JP5455638B2 - 固体粒子制御分散ノズルおよび方法 - Google Patents
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Description
典型的な空気施工方法においては、SAP粒子を基材に適用して吸収物品、例えばおむつおよび女性用衛生用品のための吸収コアを形成する。従来のSAP適用系は、SAP粒子を均一に(即ち、制御されたやり方で)基材に適用する能力に欠ける。
従って、微粒子−基材複合材料を形成する際、(例えば吸収物品、例えばおむつあるいは女性用衛生用品における使用のために)基材に適用する固体微粒子(例えばSAP粒子)の均一性を改善するのが望ましい。該微粒子−基材複合材料を製品に組み込む場合、製品の均一性がそれ相応に増加し、且つ製造工程の非効率性が同時に低減される。
固体微粒子の基材への適用のためのノズルを開示する。微粒子−基材複合材料を形成する際、基材に適用される固体微粒子の均一性改善のための二成分ノズルも開示する。ここで使用する場合、用語"二成分"ノズルは、固体微粒子および随意に添加剤、例えば毛羽、結合剤、蒸気および/または水を含有し得る少なくとも2つの分離した気流を有する単独のノズルを示す。少なくとも2つの気流をそれらが二成分ノズルを出る点まで分離し、その後、その流れを合して混合微粒子流を形成する。該混合微粒子流は混合微粒子流の流れ方向に対して垂直な面内で固体微粒子の改善した分布均一性を有する。従って、混合微粒子流を基板に適用して微粒子−基材複合材料を形成する場合、適用された固体粒子の質量分布の標的に対する偏差、平均質量分布が改善する。
図1AはSAP粒子10の適用のための導管あるいは一成分ノズル100を示す。ノズル100は一般に円柱状断面を有する導管110を含む。導管110は、流域114を包囲する壁112を有する。SAP粒子10がノズル100を通って気圧式で運搬される場合、典型的には不均一な気流116が流域114内で発生する。他の不均一性(空間依存、時間依存のいずれかあるいはその両方)に遭遇し得るにもかかわらず、図1Aに示されているように、不均一な気流116は実質的にらせん形状を有する。
図2Aおよび図2Bは、本願の明細による二成分ノズル200を示す。該二成分ノズルは一般に、内側の導管210、外側の導管220、および開孔板300を含み、それらのそれぞれは一般にステンレス鋼あるいは他の耐摩擦金属で形成されている。
本願の明細の固体微粒子12は、均一に分布するやり方で望ましく気圧式で表面に適用される任意の固体材料であってよい。固体微粒子12は好ましくはSAP粒子を含み、該SAP粒子は微粒子−基材複合材50が(例えば吸収コアとして)吸収物品、例えば使い捨ておむつに含まれる場合、液体材料の吸収において有用である。該粒子は任意の所望の形状、例えば立方体、棒状(例えば繊維)、多面体、球状あるいは半球状(例えば顆粒)、円状あるいは半円状(例えば内部の空隙を有する、あるいは有さない液滴形状)、板状(例えばフレーク)、角形、不規則形およびその種のものを有してよい。SAP粒子は一般に約150μm〜約850μmの範囲の粒径を有するが、約45μm程度の小さい粒子も存在してよい。SAP粒子の質量平均粒径は一般に約300μm〜約550μmの範囲である。非球形あるいは非半球形を有するSAP粒子を使用する場合、粒径は、分布物の中のより小さい粒子が約150μmの球と等価な容積を有し且つ分布物の中のより大きい粒子が約850μmの球と等価な容積を有するような大きさである。
開示された二成分ノズル200を固体微粒子12の基材60への均質な適用のための方法において使用できる。本方法において、固体微粒子12を内側の気流216を介して二成分ノズル200の内側の流域214に気圧式で送り込み、且つ外側の気流226を当該技術分野で公知の空気送達および固体送達手段を使用して外側の流域224に供給する。上述のように、毛羽を随意に同様に内側の気流216を介して気圧式で送り込んでよい。また、上述のように、水および/または結合剤を随意に二成分ノズル200によって供給できる。
図4Bに示される均質に堆積された微粒子層74は、固体材料(例えば固体微粒子12および選択的な毛羽)の減少した質量分布偏差を有する微粒子−基材複合材50の形成を可能にする。該質量分布偏差は、横方向および縦方向(即ち、それぞれ図4Bに示されるようにx方向およびy方向)の固体材料の所望の平均適用量からの局所偏差を表す。例えば、平均量500g/m2の固体材料を基材60に全体的に適用することが望まれ得るが、しかし、固体材料の量は部分的に300g/m2もの少ない量から700g/m2もの多い量にばらつくかも知れない。前記の場合、質量分布偏差は予想外に高くなり得る。しかしながら、二成分ノズル200は前記の望ましくない不均一性を減少させ、且つ固体微粒子12(および任意の選択的な毛羽)を基材60に、堆積された固体材料(あるいは形成された微粒子−基材複合材50)が線形偏差として(即ち縦方向で)測定した場合あるいは面積偏差として(即ち、縦方向と横方向との両方で)測定した場合に約15%あるいはそれ未満、約10%あるいはそれ未満、あるいは約7%あるいはそれ未満、例えば約5%あるいはそれ未満の質量分布偏差を有するように適用できる。特性を測定する方法を以下により詳細に記載する。
微粒子−基材複合材50内の固体微粒子12および毛羽の質量分布偏差を、縦方向(即ち複合材50の長さ(y方向)に沿った線形質量分布偏差)あるいは縦方向および横方向(即ち、複合材50の長さ(y方向)および幅(x方向)に沿った面積質量分布偏差)のいずれかあるいは両方で測定できる。質量分布偏差は、複合材50から得られた局地的な坪量測定の相対標準偏差として定義される。
Claims (36)
- 超吸収ポリマー粒子を含む固体微粒子の気圧式送達のための二成分ノズルにおいて、
内壁と、該内壁によって規定される内側の出口面と、該内壁によって包囲される空間として規定される内側の流域とを含む内側の導管、
前記内側の導管を取り囲み、外壁と、該外壁によって規定される外側の出口面と、該内壁と該外壁との間の空間として規定される外側の流域とを含む外側の導管、および
内縁部と、外縁部と、複数の開孔部とを含む開孔板
を含み、外側の出口面で外縁部が外壁に取り付けられ、且つ内側の出口面で内縁部が内壁に取り付けられていることを特徴とし、二成分ノズルが内側の流域を出てくる固体微粒子を固体微粒子が15%未満の線形質量分布偏差を有するように基材に適用できることを特徴とするノズル。 - 線形質量分布偏差が10%未満であることを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 線形質量分布偏差が5%未満であることを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 二成分ノズルが内側の流域を出てくる固体微粒子を、固体微粒子が15%未満の面積質量分布偏差を有するように基材に適用できることを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 面積質量分布偏差が10%未満であることを特徴とする、請求項4に記載の二成分ノズル。
- 面積質量分布偏差が5%未満であることを特徴とする、請求項4に記載の二成分ノズル。
- 超吸収ポリマー粒子が顆粒を含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の二成分ノズル。
- 超吸収ポリマー粒子が繊維、フレーク、および液滴形状の粒子の少なくとも1つを含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の二成分ノズル。
- 請求項1に記載の二成分ノズルにおいて、
内側の導管が内側の直径を有する円形の断面を有し、
外側の導管が外側の直径を有する円形の断面を有し、
外側の直径が内側の直径よりも大きく、且つ
内側の導管および外側の導管が、外側の流域が環状の断面を有するように配置されていること
を特徴とするノズル。 - 外側の導管が内側の導管を完全に取り囲んでいることを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 内側の導管を部分的に取り囲む複数の外側の導管を含み、外側の導管が内側の導管の周りに円周状に分布していることを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 開孔部が円柱形状を有していることを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 開孔部が一般に内側の出口面から外側の出口面の方向に広がっている円錐台形形状を有していることを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 開孔部が1mm〜5mmの範囲の直径を有することを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 開孔部が2mm〜4mmの範囲の直径を有することを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 複数の開孔部が、開孔板の外縁部と内縁部との間の表面積に対して0.01〜0.1の範囲の表面積を有することを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 複数の開孔部が、開孔板の外縁部と内縁部との間の表面積に対して0.02〜0.05の範囲の表面積を有することを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 開孔板および外壁が接触角を規定し、該接触角が90゜未満であることを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 開孔板および外壁が接触角を規定し、該接触角が5゜〜75゜の範囲であることを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 開孔板および外壁が接触角を規定し、該接触角が30゜〜70゜の範囲であることを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 開孔板および外壁が接触角を規定し、
各々の開孔部が開孔板との開孔角を規定する軸を有しており、且つ
接触角と開孔角との合計が180゜未満であること
を特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。 - 開孔板および外壁が接触角を規定し、
各々の開孔部が開孔板との開孔角を規定する軸を有しており、且つ
接触角と開孔角との合計が95゜〜165゜の範囲であること
を特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。 - 開孔板および外壁が接触角を規定し、
各々の開孔部が開孔板との開孔角を規定する軸を有しており、且つ
接触角と開孔角との合計が120゜〜160゜の範囲であること
を特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。 - 外壁の拡張により、外側の気流が、外側の流域において、二成分ノズルを出る直前に膨張されることを特徴とする、請求項1に記載の二成分ノズル。
- 超吸収ポリマー粒子を含む固体微粒子の気圧式送達のための二成分ノズルにおいて、
内壁と、該内壁によって規定される内側の出口面と、該内壁によって包囲される空間として規定される内側の流域とを含む内側の導管、
前記内側の導管を取り囲み、外壁と、該外壁によって規定される外側の出口面と、該内壁と該外壁との間の空間として規定される外側の流域とを含む外側の導管、および
内縁部と、外縁部と、複数の開孔部とを含む開孔板
を含み、外側の出口面で外縁部が外壁に取り付けられ、且つ内側の出口面で内縁部が内壁に取り付けられていることを特徴とし、
開孔板および外壁が接触角を規定し、
各々の開孔部が開孔板との開孔角を規定する軸を有しており、
接触角が90゜未満であり、且つ
接触角と開孔角との合計が180゜未満であること
を特徴とするノズル。 - 超吸収ポリマー粒子を含む固体微粒子の基材への均質な適用方法において、
(a) 内壁と、該内壁によって規定される内側の出口面と、該内壁によって包囲される空間として規定される内側の流域とを含む内側の導管、
前記内側の導管を取り囲み、外壁と、該外壁によって規定される外側の出口面と、該内壁と該外壁との間の空間として規定される外側の流域とを含む外側の導管、および
内縁部と、外縁部と、複数の開孔部とを含む開孔板
を含み、外側の出口面で外縁部が外壁に取り付けられ、且つ内側の出口面で内縁部が内壁に取り付けられており、且つ開孔板および外側の出口面が90゜未満の接触角を規定する二成分ノズルを提供する工程
(b) 固体微粒子を内側の流域に気圧式で送り込む工程
(c) 外側の流域に気流を供給する工程
(d) 内側の流域から二成分ノズルを出てくる固体微粒子を外側の流域から二成分ノズルを出てくる気流と混合し、それによって混合微粒子流を形成する工程、および
(e) 該混合微粒子流を基材に適用し、それによって微粒子−基材複合材を形成する工程
を含む方法。 - 微粒子−基材複合材料が15%未満の線形質量分布偏差を有することを特徴とする、請求項26に記載の方法。
- 微粒子−基材複合材料が15%未満の面積質量分布偏差を有することを特徴とする、請求項26に記載の方法。
- 固体微粒子が超吸収ポリマー粒子を含むことを特徴とする、請求項26に記載の方法。
- 固体微粒子を気圧式で送り込む工程が、毛羽を気圧式で内側の流域に送り込むことも含むことを特徴とする、請求項26に記載の方法。
- 固体微粒子を気圧式で送り込む工程が、固体結合剤を気圧式で内側の流域に送り込むことも含むことを特徴とする、請求項26に記載の方法。
- 固体微粒子を気圧式で送り込む工程が、新たな固体微粒子および再利用された固体微粒子を内側の流域に送り込むことを含むことを特徴とする、請求項26に記載の方法。
- 気流を供給する工程が、水を外側の流域に供給することも含むことを特徴とする、請求項26に記載の方法。
- 気流を供給する工程が、結合剤を外側の流域に供給することも含むことを特徴とする、請求項26に記載の方法。
- 外壁の拡張により、外側の気流が、外側の流域において、二成分ノズルを出る直前に膨張されることを特徴とする、請求項26に記載の方法。
- 請求項26に記載の方法で形成された吸収物品。
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