CN105555495A - 通过将粉末转移至多孔基材中进行浸渗的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
通过转移粉末(6)对多孔基材(8)进行浸渗的装置(2)，包括用于储存粉末(6)的区域(4、54)和能够被移动的环形运输机(12、50)，该运输机包括包含腔(14、56)的外表面。该运输机的外表面限定储存区域的边缘以用粉末(6)填充所述腔。该装置包括定位工具，该定位工具用于使多孔基材保持与运输机长度的一部分接触，以密封包含粉末的腔。驱动设备能够移动运输机与多孔基材，且用于对粉末进行位移的工具被布置成与运输机长度的所述一部分相对，以横跨多孔基材粉末的一部分至少部分地进行位移。
Description
发明背景
本发明涉及用粉末材料对多孔基材进行浸渗。“多孔基材”指包括能够容纳粉末的气孔的材料。特别地，该多孔基材可以是例如诸如无纺布或织物、纸张，或甚至是开孔泡沫的纤维网。
技术现状
用粉末材料对多孔基材进行浸渗有利地能够改变该多孔基材的特性。事实上，根据浸渗该基材的粉末的性质，相同的基材可以用在不同的活动领域中。例如，被包含活性抗菌的粉末浸渗的基材被用在医疗领域用于包扎，同时，浸渗有超级吸收能力的粉末的相同的基材被用于形成尿布。
文件FR2933327描述了装置的示例，该装置能够通过在基材上施加AC电场用存在于该装置上的粉末浸渗多孔基材，该基材先前已经接收大量粉末在其表面上。通过施加大体上垂直于基材的AC电场使粉末颗粒横跨基材厚度位移。
粉末通过用剂量圆筒进行的喷洒技术沉积在基材上。当与基材进行接触时，部分粉末颗粒在基材上反弹且形成悬浮在沉积区域的水平处的材料云，该材料云能够沉积在基材上的期望的区域的外部。过小或过轻的粉末不可能沉积在基材上，这是由于它们在传递它们的储存器与基材之间行进。因此，喷洒技术表现出在外部环境中沉积粉末、有限精度的沉积以及不可忽略的物质损失的高风险。
当基材相对于粉末移动系统移动时，这样的现象被放大。事实上，基材的位移在其表面的水平处产生空气动力扰动现象，有助于粉末云的位移。基材移动的越快，粉末越倾向于在基材之上移动。然后，有必要找出运行速度与粉末沉积精度之间的折衷。
一旦粉末已经沉积，第二步骤包括帮助用粉末浸渗织物。为此，可以使用不同的技术。通常，这样的技术包括借助于机械的、气动的、静电的等设备对织物中的粉末进行移位。在这个激发的过程中，部分粉末悬浮在织物之上。然后，上面提到的缺点再次出现。
本申请旨在提供一种装置，该装置用于用粉末浸渗多孔基材，允许可能根据图案的更精确的沉积，以及更快的生产速度，同时限制浸渗所述基材的粉末在环境中传播的风险。
发明内容
本发明涉及通过将粉末材料转移至多孔材料中进行浸渗的设备，能够限制粉末在环境中的传播。
为了解决这样的问题，申请人提供通过转移粉末来浸渗多孔基材的装置，该装置包括用于储存粉末的区域以及环形运输机，该环形运输机能够被移动且具有包括腔的外表面。
本发明的特征在于，运输机的外表面界定储存区域的边缘，以用粉末填充所述腔。而且，该装置包括定位工具，该定位工具能够使多孔基材保持与运输机的长度的一部分接触，以沿该运输机的长度的该部分密封包含粉末的腔。本发明还包括能够移动运输机与多孔基材的驱动设备，并且用于对粉末进行位移的工具被布置成与运输机长度的所述部分相对，以横跨该多孔基材对粉末的至少一部分进行位移。
在将粉末转移且浸渗至所述基材中之前、过程中以及可能之后，用于定位基材的工具能够使基材覆盖运输机的包含粉末的腔。因此，至少在粉末被转移至基材中之前，粉末被限定在运输机与基材之间。例如，该定位工具可以包括布置在运输机的任一侧上的至少一个张力辊或角传动辊(angletransmissionroller)。基材抵靠运输机的放置还可以在多孔基材的退绕区域与卷绕区域之间通过基材张紧机构获得。
这种将粉末限制在多孔基材与运输机之间有利地能够限制粉末在环境中的悬浮，这是由于粉末不必在其转移至多孔基材上时和/或在浸渗多空基材之前对多孔基材进行位移时的空气射流中移动。因此，在这些步骤过程中，非常小量的粉末在环境中被传播，这使得转移更加精确且在材料方面更加经济。
当然，为了尽可能多地限制粉末在环境中的传播，定位工具可以被设计成使得在粉末被沉积进腔中的区域的下游，基材尽可能快地覆盖运输机。还可能的是提供储存区域，以对布置成最靠近多孔基材被放置成与运输机接触的区域的粉末进行分配。
本发明的另一个优点是在用粉末浸渗多孔基材的过程中允许限制粉末。这种浸渗步骤需要移动粉末颗粒的位移工具。由于本发明，移动粉末被限制在多孔基材与运输机的外表面之间。当然，在悬浮在所述腔中的粉末的数量为零或可忽略之前，多孔基材可以保持与运输机的外表面接触。这里，本发明能够再次限制粉末在环境中的传播，因此使得浸渗更加精确，伴随有更低的材料损失率。
用于对装置进行位移的工具能够以相同的速度移动多孔基材和运输机。运输机与基材可以被同步的独立工具移动。其它的配置是可能的。因此，例如，运输机可以通过位移设备进行位移，运输机通过摩擦力导致多孔基材的位移。当然，逆配置是可能的。对于多孔基材与运输机优选的是以相同的速度移动，以允许包含在腔中的粉末沉积在基材的精确地对应于所述腔的开口尺寸的表面上。因此，分布在多孔基材上的粉末精确地对应于分布在运输机上的腔。因此，根据期望的几何图案将粉末沉积在多孔基材上是可能的。
根据另一个示例，用于对该装置进行位移的工具可以通过同步的独立工具移动该运输机与多孔基材。因此，该多孔基材可以在运输机上滑动，以便根据基材与运输机之间的速度差异，允许粉末在基材的表面区域上的沉积比腔的开口尺寸大。
运输机的外表面可以包括无腔表面部分，以根据期望的图案使粉末沉积在基材上且用粉末浸渗基材。换言之，腔可以在运输机的外表面上形成图案，这使得能够浸渗基材的特定区域，同时使得表面的剩余区域很少被浸渗或不被浸渗。因此，当然后旨在根据接近所述图案的形状切割多孔基材时，避免了粉末材料的损失。
浸渗装置可以包括在用多孔基材覆盖包含粉末的腔之前，用于刮削运输机的外表面以移除存在于运输机的表面上的粉末的工具。换言之，刮削工具能够移除存在于腔之间的粉末，使得由腔形成的几何图案被多孔基材上的粉末精确地再现。刮削工具优选地定位在储存区域的边缘上，使得从所述区域出来的粉末仅存在于腔中。这有利地能够节约储存区域中的粉末。
本发明还能够精确地控制沉积在多孔基材中且浸渗多孔基材的粉末的量。事实上，腔的体积及其数量能够精确地得知已经浸渗基材的粉末的位置和量。存在于腔中的粉末的量可以根据运输机与刮削工具之间的空气间隙，或根据刮削工具施加至运输机上的压力可能被改变。
该装置的保证粉末的位移的运输机可以各种方式被形成。因此，例如运输机可以是优选地具有柔性皮带(例如诸如PVC型塑料材料的皮带)的皮带运输机。根据变型，运输机可以是特别地具有刚性圆柱形状的圆柱形运输机。
粉末进入多孔基材的位移可以各种方式执行。因此，根据特别的技术，用于将粉末位移至多孔基材中的工具可以包括产生大体上垂直于运输机的包括腔的表面的AC电场的设备，以有助于粉末颗粒横跨基材厚度的位移。多孔基材的厚度在这里沿垂直于运输机的与所述基材接触的外表面的方向被界定。更具体地，产生AC电场的设备可以包括布置在多孔基材的任何一侧上的至少两个电极。圆柱形运输机可以有利地形成这些电极中的一个。
根据另一个实施方案，该位移工具还可以包括产生传输至多孔基材的振动的至少一个振动设备。优选地，振动沿大体上垂直于多孔基材的厚度的方向施加至多孔基材。本发明涉及能够产生这种振动的工具的多种变型。因此，该振动设备可以包括具有不规则的横截面且随驱动机构或不随驱动机构围绕大体上平行于多孔基材的轴线旋转的至少一个辊。不规则的横截面指其不是旋转得到的形状或辊横截面的轮廓不形成圆。
可能地，在粉末可以横跨多孔基材的整个厚度的情况下，用于限制基材中的粉末的设备可以布置在所述基材下面以回收粉末。该设备可以是在基材下面运行的运输机皮带。
本发明还旨在一种用粉末浸渗多孔基材的方法，其中使用了上面描述的在多孔基材对面的腔中储存大量的粉末的原理。因此，通常有利的是，将粉末沉积在中间转移元件的腔中，使转移元件的设置有腔的表面放置成与多孔基材接触，以密封包含粉末的腔。然后，粉末被在腔中移动以有助于粉末插入至密封所述腔的基材中。
该原理可以被静态地实现，即，在将组件提交到移动的粉末(该粉末在固定持续阶段中从腔中出来以扩散至多孔基材)之前，通过将多孔基材和中间转移元件相关联实现。
该相同的原理可以被连续地利用，其中使多孔基材的运行与处理部分(粉末在其中移动)内的中间转移元件相关联。有利地，如上面描述的，中间转移元件可以由连续收集来自储存区域的粉末的运输机形成。
附图简述
通过阅读设置为仅与附图相关联的非限制性指示示例的以下描述，将更好地理解本发明，在附图中相同的参考标记表示相同的或类似的元件：
图1示出根据本发明的浸渗设备的简化的横截面视图；
图2与图3是示出在图1中示出的设备的可选择的实施方案的横截面视图；
图4示出根据本发明的浸渗设备的另一个实施方案的简化的横截面视图；
图5示出根据图4的浸渗设备的变型的简化的横截面视图。
本发明的实施方案
应当提醒的是，本申请旨在提供一种用粉末更快地浸渗多孔基材同时在该步骤中限制粉末传播的风险的装置。
图1示出根据本发明的浸渗装置2的第一示例。该装置包括储存区域，在该情况下储存区域为料斗4，其包含旨在浸渗多孔基材8的粉末材料6。当然，颗粒尺寸和粉末的性质根据多孔基材的多孔性和期望的功能可以进行调整。类似地，就化学组成或颗粒尺寸而言，粉末可以结合各种成分，以及结合旨在给予粉末特定特性的添加剂或其它互补的化合物。
料斗4的底部被刚性的圆柱形运输机12的上表面10密封，以限定料斗中的粉末。圆柱形运输机包括：上部部分10，在其水平处粉末被沉积；和下部部分16，在其水平处运输机与多孔基材在某个角度扇区上接触。圆柱形运输机12沿箭头R的方向围绕垂直于图1的平面的轴线18枢转。
例如，圆柱表面包括例如沿其圆周均匀分布的多个腔14。腔14形成相对于运输机的主表面凹进的区域，该凹进的区域可以接收粉末。当运输机在料斗4前面运行时，粉末6通过重力位移且填充腔14。刮板22布置在圆柱体与料斗20的具有粉末从其中出来的边缘之间。刮板相对圆柱体布置以将存在于腔14之间的粉末保持在料斗中。该刮板可以采用各种配置，例如，清扫圆柱体表面的聚合物材料的条带，或使其刷毛引导朝向圆柱体的刷子。在该情况下，刮板与圆柱体表面之间的距离是可设置的，以允许刷子的刷毛或多或少地穿透至腔中，以移除控制量的粉末。因此，刮板20能够控制从料斗4出来的粉末6的量，且限制粉末在腔14中的存在。
包含在腔14中的粉末然后在圆柱形运输机12枢转时被置成与多孔基材8接触。根据所述腔在圆柱形运输机12上的布置，包含在腔14中的粉末的至少部分然后通过重力沉积在多孔基材8上。
都围绕垂直于图1的平面的轴线自由旋转的第一定位圆柱体24与第二定位圆柱体26平行于圆柱形运输机12布置，以使多孔基材8沿运输机的表面围绕所述圆柱运行。未示出在图1中的驱动设备能够以更高的速度退绕多孔基材，该速度通常比例如那些在专利FR2933327中所描述的传统的机器高5至10倍。多孔基材沿图1中由箭头F表示的方向位移。多孔基材由卷绕机构9B与退绕机构9A驱动。圆柱形运输机12由驱动机构驱动转动，该驱动机构可以与多孔基材的位移是同步的。更具体地，圆柱的表面与多孔基材的表面以相同的速度位移，使得腔14与多孔基材的相同的表面要素接触。
第一定位圆柱24被置于圆柱运输机12的上游其上部部分10的水平处，使得当腔翻转时，多孔基材将粉末6保持在腔14中。术语上游和下游相对于多孔基材的位移方向界定。因此，粉末掉落至多孔基材上的高度非常低，且当粉末沉积至多孔基材上时，少量的粉末颗粒然后被置于悬浮状态。而且，在这种转移过程中，粉末被限定在腔14中，因此，限制粉末在基材上或在环境中的扩散。因此，粉末因而完美地在多孔基材上再现由圆柱形运输机12上的腔14形成的布置或几何图案。
在粉末是挥发性的情况下，有利的是将第一圆柱24置于最靠近料斗4处，使得粉末一从料斗4出来，多孔基材就覆盖腔14。因此，多孔基材限定粉末，且因而限制了粉末材料在环境中传播的风险。
第二定位圆柱26被置于圆柱形运输机12的下游以形成角传动，同时，在用粉末6浸渗该基材时，使多孔基材保持抵靠圆柱体的下部部分16。因此，保护粉末免受使其能够在多孔基材上或在环境中扩散的空气运动。然后存在少量的粉末损失，且多孔基材的位移速度在基材浸渗方法中不是强烈的限制因素。
通过使用励磁设备有助于用粉末浸渗多孔基材，给予粉末足够的动能以允许更好地排空腔14且有助于粉末横跨多孔基材6的厚度的位移。当基材与运输机接触时，基材的厚度e沿垂直于圆柱形输送机的表面的方向被界定。
励磁设备由平行于圆柱形运输机12且沿圆柱形运输机12的圆周布置的三个管状电极28、30以及32形成。更具体地，该电极以在基材厚度e至30mm范围中的距离处被定位在圆柱体的下部部分16的水平处。电极连接至高压静电发生器34的单极输出。由导电材料(通常为金属)制成的圆柱运输机连接至发生器的地线36以形成反电极。当多孔基材进行移位时，发生器启动以在粉末与基材之间的接触区域的水平处产生具有值在5至30千伏范围内的AC电场。该电场能够使粉末颗粒带电，以使粉末颗粒以几十到几百赫兹范围内的频率交替地加速朝向相对的电极。粉末因此横跨多孔基材的厚度逐渐迁移。粉末颗粒的带电现象还产生颗粒彼此的排斥，有助于粉末横跨基板的迁移和均质化。
根据基材的多孔性且根据粉末的颗粒尺寸，暴露于励磁源的时间以及粉末的励磁水平可以根据粉末浸渗进基材中的期望的程度而改变。例如，为了允许更深的浸渗，励磁的持续时间可以通过增加沿运输机圆柱布置的电极的数量，或如图2所示，通过用凹形的且平行于圆柱形运输机的表面的连续电极38替代所述电极来延长。当然，粉末的励磁持续时间还可以通过减少多孔基材的位移速度来延长。
沿圆柱形运输机的下部部分布置的、具有不同的横截面的多个平行管状电极的使用也是一种可能的变型，以横跨多孔基材对粉末进行位移。
优选地，上面提到的电极被介电屏障覆盖，以防止在它们的表面处形成电弧，且因此避免电极过早老化。为了相同的原因，圆柱形运输机的表面还可以用相同性质的屏障覆盖。然后通过降低电极之间形成电弧的风险，所施加的电场的值可以增加。因此，用粉末浸渗多孔基材可以被更快地和/或更深地执行。可选择的配置可以合并圆柱电极，具有腔在其外表面上的绝缘运输机可以装配在该圆柱电极上。
当然，上面描述的励磁设备可以用促进粉末横跨多孔基材的位移的其它设备完成或替代。图3示出振动类型的励磁设备的示例，励磁设备包括多边形横截面的自由旋转杆40、42、44、46以及48，该旋转杆的直径根据多孔基材的厚度且根据多孔基材运行的速度选定。例如，该杆可以具有直径在10至20mm范围内的六边形横截面。该杆布置成平行于圆柱形运输机12，且充分靠近圆柱形运输机的表面以允许杆在多孔基材8穿过时进行枢转。因此，杆在基材上施加可变的压力，在所述基材中产生振动，该振动有助于横跨基材的粉末的迁移。为了根据多孔基材且根据用粉末浸渗的深度来调整杆施加的压力，通过改变下面特征中的至少一个，其它的实施方案是可能的：杆与圆柱表面之间的距离、杆的形状、杆的旋转速度等。
其它已知的励磁设备可以设想成有助于用粉末浸渗多孔基材，例如，诸如声学、超声、空气侧、气动等类型的设备。
图4示出本发明的另一个实施方案，该实施方案通过用皮带运输机50替代圆柱形运输机12而不同于前面的示例。运输机的皮带由例如塑料的柔性材料制成，且该皮带包括能够储存粉末6的腔。该皮带还可以是织物，该织物的编织部界定接收粉末的腔。运输机皮带包括具有施加粉末6至其上的上部部分52。抵靠皮带运输机应用的刮板54能够界定并控制存在于腔56中粉末的量。皮带运输机具有定量以及将粉末6从刮板转移至激发设备的功能。有利地，运输机皮带能够更加柔性地使浸渗设备适应已经存在的励磁设备。事实上，皮带的长度和行程可以根据励磁设备的布置改变。例如，皮带运输机与定位圆柱25和27可以定位成使得与所述皮带的下部部分62接触的多孔基材运行穿过由两组电极58与60形成的励磁设备。例如，该类型的励磁设备在文件FR2933327中进行描述。当浸渗基材时皮带运输机50保持与多孔基材接触的事实防止粉末在基材上的传播，且更普遍地，防止粉末在电极形成的管道中的传播。因此，多孔基材的浸渗被更精确地执行，且具有更低的粉末损失。另一方面，在该浸渗步骤过程中，皮带运输机50使粉末与由于多孔基材的运动造成的空气动力学扰动隔离，皮带运输机的运行速度很少被该现象限制，且因此可以允许比那些迄今已知的更大的生产速度。
可能地，在多孔基材对粉末是可穿透的情况下，对所述粉末是不可穿透的运输机皮带70可以布置在多孔基材8之下，如图5所示，以在粉末横跨所述基材的位移时限定所述粉末。
作为结论，本发明提供用粉末浸渗多孔基材的多个装置，在浸渗基材之前和在浸渗基材的过程中，该装置有利地能够根据规则或不规则的图案限定在基材上的粉末。因此，在环境中传播的风险被限制。因此，浸渗多孔基材可以更高的速度执行，其中粉末的损失较少或没有粉末损失。
Claims (13)
1.一种通过转移粉末(6)浸渗多孔基材(8)的装置(2)，包括：
-区域(4、54)，其用于储存所述粉末(6)；和
-运输机(12、50)，其能够与所述多孔基材接触，且具有包括腔(14、56)的外表面；
其特征在于：
-所述运输机的所述外表面界定所述储存区域的边缘以用所述粉末(6)填充所述腔；和
-定位工具能够使所述多孔基材保持与所述运输机长度的一部分接触，以沿所述运输机长度的所述部分密封包含所述粉末(6)的腔(14、56)；和
-驱动设备能够移动所述运输机和所述多孔基材；和
-用于对所述粉末进行位移的工具布置成与所述运输机长度的所述部分相对，以横跨所述多孔基材对所述粉末的一部分至少部分地进行位移。
2.根据权利要求1所述的浸渗装置，其特征在于，所述运输机的所述外表面包括无腔的表面部分。
3.根据权利要求1或2所述的浸渗装置，其特征在于，所述浸渗装置包括在用所述多孔基材(8)覆盖包含粉末(6)的所述腔之前，用于刮削所述运输机的所述外表面以移除存在于所述腔(14、56)的外部的粉末(6)的工具(22)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的浸渗装置，其特征在于，所述运输机是皮带运输机(50)。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的浸渗装置，其特征在于，所述运输机是圆柱形运输机(12)。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的浸渗装置，其特征在于，用于在所述多孔基材中位移所述粉末的工具包括产生大体上垂直于所述运输机(12)的表面的AC电场的设备(12、28、30、32、34)。
7.根据权利要求6所述的浸渗装置，其特征在于，产生AC电场的所述设备包括布置在所述多孔基材(8)的任一侧上的至少两个电极(12、28、30、32)。
8.根据权利要求7所述的浸渗装置，其特征在于，所述圆柱形运输机(12)形成所述电极中的一个。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的浸渗装置，其特征在于，用于对所述粉末进行位移的所述工具包括与所述多孔基材(8)接触的至少一个振动设备。
10.根据权利要求9所述的浸渗装置，其特征在于，所述振动设备包括具有不规则横截面且围绕大体上平行于所述多孔基材(8)的轴线旋转的至少一个辊(40、42、44、46、48)。
11.一种用粉末浸渗多孔基材的方法，其中，粉末沉积在存在于中间转移元件上的腔中，且其中，所述多孔基材然后被放置成与所述中间转移元件接触以密封包含所述粉末的所述腔，且其中，所述粉末然后被在所述腔中移动以有助于所述粉末插入至密封所述腔的所述基材中。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述粉末移动的阶段期间，所述中间转移元件与所述多孔基材移动。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述粉末移动的阶段期间，所述中间转移元件与所述多孔基材是静止的。
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