JP2012502784A

JP2012502784A - 調節可能な固体粒子提供システム

Info

Publication number: JP2012502784A
Application number: JP2011526504A
Authority: JP
Inventors: シュテファンオスカー; ヴィットライナー; シュレーダーウルリッヒ; ジョゼフラウデンジョン; ツァンシャオミン; フアレス−ザマコーナマルティン
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2012-02-02
Also published as: WO2010031742A1; US20110166541A1; EP2337638A1; CN102176976A

Abstract

固体粒子を提供するための提供システムは、材料入口と、ガス入口と、材料入口の下流における材料出口とを有するインジェクタハウジングと、ガス入口と材料出口との間においてインジェクタハウジング内に可動に配置されたオクルーダとを有している。インジェクタハウジングとオクルーダとの間に、材料入口の下流において、ガス入口及び材料出口と連通した少なくとも１つの調節可能な開口が設けられている。開口は、オクルーダがインジェクタハウジングに対して第１の位置にあるときの第１の開放面積と、オクルーダがインジェクタハウジングに対して第２の位置にあるときの第２の開放面積を有しており、第２の開放面積が第１の開放面積と異なる。システムは、インジェクタハウジングの材料出口に接続されたノズル入口と、ノズル出口とを有するノズルを有しており、ノズル入口が円形の横断面を有しており、ノズル出口が矩形の横断面を有している。

Description

本発明は、例えば子供用おむつ、大人用おむつ、女性用衛生用品等の吸収性物品を製造するために基板に固体粒子材料を提供するためのシステムに関する。特に、本発明は、高吸収性樹脂（ＳＡＰ）を含む固体粒子材料を、基板の目標領域に均一なパターンで調節可能に提供するためのシステムに関する。

典型的な空気吹付け法において、ＳＡＰ粒子は基板に提供され、子供用おむつ、大人用おむつ、女性用衛生用品等の吸収性物品のための吸収性コアを形成する。慣用のＳＡＰ提供システムは、基板にＳＡＰ粒子を均一に（つまり制御された形式で）提供することができない。さらに、慣用のＳＡＰ提供システムは、関連する加圧空気源の出力を変化させることによって以外は、提供されるＳＡＰの量を制御することができない。

図１は、ＳＡＰ粒子１２と共に使用するための慣用の提供装置１０を示している。提供装置１０は、円筒状の横断面を備える導管１４によって形成されている。導管１４は、流過領域１８を包囲する壁部１６を有している。ＳＡＰ粒子１２が提供装置１０を通って空圧式に搬送されると、通常、流過領域１８内に不均一な空気流２０が生ずる。図２に示したように、不均一な空気流２０は実質的に螺旋形であるが、その他の不均一性（空間的、時間的、又はそれら両方）が生ずることもある。

ＳＡＰ粒子１２と搬送空気との流動性の差により、不均一な空気流２０によって生ぜしめられる遠心力は、流過領域１８内においてＳＡＰ粒子を分離する傾向がある。ＳＡＰ粒子１２が提供装置１０の末端に到達すると、図２に示したようにＳＡＰ粒子は導管１４の横断面でみて不均一に分配される傾向がある。さらに、図２は、粒子が提供装置１０から出るときに、図示された螺旋形の不均一な空気流２０から生ずるＳＡＰ粒子分配２２の時間に関連する性質を示している。

ＳＡＰ粒子分配２２の不均一な、時間に関連する性質は、子供用おむつ、大人用おむつ、女性用衛生用品等の吸収性物品の製造において使用されるような、粒子・基板複合材の形成に対する顕著な効果を有する。粒子・基板複合材２４に対する不均一な空気流２０の効果は図３に示されている。最終的に、ＳＡＰ粒子が、形成チャンバにおける形成面に配置された基板２６に提供されると、提供された粒子層２８は不均一である。例えば、基板２６が提供装置１０に対してＹ方向に移動しているときにＳＡＰ粒子を基板２６に提供するために提供装置１０が使用されると、図３に示された不均一な分配は、基板２６と同一平面上の両方向（すなわちＸ及びＹ方向、又は同等に、横方向及び縦方向）で変化する局所的な最大厚さ３０（Ｚ方向でみて）を有する提供された粒子層２８を生ずる。

基板に提供されたＳＡＰ粒子の不均一な分配は望ましくない。このように形成された製品は、これに対応して可変の組成を有し、品質管理規格から外れるという理由で排除される製品の割合が増加する。このような製品における重量分布偏差は、所望の平均偏差に対して４０％であることができる。ＳＡＰ粒子の提供を制御できないことにより、形成機の周囲のＳＡＰ材料の損失、形成機の様々なスクリーンを通じてリサイクルされなければならないＳＡＰの量の増大が生じ、これにより、プロセスパフォーマンス特性が低下し、形成機における様々なフィルタリング媒体の寿命が短くなる。

以下により詳細に示すように、本発明は、上述の慣用の装置及び方法に代わる有利な代替手段を具体化する改良されたアセンブリを提供する。

概要
本発明の一態様によれば、固体粒子を提供するための提供システムが提供される。このシステムは、材料入口と、ガス入口と、材料入口の下流に設けられた材料出口とを有するインジェクタハウジングと、ガス入口と材料出口との間においてインジェクタハウジング内に可動に配置されたオクルーダとを有している。インジェクタハウジングとオクルーダとの間には、材料入口の下流において、ガス入口及び材料出口と連通した少なくとも１つの調節可能な開口が形成されている。この開口は、オクルーダがインジェクタハウジングに対する第１の位置にある時の第１の開放面積と、オクルーダがインジェクタハウジングに対する第２の位置にある時の第２の開放面積とを有しており、第２の開放面積は第１の開放面積と異なる。システムは、インジェクタハウジングの材料出口に接続されたノズル入口と、ノズル出口とを有するノズルをも有しており、入口は円形の横断面を有しており、出口は矩形の横断面を有している。

本発明の別の態様によれば、提供システムを用いて基板に固体粒子材料を提供するための方法も提供される。提供システムは、材料入口と、ガス出口と、材料入口の下流に設けられた材料出口とを有するインジェクタハウジングと、ガス入口と材料出口との間においてインジェクタハウジング内に可動に配置されたオクルーダとを有している。インジェクタハウジングとオクルーダとの間には、材料入口の下流において、ガス入口及び材料出口と連通した少なくとも１つの調節可能な開口が形成されている。提供システムは、インジェクタハウジングの材料出口に接続されたノズル入口と、ノズル出口とを有するノズルをも有しており、入口は円形の横断面を有しており、出口は矩形の横断面を有している。この方法は、開口が第１の開放面積を有するようにオクルーダをインジェクタハウジングに対する第１の位置に配置し、空気を開口に通過させ、固体粒子材料を第１の流量でインジェクタハウジング内に引き込み、固体粒子材料をノズル出口から基板上に排出することを含む。この方法はさらに、開口が第２の開放面積を有するようにオクルーダをインジェクタハウジングに対する第２の位置に移動させ、第２の開放面積は第１の開放面積と異なり、空気を開口に通過させ、固体粒子材料を第２の流量でインジェクタハウジング内に引き込み、第２の流量は第１の流量と異なり、固体粒子材料をノズル出口から基板上に排出することを含む。

図面の簡単な説明
本発明は、添付の図面に関連した以下の説明からより理解されると考えられる。幾つかの図面は、他の構成要素をより明瞭に示す目的で選択された構成要素を省略することにより単純化されている場合がある。幾つかの図面におけるこのような構成要素の省略は、対応する記載において明確に表明される場合を除き、必ずしも、いずれの典型的な実施形態においても特定の構成要素の存在又は不在を示すものではない。図面はいずれも実寸ではない。

従来技術による提供装置の断面図である。提供装置内の固体粒子分布を示す、図１に記載の提供装置の一連の端面図である。図１の提供装置を用いて製造された粒子・基板複合材の斜視図である。本発明による提供システムの側面図である。図４の提供システムの平面図である。オクルーダが第１の位置にあるときの、図５に示された線６−６に沿ってみた、図４の提供システムのインジェクタハウジング及びオクルーダの断面図である。オクルーダが第２の位置にあるときの、図５に示された線６−６に沿ってみた、図４の提供システムのインジェクタハウジング及びオクルーダの断面図である。図４の提供システムのノズルの斜視図である。図８に示された線９−９に沿ってみた、図８のノズルの断面図である。図８のノズルの端面図である。例えば吸収性物品の製造において基板にＳＡＰを提供するために製造システムとともに組み立てられた、図４の提供システムの概略図である。図４の提供システムを用いて製造された粒子・基板複合材の斜視図である。インジェクタ内の直径と、提供システムを通る流量との相関関係を示すグラフである。図４の提供システムの変化態様の端面図である。

様々な実施形態の詳細な説明
以下の文章は発明の様々な実施形態の詳細な説明を示しているが、発明の法的範囲は、本明細書の最後に示された請求項の文言によって定義されることが理解されるべきである。詳細な説明は、単なる例として解すべきであり、発明の全ての可能な実施形態を記載しているわけではない。なぜならば、全ての可能な実施形態を記載することは、不可能ではないとしても、非実用的であるからである。現在の技術又は本願の出願日後に開発された技術を利用して、発明を規定する請求項の範囲に依然として該当する多くの実施形態を実施することができる。

ある用語が、「本願で用いられる場合、「・・・」という用語はここでは・・・を意味するものと定義される」という文章又は同様の文章を用いて、本願において明らかに定義されない限り、その用語の単純な又は通常の意味を超える意味を明示若しくは暗示によって制限することは意図されていないと理解すべきであり、このような用語は、本願のあらゆるセクション（請求の範囲の文言を除く）においてなされたあらゆる言明に基づいて範囲が限定されると解釈すべきではない。本願の最後における請求項に用いられたあらゆる用語が本願における単一の意味と一致する形式で言及される範囲において、これは、読み手を混乱させないように明確性のためにのみ行われており、このような請求項の文言は、暗示によって又はその他によって、その単一の意味に限定されることは意図されてない。最後に、請求項の構成要素が、いかなる構造の言及なく、「手段」という用語及び機能を引用することによって定義されない限り、あらゆる請求項の要素の範囲は、米国法典第３５編第１１２条第６段落に基づき解釈されることは意図されていない。

提供システム
図４から図１０までは、高吸収性樹脂（ＳＡＰ）粒子を含む固体粒子材料とともに使用するための提供システム１００の第１の実施形態を示している。提供システム１００は、インジェクタハウジング１０２と、オクルーダ（流路狭窄装置）１０４（図６及び図７により詳しく示されている）と、ノズル１０６とを有している。提供システム１００は、以下でさらに詳細に説明されるようなその他の構造物も有していてよい。提供システム１００は有利にはインジェクタハウジング１０２と、オクルーダ１０４と、ノズル１０６とを有しているが、システム１００は、インジェクタハウジング１０２と、オクルーダ１０４又はノズル１０６のみを有していてもよい。従って、これらの構成要素は互いに別々に使用することができることが認識されるであろう。

ここで図６及び図７を参照すると、インジェクタハウジング１０２は、材料入口１１０と、ガス入口１１２と、材料入口１１０の下流に設けられた材料出口１１４とを有している。オクルーダ１０４は、ガス入口１１２と材料出口１１４との間においてインジェクタハウジング１０２内に可動に配置されている。特に、オクルーダ１０４は、第１の端部１２２と第２の端部１２４とを有する管１２０の形態であってよい。図示のように、第１の端部１２２は完全にインジェクタハウジング１０２内に配置されていてよいのに対し、第２の端部１２４はインジェクタハウジング１０２から材料入口１１０を通って突出している。

インジェクタハウジング１０２とオクルーダ１０４との間に、材料入口１１０の下流において、ガス入口１１２及び材料出口１１４と連通した少なくとも１つの調節可能な開口１３０が形成されている。開口１３０は、オクルーダ１０４がインジェクタハウジング１０２に対する第１の位置にあるときに第１の開放面積を有している（図６参照）。開口１３０は、オクルーダ１０４がインジェクタハウジング１０２に対する第２の位置にあるときに第２の開放面積も有していてよく、第２の開放面積は第１の開放面積と異なる（図７参照）。図示のように、第１の開放面積は、有効に閉鎖されるように小さくてよく、第２の開放面積は第１の開放面積よりも著しく大きくなっている。

図６を参照してより具体的にみると、インジェクタハウジング１０２はボア１４０を有しており、このボア１４０は、インジェクタハウジング１０２の内面１４２によって形成されている。インジェクタハウジング１０２内に配置された管１２０の第１の端部１２２はボア１４０内に配置されている。図示のように、ボア１４０は長手方向軸線１４４を有しており、管１２０は長手方向軸線１４４に沿って配置されている。別の実施形態によれば、管１２０はボア１４０の長手方向軸線１４４と整合していなくてもよいことが認識されるであろう。

管１２０は、第１の端部１２２の周囲に配置された縁部１５０を有している。図示された典型的な実施形態によれば、インジェクタハウジング１０２の内面１４２と管１２０の縁部１５０との間には、調節可能な開口１３０が形成されている。このように形成された開口１３０は環状又はリング状であることが認識されるであろう。

しかしながら、インジェクタハウジング１０２及びオクルーダ１０４は、ここで示されたような構造だけに限定されないことも認識されるであろう。例えば、択一的な実施形態によれば、ハウジング１０２は、ガス入口に接続された１つ又は２つ以上の管状通路を有していてよく、各通路は出口を有している。このような実施形態によれば、オクルーダは１つ又は２つ以上のプレートを有していてよく、これらの１つ又は２つ以上のプレートは、１つ又は２つ以上の開口を形成するように通路の出口と協働してよく、このように形成された開口の開放空間を変化させるために出口上に配置されるように可動であってよい。このような実施形態も、本発明の範囲に含まれる。

引き続き図６及び図７を参照すると、管１２０は、外面１６０をも有している。外面１６０は、インジェクタハウジング１０２の内面１４２から、少なくとも部分的に領域１６２に亘って、間隔を置かれている。間隔を置かれた内面１４２と外面１６０との間にはチャンバ１６４が形成されており、このチャンバも管状又はリング状である。チャンバ１６４は、ガス入口１１２及び調節可能な開口と連通している。

管１２０は、ボア１４０の内面１４２からほとんど間隔を置かれていない第２の領域１６６をも有しており、この領域は、管１２０の第１の端部１２２と第１の領域１６２との上流に位置している。第２の領域１６６において、外面１６０は、内面１４２に、ほぼ当接している又は当接している。この領域１６６において、インジェクタハウジング１０２の内面１４２と、管１２０の外面１６０との間に、少なくとも１つのシール１７０が配置されていてよい。図示のように、内面１４２と外面１６０との間に、２つのこのようなシール１７０が配置されていてよい。

特に、管１２０は、外面１６０に形成された１つ又は２つ以上の溝１７２を有していてよい。エラストマ製のＯリングの形態であってよいシール１７０は、溝１７２に配置されていてよい。この形式において、シール１７０は、管１２０の外面１６０とインジェクタハウジング１０２の内面１４２との間に配置されていてよい。

管１２０は第３の領域１８０をも有している。第３の領域１８０において、第２の領域１６６と同様に、外面１６０が第１の領域１６２において間隔を置かれているのと同じ形式で、外面１６０はインジェクタハウジング１０２の面１４２から間隔を置かれていない。しかしながら、第２の領域とは異なり、第３の領域１８０における外面１６０は、管１２０をインジェクタハウジング１０２に取り付けるために内面１４２と協働している。特に、外面１６０は領域１８０においてねじ山が設けられており、内面１４２の係合区分１８２にも同様にねじ山が設けられている。領域１８０における内面１４２及び外面１６６のこの螺合は、管１２０をインジェクタハウジング１０２に可動に取り付けている。

リング１８２は、領域１８０において管１２０の第２の端部１２４の周囲に配置されている。リング１８２は、管１２０の外面１６０のねじ山付き領域１８０と協働するねじ山付き内面を有している。軸線１４４を中心にリング１８２が移動することにより、管１２０は、リング１８２のねじ山と管１２０のねじ山付き領域１８０との間の相互作用により、軸線１４４に沿ってこの軸線１４４を中心に移動する。

管１２０は、このように第２の端部１２４からボア１４０内に片持ち支持されており、第１の端部１２２はボア１４０内へ垂下している。管１２０の第１の端部１２２を支持し、この第１の端部を軸線１４４に沿って中心合わせしたまま維持するのを補助するために、１つ又は２つ以上の支持体１９０が、管１２０とインジェクタハウジング１０２との間の空間１６４に配置されている。支持体１９０はそれぞれ、インジェクタハウジング１０２に取り付けられた第１の端部１９２と、管１２０の外面１６０の近くに位置する第２の端部１９４とを有している。図示したように、支持体１９０は三角形のプレートの形態であってよいが、支持体１９０は全ての実施形態においてこのように限定されるわけではなく、その他の構造をも含んでいてよい。さらに、支持体１９０は、管１２０の外面１６０の近くに位置していると説明されているが、支持体１９０は、一箇所又は二箇所以上において外面１６０にも当接していてよい。

以上インジェクタハウジング１０２及びオクルーダ１０４の構造及び作動を説明したが、ここでノズル１０６の構造に関して図８から図１０を参照する。ノズル１０６は、インジェクタハウジング１０２の材料出口１１４に接続されていてよいノズル入口２００と、ノズル出口２０２とを有している。図示したように、入口２００は円形の横断面を有している（図８及び図９参照）のに対し、出口２０２は矩形の横断面を有している（図１０参照）。

ノズル１０６は実際には２つの区分２０４，２０６を有することが認識されるであろう。第１の区分２０４において、円形と矩形との間の横断面形状を徐々に変化させる湾曲した面を使用することによって、入口２００の円形横断面から、出口２０２の矩形横断面への移行が形成されており、この移行は、様々な異なる形状の複数の中間横断面を介して連続的な形式で移行している。第２の区分２０６において、矩形横断面の導管２０８（図９参照）が第１の区分２０４から出口２０２まで延びている。

出口２０２は、長さ（図１０における左から右への、より長い寸法）と、幅（図１０における上から下への、より短い寸法）とを有している。提供システム１００を使用して製造するための特定の製品に応じて、この長さ及び幅が異なってよいことが認識されるであろう。しかしながら、システム１００の１つの典型的な実施形態によれば、長さは、約８００ｍｍ〜約２５０ｍｍであってよく、幅は、約２０ｍｍ〜約６５ｍｍであってよい。別の典型的な実施形態によれば、大人用おむつの場合には、長さは約１６８ｍｍであってよく、幅は約２７ｍｍであってよく、子供用おむつの場合には、長さは約９０ｍｍであってよく、幅は約４９ｍｍであってよい。

以上インジェクタハウジング１０２、オクルーダ１０４及びノズル１０６を説明したが、ここで提供システム１００の他の部分を図４及び図５を参照しながら説明する。

まず最初に、図の左側をみると、漏斗２２０が一方の端部において湾曲した導管２２２に取り付けられており、この導管２２２自体は、直線状の導管２２４に取り付けられている。直線状の導管２２４は、直線状導管２２４が提供システム１００の他の構成要素よりも著しく長くてもよいということを考慮して、省略した図で示されている。漏斗２２０は、所定の体積の固体粒子材料が充填されたホッパ（図１１参照）に隣接して配置されていてよく、ホッパをインジェクタハウジング１０２の材料入口１１０に導管２２２，２２４を介して接続している。この図４及び図５には示されていないが、ホッパも、提供システム１００の一部であると考えられる。

インジェクタハウジング１０２に沿って進んでいくと、インジェクタハウジング１０２にフィッティング２２６が取り付けられていることが分かる。フィッティング２２６はインジェクタハウジング１０２のガス入口１１２と連通している（図６及び図７参照）。フィッティング２２６は加圧空気源（図１１参照）に接続されていてよく、加圧空気源をガス入口に接続している。択一的に又は付加的に、フィッティング２２６は蒸気源に接続されていてよい。図４及び図５には示されていないが、加圧空気源も提供システム１００の一部であると考えられる。

システム１００をさらに下流へ進むと、材料出口１１４にディフューザ２２８が配置されていてよい。ディフューザ２２８は、インジェクタハウジング１０２の材料出口１１４に取り付けられたディフューザ入口２３０を有していてよい。ディフューザ２２８は、ノズル入口２００に接続されたディフューザ出口２３２をも有していてよい。特に、導管２３４は、ディフューザ出口２３２に取り付けられた導管入口２３６と、ノズル入口２００に取り付けられた導管出口２３８とを有していてよい。導管２２４と同様に、導管２３４が提供システム１００の他の構成要素よりも著しく長くてよいということを考慮して、省略図で示されている。

固体粒子材料
提供システム１００を用いて提供される固体粒子材料は、ＳＡＰ粒子を含んでよく、このＳＡＰ粒子は、液体材料を吸収するために有効である。粒子は、例えば立方体、ロッド状（例えば繊維）、多面体、球体又は半球体（例えば顆粒）、丸みづけられた又は半丸みづけられた（例えば内部空隙を備えた又は備えない、液滴状）、プレート状（例えば薄片）、屈曲状、不規則形状等の、あらゆる所望の形状を有することができる。ＳＡＰ粒子は、一般に約１００μｍ〜約８５０μｍの粒径を有しているが、約４５μｍ程度の小さな粒子が存在することもできる。ＳＡＰ粒子のための重量平均粒径は、一般に約１５０μｍ〜約６００μｍである。非球状又は非半球状を有するＳＡＰ粒子が使用される場合、粒径は、分布におけるより小さな粒子が約１００μｍの球と等しい体積を有し、分布におけるより大きな粒子が約８５０μｍの球と等しい体積を有するようになっている。

ＳＡＰ粒子は、一般に、自己の重量の数倍の水、食塩水、尿及び／又はその他の液体を吸収することができる、軽度に架橋されたポリマから形成されている。ＳＡＰ粒子は、ＳＡＰを製造するための慣用のプロセスによって形成することができ、このプロセスは公知技術であり、例えば溶液重合及び逆懸濁液重合を含む。提供システム１００とともに使用可能なＳＡＰ粒子は、カルボキシル、カルボン酸無水物、カルボン酸塩、スルホン酸、スルホン酸塩、硫酸、硫酸塩、リン酸、リン酸塩、ホスホン酸、又はホスホン酸塩等の、少なくとも１つの酸成分を有する、１つ以上のモノエチレン不飽和化合物から製造される。適切なモノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸、及びナトリウム、カリウム、及びそれらのアンモニウム塩を含む。特に好適なモノマーは、アクリル酸と、そのナプタラムである。

ＳＡＰ粒子に加え、固体粒子材料は、毛羽を含んでよい。毛羽は、固体粒子材料の提供された層が優れた毛管特性を備えた絡み合った構造を有するようにすることを助け、これにより、固体粒子材料と基板との複合体から形成された製品の吸収効率を高める。特に、毛羽は、液体材料（例えばおむつにおける尿）を、毛管作用を介して、複合材の上面から、複合材の内部へ搬送するのを助け、この内部において、液体材料を表面下のＳＡＰ粒子によって吸収することができる。

毛羽は、セルロース系繊維等の天然材料、及びポリマ繊維等の合成材料を含む。セルロース系繊維は、亜硫酸及び硫酸塩（時にはクラフトと呼ばれる）パルプ等の化学パルプ、及び砕木パルプ、サーモメカニカルパルプ、及びケミサーモメカニカルパルプ等の機械パルプを含むことができるが、これらに限定されない。より具体的には、パルプ繊維は、綿、その他の典型的なパルプ、アセチルセルロース、剥離された化学パルプ、及びこれらの組合せを含んでよい。落葉樹及び針葉樹から得られたパルプを使用することもできる。さらに、セルロース系繊維は、天然植物繊維、トウワタ繊維、綿繊維、微結晶性セルロース、ミクロフィブリルセルロース、多糖類繊維（例えばサトウキビ繊維）、又は木材パルプ繊維と組み合わせたこれらの材料のいずれか、を含んでよい。適切なセルロース系毛羽繊維は、例えば、ＮＢ４８０（Weyerhaeuser Co., Federal Way, WAから市販されている）、ＮＢ４１６（漂白された南部軟材クラフトパルプ、Weyerhaeuser Co.から市販されている）、ＣＲ５４（漂白された南部軟材クラフトパルプ、Bowater Inc., Greenville, SCから市販されている）、SULPHATAE HJ又はRAYFLOC JLD（化学的に変質された広葉樹パルプ、Rayonier Inc., Jessup, GAから市販されている）、ＮＦ４０５（化学処理された漂白された南部軟材クラフトパルプ、Weyerhaeuser Co.から市販されている）、ＣＲ１６５４（混合された漂白された南部軟材及び広葉樹クラフトパルプ、Bowater Inc.から市販されている）を含む。適切なポリマ繊維は、ポリオレフィン（例えばポリプロピレン）、レーヨン、ポリエステルを含み、Freudenberg Nonwovens(Charlotte, NC),PGI Nonwovens(Charlotte, NC),Rayonier, Inc.(Jessup,CA)から市販されている。

ＳＡＰ粒子、毛羽、又はその他の繊維状材料は、ＳＡＰ粒子と毛羽とが組み合わされた坪量が、概して約４００ｇ／ｍ²〜約１２００ｇ／ｍ²の範囲であるような量で含まれる。ＳＡＰ粒子は概して、複合材に含まれたＳＡＰ粒子と毛羽との組み合わされた重量に対して、約５重量％〜約８０重量％、例えば約２５重量％〜約５５重量％の範囲で複合材に含まれている。同様に、毛羽は、概して、複合材に含まれたＳＡＰ粒子と毛羽との組み合わされた重量に対して、約２０重量％〜約９５重量％、例えば約４５重量％〜約７５重量％の範囲で複合材に含まれている。

固体粒子材料は、バインダを含んでもよい。あらゆる含まれるバインダは、ＳＡＰ粒子の外面に付着することができ、互いに対する及び毛羽に対するＳＡＰ粒子の付着を促進する。バインダは、一般に約１０μｍ〜約３０μｍ、例えば約１５μｍ〜約２５マイクロメートルの粒径を有する固体バインダ粒子の形態であることができる。適切なバインダは、天然有機バインダ（例えば、澱粉及びその他の多糖類）、水性接着剤、ホットメルト接着剤を含む。適切な多糖類バインダは、Lysac Technologies, Inc.,(Boucherville, Canada)から市販されている。

含まれている場合、固体バインダは、一般に、ＳＡＰ粒子の流量の約０．００５％〜約４０％の流量で加えられる。バインダの流量を、ＳＡＰ粒子の流量から独立して選択することができる。使用されるバインダの特定の量は、提供システムから出るＳＡＰ粒子のそれぞれが理想的には、基板に堆積させられる前に外面に被覆された少なくともある程度のバインダを有するように、選択される。しかしながら、実用上は、ＳＡＰ粒子の約２０％以下（例えば約１０％以下）がバインダを有さない場合がある。バインダによる被覆が成功したＳＡＰ粒子に隣接して配置される可能性により、バインダを有さないＳＡＰ粒子の基板への堆積は依然として成功することができる。バインダによって被覆されたこのようなＳＡＰ粒子の場合、個々のＳＡＰ粒子の表面積の約５％〜約８０％（例えば約３０％）が被覆されている。

毛羽材料は、自ら絡み合う繊維状構造により、少なくとも緩やかに密集した構造を形成するためにバインダによって被覆される必要がない。従って、ＳＡＰ粒子のための所望の被覆の程度を生ずるバインダ流量（すなわち、被覆されたＳＡＰ粒子の数量の割合、及びバインダで被覆されるそれぞれのＳＡＰ粒子の表面積の割合に関連して）は、粒子・基板複合材において互いに適切に付着させられた提供された粒子層の構成部分を提供するのに十分である。

使用時の提供システム
提供システム１００は、ＳＡＰ粒子を基板に提供するための方法において使用することができる。典型的な製造システム５００が図１１に示されており、提供システム１００はこの製造システムに組み込まれている。製造システム５００は、部分的に形成チャンバ５０４によって収容された回転真空形成ドラム５０２を有している。択一的な実施形態（図示せず）では、形成ドラム５０２を水平無端ベルトに置き換えることもできる。

未使用毛羽ロール５０６は、未使用毛羽の連続したシートをハンマーミル５１０へ供給する。未使用毛羽５０８は、選択的に提供システム１００に供給される毛羽材料について上で説明した同じ材料から形成することができる。しかしながら、未使用毛羽５０８と、提供システム１００における選択的な毛羽とは、一回の提供において同じ材料から形成される必要はない。未使用毛羽５０８は、好適にはポリマ繊維から形成されている。未使用毛羽５０８の連続したシートは、ハンマーミル５１０によってより短い、不連続の繊維に分解される。次いで、繊維分解された未使用毛羽は、ハンマーミル提供装置５１２を介して形成チャンバ５０４へ供給される。

形成チャンバ５０４に進入する繊維分解された未使用毛羽は、回転真空形成ドラム５０２の外面に提供される。形成ドラム５０２の回転及び真空は、形成ドラムの外面に、繊維分解された未使用毛羽の連続的な層を形成し、これにより、基板５２０を形成し、基板５２０を形成チャンバ５０４を通ってさらに搬送する。

提供システム１００は、ノズル出口２０２が形成チャンバ５０４内に配置され、形成ドラム５０２に向けられるように、配置されている。提供システム１００は、上述のように、所定の体積の固体粒子材料を含有する供給ホッパ５３０を含んでよい。調量装置（例えばMoonachie, NJのAcrison, Inc. によって製造および販売されているようなスクリューフィーダ）は、所望の量の固体粒子材料を、固体供給流５３２において漏斗２２０へ供給する。ガス流５３４は、フィッティング２２６を介してインジェクタハウジング１０２のガス入口１１２へ供給される。使用されるガスが空気の場合、ガス流５３４は、上述のように、フィッティング２２６に接続された加圧空気源５３６によって提供されてよい。（選択的な構成要素（例えば毛羽バインダ）がこのプロセスに含まれている場合は、付加的な供給手段（図示せず）がプロセスに含まれてよい。固体粒子材料が形成チャンバ５０４に進入し、次いで基板５２０上に粒子層５４０として堆積させられ、これにより、粒子・基板複合材５６０を形成する。

提供システム１００は、図１２に示されたものと同様の基板を提供すると考えられている。つまり、粒子層５４０の高さ５４２が時間の経過とともに実質的に均一となり、図１２においてＹ方向に進行する基板５２０に均一な提供高さを提供するように、粒子層５４０が基板５２０に提供される。これは、提供高さ（Ｚ方向）が供給方向（Ｙ方向）でみて時間の経過とともに著しく変化するような、図３に示された慣用の方法及び装置を用いて製造された層のプロフィルと比較すべきである。

図３に示された層は粒子層の端部の間で（Ｘ方向で）変化することも注意すべきである。これは、提供システム１００を用いて提供された粒子層５４０が慣用の方法及び装置を用いて製造されたものと異なり、層５４０が端部５４４，５４６の間で均一な高さを維持する別の形式である。実際には、提供システム１００を用いて提供される層５４０は、端部５４４，５４６において層５４０の著しくかつ認識可能な末端を有する。これは、層が不十分に規定されたエッジを有するような、慣用の方法及び装置を用いて製造された層とは対照的である。これは、基板５２０の特定のセクションのみが粒子層５４０で被覆されることになり、規定された目標領域以外が提供されることによる拒絶を減じるので、特に有利である。

粒子・基板複合材５６０が形成ドラム５０２によって形成チャンバ５０４を通って搬送される時、粒子層５４０から過剰な材料を除去してリサイクルするためにそぎ取りロール５７０を選択的に使用することができる。そぎ取りロール５７０は、局所的に大きな堆積量を除去することによって、複合材５６０の重量分布のずれを改善することができる。しかしながら、そぎ取りロール５７０は、局所的に小さな量を有する（すなわちそぎ取りロール５７０のレベルよりも低い）複合材５６０の領域における重量分布のずれを改善するためには有効でない。提供システム１００は、そぎ取りロール５７０を用いることなく複合材５６０の重量分布のずれを減じる形式において、基板５２０に固体粒子材料を提供することができる。従って、そぎ取りロール５７０を、製造プロセスから省略することもできる。

粒子・基板複合材５６０が形成チャンバ５０４から出ると、粒子・基板複合材５６０は真空受渡しドラム５８０を介して形成ドラム５０４から取り出される。次いで、粒子・基板複合材５６０は、切断、その他の吸収性物品構成部材（フィルム、接着剤、弾性体、不織布）の提供、及び最終的な吸収性製品（例えばおむつ又は女性用衛生用品）のパッケージング等のその他の処理ステップのために受渡しドラム５８０，５８２を介して下流へ搬送される。

図１１の例示された実施形態において、回転式塵芥収集システム５９０を介して形成チャンバ５０４内に真空が形成される。真空は、形成チャンバ５０４を通じて約７０００標準立方フィート／分（scfm）〜約１６０００scfmの合計空気量を生ぜしめる。形成チャンバ排出部５９２は、形成チャンバ５０４の上部空間において空気で運搬される塵芥及びその他の固体（例えば繊維分解された未使用毛羽、ＳＡＰ粒子、選択的な毛羽及び／又は提供システム１００によって提供されたバインダを含む）を除去し、塵芥及びその他の粒子を回転式塵芥収集システム５９０へ排出する。回転式塵芥収集システム５９０は、プロセス排出部５９４を介して廃棄物（例えば塵芥）をプロセスから追い出すために回転式フィルタ（図示せず）を使用する。非廃棄物（例えば繊維分解された未使用毛羽、ＳＡＰ粒子、選択的な毛羽及び／又はバインダ）は、プロセスリサイクル５９６を介して回転式塵芥収集システム５９０によってリサイクルされる。一実施形態（図示せず）においては、プロセスリサイクル５９６を形成チャンバ５０４に直接に供給することができる。しかしながら、例示された実施形態では、プロセスリサイクル５９６は固体供給流５３２と組み合わされており、次いで両者は提供システム１００によって形成チャンバ５０４へ供給される。この流れの組み合わせは、リサイクルされた材料と新規の供給材料とが形成チャンバに進入する前に予備混合される流れ滞留時間が増大されるという利点を有しており、これにより、最終的な粒子・基板複合材５６０の均一性が高まる。

例示された提供システム１００に特有の１つの利点は、開口１３０を調節できることにより様々な異なる流量及び様々な異なる圧力を提供するようにシステム１００を構成できることである。特に、この調節能力を提供するためにシステム１００を使用するための方法は、開口１３０が第１の開放面積を有するようにオクルーダ１０４をインジェクタハウジング１０２に対する第１の位置に配置し、空気を開口１３０に通過させ、固体粒子材料を第１の流量でインジェクタハウジング１０２に引き込み、固体粒子材料をノズル出口２０２から基板上へ排出することを含んでよい。さらに、この方法は、開口１３０が第２の開放面積を有するようにオクルーダ１０４をインジェクタハウジング１０２に対する第２の位置へ移動させることを含んでよく、第２の開放面積は第１の開放面積と異なる。この方法は、空気を開口１３０に通過させ、固体粒子材料を第２の流量でインジェクタハウジング１０２へ引き込み、第２の流量が第１の流量と異なり、固体粒子材料をノズル出口２０２から基板上へ排出することを含んでよい。

図１３は、このようなプロセスにおける管１２０の直径と固体粒子材料の質量流量（材料がインジェクタ内に引き込まれ、ノズル出口から排出される流量）との相関関係を示している。本発明の典型的な実施形態によれば、高吸収性樹脂（ＳＡＰ）の質量流量は、約８０ｋｇ／時〜約２０００ｋｇ／時であってよい。しかしながら、ＳＡＰ質量流量は、約２１０ｋｇ／時〜約６００ｋｇ／時、又はさらにより特定して約２１０ｋｇ／時〜約４８０ｋｇ／時であってもよい。しかしながら、極めて高い圧力損失及び／又はガス及び粒子の分離等の望ましくない効果が生ずる恐れがあるが、図１３に示された領域よりも下又は上における方法の実施も依然として可能であってよい。

提供システムの変化態様
前述のように、図４〜図１０に示された実施形態は、単に典型的なものであり、変更はここでは特に示されないが、本発明の開示の範囲で変更されてもよい。しかしながら、提供システム１０の１つの変化態様が図１４に示されている。この変化態様によれば、提供システム１００は、米国特許仮出願第６０／８７２９４２号明細書の優先権を主張しかつ米国を指定しておりかつ本願明細書において全ての目的のために全体を記載したものとする、国際公開第２００８／０６８２２０号に開示されているような二成分システムと組み合わされている。

図示のように、変化態様のシステム７００は、図８から図１０までに示されたノズル１０６と同様の構造を有してよいアダプタ７０２を有している。アダプタ７０２は２つの別個のシステムを形成しており、これらのシステムを材料流が流過する。第１の材料流は開口７０４を通ってアダプタ７０２から出るのに対して、第２の材料は、アダプタ７０２の中央に配置された矩形のノズル出口７０６を通って出る。開口７０４は、ノズル出口７０４よりも、アダプタ７０２の長手方向軸線からさらに離れて配置されているので、開口７０４から出る材料流は外側流と呼ばれてよいのに対し、ノズル出口７０６から出る材料流は内側流と呼ばれてよい。内側流は、例えば上述のシステムから出る流れである。

開口７０４は、内縁７１０及び外縁７１２を有するプレート７０８に形成されている。プレート７０８は、アダプタ７０２の長手方向軸線に対して、内縁７１０と外縁７１２との間において角度が形成されている。特に、プレート７０８は、集束する流れを生ずるように角度が形成されている。つまり、開口７０４から出る外側流は、ノズル出口７０６から出る内側流に向かって流れ、アダプタ７０２の下流の自由流れ領域において内側流と混合される。集束形式での流れの混合は、システム７００によって提供される固体粒子の均一性を高め、外側流と内側流との混合を高める。

外側流は、例えば水及び／又は蒸気を含んでよい。水を含むことにより、固体粒子及び毛羽における電荷の蓄積が減じられる。水は、さらに、固体粒子へのバインダの付着を促進する。さらに、外側流は、内側流に含まれていない液体バインダを含んでいてよい。

１００提供システム、１０２インジェクタハウジング、１０４オクルーダ、１０６ノズル、１１０材料入口、１１２ガス入口、１１４材料出口、１２０管、１２２第１の端部、１２４第２の端部、１３０開口、１４０ボア、１４２内面、１４４長手方向軸線、１５０縁部、１６０外面、１６２領域、１６４チャンバ、１６６第２の領域、１７０シール、１７２溝、１８０第３の領域、１８２係合区分、１９０支持体、１９２第１の端部、２００ノズル入口、２０２ノズル出口、２０４，２０６区分、２０８導管、２２０漏斗、２２２導管、２２４導管、２２６フィッティング、２２８ディフューザ、２３０ディフューザ入口、２３２ディフューザ出口、２３４導管、２３６導管入口、２３８導管出口、５００製造システム、５０２回転真空形成ドラム、５０４形成チャンバ、５０６未使用毛羽ロール、５０８未使用毛羽、５１０ハンマーミル、５１２ハンマーミル提供装置、５２０基板、５３０供給ホッパ、５３２固体供給流、５３４ガス流、５３６加圧空気源、５４０粒子層、５４２高さ、５４４，５４６端部、５６０粒子・基板複合材、５７０そぎ取りロール、５８０，５８２受渡しドラム、５９０回転式塵芥収集システム、５９６プロセスリサイクル、７００システム、７０２アダプタ、７０４開口、７０６ノズル出口、７０８プレート、７１０内縁、７１２外縁

Claims

固体粒子を提供するための提供システムであって、
材料入口と、ガス入口と、材料入口の下流における材料出口とを有するインジェクタハウジングが設けられており、
ガス入口と材料出口との間においてインジェクタハウジング内に可動に配置されたオクルーダが設けられており、インジェクタハウジングとオクルーダとの間に、材料入口の下流において、ガス入口及び材料出口と連通した少なくとも１つの調節可能な開口が設けられており、該開口が、オクルーダがインジェクタハウジングに対して第１の位置にあるときに第１の開放面積を有しており、前記開口が、オクルーダがインジェクタハウジングに対して第２の位置にあるときに第２の開放面積を有しており、第２の開放面積が第１の開放面積と異なり、
インジェクタハウジングの材料出口に接続されたノズル入口と、ノズル出口とを有するノズルが設けられており、前記ノズル入口が円形の横断面を有しており、前記ノズル出口が矩形の横断面を有していることを特徴とする、固体粒子を提供するための提供システム。
固体粒子が、高吸収性樹脂（ＳＡＰ）材料を含む、請求項１記載の提供システム。
インジェクタハウジングが、長手方向軸線を備えるボアを有しており、オクルーダが、ボア内に配置された少なくとも第１の端部を有しかつ第１の位置と第２の位置との間において長手方向軸線に沿って軸方向に移動する管を含む、請求項１記載の提供装置。
インジェクタハウジングが、ボアを形成する内面を有しており、管が、第１の端部の周に配置された縁部を有しており、インジェクタハウジングの内面と管の縁部との間に調節可能な開口が形成されている、請求項３記載の提供システム。
管が、インジェクタハウジングの内面から間隔を置いて配置された外面を有しており、これにより少なくとも部分的に外面と内面との間にチャンバを形成しており、該チャンバが、ガス入口と調節可能な開口とに連通している、請求項４記載の提供システム。
インジェクタハウジングの内面と、管の第１の端部の上流における管の外面との間に配置された少なくとも１つのシールが設けられている、請求項５記載の提供システム。
管をボアの中央に配置するために、インジェクタハウジングに取り付けられた第１の端部と、管の外面の近傍における第２の端部とを備えた支持体が設けられている、請求項５記載の提供システム。
管が長手方向軸線に沿って該長手方向軸線を中心にして移動するように、管が螺合によってインジェクタハウジングに結合されている、請求項３記載の提供システム。
ガス入口に接続された加圧空気源が設けられている、請求項１記載の提供システム。
材料入口に接続されたホッパが設けられており、所定の体積の固体粒子材料がホッパ内に配置されている、請求項９記載の提供システム。
インジェクタハウジングの材料出口に取り付けられたディフューザ入口と、ノズル入口に接続されたディフューザ出口とを備えたディフューザが設けられている、請求項１記載の提供システム。
ディフューザ出口に取り付けられた導管入口と、ノズル入口に取り付けられた導管出口とを備えた導管が設けられている、請求項１１記載の提供システム。
ノズル出口が、８０ｍｍ〜２５０ｍｍの長さと、２０ｍｍ〜６５ｍｍの幅とを有している、請求項１記載の提供システム。
材料入口と、ガス入口と、材料入口の下流における材料出口とを有するインジェクタハウジングが設けられており、ガス入口と材料出口との間においてインジェクタハウジング内に可動に配置されたオクルーダが設けられており、インジェクタハウジングとオクルーダとの間に、材料入口の下流において、ガス入口及び材料出口と連通した少なくとも１つの調節可能な開口が設けられており、該開口が、オクルーダがインジェクタハウジングに対して第１の位置にあるときに第１の開放面積を有しており、前記開口が、オクルーダがインジェクタハウジングに対して第２の位置にあるときに第２の開放面積を有しており、第２の開放面積が第１の開放面積と異なり、インジェクタハウジングの材料出口に接続されたノズル入口と、ノズル出口とを有するノズルが設けられており、前記ノズル入口が円形の横断面を有しており、前記ノズル出口が矩形の横断面を有している、固体粒子を提供するための提供システムを用いて、固体粒子材料を基板に提供する方法において、
開口が第１の開放面積を有するように、オクルーダをインジェクタハウジングに対して第１の位置に配置し、
空気を開口に通過させ、
固体粒子材料をインジェクタハウジング内に第１の流量で引き込み、
固体粒子材料をノズル出口から基板上へ排出し、
開口が第２の開放面積を有するように、オクルーダをインジェクタハウジングに対して第２の位置へ移動させ、第２の開放面積が第１の開放面積と異なり、
空気を開口に通過させ、
固体粒子材料をインジェクタハウジング内に第２の流量で引き込み、第２の流量が第１の流量と異なり、
固体粒子材料をノズル出口から基板上へ排出することを特徴とする、固体粒子材料を基板に提供する方法。
固体粒子材料が、高吸収性樹脂（ＳＡＰ）材料である、請求項１４記載の固体粒子材料を基板に提供する方法。
システムを通る質量流量が、約８０ｋｇ／時〜約２０００ｋｇ／時である、請求項１４記載の固体粒子材料を基板に提供する方法。
システムを通る質量流量が、２１０ｋｇ／時〜４８０ｋｇ／時である、請求項１６記載の固体粒子材料を基板に提供する方法。
請求項１４記載の方法によって形成された吸収性物品。