CN1094542C - 生产泡沫成形的纤维幅或纸幅的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种生产泡沫成形的纤维幅或纸幅的方法，由此，通过将天然和/或合成纤维分散在分散容器(111)中的含水和表面活性剂的可发泡液体中而形成发泡纤维分散体，并将该发泡的纤维分散体送至纸机的造纸网(118)上。将从网(118)上除去的发泡液体送至密闭的泡沫罐(128)，其中，液体流至罐底，而较轻的泡沫聚集在泡沫罐的顶部。泡沫罐底部的液体通过第一管线(129)送至分散容器(111)中，而泡沫通过泡沫罐顶部的第二管线(130)送至分散容器，纤维添加至分散容器中并分散在可发泡的液体中。
Description
本发明涉及生产泡沫成形的纤维幅或纸幅的方法，由此，通过将天然和/或合成纤维分散在分散容器中的含水和表面活性剂的可发泡液体中而形成发泡的纤维分散体，并将该发泡的纤维分散体送至纸机的造纸网上。
通常从纸浆或成捆的其它纤维着手，再在通常为水的载体介质中形成纤维配料，然后在破碎容器中进行机械处理而生产纸幅和其它湿法的纤维幅。为了调节纤维分散体的浓度至希望的值，需添加水。另外还要添加某些化学剂。在通过可能的精制和筛选工段送至纸机进口箱之前，将纤维配料从破碎机送至进行进一步稀释的浆槽。
用类似的方法生产泡沫成形的纤维幅，即由在发泡的液体中的纤维分散体形成的纤维幅。因此，首先在破碎机中的水里制备纸浆或纤维配料，然后，在与含表面活性剂和水的可发泡液体混合前，将该配料进行适当的脱水。将纤维分散在泡沫中，并将发泡的纤维分散体沉积在造纸网上，通过该网除去了大部分主要呈泡沫状态的液体。该技术描述于GB 1,329,409和US4,443,297中。如此生产的纤维幅的纤维结构均匀度很高。但与泡沫成形并存的一个问题是，在保持体系内泡沫的空气含量和表面活性剂含量的良好平衡下，能以可控方式再循环从造纸网排出的体系内的泡沫。
本发明的目的是实现一种生产泡沫成形的纸幅和其它纤维幅的方法，在该方法中，通过将从造纸网除去的发泡液体送至一密闭泡沫罐中而轻而易举地解决了上述的问题，在该罐中排出的液体存在罐底，而较轻的泡沫聚集在罐的顶部。通过第一管线(129)将泡沫罐底部的液体送至分散容器，通过泡沫罐顶部的第二管线(130)将泡沫送至分散容器，纤维添加至分散容器中并分散在可发泡液体中。
现在将参考附图所示的两个实施方案更详细地描述本发明。
图1表示根据本发明方法的流程图。
图2表示分散容器和泡沫罐改进的实施方案。
图1示出了用于本发明泡沫成形法的工艺方法。借助将表面活性剂添加至剧烈搅拌并吸收空气的碎浆机111的水中而产生泡沫。由于泵以及造纸网118处产生的湍流，因此还产生另外的泡沫。然而，产生泡沫的条件是引入空气。
可使用任何合适类型的表面活性剂，如阴离子型的、阳离子型的、非离子型的或两性的。GB1,329,409披露了适用于纤维幅泡沫成形的表面活性剂。然而，有许多其它的市售表面活性剂适用于本发明。表面活性剂的选择可例如受添加至纤维配料的可能存在的其它添加剂的化学成份的影响，象湿强剂，粘合剂，起皱化学剂等。
为了实现能保持泡沫中纤维的基本均匀的分散体，对每种单独的情况调节合适的表面活性剂的计量，这取决于诸多因素，如表面活性剂的类型，水的硬度，水温以及纤维的种类。在水中合适的表面活性剂的含量为0.02-1.0％重量，而优选低于0.2％重量。
泡沫的性能随结合的空气量而变化。在空气含量至多约70-80％时，空气以被游离水包围的小球状气泡形式存在，被称为所谓的球形泡沫。若空气含量更高时，泡沫将变成所谓的多面体泡沫，其中水以薄膜的形式存在于不同的气泡之间，后者的这种泡沫意味着，泡沫很强韧，而且难于处理。
在泡沫成形方法中，通常使用球形泡沫，即空气含量在40-70％之间。小气泡在不同纤维之间起隔离剂的作用，同时与水抑制液体中的湍流相比有更高的粘度，能降低不同纤维间的碰撞频率和由此产生的絮凝体的形成。泡沫中气泡的大小受碎浆机/泡沫发生器111中搅拌器的种类、搅拌速度以及表面活性剂的用量和类型等因素的影响。合适的气泡平均直径在0.02和0.2mm之间。
在所示的实施方案中，使用了纤维素纤维和合成纤维的混合物。另一种替代方法是只使用纤维素纤维，这种情况是希望生产纸例如柔软纸。将易于分离成纤维的卷筒纸浆110的纤维素纤维在也许带有组合的表面重量计的喂料辊对112之间以可控的速度计量投入碎浆机/泡沫发生器111中，随后，在它被粗撕碎投入碎浆机111之前通过一预湿润通道进行传送。纸浆的粗撕碎例如在所谓的带齿的辊对之间进行。为了促进在碎浆机中的分散，希望用清水湿润纸浆。为了简化起见，附图中省略了预湿润通道和粗撕碎机。在这种情况下，卷筒纸浆通常具有均匀的表面重量，因此只要通过喂料速度就能进行计量。
合成纤维通常以捆122的形式提供，该捆122用已知的方式通过开包机123解开，通过瓦楞带124计量，并在收集网125上处理。通过下管线126从收集网上抽吸纤维，并通过冷凝器(condenser)127计量进入碎浆机/泡沫发生器111。
当然，也能使用不是所示的用于计量纸浆纤维和合成纤维的其它设备。
在所示的实施方案中，对于两种纤维使用同一个碎浆机。在某些场合，对于不同种类的纤维可以有单独的碎浆机，这取决于这样的情况，就是要求不同的处理，或者，如果希望用不同种类的纤维进行如下所述的所谓的多层成形。
碎浆机/泡沫发生器111同轴地安装在更大的罐-泡沫罐128内。碎浆机111是向上开口的，而泡沫罐128是密闭的。两个容器彼此在底部和顶部通过管129，130连通。
在碎浆机/泡沫发生器111中纤维发生剧烈的分散和混合。与此同时，借助于在水中的表面活性剂产生泡沫。为了防止泡沫向上上升，并在顶部形成增长的泡沫层，重要的是在碎浆机/泡沫发生器111的顶部和底部之间保持泡沫的循环。借助于适当设计的旋转集合体131，得到了充分形成的涡流，由此可得到所希望的循环。为了在纤维计量时能平衡快速地变更，应采用合适的碎浆机体积。合适的纤维浓度为0.1-1.5％重量。
通过称重已知体积的发泡的和纤维分散体，可测量泡沫中的空气含量。该测量可通过连续记录碎浆机/泡沫发生器111和进口箱117间一定长度管线的重量而进行。由于用上述液体填充的所述体积的重量，在没混入空气时，相应的空气含量为0％，而只用空气填充的相同的体积时，相应的空气含量为100％，因此可进行测量刻度的校正。例如可借助添加表面活性剂，在碎浆机/泡沫发生器111中的搅拌速度和/或其中压缩空气释放入泵133中来调节空气含量。
借助合适的泵133，将包括有纤维的泡沫泵入纸机的进口箱117，所示例子中所述的纸机是长网型的。然而，对于本发明而言，纸机的类型是次要的，例如还可使用真空胸辊造纸机和双网纸机。该泵必须能适应大量的空气，同时能输送其中存在的长的合成纤维。而不会产生自旋作用。若干种不同种类的泵能满足这些要求。一个例子是常规的活塞泵。另一个例子是例如由Berendsen Teknik AS制造的Helivac-make的水环型真空泵。还有一个例子是由DiscfloCorp.制造的具有带有径向间隙的转盘的泵。
在上述实施方案中，可以认为进口箱117和吸水箱119是一个整体装置。纤维幅的形成是完全密闭的，即没有自由的液体表面。脱出的水和初生纸页从进口箱117排出。
在纸机的宽度上分开泡沫-纤维分散体，送至进口箱117中，并装满由进口箱的端壁和向下倾斜的上部分限定的空间。借助真空泵120，通过网118抽吸泡沫，而留在网上的是初生纸页。
另外可以想象的是，在不同层中利用不同种类的纤维/混合物，使用所谓的多层成形。然后，将不同种类的纤维单独送至多层成形的进口箱中。
为了保持体系中的水平衡，必须补充成形后纸页带走的水份。补充水份的一种方法是使用横跨成形纤维幅上的喷雾器134。而且，该喷雾器134还用作洗涤区，以便使成形纸页中表面活性剂的含量变得最小，在该体系中，还能在不同的位置添加清水，例如在预湿润阶段。独立的吸水箱135，除连接至如上所述的同一循环段上以外，还给泡沫罐128提供补充水。
通过网118抽吸的泡沫通过吸水箱119和真空泵120送至泡沫罐128的顶部。不可避免量的泄漏空气也和泡沫一起输送。泡沫罐128对泡沫起缓冲罐的作用。
沉积在容器中的泡沫将由球形泡沫慢慢地转变成多面体泡沫，所述种类的泡沫已在上面描述过。在泡沫罐128中，液体将流至罐底，而较轻的泡沫聚集在罐顶。表面活性剂聚集在空气和水之间的接触表面上。因此，表面活性剂同样地将留在较轻的泡沫中，并因此浓集在罐顶。
在泡沫罐128底部的液相通过罐底的连通管129通至碎浆机111中。由于由真空泵120产生的过压，因此在泡沫罐128顶部的泡沫将以同样的方式通过罐顶的管130压出。该轻质泡沫是非常稳定的并且重要的是体积大的；因此，在释放入碎浆机111中之前必须减少。安装在管130中的高速螺旋浆136机械地破碎较大的空气泡，并释放一部分大量的结合空气。
另外还在泡沫罐128和碎浆机111间的上连接管130中安装了调节阀137，在该阀的帮助下，泡沫罐128压力以及碎浆机111的液位能保持恒定。
借助所述的装置，得到了一密闭的泡沫回路，该回路在泡沫罐128和碎浆机111之间以可控的方式连通。必须选定泡沫罐的体积，以致罐中泡沫的停留时间为约45-180秒，优选60-120秒。大部分的液体将能流至罐128底，然后送至碎浆机。与此同时，该罐必须在其上部能容纳较轻质泡沫。罐中总体积和预期的液体体积之间的合适的比例约为4-8，优选约为6。
因此，泡沫以一简单的循环步骤在碎浆机/泡沫发生器111，进口箱117，造纸网118，吸水箱119并通过泡沫罐128返回至碎浆机/泡沫发生器111之间循环。添加一定量的表面活性剂和水，以便补充成形后被纸页带走的上述物质的量。例如可通过测量泡沫罐128中不同的压力来控制补充水的添加。通过表面张力计适当地测定发泡纤维分散体中的表面活性剂含量。
当然，碎浆机/泡沫发生器111和泡沫罐128不是必须以整体装置进行布置，它们能如图2所示的彼此独立的进行布置。然而，甚至在这种情况下，它们也通过管线129和130彼此连通。如上所述，该体系还可包含两个或多个仍与同一泡沫罐连通的碎浆机/泡沫发生器。
优选计量干纤维，直接或在预湿润后，投入碎浆机/泡沫发生器111的上述方法，这是因为该方法易于控制，并且在载体介质和纤维间接触时间短。然而，本发明能以这样的方法进行实施，在该方法中，首先将纤维分散入破碎容器中而形成纤维配料，将所述的纤维配料稀释到所希望的浓度，然后添加至向其中添加表面活性剂的泡沫发生容器中。
形成的纤维纸页能进行后处理段，例如，用于生产柔软纸的起皱，或用于生产所谓射流喷网成布材料的水力缠结，或只是干燥。
能使用许多不同种类的纤维和不同混合比的纤维。因此能使用纸浆纤维和合成纤维，例如聚酯，聚丙烯，人造纤维，lyocell(粘胶丝)等的混合物。作为替代合成纤维，还可使用超过12mm的长天然纤维，如种毛纤维，例如棉纤维，木棉树纤维和马利筋属纤维，叶部纤维，例如剑麻，蕉麻，凤梨，新西兰大麻；以及韧皮纤维，例如，亚麻属，大麻，苎麻，黄麻属，洋麻。可使用不同长度的纤维，当利用泡沫成形工艺时，能使用比常规湿法纤维幅能用的纤维更长的纤维。由于它们在湿态和干态均增加了纤维的强度，因此约18-30mm的长纤维对于水力缠结是有益的。泡沫成形的另一个优点是，它能生产出比湿法更低表面重量(Surface weight)的材料。作为替代纸浆纤维，可能使用短的植物纤维，如西班牙草，五色草和作物种子的谷草类。
为了使材料具有更高的强度，对于某种类型的纤维可能需要粘合剂。合适的粘合剂包括淀粉基粘合剂、聚乙烯醇、胶乳等，使用它们以便增加无纺材料的强度。
Claims (14)
1.一种生产泡沫成形纤维幅或纸幅的方法，由此，通过将天然和/或合成纤维分散在分散容器(111)中的、含水和表面活性剂的可发泡液体中而形成发泡的纤维分散体，并将该发泡的纤维分散体送至纸机的造纸网(118)上，其特征在于，将通过网(118)除去的发泡液体送至密闭的泡沫罐(128)，在该罐中，液体流至罐底，而较轻的泡沫聚集在泡沫罐顶；通过第一管线(129)将泡沫罐底部的液体送至分散容器(111)；泡沫通过泡沫罐顶部的第二管线(130)送至分散容器，纤维添加至分散容器中并分散在可发泡的液体中。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所说第二管线(130)内的泡沫或接近所说第二管线的泡沫受到机械作用，以致使泡沫中较大的气泡破碎，由此从泡沫中释放出结合的空气。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，借助于布置在所说第二管线(130)内或直接连接在其后的调节阀(137)，使泡沫罐(128)内的压力基本保持恒定。
4.根据前述任一权利要求的方法，其特征在于，泡沫中的空气含量通过称重分散容器(111)和纸机之间一定体积的发泡纤维分散体而测定。
5.根据前述任一权利要求的方法，其特征在于，计量干纤维，直接或在预湿润后，投入分散容器(111)中；该纤维被分散在送至所述造纸网(118)进行发泡纤维分散体成形的可发泡液体中；可发泡的液体在通过造纸网后，以简单的密闭回路通过泡沫罐(128)循环至分散容器。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，除纤维不算外，只向载体介质的密闭回路中添加清水、表面活性剂和可能的其它化学剂，以便补充成形后纤维幅或纸幅离开密闭回路所带走的上述物质的量。
7.一种根据权利要求1的方法生产泡沫成形的纤维幅或纸幅的装置，它包含用于在可发泡液体中的纤维的发泡纤维分散体成形的分散容器(111)，用于将发泡纤维分散体供至纸机造纸网(118)上的装置(133)以及将可发泡液体循环至分散容器(111)的装置(120)，其特征在于，该装置还包含将已通过纸网的可发泡液体输送至其中的密闭泡沫罐(128)；该泡沫罐在其底部通过第一管线(129)、在其顶部通过第二管线(130)与分散容器(111)连通。
8.根据权利要求7的装置，其特征在于，安装在所述第二管线(130)内或接近其的装置，机械地破碎泡沫中较大的空气泡，并由此从泡沫中释放结合的空气。
9.根据权利要求7或8的装置，其特征在于，调节阀(137)安装在所述第二管线(130)内或直接连在第二管线后，用来调节罐(128)内的压力，并由此调节分散容器(111)内的泡沫体积。
10.根据权利要求7-9任一项的装置，其特征在于，以这样的方式将分散容器(111)和泡沫罐(128)组成一整体装置，以使分散容器布置在围绕该分散容器的泡沫罐内。
11.根据权利要求7-9任一项的装置，其特征在于，以独立的但彼此相互连通的容器的形式来布置分散容器(111)和泡沫罐(128)。
12.根据权利要求7-10任一项的装置，其特征在于，它包含许多与同一泡沫罐(128)连通的分散容器(111)。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于，将不同种类的纤维送至不同的分散容器(111)中。
14.根据权利要求13的装置，其特征在于，分别从分散容器(111)中计量不同种类的纤维，加至纸机的进口箱(117)，所述进口箱是多层型的。
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