CN1148483C - 具有泡沫稀化作用的泡沫工艺幅面生产 - Google Patents

Abstract

一种通过应用特殊结构纺丝箱的泡沫工艺来生产纤维材料非织造幅面料。纺丝箱具有带第一及第二相对端的罩，在第一端包括泡沫-纤维-表面活性剂浆液入口，在第二端包括任选的带阀出口。纺丝箱罩的中心部段具有(矩形的)横截面，在从入口朝向出口时该横截面变小。在中心部段设置有第一及第二基本封闭侧壁、具有一个有效长度的可渗透前壁、与前壁相对的后壁，各壁是平面的或弯曲的。设置了任何合适的结构把第二泡沫(即基本无纤维浆液或纤维-泡沫浆液)通过后壁导入中心部段。多个压力传感器装在一个或两个侧壁上，可检测中心部段内的压力，以自动地控制：浆液引入入口，通过出口抽取，和/或使第二泡沫导入/通过后壁，以便保持泡沫-纤维浆液的基重，该泡沫-纤维浆液基本稳定地沿前壁的有效长度通过前壁。

Description

具有泡沫稀化作用的泡沫工艺幅面生产

技术领域

1997年9月4日提交的系列号为08/923,250的共同未决申请公开了一种泡沫敷涂工艺及实施该工艺的设备，用以生成非织造纤维幅面，该幅面提高了所生产的非织造幅面的基重分布的均匀度。本发明提供了一种总管及方法，利用泡沫工艺，它们使无纺织品的生产变得更容易，该总管及方法是所述共同未决申请中(也能提高基重分布的均匀度)的设备及方法的一种改进，根据使用的纤维，它们使得单位重量的变化低于0.5％，事实上低至0.2％和甚至更低。

背景技术

专利文件EP-A2-0158938公开一种用于由泡沫-纤维供给铺设纤维幅面。网前箱包括限定在横截成形丝网的移动方向延伸的细长通道的壁。泡沫成形喷嘴定位成将泡沫纤维供给引入用于湍流的通道，即引起在限定通道的相对设置的壁上的冲击。然后，将湍流流动的泡沫-纤维供给引入到网前箱薄片上，用于以最小的纤维机械方向取向排放到成形丝网上。

以泡沫工艺生产的非织造幅面的截面极大地依赖于总管分配管的结构及设计。在使用水的流体工艺及接近牛顿流体的条件下，有人曾尝试通过调节纤维浆液的静及动态压力特性来使分布均匀，包括通过改变总管的后壁的形状，及通过控制总管的出口阀来改变总管中的压力。然而泡沫-纤维-表面活性剂浆液与牛顿流体性质不同，或接近牛顿流体，当应用传统的总管管时，分布的调节是困难的。如果特定的纤维(或浆液中颗粒)不能适合地流过总管中的出口阀，在水中不稳定，对絮凝或产生结节及过滤器结束敏感这些问题就会被极大的扩大。

发明内容

根据本发明提供的利用泡沫工艺使非织造幅面生产变得方便的总管和应用该总管生产非织造幅面的泡沫工艺，可实现局部及同时在基本上是总管的全长上精确控制总管压力。幅面断面及其生成可精确的被控制。控制可受到以下的一项或最好是全部各项的影响：通过控制出口阀建立的反压，对总管的供料率，把基本上是无纤维的泡沫导入总管后壁的供料率。

根据本发明的一个方面，提供了一种使泡沫纤维浆液引入网前箱使纤维材料的非织造幅面的生产变得方便的总管，它有以下部件组成：包括第一及第二相对端的总管壳体，包括用于在第一端的泡沫-纤维浆液的入口。总管壳体的中心部段位于所述第一和第二相对端之间，总管壳体的中心部段具有基本上从第一相对端向第二相对端减小的有效横截面。中心部段的第一及第二侧壁、具有有效长度的前壁、及后壁。前壁对泡沫-纤维浆液是可渗透的，以使该浆液能通过前壁。引导第二泡沫(即基本是无纤维的或泡沫纤维浆液，它可包括表面活性剂)通过后壁进入中心部段的装置。和导致第二泡沫(及或许还有中心部段的形状及尺寸)形成一种结构的装置，该结构使得基本稳定地沿前壁的有效长度流过前壁的泡沫-纤维浆液能方便地维持其基重。

总管的显著特点是：侧壁和后壁可以具有各种形状。侧壁和后壁可以基本是平面。它们也可以是弯曲的。它们也可以是一体式结构。最后，前壁和后壁可以基本是柱形剖面。

总管的另一显著特点是：侧壁和后壁基本是平面，总管中心部段的剖面基本是矩形。

总管的显著特点是：从所述中心部段相对于所述前壁倾斜基本缩小的有效横截面面积，使得所述背壁更靠近所述前壁，所述中心部段的剖面变得更小，从所述总管的所述第一段临近向所述第二端移动。该横截面面积的减小取决于三个因素：从总管向网前箱的排放浆液量，总管内部的浆液的动能，以及总管壁与浆液之间的表面摩擦。总管可具有考虑了这些因素的任何形状。例如，总管可能是其内具有用于缩小横截面面积的锥形件的圆柱形管子。在这种结构中，把浆液导出总管的喷嘴可在所有方向围绕着圆柱形总管进行布置，而供给第二泡沫的管可配置在总管内部的锥形管上。在此情况下，侧壁、前壁及后壁是连续弯曲结构的一部分。事实上，整个前壁、后壁及侧壁的横截面最好是圆柱形的。

另一方案是，总管可能是双侧面的，即喷嘴连接在总管的相对两侧，以使无纤维泡沫能被导入通过其它相对的壁，在这些壁处总管的横截面为矩形。

总管的取向通常无太多的重要性，它可配置成直立的、倾斜的或水平的。

用于导入基本无纤维泡沫通过后壁进入中心部段的装置可包括任何常用的液压元件，该元件包括喷嘴、多孔板、隔板、喷头等等。最好这种装置包括一根或多根带阀管子的管线，阀可受控改变通过其中的泡沫量。

在总管的优选实施例中，中心部段的后壁相对前壁倾斜，所以后壁变得较靠近前壁，而从总管的第一端附近移向第二端时，中心部段的横截面变小。最好的是各侧壁基本上是封闭的，而后壁除用于导入基本无纤维泡沫(即所谓的第二泡沫)的装置外也基本是封闭的；而总管可在其第二端进一步包括出口，在此情况下，纤维-泡沫混合物可进行再循环，最好在出口配置一个阀，以改变通过出口的浆液量。前壁基本上可是水平的，或者有其它取向。总管通常具有喷嘴及把浆液导向网前箱的管，与移动的小孔元件(诸如金属丝网)相结合，利用浆液流过前壁进入该喷嘴及管并且之后进入网前箱在小孔元件上形成非织造幅面；并且在下游的成形器中吸出浆中的泡沫及液体，以在小孔元件上生成幅面。

总管可进一步包括多个压力传感器，它们分别与基本封闭的侧壁中的至少一个操作地连接，用以测量中心部段内在此处的压力。总管还进一步可包括响应压力传感器的控制装置，以控制下列至少一项(最好是全部)内容：泡沫-纤维浆液的导入，泡沫-纤维浆液的抽取，以及把基本无纤维泡沫导入中心部分，以使基本稳定地沿前壁的有效长度流过前壁的泡沫-纤维浆液保持基重。根据本发明的另一变型，沿着所述前壁的所述有效长度，基重被维持在小于0.5％的变化范围内。该控制装置可包括任何常用形式的计算机控制器、模糊控制器、多变量控制单元，或其它类似的与阀、隔板或其它传统射流元件共同运作的装置，以完成所需的自动化功能。

中心部段的横截面可以是平行四边形，或其它形式的多边形或其它形状(如前所述)的诸种多变形，但最好基本上是矩形。总管的中心部段通常由多边形底的棱柱体构成，诸如矩形底的棱柱体。本发明的另一特点是：中心部段的剖面基本是矩形；用于导入第二泡沫的装置包括一个或多个阀式管线。

根据本发明的另一方面提供了一种使纤维材料非织造幅面的生产变得方便的总管，它有以下组成：包括第一及第二相对端的总管壳体，包括在第一端的泡沫-纤维浆液的入口，在总管的第二端的出口，以及配置在出口用以改变通过该出口的浆液量的阀。总管壳体的中心部段具有基本是多边形的横截面。中心部段的第一及第二侧壁、具有有效长度的前壁、及后壁。对泡沫-纤维浆液是可渗透的前壁，以使该浆液能通过前壁。引导第二泡沫通过后壁进入中心部段的装置。以及其中中心部段的后壁相对前壁倾斜，以使后壁变得更靠近前壁，并使中心部分的横截面从总管第一端附近向第二端移动时变小。总管的细节最好如前所述。

本发明还涉及应用总管壳体生产纤维材料非织造幅面的方法，该总管壳体包括第一和第二相对端，包括一在所述第一端用于泡沫纤维浆液的入口；一位于所述第一和所述第二相对端之间的中心部段，所述总管壳体的所述中心部段具有从所述第一至第二相对端的基本减小的有效剖面；所述中心部段具有一个泡沫-纤维浆液可流过的有效长度的前渗透壁；第一及第二端沿该有效长度间隔开；及和前壁相对的后壁；和网前箱。该方法最好包括：(a)基本上连续地把泡沫-纤维-表面活性剂浆液导入总管的第一端。(b)基本上连续地通过总管前壁上的各孔排放要传送到网前箱的泡沫-纤维-表面活性剂浆液和(c)把第二泡沫(即基本是无纤维的，或具有与泡沫-纤维浆在步骤(a)导入时近似相同或不同(即至少约为1％)百分比纤维的泡沫-纤维浆液)通过基本上在总管的全长以基本规则地间隔分布的数个孔输入总管，以保持基本稳定沿总管前壁的有效长度通过总管前壁的泡沫-纤维-表面活性剂浆液的基重。

该生产方法最好进一步含有(d)在总管内沿总管长度上的多个点处检测压力，及实施(c)响应测得的压力保持泡沫-纤维浆液的基重，该泡沫-纤维浆液沿前壁的有效长度以变化量小于0.5％通过前壁。最好的是(c)也基本被连续地实施。最好在总管的第一与第二端之间的中心部段具有基本是多边形的横截面，该横截面基本上沿前壁的有效长度逐渐减小，并且在(c)情况已被实施的情况下，使得泡沫-纤维-表面活性剂浆液移动穿过中心部段的稳定收缩横截面。还有，该生产方法通常进一步包括(e)通过总管的第二端基本上连续地抽取一些浆液。

在其第二端具有阀式出口的总管中，该方法还包括：自动地控制出口的阀门以控制流出出口的浆液量的步骤(e)；通过控制管线中的阀门实施步骤(e)，其中，所述管线将第二泡沫穿过背壁送至在其第一、第二端之间的、其多边形剖面从沿着前壁的有效长度逐渐减小的中心部段；还实施步骤(c)，以使泡沫纤维表面活性剂浆液穿过中心部段的稳定减小的剖面。

本方法还包括实施步骤(c)以导入作为第二泡沫的基本无纤维泡沫。

本方法还包括实施步骤(c)以导入作为第二泡沫的泡沫纤维浆液。

本发明的主要目的是提供一种总管及利用该总管生产纤维材料非织造幅面的方法，该总管考虑了泡沫-纤维-表面活性剂浆液的非牛顿流体情况，以沿着总管前壁的有效长度生产出基本恒定基重的非织造幅面。通过阅读本发明的详细说明及从所附的权利要求中将能更明了本发明的这一及其它目的。

附图说明

图1是泡沫敷涂工艺系统的一般示意说明图，在该系统中实施了本发明的方法和应用了本发明的设备；

图2是详细的示意图，部分为剖视图及部分为正视图，表示的是泡沫/纤维浆液从混合器供输至泵的情况，该泵向图1中所示的系统的总管及网前箱供料；

图3是立体的示意详图，部分为剖视图，部分为正视图，表示的是根据本发明把泡沫本身添加到总管与网前箱之间的管道中的情况；

图4是利用泡沫导入的示范性倾斜的金属丝网网前箱的详细侧视图，部分为剖视图及部分为正视图；

图5是纯泡沫加入从总管引至网前箱的管道中时的偏差的图示说明简图；

图6是图4及5的网前箱具有和不具有纯泡沫添加物时非织造织物的基量分布的说明示意图；

图7是根据本发明应用发泡工艺使纤维材料的非织造幅面生产变得方便的总管的立体侧视图，为清楚地说明而剖去了一个侧壁；

图8是沿图7的8-8线截取的剖视图；

图9是使用图7及8的本发明所得到的示范性浆液断面的示意图；

图10及11是与图9相同的图，只是异常状况下的图；

图12是具有基本圆形横截面及锥形插入物的总管实施例的侧剖视图；和

图13是与图8相同的图，只是所表示的总管具有基本分开的锥形剖面。

具体实施方式

在图1中以标记10图解表示了一种示范性泡沫-敷涂工艺系统，用于实施本发明要采用的泡沫敷涂工艺。该系统包括有混合罐或制浆机11，制浆机11具有纤维输入口12、表面活性剂输入口13以及其它添加剂的输入口14，添加剂诸如pH值调节化学物质，象碳酸钙或酸、稳定剂等。对纤维、表面活性剂及添加剂的特性没有严格要求，它们可根据要生产的产品的具体细节(包括其基重)大范围内变化。希望使用极易冲洗掉的表面活性剂，因为如果有表面活性剂存在，它将降低成品织物的表面张力，而这对某些产品是不希望有的性质。应用的具体表面活性剂，可从市场上买到上千种，这不是本发明的内容。

罐11本身完全是常用类型的，其形式与采用水-敷涂工艺的普通造纸系统的制浆机相同。仅有的区别是混合器/制浆机11的侧壁向上延伸的高度约是水-敷涂工艺的三倍，这是因为泡沫的密度是水的三分之一。根据所生产的产品的特定性质来改变罐11中传统机械式混合器的转速(rpm)及刮片构型，但这并不特别严格，可应用有很大变化的不同部件及参数。可在壁上装设制动器。在槽11的底部有涡流，泡沫从涡流中排出，但一旦启动，因槽11中充满泡沫及纤维，就看不见涡流了。

罐11中最好包括有大量的pH值测量计15，用于检测多个不同点的pH值。pH值影响表面张力，因此需要精确地确定。PH计每日进行校验。

在初始启动时，水及纤维从管路12，表面活性剂从管路13及其它添加剂从管路14加入，但一旦运行开始就完全不需添加水并使泡沫保持在罐11中，而不仅是有泡沫产生。

在泵17作用下，旋涡中的泡沫离开罐11的底部进入管路16。像系统10中的所有其它泵，泵17最好是抽气离心泵。从泵7排出的泡沫通过管路18流到后面的部件。

图1用虚线表示了任选的存储罐19。存储罐19不是必需的，但是在混合器11中引入一些变化的情况下是需要的，以保证泡沫中的纤维的分布相对均匀。这就是说，存储罐19(它是小的，通常只是约5立方米的量级)多少起到使纤维均匀分布的“涌浪罐”作用。因为实施工艺过程中混合器11至网前箱(30)的全部时间通常只有约45秒，如果使用存储罐的话，该存储罐19提供了使变化变得均匀的时间。

当使用存储罐19时，泡沫从管路20中的泵17供送至罐19的顶部，并在离心泵22的作用下沿管路21从该罐的底部排出，然后导入管路18。就是说，当使用存储罐19时，泵17只通过罐19而不是直接和管路18连接。

管路18延伸至金属丝网槽23。金属丝网槽本身是常用的罐，也和传统的水-敷涂造纸工艺系统中的一样，但具有较高的侧壁。使金属丝网槽23设有死角是重要的，由此罐23应不太大。使管路18中的泡沫和纤维混合物引入泵25的惯用结构24(该罐和金属丝网槽23的底部附近在工作上连接)将进一步根据图2进行描述。无论怎样，泵25把管路18中由机构24导入的泡沫/纤维混合物和来自金属丝网槽23的附加泡沫泵送入管路26。因为相当大量的泡沫从金属丝网槽23被抽入至泵25，通常管路26中泡沫的稠度显著地低于管路18中的。管路18中的稠度通常是固体物(纤维)在2～5％之间，而在管路26中通常约在0.5～2.5％之间，虽然每种情况下的稠度可高达约12％。

在金属丝网槽23中，泡沫设有显著地分离为不同密度的层。而朝向底部密度有最小量的增大，增加的程度较小并不影响系统的运行。

泡沫/纤维从管路26流通至总管27，该总管上有与之相关的泡沫生成喷嘴28。最好是喷嘴28安装在总管27上，该喷嘴是美国专利3,716,449，3,871,952，及3,938,782中使用的常用泡沫生成喷嘴(它猛烈地搅拌泡沫)，因此将它们结合于此作为参考，并且大量的喷嘴28被安装在总管27上。从每个喷嘴28延伸出的是管道29，该管道29导向网前箱30，一个或多个常用的造纸金属丝网(小孔元件)穿过网前箱30。

高位调料箱30具有多个(通常约3至5个)抽吸箱31，该抽吸箱31从金属丝网(小孔元件)的两相对侧从泡沫/纤维混合物的引入中抽取泡沫，而最后的分离箱32位于来自网前箱30的制成幅面33的出料端。对于较致密的产品或较高的运行速度，增加了抽吸箱31的数量，该抽吸箱31装设在抽吸台上，以控制排入。制成的幅面33通常具有的固体稠度约为40～60％(即约50％)，它最好经受到如图1中清洗级34所图示的清洗作用。清洗级34用于除去表面活性剂。幅面33的高稠度意味着需要使用最少量的干燥设备。

从清洗器34经过的幅面33通过一个或多个任选的涂敷器35至传统的干燥站36。在传统的干燥站36，当合成的皮/芯纤维(如Cellbond)成为幅面33的一部分时，干燥器34运转，以把幅面温度提高到皮材料(通常是聚丙烯)的熔点以上，而芯材料(通常是PET)不会熔化。例如，当在幅面使用Cellbond纤维时，干燥器中的温度通常约是130℃或稍高，它处于或略高于套纤维的熔化温度，但正好低于芯纤维的约为250℃熔化温度。利用这种方法，套材料就具有粘合作用，但不能兼顾产品的整体性(由芯纤维决定)。

虽然这不是经常需要这样做，但出于几个有利的目的，打算在工艺中把纯泡沫添入到或添到紧靠网前箱30的附近。如图1中所见，离心泵41从金属丝网槽23中抽取泡沫至管路40。管路40中的泡沫被泵送至管座42，管座42然后朝网前箱30方向把泡沫分配至大量的不同管道43中。泡沫可被直接输送，如管路44所指明的，至网前箱30(此处有倾斜的金属丝网前箱)的顶部的下面，和/或经管道45至管路29(或喷嘴28)，以把泡沫/纤维混合物引至网前箱30。泡沫引入的详情将根据图3-6进行描述。

抽吸箱31把从管路46中的网前箱30抽吸来的泡沫排放到金属丝网槽23中。为此目的，通常不使用或不需要泵。

金属丝网槽23中的大量再循环至制浆机11内。泡沫在管路47内被离心泵48抽吸，然后通过管道47穿过传统的在线密度测量装置49，以引导返回至槽11中，如示意图中50所标示。除提供泡沫在管路47中49处的密度测量结果外，如图1中示意性地表明的，一个或多个密度测量装置(诸如密度计)49A可直接安装在罐11中。

除泡沫再循环之外，通常还有水再循环。从最后的抽吸箱32抽取的泡沫经过管路51到达常用的分离器53，诸如旋转分离器。分离器53，即利用涡流作用，从引导至分离器53内的泡沫中分离出空气和水，以生产出其内含有很少量空气的水。分离出的水从分离器53的底部通过管路54流至水罐55。由分离器53分离出的空气经过管路56，在风扇57的协助下，从分离器53的顶部排放至大气，或用以燃烧工序或进行其它处理。

在水罐55内建立起液体水平面58，一些液体溢流至污水管或进行处理，如图1中以标记60示意地标示的。从水槽55的水平面58下面经管路61也获取到水，并在离心泵62的作用下泵入管路61内，穿过常规流量计63(它控制泵62)。最终，再循环的水被导入至混合器11的顶部，如图1中以标记64所示意性标示的。

在管路18中的通常流率是每分钟4000公升泡沫/纤维，在管路26中是每分钟40,000公升泡沫/纤维，在管路47中是每分钟3,500公升泡沫，和在管路51中是每分钟500公升泡沫。

系统10还包含有多个控制元件。用于控制系统运行的各种可优选的替代物包括：第一模糊控制器71，其控制罐11中的泡沫水平面，第二模糊控制器72，其控制管路13中的表面活性剂的添加。第三模糊控制器73，其控制网前箱30区域内的幅面生成。第四模糊控制器74和清洗器34一起使用。第五模糊控制器75控制pH值测量计15，并可控制管路14至混合器11之间添加的其它添加剂。模糊控制还用于表面活性剂控制及生成控制。多变量控制系统及神经网络控制系统也最好设置成优于其它控制器。多变量控制还被应用于控制幅面生成时的射流比率。根据各变量对所需的工艺规程及其最终结果的影响来改变各变量。

为了便于对各元件进行控制，通常称器76与纤维引管12相关联，以便精确地确定添加的每单位时间的纤维量。管路13中可设有阀77及称器78以控制表面活性剂的引入。管路14中还可设有阀79。

在系统10中，在处理泡沫期间，在任何点基本上都不设阀来有意地和泡沫接触，可能的例外是在管路46中设有水平面控制阀。

还有，在实施图1系统的工艺的整个过程中，泡沫保持在相对高的剪应力状态下。由于剪应力越高，粘度就越低，所以希望泡沫保持高的剪应力。泡沫/纤维混合物的作用如假塑性体，呈现出非牛顿流体性质。

特别对于高吸收能力的产品，与水-敷涂工艺相比，泡沫-敷涂工艺的应用具有许多优点。除了因为幅面33的高稠度使干燥器的容量降低之外，该泡沫工艺事实上使任何类型纤维或颗粒(不包括过度“下沉”的高密度颗粒，而低密度颗粒只略微“下沉”它们在水中是完全不下沉的)在浆液(及最终为幅面)中均匀分布，只要该纤维或颗粒的比重约在0.15～13公斤/升之间。该泡沫工艺还可生产基重范围很宽的幅面、增加了均匀度的产品、与水-敷涂工艺产品相比具有较高松密度的产品以及极高水平均匀度的产品。可以顺序设置多个网前箱，或同时在网前箱内用双金属丝网制造两(或更多)个薄层，等等，和/或使用简单的涂敷器35以极其简单的方法(如涂敷)提供附加的薄层。

图2表示了泡沫/纤维混合物和泡沫引入至与金属丝网槽23相关联的泵25内的情况。结构24可从诸如结合于此作为参考的专利中所公开的(Wiggins Teape)工艺中得知，而导致管路18通过的泡沫/纤维改变方向，如用弯曲的管子83所表明的那样，从而来自管子83的敞口端84的泡沫/纤维混合物直接排放至泵25的入口端85内。来自金属丝网槽23的泡沫也流入入口端85，如箭头86所图示的。泵48的运行在模糊控制下进行，控制金属丝网槽23的水平面。

用业产生泡沫的纤维特别长，约在几英寸的量级，不把管路18引至泵25的吸入口85(如图2中所见)而将管路18端接于泵25下游的管路26。在这种情况下，当然泵17必须提供高于它在其它情况下可能有的压力，这就是使来自管路18的流体进入管路26的足够压力，尽管管路26中的压力源自泵25。

图3图示说明了本发明工艺的附加泡沫导入方面的一种形式的细节。图3图示说明了本身来自管路45的泡沫正被导入管子29中的泡沫/纤维混合物中，管子29恰好位于网前箱30的前面。当应用了多个泡沫注射管路45时，它们不需要把泡沫注入所有的管路29中，它们只要达到所需的结果就够了。所需的结果包括(作为首要的优点)更均匀的基重分布。如果需要，管子29可把泡沫从泡沫喷嘴28引至网前箱中的爆炸室。但是没有实际的理由在网前箱中使用爆炸室去实施阿芙斯特朗(Ahlstrom)工艺。如果使用了爆炸室，那仅仅是为了安全。

添入管路45的纯泡沫量，及确切的添加处，经验上必须按每种情况来确定，取决于特定的网前箱30及使用的其它设备、纤维的类型及尺寸、和其它变数。在大多数情况下，添入的纯泡沫约为泡沫/纤维混合物体积的2～20％之间可取得所需的结果。

图4图示说明了一示范性倾斜的金属丝网网前箱301，它应用了两种不同形式的泡沫注射方法(图3加另一个图所图示的形式)。在图4的网前箱301中，倾斜的常规生成金属丝网90沿箭头方向移动，并且在标记45的泡沫注射处，泡沫/纤维混合物从管道29分散至网前箱301内，通常如图4所图示的。泡沫还经管道44被导入网前箱301，所以泡沫的流动一般如图4中的箭头92所表示的。这就是说沿箭头92方向流动的泡沫对着网前箱301的盖顶93的底部流动。可在网前箱301内设置隔板94，以保证来自一组管44的每个管的泡沫的初始流动沿着92方向进行。

网前箱301的最佳的倾斜(即约45°)出于几个原因。如果高位高浆箱301的盖顶93在金属丝网90的运动方向上向上倾斜，在网前箱30的顶部生成的任何气泡将主支地流出网前箱301。如果构成网前箱301的底部的金属丝网90是水平的，气泡将保留在网前箱301的顶部，必须设置专用结构(即带阀的管和/或泵)来清除它。

把基本上纯的泡沫导入一个或多个管44的一个理由是基于在网前箱301中获得较小剪应力纤维的目的，所以浆液中的纤维不能变成单向的(通常沿金属丝网90的移动的方向)。根据基本的液体动力学原理，如果泡沫/纤维混合物对着盖顶93，摩擦将使纤维于边界层取向，以成为单方向的，这正是所不需要的。被导入沿方向92的流动的泡沫消除了该边界层问题，起润滑剂作用。

被导入管路44的泡沫对泡沫/纤维浆液91的基重分布也有所需的效应。还有导入管路44中沿方向92流动的泡沫使盖顶93的底部保持清洁，这也是所需的。

从这条路(径管44)导入的泡沫的量也必须根据经验按每种不同情况来确定，但通常优选的量将在由管29导入的泡沫/纤维混合物体积的约1～10％的范围内。

管45中的泡沫的导入(通常具有约30～90°之间的角度-比较图3与图4)如图3及4所图示的，两者用于不同的目的。图5是网前箱30(即301)的顶视示意图(只表示了3个管29，而通常是装设了许多)，表示的是纯泡沫注射造成的差异。当没有基本无纤维泡沫在标记45处注入时，由管29导入的泡沫/纤维混合物的一般分布如图4及5中的线条91所示。但是当在标记45处有泡沫注射时，基重分布发生变化，因为泡沫纤维混合物的分散较大，如图5中线条96所图示。对基重分布的影响见于图6中的图示说明。正常的基重分布(分没有泡沫注射时)用线条91A图示，含有大的隆起97。但是，当有泡沫注射时，如线条96a所标示的，隆起98要小得多。这就是说，基重更均匀。通过在总管27主流体处(即喷嘴28之前)或管29刚进入网前箱301之前(“之前”请见图4中的标记45处)或之后处，即喷嘴28之后处添加稀释的泡沫来对分布的控制施加影响。

如需要，管29可把泡沫从泡沫喷嘴28引至网前箱30、301中的爆炸室。但是没有真实的理由要用网前箱中的爆炸室来实施本发明的工艺。如果使用了爆炸室，那仅仅是为了安全。

如从图4中的虚线所见，泡沫喷嘴98可装设在一些或全部管44上。还有，可利用泡沫流体92(单独或与管45中的流体结合)来调整基重分布。管44可分叉，一个分支在方向92上，而另一个分支与流体91相会(隔板94被除去，或被第二分支流体渗透)。

应用图3至5中所图示说明的组件，我们将看到可实施下列方法的各步骤：(a)空气、水、纤维(即合成的或纤维质的纤维；虽然也可使用其它的纤维，诸如玻璃纤维)、以及任何适合的表面活性剂的第一泡沫浆液被供送至网前箱301内并与移动的小孔元件90接触。(b)基本无纤维的第一泡沫被引导与网前箱301的表面93(即盖顶)进入接触，如图4中的箭头92所标示，接触点远离小孔元件90。通常实施步骤(b)使泡沫沿表面93朝元件90流动，以便减小网前箱301中纤维的剪切力，使得纤维不会变成单向的，即小孔元件90移动的一般方向，并且使表面93保持清洁。并且有个步骤(c)是透过小孔元件90抽取泡沫，以在元件90上生成非织造纤维幅面，应用抽吸箱31、32或任何其它适合此目的的传统装置(诸如抽吸罗拉或抽吸台、挤压罗拉，或类似装置)来完成泡沫抽取。

也可能有一种方法，它可从图3至5的全部图中见到，包含下列步骤：(a)诸如通过图3及4(即具有基本上与图4中流体92相同方向的流体91)所见的管子29供送第一纤维-泡沫浆液；(b)透过元件90抽取泡沫(如上所述)；以及(c)把基本元纤维的第二泡沫传送至第一泡沫浆液内(如图3及4中45处所标示的)，靠近该处，第一泡沫浆液被供输至网前箱30、301内(通常是在总管27处，或最高到刚超过总管的导入点)，以提供所生产非织造幅面的更均匀的基重分布(如图6中所见)。

在实施根据本发明的方法的过程中，及在系统的应用中，可能使用的典型的泡沫敷涂工艺参数列于下表中(虽然如果产品的范围较宽，参数的范围也可宽泛些)：

        参数                      数值

pH值(基本上整个系统)             约6.5

温度                             约20～40℃

总管压力                         1～1.8巴(bar)

混合内的稠度                     2.5％

网前箱内的稠度                   0.5～2.5％

颗粒、填充物或添加剂的稠度       约5～20％

生成的幅面的稠度                 约40～60％

幅面基重的变化值                 小于1/2％

泡沫密度(含或不含纤维)           1巴条件下，250～450克/公升

泡沫的泡尺寸                     平均直径3～5毫米(高斯分布)

泡沫的气体含量                   25～75％(即约60％，根据工艺

                                 中的压力而改变)

粘度                      没有“目标”粘度，但通常在高剪

                          应力条件下具有的粘度约为2-5

                          厘泊，在低剪应力条件下为200～

                          300仟厘泊；根据确定粘度的方

                          式，粘度的范围很广

幅面生成速度              每分钟约200～500米

纤维或添加剂的比重        任意处在0.15～13公斤/升范围内

表面活性剂浓度            依赖于许多因素，如水的硬度、pH

                          值，纤维的类型等。通常循环水条

                          件下在0.1～0.3％之间

生成金属丝网张力          2～10牛/厘米之间

示例性

混合器至丝网槽            约每分钟4000公升

金属线网槽至网前箱        约每分钟40000公升

泡沫循环管                约每分钟3500公升

吸入抽取至水再循环        约每分钟500公升

迄今已描述的是1997年9月4日提出的待审的系列号08/923,250美国专利申请中公开了的内容。根据本发明提供了一种特别的总管和使用该总管制造非织造幅面的方法，该总管及方法使非织造幅面的生产变得方便，该非织造幅面在其宽度上具有基本稳定的基重分布。在图7及8中与图4中图示的部件相似的部件用相同的参考标记表示，仅在其前边冠以“1”，其它的部件具有以“2”开始的参考标记。

根据本发明的总管具有图7及8中以200示意地表示的矩形剖面结构，虽然可以应用许多其它形状(包括含有锥形插入件的圆柱形的、弯曲的侧壁，等等)，诸如图12中图示说明的基本为圆柱形的结构，其中的部件，与图8中的相比，用相同的两位数参考标记表示，只是前边冠以“3”而不是“1”或“2”。通常不使用锥形插入件，该处前壁(210、310)是平直的，因为那将使结构复杂和昂贵。

图7及8的总管200包括有总管壳体，该总管壳体具有用于泡沫纤维浆液的入口129的第一端201，和与该第一端相对的第二端202，该第二端带有任选的出口203，此出口203引向可手动或最好是自动控制的阀204。如果入口129的横截面如图7中所图示的是圆形的，则出口203也如此，那么在此优选实施例中，该总管200包括在所述第一和第二相对端之间的中心部段205，该中心部段最好是基于截头棱柱的多边体，从圆形截面的入口129至中心部段棱柱体205的多边形底部具有过渡段206，另一个过渡段207从棱柱形中心部段205的截头顶面连接至出口203(如果设置)。

总管200的中心部段205包括第一侧壁208及第二侧壁209。在图7中，为了清楚地说明第一侧壁208的中空内部及其部件，第一侧壁208在其长度上被剖去了大部分。但是侧壁208、209两者最好基本是封闭的，虽然在其中为装设传感器或其它目的设置有各种孔。侧壁208、209基本上是平面的或弯曲的(见图12中的308、309)。

中心部段205还包括具有一个有效长度(它可从一个过渡部206至另一个过渡部207，或该距离的某些较小部分)的前壁210及与前壁210相对的后壁193。前壁210可透过进入入口129的泡沫-纤维-表面活性剂浆液211，而后壁193除了其上的孔212外基本是封闭的，通过孔212，如图7及8的箭头213所指示的，第二泡沫可被引入中心部段205的内腔中。后壁193可以是基本平面的或弯曲的(见图12中的393)。根据本发明的实施例，总管的中心部段205的剖面基本是矩形。

但另一方面为了简化，第二泡沫流213将在下面描述成包括基本不含纤维的泡沫，这只是一个优先实施例，在许多情况下，含纤维(具有与从标记211引入的泡沫-纤维浆液近似相同的纤维百分比，或比从标记211引入的浆液更少的或更多的纤维百分比)的泡沫可当作第二泡沫213来使用。在不同的引入点，泡沫流213也可有不同的纤维百分比。

其上带阀214的管144以液密方式连接到孔212上，该管的一个实施例用于引入基本无纤维第二泡沫213通过后壁193进入中心部段，以维持基本沿着所述前壁的所述有效长度穿过所述前壁210的泡沫纤维浆液的基重的分布。管144及也212可如图7及8所图示设置成单排，或设置成多排，或以其它广泛变化的图案或排列设置。任何其它常用的液压元件，诸如喷嘴、接头、多孔板、隔板或类似元件都可用作，或部分用作引入泡沫213的装置，但是最好该装置能沿中心部段205的长度在广泛变化的不同位置引入泡沫213，以在中心部段205范围内的任何一点改变压力条件，以便最终使泡沫-纤维-表面活性剂浆液的基重沿前壁210的有效长度通过前壁210基本恒定(即变化量小于0.5％，最好低至约0.2％甚至更低)。

最好对中心部段205内的压力进行检测，以保证基重基本恒定，因为任何特定点的基重极大地依赖于该点处的泡沫-纤维浆液的压力。例如如图7及8所示，多个压力传感器217与侧壁208(或与侧壁208、209中的每个)相关联的进行设置。另一种方法是，前壁210是平面的而后壁及侧壁193、208、209以一种弯曲的一体式表面形成，最好部分是圆形的或锥形的，如图13所示。由此，压力传感器217及泡沫引入管144可装在后/侧壁15、193、208、209上。

传感器217可以是压力计或任何其它类型的常用传感器，最好它能给出电子读数或脉冲。最好是来自每个传感器217(可以提供任意数量，通常是提供得越多，基重越均匀)的输出在电子线路上与自动控制装置相连接，如图7中的参考标记218所示。响应来自压力传感器的输出以及其它环境或人为的因素，控制装置218控制阀204，即吸出泡沫纤维浆液、将泡沫纤维浆液211导入至入口129的泵(即图1及2所示的泵25)、把第二泡沫213供给或导入至中心部段205的阀214，或最好是所有的阀204、泵25及阀214，以维持基本沿着所述前壁的所述有效长度穿过所述前壁210的泡沫纤维浆液的基重。通过控制阀204，进一步开启阀204，前者(中心部段)205内的压力被降低；而通过更多地关闭阀204，中心部段205中的压力就增高；通过加大泵25的转速，将使压力增高，而降低该转速，压力将降低；并且通过控制阀214，沿后壁193的任意特定点的流量被单独控制，由此该点的压力将局部地增高或降低。

在所说明的优先实施例中，后壁193相对前壁210倾斜，所以后壁193变得更靠近前壁210，而中心部段205从总管200的第一端201附近移向第二端202方向上的横截面积变得较小，如图8中清楚示出。最好后壁193的倾斜基本是均匀的，以使横截面面积的缩减也是均匀的，虽然也可设置成非均匀倾斜的，如果它被基本无纤维泡沫引入装置或类似装置的改良型所补偿掉的话。

控制装置218可包括任何合适的常用控制装置，诸如模糊控制器、多变量控制单元，或能完成控制阀204及214及可能还有泵25的所需功能的任何其它合适的计算机控制器。

图9是沿中心部段205的长度通过前壁210的泡沫-纤维浆液的基重的图形表示。中心部段205的有效长度在图9中以参考标记220表示，而基重相对于常量221的变化量(通常的单位是克/米2)用线条222表示。在图9中，该变化量从离基线221上方的曲线222的峰值至下方的阀的距离小于0.5％。另一方面，图10及11分别是曲线223、224，它们导致不合格产品。图10显示了一种情况，即不足数量的浆液流入总管，导致总管在入口129处的压力过低，因此使总管200的左手侧的基重过低，如图7中所示。图11表示了一种异常的情况，即过量的浆液在管路225中再循环(即返回泵25或丝网槽23)，因为阀204开得过大，导致总管中的压力下降和通过前壁210至总管200的右侧(如图7中所示)的浆液的基重过低。

图7还示意性地表示了总管与常用的网前箱30的关系；即总管2000最好占据图1及3中所示的总管27的位置，并且具有与之相关联的喷嘴(如图3中的28及29)，该喷嘴向含有丝网99的网前箱30供料，而网前箱与抽吸箱相连系。

应用根据本发明的总管200来生产纤维材料非织造幅面的方法可实施以下各步骤：(a)基本连续地把泡沫-纤维-表面活性剂浆液211导入总管200的第一端201。(b)基本连续地通过总管前壁210上的孔把要传送至网前箱30的泡沫-纤维-表面活性剂浆211排放出去。和(c)通过基本在总管的全长上基本有规则地间隔开的多个孔212，引导第二泡沫213(基本是无纤维浆或泡沫-纤维浆液)进入总管内，以便保持泡沫-纤维-表面活性剂浆液的基重，该泡沫-纤维-表面活性剂浆液基本稳定地沿总管前壁210的有效长度220通过总管的前壁210(如从图9中的曲线222所见)；即使通过前壁210的浆液的基重出现0.5％或低于它的变化量，并且幅面最终在小孔元件90上生成。

该方法还可能包括(d)沿总管200的长度检测总管200内中心部段205多个位置的压力，以及控制(c)响应检测到的压力保持浆液的基重，该浆液基本稳定地(最好其变化量小于0.5％)沿前壁210的有效长度220流过前壁210。例如这是通过向控制装置218提供控制信号的传感器217来完成的，然后当需要时控制装置218控制阀214(和可能还有阀204，以及可能还有泵25的转速)。在该方法(c)中，最好也是基本连续地实施，虽然从一个管144到其它管的流率可能变化以使纺线箱中心部段205内的压力均匀，并且浆液211从入口129至出口203运动通过中心部段205的恒定缩小的有效横截面，即从所述第一至第二相对端(见图8)。

根据本发明的优选实施例，在总管200中实施本发明的方法，该总管200在其第二端202具有带阀的出口203；并进一步包括步骤e对出口203的阀204进行自动控制，以控制流出该出口203的浆液量；通过控制管144中的阀214来实施步骤c，该管144通过后壁向位于第一、第二端之间的、其剖面基本为矩形沿着前壁210的有效长度基本逐渐减小的中心部段供送第二泡沫213；和其中通过实施步骤(c)使泡沫-纤维-表面活性剂浆液移动通过中心部段(205)的稳定缩小的横截面。

最好实施所述步骤c，以将作为第二泡沫213的基本无纤维泡沫导入。

根据本发明的另一方面，实施所述步骤c，以将作为第二泡沫213的泡沫纤维浆液导入。

根据本发明的另一方面，实施步骤c，以将与在步骤a中导入的泡沫纤维浆液211具有相同百分比纤维的泡沫纤维浆液213导入。

根据本发明的另一方面，实施步骤c，以将与在步骤a中导入的泡沫纤维浆液211具有至少约1％差异的纤维的泡沫纤维浆液213导入。

图12的总管300具有圆柱形横截面并带有锥形插入件399。在图12中最上层和最下层结构代表总管的弯曲“前壁”310，该总管有多个小孔并且进一步和网前箱相连接。纤维-泡沫混合物311从右侧进入总管300。总管内的锥形部分是锥形插入件399，该件399相当于总管的“后壁”。这就是说两者都具有基本柱形的横截面。如图所示，第二泡沫313经多个管344进入锥形插入件399，管344终止在锥形“后壁”393上的孔内。压力传感器317位于“侧”壁309上。进一步，应该注意到总管300可能是锥形的，而插入件399是圆柱形的，或者两者都是锥形的。也可应用圆形之外的其它横截面，例如椭圆形横截面，或图13的形状，在该图中，表面408、409、493是曲面并最好是对开的锥面(在图13中，与图7、8及12中相对应的部件具有相同的两位数标号，只在其前冠以“4”)。

本发明的基本目的是提供泡沫敷涂工艺的极具优势的改进工艺。同时本发明在此表示和描述了目前可想像到的最实用及优选的实施例，由此对本领域技术人员明显的是在本发明的范围内可以作出许多变型，该范围与所附的权利要求的最广泛解释相一致，以便包容所有等效的方法及装置。

Claims (23)

1.一种总管，其用于将泡沫-纤维浆液导入网前箱，以便于制造纤维材料的非织造幅面，其包括：

总管壳体，其包括第一及第二相对端(201、202)，在所述第一端(201)包括泡沫-纤维浆液(211、311)的入口(129)；

中心部段(205)，其位于所述第一和所述第二相对端之间，所述总管壳体的中心部段(205)具有从所述第一端至所述第二相对端基本上是减小的有效横截面；

所述中心部段(205)的第一及第二侧壁(208、408；209、409)、后壁(193、493)、以及具有有效长度的前壁(210、310、410)；

所述前壁(210、310、410)具有可透过所述泡沫-纤维浆液的孔，以使所述浆液通过所述前壁；

用于引导第二泡沫(213、313、413)通过所述后壁(193、393、493)进入所述中心部段(205)的装置(144、344、444)，用以保持泡沫-纤维浆液的基重分布，该泡沫-纤维浆液基本稳定地沿所述前壁(210、310、410)的所述有效长度通过所述前壁(210、310、410)。

2.如权利要求1所述的总管，其特征在于，所述基本缩减的有效横截面是由所述中心部段(205)的所述后壁(193、393、493)相对于所述前壁(210、310、410)倾斜设置，以使所述后壁(193、393、493)变得更靠近所述前壁(210、310、410)，并且从所述总管(200、300、400)的所述第一端(210、310、410)附近朝所述第二端(202)移动时，所述中心部段(205)的横截面变小。

3.如权利要求2所述的总管，其特征在于，所述侧壁(208、209；408、409)基本上是封闭的，而所述后壁(193、393、493)除用于导入第二泡沫(213、313、413)的所述装置(144、344、444)外基本上是封闭的。

4.如权利要求2所述的总管，其特征在于，出口(203)位于所述总管(200)的所述第二端(202)，而阀(204)设置在所述出口(203)，以改变通过所述出口(203)的浆液量。

5.如权利要求3所述的总管，其特征在于，所述侧壁(208、209)及后壁(193)基本上是平面的。

6.如权利要求3所述的总管，其特征在于，所述侧壁(408、409)及后壁(393、493)是弯曲的。

7.如权利要求1所述的总管，其特征在于，所述侧壁(408、409)及后壁(493)是弯曲的并且是一体式结构。

8.如权利要求1所述的总管，其特征在于，所述前壁及后壁(310、393)是弯曲的。

9.如权利要求1所述的总管，其特征在于，所述前壁及后壁(310、393)基本是圆柱形截面。

10.如权利要求1所述的总管，其特征在于，多个压力传感器(217)与至少一个所述侧壁(208、209；408、409)操作地相连，以检测所述中心部段(205)内的压力。

11.如权利要求10所述的总管，其特征在于，响应所述压力传感器(217、317、417)的自动控制装置(218)，用于控制泡沫-纤维浆液(211、311)的导入、泡沫-纤维浆液的抽取和第二泡沫(213、313、413)引入所述中心部段(205)的至少一个，以保持泡沫-纤维浆液的基重，该泡沫-纤维浆液基本稳定地沿所述前壁(210、310、410)的所述有效长度通过所述前壁(210、310、410)。

12.如权利要求1所述的总管，其特征在于，所述中心部段(205)的所述横截面基本是矩形的，并且其中所述用于导入第二泡沫(213、313、413)的所述装置包括一条或多条阀管(144、344、444)。

13.如权利要求1所述的总管，其特征在于，所述侧壁(208、209；408、409)基本上是封闭的，所述后壁(193、393、493)除用于导入第二泡沫(213)的所述装置(144、344、444)外基本上是封闭的；并且还包括在所述总管(200、300、400)的所述第二端(202)的出口(203)，以及在所述出口(203)的阀(204)，以控制通过所述出口(203)的浆液量。

14.如权利要求1所述的总管，其特征在于，所述侧壁(208、209)及后壁(193)基本上是平面的，而所述横截面基本上是矩形的。

15.如权利要求10所述的总管，响应所述压力传感器(217、317、417)的自动控制装置，用于控制泡沫-纤维浆液(211、311)的所有导入和泡沫-纤维浆液的抽吸，和把第二泡沫(213、313、413)导入所述中心部段(205)，以保持泡沫-纤维浆液的基重，该泡沫-纤维浆液沿所述前壁(193、393、493)的所述有效长度以低于0.5％的变化量通过所述前壁(193、393、493)。

16.一种利用总管壳体生产纤维材料的非织造幅面的方法，该总管壳体包括第一及第二相对端(201、202)，包括用于在所述第一端(201)的泡沫-纤维浆液(211、311)的入口(129)；

位于所述第一和所述第二相对端之间的中心部段(205)，所述总管壳体的所述中心部段(205)具有从所述第一端至所述第二相对端基本上减小的有效横截面；

所述中心部段(205)具有带孔前壁(210、310、410)，该带孔前壁具有泡沫-纤维浆液可流过的有效长度，沿有效长度分离的第一和第二端(201、202)，与前壁(210、310、410)相反的后壁(193、393、493)和网前箱(30)；所述方法包括：

(a)基本连续地把泡沫-纤维-表面活性剂浆液(211、311)导入总管(200、300、400)的第一端(201)；

(b)基本连续地通过总管前壁(210、310、410)上的孔把待传送至网前箱(30)的泡沫-纤维-表面活性剂浆液排出；和

(c)基本上在总管的全长上通过几个基本上规则地在后壁(193、393、493)上间隔分布的孔(212)把第二泡沫(213、313、413)导入总管(200、300、400)，以便保持泡沫-纤维-表面活性剂浆液的基重分布，该泡沫-纤维-表面活性剂浆液基本上稳定地沿总管前壁(210、310、410)的有效长度流过总管前壁(210、310、410)。

17.如权利要求16所述的方法，步骤(d)是沿总管长度的在多个位置上检测总管(200、300、400)内的压力，以及实施步骤(c)以响应检测到的压力来保持泡沫-纤维浆液的基重，该泡沫-纤维浆沿前壁(210、310、410)的有效长度以小于0.5％的变化量流过前壁(210、310、410)。

18.如权利要求16所述的方法，其中，总管(200、300、400)在其第二端(202)具有带阀的出口(203)；并进一步包括步骤(e)对出口(203)的阀(204)进行自动控制，以控制流出该出口(203)的浆液量；和其中通过控制管(144、344、444)中的阀(214、414)来实施步骤(c)，该管(144、344、444)通过后壁中心部段来供送第二泡沫(213、313、413)，该后壁中心部段位于其第一及第二端之间并具有基本上是多边形的横截面，该多边形横截面基本上沿前壁(210、310、410)的有效长度逐渐缩小；和其中通过实施步骤(c)使泡沫-纤维-表面活性剂浆液移动通过中心部段(205)的稳定缩小的横截面。

19.如权利要求16所述的方法，其中，基本上是连续地实施步骤(c)。

20.如权利要求16所述的方法，其中，实施步骤(c)以便把基本无纤维泡沫作为第二泡沫(213、313、413)进行导入。

21.如权利要求16所述的方法，其中，实施步骤(c)以便把泡沫纤维浆液作为第二泡沫(213、313、413)进行导入。

22.如权利要求16所述的方法，其中，实施步骤(c)以引入具有与导入步骤(a)中导入的泡沫-纤维浆液(211、311)近似相同纤维百分比的泡沫-纤维浆液(213、313、413)。

23.如权利要求16所述的方法，其中，实施步骤(c)以引入具有与步骤(a)中导入的泡沫-纤维浆液(211、311)不同的至少约1％的纤维百分比的泡沫-纤维浆液(213、313、413)。

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