CN117980559A - 用于控制循环发泡流体的温度的方法和系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于主动冷却流体，特别是发泡流体的方法和系统。该发泡流体能够包括用于形成幅材的发泡纤维悬浮液。该发泡纤维悬浮液围绕再循环回路进送并且使用热交换器主动冷却。

Description

用于控制循环发泡流体的温度的方法和系统

背景技术

许多薄纸产品如面巾纸、卫生纸、纸巾、工业擦拭物等是根据湿法成网工艺生产的。湿法成网幅材是通过将纸浆纤维的水性悬浮液沉积到成形织物上，并且随后去除新形成幅材中的水而制成的。

为了改善薄纸幅材的各种特性，还已根据泡沫形成工艺来形成幅材。在泡沫形成工艺期间，形成发泡纤维悬浮液，并且将该发泡纤维悬浮液铺展到移动的多孔传送带上，以用于生产初期幅材。泡沫形成幅材可以展现出在松厚度、拉伸、厚度和/或吸收性方面的改进。

除了薄纸幅材以外，泡沫形成可用于制造所有不同类型的幅材和产品。例如，相对较长的纤维和合成纤维可以使用泡沫形成工艺结合到幅材中。因此，泡沫形成工艺可以比许多湿法成网工艺更通用。事实上，泡沫形成工艺可以用于生产所有不同类型的非织造幅材，包括主要由具有较低松厚度特性的合成纤维制成的幅材。

在泡沫形成工艺期间，发泡纤维悬浮液通常通过将水和发泡剂与纤维配料组合来生产。发泡剂例如可以是表面活性剂。将水、发泡剂和纤维混合在一起并搅拌以产生泡沫。为了防止泡沫在形成幅材之前降解，可以连续地共混或搅拌发泡纤维悬浮液。然而，连续地搅拌发泡纤维悬浮液可以导致发泡纤维悬浮液温度升高。随时间推移，温度会升高并积聚，这可能会影响生产幅材的能力。

鉴于上述情况，目前需要一种用于在泡沫形成工艺期间控制泡沫温度的方法和系统。

发明内容

一般来说，本公开涉及一种用于在泡沫形成工艺期间控制温度的方法和系统。泡沫形成工艺可以用于生产各种不同的产品和制品，包括幅材。例如，泡沫形成工艺可以用于生产所有不同类型的非织造幅材、薄纸幅材等。本公开的方法和系统涉及维持含有在发泡悬浮液中的纤维配料具有均匀和优异的泡沫性质，同时还控制泡沫的温度。以这种方式，本公开的方法和系统可以用于生产具有最佳性质的幅材。

在一个实施方案中，例如，本公开涉及一种用于生产幅材的方法。该方法包括：形成发泡纤维悬浮液；以及将发泡纤维悬浮液的至少一部分沉积到成形表面上以用于生产幅材。根据本公开，发泡纤维悬浮液的至少一部分被进送通过再循环回路，以便将纤维悬浮液维持在发泡状态。当流过再循环回路时，本公开的方法还包括主动冷却发泡纤维悬浮液的步骤。例如，在一个方面，发泡纤维悬浮液在流过再循环回路时可以维持低于预设温度。例如，预设温度可以低于约55℃，诸如低于约50℃，诸如低于约45℃，诸如低于约40℃，诸如低于约35℃，诸如低于约30℃。

在一个实施方案中，发泡纤维悬浮液通过被进送通过热交换器来主动冷却。例如，热交换器可以是壳管式热交换器，其中发泡悬浮液流过热交换器中的至少一个管并且被冷却流体诸如水围绕。冷却流体可以以与发泡纤维悬浮液的流动方向相反的方向或与发泡纤维悬浮液的流动方向相同的方向流过热交换器。在该方法期间，发泡纤维悬浮液可以冷却至少3℃，诸如至少5℃，诸如至少约8℃。

发泡纤维悬浮液可以包含纤维素纤维、合成纤维和它们的混合物。在一个方面，发泡纤维悬浮液仅含有纸浆纤维，诸如软木纤维。在替代实施方案中，发泡纤维悬浮液可以包含纸浆纤维和聚合物合成纤维(诸如聚酯纤维或聚烯烃纤维)的混合物。在又一个实施方案中，发泡纤维悬浮液可以含有仅合成聚合物纤维。

发泡纤维悬浮液可以通过将纤维配料与水和发泡剂(诸如表面活性剂)组合而形成。表面活性剂可以包括十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸铵、脂肪酸胺、氧化胺、脂肪酸季化合物、烷基多糖苷、月桂基硫酸盐或它们的混合物。

在一个实施方案中，再循环回路可以与混合罐连通。混合罐可以被构造成接纳水、表面活性剂和纤维配料，以便形成发泡纤维悬浮液。混合罐可以与幅材形成工艺连通以用于将发泡纤维悬浮液进送到成形表面。当发泡纤维悬浮液被进送到成形表面时，水、表面活性剂和纤维配料可以被进送到混合罐以用于将发泡纤维悬浮液维持在罐内的期望体积水平。发泡纤维悬浮液可以含有至少20体积％的空气。例如，发泡纤维悬浮液可以含有至少约25体积％，诸如至少约30体积％，诸如至少约35体积％的空气。

在一个实施方案中，该方法可以操作成使得发泡纤维悬浮液仅在达到某一冷却启动温度之后才主动冷却。例如，冷却启动温度可以大于约30℃，诸如大于约40℃，诸如大于约45℃，诸如大于约50℃，并且通常小于约60℃。

本公开还涉及一种用于形成幅材的系统。该系统包括用于容纳发泡纤维悬浮液的混合罐。混合罐与水供应器、表面活性剂供应器和纤维供应器流体连通以用于接纳并且组合水、表面活性剂和纤维配料。混合罐与幅材形成工艺流体连通，该幅材形成工艺被构造成由发泡纤维悬浮液形成幅材。该系统还包括再循环回路。发泡纤维悬浮液通过再循环回路循环。例如，再循环回路可以使发泡纤维悬浮液从混合罐流动并且返回到混合罐。根据本公开，该系统还包括沿着再循环回路定位的热交换器。热交换器接纳发泡纤维悬浮液流。热交换器还接纳冷却流体以用于冷却发泡纤维悬浮液。在一个实施方案中，热交换器可以是壳管式热交换器，其中发泡纤维悬浮液被进送通过被冷却流体围绕的至少一个管。

在一个实施方案中，该系统可以包括温度传感装置和控制器。例如，控制器可以是任何合适的可编程装置，诸如微处理器。温度感测装置可以确定发泡纤维悬浮液的温度并且可以被配置成将温度信息传送给控制器。控制器可以基于从温度传感装置所接收的温度信息来控制通过热交换器的冷却流体的流动，以便将发泡纤维悬浮液的温度维持低于期望温度。例如，该系统可以用于将发泡纤维悬浮液的温度维持低于50℃，诸如低于40℃。

本公开的其他特征和方面在下文更详细地讨论。

附图说明

在说明书的其余部分(包括对附图的参考)中更具体地阐述了本公开的全面且能够实现的公开内容，在附图中：

图1是根据本公开的幅材制造系统的一个实施方案；

图2是根据本公开的具有主动冷却的流体再循环回路的一个实施方案；

图3是在以下示例中接收到的一些结果的曲线图；并且

图4是示出在以下示例中获得的一些结果的曲线图。

在本说明书和附图中对附图标记的反复使用旨在代表本发明的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

本领域的普通技术人员应理解，本论述只是对示例性实施方案的描述，并且无意限制本公开的更广泛的方面。

一般来说，本公开涉及一种用于通过首先生成发泡纤维悬浮液并且然后将发泡纤维悬浮液沉积到成形表面上来形成幅材的系统和方法。可以根据本公开形成所有不同类型的幅材。这种幅材可以包括主要由纤维素纤维制成的幅材，诸如薄纸幅材，以及主要由合成纤维制成的幅材，诸如各种其他非织造幅材。在由发泡纤维悬浮液生产幅材时，将泡沫维持在具有期望特性的均匀状态可以极大地促进幅材的形成并且可以增强幅材的各种性质。另外，维持均匀的泡沫组合物生产具有均匀性质的幅材。

为了控制泡沫性质，发泡纤维悬浮液可以在罐中形成，并且然后围绕再循环回路泵送。再循环回路不仅可以控制并维持泡沫性质，而且还可以促进纤维在泡沫内的均匀分布。然而，在围绕再循环回路行进期间，发泡纤维悬浮液的温度可能会升高。事实上，在某些布置中，发泡纤维悬浮液每小时可以增加大于1℃，诸如大于约2℃，诸如甚至大于约3℃。这种温度升高可能会导致各种缺陷。例如，随着温度升高，泡沫质量和均匀性可能会受到损害。另外，系统内的压力可能会增加，这可以导致系统内的各种部件出现故障。

用于降低再循环回路中的温度的一种方法是定期地添加新水源，同时添加更多发泡剂并移除类似体积的发泡纤维悬浮液。然而，已经发现这种方法是无效的。例如，温度升高仍然可能发生。另外，上述技术效率极低，并且导致大量浪费。

就这一点而言，本公开涉及一种用于控制发泡纤维悬浮液温度的系统和方法。更具体地，本公开的系统和方法涉及当发泡纤维悬浮液围绕再循环回路循环或泵送时，使用一个或多个热交换器主动冷却发泡纤维悬浮液。事实上，已经发现本公开的系统和方法不仅可以有效地冷却发泡纤维悬浮液，而且还可以用于将发泡纤维悬浮液的温度维持在仔细控制的预设极限和公差内。

尽管本公开的方法和系统可以用于任何合适的过程或环境中，但在一个方面，本公开的方法和系统可以用于生产幅材，同时维持具有受控性质的发泡纤维悬浮液。例如，该过程可以是造纸或薄纸制造过程或生产吸收制品的组分的过程。仅出于示例性和说明性的目的，参考图1，示出了造纸或薄纸制造过程的一个实施方案。图1中所示的过程是用于生产高松厚度薄纸产品如面巾纸、卫生纸、纸巾等的过程的局部视图。图1所示的过程也可以用作生产所有不同类型的幅材(诸如由合成纤维制成的非织造幅材)的基础。应当理解，本公开的方法可以用于所有不同类型的过程。然而，仅出于示例性目的，图1所示的过程将被描述为用于生产含有纤维素纤维的幅材的过程。

在形成薄纸幅材时，将含有纤维素纤维的纤维配料与水组合，以形成纤维的含水悬浮液。然后将含水纤维悬浮液沉积到成形表面上以形成幅材，然后将该幅材输送到下游，任选地进行进一步处理，并最终干燥并卷绕成卷。通常将一种或多种表面活性剂添加到含水纤维悬浮液中，以提供各种益处和优点。例如，表面活性剂可以增加纤维的润湿性和/或产生更好和更均匀的纤维分散。

在一个实施方案中，表面活性剂可以用作形成泡沫的发泡剂。纤维包含在泡沫中，并然后沉积到成形表面上。因此，与液态水相反，载体是用于纤维的泡沫。泡沫可以包含大量的空气。在泡沫形成工艺中，使用较少的水来形成幅材，并因此需要较少的能量来干燥幅材。

在泡沫形成工艺中，表面活性剂或发泡剂通常以大于约0.001重量％，诸如大于约0.05重量％，诸如大于约2重量％的量，诸如以大于约5重量％的量，诸如以大于约10重量％的量，诸如以大于约15重量％的量与水组合。一种或多种发泡剂通常以少于约50重量％的量、例如少于约40重量％的量、例如少于约30重量％的量、例如少于约20重量％的量存在。在一个方面，表面活性剂浓度可以保持在低量，诸如0.001重量％至约1重量％。例如，在一个实施方案中，表面活性剂水平保持在约200ppm至2000ppm，诸如约300ppm至1500ppm。

一旦发泡剂和水组合，就将混合物共混或以其他方式经受能够形成泡沫的力。泡沫通常是指多孔基质，其是可以相互连接以形成通道或毛细管的中空单元或气泡的聚集体。

泡沫密度可根据具体应用和各种因素而变化，包括所用的纤维配料。在一个实施方案中，例如，泡沫的泡沫密度可以大于约200g/L，例如大于约250g/L，例如大于约300g/L。泡沫密度通常小于约600g/L，例如小于约500g/L，例如小于约400g/L，例如小于约350g/L。在一个实施方案中，例如，使用泡沫密度通常小于约350g/L、例如小于约340g/L、例如小于约330g/L的较低密度泡沫。泡沫的空气含量通常将大于约30％，例如大于约40％，例如大于约50％，例如大于约60％。空气含量通常小于约80体积％，例如小于约70体积％，例如小于约65体积％。

可以结合到该过程中的表面活性剂包含各种有机化合物。在一个实施方案中，使用非离子表面活性剂。例如，非离子表面活性剂可以包括烷基多糖苷。例如，在一个方面，表面活性剂可以是C8烷基多糖苷、C10烷基多糖苷或C8和C10烷基多糖苷的混合物。其他表面活性剂可以包括十二烷基硫酸钠，诸如月桂基硫酸钠、月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠、月桂基醚硫酸钠或月桂基硫酸铵。在其他实施方案中，表面活性剂可以包括任何合适的阳离子和/或两性表面活性剂。例如，其他表面活性剂包括脂肪酸胺、酰胺、氧化胺、脂肪酸季化合物等。

含有表面活性剂的水溶液与纤维素纤维结合以形成幅材。可以掺入到幅材中的纤维素纤维包括但不限于非木质纤维，诸如棉、马尼拉麻、洋麻、印度草、亚麻、茅草、秸秆、黄麻、甘蔗渣、马利筋绒纤维和菠萝叶纤维；以及木质或纸浆纤维，诸如从阔叶树和针叶树获得的那些，包括软木纤维，诸如北方和南方软木牛皮纸纤维；硬木纤维，诸如桉树、枫树、桦树和山杨。纸浆纤维可以高收率或低收率形式制备，并且可以任何已知方法(包括牛皮纸、亚硫酸盐、高收率制浆方法)和其他已知制浆方法进行制浆。也可以使用由有机溶剂制浆方法制备的纤维。

在一个方面，幅材可以仅由纤维素纤维制成。另选地，纤维素纤维可以与其他纤维组合，以增加强度或改善一种或多种性质。例如，幅材也可以包含任何合适的合成聚合物纤维或任何合适的再生纤维素纤维。可以掺入到幅材中的示例性聚合物纤维包括例如聚酯纤维、聚烯烃纤维如聚乙烯纤维和/或聚丙烯纤维，以及它们的混合物。聚合物纤维也可以是包括皮芯构型或并列构型的双组分纤维。

合成纤维素纤维类型包括所有品种的人造丝和其他来源于粘胶或化学改性纤维素的纤维。可以使用经化学处理的天然纤维素纤维，诸如丝光纸浆、化学硬化或交联的纤维、或磺化纤维。为了在使用造纸纤维时实现良好的机械性质，可能期望纤维相对不受破坏并且大部分未精制或仅轻微精制。虽然可以使用再生纤维，但原生纤维通常因其机械性质和不含污染物而可用。可以使用丝光纤维、再生纤维素纤维、由微生物产生的纤维素、人造丝以及其他纤维素材料或纤维素衍生物。在能够实现高松密度和良好的压缩性质的某些实施方案中，纤维可具有至少200、更具体地讲至少300、更具体地讲至少400并且最具体地讲至少500的加拿大标准游离度。

在一个方面，幅材可以仅由合成纤维制成。例如，幅材中合成纤维的含量可以大于约80重量％，诸如大于约90重量％。当形成主要由合成纤维制成的幅材时，在幅材干燥之后，系统中通常包括一些类型的粘结工艺。例如，合成纤维可以使用热粘结技术进行粘结。

除了纤维之外，幅材还可以包含各种其他不同的组分和化学品。例如，幅材还可以包含剥离剂、湿润剂和增塑剂，诸如低分子量聚乙二醇和多羟基化合物，诸如甘油和丙二醇。提供皮肤健康益处的材料诸如矿物油、芦荟提取物、维生素E、有机硅、一般乳液等也可以掺入成品中。

通常，本公开的产品可以与任何已知的材料和化学品结合使用，所述材料和化学品不与其预期用途对立。此类材料的实例包括但不限于气味控制剂，诸如气味吸收剂、活性炭纤维和颗粒、婴儿用爽身粉、小苏打、螯合剂、沸石、香料或其他气味掩盖剂、环糊精化合物、氧化剂等。也可以使用超吸收颗粒。附加选项包括阳离子染料、荧光增白剂、湿润剂、润肤剂等。

为了形成基础幅材，将水溶液与选定的纤维配料以及任何辅助剂组合。然后将纤维的悬浮液泵送到罐中，并从罐中进送到流浆箱中。例如，图1示出了用于形成幅材的根据本公开的过程的一个实施方案。

参考图1，如上所述的含水纤维悬浮液在罐12中形成。如图1中所示，例如，罐12可以与用于将水进送到罐中的水供应器22和用于将表面活性剂进送到罐12中的表面活性剂供应器24连通。将纤维配料进送到槽12中并与水和表面活性剂组合。可以将通过混合表面活性剂和水形成的水溶液搅拌并形成为泡沫以形成发泡纤维悬浮液。

在一个实施方案中，一旦发泡纤维悬浮液在罐12中形成，发泡纤维悬浮液就被进送到流浆箱10。纤维悬浮液从流浆箱10排出到由辊28支撑和驱动的环形移动成形织物26上，以形成湿胚幅材13。如图1所示，成形板14可以定位在与流浆箱10相邻的幅材13下方。一旦在成形织物26上形成，所形成的幅材可以具有小于约50％，诸如小于约20％，诸如小于约10％，诸如小于约5％的稠度。实际上，成形稠度可以小于约2％，诸如小于约1.8％，诸如小于约1.5％。成形稠度通常大于约0.5％，诸如大于约0.8％。

一旦在成形织物26上形成湿幅材，就将纸幅向下游输送并脱水。例如，该方法可任选包括多个真空装置16，诸如真空箱和真空辊。真空箱有助于从新形成的幅材13中去除水分。

在一个方面，如图1所示，该系统还可以包括一个或多个喷洒装置15。例如，喷洒装置15可以将水流喷射到幅材13上。在一个实施方案中，水流可以用于冲洗幅材，或者替代地可以包括水刺射流，该水刺射流使幅材中的纤维水刺并增加幅材的完整性。可以使用任何合适的装置(诸如真空装置16)来排出并收集由喷洒装置15喷射的水流体。

如图1所示，成形织物26也可以放置成与位于一对真空辊20上方的蒸汽箱18连通。蒸汽箱18例如可以显著增加干燥度并减少横向水分变化。从蒸汽箱18施加的蒸汽加热湿幅材13中的水分，使得幅材中的水更容易排出，尤其是在与真空辊20结合时。新形成的幅材13从成形织物26向下游传送并干燥。可以使用任何合适的干燥装置干燥该幅材。例如，幅材可以被通风干燥或放置在加热的干燥滚筒上并起皱或不起皱。例如，在图1中，成形幅材13与两个加热的干燥滚筒38和40接触。在一个实施方案中，在卷绕成卷之前，幅材可以从干燥滚筒38和40进送到通风干燥器。

如果需要，本公开的过程可以生产具有良好松厚度特性的幅材。片材“松厚度”计算为以微米表示的干燥薄纸片材的厚度除以以克每平方米表示的干燥基重的商。所得片材松厚度以立方厘米每克表示。更具体地讲，厚度被测量为十个代表性片材的叠堆的总厚度并将叠堆的总厚度除以十，其中叠堆内的每个片材被放置为相同侧朝上。根据TAPPI测试方法T411 om-89“Thickness(caliper)of Paper,Paperboard,and Combined Board”中针对叠堆片材的说明3，测量厚度。用于实施T411 om-89的测微计为得自Emveco,Inc.,Newberg,Oreg的Emveco 200-A薄纸厚度测试仪。该测微计的负荷为2.00千帕斯卡(132克每平方英寸)，压脚面积为2500平方毫米，压脚直径为56.42毫米，停留时间为3秒，并且下降速率为0.8毫米每秒。

根据本公开制造的幅材可以用于所有不同类型的产品。例如，薄纸幅材可以用于生产卫生纸、面巾纸、纸巾、工业擦拭物、个人护理产品等。如上所述，该过程还可以用于形成所有不同类型的其他非织造幅材，包括主要含有热塑性合成纤维的幅材。

如图1所示，在一个实施方案中，罐12可以与再循环回路50连通。含水纤维悬浮液由泵装置52从罐12泵送并围绕再循环回路50并返回到罐12中。再循环回路50促进纤维在发泡悬浮液内的均匀分布。另外，再循环回路50可以提高泡沫的质量和均匀性。特别地，再循环回路50防止泡沫消散。因此，当含水纤维悬浮液从罐12进送到流浆箱10时，发泡纤维悬浮液的特性和性质在过程运行期间不会改变。维持纤维的均匀悬浮液生产具有均匀性质和成形特性的幅材。

然而，使发泡纤维悬浮液围绕再循环回路50再循环可以导致发泡纤维悬浮液的温度升高。温度升高可以改变泡沫的性质并增加系统内的压力。就这一点而言，本公开涉及当发泡纤维悬浮液流过再循环回路50时主动冷却发泡纤维悬浮液。例如，在一个实施方案中，发泡纤维悬浮液可以被进送通过热交换器54，该热交换器不仅冷却发泡纤维悬浮液，而且还可以用于将发泡纤维悬浮液维持在期望温度范围内。

任何合适的热交换器都可以结合到本公开的方法和系统中。在一个方面，例如，热交换器54可以是壳管式热交换器。例如，热交换器54可以含有被空心壳体围绕的一个或多个管。发泡纤维悬浮液可以被进送通过一个或多个管。同时，冷却流体(诸如水)可以被进送通过空心壳体。冷却流体因此围绕发泡纤维悬浮液而不接触发泡纤维悬浮液，并且通过热传导冷却发泡纤维悬浮液。如图1所示，例如，热交换器54可以包括冷却流体入口56和冷却流体出口58以用于接纳冷却流体。冷却流体的温度可以基于所使用的冷却流体的类型和可用性而变化。冷却流体的温度低于发泡纤维悬浮液的温度。例如，当使用水作为冷却流体时，冷却流体在进入热交换器时可以处于小于约25℃的温度处。例如，冷却流体的温度可以小于约22℃，诸如小于约20℃，诸如小于18℃，并且通常大于约10℃。

在该过程期间，可以修改并控制冷却流体的流速，以便控制发生在热交换器54内的冷却量。冷却流体的流速可以取决于许多因素，包括热交换器的大小和发泡纤维悬浮液的温度。出于示例性目的，在一个实施方案中，冷却流体的流速可以介于约10gpm于约50gpm之间，诸如从约18gpm至约40gpm。

在一个实施方案中，热交换器54包括一个或多个管，该一个或多个管的外径大于约0.2英寸，诸如大于约0.25英寸，诸如大于约0.3英寸，诸如大于约0.35英寸。一个或多个管的外径通常可以小于约2英寸，诸如小于约1英寸，诸如小于约0.8英寸，诸如小于约0.6英寸，诸如小于约0.45英寸。一个或多个管可以由诸如金属的导热材料制成。

在一个方面，可以使用热交换器54主动冷却再循环回路50中的发泡纤维悬浮液，使得发泡纤维悬浮液维持小于约55℃的温度。例如，在各种实施方案中，发泡纤维悬浮液的温度可以维持低于约50℃，诸如低于约45℃，诸如低于约40℃，诸如低于约35℃，诸如低于约30℃。再循环回路50和热交换器54还可以将发泡纤维悬浮液的温度维持高于期望水平。例如，发泡纤维悬浮液可以维持在大于约20℃，诸如大于约23℃的温度处。在该过程中，热交换器54可以将发泡纤维悬浮液冷却至少约3℃，诸如至少约5℃。

在某些实施方案中，可以将另外的控制结合到本公开的过程和系统中。例如，参考图2，示出了根据本公开的再循环回路的备选实施方案。使用类似的附图编号指示相似的元件。如图所示，再循环回路50与混合罐12连通。泵送装置52从罐12泵送发泡纤维悬浮液并且围绕再循环回路50。根据本公开，热交换器54沿着再循环回路50定位以用于主动冷却发泡纤维悬浮液。

在图2所示的实施方案中，该系统还包括流量计60和控制器64。如图所示，控制器64被配置成从流量计60接收信息以用于确定行进通过再循环回路50的发泡纤维悬浮液或流体的的流速。控制器64也与泵52和热交换器54通信。该系统还包括也与控制器64通信的温度传感器66。

在图2所示的布置中，控制器可以从流量计60接收流速信息，并且对泵送装置54进行调整以用于以期望流速从罐12泵送发泡纤维悬浮液。

另外，控制器64可以被配置成基于从温度传感器66所接收的温度测量值来控制热交换器。在一个实施方案中，例如，热交换器54可以被置于关闭位置，直到再循环回路50中的发泡纤维悬浮液的温度达到某一预设温度。一旦达到由温度传感器66确定的预设温度，控制器64就可以控制冷却流体通过热交换器54的流动。控制器可以控制例如被进送通过热交换器的冷却流体的流速和/或温度，以用于将发泡纤维悬浮液的温度维持在预设限度内。例如，控制器64可以基于从温度传感器66所接收的信息来连续地调整冷却流体进送速率。控制器可以例如以开环方式或以闭环方式操作。例如，控制器64可以将发泡纤维悬浮液的温度维持在预定范围内。该范围可以小于约10℃，诸如小于约8℃，诸如小于约6℃，诸如小于约4℃，诸如小于约2℃。

控制器64可以是任何合适的处理器和/或可编程装置。例如，控制器64可以包括一个或多个微处理器。

在图1和图2所示的实施方案中，该系统示出了单个热交换器54。然而，应当理解，该系统可以包括多个热交换器。例如，当通过单个热交换器的流速可能不足时，热交换器可以以并行关系放置。多个热交换器也可以串联放置，以便更好地控制发生的冷却量。

参考以下示例，可以更好地理解本公开。

示例

通常如图1和图2所示，设计并构造了用于发泡纤维悬浮液的再循环回路。该系统包括一对并行布置的管壳式换热器。该系统最初在不操作热交换器的情况下运行。发泡纤维悬浮液每小时增加3.1℃。发泡纤维悬浮液含有包含65重量％软木纤维和35重量％聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的纤维配料。

操作该系统并使发泡纤维悬浮液在再循环回路中循环，直到发泡纤维悬浮液达到44℃的温度。此时，操作两个热交换器以主动冷却发泡纤维悬浮液。图3示出了结果。可以看出，被进送通过热交换器的冷却流体与发泡纤维悬浮液的温度差通常大于约3℃，诸如大于约4℃，诸如大于约5℃，并且通常小于约20℃，诸如小于约15℃，诸如小于约14℃。热交换器能够将发泡纤维悬浮液从约44℃冷却至约31℃。如图3所示，热交换器不仅冷却发泡纤维悬浮液，而且还能够将发泡纤维悬浮液的温度维持在约31℃与约32℃之间。

然后关闭热交换器并继续测量发泡纤维悬浮液的温度。结果在图4中示出。如图所示，热交换器一旦关闭，发泡纤维悬浮液的温度就在小于约30分钟内从约32℃升高至约37℃。

在不脱离在所附权利要求中更具体地描述的本发明的精神和范围的情况下，本发明的这些和其他修改和变型可由本领域的普通技术人员实践。此外，应当理解各种实施方案的方面可整体或部分互换。此外，本领域的普通技术人员将会知道，以上描述仅仅是举例，而无意限制此类所附权利要求中进一步描述的本发明。

Claims (21)

1.一种用于生产幅材的方法，包括：

形成发泡纤维悬浮液；

将所述发泡纤维悬浮液的至少一部分沉积到成形表面上以生产幅材；

使所述发泡纤维悬浮液的至少一部分流过再循环回路；以及

主动冷却流过所述再循环回路的所述发泡纤维悬浮液，所述发泡纤维悬浮液被维持在低于预设温度。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述发泡纤维悬浮液通过被进送通过热交换器来冷却。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述热交换器包括位于壳体内部的至少一个管，所述发泡纤维悬浮液被进送通过所述至少一个管，而冷却流体流过所述壳体内的所述至少一个管。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述冷却流体包括水。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述再循环回路内的所述发泡纤维悬浮液维持在小于约55℃，诸如小于约50℃，诸如小于约45℃，诸如小于约40℃，诸如小于约35℃，诸如小于约30℃的温度处。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发泡纤维悬浮液包含纤维素纤维、合成纤维或它们的混合物。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发泡纤维悬浮液含有与纸浆纤维组合的合成聚合物纤维。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中将流过所述再循环回路的所述发泡纤维悬浮液冷却至少3℃，诸如至少5℃，并且通常小于约20℃。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：监测流过所述再循环回路的所述发泡纤维悬浮液的温度，并且在所述发泡纤维悬浮液升高至冷却启动温度之后启动所述发泡纤维悬浮液的主动冷却。

10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发泡纤维悬浮液包含与水和表面活性剂组合的纤维。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸铵、脂肪酸胺、氧化胺、脂肪酸季化合物、烷基多糖苷或月桂基硫酸盐。

12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发泡纤维悬浮液在形成所述再循环回路的一部分的混合罐中形成。

13.如权利要求12所述的方法，其中当所述发泡纤维悬浮液的至少一部分沉积到所述成形表面上时，水供应器和表面活性剂供应器将水和表面活性剂与纤维配料一起进送到所述混合罐中，以便在所述方法期间维持所述混合罐内的所述发泡纤维悬浮液的体积。

14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发泡纤维悬浮液含有按体积计大于约20％的空气，诸如大于约25％的空气，诸如大于约30％的空气，诸如大于约35％的空气。

15.一种用于形成幅材的系统，包括：

混合罐，所述混合罐用于容纳发泡纤维悬浮液，所述混合罐与水供应器、表面活性剂供应器和纤维供应器流体连通以用于接纳并且组合水、表面活性剂和纤维配料；

幅材形成工艺，所述幅材形成工艺被配置成从所述混合罐接纳发泡纤维悬浮液以用于形成幅材；

再循环回路，所述再循环回路使发泡纤维悬浮液从所述混合罐循环并且返回到所述混合罐，所述再循环回路将所述纤维维持在发泡悬浮液中；以及

热交换器，所述热交换器沿着所述再循环回路定位以用于接纳所述发泡纤维悬浮液，所述热交换器还与冷却流体供应器流体连通以用于接纳冷却流体，并且其中所述发泡纤维悬浮液沿着第一路径流过所述热交换器，而所述冷却流体沿着第二路径流过所述热交换器以用于冷却所述发泡纤维悬浮液。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述热交换器包括管壳式热交换器，含水纤维悬浮液流过至少一个管，而所述冷却流体流过围绕所述至少一个管的壳体。

17.如权利要求15或16所述的系统，还包括温度感测装置和控制器，所述温度感测装置被配置成确定所述发泡纤维悬浮液的温度并且将温度信息传送给所述控制器，所述控制器被配置成基于所述温度信息来控制冷却流体通过所述热交换器的流动。

18.如权利要求17所述的系统，其中所述控制器包括至少一个微处理器。

19.如权利要求17或18所述的系统，其中所述控制器被配置成将所述发泡纤维悬浮液的所述温度维持低于40℃。

20.如权利要求16所述的系统，其中所述至少一个管的外径为约0.2英寸至约0.8英寸，诸如约0.3英寸至约0.5英寸。

21.如权利要求15至20中任一项所述的系统，其中所述系统包括沿着所述再循环回路并行布置的至少两个热交换器。