TWI759991B - 粉粒體散布裝置及粉粒體散布方法 - Google Patents

粉粒體散布裝置及粉粒體散布方法 Download PDF

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Abstract

當將排出口(23)之搬送機構(3)對粉粒體(P)之搬送方向(MD)上的最大長度設為(D)，將該排出口(23)之與搬送方向(MD)正交之方向(CD)上的最大長度設為(W)時，W/D為100以下。又，當將每1分鐘內粉粒體(P)自排出口(23)之排出量設為(M)，將每1分鐘內搬送機構(3)對粉粒體(P)之散布量之目標值設為(m)時，M/m為1.5以上。又，當將粉粒體(P)之鬆密度設為(ρ)，將排出口(23)之面積設為(S)，將排出口(23)與搬送機構(3)之間隔距離設為(G)時，m/(ρ×S×G)為21/min以上。

Description

粉粒體散布裝置及粉粒體散布方法
本發明係關於一種粉粒體散布裝置及使用其之粉粒體散布方法、以及使用該散布方法之含粉粒體之物品及功能性物品之製造方法。
於各種製品之製造中，要求使粉粒體遍及連續搬送之基材之寬度方向均勻地散布於其上。作為用於應對該要求之技術，例如在專利文獻1中記載了儲藏水泥原料等粉粒體之粉粒體儲槽之排出部構造的相關改良技術。上述粉粒體儲槽之構成為，於筒狀儲槽本體之下端部形成有以規定斜率使前端尖細的料斗，於該料斗之下端之排出口設有帶式進料機等排出機構。上述料斗係上述排出口之面積小於其導入部之面積，上述儲槽本體與該排出口之間的側壁成為規定斜率之傾斜面，將貯存於該儲槽本體內之粉粒體緩緩集中為較小的剖面面積而排出，此時，該料斗內之粉粒體自側方被壓縮，故而，粉粒體容易發生堵塞，令粉粒體無法排出。專利文獻1中記載之技術係為了解決該問題而對排出口之縱橫比進行了設計，具體而言，當將排出機構對粉粒體之搬送方向設為「MD」(Machine Direction，加工方向)，將與MD正交之方向設為「CD」(Cross machine Direction，橫向加工方向)時，使得滿足「排出口之MD上之長度>排出口之CD上之長度」的大小關係。
本申請人之前提出有一種粉粒體散布裝置(專利文獻2)，其具備：料斗，其具有粉粒體之儲藏部；及搬送機構，其與該料斗下端之排 出口隔著間隙配置且將自該排出口排出之粉粒體沿著一方向搬送並散布於基材上。專利文獻2所記載之粉粒體散布裝置中，排出口之MD/CD比與專利文獻1中之記載相反，滿足「排出口之MD上之長度<排出口之CD上之長度」，又，料斗之各部分之尺寸等按照與粉粒體之粒徑之關係而設定於特定範圍。根據專利文獻2中記載之粉粒體散布裝置，能使該裝置內所設之粉粒體用移動路徑中粉粒體之流動恆定化且能提高粉粒體之流動性，故而，該移動路徑內之粉粒體不容易發生堵塞，能以較佳的定量性將粉粒體散布於連續搬送之基材上。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2000-335682號公報
專利文獻2：日本專利特開2017-70944號公報
本發明係一種粉粒體散布裝置，其具備料斗及搬送機構，該料斗具備內部可臨時儲藏粉粒體之儲藏部、排出該儲藏部內之粉粒體之排出口、及將該儲藏部與該排出口之間連結之粉粒體用移動路徑，該搬送機構與該排出口隔著規定的間隔距離而配置，將因自重從該排出口自由落下而排出之粉粒體沿規定的一方向進行搬送且散布於連續搬送之基材上。
當將上述排出口之上述搬送機構對粉粒體之搬送方向上的最大長度設為D，將該排出口之與該搬送方向正交之方向上的最大長度設為W時，W/D為100以下。
當將每1分鐘內粉粒體自上述排出口之排出量設為M，將每1分鐘內上述搬送機構對粉粒體之散布量之目標值設為m時，M/m為1.5以上。
本發明之粉粒體散布裝置之一實施方式中，當將粉粒體之鬆密度設為ρ，將上述排出口之面積設為S，將上述排出口與上述搬送機構之間隔距離設為G時，m/(ρ×S×G)為21以上。
又，本發明係一種粉粒體散布方法，其具有如下步驟：使用上述本發明之粉粒體散布裝置，將粉粒體散布於連續搬送之基材上。
又，本發明係一種含粉粒體之物品之製造方法，其製造具有基材、及以與該基材接觸之方式配置之粉粒體的含粉粒體之物品。
本發明之含粉粒體之物品之製造方法具有如下步驟：使用上述本發明之粉粒體散布裝置，將粉粒體散布於連續搬送之基材上。
1:粉粒體散布裝置
1A,1B:粉粒體散布裝置
2:料斗
3:搬送機構
3A:搬送機構
3B:搬送機構
3DE:下游側端
4:控制機構
5:計量裝置
20:儲藏部
20i:內表面
20is:傾斜內表面
20s:傾斜側壁
21:排出部
21i:內表面
22:移動路徑
23:排出口
23A:交點
23V:假想延長區域
30:接收機構
30a:上表面
30b:下表面
31:振動產生機構
32:搬送輥
33:驅動輥
34:從動輥
35:搬送帶
90:粉體供給裝置
100:基材
CD:與搬送方向正交之方向
D:長度
G:間隔距離
H:長度
L:間隔距離
MD:搬送方向
P:粉粒體
r:最大粒徑
VL:假想直線
W:長度
θ:安息角
θ1:角度
圖1係模式性地表示本發明之粉粒體散布裝置之一實施方式的側視圖。
圖2係模式性地表示自搬送機構對粉粒體之搬送方向之下游側觀察圖1所示之粉粒體散布裝置所見之狀況的前視圖。
圖3係圖1所示之粉粒體散布裝置中之料斗之立體圖。
圖4係模式性地表示圖1所示之粉粒體散布裝置之排出口及其附近的側視圖。
圖5(a)及圖5(b)係分別說明基於料斗及該料斗內儲藏之粉粒體之總質量之計測值算出每單位時間(1分鐘)內該總質量之變化量之方法的圖。
圖6(a)及圖6(b)係分別模式性地表示本發明之粉粒體散布裝置之其他實施方式之主要部分(搬送機構)的側視圖。
圖7(a)及圖7(b)係分別模式性地表示本發明之粉粒體散布裝置之排出 口的俯視圖。
專利文獻2中記載之粉粒體散布裝置能高精度地定量散布粉粒體，但當搬送機構實現之每單位時間內粉粒體對於基材之散布量相對較多時，尚需改善。
本發明之課題係關於提供一種能高定量性地散布粉粒體之技術。
以下，基於較佳之實施方式並參照圖式來說明本發明。再者，以下圖式之記載中，對同一或類似之部分標註同一或類似之符號。圖式基本為模式性圖式，各尺寸之比率等有時與實際不同。
本發明之粉粒體散布裝置具備料斗(圖中以符號2表示)，該料斗具備內部可臨時儲藏粉粒體(圖中以符號P表示)之儲藏部(圖中以符號20表示)、排出該儲藏部內之粉粒體之排出口(圖中以符號23表示)、及將該儲藏部與該排出口之間連結之粉粒體用移動路徑(圖中以符號22表示)。
本發明之粉粒體散布裝置之一實施方式中，具備搬送機構(圖中以符號3表示)，該搬送機構與上述排出口隔著規定的間隔距離(圖中以符號G表示)而配置，將因自重從該排出口自由落下而排出之粉粒體沿規定的一方向(圖中以符號MD表示)進行搬送且散布於連續搬送之基材(圖中以符號100表示)上。
圖1~圖4中表示了作為本發明之粉粒體散布裝置之一實施方式的粉粒體散布裝置1或其主要部分，粉粒體散布裝置1具備上述結構。
再者，基材100及其搬送裝置並不構成粉粒體散布裝置1。基材100係藉由搬送輥、帶式輸送機等公知之搬送裝置連續搬送。
以下，搬送機構3對粉粒體P之搬送方向亦稱為「MD」(Machine Direction)，與MD正交之方向亦稱為「CD」(Cross machine Direction)或「寬度方向」。
當如圖1所示自側面觀察即自CD觀察時，料斗2構成為包含：呈上底長於下底之梯形形狀之儲藏部20、及連接於該儲藏部20之下端且當該側面觀察時呈長方形形狀的長方體形狀之排出部21。
儲藏部20內部具有可儲藏粉粒體P之空間，其內部空間可臨時儲藏粉粒體P。由粉體供給裝置90將粉粒體P自儲藏部20之上部開口供給至儲藏部20之內部空間。
排出部21內部具有粉粒體P之移動路徑22。於排出部21之下端(儲藏部20側相反側之端部)形成有粉粒體P之排出口23，儲藏部20之內部空間與排出口23經由移動路徑22而連通。
料斗2利用該結構，能將該儲藏部20之內部臨時儲藏之粉粒體P經由移動路徑22自排出口23排出。
本實施方式中，於構成料斗2之上部且具有儲藏粉粒體P之內部空間的儲藏部20，如圖3所示，劃分形成該內部空間之儲藏部20之側壁之內表面20i的一部分為與水平方向及正交於該水平方向之垂直方向(更具體而言為鉛垂方向)兩者交叉的傾斜內表面20is，內表面20i之其餘部分沿垂直方向(更具體而言為鉛垂方向)延伸。具有傾斜內表面20is之傾斜側壁20s位於MD之一側、更具體而言為MD之下游側。儲藏部20之內表面20i與劃分形成移動路徑22之排出部21之側壁之內表面21i相連。藉由如此構成料斗2之內表面，當粉粒體P之集合體自儲藏部20流入排出部21時，抑制該集合體之與流動方向正交之方向上的中央部分之流動速度較周圍部 分更快，故而有利於粉粒體P之均勻散布。
又，本實施方式中，於構成料斗2之下部且內部具有粉粒體P之移動路徑22的排出部21，如圖3所示，劃分形成移動路徑22之排出部21之全部側壁為沿垂直方向(更具體而言為鉛垂方向)延伸之垂直壁，該側壁之全部內表面21i亦沿同一方向延伸。即，排出部21之內部空間(移動路徑22及排出口23)之MD上之長度D及CD上之長度W分別遍及排出部21之高度方向(粉粒體P之排出方向)之全長固定。
如此，於本實施方式中，關於料斗2之高度方向之上部(儲藏部20)，該上部之內部空間之沿水平方向之剖面(橫截面)之面積自該高度方向之上方向下方逐漸減小，又，關於料斗2之高度方向之下部(排出部21)，該下部之內部空間(移動路徑22及排出口23)之橫截面之面積於該高度方向上固定。料斗2藉由具有上述構造，能將粉粒體P自排出口23穩定地定量排出。
本實施方式中，如圖1所示，搬送機構3構成為包含接收自料斗2排出之粉粒體P之接收機構(槽)30、及使接收機構30振動之振動產生機構31。
搬送機構3係與位於料斗2下端之排出口23隔著規定的間隔距離G而配置，更具體而言，以在接收自料斗2排出之粉粒體P並進行搬送之接收機構30之上表面30a與排出口23之間形成間隔距離G之間隙之方式配置。
振動產生機構31被固定於接收機構30之下表面30b。接收機構30中，用於粉粒體P之接收及搬送(與粉粒體P接觸)之部位係位於料斗2(排出口23)下方之部分及其附近，除此之外之部分係基本不接觸粉粒體P之粉粒體非接觸部，並且，振動產生機構31被固定於接收機構30之該粉粒體非接 觸部的下表面30b。
搬送機構3可藉由使振動產生機構31作動而使接收機構30振動，來將接收機構30上之粉粒體P沿規定方向搬送。
如圖1所示，粉粒體散布裝置1具備控制施加於振動產生機構31之電壓及/或頻率的控制機構4，由該控制機構4控制接收機構30之振動數及/或振幅，甚至控制接收機構30上之粉粒體P之搬送狀態。即，於控制機構4之控制下，當振動產生機構31為非作動時，接收機構30不振動，故而，接收機構30上之粉粒體P之搬送被停止或受到抑制。若自上述狀態使振動產生機構31作動，則接收機構30開始振動，藉此，解除接收機構30上之粉粒體P之搬送之停止或抑制，粉粒體P沿MD搬送，最終如圖1及圖2所示，因自重從接收機構30之MD之下游側端3DE自由落下，從而散布於在接收機構30下方連續搬送之基材100上。
自可將振動產生機構31產生之振動恰當地傳遞給接收機構30上之粉粒體P之觀點出發，接收機構30較佳為平板狀，更具體而言，較佳為如圖1所示之扁平之平板構件。進而，自使從排出口23排出之粉粒體P自接收機構30之前端部均勻地散布於接收機構30之MD的觀點出發，為了防止自MD以外散布，亦可於接收機構30之側面設置導件。包含上述平板構件之接收機構30之材質並無特別限制，可列舉例如各種塑膠、各種金屬等。
作為振動產生機構31，只要能產生將接收機構30上之粉粒體P沿所需之一方向搬送之振動成分即可，可列舉例如壓電陶瓷等壓電元件、振動進料機等公知之振動產生機構。其中，振動進料機可較佳地用作振動產生機構31。又，振動產生機構31之振動數並無特別限制，但自粉 粒體之搬送性以及散布之均勻性及定量性等觀點出發，較佳為50Hz以上，更佳為100Hz以上，而且，較佳為500Hz以下，更佳為300Hz以下。
如圖1所示，料斗2上安裝有計量裝置5。作為計量裝置5，採用能連續計量料斗2及料斗2內儲藏之粉粒體P之總質量者。所謂能連續計量係指計量資料之採樣時間超過0秒且為1秒以下。每當獲取計量裝置5所計量出之料斗2及料斗2內儲藏之粉粒體P之總質量的計量資料，便將其發送至上文所述之控制機構4。作為計量裝置5之具體例，可列舉電性計量器，具體而言，可使用荷重元式計量器、電磁式計量器、音叉式計量器等。
控制機構4如上文所述，具有控制接收機構30之振動數及/或振幅之功能。又，控制機構4能接收自計量裝置5發送之計量資料。進而，控制機構4連接於設置在料斗2之儲藏部20上之粉體供給裝置90，具有亦控制粉粒體P向儲藏部20內之供給的功能。作為控制機構4，可使用例如安裝有控制、處理用軟體之電腦。
作為採用粉粒體散布裝置1之散布對象之粉粒體P，可列舉例如吸水性聚合物粒子、砂糖、活性碳、小麥粉、聚乙烯顆粒(pellet)、聚丙烯顆粒、聚對苯二甲酸乙二酯粒片、聚碳酸酯粒片、聚乙烯微粒(granule)、聚丙烯酸丁酯珠粒(beads)等有機物粉粒體、或金屬粉、氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、玻璃、石灰等無機物粉粒體。粉粒體P之形狀無特別限制，可列舉例如球狀、圍棋子狀、橢圓形、橢圓柱、針狀、立方體狀等。依據粉粒體散布裝置1，當粉粒體P為正球形時當然不必說，當其並非正球形時，亦能於基材100之長度方向(即MD)及/或CD上均勻地 以良好的定量性進行散布。
基材100較佳為片狀之基材，但不限於片狀之基材。作為片狀之基材，可列舉利用各種製法而得之不織布、樹脂膜、梭織物、編織物、紙等及其等中之複數片同種或不同種基材積層而成之積層體等。
粉粒體散布裝置1適用於具有使粉粒體散布於連續搬送之基材之步驟的粉粒體散布方法。
又，粉粒體散布裝置1適用於含粉粒體之物品之製造方法，上述含粉粒體之物品具備基材、及以與該基材接觸之方式配置之粉粒體，該製造方法具有如下步驟：使粉粒體散布於連續搬送之基材上。當粉粒體為具有若干功能性之功能性粉粒體時，含有該功能性粉粒體之含粉粒體物品為功能性物品。作為上述功能性粉粒體之具體例，可列舉吸水性聚合物之粒子、氯化鈉等電解質。
根據粉粒體散布裝置1，基材係連續高速搬送，且每單位面積內向該基材之散布量多的功能性物品亦能沿基材之長度方向(即MD)及CD均勻且定量良好地散布。散布量多之功能性物品典型的是下述吸收性片材。
作為上述功能性物品之一例，可列舉發熱體。例如，使用粉粒體散布裝置1，將作為粉粒體之吸水性聚合物或電解質散布於連續搬送之基材上，藉此，可製造片狀發熱體(發熱片)。若為如此製造之發熱片，則可期待發熱不均少、獲得優異的發熱特性。上述發熱片之製造方法中，作為基材，可使用例如具備纖維片、及賦予該纖維片之單面且含有可氧化性金屬及水之發熱組合物者，此時，使粉粒體散布於該纖維片之被賦予該發熱組合物之面。
作為上述功能性物品之另一例，可列舉吸收體。例如，利 用粉粒體散布裝置1，將作為粉粒體之吸水性聚合物散布於連續搬送之紙或不織布等纖維片(基材)上，藉此，能製造出纖維片之一面散布有吸水性聚合物之結構的片狀吸收體(吸收性片材)。上述吸收性片材適宜用作拋棄式尿布、經期衛生棉等吸收性物品中之吸收體。
當利用粉粒體散布裝置1將粉粒體P散布於連續搬送之片狀基材100上時，使料斗2內貯存之粉粒體P因自重而從料斗2之排出口23自由落下，並散布於搬送機構3之接收機構30上。隨著粉粒體P落下，料斗2內之粉粒體P之貯存量逐漸減少。料斗2內之粉粒體P之量係以料斗2及料斗2內儲藏之粉粒體P之總質量之形式由計量裝置5連續計量。再者，以下之說明中，為求方便，將料斗2及料斗2內儲藏之粉粒體P之總質量亦稱為「含料斗之粉粒體質量」。較佳為，於含料斗之粉粒體質量A之連續計量之前，預先測定出粉粒體P為填滿狀態下之含料斗之粉粒體質量A1。藉由預先測定出粉粒體P為填滿狀態下之含料斗之粉粒體質量A1，能根據A1-A之計算容易地算出自料斗2落下之粉粒體P之重量AP。
為了將粉粒體P穩定地定量散布於片狀基材100上，希望控制接收機構30之振幅、振動數，以使落至搬送機構3之接收機構30上之粉粒體P定量地散布於基材100上。接收機構30之振幅、振動數由振動產生機構31控制。較佳為，振動產生機構31對振動之控制具體按以下基準進行。即，連續測定含料斗之粉粒體質量A，算出每單位時間內含料斗之粉粒體質量A之變化量△A。△A定義為(Aa-Ab)/t。Aa為某時刻下含料斗之粉粒體質量，Ab係經過時間t後含料斗之粉粒體質量。△A係於控制機構4中運算。由於料斗2之質量不變，故而△A等於料斗2內之粉粒體P之質量之減少速度。控制機構4根據該質量減少速度△A來控制搬送機構3之搬送能 力，並進行搬送能力控制操作，即，使藉由該搬送機構3而散布於基材100上之每單位時間內粉粒體P之散布量M1與單位時間內之目標散布量m一致。於搬送能力控制操作中，例如當△A少於目標散布量m時，進行提高搬送機構3之搬送能力而增加散布量M1之操作。相反，當△A多於目標散布量m時，進行降低搬送機構3之搬送能力而減少散布量M1之操作。
如此，控制機構4測定每單位時間(例如1分鐘)內含料斗之粉粒體質量A之變化量(質量減少速度)△A，且根據該變化量△A來控制搬送機構3之搬送能力，以使每單位時間(例如1分鐘)內搬送機構3對粉粒體P之散布量(散布量之實測值)M與每單位時間(例如1分鐘)內搬送機構3對粉粒體P之散布量之目標值m一致。
搬送機構3之搬送能力例如可藉由控制振動產生機構31之振動之振幅或頻率或其等兩者而進行變更。振動產生機構31之控制可採用例如P控制(比例控制)、PI控制或PID控制等公知之反饋控制方法。該等各種控制方法中之係數可由試誤來決定。
含料斗之粉粒體質量之質量減少速度△A可由多種方法算出。例如可每隔規定時間t(秒)計量含料斗之粉粒體質量，算出計量出之該含料斗之粉粒體質量與t(秒)前計量出之該含料斗之粉粒體質量的差值，將該差值除以t(秒)所得之值定義為質量減少速度△A。t之值較佳為1秒以上300秒以下。作為一例，如圖5(a)所示，可每隔5秒測定含料斗之粉粒體質量，取最新之測定值與5秒前之測定值之差值，將該差值除以5秒，藉此算出質量減少速度△A。
作為其他方法，亦可每隔規定時間s(秒)計量含料斗之粉粒體質量，算出計量出之該含料斗之粉粒體質量與t(秒)(其中，s≦t)前計量 出之該含料斗之粉粒體質量的差值，將該差值除以t(秒)所得之值定義為質量減少速度△A。s與t之關係較佳為t/s之值為1以上3000以下。又，s之值較佳為0.1秒以上10秒以下。t之值以大於s之值為條件，較佳為1秒以上300秒以下。作為一例，如圖5(b)所示，可每隔1秒測定含料斗之粉粒體質量，取最新之測定值與5秒前之測定值之差值，將該差值除以5秒，藉此算出質量減少速度△A。
較之圖5(b)所示之質量減少速度△A之算出方法，圖5(a)所示之質量減少速度△A之算出方法具有控制機構4之運算負載小的優點。另一方面，較之圖5(a)所示之質量減少速度△A之算出方法，圖5(b)所示之質量減少速度△A之算出方法具有能精密算出質量減少速度△A的優點。
自本發明之效果顯著之觀點出發，每1分鐘內搬送機構3對粉粒體P之目標散布量m較佳為1g/min以上，更佳為50g/min以上，進而較佳為100g/min以上。
又，自易操作之觀點出發，較佳為100000g/min以下，更佳為10000g/min以下，進而較佳為5000g/min以下。
而且，粉粒體散布裝置1之主要課題之一係使粉粒體P能高精度地定量散布於連續搬送之基材100上，為了實現該課題，粉粒體散布裝置1中採用下述(i)及(ii)。
(i)當將排出口23之MD上的最大長度設為D，將該排出口23之CD上的最大長度設為W時，W/D為100以下(W/D≦100)。
(ii)當將每單位時間內粉粒體P自排出口23之排出量、具體而言為每1分鐘之排出量設為M，將每1分鐘內搬送機構3對粉粒體P之散布量之目標值設為m時，M/m為1.5以上(M/m≧1.5)。
上述W/D及上述M/m之單位分別為無因次。
關於上述(i)，位於排出部21下端之排出口23之俯視形狀大大影響排出部21內之移動路徑22上粉粒體P之流動。根據本發明者之觀點，若上述W/D之值比較小、即排出口23之俯視形狀係CD上短而MD上長且兩者之差比較小之形狀，則能減小移動路徑22上粉粒體P所受之外力(剪切力或摩擦力)，能使粉粒體P於移動路徑22內均勻地流動。於每1分鐘內目標散布量m比較多之情形時上述傾向尤其顯著，若欲將上述W/D之值設定得比較大而將大量粉粒體P散布於基材100上，則容易發生基材100之CD上之粉粒體P之散布量變得不均勻等不良狀況，最不利之情形時，可能會導致移動路徑22或排出口23之粉粒體P發生堵塞而造成排出不良。考慮以上情況，為了防止發生不良狀況而採用上述「W/D≦100」之大小關係。
上述W/D至少為100以下，較佳為80以下，更佳為40以下。又，關於上述W/D之下限，自使CD上之粉粒體P之散布量均勻之觀點出發，較佳為1以上，更佳為10以上，進而較佳為13以上。
本實施方式中，排出口23於俯視時呈CD上較長之形狀。具體而言，如圖3所示，排出口23呈長方形形狀，其長度方向與CD一致。即，本實施方式中，上述W/D超過1。移動路徑22之沿水平方向之剖面(橫截面)形狀亦與排出口23之俯視形狀同樣為長方形形狀。
排出口23之最大長度D及W只要分別根據粉粒體P之物性(粒徑、鬆密度等)、上述目標散布量m等適當調整即可，並無特別限制。例如，當將最大粒徑r為1mm、鬆密度ρ為1g/cm3之粉粒體P以每1分鐘內之上述目標散布量m為10~100g/min之方式散布時，最大長度D及W可分 別以粉粒體P之最大粒徑r為基準以下述方式設定。
排出口23之最大長度D與粉粒體P之最大粒徑r之比[D/r]較佳為2以上，更佳為6以上，而且，較佳為30以下，更佳為18以下。
排出口23之最大長度W與粉粒體P之最大粒徑r之比[W/r]較佳為3以上，更佳為50以上，而且，較佳為1000以下，更佳為200以下。
上述D/r及上述W/r之單位分別為無因次。
再者，移動路徑22之MD上之最大長度可設定為與排出口23之最大長度D相等，移動路徑22之CD上之最大長度可設定為與排出口23之最大長度W相等。
粉粒體P之最大粒徑r可藉由公知之方法測定。具體而言，可列舉例如乾式篩分法(JIS Z8815：1994)、動態光散射法、雷射繞射法、離心沈降法、重力沈降法、圖像成像法、FFF(Field flow fractionation，場流分離)法、靜電感測體法、庫爾特法等。其中，就再現性及精度而言，較佳為採用由雷射繞射法或庫爾特法測定之最大粒徑r。若作為對象之粉粒體之粒徑為5mm左右以下，則較佳為使用雷射繞射法測定粉粒體之最大粒徑r。
關於上述(ii)，「M/m≧1.5」之大小關係成立意味著每單位時間(1分鐘)內粉粒體P因自重從排出口23自由落下而排出之質量(排出量M)為相同單位時間(1分鐘)內應自搬送機構3散布於基材100上之粉粒體P之質量(目標散布量m)之1.5倍以上。
例如，當因移動路徑22內之粉粒體P之流動不均勻等，而令排出口23之排出量M減少時，如上所述，由控制機構4根據變化量△A來控制搬送機構3之搬送能力。具體而言，例如，在控制機構4之控制下提高振動產生機 構31之振動之振幅及/或頻率，藉此欲增加每單位時間(1分鐘)內粉粒體P對基材100之散布量M1。此處，當M/m≧1.5之關係成立時，向搬送機構3排出相對於目標散布量m而言足夠多之粉粒體P，故而，僅藉由控制搬送機構3之搬送能力，亦能確保用以調整排出口23之排出量M的時間充足。如上所述，當目標散布量m比較多時，尤其容易發生移動路徑22內之粉粒體P之流動不均勻的現象，故而，可以說，於上述情形時M/m≧1.5之大小關係成立尤其有效。
上述M/m至少為1.5以上，較佳為2以上，更佳為3以上。又，關於上述M/m之上限，自使移動路徑22內之粉粒體P更均勻地流動之觀點出發，較佳為80以下，更佳為8以下。
關於上述M/m之調整，可藉由相對於任意設定之目標散布量m適當調整每單位時間(1分鐘)內粉粒體P自排出口23之排出量M而實施，又，關於排出量M之調整，可藉由適當調整排出口23之俯視形狀及尺寸(最大長度D、W)而實施。其原因在於，粉粒體P會因自重從排出口23自由落下而排出，故而該每單位時間(1分鐘)內之排出量M大大依賴於排出口23之形狀及尺寸。
如此，上述(i)及(ii)均係為了能對應每單位時間(1分鐘)內粉粒體P之散布量(目標散布量m)比較多之情形而採用，且與排出口23密接相關。於是，藉由以滿足上述(i)及(ii)之方式構成排出口23，從而，即便於每單位時間(1分鐘)內粉粒體P之散布量比較多之情形時，亦可期待能將粉粒體P沿CD均勻且以較佳之定量性散布於基材100上。
本發明者經過多次研究後判明，當目標散布量m比較多時，較佳為除了滿足上述(i)及(ii)之外，還滿足以下(iii)。即，本發明者 發現，重要的是如圖4所示，當假設將排出口23朝向搬送機構3(接收機構30之上表面30a)延長時，形成於排出口23與搬送機構3之間之間隙內的、排出口23之假想延長區域23V與目標散布量m之關係處於特定範圍。
(iii)當將粉粒體P之鬆密度設為ρ，將排出口23之面積設為S，將排出口23與搬送機構3之間隔距離設為G時，m/(ρ×S×G)為21/min以上[m/(ρ×S×G)≧21]。上述m/(ρ×S×G)之單位為[/min]。
關於上述(iii)，ρ×S×G相當於與假想延長區域23V(參照圖4)之體積為相同體積之粉粒體P之質量。根據本發明者之見解，若假想延長區域23V之體積增大、或者目標散布量m變小，則有粉粒體P對於基材100之散布精度下降之傾向。考慮到上述傾向，經過多次研究發現上述「m/(ρ×S×G)≧20」之大小關係。藉由使m/(ρ×S×G)為21/min以上，可與上述(i)及(ii)之效果相乘效果發揮本發明之規定效果。即，因移動路徑22上粉粒體P之流動恆定化且粉粒體P之流動性提昇，故而，即便於每單位時間(1分鐘)內粉粒體P之散布量(目標散布量m)比較多時，又，於粉粒體P並非正球狀時或粒度分佈比較廣時，粉粒體P亦不易發生堵塞，能將粉粒體P沿MD(基材100之長度方向)及CD(基材100之寬度方向)該兩個方向均勻且高精度地定量散布於連續搬送之基材100上。
上述m/(ρ×S×G)至少為21/min以上，較佳為30/min以上，更佳為50/min以上，進而較佳為100/min以上。又，關於上述m/(ρ×S×G)之上限，自使搬送機構3上之粉粒體P之流動更均勻之觀點出發，較佳為1000/min以下，更佳為800/min以下，進而較佳為650/min以下。
粉粒體P之鬆密度ρ可藉由公知之方法測定。本發明之鬆密度ρ係將粉粒體P填充於固定容積之容器內，將該容器之內部容積視為粉粒 體P之填充體積時的密度。作為可利用之測定法之具體例，例如有基於JISZ2504：2012、JISZ2512：2012之測定法等。
關於上述m/(ρ×S×G)之調整，可藉由相對於任意設定之目標散布量m、為固有值之粉粒體P之鬆密度ρ，以粉粒體P之最大粒徑r為基準適當調整排出口23之面積S及/或排出口23與搬送機構3之間隔距離G而實施。
排出口23之面積S與粉粒體P之最大粒徑r之平方值之比[S/(r×r)]較佳為4以上，更佳為1000以上，而且，較佳為5000以下，更佳為1100以下。上述S/(r×r)之單位為無因次。
間隔距離G與粉粒體P之最大粒徑r之比[G/r]較佳為1以上，更佳為3以上，進而較佳為5以上，而且，較佳為20以下，更佳為10以下。上述G/r之單位為無因次。
若每單位時間(1分鐘)內粉粒體P之散布量(目標散布量m)增多，則有移動路徑22等料斗2之內部的粉粒體P之流動容易不均勻的傾向，此時，推斷其原因在於，料斗2內之粉粒體P受到之外力(剪切力或摩擦力)增加。又，該料斗2內之粉粒體P受到之外力與m/(ρ×(D/r)2)密接相關。因此，藉由適當控制該「m/(ρ×(D/r)2)」，從而，與滿足上述(i)至(iii)所得之作用效果相輔相成，能更切實地將粉粒體P均勻且以良好之定量性散布於基材100之CD上。上述m/(ρ×(D/r)2)之單位為[mm3/min]。
關於上述m/(ρ×(D/r)2)之上限，主要自藉由防止粉粒體P滯留於劃分形成移動路徑22之排出部21之側壁之內表面21i的不良狀況而謀求粉粒體P之流動均勻化的觀點出發，較佳為100000mm3/min以下，更佳為80000mm3/min以下。
關於上述m/(ρ×(D/r)2)之下限，主要自藉由防止粉粒體P之流動紊亂 而謀求粉粒體P之流動均勻化的觀點出發，較佳為1500mm3/min以上，更佳為30000mm3/min以上。
關於上述m/(ρ×(D/r)2)之調整，可藉由相對於任意設定之目標散布量m、為固有值之粉粒體P之鬆密度ρ，適當調整排出口23(移動路徑22)之MD上之最大長度D而實施。
自將粉粒體P均勻且以良好之定量性散布於基材100之CD上的觀點出發，排出口23之MD上之最大長度D與粉粒體P之最大粒徑r(參照圖4)之比、即D/r較佳為2以上，更佳為6以上。即，較佳為「2≦D/r」成立。藉由如此構成，能有效防止粉粒體P於排出口23發生堵塞。又，關於上述D/r之上限，自謀求移動路徑22內之粉粒體P之流動均勻化的觀點出發，較佳為30倍以下，更佳為15倍以下。
自將粉粒體P均勻且以良好之定量性散布於基材100之CD上的觀點出發，亦較佳為，移動路徑22的粉粒體P之排出方向之長度H(參照圖2及圖3)為粉粒體P之最大粒徑r之1倍以上(1≦H/r)。藉由如此構成，能有效防止粉粒體P於移動路徑22發生堵塞，能將粉粒體P沿CD均勻且以良好之定量性散布於基材100上。移動路徑22之長度H與粉粒體P之最大粒徑r之比、即H/r較佳為5以上，更佳為10以上。作為移動路徑22之長度H之上限值，自粉粒體P之流動恆定化之觀點出發，並無限制，可自裝置之適當之大小的觀點出發來決定，例如，H/r之上限較佳為100以下。
自使料斗2內之粉粒體P之流動恆定化及流動性進一步提昇之觀點出發，料斗2之接觸粉粒體P之內表面相對於水平方向之角度θ1(參照圖1)較佳為粉粒體P之安息角θ(參照圖4)以上。再者，當料斗2之接觸粉粒體P之內表面如傾斜內表面20is般為與水平方向及鉛垂方向該兩個方向 交叉之傾斜內表面時，該內表面相對於水平方向之角度θ1係指銳角側之角度。
本實施方式中，如圖3所示，關於料斗2(儲藏部20及排出部21)之側壁，除了具有傾斜內表面20is之儲藏部20之傾斜側壁20s以外，全部為沿與水平方向正交之垂直方向(更具體而言為鉛垂方向)延伸的垂直壁，該等垂直壁之內表面20i、21i相對於水平方向之角度θ1為90°，大於粉粒體P之安息角θ，又，傾斜內表面20is相對於水平方向之角度θ1與粉粒體P之安息角θ相等或大於粉粒體P之安息角θ。
料斗2之接觸粉粒體P之內表面相對於水平方向之角度θ1與粉粒體P之安息角θ之比即θ1/θ較佳為1.2以上，更佳為1.5以上。θ1較佳為1.2θ以上90°以下，更佳為1.5θ以上90°以下。
自穩定提高粉粒體P對於基材100之散布精度之觀點出發，如圖4所示，關於通過排出口23之中心而沿垂直方向(鉛垂方向)延伸之假想直線VL與搬送機構3(接收機構30之上表面30a)的交點23A，以與間隔距離G、粉粒體P之安息角θ之關係來說，較佳為位於距搬送機構3之MD之下游側端3DE為G/tanθ以上15G以下之範圍。換言之，搬送機構3(接收機構30)之下游側端3DE與交點23A之間隔距離L較佳為G/tanθ以上15G以下。就粉粒體P之散布精度而言，上述間隔距離L越短越好，但若間隔距離L過短，則自排出口23排出之粉粒體P可能會不接觸搬送機構3而直接散布於位於其下方之基材100上，從而可能反而阻礙散布精度之穩定提昇。間隔距離L更佳為G/tanθ以上10G以下。
圖6中表示本發明之粉粒體散布裝置之其他實施方式之主要部分。關於下述其他實施方式，主要說明不同於上述粉粒體散布裝置1 之構成部分，對於相同之構成部分則標註相同符號而省略說明。未特別說明之構成部分可適當採用上述粉粒體散布裝置1之相關說明。
圖6所示之粉粒體散布裝置1A、1B各自之搬送機構不同於上述粉粒體散布裝置1。
圖6(a)所示之粉粒體散布裝置1A中之搬送機構3A構成為包含配置於料斗2之排出口23下方且繞旋轉軸旋轉之圓筒狀之搬送輥32，由搬送輥32之外周面接收自排出口23排出之粉粒體P，自該接收位置起，藉由搬送輥32之旋轉而使上述粉粒體P落至位於搬送輥32下方之基材(未圖示)並散布於該基材上。
圖6(b)所示之粉粒體散布裝置1B中之搬送機構3B構成為包含架設於驅動輥33及從動輥34之環形搬送帶35，由搬送帶35接收自排出口23排出之粉粒體P，自該接收位置起，藉由搬送帶35之移動，使上述粉粒體P落至位於搬送帶35下方之基材(未圖示)並散布於該基材上。
以上，已對本發明基於其較佳實施方式進行了說明，但本發明絲毫不受上述實施方式之限制，可於不脫離本發明之宗旨之範圍內適當變更。
例如，料斗2之排出部21之排出口23之俯視形狀並不限於如圖3所示之長方形形狀，可任意設定為圓形、橢圓形、多邊形形狀等，例如，可為圖7(a)所示之長圓形狀、或者如圖7(b)所示之一方向較長之五邊形以上之多邊形形狀。然而，如上所述，排出口23之俯視形狀較佳為CD上之最大長度較MD上之最大長度更長之「一方向上較長之形狀」，圖示之任一排出口23均為其具體例。
又，排出口23亦可沿CD被分割成複數個部分，排出部21具有與該複 數個部分一一對應之複數個移動路徑22，此時，複數個移動路徑22(排出口23)可分別採用上述移動路徑22之相關說明。
實施例
以下，利用實施例來更具體地對本發明進行說明，但本發明並不限於上述實施例。
〔實施例1~4及比較例1~3〕
使用基本結構與上述粉粒體散布裝置1相同之粉粒體散布裝置，將粉粒體(吸水性聚合物粒子)沿一方向散布於連續搬送之基材上。使用之粉粒體散布裝置中之料斗之內外表面全部(包括內側壁)由不鏽鋼形成。粉粒體之最大粒徑r係藉由動態光散射法測定，作為測定裝置，使用堀場製作所股份有限公司製造之雷射繞射/散射式粒徑分佈測定裝置LA950V2。
由粉粒體散布裝置連續實施粉粒體向基材之散布步驟約50小時，評價該散布步驟中料斗之排出口之堵塞(移動路徑內之粉粒體之滯留等)之有無。又，利用計量裝置評價粉粒體之供給精度。將該等評價結果以及使用之粉粒體散布裝置之各部分之尺寸、散布之粉粒體之物性值等示於下述表1中。
上述「散布步驟中料斗之排出口之堵塞之有無」係目測確認。
作為上述「粉粒體之供給精度」之評價指標，除了標準偏差之外，還使用了變動係數(Coefficient of Variation：CV)。變動係數係根據下述式(1)算出。
變動係數(%)=(標準偏差/粉粒體之平均散布量)×100…(1)
標準偏差、變動係數均為數值越小，則每單位時間(1分鐘)內粉粒體 之散布量之不均越小，評價越高。尤其是變動係數係不受資料規模(平均)影響之指標，可以說變動係數之值越小越佳。
又，表1中之「操作量範圍」可根據下述式(2)算出。
操作量範圍(g/min/%)=每單位時間(1分鐘)內粉粒體之散布量(g)/搬送機構輸出‧‧‧(2)
上述式(2)中，「搬送機構輸出」表示本實施例中搬送機構中所構成之振動產生機構之輸出值。例如當振動產生機構與電壓值之大小成正比例地控制振動之大小時，搬送機構輸出=(輸出電壓值/最大電壓值)×100。「操作量範圍」係作為散布量之調整範圍之指標，操作量範圍之值越小，則散布量之可調整範圍越廣，評價越高。
Figure 109142856-A0305-02-0025-1
可知，實施例1與比較例4之目標散布量m、及實施例2與比較例3之目標散布量m分別相同，但供給精度之評價指標即標準偏差及變 動係數小，供給精度優良。即m/(ρ×S×G)≧21之大小關係關於供給精度而有效。
可知，實施例2與比較例1相比，目標散布量m相同，標準偏差及變動係數大致相等，W/D≦100之大小關係關於排出部之堵塞而有效。
又，可知，實施例3與比較例2相比，目標散布量m相同，滿足W/D≦100之大小關係，M/m≧1.5之大小關係可有效達成目標散布量。
可知，實施例3與實施例1相比，分別全部滿足W/D≦100、M/m≧1.5、m/(ρ×S×G)≧21/min該等3種大小關係，故排出口無堵塞，進而因變動係數小，故目標散布量m大，此時，本發明之以良好之定量性散布之效果高。進而可知，因實施例3中操作量範圍亦小，故目標散布量m之調整範圍大，從而有利。
[產業上之可利用性]
根據本發明，能將粉粒體沿連續搬送之基材之寬度方向(與搬送方向正交之方向)均勻且以良好之定量性散布於該基材上。
3DE:下游側端
21:排出部
22:移動路徑
23:排出口
23A:交點
23V:假想延長區域
30:接收機構
30a:上表面
30b:下表面
D:長度
G:間隔距離
L:間隔距離
MD:搬送方向
P:粉粒體
r:最大粒徑
VL:假想直線
θ:安息角

Claims (15)

  1. 一種粉粒體散布裝置，其具備料斗及搬送機構，該料斗具備內部可臨時儲藏粉粒體之儲藏部、排出該儲藏部內之粉粒體之排出口、及將該儲藏部與該排出口之間連結之粉粒體用移動路徑，該搬送機構與該排出口隔著規定的間隔距離而配置，將因自重從該排出口自由落下而排出之粉粒體沿規定的一方向進行搬送且散布於連續搬送之基材上；該粉粒體散布裝置中，當將上述排出口之上述搬送機構對粉粒體之搬送方向上的最大長度設為D，將該排出口之與該搬送方向正交之方向上的最大長度設為W時，W/D為100以下，當將每1分鐘內粉粒體自上述排出口之排出量設為M，將每1分鐘內上述搬送機構對粉粒體之散布量之目標值設為m時，M/m為1.5以上，當將粉粒體之鬆密度設為ρ，將上述排出口之面積設為S，將上述排出口與上述搬送機構之間隔距離設為G時，m/(ρ×S×G)為21/min以上。
  2. 如請求項1之粉粒體散布裝置，其中上述M/m為80以下。
  3. 如請求項1之粉粒體散布裝置，其中上述M/m為2以上。
  4. 如請求項1之粉粒體散布裝置，其中當將粉粒體之最大粒徑設為r時，m/(ρ×(D/r)2)為100000mm3/min以下。
  5. 如請求項1之粉粒體散布裝置，其中當將粉粒體之最大粒徑設為r時，上述m/(ρ×(D/r)2)為1500mm3/min以上。
  6. 如請求項1之粉粒體散布裝置，其具備計量裝置及控制機構，該計量裝置連續計量上述料斗及該料斗內儲藏之粉粒體之總質量，該控制機構測量每單位時間內該總質量之變化量，且根據該變化量控制該搬送機構之搬送能力以使每單位時間內上述搬送機構對粉粒體之散布量與上述目標值m一致。
  7. 如請求項6之粉粒體散布裝置，其中所謂上述計量裝置連續計量粉粒體之總質量係指計量資料之採樣時間超過0秒且為1秒以下。
  8. 如請求項6之粉粒體散布裝置，其中上述控制機構連接於設置在上述料斗之上述儲藏部上之粉體供給裝置，且具有亦控制粉粒體向該儲藏部內之供給的功能。
  9. 一種粉粒體散布方法，其具有如下步驟：使用如請求項1至8中任一項之粉粒體散布裝置，將粉粒體散布於連續搬送之基材上。
  10. 如請求項9之粉粒體散布方法，其中上述目標值m為1g/min以上。
  11. 如請求項9之粉粒體散布方法，其中上述目標值m為100000g/min以下。
  12. 一種含粉粒體之物品之製造方法，該含粉粒體之物品具備基材、及以與該基材接觸之方式配置之粉粒體，該製造方法具有如下步驟：使用如請求項1至8中任一項之粉粒體散布裝置，將粉粒體散布於連續搬送之基材上。
  13. 如請求項12之含粉粒體之物品之製造方法，其中上述粉粒體為吸水性聚合物或電解質。
  14. 如請求項12之含粉粒體之物品之製造方法，其中上述目標值m為1g/min以上。
  15. 如請求項12之含粉粒體之物品之製造方法，其中上述目標值m為100000g/min以下。
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