线路571和572,如图4所示。类似的考虑因素适用于通道541’和561’。此外,如果需要,可将单独的流体排放线路连接至流体去除通道541和541’。作为另外一种选择,可在喷嘴500内提供互连流体去除通道541和541’的通道(如,横向穿过流体递送通道521),以使得可将单个流体排放线路用于这两者。类似的考虑因素适用于通道561和561’。
第一流体递送出口520可用于将受热的第一流体喷射至第一运动基底100的第一主表面101上,同时基底100与(例如背衬辊200的)背衬表面201接触。同样,流体递送出口550可用于将较低温度的第二流体喷射到第二运动基底105的第一主表面106上,同时基底105与(例如背衬辊205的)背衬表面206接触。可按照针对喷嘴400描述的方式相似的方式执行这些操作,不同的是,如上所述地使用流体捕集入口540、540’和560、560’以及相关的流体去除通道等来局部捕集和去除至少一部分喷射的流体。
在一些情况下,可能有利的是提供各自流体连接至流体递送通道的多个横向间隔的流体递送出口。如本文别处所述,横向是指横向于流体将喷射于其上的基底的运动方向的方向,如沿着背衬辊的长轴。图5再次以单个代表性基底100的简化背景示出了这种示例性构造,其中基底运动方向为指向图5的平面外。示例性的喷嘴600包括横向间隔的第一流体递送出口620和第二流体递送出口620’(分别具有工作面624和624’并且分别流体连接至流体递送通道621和621’)。在图示实施例中,工作面624和624’分别包括冲孔筛网625和625’。提供在横向外侧上与流体递送出口620和620’侧面邻接的外侧流体去除出口640和640’。另外提供了额外的内侧流体捕集入口670,其横向夹置在流体递送出口620和620’之间。流体捕集入口640、640’和670分别具有工作面644、644’和674,并且分别流体连接至流体去除通道641、641’和671。外侧流体去除通道641和641’与流体递送通道621和621’分别由分隔件642和642’隔开。外侧流体去除通道641和641’还分别由分隔件643和643’限定,所述分隔件643和643’可包括喷嘴600的壳体在这些位置中的部分。内侧流体去除通道671与流体递送通道621和621’分别由分隔件672和672’隔开。
本文此前参照喷嘴400和500提供的各种流体递送和去除通道、流体递送出口以及流体捕集入口的描述适用于喷嘴600的各种通道、出口和入口。并且,当然,虽然(为了方便描述)在图5中示出了单个代表性基底100,应当理解,当用于按照针对图4的喷嘴500描述的方式相似的方式将受热的第一流体和较低温度的第二流体分别喷射到第一和第二运动基底上时,喷嘴600将根据需要包括通道、出口、入口等以执行这些功能。(也就是说,喷嘴将包括双侧喷嘴)。具体地,喷嘴600可包括横向间隔的两对流体递送出口,其中给定对的每一个出口呈发散关系,并且其中横向间隔的两对流体递送出口在横向外侧上与多对流体捕集入口侧面邻接且在它们之间夹置附加的一对流体捕集入口。另外,应当理解,在多个实施例和布置方式中,图5的代表性基底100表示受热流体喷射于其上的第一基底(例如,基底110)或较低温度流体喷射于其上的第二基底(例如,基底120)。
如图5所示,离开流体递送出口620和620’的工作面624和624’并喷射在基底100上的流体的至少一部分通过流体捕集入口640、640’和670被局部捕集。本领域的普通技术人员将会知道,在流体递送出口620之间横向地插入内侧流体捕集入口670可减少或消除原本可因来自两个出口的流体相遇而产生的任何停滞点。图5中所示的设计类型可在宽度大的基底的加热(或冷却)中提供提高的均匀度。另外,在其中期望加热平行的带状基底的情况下,这种类型的设计可为有利的。在这种情况下,流体递送出口620可大致保持居中在一个基底带上面,并且流体递送出口620’可保持居中在另一个基底带上面。
可根据需要来扩展喷嘴600的基本设计(其中使用多个横向间隔的流体递送出口,其中流体捕集入口设置为在横向外侧与流体递送出口侧面邻接,并且其中附加的流体捕集入口横向设置在流体递送出口之间)。即,喷嘴可制备成具有任何数量的流体递送出口(其长轴大致对准纤维网的移动方向),所述流体递送出口与流体捕集入口以交替方式横向地夹置。如上文所述,可将多个物理上独立的流体递送出口和流体捕集入口提供到类似的末端。任何此类设计均可允许通过本文所公开的方法来加热宽度大的基底。
关于将一种或多种流体喷射到一个或多个基底上的更多的细节可在2010年12月21日提交的美国专利申请序列号12/974,329中找到,其名称为“用于将流体喷射到基底上的设备和方法(Apparatus and Methods forImpinging Fluids on Substrates)”,该申请全文以引用方式并入本文。
流体递送出口可相对于运动基底的路径设置为任何合适的取向(例如,角取向),其中所述流体递送出口用于将流体喷射于所述运动基底上。可参照图6的图示讨论所述取向。图6示出了沿着轴线823(即沿着与图2的轴线423相似的轴线)穿过代表性喷嘴800(朝向基底810)观看的部分切除的俯视平面图。在图6中,为了清楚地显示,不管流体递送出口、入口等的任何轻微的弯曲。喷嘴800包括通过壁842和842’以及通过将流体递送通道821与流体去除通道827和827’分离的分隔件825和825’限定的流体递送出口820和流体递送通道821,其中流体通过流体供应线路910供应至流体递送通道821。流体递送出口820包括工作面824(由冲孔筛网826限定),流体可通过所述工作面喷射到基底810的第一主表面812上。喷射的流体可通过流体捕集入口828和828’捕集,并通过流体去除通道827和827’从其去除,且通过流体排放线路(未示出)从所述流体去除通道排放。
在一些实施例中,流体递送出口820可包括长轴,如在图6中明显示出。流体递送出口的长轴可相对于流体喷射于其上的基底的路径832(并且因此相对于基底810的长轴“L”)按照任何合适的角取向。在一些实施例中,流体递送出口820的长轴可通常与基底810的长轴“L”对齐(即,以正负5度以内的角取向)。在其它实施例中,流体递送出口820的长轴可相对于基底810的长轴“L”成倾斜角度。如本文中定义,倾斜角度意味着,流体输出口的长轴被取向成偏离基底路径和基底长轴“L”(在顺时针或逆时针方向上加或减)至少20度。在一些实施例中,流体递送出口820的长轴相对于基底路径大约横向取向,这意味着,流体递送出口的长轴在基底810的横向轴“T”的正负20度内取向(并且因此可取向为与基底810的长轴“L”偏离约例如70至110度的角度)。在一些实施例中,流体递送出口820的长轴相对于基底路径横向取向,这意味着,流体递送出口的长轴在基底810的横向轴的正负约3度内取向(并且因此可取向为与基底810的长轴偏离约例如87至93度的角度),如图6中示出的特定实施例中所述。
应该注意,图6布置为使得流体递送出口相对于运动基底的取向概念的一般显示清楚。因此,图6中显示的示图可为单侧喷嘴或其一部分,或双侧喷嘴的一侧或该侧的一部分。所述喷嘴,或双侧喷嘴的一侧,可具有多个流体递送出口,如本文别处所述。这样,喷嘴800可具有本文中别处讨论的任何其它特征和功能。代表性基底810可对应于第一基底110(受热的第一流体喷射于其上),或对应于第二基底120(较低温度的第二流体可喷射于其上)。
可在2011年2月17日提交的美国专利申请序列号13/029,155中找到关于流体递送出口相对于流体喷射于其上的基底的长轴和/或路径的取向的更多细节,该申请的名称为“用于将流体喷射于基底上的设备和方法(Apparatus and Methods for Impinging Fluids on Substrates)”,针对本文中的该目的,该申请的全文以引用方式并入本文。
那些普通技术人员将会知道可采用上面讨论的布置方式和条件的许多变型形式。例如,在一些实施例中,可使用图2和图4中示出的一般类型的双侧喷嘴,其中喷嘴的第一侧用于将受热的第一流体喷射于第一基底上,并且喷嘴的第二侧用于将较低温度的第二流体喷射于第二基底上(两种流体的温度、流量等根据需要独立地控制)。在多个实施例中,喷射的较低温度的第二流体可为受热流体(尽管保持比受热的第一流体的温度低不止100摄氏度,如本文所定义)、可为环境温度流体(例如空气)或可为冷却流体。喷射的较低温度的第二流体的至少一部分可根据需要通过本文前面公开的所述设备、布置方式和方法局部去除。
在其它实施例中,可采用能够双侧使用的喷嘴,但可限制或甚至完全不用将较低温度的第二流体喷射于第二基底上。这种情况可通过以下步骤执行:例如通过关闭第二流体递送出口的工作面上的闸板(如本文前面所述);通过关闭沿着第二流体递送通道的任何位置处的阀;通过不将任何第二流体通过第二流体供应线路供应至喷嘴;或者通过阻挡或消除第二流体流的任何合适的方法。如果完全消除从所述喷嘴递送较低温度的第二流体,则可通过使用常规鼓风机等或简单地通过使第二基底运动通过其中设备所在的周围大气进行第二基底与较低温度流体的接触。在多个实施例中,常规递送的(即,不进行局部去除)较低温度的第二流体可为受热流体(尽管保持比受热的第一流体的温度低不止100摄氏度,如本文所公开的)、可为环境温度流体(例如空气)或可为冷却流体。
在其它实施例中,可使用作为“单侧喷嘴”的喷嘴,如图7的一般表示的喷嘴401所示,其中所述喷嘴的所有特征和描述总体对应于图2中的相似编号的特征,不同的是,在这种情况下,壁422(而非将双侧喷嘴两侧的流体供应通道分离的分隔件)可为单侧喷嘴的外壁。这种单侧喷嘴可仅用于将流体(例如受热流体)喷射到第一基底上,以使得可通过使用常规鼓风机等或简单地通过使第二基底运动通过其中设备所在的周围大气进行第二基底与较低温度的流体的接触。应当理解,这种单侧喷嘴可包括本文中别处所述的任何特征、布置方式和功能。(为了清楚显示流体递送结构、流体捕集和流体去除结构在图7中未示出)。再一次地,常规递送的较低温度的第二流体可为受热流体(尽管保持比受热的第一流体的温度低不止100摄氏度,如本文所公开)、可为环境温度流体(例如空气)或可为冷却流体。
本文所公开的设备和方法可用于例如促进两个基底的表面熔融粘合至彼此。具体地讲,它们可用于将第一纤维基底表面粘合至另一第二基底,以形成表面粘合的层合物。这意味着所述纤维基底可通过纤维基底的第一表面的一些纤维表面粘合至第二基底的第一表面从而附着至第二基底。“第一基底的纤维表面粘合至第二基底的第一主表面”的表达意味着至少一些纤维部分的表面的部分熔融粘合至第二基底的第一表面,该熔融粘合方式使得基本上保持第二基底的第一主表面的初始(粘合前)形状,并且基本上保持第二基底的第一主表面的至少一些部分处于暴露状况。
必要条件“表面粘合基本上保持的第一主表面的初始形状”是指表面粘合纤维可区别于以如下方式粘合到基底的纤维,所述方式通过纤维至少部分地侵透到基底内、使基底变形等等而导致纤维部分嵌入(如,部分地或完全地封装)到基底内。必要条件“表面粘合步骤基本上将第二基底的第一主表面的至少一些部分基本上暴露状态”是指表面粘合纤维可区别于以如下方式粘合到第二基底的纤维,所述方式导致纤维充分熔融、致密化、密集、混合等,以形成连续粘合。连续粘合是指紧邻第二基底的第一主表面的纤维已得到充分混合和/或致密化(如,熔融在一起从而部分或完全地损失其作为单根纤维的特性)以形成在第一主表面的顶部上的连续材料层,并接触第一主表面。本领域的普通技术人员将会知道,粘合到仍处于熔融、半熔融、柔软等状态(例如还未(如)冷却至固态的挤出材料)下的基底的纤维网可不包括表面粘合,因为粘合到仍处于高温下并且/或者仍可显著变形的基底可使得纤维变为嵌入的、可使得形成连续粘合或者上述两者。
虽然本文公开的设备和方法特别适用于将纤维基底粘合至薄膜基底(例如,以形成上述表面粘合的层合物),但是本文公开的设备和方法可用于将任何两个合适的基底彼此熔融粘合。还应该理解,虽然本文的讨论主要集中于其中第一基底(受热的第一流体喷射于其第一表面上)是纤维基底并且第二基底(其第一表面与较低温度的第二流体接触)是薄膜基底的代表性构造,但是基底角色可根据需要交换。合适基底可由任何合适的热塑性聚合物材料(例如可熔融粘合的材料)制成。这些材料可包括(如)聚烯烃、聚酯、聚酰胺以及多种其他材料。合适聚烯烃的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、丁烯共聚物以及这些材料的共聚物和共混物。只要这种添加剂不会无法接受地降低基底被熔融粘合的能力,基底就可包含本领域所熟知的多种添加剂等等。如果基底包括薄膜基底,则其可为多层基底,例如共挤出的多层膜,前提是多层基底的最外层的第一主表面能够熔融粘合至另一基底。在一些实施例中,将被粘合的基底之一或二者可包括预形成的基底,这意味着其为预先存在的、提前制备的基底(例如,膜、非织造纤维网等),该基底的物理特性通常已完全开发完成。这应(如)与如下情况进行对照:其中制备(如,挤出)基底并且通常将其在通常仍为熔融、半熔融、柔软等的状态下直接应用于本文所述的粘合方法中。
合适的基底可为任何所需厚度。在多个实施例中,基底的厚度(不包括任何突起的高度)可小于约400微米、小于约200微米、小于约100微米或小于约50微米。在一些实施例中,将粘合的基底不包括例如采用纤维网主表面上的涂层形式的任何粘合剂(即,热熔融粘合剂、压敏粘合剂等等)。在一些实施例中,基底可为连续的,即不存在任何穿透孔。在其它实施例中,基底可为不连续的,例如包括穿透孔等等。在一些实施例中,基底可由致密、无孔材料构成。在一些实施例中,基底可由多孔材料构成。在特定实施例中,基底可包括纤维网,例如非织造纤维网。
在一些实施例中,基底的第一主表面和第二背向主表面可不含突起。在其它实施例中,可选的突起可从基底的第二主表面突出(例如,与通过本文所述的设备和方法熔融粘合至另一基底的表面相对的表面)。所述突起可根据任何合适目的的需要而具有任何所需类型、形状或设计,在单位基底面积上以任何所需密度存在。所述突起可与基底成一体(也就是说,具有相同的组成并且同时形成为整体)。在一些实施例中,所述突起可包括如下类型的公紧固元件(例如钩子),所述公紧固元件能够与纤维材料接合并且可起到所谓粘扣紧固系统中的钩子组件的作用。可使用任何此类公紧固元件。在特定实施例中,可使用如下紧固元件,其各自包括具有如美国专利6,558,602、5,077,870和4,894,060中所述的通用类型的杆和相对大的头部(可为(如)大致蘑菇形的、扁平圆盘等等)。具有含公紧固元件的突起的合适基底包括(如)以商品名CS200和CS600得自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company)的那些产品。其他合适的基底包括(如)描述于美国专利7,067,185和7,048,984中的那些。
如果将要粘合的基底是纤维基底,则其可为具有足够的机械强度的任何合适的纤维网,以被作为自支承纤维网来处理并且让其经受本文描述的粘合过程。在一些实施例中,所述纤维网可包括诸如通过编织、针织、缝合等等实现的交织纤维。由此,纤维网可由合适的织物或纺织品构成,只要包括纤维的材料适用于本文所述的粘合即可。在一些实施例中,纤维网包括非织造纤维网。可使用任何合适的由任何所需材料制成的自支承非织造纤维网,只要可以进行本文所述的粘合即可。所述非织造纤维网可以是(例如)梳理纤维网、纺粘纤维网、射流纤维网、气流纤维网或熔喷纤维网(即,只要这种纤维网已经受使其能够自支承的充分处理即可)。所述非织造纤维网可以是多层材料,所述多层材料具有(例如)至少一层熔喷纤维网和至少一层纺粘纤维网或者非织造纤维网的任何其他合适组合。例如,非织造纤维网可为纺粘-熔粘-纺粘、纺粘-纺粘或纺粘-纺粘-纺粘多层材料。或者,纤维网可为包括非织造层或致密膜层的复合纤维网,如通过如下纤维网所例证,所述纤维网包括以弧形凸出套环粘合到致密膜背衬的非织造纤维,并且以商品名Extrusion Bonded Loop得自美国明尼苏达州圣保罗的3M公司。
这种纤维网可以由任何合适的热塑性聚合物材料(例如,可熔融粘合的材料)制成。这些材料可包括(如)聚烯烃、聚酯、聚酰胺以及多种其他材料。合适聚烯烃的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、丁烯共聚物以及这些材料的共聚物和共混物。在一些实施例中,纤维网的一些或全部纤维可包括单组分纤维。在一些实施例中,纤维网可另外包括或改为包括双组分纤维,所述双组分纤维例如包括熔点较低材料的外皮,所述外皮围绕熔点较高材料的芯。如果需要,可选择外皮材料,以便提高其熔融粘合到另一基底的能力。可存在其他纤维(如,人造短纤维等等)。在一些实施例中,纤维网不包括可以粘合剂粒子、粘结剂等形式存在并分布在整个纤维网中或纤维网的主表面上的任何粘合剂(即,热熔粘合剂、压敏粘合剂等等)。
关于基底的表面粘合和表面粘合的基底的特性的更多细节可在2010年12月21日提交的美国专利申请序列号12/974,536中找到,该申请的名称为“基底和用于粘合基底的方法(Bonded Substrates and Methods for BondingSubstrates)”,针对该目的将该申请全文以引用方式并入本文中。
示例性实施例的列表
实施例1。一种将受热的第一流体喷射到第一运动基底的第一表面上并局部去除所述喷射的受热的第一流体的至少一部分,以及将所述第一运动基底的所述第一表面粘合至第二运动基底的第一表面的方法,所述方法包括:提供至少一个第一流体递送出口和至少一个第一流体捕集入口,所述至少一个第一流体捕集入口相对于所述第一流体递送出口局部地设置;使所述第一运动基底经过所述第一流体递送出口并将受热的第一流体从所述第一流体递送出口喷射到所述第一运动基底的所述第一表面上,以使得所述第一基底的所述第一表面为受热的表面;通过所述至少一个第一流体捕集入口局部捕集喷射的第一流体的容积流量的至少60%,并通过流动连接到所述第一流体捕集入口的至少一个第一流体去除通道去除所述局部捕集的第一流体;
使所述第二运动基底的第一表面与温度比所述受热的第一流体的温度低至少100摄氏度的第二流体接触;以及,使所述第一基底的所述受热的第一表面与所述第二基底的所述第一表面接触,以使得所述第一基底的所述第一表面和所述第二基底的所述第一表面彼此熔融粘合。
实施例2。根据实施例1所述的方法,其中所述第二流体是环境温度的静止空气,所述环境温度的静止空气通过所述第二运动基底运动穿过所述环境温度的静止空气而与所述第二基底的所述第一表面接触。
实施例3。根据实施例1所述的方法,其中所述第二流体是喷射到所述第二基底的所述第一表面上的环境温度的流体。
实施例4。根据实施例1所述的方法,其中所述第二流体是喷射到所述第二基底的所述第一表面上的受热流体。
实施例5。根据实施例1所述的方法,其中所述第二流体是喷射到所述第二基底的所述第一表面上的冷却流体。
实施例6。根据实施例1-5中的任一个所述的方法,包括局部捕集所述喷射的第一流体的容积流量的至少80%。
实施例7。根据实施例1-6中的任一个所述的方法,包括局部捕集基本上全部容积流量的喷射的第一流体。
实施例8。根据实施例1-7中的任一个所述的方法,其中通过所述至少一个第一流体递送出口的所述受热的第一流体的标称速度小于0.2马赫。
实施例9。根据实施例1-8中的任一个所述的方法,其中所述至少一个第一流体递送出口和所述至少一个第一流体捕集入口各自设置为与所述第一运动基底的所述第一表面相距小于5mm。
实施例10。根据实施例1-9中的任一个所述的方法,其中所述至少一个第一流体递送出口包括具有长轴的细长形状,并且其中各自呈具有长轴的细长形状的一对第一流体捕集入口以在横向外侧与所述第一流体递送出口侧面邻接的关系设置,其中所述第一流体捕集入口的长轴大致平行于所述第一流体递送出口的长轴,并且其中所述第一流体捕集入口的长轴和所述第一流体递送出口的长轴与所述第一基底的运动方向大致对齐。
实施例11。根据实施例10所述的方法,其中所述至少一个第一流体递送出口是一对横向间隔的第一流体递送出口之一,其中所述一对第一流体捕集入口在横向外侧上与所述一对第一流体递送出口侧面邻接,并且其中附加的第一流体捕集入口被横向夹置在所述一对第一流体递送出口之间。
实施例12。根据实施例1-11中的任一个所述的方法,其中所述第一运动基底包括长轴,其中所述至少一个第一流体递送出口包括具有长轴的细长形状,并且其中所述至少一个第一流体递送出口的长轴与所述第一基底的长轴大致对齐。
实施例13。根据实施例1-12中的任一个所述的方法,其中所述第一运动基底包括长轴,其中所述至少一个第一流体递送出口包括具有长轴的细长形状,并且其中所述至少一个第一流体递送出口的长轴取向为横向于所述第一基底的长轴。
实施例14。根据实施例1-13中的任一个所述的方法,其中所述第一运动基底与第一背衬辊的所述表面接触,并且所述第二运动基底与第二背衬辊的所述表面接触,并且其中所述第一流体递送出口包括与所述第一背衬辊的所述表面大致一致的弧形形状,并且其中所述第一背衬辊的所述表面和所述第二背衬辊的所述表面分别沿着会聚路径运送所述第一基底和第二基底朝向彼此并彼此接触,以可执行所述熔融粘合。
实施例15。根据实施例1-14中的任一个所述的方法,其中所述第一基底包括聚合物膜,并且其中所述第二基底包括非织造纤维网。
实施例16。根据实施例1-15中的任一个所述的方法,其中所述第一基底包括非织造纤维网,并且其中所述第二基底包括聚合物膜。
实施例17。根据实施例1和3-16中的任一个所述的方法,其中所述方法还包括:提供至少一个第二流体递送出口和至少一个第二流体捕集入口,所述至少一个第二流体捕集入口相对于所述第二流体递送出口局部地设置;使所述第二运动基底经过所述第二流体递送出口,并将较低温度的第二流体从所述第二流体递送出口喷射到所述第二运动基底的所述第一表面上,所述较低温度的第二流体的温度比所述受热的第一流体的温度低至少100摄氏度;通过所述至少一个第二流体捕集入口局部捕集喷射的第二流体的总容积流量的至少60%,并通过流动连接到所述第二流体捕集入口的至少一个第二流体去除通道去除所述局部捕集的第二流体。
实施例18。根据实施例17所述的方法,其中所述至少一个第一流体递送出口和所述至少一个第二流体递送出口呈发散关系。
实施例19。一种用于将受热的第一流体喷射到第一运动基底的第一表面上并局部去除所述喷射的受热的第一流体的至少一部分,以及将所述第一运动基底的所述第一表面粘合至第二运动基底的第一表面的设备,所述设备包括:至少一个第一流体递送出口和至少一个第一流体捕集入口,所述至少一个第一流体捕集入口相对于所述第一流体递送出口局部地布置;第一背衬表面,所述第一背衬表面构造为支承所述第一运动基底并运送所述第一运动基底经过所述第一流体递送出口,以使得从所述第一流体递送出口递送的受热的第一流体喷射到所述第一运动基底的所述第一表面上,以使得其为受热的第一表面;和,第二背衬表面,所述第二背衬表面构造为支承所述第二运动基底并沿着会聚路径运送所述第二运动基底,所述会聚路径使所述第二运动基底的所述第一主表面与所述第一运动基底的所述受热的第一表面接触。
实施例20。根据实施例19所述的设备,其中所述第一流体递送出口包括周向细长弧形形状,并且其中所述第一流体捕集入口包括与所述受热的第一流体捕集入口的周向细长弧形形状一致的周向细长弧形形状。
实施例21。根据实施例19-20中的任一个所述的设备,其中所述第一流体递送出口在横向外侧上与一对第一流体捕集入口侧面邻接,所述一对第一流体捕集入口二者均与所述第一流体递送出口一致。
实施例22。根据实施例19-21中的任一个所述的设备,其中所述设备包括横向间隔的一对第一流体递送出口,其中一对第一流体捕集入口在横向外侧上与所述一对第一流体递送出口侧面邻接,并且其中附加的第一流体捕集入口被横向夹置在所述一对第一流体递送出口之间。
实施例23。根据实施例19-22中的任一个所述的设备,其中所述设备包括至少三个横向间隔的第一流体递送出口,其中第一流体捕集入口被横向夹置在每两个第一流体递送出口之间,并且一组第一流体捕集入口在横向外侧上与所述横向最外侧的第一流体递送出口侧面邻接。
实施例24。根据实施例19-23中的任一个所述的设备,其中所述至少一个流体递送出口中的每一个包括工作面,所述工作面包括具有带有贯穿开口的不连续的筛网的流体可渗透片材,所述贯穿开口为所述片材提供20%和80%之间的开口面积百分率。
实施例25。根据实施例19-24中的任一个所述的设备,其中所述第一背衬表面包括第一背衬辊的所述表面,并且其中所述第二背衬表面包括第二背衬辊的所述表面,所述第一背衬辊和第二背衬辊共同包括建立用于所述第一基底和第二基底的会聚路径的夹辊对,并且其中所述第一流体递送出口包括与所述第一背衬辊的所述表面大致一致的弧形形状。
实例
从明尼苏达州圣保罗的3M公司以商品名CS600(美国专利6000106中所述的通用类型)获得第一基底。第一基底的第一表面通常为基本光滑的并且第一基底的第二表面具有密度为大约2300个突起/平方英寸(356个突起/方厘米)(其中突起为各自具有膨大的、大致圆盘形头部的公紧固元件)。基底的厚度为大约100微米(未计入突起的高度)并且突起的高度为大约380微米。背衬和突起为一体构造并且均由聚丙烯/聚乙烯共聚物构成。以各自具有15mm宽度的细长带形式来获得第一基底。获得的第二基底为以商品名Spunbond64.4gsm(Pillow Bond)可得自质量第一非织造布公司(First Quality Nonwovens)的纺粘非织造纤维网。据信,带有点粘接图案的64.4gsm的纤维网在大约15%粘合面积的范围内并且宽度为110mm,并由聚丙烯构成。
按照类似于图1中所示的方式来装配具有层合辊隙的纤维网处理设备。两根细长条(第一基底)粘合至单个非织造纤维网(第二基底)的第一表面,如本文所述。尽管为方便起见,下述描述将偶尔地以一个第一基底进行表述,但应当理解为同样地处理两个平行移动的相同第一基底。
在设备的使用过程中,将第一基底引导到10.2cm半径的铬预热辊(类似于图1的辊210)上,其中基底的第一表面(即,与具有凸起的表面相对的表面)接触预热辊的表面。通过热油将预热辊内加热至具有大约76摄氏度的标称表面温度。在达到稳态的工作条件时,第一基底的第一表面据发现保持大约73摄氏度的温度(如通过非接触式热测量装置所监测)。
第一基底从预热辊跨过大约5.1cm的距离到达3.2cm半径的第一背衬辊(类似于图1的辊220),所述第一背衬辊未进行主动的冷却或加热。该辊在其表面上具有标称0.64cm厚的浸渍铝粒子的硅橡胶层。表面层具有60的肖氏硬度A。表面层具有周向延伸成完全围绕辊的两个隆起平台(所述平台比辊的环绕表面高出大约2.2cm),其中每一个平台具有大约16mm的横向宽度且它们邻近边缘之间的横向距离(在辊的面上,沿与辊的长轴对齐的方向)为大约10mm。将平行移动的第一基底引导到第一背衬辊的平台上,以使得位于基底的第二表面上的凸起的蘑菇形头部接触平台表面。(将基底抬高到平台上,以使非织造纤维网接触第一背衬辊的表面的可能性最小化。)在基底以此方式接触第一背衬辊的表面之后,该基底围绕第一背衬辊周向跨过大约180度的弧,以如本文所述加热和粘合该基底。
在设备的使用过程中,非织造纤维网第二基底引导到10.2cm半径的第二背衬辊(类似于图1的辊230)上。第二背衬辊包括金属表面并不主动地被冷却或加热。非织造纤维网以大约90度弧周向横跨第二背衬辊,将如本文所述被粘合。将非织造纤维网的路径与两个第一基底带的路径对准,以使得当两个基底在两个背衬辊间的辊隙中接触非织造纤维网时,基底带与非织造纤维网顺维对准。
将背衬辊设置成水平叠堆,这类似于图1所示的布置。将能够局部捕集/去除所喷射空气的受热空气喷射喷嘴竖直地设置在邻近辊隙的背衬辊叠堆上方,这类似于图1中的喷嘴400的设置方式。如沿横向于纤维网移动的轴线从侧面观察(即,如图1中所观察),喷嘴包括第一工作面和第二工作面,其中第一和第二工作面呈发散关系(如本文此前所限定)。每一个表面均包括大致圆柱形的部分,其中第一表面的曲率基本上匹配第一背衬辊的曲率(第一表面的曲率半径为大约3.2cm)并且第二表面的曲率基本上匹配第二背衬辊的曲率(第二表面的曲率半径为大约10.2cm)。第一工作面的周向长度设为大约75mm。通过完全关闭的滑动挡板(邻近喷嘴的第二工作面)将第二工作面的周向长度设为大约0mm,以基本完全消除将受热的空气喷射到第二基底(非织造纤维网)上,如下文更加详细的描述。两个工作面在突出的凸角(类似于图2的凸角435)处汇合。
如从一致于两个基底带移动的方向所观察,喷嘴的第一发散表面具有两个空气递送出口,其中每一个空气递送出口具有大约16mm的横向宽度。这两个空气递送出口在横向外侧上与两个空气捕集入口侧面邻接,其中每一个空气捕集入口具有大约26mm的横向宽度。另一个空气捕集入口横向地夹置在两个空气递送出口之间,其中所述附加的空气捕集入口具有大约4mm的横向宽度。该构造中不使用冲孔的金属出口板。因此,喷嘴的第一表面包括类似于图5中所示的构造的构造,不同的是,在任何空气捕集入口或空气递送出口的工作面上不存在冲孔的金属筛网。
当从一致于非织造纤维网移动的方向观察时,喷嘴的第二发散表面包括具有两个空气递送出口、两个在横向上侧面邻接的空气捕集入口和一个在横向上夹置的空气捕集入口的类似构造。出口和入口的横向宽度与第一发散表面相同。第二发散表面具有可调式闸板,所述可调式闸板横向地延伸,以便横向地覆盖两个空气递送出口的宽度,并且可沿着空气递送出口的工作表面周向移动,以控制空气递送出口的周向长度。闸板还在所有三个流体捕集入口的横向宽度上延伸。如上所述,闸板设置为使得第二发散表面的空气递送出口的周向长度有效地为大约0mm,其中第二表面的出口基本被完全阻挡以防止受热的空气流动。(该表面的流体捕集入口同样被闸板阻挡)。
所有第一发散表面和第二发散表面的空气递送出口和空气递送入口均分别流体连接至空气递送通道和空气去除通道。所有的空气递送出口都通过附接到喷嘴的相同空气递送导管供给,以使得第一基底和第二基底将接收到基本相似的温度的空气,不同的是,通过上述闸板基本完全消除了至第二基底上的空气流。可根据需要来控制提供至喷嘴的受热空气的温度和体积流量(通过使用以商品名Lufterhitzer5000得自瑞士Kaegiswil的莱丹(Leister)的加热器)。可根据需要来控制所捕集空气的去除体积流量(通过附接到喷嘴的去除导管)。
按照类似于图2中的喷嘴400的定位方式将喷嘴设置在第一背衬辊和第二背衬辊附近。喷嘴的第一发散表面在周向围绕第一背衬辊延伸大约128度的弧上距第一背衬辊的表面的距离经估计为大约1.5至2mm。喷嘴的第二发散表面在周向围绕第二背衬辊延伸大约28度的弧上距第二背衬辊的表面的距离经估计为大约1.5至2mm。凸出的凸角在辊隙(两个辊的表面之间的最近接触点)上方保持居中,这又类似于图2所示的构造。
通过使用若干热电偶和相关硬件测得受热空气源的温度为680℉(360℃)。使用热线气流速度计和相关硬件来测定受热空气和捕集空气的体积流量。受热空气的体积流量为大约1.0立方米/分钟。由于喷嘴的第一表面的空气递送出口的总面积为大约大约24cm2,因此出口的工作面处的受热的空气的线速度经估计为大约7米/秒。返回源体积为大约1.14立方米/分钟,这对应于以所捕集喷射流体的体积流量的大约14%来捕集环境空气。
上述设备和方法用于分别在沿第一背衬辊和第二背衬辊的表面的弧形路径上引导细长带第一基底和非织造纤维网第二基底,在该过程中,在受热的空气仅喷射到第一基底的第一表面上(局部捕集喷射的空气)的情况下,所述细长带第一基底和非织造纤维网第二基底紧邻喷嘴的第一发散表面和第二发散表面(相应地)通过。带基底和非织造纤维网随后进入两个背衬辊之间的辊隙,其中带基底的(受热的)第一表面和非织造纤维网的第一表面彼此接触。两个背衬辊之间的辊隙设置在低压下,并且该压力经估计为15pli(磅/线英寸)或大约27N/线厘米。两个基底和非织造纤维网的线速度均设为标称40米/分钟。
在接触在一起之后,将基底和非织造纤维网共同沿着第二背衬辊的表面经过大约180度的弧,随后从与背衬辊的接触点处移开。
该过程导致两个平行基底带粘合到非织造纤维网的第一表面,其中非织造纤维网的第一表面的一条条带暴露在基底带的近边缘之间并且非织造纤维网的第一表面的其他条带暴露在基底带的远边缘之外。
检测时发现,基底带和非织造纤维网之间的粘合极好,并且在不显著损坏或破坏一者或两者的情况下难以或不可能从非织造纤维网移除基底。粘合区域完全延伸到基底和非织造纤维网之间的整个接触区域(包括基底的最边缘)上。另外应当注意,非织造纤维网的第二表面(与粘合基底的表面相对的表面),在粘合基底的区域中以及不存在基底的区域中,并不存在显著不同。即,粘合过程看起来并未显著改变非织造纤维网的蓬松度、密度或外观。另外应当注意,粘合过程看起来并未影响或改变凸出的公紧固元件。即,未观察到这种元件的物理损坏或变形。定性地,未观察到纤维网因已经受粘合过程而产生的蓬松度变化。定性地,未观察到具有纤维材料的公紧固元件因已经受粘合过程而产生的接合性能变化。严格检测时观察到非织造纤维网和基底表面粘合在一起,如本文所述。
上述测试和测试结果仅旨在举例说明而并非预测,且测试工序的变型可预计得到不同的结果。实例部分中的所有定量值均应理解为根据所用工序中涉及的通常所知公差的近似值。给出上述详细说明及实例仅为清楚地理解本发明。这些说明和实例不应被理解成对本发明进行不必要的限制。
本领域的技术人员将显而易见,本文所公开的具体示例性结构、特征、细节、配置等在许多实施例中可修改和/或组合。发明人所设想的所有此类变型和组合均在所构思的发明的范围内。因此,本发明的范围不应限于本文所述的具体说明性结构,而应由权利要求书的语言所描述的结构以及这些结构的等同形式来限定。如果在本说明书和通过引用而并入本文的任何文件中的公开内容之间存在冲突或矛盾之处,则以本说明书为准。

Claims (25)

1.一种将受热的第一流体喷射到第一运动基底的第一表面上并局部去除所述喷射的受热的第一流体的至少一部分,以及将所述第一运动基底的所述第一表面粘合至第二运动基底的第一表面的方法,所述方法包括:
提供至少一个第一流体递送出口和至少一个第一流体捕集入口,所述至少一个第一流体捕集入口相对于所述第一流体递送出口局部地设置;
使所述第一运动基底经过所述第一流体递送出口并将受热的第一流体从所述第一流体递送出口喷射到所述第一运动基底的所述第一表面上,以使得所述第一基底的所述第一表面为受热的表面;
通过所述至少一个第一流体捕集入口局部捕集喷射的第一流体的容积流量的至少60%,并通过流动连接到所述第一流体捕集入口的至少一个第一流体去除通道去除所述局部捕集的第一流体;
使所述第二运动基底的第一表面与第二流体接触,所述第二流体的温度比所述受热的第一流体的温度低至少100摄氏度;
以及,使所述第一基底的所述受热的第一表面与所述第二基底的所述第一表面接触,以使得所述第一基底的所述第一表面和所述第二基底的所述第一表面彼此熔融粘合。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二流体是环境温度的静止空气,所述环境温度的静止空气通过所述第二运动基底运动穿过所述环境温度的静止空气而与所述第二基底的所述第一表面接触。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二流体是喷射到所述第二基底的所述第一表面上的环境温度的流体。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二流体是喷射到所述第二基底的所述第一表面上的受热流体。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二流体是喷射到所述第二基底的所述第一表面上的冷却流体。
6.根据权利要求1所述的方法,包括局部捕集所述喷射的第一流体的容积流量的至少80%。
7.根据权利要求1所述的方法,包括局部捕集基本上全部容积流量的所述喷射的第一流体。
8.根据权利要求1所述的方法,其中通过所述至少一个第一流体递送出口的所述受热的第一流体的标称速度小于0.2马赫。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述至少一个第一流体递送出口和所述至少一个第一流体捕集入口各自设置为与所述第一运动基底的所述第一表面相距小于5mm。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述至少一个第一流体递送出口包括具有长轴的细长形状,并且其中各自呈具有长轴的细长形状的一对第一流体捕集入口以在横向外侧上与所述第一流体递送出口侧面邻接的关系设置,其中所述第一流体捕集入口的长轴大致平行于所述第一流体递送出口的长轴,并且其中所述第一流体捕集入口的长轴和所述第一流体递送出口的长轴与所述第一基底的运动方向大致对齐。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述至少一个第一流体递送出口是一对横向间隔的第一流体递送出口之一,其中所述一对第一流体捕集入口在横向外侧上与所述一对第一流体递送出口侧面邻接,并且其中附加的第一流体捕集入口被横向夹置在所述一对第一流体递送出口之间。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一运动基底包括长轴,其中所述至少一个第一流体递送出口包括具有长轴的细长形状,并且其中所述至少一个第一流体递送出口的长轴与所述第一基底的长轴大致对齐。
13.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一运动基底包括长轴,其中所述至少一个第一流体递送出口包括具有长轴的细长形状,并且其中所述至少一个第一流体递送出口的长轴取向为横向于所述第一基底的长轴。
14.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一运动基底与第一背衬辊的所述表面接触,并且所述第二运动基底与第二背衬辊的所述表面接触,并且其中所述第一流体递送出口包括与所述第一背衬辊的所述表面大致一致的弧形形状,并且其中所述第一背衬辊的所述表面和所述第二背衬辊的所述表面分别运送所述第一基底和第二基底沿着会聚路径朝向彼此并彼此接触,以可执行所述熔融粘合。
15.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一基底包括聚合物膜,并且其中所述第二基底包括非织造纤维网。
16.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一基底包括非织造纤维网,并且其中所述第二基底包括聚合物膜。
17.根据权利要求1所述的方法,其中所述方法还包括:
提供至少一个第二流体递送出口和至少一个第二流体捕集入口,所述至少一个第二流体捕集入口相对于所述第二流体递送出口局部地设置;
使所述第二运动基底经过所述第二流体递送出口,并将较低温度的第二流体从所述第二流体递送出口喷射到所述第二运动基底的所述第一表面上,所述较低温度的第二流体的温度比所述受热的第一流体的温度低至少100摄氏度;
通过所述至少一个第二流体捕集入口局部捕集喷射的第二流体的总容积流量的至少60%,并通过流动连接到所述第二流体捕集入口的至少一个第二流体去除通道去除所述局部捕集的第二流体。
18.根据权利要求17所述的方法,其中所述至少一个第一流体递送出口和所述至少一个第二流体递送出口呈发散关系。
19.一种用于将受热的第一流体喷射到第一运动基底的第一表面上并局部去除所述喷射的受热的第一流体的至少一部分,以及将所述第一运动基底的所述第一表面粘合至第二运动基底的第一表面的设备,所述设备包括:
至少一个第一流体递送出口和至少一个第一流体捕集入口,所述至少一个第一流体捕集入口相对于所述第一流体递送出口局部地设置;
第一背衬表面,所述第一背衬表面构造为支承所述第一运动基底并运送所述第一运动基底经过所述第一流体递送出口,以使得从所述第一流体递送出口递送的受热的第一流体喷射到所述第一运动基底的所述第一表面上,以使得其为受热的第一表面;
和,
第二背衬表面,所述第二背衬表面构造为支承所述第二运动基底并沿着会聚路径运送所述第二运动基底,所述会聚路径使所述第二运动基底的所述第一主表面与所述第一运动基底的所述受热的第一表面接触。
20.根据权利要求19所述的设备,其中所述第一流体递送出口包括周向细长弧形形状,并且其中所述第一流体捕集入口包括与所述受热的第一流体捕集入口的周向细长弧形形状一致的周向细长弧形形状。
21.根据权利要求19所述的设备,其中所述第一流体递送出口在横向外侧上与一对第一流体捕集入口侧面邻接,所述一对第一流体捕集入口二者均与所述第一流体递送出口一致。
22.根据权利要求19所述的设备,其中所述设备包括横向间隔的一对第一流体递送出口,其中一对第一流体捕集入口在横向外侧上与所述一对第一流体递送出口侧面邻接,并且其中附加的第一流体捕集入口被横向夹置在所述一对第一流体递送出口之间。
23.根据权利要求19所述的设备,其中所述设备包括至少三个横向间隔的第一流体递送出口,其中第一流体捕集入口被横向夹置在每两个第一流体递送出口之间,并且一组第一流体捕集入口在横向外侧上与所述横向最外侧的第一流体递送出口侧面邻接。
24.根据权利要求19所述的设备,其中所述至少一个流体递送出口中的每一个包括工作面,所述工作面包括具有带有贯穿开口的不连续的筛网的流体可渗透片材,所述贯穿开口为所述片材提供20%和80%之间的开口面积百分率。
25.根据权利要求19所述的设备,其中所述第一背衬表面包括第一背衬辊的所述表面,并且其中所述第二背衬表面包括第二背衬辊的所述表面,所述第一背衬辊和第二背衬辊共同包括建立用于所述第一基底和第二基底的会聚路径的夹辊对,并且其中所述第一流体递送出口包括与所述第一背衬辊的所述表面大致一致的弧形形状。
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