SU504509A3 - Способ изготовлени нетканного волокнистого материала - Google Patents

Description

рых, средний арифметический диаметр пузырьков уменьшаетс  и а-третьих, пор док диаметров пузырьков уменьшаетс . Соответствующие желательные в зкостные свойства пенистой жидкой среды, используемой в способе этого изобретени , обеспечиваютс  не только за счет количества пузырьков на единицу ее объема, но также за счет существенно однородного размера пузырьков . Вли ние распределени  размера пузырь ков на в зкость среды имеет место благодар  тому, что обьемно-проиентное содержа ние газа, необходимого дл  плотной упаков ки пузырьков, меньше, если распределение размеров пузырьков  вл етс  существенно равномерным. Химический характер используемого поверхностно-активного агента не  вл етс  критическим, но он должен обеспечивать прлучение пенистой жидкой среды со специфическими свойствами. Поверхностно-активный агент может быть анионным, катионным или неионным. Подход щими  вл ютс  такие поверхностно-активные агенты, как ТЕКСОФОРРА/Хб - неионное полиоксиэтиленовое вещество и АМИН Рд 19 - катионный аминовый поверхностно-активный агент. Могут быть использованы и другие поверхностноактивные агенты, например октилфеноксиполиэтокси этанол и промышленный додеиил бензол сульфонат. Дл  получени  водного раствора поверхностно-активнЬго агента, используемого в способе согласно изобретению , примен лась гор ча  вода. Л1ожно диспергировать волокна в жидкой среде одновременно со вспениванием жидкой среды или добавл ть волокна в сухом виде или в виде суспензии в воде к приготовленной пенистой жидкой среде и осуществл ть диспергирование в ней, возможно, в том же самом устройстве, которое используетс  дл  приготовлени  пенистой жидкой среды. Затем приготовленную пенистую волокнис тую сузпензию выливают или подают насосом к движущейс  сетке бумагоделательной машины типа фурдриньер и осаждают на ней в виде.сло , либо к поверхности цилиндра картоноделательной мащины, или к дырчатому основанию любого другого известногов бумагоделательной ;промышленности соответсрвующего устройства. Применением отсасывани  с нижней стороны сетки жидка  среда сцеживаетс  из лежащего на сетке сло , на которой остаетс  волокнистое полотно. По меньшей мере часть содержащей поверхност но - активный агент жидкой рреды, отцеженной изпенистой, волокнистой дисперсии во врем  формовки полотна на дырчатом осаоьаннз :с.ч:бг использоватьс  повторно nyTeN .ашени  в пенообразующее устройство . Дл  контрол  консистенции пенистой волокнистой дисперсии повторно используемое количество жидкости может быть определено устройством в виде датчика, отвечающего на изменение уровн  жидкости в пеиообразующем устройстве. Часть отцеженной жидкости может быть смещена с выход щими за кромки частицами отформованного полотна или с другими волбкнами, и введена отдельно в пенообразующее устройОдним из преимуществ способа  вл етс  то, что можно , а затруднений формовать многослойные полотна. На отформованном полотне можно обезвоживать несколько слоев пенистой волокнистой суспензии, например использованием нескольких напор- . ных  щиков, подвешенных над и вдоль части длины дырчатого основани , причем положение каждого напорного  щика должно совпадать с положением отсасывающих  щикбв , расположенных на нижней стороне дырчатого основани . В обычном бумагоделательном процессе, когда волокна диспергированы только в воде , дл  этой операции бумагоделательной машины требуетс  сцеживать большое количество воды из второго и последующих напорных  щиков через раннее отформованные слои, что ухудшает формовку. В способе этого изобретени  через раннее отформованные слои приходитс  пропускать небольшое количество жидкости и, таким образом , сцеживание жидкости не вызывает недопустимых нарушений в процессе формовки . Благодар  высокой начальной в зкости пенистой волокнистой суспензии, обезвоживание может осуществл тьс  быстро, без образовани  хлопьев из волокон. При объемно-процентном содержании газа в пенистой жидкой среде меньше, чем 5% или больше, , пениста  жидка  среда может использоватьс  дл  осуществлени  аггломерации волокон и/или частиц и это  вление может ыть использовано успешно дл  повышени  удержани  материала в виде частиц в волокнистом материале по сравнению с удержанием, возможным при использовании в качестве дисперсионной среды только воды. Одними из ча.стных примеров использовани  этого  влени   вл ютс  удержание добавок, например, заполнителей , при изготовлении бумаги, удержание частиц пластического материала при изготовлении усиленных волокном пластических материалов и удержание очень коротких волокон, и, например, более длинных высококонсистентных очищенных волокон. : Из приведенного выше описани  пены, необходимой дл  способа этого изобретени   сно, что устройство, примен емое дл  осуществлени  этого способа, должно вклю чать устройство дл  получени  пены требуе мых свойств, г Таким устройством дл  получени  пены с требуемыми свойствами  вл етс  модифи цированна  пенообразуюша  флотационна  машина, содержаща  корпус, снабженный средством питани  воздухом извращающейс  внутри него лопастной мешалкой, причем рассто ние между мешалкой и внутренней поверхностью корпуса регулируетс  так, чт наход ща с  внутри него жидкость, содержаща  поверхностно-активный агент, подве гаетс  интенсивному срезанию между лопаст ми мещалки, вращающейс  относительно корпуса и внутренней поверхностью корпуса причем это воздействие приводит к образованию пузырьков требуемого размера. В та кой машине возникает вихревое движение, причем пузырьки требуемого размера возникают в основании вихр , а более крупные пузырьки возникают у верхней части вихр  и всасываютс  вниз к основанию вихр  вместе с воздухом, поступающим в корпус и превращаютс  там в пузырьки требуемог размера. Во врем  формовани  - пены во флотационной машине к пенемогут добавл тьс  используемые волокна, так что они хорошо диспергируютс  в пене, благодар  действиюфлотационной машины. Однако использование пенообразующей флотационной машины не  вл етс  об зательным и может быть использовано любое подход щее устро ство. Кроме того, из приведенного описани  пены, необходимой дл  осуществлени  способа этого изобретени ,  сно, что некоторьге параметры пены и, в частности, объем но-процентное содержание газа в пене, должны точно выдерживатьс . Тогда пена будет обладать необходимыми свойствами и удерживать их. Обычным путем измерени  объемно-процентного содержани  газа в пене  вл етс  измерение электрической проводимости и пропускание пены через трубку (что должно быть сделано при применении способа этого изобретени  на бумагоделательной машине), содержащую пару электродов, соединенных с тарированной схемой naj eрительного моста, предназначенной дл  измерени  электрической проводимости пены, проход щей между электродами, котора , ; благодар  тарированию, показывает объемно-процентное содержание газа в пене. Управл ть пенообразующим устройством можно, например, контролиру  количество Поверхностно-активного агента, добавл еJMoro к пене, в зависимости от требуемого объемно-процентного содержани  газа в пе:не . Можно установить множество пар электродов в различных положё ни х по всей машине, причем эти пары соедин ютс  с общей схемой моста с помощью селективного переключающего устройства. Другой путь определени  объемно-процентного содержани  газа в пене состоит в измерении давлени , оказываемого напо ром пены в пенообразующем устройстве ,или напором вспененной волокнистой дисIПерсии в трубке, ведущей из пенообразующего устройства к дырчатому основанию, причем измеренное давление будет пр мо .пропорционально объемно-процентному содержанию газа в пене. Выход средства, измер ющего длвленне, может быть испопьзо ван дл  ynpciunenHsr пенообрааующим устройством (если в этом имеетс  необходимость). Любой из этих способов может быть использован в том случае, когда используютс  диспергированные в пене волокна при обычной весовой консистенции волокон. На чертеже схематически изображено ;Одно из устройств ДЛЯ осуществлени  предлагаемого способа, вид сбоку. В описываемом ниже устройстве волок|НО , подлежащее формовке в нетканое полот|но , сначала (рабатывае1с  струей воды, полученна  масса после загустени  смешиваетс  с водой, содержащей поверхностноактивный агент дл  образовани  разведенной волокнистой дисперсии, котора  затем усиленно перемешиваетс  дл  получени  ;вспененной волокнистой дисперсии, обладающей необходимыми свойствами. Дл5г этого волокна перемешивают в обычной сбив.шке 1, например, сбивалке Голландер, дл  получени  массы с весовой консистенцией примерно на основе абсолютно сухого волокна. выпускаетс  через трубку 2 под контролем клапана 3 к  щику 4 мг1шины, где она содержитс  дл  получени  злпаса дл  устройства , причем волокно поддерживаетс  в состо нии равномерний суспензии, например, посредством использовани  обычной мешлпки 5 в  щике 4. I f;i  щика 4 млсс.-i Перекачиваетс  по труб. G ннсосом 7 в напорный  щик 8. в котором м;)сс,) сохран ет желг)тельньй посто нный напор путем перслмва и попачи обратно в  щих -i по трубо 9. В  щике 8 масса проходит Of.iHHbrfi рафинер 10 и возвращаетс  оорагно в Я11и:к Ь, из которого Б конце концов при посто нном напоре стекает по трубе 11 в сгуститель 12, который служит дл  обезпожипаии  массы до степени, обеспечивающей попторное использование жидкости, содержащ -й поверхпостно-активный агент, путем сбалансировани  количества жидкости, поступакнцей в устройство, с количеством жидкости, удал емым из полотна во врем  его 4юрмовки; Причем жидкость, содержаща  поверхностноактивный агент, выход ща  из полотна во врем  его формовки, сохран етс  и используетс  повторно, по меньшей мере, частично . Консистенци  массы при выходе ее из сгустител  12 составл ет обычно от 12% до 20% от веса абсолютно сухого волокна, но она должна быть достаточно высокой, дл  сведени  к минимуму подачи в устройство с&ежей воды при получении необходимой сухости полотна, снимаемого с дырчатого ос новани  перед его сушкой Вода, удаленна  из массы в сгустителе 12, выводитс  по дренажной трубе 13 и может быть направлена либо в дренаж, как описано s выше, ли 0 может быть вновь направлена дл  повторного использовани  в начальную стадию сбивани . Затем сгущенна  масса смешиваеус  с водой, содержащей поверхностно-активный агент, в Пенообразующем устройстве 14. Пенообразующее устройство содержит множество вихревых смесительных камер, которые последовательно производ т пену и дают пенистую волокнистую диспер сию. Пенообразующее устройство содержит четыре отсека с открытым верхом А, В, С и Д, Каждый из отсеков А, С и Д содержа две вихревых пенообразук цих камеры. Сгущенна  масса из сгустител  12 и жидкость, содержаща  поверхностно-актив ный агент, поступающа  из источников, которые будут описаны ниже, вводитс  в отсек Айв этом отсеке одновременно происходит пенообразовакие и диспергирование волокон. В варианте эода, содержаща  по- оерхностиО-активный агент,;может вводитьс в отсек А, а сгущенна  масса может вводитьс  в отсек С, в результате чего пена вначале образуетс  до определенной степени в отсутствии волокон, а затем образова ние пены дополн етс  при смешивании первоначально вспененной пены с волокнистой массой. Кажда  вихрева  пенообразукнца  камера  вл етс  модификацией вспенивающего оборудовани . Вместо того, чтобы производить грубую пену, котора  выносит частицы минералов на поверхность, где они переливаютс , модифицированна  вихрева  камера примен ема  при использовании этого изобретени , осушествл ет вихревое смешение в таких услови х, что получаемые пузырьк пены увеличивают поверхность без переливании и повторно ввод тс  в вихрь вместе ,с количеством воздуха, необходимым дл  получени  пены с требующимис  свойствам с. дa.ьв:н;. .-и .тк ргированием в нижней ;;ти --л хрр : с;йсненна дисперси  волокон отбираетс  из пенообразующей камеры в нижней частивихр .. По1тученна  в отсеке А пена течет через Бэрхнюда часть водослива, определ ющего Уровень жидксхзти в отсеке А, в отсек В, ОС5ЮВНЫМ назначением которого  вл етс  I дренаж любой воды, содержащей поверхностнее-активный агент, и возвращаетс  в каме- i ру и отсек А через его верхнюю часть дл  дальнейшего вспенивани . Из отсека В вспененна  волокниста  дисперси , отклон ема  отклон ющей лопаткой (на черт, на показана}, течет в отсек С, в котором наход тс  две вихревых камеры (на черт, не показаны), производ щие пеку (их конструкци  одинакова с конструкцией камер в отсеке А). Вспененна  волокниста  дисперси  при прохождении из отсека С в отсек Д проходит через отверсти , расположенные ниже уровн , поддерживаемого в отсеке С, в результате чего пузырьки пены в отсеке С, наход щиес  на поверхности, не передаютс  в отсек D . В отсеке D находитс  еще одна пара вихревых пенообра зующих камер, причем эти камеры идентичны по конструкции и действию камерам отсека С . В отсоке I эти пузырьки пены . также могут увеличиватьс  поверхностно при их рециклизации в вихрь дл  дальнейшей обработки и вспененна  волокниста  дисперси  отбираетс  из выпускного трубопровода 15, Наход щиес  в отсеках С и D отклон ющие лопатки (на черт, не показаны) раздел ют камеры в этих отсеках. В зависимости от количества и типа используемого поверхностно-активного агента размер получаемых пузырьков во вспененной волокнистой дисперсии может измен тьс  с изменением скорости вращени  мешалок в пенообразующих камерах независимб от установленного рассто ни  между ме1лалками и статорами камер. Поэтому началом коммер.аской эксплуатации целесообразно провести регулировку скоростей вращени  мешалок дл  определени  наиболее эффективной скорости вращени  в соответствии с данными услови ми операции . Объемно-процентное содержание воздуха во вспененной волокнистой дисперсии,, выход щей из отсека D , определ етс  посредством камеры 16 дифференциального давлени , имеющей два входа, соединенных Трубами 17 и 18 с двум  отсто щими положени ми трубопровода 15. Камера 16 реагирует на разницу давлений в обеих трубах 17 и 18, дава  выход, показывающий ; объемно-процентное содержание воздуха 1 во вспененной волокнистой дисперсии в трубопроводе 15. Это достигаетс  путем пред варительного тарировани  камеры 16 только водой, проход щей через трубопровод 1 и с нахождением в трубопроводе 15 тольк воздуха, причем оба эти измерени  представл ют собой пределы выхода камеры 16 то есть, эти измерени  определ ют выход камеры 16, когда пена в трубопроводе 15 не содержит воздуха и когда она соде жит 100% воздуха. Таким образом, когда в трубопроводе 15 присутствует вспененна волокниста  дисперси , выход камеры 16 пр мо пропорционален объемно-процентному содержанию воздуха в дисперсии. Вес воло на в дисперсии в трубопроводе 15 во врем действи  машины слишком мал, чтобы оказывать заметное вли ние на выход камеры 16. Выход камеры 16 может быть пневматическим или электрическим и может быть использован либо в манометре, либо в записывающем устройстве, так чтобы читать показани  манометра или запись и, соответ ственно, с этими данными управл ть пенообразукщим устройством; или же этот выход может быть использован дл  автоматического управлени  пенообразующим устрой ством, что обеспечит получение вспененной волокнистой суспензии с требуемыми свойствами. Пенообразующее устройство предварительно контролируетс  изменением количества подаваемого в устройство поьерхностно-активного агента, хот  этот контроль может в варианте, или дополнигвпьно , осуществл тьс  изменением скорости мешалок в пенообразующих камерах. Вспененна  волокниста  дисперси , обла дающа  требуемыми свойствами, отбираетс  по трубопроводу 15, управл емому клапаном 19, в напорный  щик 20 машины типа Фурдринье, формующей полотно. Вспененна  волокниста  дисперси  подаетс  из напорного шцика 20 на дырчатое основание в виде обычной сетки 21 бумаго делательной машины. Дисперси  поступает ва основание 21 у грудного вала 22 над регистровыми валками 23, где происходит первоначальный дренаж осажденного сло  дисперсии. Затем слой проходит над мокрыми вакуумными  щиками 24, где происходит дальнейший дренаж. Дренаж сло  продолжаетс  по мере прохождени  сетки 21 над следующими регистровыми валками 25 и сухими вакуумными  щиками 26. Слой поднимаетс  с сетки 21 у вакуумного гауч-вала 27 и затем переноситс  через обычную сушильную секцию машины типа Фурдринье. Слой снимаетс  с вакуумного 509 ;гауч-вале в виде нетканого волокнистого полотна с содержанием воды, меньшим, чем в обычном бумагоделательном процессе, обычно 75% вместо 32%. Сгущенна  масса, вводима  в пенообра:зующее устройство 14, должна быть обезвожена , по меньшей мере, до такой степе|ни , чтобы ПОЧТИ вс  оборотна  вода, содер1жап1а  поверхностно-активный агент, полу|ченна  во врем  дренажа сло  на сетке 21, могла быть возвращена в пенообразующее устройство 14, так чтобы только очень малое количество оборотной воды оставалось в массе. Если масса обе звожена в достаточной степени, в ней не должно оставатьс  оборотной воды и машина таким образом  вл етс  сбалансированной. Потер  содержани  поверхностно - активного агента в полотне, выход щем с вакуумного гауч-вала 27, или в наход щейс  в нем оборотной воде, компенсируетс  введением соответствующего количества путем дозировани  поверхностно-активного агента в пенообразукнцее устройство 14. I Вакуум, поддерживаемый в вакуумных  щиках 24 и 26, обеспечиваетс  обычным вакуумным насосом 28. Жидкость , содержаща  поверхностно-активный агент, из мокрого вакуумного  щика 24, расположенного в непосредственной близости к груд:ному валу 22, извлекаетс  по трубе 29 под воздействием вакуума, прикладываемого к сепарационному резервуару 30, в котором от жидкости отдел етс  воздух, причем воздух захватываетс  вакуумным насосом 28 при помощи трубы 31. Вода, содержаща  поверхностно-активный агент, пропускаетс  из дна резервуара ЗО к насосу 32, который перекачивает ее по трубе 33 в резервуар 34 оборотной воды. Воду, стекающую через сетку 21, поспе регистровых валков 23 и 25 собирает коллектор 35, из которого вода затем дреНируетс  к насосу 36, который перекачивает ее по трубе 37 в резервуар 34 оборотной воды. Вода, содержаща  поверхностно-активный агент, поступает из резервуара 34 в отсек А пенообразуклцего устройства 14 по трубе 38, причем количество ее контролируетс  при прохождении через насос 39, Устройство с датчиком 4О, реагирующее н  уровень жидкости в отсеке D иеноо.бразуюшего устройства регулирует насос 39 так, мтпбы поддерживать уровень жидкости в отсеке существенно посто нным. При необходнмисти пополнени  количества поверхлостно «ктивного агента он дозируетс  в отсок А пенообразующего устройства 14.

11 Вакуумный насос 28 сообшаетс  также с сепар ционным резервуаром 41, в который пропускаетс  вода, содержаща  поверхностно-активный агент, из сухих вакуумных  щиков 26. Воду перекачивает из донной . части резервуара 41 насос 42, имеющий сопло 43. Перекачиваема  вода, содержаща  поверхностно активный агент, проходит по трубе 44 в спивной чан 45 машины. В сливной ЧИН 45 поступает также излишек закраин по ширине полотна, отформованного на сетке 21, и во врем  любого разрыва D материале полотна отбу акованный матери ал также падает в сливной чан 45, где он соскабливаетс  с помощью обычной мешалки 46. Соскобленное волокно в чане 45 поддерживаетс  на нужном уровне консистенции путем подачи воды по трубе 44 и перекачиваетс  насосом 47 по трубе 48 в отсек Л пенообразуюшего устройства 14. Нескольку некоторое количество воды, содержащей поверхностно-активный агент, может задержатьс  на сетке 21 после тог как она сходит с гауч-вала 27, вакуумный  щик 49 экстрагирует эту воду, а также вс кую воду, котора  проходит по трубе 5О в сепарационный резервуар 41. В процессе типичной операции приблизительно 8О% всей рекуперированной воды, содержащей поверхностно-активный агент, возвращаетс  в резервуар 34 оборотной воды и около 20% в сливной чан 45. С нижней стороны сетки 21 в том месте , где она возвращаетс  к грудному валу 22, предусмотрены распылители 51 во- ды, дл  промывки сетки 21, дл  того, чтобы через сетку 21 в систему не могла быть введена, свежа  вода, причем следук щий вакуумный  щик 52 предусмотрен непосредственно против грудного вала 22, и собираема  .аким образом свежа  вода мо жет стекать вместе с промывочной водой, поступающей из распылителей воды 51, ко тора  собираетс  в коллекторе 53 и напра , л етс  дл  аренажа в дренаж 54. Далее описываютс  примеры изготовлени  материалов нетканого волокнисюго полотна с использованием способа этого изобретени  и устройства, описанных выще Пример 1. Было изготовлено полотно фильтровальной бумаги с использованием ком позиции, состо вшей из 5О.% отбеленной крафт-иеллюлоаы, 25% сульфитной целлюлозы и 25% хлопкового волокна. Волокна сбиты в сбивааке 1 и поданы в  щик 4. После сгущени  в сгустителе 12 волокна были поданы в пенообраззющее устройство 14 при консистенции около 1% Среднее врем  нахождени  волокнистой суспензии в каж12 ом отсеке у тройства 14 составл ло 60 сек. , Полученна  в устройстве 14 вспененна  волокниста  суспензи  содержала объемно-процентное количество воздуха,определенное камерой 16, примерно около 70% при среднем арифметическом диаметре пузырьков в дисперсии меньше 0,2 мм (определ емое рассто нием между мешалками и статорами пенообразующих камер). Содержание влаги в полотне, сн том с гауч-вала 27, составл ло около 73%. Вакуум, поддерживаемый в вакуумных  щиках 24 и 26, был около 25 см рт.ст., а вакуум в гауч-валу 27 составл л около 40 см. рт. ст. Раствор, содержащий поверхностно-активный агент, подаваемый в пенообразующе устройство 14, содержал около 0,2 октилфенилполи этокси этанола. Вес конечной бумаги - приблизительно 12О г/м, получено полотно шириной око- ( ло 2,2 м со скоростью окопо 30 м в минуту . Формовка волокон в полотне была превосходной . Пример 2. Композици  дл  изготсжлени  фильтровальной бумаги была получена путём сбивани  хлопковых волокон в сбивалке Ю-18 Шоппер - Риглер. Композици  была обработ иа путем добавлени  прочной в i. мокром х-осто нии смолы, причем была использована така  смола с содержанием 2% меламин формальдегида по весу волокна. Раствор поверхностно-активного агента, поступающий в устройство 14, составл ет 2-х процентную концентрацию. Среднее {врем  пребывани  волокнистой дисперсии в каждом отсеке устройства 14-около 45 сек, а полученна  вспененна  волокниста  дисперси  имела консистенцию около 2% и содержала воздуха около 7О об.%, в виде пузырьков со средним арифметическим диаметром меньше 0,2 мм. Дисперси  была осаждена на сетку 21 слоем, толщиной приблизительно 1,5 см, отформованное .полотно имело вес 1ОО г/м , Вакуум в вакуумных  щиках 24 и 26 составл л приблизительно от 4 до 8 см рт. ст, а в гауч-валу - от 30 до 35 см рт. с,т. Отформованною на сетке 21 полотно было перенесено с гауч-вала 27 к последующим секци м машины обычным способом. Однородность полученного полотна была больше, чем у полотен, изготовленных обычными способами, и полотно имело то преимущество , что отличалось более однородным распределением размеров открытых пор в полотне, то есть, более высокими фильтрующими свойствами.

Claims (5)

1.Способ изготовлени  :нетааного во локнистогоматериала , например, бумаги, включающий стадии получени  вспененной

жидкой среды путем распылени  газа в водiHOM растворе, содержащем поверхностноактивный агент, диспергировани  волокон во вспененной жидкой среде, отлива полотна :на сетке и обезвоживани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  однородности волокнистого материала, содержание газа во вспененной жидкой среде поддерживают в пределах 55-75 об.%.

2.Способ по п. 1, отличаю1

14

щ и и с   тем, что средний диаметр пузырьков газа во вспененной жидкой среде составл ет не более 0,2 мм.

3.Способ по п. 1, о т л :: ч а ю щ и и с   тем, что в качестве газа нспользуют воздух.

4.Способ по п, 1, отличающийс  тем, что диспергирование волокон осуществл ют одновременно со вспениванием жидкой среды.

5.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что вспененную жидкую среду, полученную после отлива полотна, используют повторно.