CN115666481A - 用于形成基材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了用于生产基材的方法和设备。还呈现一种用于将组分引入流体供给中的方法和设备。方法能够包括提供第一流体供给。在一些实施方案中，所述流体供给能够被构造为泡沫。所述方法还能够包括提供组分进料系统和所述组分的供给。在一些方面，所述方法能够包括将所述组分引入喷射器中的流体供给。包含流体供给和所述组分的所得浆料能够通过流浆箱转移。能够使所述所得浆料脱水以提供包含所述组分的基材。

Description

用于形成基材的方法
技术领域
本公开涉及用于形成基材的方法和设备。更具体地，本公开涉及用于形成基材的泡沫成形方法和设备。
背景技术
个人护理产品，诸如尿布、纸尿裤、训练裤、成人失禁产品和女性护理产品，可包括各种基材。例如，尿布可包括吸收性结构、非织造材料和膜。类似地，面巾纸、擦拭物和擦巾也可包括各种基材。这些产品中的一些基材可包括天然纤维和/或合成纤维。在一些产品中，一些基材还可包括不同类型的组成，以向基材和/或最终产品本身提供附加功能。
例如，可能期望添加到基材的一种此类组分包括超吸收材料(SAM)。SAM可以以颗粒或纤维的形式构造，并且通常用于基材中，以增加吸收能力。个人护理吸收产品诸如尿布的吸收系统通常包括SAM。存在用于形成具有SAM的基材的工艺，包括利用形成室来将SAM颗粒或纤维与纤维素纤维混合以形成吸收芯。这些工艺通常在干燥环境中完成，因为SAM在潮湿时由于吸收流体和胶凝引起的体积增加以及其他潜在的缺点而难以加工。然而，替代基材形成工艺可采用流体(诸如液体)以产生基材，从而在此类基材的制造和性能中提供各种其他特性和效率。
因此，存在开发用于将组分引入流体供给中以用于形成基材的方法和设备的需要。还存在开发用于形成包含组分的基材的方法和设备的需要。还存在开发用于形成基材的改进流浆箱的需要。
发明内容
在一个实施方案中，提供了一种用于形成包括组成的基材的方法。该方法可包括提供第一流体供给和提供第二流体供给。第一流体供给和第二流体供给中的至少一者可包含多根纤维。该方法还可包括提供组分进料系统。该方法可包括向组分进料系统提供组分的供给。组分可包括颗粒和纤维中的至少一者。该方法还可包括转移第一流体供给。另外，该方法可包括将组分引入喷射器中的第二流体供给。该方法可另外包括转移包含组分的第二流体供给。将第一流体供给与包含组分的第二流体供给混合以提供所得浆料也可以是该方法的一部分。该方法还可包括将所得浆料通过流浆箱转移到成形表面。该方法还可包括使所得浆料脱水以提供包含组分的基材。
在另一实施方案中，提供一种用于形成包含组分的基材的方法。该方法可包括提供第一流体供给和提供第二流体供给。第一流体供给和第二流体供给中的至少一者可包含多根纤维。该方法也可包括提供组分进料系统。该方法还可包括向组分进料系统提供组分的供给。另外，该方法可包括转移第一流体供给。该方法可包括在第二流体供给压力下转移第二流体供给。此外，该方法可包括在混合接头处将组分引入第二流体供给。该方法可另外包括通过混合接头的排放口转移包含组分的第二流体供给，包含组分的第二流体供给在混合接头排放压力下转移。另外，该方法可包括控制混合接头排放压力与第二流体供给压力之间的压力差。将第一流体供给与包含组分的第二流体供给混合以提供所得浆料也可以是该方法的一部分。该方法还可包括将所得浆料通过流浆箱转移到成形表面。该方法还可包括使所得浆料脱水以提供包含组分的基材。
在又一实施方案中，提供了一种用于形成包含组分的基材的方法。该方法可包括提供第一流体供给。该方法可包括提供组分进料系统。该方法也可包括向组分进料系统提供组分的供给。组分可包括颗粒和纤维中的至少一者。该方法更进一步可包括转移第一流体供给。该方法可包括在喷射器处将组分引入第一流体供给以提供所得浆料。另外，该方法可包括将所得浆料通过流浆箱转移到成形表面。该方法还可包括使所得浆料脱水以提供包含组分的基材。
附图说明
呈现给本领域普通技术人员的本发明的完整且能够实现的公开内容在说明书的剩余部分中参照附图更具体地阐述，在附图中：
图1是根据本公开的一个实施方案的用于将组分引入流体供给中并形成包含组分的基材的示例性方法的工艺示意图。
图2是如图1的工艺示意图所示的流浆箱上游的组分进料系统、两个混合接头和两个流体供给的详细示意图。
图3是图2的组分进料系统的第一混合接头和出口导管的剖面。
图4A是根据本公开的另一实施方案的用于将组分引入流体供给中并形成包含组分的基材的替代示例性方法的工艺示意图。
图4B是根据本公开的另一实施方案的用于将组分引入流体供给中并形成包含组分的基材的另一替代示例性方法的工艺示意图。
图4C是根据本公开的另一实施方案的用于将组分引入流体供给中并形成包含组分的基材的另一替代示例性方法的工艺示意图。
图5是示例性流浆箱的前俯视透视图，其中为了清楚起见移除了顶表面。
图6是图5的流浆箱的俯视平面图。
图7是图5的流浆箱的后视平面图。
图8是沿图6的线8-8截取的侧俯视透视剖面图，其中示出了顶表面。
图9是沿图6的线8-8截取的侧剖视图，其中示出了顶表面。
在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本公开的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
本公开涉及可生产包含组分的基材的方法和设备。虽然本公开提供了通过泡沫成形制造的基材的实例，但可设想，本文所述的方法和设备可用于有益于湿法成网和/或气流成网制造工艺。
每个实例以说明方式给出且并不意味着限制。例如，作为一个实施方案或附图的一部分而说明或描述的特征可以用于另一个实施方案或附图以产生又一个实施方案。希望本公开包含此类修改和变化。
当介绍本公开或其优选实施方案的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在表示存在该元件中的一个或多个。词语“包括”、“包含”和“具有”旨在为包含性的，意指可能存在所列元件之外的额外元件。如本文所用，术语“第一”、“第二”、“第三”等不指定指明的顺序，而是用作当参考本公开中的各种特征时区分不同事件的手段。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可对本公开进行许多修改和变化。因此，本文所述的示例性实施方案不应用来限制本发明的范围。
定义
如本文所用，术语“泡沫成形的产品”意指由包括固体、液体和分散的气泡的混合物的悬浮液形成的产品。
如本文所用，术语“泡沫形成工艺”意指用于制造涉及包括固体、液体和分散的气泡的混合物的悬浮液的产品的工艺。
如本文所用，术语“发泡流体”意指与泡沫形成工艺中的其他组分相容的任何一种或多种已知流体。合适的发泡流体包括但不限于水。
如本文所用，术语“泡沫半衰期”意指直到初始发泡泡沫物质的一半恢复成液态水所经过的时间。
如本文所用，术语“层”是指在由相似组分和结构构成的基材的z方向上提供基材区域的结构。
如本文所用，术语“非织造幅材”是指具有成夹层的但不是以可识别方式的(如在针织幅材中)各个纤维或线的结构的幅材。
如本文所用，除非另外明确指明，否则当与材料组成相关地使用时，术语“百分比”、“％”、“重量百分比”或“重量％”各自是指按重量计组分作为总量的百分比的量，除了另外明确指出的之外。
术语“个人护理吸收制品”在本文中是指这样的制品：其预期或适于紧贴或靠近穿着者的身体(即，与身体邻接)放置，以吸收和容纳从身体排放的各种液体、固体和半固体流出物。实例包括但不限于尿布、尿布裤、训练裤、运动裤(youth pant)、泳裤、女性卫生产品(包括但不限于月经垫或裤)、失禁产品、医用衣服、手术垫和绷带等等。
术语“层片”是指多层产品内的不连续的层，其中各个层片可彼此并列布置。
术语“捻合”或“粘结”或“联接”在本文是指两个元件的接合、粘附、连接、附接等。当它们彼此直接地或彼此间接地接合、粘附、连接、附接等时，诸如当各自直接粘结到中间元件时，两个元件将被认为捻合、粘结或联接在一起。一个元件与另一个元件的捻合、粘结或联接可通过连续或间歇的粘结进行。
如本文所用，术语“超吸收材料”是指水可溶胀的、水不溶性的有机或无机材料，包括在含有0.9重量％氯化钠的水溶液中，在最有利的条件下能够吸收其重量的至少约10倍、或其重量的至少约15倍、或其重量的至少约25倍的超吸收聚合物和超吸收聚合物组合物。
方法和设备
在一个实施方案中，本公开涉及可形成基材12的方法和设备10。图1提供了可用作泡沫形成工艺的一部分以制造作为泡沫形成产品的基材12的示例性设备10的示意图。设备10可包括第一罐14，该第一罐被构造成用于保持第一流体供给16。在一些实施方案中，第一流体供给16可以是泡沫。第一流体供给16可包括由流体18的供给提供的流体。在一些实施方案中，第一流体供给16可包括由纤维20的供给提供的多根纤维，然而，在其他实施方案中，第一流体供给16可不含多根纤维。第一流体供给16还可包括由表面活性剂22的供给提供的表面活性剂。在一些实施方案中，第一罐14可包括混合器24，如下文将更详细地论述。混合器24可混合(例如，搅动)第一流体供给16以将流体、纤维(如果存在)和表面活性剂与空气或一些其他气体混合，从而产生泡沫。混合器24还可将泡沫与纤维(如果存在)混合以产生纤维的泡沫悬浮液，其中泡沫保持并分离纤维以促进纤维在泡沫内的分布(例如，作为第一罐14中混合工艺的人工产物)。均匀的纤维分布可促进期望的基材12，包括例如强度和质量的视觉外观。
设备10还可包括第二罐26，该第二罐被构造成用于保持第二流体供给28。在一些实施方案中，第二流体供给28可以是泡沫。第二流体供给28可包括由流体30的供给提供的流体和由表面活性剂32的供给提供的表面活性剂。在一些实施方案中，第二流体供给28可包含除了存在于第一流体供给16中的纤维之外或作为其替代方案的多根纤维。在一些实施方案中，第二罐26可包括混合器34。混合器34可混合第二流体供给28以将流体和表面活性剂与空气或一些其他气体混合，从而产生泡沫。
对于第一罐14和第二罐26中的任一者或两者，第一流体供给16或第二流体供给28可被作用以形成泡沫。在一些实施方案中，使发泡流体和其他组分起作用以形成空气含量大于约50体积％且理想地空气含量大于约60体积％的多孔泡沫。在某些方面，高度膨胀泡沫被形成为具有在约60％与约95％之间的空气含量，并且在另外的方面，在约65％与约85％之间。在某些实施方案中，可使泡沫起作用以引入泡沫，使得膨胀比率(膨胀的稳定泡沫中的空气与其他组分的体积)大于1:1，并且在某些实施方案中，空气:其他组分的比率可介于约1.1:1与约20:1之间或介于约1.2:1与约15:1之间或介于约1.5:1与约10:1之间或甚至介于约2:1与约5:1之间。
泡沫可通过本领域已知的一种或多种手段产生。适宜方法的实例包括但不限于诸如通过混合器24、34的剧烈机械搅拌、压缩空气的注入等等。通过使用高剪切高速混合器混合组分尤其适合用于形成期望的高度多孔泡沫。各种高剪切混合器在本领域中是已知的并且被认为适用于本公开。高剪切混合器通常使用保持泡沫前体的罐和/或泡沫前体被引导通过的一个或多个管道。高剪切混合器可使用一系列筛网和/或转子来加工前体，并导致组分和空气的剧烈混合。在一个特定实施方案中，提供了第一罐14和/或第二罐26，其中具有一个或多个转子或叶轮以及相关的定子。转子或叶轮高速旋转以便引起流动和剪切。例如，空气可在各种位置引入罐中，或通过混合器24、34的作用简单地吸入。虽然具体的混合器设计可能影响实现期望的混合和剪切必需的速度，但在某些实施方案中，合适的转子速度可大于约500rpm，并且例如在约1000rpm与约6000rpm之间或在约2000rpm与约4000rpm之间。在某些实施方案中，相对于基于转子的高剪切混合器，混合器24、34可与泡沫一起运行直到泡沫中的涡流消失或达到足够的体积增加。
另外，应注意，对于第一罐14和/或第二罐26，发泡工艺可在单个泡沫产生步骤中或在连续泡沫产生步骤中完成。例如，在一个实施方案中，第一罐14中的第一流体供给16的所有组分(例如，流体18、纤维20和表面活性剂22的供给)可混合在一起以形成浆料，由该浆料形成泡沫。另选地，可将一种或多种单独组分添加到发泡流体中，形成初始混合物(例如分散体或泡沫)，然后可将剩余组分添加到初始发泡的浆料中，然后所有组分起作用以形成最终的泡沫。就此而言，流体18和表面活性剂22可在添加任何固体之前开始混合并起作用以形成初始泡沫。如果需要，然后可将纤维添加到水/表面活性剂泡沫中，然后其进一步起作用以形成最终的泡沫。作为另一种选择，可将流体18和纤维20(诸如高密度纤维素浆板)在较高的稠度下剧烈混合以形成初始分散体，之后添加发泡表面活性剂、附加水和其他组分(诸如合成纤维)，以形成第二混合物，然后将第二混合物混合并且其起作用以形成泡沫。
形成第一罐14中的第一流体供给16的泡沫和/或形成第二罐26中的第二流体供给28的泡沫的泡沫密度可根据特定应用和各种因素(例如，所使用的纤维原料)而变化。在一些实施方式中，例如，泡沫的泡沫密度可大于约100g/L，诸如大于约250g/L，诸如大于约300g/L。泡沫密度通常小于约800g/L，诸如小于约500g/L，诸如小于约400g/L，诸如小于约350g/L。在一些实施方式中，例如，使用泡沫密度通常小于约350g/L，诸如小于约340g/L，诸如小于约330g/L的较低密度泡沫。
在一些实施方案中，设备10还可包括第一泵36和第二泵38。第一泵36可与第一流体供给16流体连通，并且可被构造成用于泵送第一流体供给16以转移第一流体供给16。第二泵38可与第二流体供给28流体连通，并且可被构造成用于泵送第二流体供给28以转移第二流体供给28。在一些实施方案中，第一泵36和/或第二泵38可以是螺杆泵或离心泵，然而，可设想可使用其他合适类型的泵。另外，如下文进一步讨论的，在一些实施方案中，设备可设置有单个泵，该泵可将单个流体供给泵送到第一流体供给16和第二流体供给28中。
如图1和图2中所描绘，设备10还可包括组分进料系统40。组分进料系统40可包括用于接收组分44的供给的组分供给区域42，如图2所示的组分供给区域42的部分切除部分所示。组分进料系统40还可包括出口导管46。出口导管46的剖面形状可以是圆形的，或者可以以矩形方式构造，诸如以形成狭槽。组分进料系统40还可包括料斗48。料斗48可联接到组分供给区域42，并且可用于将组分44的供给重新填充到组分供给区域42。
在一些实施方案中，组分进料系统40可包括固体容积泵。本文可使用的固体容积泵的一些实例可包括利用螺杆/螺旋钻、皮带、振动托盘、旋转盘或用于处理和排放组分44的供给的其他已知系统的系统。其他类型的进料器可用于组分进料系统40，例如配料进料器，诸如由Christy Machine&Conveyor,Fremont,Ohio制造的那些。在一些实施方案中，组分进料系统40还可被构造为传送系统。
组分进料系统40还可包括流体控制系统50。流体控制系统50可被构造成控制气体夹带到流体供给中，组分44的供给被放置在流体供给中。在一些实施方案中，流体控制系统50可包括壳体52。壳体52可围绕组分进料系统40形成加压密封容积。在其他实施方案中，流体控制系统50可形成为结构组分进料系统40自身的一体部分，使得可不需要围绕组分进料系统40的单独壳体52。如图1和图2中所描绘，在一些实施方案中，流体控制系统50还可包括排出孔口54。
组分44的供给可以是颗粒和/或纤维的形式。在如本文所述的一个实施方案中，组分44的供给可以是颗粒形式的超吸收材料(SAM)。在一些实施方案中，SAM可以是纤维的形式。当然，如下文进一步描述的其他类型的组分也可设想为用于如本文所述的设备10和方法中。如本文所述的组分进料系统40对于组分44的供给可能是特别有益的，该组分最适合保持在干燥环境中，与本文所述的设备10和方法中使用的流体或泡沫的接触最少。
参考图1至图3，在一些实施方案中，本文所述的设备10和方法可包括第一混合接头56和第二混合接头58。在优选实施方案中，第一混合接头56可以是喷射器。第一混合接头56可与组分进料系统40的出口导管46流体连通，并且与第二流体供给28流体连通。如图3中所描绘，第一混合接头56可包括第一入口60和第二入口62。第一入口60可经由出口导管46与组分44的供给流体连通。第二入口62可与第二流体供给28流体连通。第一混合接头56还可包括排放口64。
在优选实施方案中，第一混合接头56可被构造为同轴喷射器。例如，在优选实施方案中，第一混合接头56可被构造成使得第一混合接头56的第一入口60的第一入口轴线66与提供组分44的供给的出口导管46的出口轴线68同轴。第一混合接头56还可被构造成使得排放口64的排放轴线70与出口导管46的出口轴线68同轴。因而，第一混合接头56可被构造成使得第一入口60的第一入口轴线66可与第一混合接头56的排放口64的排放轴线70同轴。向第一混合接头56提供第二流体供给28的第二入口62可设置成在第一混合接头56的一侧上进入第一混合接头56。使组分44的供给以与排放轴线70同轴的方式在第一入口60中递送，而不是使第二流体供给28在第一入口60处进入的这种构造与使用流体供给的原动力来混合流体供给和组分的大多数喷射器构型相反，但提供了如本文所述的第一混合接头56的优点。
当被构造为喷射器时，第一混合接头56可将来自组分进料系统40的组分44的供给与第二流体供给28混合。通过将第二流体供给28转移到第二入口62处的第一混合接头56中且穿过第一混合接头56，第二流体供给28向组分44的供给提供驱动压力。驱动压力可在组分44的供给和组分进料系统40上产生真空，以有助于抽吸组分44的供给以混合并夹带在第二流体供给28中。在一些实施方案中，驱动压力可在组分44的供给上产生小于1.5in Hg的真空，然而，在其他实施方案中，驱动压力可在组分44的供给上产生5in.Hg或更大、或10inHg或更大的真空。
流体控制系统50可有助于管理组分44供给到第二流体供给28的适当分配和夹带，且可有助于控制组分进料系统40下游的第二流体供给28内的流体夹带。例如，如果没有围绕组分进料系统40的壳体52，则当组分44的供给被计量到第二流体供给28中时，附加的流体(例如，周围气体，诸如空气)可被夹带到第二流体供给28中。当第二流体供给28在组分进料系统40上产生驱动压力时，也可能是这种情况，对组分44的供给的真空拉动可能导致附加空气被夹带在第二流体供给28中。在一些情况下，可能期望在第二流体供给28中夹带附加空气，然而，在其他情况下，可能期望控制第二流体供给28的气体含量，同时在第一混合接头56处将组分44的供给输入到第二流体供给28。例如，在其中第二流体供给28是泡沫的一些情况下，泡沫中的气体含量可能期望在泡沫穿过第一混合接头56时保持相对固定。因此，流体控制系统50可有助于控制组分进料系统40上的压力和通过该组分进料系统的气流，以有助于防止或至少控制当组分44的供给与第二流体供给28混合时夹带在第二流体供给28中的气体的量，并且可有助于抵消由第二流体供给28产生的组分44的供给和组分进料系统40上的驱动压力。
在一些实施方案中，流体控制系统50可包括密封组分进料系统40。例如，如上文所论述，流体控制系统50可包括壳体52以在组分进料系统40上提供密封。当将组分44的供给引入第一混合接头56中的第二流体供给28中时，密封组分进料系统40可有助于防止第二流体供给28中的附加空气夹带。
然而，在一些实施方案中，还包括流体控制系统50的附加能力可能是有益的。例如，在一些实施方案中，流体控制系统50可包括排出孔口54。排出孔口54可被构造成排出流体流，诸如大气气流，以提供对组分进料系统40的附加流体流控制。排出孔口54可排出壳体52内部的气流(例如，气流)，以有助于控制围绕组分进料系统40的壳体52内的气流和压力。已经发现，通过提供排出孔口54以将大气气流的一些排出提供到组分进料系统40，可减少或消除第一混合接头56中的第二流体供给28的回溅。减少第一混合接头56中的第二流体供给28的回溅可有助于防止组分进料系统40变得堵塞或需要清洁，特别是在组分进料系统40可能递送干燥颗粒(诸如SAM)的情况下。在其他工艺条件下，出于类似原因，可能期望完全密封组分进料系统40。
附加地或替代地，流体控制系统50可被构造成提供附加气流(例如，空气流)和/或正压以防止在一些情况下(例如，如果在设备10中发生超出第一混合接头56的下游阻塞)回填组分进料系统40。在阻塞造成压力增加的情况下，第二流体供给28可能希望回填组分进料系统40。将流体回填到组分进料系统40中可能对加工不利，特别是在组分44的供给是干燥组分(诸如SAM)的情况下。被构造成能够向组分进料系统40提供正压力的流体控制系统50可有助于防止组分进料系统40的此类回填。
还可设想，可利用流体控制系统50的其他附加方面来将气流和压力保持在用于组分进料系统40的适当水平，包括但不限于，除了或替代在排出孔口54处的空气放入和/或上述正压力之外，将真空供应到组分进料系统40。
如图3中所描绘，在一些实施方案中，第一混合接头56还可包括文丘里区段72。文丘里区段72可以是第一混合接头56的颈缩区域，其可增加通过文丘里区段72的第二流体供给28的速度，并且因此可增加由第二流体供给28在组分进料系统40中的组分44的供给上产生的真空压力并且可有助于将组分44的供给夹带在第二流体供给28内。在一些实施方案中，向第一混合接头56提供组分44的供给的出口导管46的远侧端部74可设置在文丘里区段72中。出口导管46的远侧端部74的位置可在文丘里区段72内进行调节，作为一种控制第二流体供给28在其从第一混合接头56排放时的压力和组分进料系统40的压力的方式。
与在第二流体供给28进入第一混合接点56时相比，当第二流体供给28离开第一混合接点56的排放口64时，第一混合接点56还对包含组分44的该第二流体供给的转移提供压力控制。第二流体供给28可在第一混合接头56之前在第二流体压力下转移。包含来自组分44的供给的组分的第二流体供给28可在排放压力下离开第一混合接头56的排放口64。可控制在第一混合接头56之前的第二流体压力与排放压力之间的压力差。在一些实施方案中，可通过改变第二流体供给28的流动速率来控制此压力差。在一些实施方案中，此压力差可由出口导管46的远侧端部74在第一混合接头56的文丘里区段72中的位置控制。例如，如果出口导管46的远侧端部74进一步移动到文丘里区段72中，则第二流体供给28流过文丘里区段72的区域减小，并且因此第二流体供给28的供给压力增大。如果出口导管46的远侧端部74进一步移出文丘里区段72(即，向后朝向组分进料系统40)，则第二流体供给28流过文丘里区段72的区域增大，并且因此进入第一混合接头56的第二流体供给28的供给压力降低，组分进料系统40上的真空水平也降低。在一些实施方案中，优选地将第一混合接头56之前的第二流体压力与排放压力之间的压力差控制为小于或等于25磅每平方英寸(psi)，或更优选地小于20psi，或小于15psi，或小于10psi，或小于5psi。
第一混合接头56的另一个特征可以是提供第二流体供给28的第二入口62位于出口导管46的远侧端部74的上游，该出口导管从组分进料系统40向第一混合接头56提供组分44的供给，该第一混合接头可在第一混合接头56中产生组分44的供给到第二流体供给28中的增强的混合和转移。通过这种构型，第二流体供给28可在组分44的供给的上游进入第一混合接头56，以防止组分44的任何供给接合或粘附在第一混合接头56的内表面上。因此，在图3中所描绘的实施方案中，出口导管46的出口轴线68与第一混合接头56的排放轴线70和第二流体供给28进入第一混合接头56的上游入口的同轴性质可在组分44被夹带在第一混合接头56中的第二流体供给28中时在该组分的供给的入口周围产生环形流体保护。
应注意，虽然在图1至图3中示出了组分进料系统40的单个出口导管46和单个第一混合接头56，但可设想出口导管46可分成两个或更多个导管以对两个或更多个第一混合接头56进行进料以用于将组分44的供给与第二流体供给28混合。在此构型中，第二流体供给28可包括与存在第一混合接头56一样多的导管。通过具有多于一个出口导管46和多于一个第一混合接头56以将组分44的供给与第二流体供给28混合，可实现包含来自组分44的供给的组分的第二流体供给28的较大流动速率。
在一些实施方案中，还可设想第一混合接头56可以是不同于上述同轴喷射器的不同构型的喷射器。例如，可设想第一混合接头56可以是成形为狭槽喷射器的喷射器。
返回参考图1，在一些实施方案中，设备10可包括第二混合接头58。第二混合接头58可提供将包含来自组分44的供给的组分的第二流体供给28与第一流体供给16混合的功能。当包含来自组分44的供给的组分的第二流体供给28离开第一混合接头56的排放口64时，其可被转移到第二混合接头58。第一流体供给16可通过第一泵36递送到第二混合接头58。第二混合接头58可将第一流体供给16及其任何组分(例如，流体18、纤维20、表面活性剂22)与第二流体供给28及其任何组分(例如，流体30、表面活性剂32)和来自组分44的供给的组分混合，以提供所得浆料76。所得浆料76可从第二混合接头58通过第二混合接头58的排放口78转移到流浆箱80。在一些实施方案中，第二混合接头58的排放口78与流浆箱80之间可存在间隔，如图3所示。然而，在其他实施方案中，第二混合接头58的排放口78可与流浆箱80成一体。
在图4A中描绘用于形成基材12的设备110和方法的替代实施方案。除非另有说明，否则4A具有与图1至图3中所描述的设备10和方法相同的组分。图4A的设备110仅包括用于容纳第一流体供给16的第一罐14。图4A的设备110和方法不包括具有第二流体供给28的第二罐26。第一流体供给16可包括流体18的供给、纤维20的供给和表面活性剂22的供给。设备110还可包括如上文参照图1至图3所述地组分进料系统40、流体控制系统50和混合接头56。基于此构型，第一泵36可将第一流体供给16转移到第一混合接头56。如先前所述，组分进料系统40可将组分44的供给转移到第一混合接头56。在优选实施方案中，第一混合接头56可以是喷射器，并且更优选地是参照图3所述的同轴喷射器。第一混合接头56可将第一流体供给16与来自组分44的供给的组分混合，并提供离开第一混合接头56的排放口64且转移到流浆箱80的所得浆料76。在一些实施方案中，第一混合接头56的排放口64可与流浆箱80分离，然而，在一些实施方案中，第一混合接头56的排放口64可与流浆箱80成一体。在一些实施方案中，第一流体供给16可包括流体18和表面活性剂22，其将与组分44的供给混合以提供所得浆料76，但不含任何纤维。在其他实施方案中，第一流体供给16可包括流体18、纤维20和表面活性剂22，其将与组分44的供给混合以提供所得浆料76。
在图4B中描绘用于形成基材12的设备210和方法的另一替代实施方案。设备10可包括可与第一流体供给16流体连通的第一泵36。第一流体供给16可包括流体18的供给和表面活性剂22的供给。第一流体供给16可在接头17处分开。第一流体供给16可继续经过两个控制阀23。第一流体供给16可继续经过导管19中的控制信号23中的一者并且朝向流浆箱80。纤维20的供给可经过控制阀23添加到第一流体供给16。优选地，纤维20的供给可在流体的供给(诸如泡沫)中提供给第一流体供给16。
当第一流体供给在接头17处分开时，第一流体供给16可泵送经过导管21中的第二控制阀23朝向第一混合接头56。此导管中的流体供给可被称为第二流体供给28。第二流体供给28可包括流体18的供给和表面活性剂22的供给(即，来自第一流体供给16)。在一些实施方案中，如图4B所示，可优选地将纤维20’的供给添加到第二流体供给28。优选地，纤维20’的供给可在流体的供给(诸如泡沫)中提供给第一流体供给16。
在图4B所示的实施方案中，组分44的供给可如上所述在第一混合接头56处添加到第二流体供给28。设备210可包括第一混合接头56的输出65，其包含在第一混合接头64的排放口64下游的组分44。第一混合接头56的输出65中的流体和组分44的供给可将第一输入67提供到流浆箱80中。第一流体供给16可将第二输入69提供到流浆箱80中。第一输入67可与进入流浆箱80中的第二输入69分离。例如，在一些实施方案中，包含组分44的第一输入67可通过z方向隔离壁71(也称为薄片)与第二输入69分离，并且因此流体供给16、28被转移通过流浆箱80以提供所得浆料76时，流体供给16、28可对于流浆箱80的至少一部分彼此分离。在这样做时，所得浆料76可提供两个不同层以提供双层基材12。
在图4C中示出了又一替换实施方案。图4C类似于图2所示的构型，然而，在图4C的构型中提供了排出孔口154，其可在组分44进入组分进料系统40的出口导管46之后，但在第一混合接头56的上游，向组分44的供给提供受控的流体流。此构型可向组分44的供给提供流体(例如，液体、气体或泡沫)，以在组分44的供给与第一混合接头56中的第二流体供给28混合时有助于控制第二流体供给28内的流体夹带。例如，在一个实施方案中，将泡沫流添加到排出孔口154中可有助于防止在组分44与第二流体供给28混合时附加气体(例如，空气)夹带在该组分的供给中。
无论用于转移所得浆料76的设备10、110、210和方法是如本文所述的，还是另一种设备和/或方法，都可提供流浆箱80以进一步转移所得浆料76以形成基材12。如图5至图9中所描绘，流浆箱80可具有纵向81和横向83。纵向81在所得浆料76转移通过流浆箱80的方向上。出于清楚起见，图5至图9中未示出所得浆料76。
流浆箱80可包括至少一个流动区段82。在图5至图9中所描绘的流浆箱80的实施方案中，流浆箱80包括两个流动区段82。如图5中所示，流动区段82可在横向83上彼此间隔开，但可在由纵向81和横向83限定的同一总体平面中。可设想，在包括多于一个流动区段82的一些实施方案中，流动区段82可布置成使得一个流动区段82在垂直于由纵向81和横向83限定的平面的z方向85上设置在另一个流动区段82的顶部上。在包括多于一个流动区段82的一些实施方案中，两个流动区段82可被构造成基本上彼此类似。然而，还可设想，根据各种因素，例如但不限于期望形成的基材12的特性，一个流动区段82可被构造成不同于另一个流动区段82。另外，尽管在图5至图9的实施方案中示出两个流动区段82，但设想了流浆箱80可包括三个或更多个流动区段82。可调整流动区段82的数目以实现所得浆料76的各种流动速率、基材12的期望宽度和/或基材12的z方向层的数目。
每个流动区段82可包括底部表面84和顶部表面86(在图8和图9中标记)。为了清楚起见，从图5至图7移除顶部表面86以描绘流浆箱80的内部特征。流动区段82还可包括第一侧87和第二侧88。第二侧88可与第一侧87相对。在一些实施方案中，第一侧87和第二侧88可被构造成围绕平行于纵向81的轴线彼此对称。如图6中最佳描绘，第一侧87和第二侧88可分别包括向流动区段82的内部89凸出的第一部分87a、88a。第一侧87和第二侧88还可包括分别向流动区段82的内部89凹入的第二部分87b、88b。在一些实施方案中，第一侧87和第二侧88可各自包括在纵向81上沿第一部分87a和第二部分88b的长度变化的曲率半径。第一侧87和第二侧88可被构造成使得每一侧87、88包括弯曲区段90。弯曲区段90可分别充当第一侧87和第二侧88的第一部分87a、88a与第二部分87b、88b之间的过渡。弯曲区段90可以是线性区段，或者可以是更陡峭的，如图5和图6中所描绘(其中弯曲区段90为了识别目的用点表示)。
内部89可包括当从内部89的俯视图观察时的纵向侧轮廓，如图6中所描绘的，其包括第一侧轮廓77和第二侧轮廓79。如从内部89的俯视图观察的，第一侧轮廓77可以是第一侧87的轮廓，并且第二侧轮廓79可以是第二侧88的轮廓。第一侧轮廓77和第二侧轮廓79可各自分别包括向流动区段82的内部89凸出的第一部分87a、88a，并且各自分别包括向流动区段82的内部89凹的第二部分87b、88b。例如，无论是否存在第一侧87、第二侧88、顶部表面86和底部表面84，或者这些侧87、88以及顶部表面和底部表面86、84是否未被清楚地划界，诸如如果流动区段82的内部89是由平滑表面和曲率限定的，诸如在形状为椭圆形的截面中，都可获得这些侧轮廓77、79。
流浆箱80可被构造成使得每个流动区段82包括入口91。每个流动区段82还可包括出口92。如图7中的流浆箱80的后视图所示，在一些实施方案中，入口91的剖面形状可以是圆形的，使得其可连接到将所得浆料76转移到流浆箱80的圆形剖面导管。当然，可设想，入口91可具有其他剖面形状。另外，还可设想流浆箱80的入口91可形成上文论述的第二混合接头58或第一混合接头56的排放口78的一部分。
如图6中的左流动区段82所示，内部89在入口91处的宽度W1可小于内部89在出口92处的宽度W2。出于本文的目的，宽度W1和W2被限定为在平行于流浆箱80的横向83的方向上以及在由纵向81与横向83限定的平面中在第一侧87与第二侧88之间测量的。
如图9中所描绘，流动区段82的内部89可包括在入口91处的高度H1，其大于内部89在出口92处的高度H2。出于本文的目的，高度H1和H2被限定为在平行于z方向85的方向上在底部表面84与顶部表面86之间测量的，该z方向垂直于由纵向81和横向83限定的平面。图9中还描绘，流动区段82的内部89被构造成使得顶部表面86和底部表面84在z方向85上提供入口91与出口92之间的流动路径的改变。
在一些实施方案中，流动区段82的第一侧87和第二侧88可分别包括流动扩散部分87c、88c。流动扩散部分87c、88c可分别比第一侧87的第一部分87a和第二侧88的第一部分88a更靠近入口91。第一侧87和第二侧88的第一部分87a、88a可分别比第一侧87和第二侧88的第二部分87b、88b更靠近入口91。
当所得浆料76通过每个入口91进入流浆箱80时，所得浆料76首先分别进入流动区段82的内部89以及第一侧87和第二侧88的流动扩散部分87c、88c。而在此，所得浆料76的流动路径在横向83上的宽度增加。在分别穿过第一侧87和第二侧88的流扩散部分87c、88c之后，所得浆料76在分别通过第一侧87和第二侧88的第一部分87a、88a转移时在宽度上更大地膨胀。然后，所得浆料76的流动通过第一侧87和第二侧88的每一侧上的弯曲区段90，并最终分别通过第一侧87和第二侧88的第二部分87b、88b转移。重要的是，所得浆料76的流动宽度的这种受控膨胀以及第一侧87和第二侧88的第一部分87a、88a和第二部分87b、88b的组合分别提供了穿过流动区段82的内部89的改善的流动，这减小了所得浆料76在穿过流浆箱80时的涡旋或其他湍流特性。因此，流动区段89的内部89的侧轮廓77、79(例如，第一侧87和第二侧88)产生有利于使所得浆料76在流浆箱80中的时间最小化同时膨胀到用于形成基材12的期望宽度和高度的构型。这可以是显著的处理优点，其中来自组分44的供给的组分是干燥物品(例如SAM)，对于干燥物品，期望将暴露于形成所得浆料76的一部分的液体的时间最小化。
另外，流动区段82的内部89的变化的高度和宽度的构型被认为有助于为通过流浆箱80的所得浆料76提供增强的流动一致性。如上文所描述，内部89在入口91处的宽度W1小于内部89在出口92处的宽度W2，以允许所得浆料76在横向83上分散到基材12的期望宽度。当内部89的宽度随着所得浆料76通过流浆箱80而增加时，内部89的高度减小。如上所述，内部89在入口91处的高度H1大于流动区段82在出口92处的内部89的高度H2。通过随着宽度增加89而降低内部89的高度，所得浆料76通过流浆箱80的内部89的流动以更分层的方式维持。再次，这有助于减少所得浆料76在流浆箱80中的时间，如上所述，当所得浆料76包含来自用于干燥物品诸如SAM的组分44的供给的组分时，其可以是有利的，因为这期望使液体的暴露时间最小化。
还值得注意的是，据信在顶部表面86与底部表面84之间在入口91与出口92之间的z方向85的弧形形状提供了对所得浆料76的流动的增强控制，并且可有助于减少所得浆料76通过流浆箱80的流动的涡流或其他振动，这进一步增加了上文参照来自组分44的供给的组分所指出的优点。例如，据信该弧形形状可在所形成的基材12中在横向83上提供更一致的基重和纤维取向，特别是在用于泡沫成形工艺时。
返回参考图1和图4，设备10、110、210还可包括成形表面94，所得浆料76在离开流浆箱80的出口92之后沉积在该成形表面上。成形表面94可以是多孔片材，诸如织造带或筛网，或用于接受所得浆料76的任何其他合适的表面。在一些实施方案中，所得浆料76可沉积到可位于成形表面94的顶部上的另一预成形基材上。设备10、110还可包括脱水系统96，该脱水系统可被构造成从成形表面94上的所得浆料76移除液体。在一些实施方案中，脱水系统96可被构造成向所得浆料76提供真空以从所得浆料76抽吸液体，并且在这样做时，可将包含多根纤维20和组分44的所得浆料76转变成基材12。在一些实施方案中，设备10、110、210还可包括干燥系统98。干燥系统98可被构造成进一步干燥所得浆料76和/或基材12。在一些实施方案中，设备10、110、210可包括卷绕系统99，该卷绕系统可被构造成以辊方式卷绕基板12。在其他实施方案中，设备10、110、210可以以任何其他合适的构型来装饰基材12或收集基材12。
发泡流体
如本文所述的泡沫形成工艺可包括发泡流体。在一些实施方案中，发泡流体可占泡沫的约85％与约99.99％之间(按重量计)。在一些实施方案中，用于制造泡沫的发泡流体可包括至少约85％的泡沫(按重量计)。在某些实施方案中，发泡流体可占泡沫的约90％与约99.9％之间(按重量计)。在某些其他实施方案中，发泡流体可占泡沫的约93％与99.5％之间，或甚至占泡沫的约95％与约99.0％之间(按重量计)。在优选实施方案中，发泡流体可以是水，然而，可设想其他工艺可利用其他发泡流体。
发泡表面活性剂
如本文所述的泡沫形成工艺可利用一种或多种表面活性剂。纤维和表面活性剂与发泡液体和任何附加组分一起可形成稳定的分散体，所述分散体能够比干燥工艺持续更长的时间基本上保持高度孔隙率。就此而言，选择表面活性剂以提供具有至少2分钟、更优选地至少5分钟、最优选地至少10分钟的泡沫半衰期的泡沫。泡沫半衰期可以是表面活性剂类型、表面活性剂浓度、泡沫组分/固体水平和混合能力/泡沫中的空气含量的函数。泡沫中使用的发泡表面活性剂可选自本领域已知的一种或多种能够提供期望程度的泡沫稳定性的发泡表面活性剂。就此而言，发泡表面活性剂可选自阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂，条件是它们单独或与其他组分组合提供必需的泡沫稳定性或泡沫半衰期。应当理解，可使用多于一种表面活性剂，包括不同类型的表面活性剂(只要它们是相容的)和相同类型的多于一种表面活性剂。例如，阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的组合或者阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的组合由于其相容性可用于一些实施方案中。然而，在一些实施方案中，阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的组合可能由于表面活性剂之间的不相容性而不能令人满意地组合。
被认为适用于本公开的阴离子表面活性剂包括但不限于阴离子硫酸盐表面活性剂、烷基醚磺酸盐、烷基芳基磺酸盐或它们的混合物或组合。烷基芳基磺酸盐的实例包括但不限于烷基苯磺酸及其盐、二烷基苯二磺酸及其盐、二烷基苯磺酸及其盐、烷基酚磺酸/缩合烷基酚磺酸及其盐，或它们的混合物或组合。被认为适用于本公开的另外的阴离子表面活性剂的实例包括碱金属磺基蓖麻油酸盐(alkali metal sulforicinate)；脂肪酸的磺化甘油酯诸如椰子油酸的磺化单甘油酯；磺化一价醇酯的盐诸如油酰基羟乙基磺酸钠(sodium oleylisethianate)；脂肪酸的金属皂；氨基磺酸的酰胺，诸如油烯基甲基牛磺酸的钠盐；脂肪酸腈的磺化产物，诸如棕榈腈磺酸盐；碱金属烷基硫酸盐，诸如月桂基硫酸钠、月桂基硫酸铵或月桂基硫酸三乙醇胺；具有8个或更多个碳原子的烷基基团的醚硫酸盐，诸如月桂基醚硫酸钠、月桂基醚硫酸铵、烷基芳基醚硫酸钠以及烷基芳基醚硫酸铵；聚氧乙烯烷基醚的硫酸酯；烷基萘磺酸的钠盐、钾盐以及胺盐。某些磷酸盐表面活性剂，包括磷酸酯诸如月桂基磷酸酯钠(sodium lauryl phosphate ester)或可以商品名TRITON购自DowChemical Company的那些，也被认为适用于此。特别期望的阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠(SDS)。
阳离子表面活性剂也被认为适用于与本公开一起用于制造基材的一些实施方案。在一些实施方案中，诸如那些包括超吸收材料的实施方案中，由于阳离子表面活性剂和超吸收材料(其可以是阴离子的)之间的潜在相互作用，阳离子表面活性剂可能不太优选使用。发泡阳离子表面活性剂包括但不限于单碳基铵盐、二碳基铵盐、三碳基铵盐、单碳基鏻鎓盐、二碳基鏻鎓盐、三碳基磷鎓盐、碳基羧基盐、季铵盐、咪唑啉、乙氧基化胺、季磷脂等。另外的阳离子表面活性剂的实例包括各种脂肪酸胺和酰胺以及它们的衍生物，以及脂肪酸胺和酰胺的盐。脂族脂肪酸胺的实例包括十二烷基胺乙酸盐、十八烷基胺乙酸盐以及牛油脂肪酸的胺的乙酸盐；具有脂肪酸的芳族胺的同系物，诸如十二烷基苯胺(dodecylanalin)；衍生自脂族二胺的脂肪酰胺，诸如十一烷基咪唑啉；衍生自脂族二胺的脂肪酰胺，诸如十一烷基咪唑啉；衍生自二取代胺的脂肪酰胺，诸如油基氨基二乙胺；乙二胺的衍生物；季铵化合物及其盐，例如牛油三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵、双十六烷基氯化铵、烷基三甲基氢氧化铵、双十八烷基二甲基氢氧化铵、牛油三甲基氢氧化铵、三甲基氢氧化铵、甲基聚氧化亚乙基椰油基氯化铵，以及二棕榈基羟基乙基甲基硫酸铵；氨基醇的酰胺衍生物，诸如β-羟基乙基硬脂酰胺；以及长链脂肪酸的胺盐。被认为适用于本公开的阳离子表面活性剂的另外的实例包括苯扎氯铵、苄索氯铵、西曲溴铵、二硬脂基二甲基氯化铵、四甲基氢氧化铵等。
被认为适用于本公开的非离子表面活性剂包括但不限于环氧乙烷与长链脂肪醇或脂肪酸的缩合物、环氧乙烷与胺或酰胺的缩合物、环氧乙烷和环氧丙烷的缩合产物、脂肪酸烷醇酰胺以及脂肪胺氧化物。非离子表面活性剂的各种另外的实例包括硬脂醇、一硬脂酸脱水山梨醇酯、辛基葡糖苷、八乙二醇单十二烷基醚、月桂基葡糖苷、鲸蜡醇、椰油酰胺MEA、甘油一月桂酸酯、聚氧化烯烷基醚诸如聚乙二醇长链(12-14C)烷基醚、聚氧化烯脱水山梨醇醚、聚氧化烯烷氧基化酯、聚氧化烯烷基酚醚、乙二醇丙二醇共聚物、聚乙烯醇、烷基多糖、聚乙二醇脱水山梨醇一油酸酯、辛基酚环氧乙烷等。
发泡表面活性剂可根据需要以不同的量使用以实现期望的泡沫稳定性和泡沫中的空气含量。在某些实施方案中，发泡表面活性剂可占泡沫的约0.005％与约5％之间(按重量计)。在某些实施方案中，发泡表面活性剂可占泡沫的约0.05％与3％之间，或甚至占泡沫的约0.05％与约2％之间(按重量计)。
纤维
如上所述，本文所述的设备10、110和方法可包括从纤维18的供给提供纤维。在一些实施方案中，纤维可悬浮于可以是泡沫的流体供给16、28中。纤维的泡沫悬浮液可提供一种或多种纤维供给。在一些实施方案中，本文使用的纤维可包括天然纤维和/或合成纤维。在一些实施方案中，纤维供给18可仅包括天然纤维或仅包括合成纤维。在其他实施方案中，纤维供给18可包括天然纤维和合成纤维的混合物。本文所用的一些纤维可以是吸收性的，而本文所用的其他纤维可以是非吸收性的。非吸收性纤维可为由本文所述的方法和设备形成的基材提供特征，诸如改善流体的吸入或分布。
广泛多种纤维素纤维被认为适用于本文。在一些实施方案中，使用的纤维可为常规造纸纤维，诸如通过多种制浆工艺形成的木浆纤维，诸如牛皮纸浆、亚硫酸盐纸浆、漂白化学热机械纸浆(BCTMP)、化学热机械纸浆(CTMP)、压力/压力热机械纸浆(PTMP)、热机械纸浆(TMP)、热机械化学纸浆(TMCP)等。仅以举例的方式，在授予Laamanen等人的US4793898、授予Chang等人的US4594130、授予Kleinhart的US3585104、授予Gordon等人的US5595628、授予Shet的US5522967等中公开了制备木浆纤维的纤维和方法。此外，纤维可以是任何高平均纤维长度的木浆、低平均纤维长度的木浆或它们的混合物。合适的高平均长度纸浆纤维的实例包括软木纤维，诸如但不限于北方软木、南方软木、红木、红雪松、铁杉、松树(例如南方松)、云杉(例如黑云杉)等等。合适的低平均长度纸浆纤维的实例包括硬木纤维，诸如但不限于桉树、枫树、桦树、白杨等。
此外，如果需要，可以使用由再生材料获得的二次纤维，诸如来自例如新闻纸、回收的纸板以及办公废纸来源的纤维纸浆。在一个特别优选的实施方案中，在薄纸幅材中利用精制纤维，由此使得可减少原生和/或高平均纤维长度的木纤维(诸如软木纤维)的总量。
无论木浆纤维的来源如何，木浆纤维优选具有大于约0.2mm且小于约3mm，诸如约0.35mm与约2.5mm，或在约0.5mm至约2mm之间或甚至在约0.7mm与约1.5mm之间的平均纤维长度。
另外，可用于本公开的其他纤维素纤维包括非木质纤维。如本文所用，术语“非木质纤维”通常是指源自非木质单子叶或双子叶植物茎的纤维素纤维。可用于生产非木材纤维的双子叶植物的非限制性实例包括洋麻、黄麻、亚麻、苎麻和大麻。可用于生产非木材纤维的单子叶植物的非限制性实例包括谷类秸秆(小麦、黑麦、大麦、燕麦等)、秆(玉米、棉花、高粱、海茨佩尔罗等)、藤条(竹子、剑麻、蔗渣等)和草类(芒草、西班牙草、柠檬、萨白、柳枝稷等)。在其他某些情况下，非木纤维可源自水生植物诸如水葫芦、微藻诸如螺旋藻和大型海藻诸如红藻或褐藻。
另外，用于制造本文中的基材的其他纤维素纤维可包括通过纺丝形成的合成纤维素纤维类型，包括在其所有类型中的人造丝，以及衍生自粘胶纤维或化学改性纤维素的其他纤维，诸如，例如，可以商品名LYOCELL和TENCEL购得的那些。
在一些实施方案中，非木质和合成纤维素纤维可具有大于约0.2mm的纤维长度，包括例如具有在约0.5mm与约50mm之间或在约0.75mm与约30mm之间或甚至在约1mm与约25mm之间的平均纤维尺寸。一般而言，在使用平均长度相对较大的纤维时，改变发泡表面活性剂的量和类型通常是有利的。例如，在一些实施方案中，如果使用平均长度相对较大的纤维，则利用相对更高量的发泡表面活性剂以便帮助实现具有所需泡沫半衰期的泡沫可能是有益的。
可用于本公开的其他纤维包括对成形流体具有抗性的纤维，即不具有吸收性并且其抗弯刚度基本上不受成形流体存在的影响的那些纤维。如上所述，通常成形流体将包括水。通过非限制性实例的方式，耐水纤维包括诸如包含聚烯烃、聚酯(PET)、聚酰胺、聚乳酸或其他纤维形成聚合物的聚合物纤维的纤维。诸如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的聚烯烃纤维尤其适用于本公开。在一些实施方案中，非吸收性纤维可以是回收纤维、可堆肥纤维和/或海洋可降解纤维。另外，本文还可使用没有显著吸收特性的高度交联的纤维素纤维。就此而言，由于其对水的吸收性水平非常低，所以耐水纤维在接触含水流体时不经历显著的抗弯刚度变化，并因此能够在润湿时维持开放的复合结构。纤维的纤维直径可有助于提高抗弯刚度。例如，PET纤维无论在干态还是湿态都比聚烯烃纤维具有更高的抗弯刚度。纤维旦尼尔越高，纤维表现出的抗弯刚度越高。耐水纤维理想地具有小于约1并且更理想地在约0与约0.5之间的保水值(WRV)。在某些方面，希望纤维或其至少一部分包括非吸收性纤维。
合成纤维和/或耐水纤维可具有大于约0.2mm的纤维长度，包括例如具有在约0.5mm与约50mm之间或在约0.75mm与约30mm之间或甚至在约1mm与约25mm之间的平均纤维尺寸。
在一些实施方案中，合成和/或耐水纤维可具有卷曲结构，以增强泡沫形成的纤维基材的体积生成能力。例如，与具有相同纤维直径和纤维长度的PET直短纤维相比，PET卷曲短纤维可能能够生成更高的厚度(或导致低的片材密度)。
在一些实施方案中，纤维的总含量可占泡沫的约0.01％与约10％之间(按重量计)，而在一些实施方案中占泡沫的约0.1％与约5％之间(按重量计)。
粘结剂
在一些实施方案中，流体供给16、28可包括粘结剂材料。可用于本公开的粘结剂材料可包括但不限于热塑性粘结剂纤维，诸如PET/PE双组分粘结剂纤维和水相容的粘合剂，诸如胶乳。在一些实施方案中，本文所用的粘结剂材料可以是粉末形式，例如诸如热塑性PE粉末。重要的是，粘结剂可包括在干燥的基材上不溶于水的粘结剂。在某些实施方案中，本公开中使用的胶乳可以是阳离子的或阴离子的以有利于施加并粘附到本文中可使用的纤维素纤维。例如，被认为适用的胶乳包括但不限于阴离子苯乙烯-丁二烯共聚物、聚乙酸乙烯酯均聚物、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物、乙酸乙烯酯-丙烯酸共聚物、乙烯-氯乙烯共聚物、乙烯-氯乙烯-乙酸乙烯酯三元共聚物、丙烯酸聚氯乙烯聚合物、丙烯酸聚合物、腈聚合物，以及本领域已知的其他合适的阴离子胶乳聚合物。此类胶乳的实例描述于授予Hager的US4785030、授予Hamada的US6462159、授予Chuang等人的US6752905等中。合适的热塑性粘结剂纤维的实例包括但不限于具有至少一种相对低熔点的热塑性聚合物诸如聚乙烯的单组分和多组分纤维。在某些实施方案中，可使用聚乙烯/聚丙烯皮/芯短纤维。粘结剂纤维可具有与上文关于合成纤维素纤维所述的那些一致的长度。
液体形式的粘结剂，诸如胶乳乳液，可占泡沫的约0％与约10％之间(按重量计)。在某些实施方案中，非纤维粘结剂可占泡沫的约0.1％与10％之间(按重量计)，或甚至在约0.2％与约5％之间，或甚至占泡沫的约0.5％与约2％之间(按重量计)。粘结剂纤维在使用时可按比例添加到其他组分中以实现期望的纤维比率和结构，同时保持泡沫的总固体含量低于上述量。例如，在一些实施方案中，粘结剂纤维可占总纤维重量的约0％与约50％之间，更优选地在一些实施方案中占总纤维重量的约5％与约40％之间。
泡沫稳定剂
在一些实施方案中，如果流体供给16、28被构造为泡沫，则泡沫可任选地还包括本领域已知的一种或多种泡沫稳定剂，所述泡沫稳定剂与泡沫的组分相容，并且另外，不干扰纤维素纤维之间的氢键合。被认为适用于本公开的泡沫稳定剂包括但不限于一种或多种两性离子化合物、氧化胺、烷基化聚环氧烷或它们的混合物或组合。泡沫稳定剂的具体实例包括但不限于椰油基氧化胺、异壬基二甲基氧化胺、正十二烷基二甲基氧化胺等。
在一些实施方案中，如果利用，泡沫稳定剂可占泡沫的约0.01％与约2％之间(按重量计)。在某些实施方案中，泡沫稳定剂可占泡沫的约0.05％与1％之间，或甚至占泡沫的约0.1％与约0.5％之间(按重量计)。
组分
在本文所述的方法中，泡沫形成工艺可包括添加一种或多种组分作为将被结合到基材12中的附加添加剂。例如，可在如本文所述的基材12的形成过程中添加的一种附加添加剂可以是超吸收材料(SAM)。SAM通常以微粒形式提供，并且在某些方面，可包括不饱和羧酸或其衍生物的聚合物。通常通过使聚合物与二官能或多官能内部交联剂交联而使得这些聚合物不溶于水，但是水可溶胀。这些内部交联的聚合物至少部分被中和，并且通常在聚合物主链上含有侧接的阴离子羧基基团，其使得聚合物能够吸收含水流体，诸如体液。通常，对SAM颗粒进行后处理以交联颗粒表面上的侧接阴离子羧基基团。通过已知的聚合技术制造SAM，理想的是通过凝胶聚合在水溶液中聚合。此聚合工艺的产物是含水聚合物凝胶，即通过机械力在尺寸上减小为小颗粒的SAM水凝胶，然后使用本领域已知的干燥程序和设备进行干燥。在干燥工艺之后，将所得的SAM颗粒粉碎至期望的粒度。超吸收材料的实例包括但不限于在授予Azad等人的US7396584、授予Dodge等人的US7935860、授予Azad等人的US2005/5245393、授予Bergam等人的US2014/09606、授予Chang等人的WO2008/027488等中所描述的那些。另外，为了帮助加工，可以对SAM进行处理，以便使材料在泡沫的形成和高度膨胀泡沫的形成过程中暂时是非吸收性的。例如，在一个方面，可用水溶性保护性涂层处理SAM，所述水溶性保护性涂层具有经过选择的溶解速率，以使SAM基本上不暴露于含水载体，直到高度膨胀泡沫已经形成并开始干燥操作。另选地，为了防止或限制加工期间的过早膨胀，可在低温下将SAM引入该工艺。
在结合SAM的一些实施方案中，SAM可占泡沫的约0％与约40％之间(按重量计)。在某些实施方案中，SAM可占泡沫的约1％与约30％之间(按重量计)，或者甚至占泡沫的约10％与约30％之间(按重量计)。
其他添加剂可包括一种或多种湿强度添加剂，其可被添加到泡沫或流体供给16,28中以便帮助改善超低密度复合纤维素材料的相对强度。适用于造纸纤维和薄纸制造的此类强度添加剂在本领域中是已知的。暂时性湿强度添加剂可以是阳离子、非离子或阴离子的。此类暂时性湿强度添加剂的实例包括PAREZ？631NC和PAREZ(R)725暂时性湿强度树脂，其为可从位于West Paterson,N.J.的Cytec Industries购得的阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺。这些和类似树脂描述于授予Coscia等人的US3556932和Williams等人的US3556933中。暂时性湿强度添加剂的另外实例包括二醛淀粉和其他含醛聚合物，诸如授予Schroeder等人的US6224714、授予Shannon等人的US6274667、授予Schroeder等人的US6287418以及授予Shannon等人的US6365667等中所描述的那些。
包含阳离子低聚或聚合树脂的永久性湿强剂也可用于本公开。聚酰胺-聚胺-表氯醇型树脂，诸如由Solenis出售的KYMENE 557H，是最广泛使用的永久性湿强剂并且适用于本公开。此类材料已经在以下授予Keim的US3700623、授予Keim的US3772076、授予Petrovich等人的US3855158、授予Petrovich等人的US3899388、授予Petrovich等人的US4129528、授予Petrovich等人的US4147586、授予Van Eenam的US4222921等中有所描述。其他阳离子树脂包括聚乙烯亚胺树脂和通过甲醛与三聚氰胺或脲的反应获得的氨基塑料树脂。在本公开的复合纤维素产物的制造中，永久性和暂时性湿强度树脂可一起使用。此外，干强度树脂也可任选地施加到本公开的复合纤维素幅材上。此类材料可包括但不限于改性淀粉和其他多糖诸如阳离子、两性和阴离子淀粉以及瓜尔胶和刺槐豆胶、改性聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、糖、聚乙烯醇、壳聚糖等。
如果使用，此类湿强度和干强度添加剂可占纤维素纤维干重的约0.01％与约5％之间。在某些实施方案中，强度添加剂可占纤维素纤维干重的约0.05％与约2％之间，或者甚至占纤维素纤维干重的约0.1％与约1％之间。
还可以将其他附加组分添加到泡沫中，只要它们不显著干扰高度膨胀的稳定泡沫的形成、纤维素纤维之间的氢键合或幅材的其他期望特性即可。作为实例，附加添加剂可根据需要包括一种或多种颜料、不透明剂、抗微生物剂、pH调节剂、皮肤有益剂、气味吸收剂、芳香剂、可热膨胀的微球、泡沫颗粒(诸如粉碎的泡沫颗粒)等，以赋予或改善一种或多种物理或美学属性。在某些实施方案中，复合纤维素幅材可包括皮肤有益剂，诸如，例如，抗氧化剂、收敛剂、调理剂、润肤剂、除臭剂、外用止痛剂、成膜剂、湿润剂、水溶助长剂、pH调节剂、表面改性剂、护肤剂等。
在使用时，各种组分理想地占泡沫的小于约2％(按重量计)、更理想地占泡沫的小于约1％(按重量计)、甚至占泡沫的小于约0.5％(按重量计)。
在一些实施方案中，固体含量，包括本文所含的纤维或颗粒，理想地占泡沫的不超过约40％。在某些实施方案中，纤维素纤维可占泡沫的约0.1％与约5％之间，或占泡沫的约0.2％与约4％之间，或甚至占泡沫的约0.5％与约2％之间。
如本文所述的方法和设备10、110、210可有利于形成个人护理产品的一种或多个种组分。例如，在一个实施方案中，本文所述的基材12可以是用于吸收制品的吸收芯，诸如但不限于尿布、成人失禁衣服或女性护理产品。本文所述的基材12还可有利于用于其他产品，诸如但不限于面巾纸、擦拭物和擦巾。
实施方案：
实施方案1：一种用于形成包含组分的基材的方法，所述方法包括：提供第一流体供给；提供第二流体供给，其中所述第一流体供给和所述第二流体供给中的至少一者包含多根纤维；提供组分进料系统；向所述组分进料系统提供所述组分的供给，其中所述组分包含颗粒和纤维中的至少一者；转移所述第一流体供给；将所述组分引入喷射器中的所述第二流体供给；转移包含所述组分的所述第二流体供给；将所述第一流体供给与包含所述组分的所述第二流体供给混合以提供所得浆料；将所述所得浆料通过流浆箱转移到成形表面；以及使所述所得浆料脱水以提供包含所述组分的所述基材。
实施方案2：如实施方案1所述的方法，其中所述第一流体供给是第一泡沫，所述第一泡沫包含所述多根纤维、水和表面活性剂。
实施方案3：如实施方案1或2所述的方法，其中所述第二流体供给是第二泡沫，所述第二泡沫包含水和表面活性剂。
实施方案4：如前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述喷射器包括：第一入口，所述第一入口与所述组分的所述供给流体连通；第二入口，所述第二入口与所述第二流体供给流体连通；以及排放口。
实施方案5：如实施方案4所述的方法，其中所述组分进料系统包括出口导管，所述出口导管包括出口轴线，并且其中所述喷射器的所述第一入口包括第一入口轴线，所述第一入口轴线与所述出口轴线同轴。
实施方案6：如实施方案4或5所述的方法，其中所述组分进料系统包括出口导管，所述出口导管包括出口轴线，并且其中所述排放口包括排放轴线，所述排放轴线与所述出口轴线同轴。
实施方案7：如实施方案4至6中任一项所述的方法，其中在将所述第二组分引入所述第二流体供给之前在第二流体压力下转移所述第二流体供给，并且其中包含所述组分的所述第二流体供给在排放压力下离开所述喷射器的所述排放口，所述方法还包括：控制所述排放压力与第二流体供给压力之间的压力差。
实施方案8：如前述实施方案中任一项所述的方法，其中所述组分是颗粒。
实施方案9：如实施方案8所述的方法，其中所述颗粒是超吸收材料。
实施方案10：一种用于形成包含组分的基材的方法，所述方法包括：提供第一流体供给；提供第二流体供给，其中所述第一流体供给和所述第二流体供给中的至少一者包含多根纤维；提供组分进料系统；向所述组分进料系统提供所述组分的供给；转移所述第一流体供给；在第二流体供给压力下转移所述第二流体供给；在混合接头处将所述组分引入所述第二流体供给；通过所述混合接头的排放口转移包含所述组分的所述第二流体供给，包含所述组分的所述第二流体供给在混合接头排放压力下转移，控制所述混合接头排放压力与所述第二流体供给压力之间的压力差；将所述第一流体供给与包含所述组分的所述第二流体供给混合以提供所得浆料；将所述所得浆料通过流浆箱转移到成形表面；以及使所述所得浆料脱水以提供包含所述组分的所述基材。
实施方案11：如实施方案10所述的方法，其中控制所述混合接头排放压力与所述第二流体供给压力之间的所述压力差包括将所述混合接头排放压力与所述第二流体供给压力之间的所述压力差保持小于或等于25磅每平方英寸。
实施方案12：如实施方案10或11所述的方法，其中所述混合接头包括喷射器。
实施方案13：如实施方案12所述的方法，其中所述喷射器包括：第一入口，所述第一入口与所述组分的所述供给流体连通；第二入口，所述第二入口与所述第二流体供给流体连通；以及所述排放口。
实施方案14：如实施方案13所述的方法，其中所述组分进料系统包括出口导管，所述出口导管包括出口轴线，并且其中所述喷射器的所述第一入口包括第一入口轴线，所述第一入口轴线与所述出口轴线同轴。
实施方案15：如实施方案10至14中任一项所述的方法，其中所述第一流体供给是第一泡沫，所述第一泡沫包含所述多根纤维、水和表面活性剂，并且其中所述第二流体供给是第二泡沫，所述第二泡沫包括水和表面活性剂。
实施方案16：如实施方案10至15中任一项所述的方法，其中所述组分是颗粒。
实施方案17：如实施方案16所述的方法，其中所述颗粒是超吸收材料。
实施方案18：一种用于形成包含组分的基材的方法，所述方法包括：提供第一流体供给；提供组分进料系统；向所述组分进料系统提供所述组分的供给，其中所述组分包含颗粒和纤维中的至少一者；转移所述第一流体供给；在喷射器处将所述组分引入所述第一流体供给以提供所得浆料；将所述所得浆料通过流浆箱转移到成形表面；以及使所述所得浆料脱水以提供包含所述组分的所述基材。
实施方案19：如实施方案18所述的方法，其中所述第一流体供给包含多根纤维。
实施方案20：如实施方案19所述的方法，其中所述第一流体供给是第一泡沫，所述第一泡沫包含所述多根纤维、水和表面活性剂，并且其中所述组分是颗粒。
实施方案21：如实施方案18至20中任一项所述的方法，其中所述第一流体供给在第一供给压力下提供到所述喷射器，其中所述所得浆料在排放压力下离开所述喷射器，所述方法还包括：控制所述排放压力与所述第一供给压力之间的压力差。
实施方案22：如实施方案18至21中任一项所述的方法，其中所述喷射器包括：第一入口，所述第一入口与所述组分的所述供给流体连通；第二入口，所述第二入口与所述第二流体供给流体连通；以及排放口。
实施方案23：如实施方案22所述的方法，其中所述组分进料系统包括出口导管，所述出口导管包括出口轴线，并且其中所述喷射器的所述第一入口包括第一入口轴线，所述第一入口轴线与所述出口轴线同轴。
实施方案24：如实施方案22或23所述的方法，其中所述组分进料系统包括出口导管，所述出口导管包括出口轴线，并且其中所述排放口包括排放轴线，所述排放轴线与所述出口轴线同轴。
在具体实施方案中引用的所有文件的相关部分以引用的方式并入本文中；任何文件的引用不应被理解为承认它是关于本发明的现有技术。在本书面文件中的术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中的术语的任何含义或定义冲突的情况下，应当以赋予本书面文件中的术语的含义或定义为准。
虽然已示出并描述了特定实施方案，但对于所属领域的技术人员将显而易见的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种其他改变和修改。因此，预期在所附权利要求书中涵盖处于本发明的范围内的所有此类改变和修改。

Claims (24)

1.一种用于形成包含组分的基材的方法，所述方法包括：
提供第一流体供给；
提供第二流体供给，其中所述第一流体供给和所述第二流体供给中的至少一者包含多根纤维；
提供组分进料系统；
向所述组分进料系统提供所述组分的供给，其中所述组分包含颗粒和纤维中的至少一者；
转移所述第一流体供给；
将所述组分引入喷射器中的所述第二流体供给；
转移包含所述组分的所述第二流体供给；
将所述第一流体供给与包含所述组分的所述第二流体供给混合以提供所得浆料；
将所述所得浆料通过流浆箱转移到成形表面；以及
使所述所得浆料脱水以提供包含所述组分的所述基材。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一流体供给是第一泡沫，所述第一泡沫包含所述多根纤维、水和表面活性剂。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第二流体供给是第二泡沫，所述第二泡沫包含水和表面活性剂。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述喷射器包括：
第一入口，所述第一入口与所述组分的所述供给流体连通；
第二入口，所述第二入口与所述第二流体供给流体连通；以及
排放口。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述组分进料系统包括出口导管，所述出口导管包括出口轴线，并且其中所述喷射器的所述第一入口包括第一入口轴线，所述第一入口轴线与所述出口轴线同轴。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述组分进料系统包括出口导管，所述出口导管包括出口轴线，并且其中所述排放口包括排放轴线，所述排放轴线与所述出口轴线同轴。
7.如权利要求4所述的方法，其中在将所述第二组分引入所述第二流体供给之前在第二流体压力下转移所述第二流体供给，并且其中包含所述组分的所述第二流体供给在排放压力下离开所述喷射器的所述排放口，所述方法还包括：
控制所述排放压力与第二流体供给压力之间的压力差。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述组分是颗粒。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述颗粒是超吸收材料。
10.一种用于形成包含组分的基材的方法，所述方法包括：
提供第一流体供给；
提供第二流体供给，其中所述第一流体供给和所述第二流体供给中的至少一者包含多根纤维；
提供组分进料系统；
向所述组分进料系统提供所述组分的供给；
转移所述第一流体供给；
在第二流体供给压力下转移所述第二流体供给；
在混合接头处将所述组分引入所述第二流体供给；
通过所述混合接头的排放口转移包含所述组分的所述第二流体供给，包含所述组分的所述第二流体供给在混合接头排放压力下转移，
控制所述混合接头排放压力与所述第二流体供给压力之间的压力差；
将所述第一流体供给与包含所述组分的所述第二流体供给混合以提供所得浆料；
将所述所得浆料通过流浆箱转移到成形表面；以及
使所述所得浆料脱水以提供包含所述组分的所述基材。
11.如权利要求10所述的方法，其中控制所述混合接头排放压力与所述第二流体供给压力之间的所述压力差包括将所述混合接头排放压力与所述第二流体供给压力之间的所述压力差保持小于或等于25磅每平方英寸。
12.如权利要求10所述的方法，其中所述混合接头包括喷射器。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述喷射器包括：
第一入口，所述第一入口与所述组分的所述供给流体连通；
第二入口，所述第二入口与所述第二流体供给流体连通；以及
所述排放口。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述组分进料系统包括出口导管，所述出口导管包括出口轴线，并且其中所述喷射器的所述第一入口包括第一入口轴线，所述第一入口轴线与所述出口轴线同轴。
15.如权利要求10所述的方法，其中所述第一流体供给是第一泡沫，所述第一泡沫包含所述多根纤维、水和表面活性剂，并且其中所述第二流体供给是第二泡沫，所述第二泡沫包括水和表面活性剂。
16.如权利要求10所述的方法，其中所述组分是颗粒。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述颗粒是超吸收材料。
18.一种用于形成包含组分的基材的方法，所述方法包括：
提供第一流体供给；
提供组分进料系统；
向所述组分进料系统提供所述组分的供给，其中所述组分包含颗粒和纤维中的至少一者；
转移所述第一流体供给；
在喷射器处将所述组分引入所述第一流体供给以提供所得浆料；
将所述所得浆料通过流浆箱转移到成形表面；以及
使所述所得浆料脱水以提供包含所述组分的所述基材。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述第一流体供给包含多根纤维。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述第一流体供给是第一泡沫，所述第一泡沫包含所述多根纤维、水和表面活性剂，并且其中所述组分是颗粒。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述第一流体供给在第一供给压力下提供到所述喷射器，其中所述所得浆料在排放压力下离开所述喷射器，所述方法还包括：
控制所述排放压力与所述第一供给压力之间的压力差。
22.如权利要求18所述的方法，其中所述喷射器包括：
第一入口，所述第一入口与所述组分的所述供给流体连通；
第二入口，所述第二入口与所述第一流体供给流体连通；以及
排放口。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述组分进料系统包括出口导管，所述出口导管包括出口轴线，并且其中所述喷射器的所述第一入口包括第一入口轴线，所述第一入口轴线与所述出口轴线同轴。
24.如权利要求22所述的方法，其中所述组分进料系统包括出口导管，所述出口导管包括出口轴线，并且其中所述排放口包括排放轴线，所述排放轴线与所述出口轴线同轴。
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