專利名稱：生產(chǎn)泡沫成型的纖維幅或紙幅的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)泡沫成形的纖維幅或紙幅的方法，由此，通過將天然和/或合成纖維分散在在分散容器中的含水和表面活性劑的可發(fā)泡液體中而形成發(fā)泡的纖維分散體，并將該發(fā)泡的纖維分散體送至紙機(jī)的造紙網(wǎng)上。
通常從紙漿或成捆的其它纖維著手，再在通常為水的載體介質(zhì)中形成纖維配料，然后在破碎容器中進(jìn)行機(jī)械處理而生產(chǎn)紙幅和其它濕法的纖維幅。為了調(diào)節(jié)纖維分散體的濃度至希望的值，需添加水。另外還要添加某些化學(xué)劑。在通過可能的精制和篩選工段送至紙機(jī)進(jìn)口箱之前，將纖維配料從破碎機(jī)送至進(jìn)行進(jìn)一步稀釋的漿槽。
用類似的方法生產(chǎn)泡沫成形的纖維幅，即由在發(fā)泡的液體中的纖維分散體形成的纖維幅。因此，首先在破碎機(jī)中的水里制備紙漿或纖維配料，然后，在與含表面活性劑和水的可發(fā)泡液體混合前，將該配料進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿撍?。將纖維分散在泡沫中，并將發(fā)泡的纖維分散體沉積在造紙網(wǎng)上，通過該網(wǎng)除去了大部分主要呈泡沫狀態(tài)的液體。該技術(shù)描述于GB 1,329,409和US4,443,297中。如此生產(chǎn)的纖維幅的纖維結(jié)構(gòu)均勻度很高。但與泡沫成形并存的一個(gè)問題是，在保持體系內(nèi)泡沫的空氣含量和表面活性劑含量的良好平衡下，以可控方式再循環(huán)從造紙網(wǎng)排出的體系內(nèi)的泡沫。
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種生產(chǎn)泡沫成形的紙幅和其它纖維幅的方法，在該方法中，通過將從造紙網(wǎng)除去的發(fā)泡液體送至一密閉泡沫罐中而輕而易舉地解決了上述的問題，在該罐中排出的液體存在罐底，而較輕的泡沫聚集在罐的頂部。通過第一管線(129)將泡沫罐底部的液體送至分散容器，通過泡沫罐頂部的第二管線(130)將泡沫送至分散容器，纖維添加至分散容器中并分散在可發(fā)泡液體中。
現(xiàn)在將參考附圖所示的兩個(gè)實(shí)施方案更詳細(xì)地描述本發(fā)明。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明方法的流程圖。
圖2表示分散容器和泡沫罐改進(jìn)的實(shí)施方案。
圖1示出了用于本發(fā)明泡沫成形法的工藝方法。借助將表面活性劑添加至劇烈攪拌并吸收空氣的碎漿機(jī)111的水中而產(chǎn)生泡沫。由于泵以及造紙網(wǎng)118處產(chǎn)生的湍流，因此還產(chǎn)生另外的泡沫。然而，產(chǎn)生泡沫的條件是引入空氣。
可使用任何合適類型的表面活性劑，如陰離子型的、陽離子型的、非離子型的或兩性的。GB 1,329,409披露了適用于纖維幅泡沫成形的表面活性劑。然而，有許多其它的市售表面活性劑適用于本發(fā)明。表面活性劑的選擇可例如受添加至纖維配料的可能存在的其它添加劑的化學(xué)成份的影響，象濕強(qiáng)劑，粘合劑，起皺化學(xué)劑等。
為了實(shí)現(xiàn)能保持泡沫中纖維的基本均勻的分散體，對(duì)每種單獨(dú)的情況調(diào)節(jié)合適的表面活性劑的計(jì)量，這取決于諸多因素，如表面活性劑的類型，水的硬度，水溫以及纖維的種類。在水中合適的表面活性劑的含量為0.02-1.0％重量，而優(yōu)選低于0.2％重量。
泡沫的性能隨結(jié)合的空氣量而變化。在空氣含量至多約70-80％時(shí)，空氣以被游離水包圍的小球狀氣泡形式存在，被稱為所謂的球形泡沫。若空氣含量更高時(shí)，泡沫將變成所謂的多面體泡沫，其中水以薄膜的形式存在于不同的氣泡之間，后者的這種泡沫意味著，泡沫很強(qiáng)韌，而且難于處理。
在泡沫成形方法中，通常使用球形泡沫，即空氣含量在40-70％之間。小氣泡在不同纖維之間起隔離劑的作用，同時(shí)與水抑制液體中的湍流相比有更高的粘度，能降低不同纖維間的碰撞頻率和由此產(chǎn)生的絮凝體的形成。泡沫中氣泡的大小受碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器111中攪拌器的種類、攪拌速度以及表面活性劑的用量和類型等因素的影響。合適的氣泡平均直徑在0.02和0.2mm之間。
在所示的實(shí)施方案中，使用了纖維素纖維和合成纖維的混合物。另一種替代方法是只使用纖維素纖維，這種情況是希望生產(chǎn)紙例如柔軟紙。將易于分離成纖維的卷筒紙漿110的纖維素纖維在也許帶有組合的表面重量計(jì)的喂料輥對(duì)112之間以可控的速度計(jì)量投入碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器111中，隨后，在它被粗撕碎投入碎漿機(jī)111之前通過一預(yù)濕潤通道進(jìn)行傳送。紙漿的粗撕碎例如在所謂的帶齒的輥對(duì)之間進(jìn)行。為了促進(jìn)在碎漿機(jī)中的分散，希望用清水濕潤紙漿。為了簡(jiǎn)化起見，附圖中省略了預(yù)濕潤通道和粗撕碎機(jī)。在這種情況下，卷筒紙漿通常具有均勻的表面重量，因此只要通過喂料速度就能進(jìn)行計(jì)量。
合成纖維通常以捆122的形式提供，該捆122用已知的方式通過開包機(jī)123解開，通過瓦楞帶124計(jì)量，并在收集網(wǎng)125上處理。通過下管線126從收集網(wǎng)上抽吸纖維，并通過冷凝器(condenser)127計(jì)量進(jìn)入碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器111。
當(dāng)然，也能使用不是所示的用于計(jì)量紙漿纖維和合成纖維的其它設(shè)備。
在所示的實(shí)施方案中，對(duì)于兩種纖維使用同一個(gè)碎漿機(jī)。在某些場(chǎng)合，對(duì)于不同種類的纖維可以有單獨(dú)的碎漿機(jī)，這取決于這樣的情況，就是要求不同的處理，或者，如果希望用不同種類的纖維進(jìn)行如下所述的所謂的多層成形。
碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器111同軸地安裝在更大的罐-泡沫罐128內(nèi)。碎漿機(jī)111是向上開口的，而泡沫罐128是密閉的。兩個(gè)容器彼此在底部和頂部通過管129，130連通。
在碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器111中纖維發(fā)生劇烈的分散和混合。與此同時(shí)，借助于在水中的表面活性劑產(chǎn)生泡沫。為了防止泡沫向上上升，并在頂部形成增長的泡沫層，重要的是在碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器111的頂部和底部之間保持泡沫的循環(huán)。借助于適當(dāng)設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)集合體131，得到了充分形成的渦流，由此可得到所希望的循環(huán)。為了在纖維計(jì)量時(shí)能平衡快速地變更，應(yīng)采用合適的碎漿機(jī)體積。合適的纖維濃度為0.1-1.5％重量。
通過稱重已知體積的發(fā)泡的和纖維分散體，可測(cè)量泡沫中的空氣含量。該測(cè)量可通過連續(xù)記錄碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器111和進(jìn)口箱117間一定長度管線的重量而進(jìn)行。由于用上述液體填充的所述體積的重量，在沒混入空氣時(shí)，相應(yīng)的空氣含量為0％，而只用空氣填充的相同的體積時(shí)，相應(yīng)的空氣含量為100％，因此可進(jìn)行測(cè)量刻度的校正。例如可借助添加表面活性劑，在碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器111中的攪拌速度和/或其中壓縮空氣釋放入泵133中來調(diào)節(jié)空氣含量。
借助合適的泵133，將包括有纖維的泡沫泵入紙機(jī)的進(jìn)口箱117，所示例子中所述的紙機(jī)是長網(wǎng)型的。然而，對(duì)于本發(fā)明而言，紙機(jī)的類型是次要的，例如還可使用真空胸輥造紙機(jī)和雙網(wǎng)紙機(jī)。該泵必須能適應(yīng)大量的空氣，同時(shí)能輸送其中存在的長的合成纖維。而不會(huì)產(chǎn)生自旋作用。若干種不同種類的泵能滿足這些要求。一個(gè)例子是常規(guī)的活塞泵。另一個(gè)例子是例如由Berendsen Teknik AS制造的Helivac-make的水環(huán)型真空泵。還有一個(gè)例子是由DiscfloCorp.制造的具有帶有徑向間隙的轉(zhuǎn)盤的泵。
在上述實(shí)施方案中，可以認(rèn)為進(jìn)口箱117和吸水箱119是一個(gè)整體裝置。纖維幅的形成是完全密閉的，即沒有自由的液體表面。脫出的水和初生紙頁從進(jìn)口箱117排出。
在紙機(jī)的寬度上分開泡沫-纖維分散體，送至進(jìn)口箱117中，并裝滿由進(jìn)口箱的端壁和向下傾斜的上部分限定的空間。借助真空泵120，通過網(wǎng)118抽吸泡沫，而留在網(wǎng)上的是初生紙頁。
另外可以想象的是，在不同層中利用不同種類的纖維/混合物，使用所謂的多層成形。然后，將不同種類的纖維單獨(dú)送至多層成形的進(jìn)口箱中。
為了保持體系中的水平衡，必須補(bǔ)充成形后紙頁帶走的水份。補(bǔ)充水份的一種方法是使用橫跨成形纖維幅上的噴霧器134。而且，該噴霧器134還用作洗滌區(qū)，以便使成形紙頁中表面活性劑的含量變得最小，在該體系中，還能在不同的位置添加清水，例如在預(yù)濕潤階段。獨(dú)立的吸水箱135，除連接至如上所述的同一循環(huán)段上以外，還給泡沫罐128提供補(bǔ)充水。
通過網(wǎng)118抽吸的泡沫通過吸水箱119和真空泵120送至泡沫罐128的頂部。不可避免量的泄漏空氣也和泡沫一起輸送。泡沫罐128對(duì)泡沫起緩沖罐的作用。
沉積在容器中的泡沫將由球形泡沫慢慢地轉(zhuǎn)變成多面體泡沫，所述種類的泡沫已在上面描述過。在泡沫罐128中，液體將流至罐底，而較輕的泡沫聚集在罐頂。表面活性劑聚集在空氣和水之間的接觸表面上。因此，表面活性劑同樣地將留在較輕的泡沫中，并因此濃集在罐頂。
在泡沫罐128底部的液相通過罐底的連通管129通至碎漿機(jī)111中。由于由真空泵120產(chǎn)生的過壓，因此在泡沫罐128頂部的泡沫將以同樣的方式通過罐頂?shù)墓?30壓出。該輕質(zhì)泡沫是非常穩(wěn)定的并且重要的是體積大的；因此，在釋放入碎漿機(jī)111中之前必須減少。安裝在管130中的高速螺旋漿136機(jī)械地破碎較大的空氣泡，并釋放一部分大量的結(jié)合空氣。
另外還在泡沫罐128和碎漿機(jī)111間的上連接管130中安裝了調(diào)節(jié)閥137，在該閥的幫助下，泡沫罐128壓力以及碎漿機(jī)111的液位能保持恒定。
借助所述的裝置，得到了一密閉的泡沫回路，該回路在泡沫罐128和碎漿機(jī)111之間以可控的方式連通。必須選定泡沫罐的體積，以致罐中泡沫的停留時(shí)間為約45-180秒，優(yōu)選60-120秒。大部分的液體將能流至罐128底，然后送至碎漿機(jī)。與此同時(shí)，該罐必須在其上部能容納較輕質(zhì)泡沫。罐中總體積和預(yù)期的液體體積之間的合適的比例約為4-8，優(yōu)選約為6。
因此，泡沫以一簡(jiǎn)單的循環(huán)步驟在碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器111，進(jìn)口箱117，造紙網(wǎng)118，吸水箱119并通過泡沫罐128返回至碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器111之間循環(huán)。添加一定量的表面活性劑和水，以便補(bǔ)充成形后被紙頁帶走的上述物質(zhì)的量。例如可通過測(cè)量泡沫罐128中不同的壓力來控制補(bǔ)充水的添加。通過表面張力計(jì)適當(dāng)?shù)販y(cè)定發(fā)泡纖維分散體中的表面活性劑含量。
當(dāng)然，碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器111和泡沫罐128不是必須以整體裝置進(jìn)行布置，它們能如圖2所示的彼此獨(dú)立的進(jìn)行布置。然而，甚至在這種情況下，它們也通過管線129和130彼此連通。如上所述，該體系還可包含兩個(gè)或多個(gè)仍與同一泡沫罐連通的碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器。
優(yōu)選計(jì)量干纖維，直接或許在預(yù)濕潤后，投入碎漿機(jī)/泡沫發(fā)生器111的上述方法，這是因?yàn)樵摲椒ㄒ子诳刂?，并且在載體介質(zhì)和纖維間接觸時(shí)間短。然而，本發(fā)明能以這樣的方法進(jìn)行實(shí)施，在該方法中，首先將纖維分散入破碎容器中而形成纖維配料，將所述的纖維配料稀釋到所希望的濃度，然后添加至向其中添加表面活性劑的泡沫發(fā)生容器中。
形成的纖維紙頁能進(jìn)行后處理段，例如，用于生產(chǎn)柔軟紙的起皺，或用于生產(chǎn)所謂射流噴網(wǎng)成布材料的水力纏結(jié)，或只是干燥。
能使用許多不同種類的纖維和不同混合比的纖維。因此能使用紙漿纖維和合成纖維，例如聚酯，聚丙烯，人造纖維，lyocell(粘膠絲)等的混合物。作為替代合成纖維，還可使用超過12mm的長天然纖維，如種毛纖維，例如棉纖維，木棉樹纖維和馬利筋屬纖維，葉部纖維，例如劍麻，蕉麻，鳳梨，新西蘭大麻；以及韌皮纖維，例如，亞麻屬，大麻，麻，黃麻屬，洋麻。可使用不同長度的纖維，當(dāng)利用泡沫成形工藝時(shí)，能使用比常規(guī)濕法纖維幅能用的纖維更長的纖維。由于它們?cè)跐駪B(tài)和于態(tài)均增加了纖維的強(qiáng)度，因此約18-30mm的長纖維對(duì)于水力纏結(jié)是有益的。泡沫成形的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它能生產(chǎn)出比濕法更低表面重量(Surface weight)的材料。作為替代紙漿纖維，可能使用短的植物纖維，如西班牙草，五色草和作物種子的谷草類。
為了使材料具有更高的強(qiáng)度，對(duì)于某種類型的纖維可能需要粘合劑。合適的粘合劑包括淀粉基粘合劑、聚乙烯醇、膠乳等，使用它們以便增加無紡材料的強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)泡沫成形纖維幅或紙幅的方法，由此，通過將天然和/或合成纖維分散在在分散容器(111)中的、含水和表面活性劑的可發(fā)泡液體中而形成發(fā)泡的纖維分散體，并將該發(fā)泡的纖維分散體送至紙機(jī)的造紙網(wǎng)(118)上，其特征在于，將通過網(wǎng)(118)除去的發(fā)泡液體送至密閉的泡沫罐(128)，在該罐中，液體流至罐底，而較輕的泡沫聚集在泡沫罐頂；通過第一管線(129)將泡沫罐底部的液體送至分散容器(111)；泡沫通過泡沫罐頂部的第二管線(130)送至分散容器，纖維添加至分散容器中并分散在可發(fā)泡的液體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所說第二管線(130)內(nèi)的泡沫或接近所說第二管線的泡沫受到機(jī)械作用，以致使泡沫中較大的氣泡破碎，由此從泡沫中釋放出結(jié)合的空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，借助于布置在所說第二管線(130)內(nèi)或直接連接在其后的調(diào)節(jié)閥(137)，使泡沫罐(128)內(nèi)的壓力基本保持恒定。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于，泡沫中的空氣含量通過稱重分散容器(111)和紙機(jī)之間一定體積的發(fā)泡纖維分散體而測(cè)定。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于，計(jì)量干纖維，直接或許在預(yù)濕潤后，投入分散容器(111)中；該纖維被分散在送至所述造紙網(wǎng)(118)進(jìn)行發(fā)泡纖維分散體成形的可發(fā)泡液體中；可發(fā)泡的液體在通過造紙網(wǎng)后，以簡(jiǎn)單的密閉回路通過泡沫罐(128)循環(huán)至分散容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，除纖維不算外，只向載體介質(zhì)的密閉回路中添加清水、表面活性劑和可能的其它化學(xué)劑，以便補(bǔ)充成形后纖維幅或紙幅離開密閉回路所帶走的上述物質(zhì)的量。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)泡沫成形的纖維幅或紙幅的裝置，它包含用于在可發(fā)泡液體中的纖維的發(fā)泡纖維分散體成形的分散容器(111)，用于將發(fā)泡纖維分散體供至紙機(jī)造紙網(wǎng)(118)上的裝置(133)以及將可發(fā)泡液體循環(huán)至分散容器(111)的裝置(120)，其特征在于，該裝置還包含將已通過紙網(wǎng)的可發(fā)泡液體輸送至其中的密閉泡沫罐(128)；該泡沫罐在其底部通過第一管線(129)、在其頂部通過第二管線(130)與分散容器(111)連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于，安裝在所述第二管線(130)內(nèi)或接近其的裝置，機(jī)械地破碎泡沫中較大的空氣泡，并由此從泡沫中釋放結(jié)合的空氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)閥(137)安裝在所述第二管線(130)內(nèi)或直接連在第二管線后，用來調(diào)節(jié)罐(128)內(nèi)的壓力，并由此調(diào)節(jié)分散容器(111)內(nèi)的泡沫體積。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，以這樣的方式將分散容器(111)和泡沫罐(128)組成一整體裝置，以致使分散容器布置在圍繞該分散容器的泡沫罐內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，以獨(dú)立的但彼此相互連通的容器的形式來布置分散容器(111)和泡沫罐(128)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7-10任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，它包含許多與同一泡沫罐(128)連通的分散容器(111)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其特征在于，將不同種類的纖維送至不同的分散容器(111)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其特征在于，分別從分散容器(111)中計(jì)量不同種類的纖維，加至紙機(jī)的進(jìn)口箱(117)，所述進(jìn)口箱是多層型的。
全文摘要
一種生產(chǎn)泡沫成型的纖維幅或紙幅的方法，由此，通過將天然和/或合成纖維分散在分散容器(111)中的含水和表面活性劑的可發(fā)泡液體中而形成發(fā)泡纖維分散體，并將該發(fā)泡的纖維分散體送至紙機(jī)的造紙網(wǎng)(118)上。將從網(wǎng)(118)上除去的發(fā)泡液體送至密閉的泡沫罐(128)，其中，液體流至罐底，而較輕的泡沫聚集在泡沫罐的頂部。泡沫罐底部的液體通過第一管線(129)送至分散容器(111)中，而泡沫通過泡沫罐項(xiàng)部的第二管線(130)送至分散容器，纖維添加至分散容器中并分散在可發(fā)泡的液體中。
文檔編號(hào)D21F1/80GK1127816SQ951150
公開日1996年7月31日 申請(qǐng)日期1995年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月13日
發(fā)明者L·賴納 申請(qǐng)人:默爾恩萊克有限公司