專利名稱：用發(fā)泡工藝造織物期間在網(wǎng)前箱中或附近引入無纖維泡沫的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明背景及概要用于制造無紡織物的泡沫沉積工藝基本上公開于美國專利No.3716449、3871952和3938782(這些專利的內(nèi)容已作為參考包含在本文中)。與最常規(guī)用來制造合成纖維或纖維素纖維織物的水沉積工藝相比泡沫沉積工藝具有許多優(yōu)點。本發(fā)明涉及實施泡沫沉積工藝的方法和組件，從而改進其各個方面。
按照本發(fā)明，已經(jīng)得出，為達到許多不同的目的，需要很策略地將基本上純凈的泡沫(即由水、空氣和表面活性劑構(gòu)成的泡沫，基本上不含纖維)引近或引入形成無紡織物的網(wǎng)前箱或料箱。在泡沫/纖維混合物引入網(wǎng)前箱的附近(直至在泡沫/纖維混合物實際引入的位置)例如在引入的緊前方，通過將純凈泡沫流引入到泡沫/纖維混合物流中，可以增加所制作無紡織物的單位重量分布的均勻性。事實上可以得到偏差小于0.5％例如低至0.2％的織物單位重量，或許將依賴于所用的纖維而更小。
換一種方式，或者除此之外，通過將純凈泡沫流在網(wǎng)前箱的表面(例如傾斜網(wǎng)前箱的頂表面)附近引入到該網(wǎng)前箱中，則可以最大限度減小纖維在網(wǎng)前箱中的剪切變形，從而不會使纖維順著微孔部件(絲網(wǎng))運動的傾斜方向變成單向的，同時還使該表保持干凈。可以以很簡單和很廉價的方式達到這些很有利的結(jié)果，基本上不增加任何操作成本，只需要極小的附加投資。
按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種制造纖維材料無紡織物的網(wǎng)前箱組件，包括以下部件運動的微孔部件，無紡織物形成在該微孔部件上；網(wǎng)前箱，包括第一和第二表面，該第二表面遠離微孔部件，網(wǎng)前箱緊靠微孔部件，使得網(wǎng)前箱中的泡沫/纖維混合物將纖維沉積在微孔部件上；將泡沫纖維混合物引入網(wǎng)前箱的裝置；經(jīng)微孔部件抽出泡沫的裝置，從而在微孔部件上形成無紡織物；和使基本上無纖維的泡沫在遠離微孔部件的位置與第二表面接觸的位置。
將泡沫/纖維混合物引入網(wǎng)前箱的裝置包括在第一表面上的許多開孔和其它用于將流體流引入流體容器的傳統(tǒng)部件；包括管子、噴嘴、節(jié)流孔、水箱、集流管或其它傳統(tǒng)裝置。經(jīng)微孔部件抽出泡沫的裝置包括任何傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，例如抽吸箱或抽吸臺、抽吸輥、加壓輥或其它任何能夠完成此種功能的傳統(tǒng)部件。使基本無纖維的泡沫與第二表面接觸的裝置還包括可以達到此目的任何類型的傳統(tǒng)流體用部件，包括各種形狀、尺寸和取向的管子，以及噴嘴、節(jié)流孔、水箱、集流管或任何類似的常規(guī)裝置。
網(wǎng)前箱組件還包括在進入網(wǎng)前箱之前將基本無纖維的泡沫引入到用于將泡沫纖維混合物引入網(wǎng)前箱的裝置內(nèi)的裝置。這種裝置還包括傳統(tǒng)流體用部件，例如管子、分支管、節(jié)流孔、集流管等，例如一組與緊靠網(wǎng)前箱(直至泡沫/纖維混合物的實際進入點)包含纖維/泡沫混合物的管子形成一定角度(例如約30～90°角)的管子。
使基本無纖維的泡沫在遠離微孔部件的位置接觸第二表面的裝置包括至少一個鄰近第二表面的管子開口，以使泡沫沿第二表面流向微孔部件，從而盡量減小網(wǎng)前箱中纖維的剪切變形，使得纖維不會沿微孔部件的運動方向變成單向的，并保持第二表面干凈。該組件還包括一個隔板，該隔板靠近使基本無纖維的泡沫在遠離微孔部件的位置與第二表面接觸的裝置，以確保引入的泡沫一開始便沿第二表動流動。該第二表面可以是網(wǎng)前箱的頂表面，該微孔部件可以在與水平方向和垂直方向成一定角度的方向運動、該網(wǎng)前箱是傾斜的網(wǎng)前箱。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種利用網(wǎng)前箱、運動的微孔部件和網(wǎng)前的一個表面來制造纖維材料的無紡織物的方法。該方法包括以下步驟(a)將空氣、水、纖維和表面活性劑組成的第一泡沫漿液送入網(wǎng)前箱，并使之與運動的微孔部件接觸；(b)使?jié)櫥瑒?最好為基本無纖維的第一泡沫)在遠離微孔部件的點處與網(wǎng)前箱的表面接觸；(c)經(jīng)微孔部件抽出泡沫，從而在微孔部件上形成無紡織物。
可執(zhí)行步驟(b)，以使第一泡沫沿該表面流向運動的微孔部件，從而盡量減小網(wǎng)前箱中纖維的剪切變形，使得纖維不會沿微孔部件的運動方向變成單向的。網(wǎng)前箱的表面包括其頂表面，并可執(zhí)行步驟(b)，以使泡沫沿該表面流向微孔部件，從而使該表面保持干凈。在步驟(b)加入泡沫的量是步驟(a)中流束體積的1％～10％。還有另外一個步驟，即在第一泡沫漿液進入網(wǎng)前箱之前使基本無纖維的第二泡沫進入第一泡沫漿液，從而使所生產(chǎn)的無紡織物具有更均勻的單位重量分布。
通常執(zhí)行步驟(a)，使得第一纖維/泡沫漿液的流動方向基本上與基本無纖維的第一泡沫的流動方向相同。步驟(b)還這樣執(zhí)行，即在網(wǎng)前箱中裝一個隔板，該隔板有助于沿著該表面引導基本無纖維的第一泡沫，使得該泡沫開始時不與引入網(wǎng)前箱的第一纖維/泡沫漿液混和。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種網(wǎng)前箱組件，該組件包括以下部件與運動的微孔部件聯(lián)用的網(wǎng)前箱；將空氣、水、纖維和表面活性劑組成的第一泡沫漿液送入網(wǎng)前箱并最后使其與運動微孔部件接觸的裝置；經(jīng)微孔部件抽出泡沫而在微孔部件上形成無紡織物的裝置；使基本無纖維的第二泡沫在靠近第一泡沫漿液進入網(wǎng)前箱的裝置(例如在正要進入之前)進入第一泡沫漿液的裝置。用于上述送入、抽出和進入的裝置具有變型結(jié)構(gòu)，例如上述變型結(jié)構(gòu)。
用于送入的裝置包括許多泡沫形成噴嘴和許多將噴嘴連接于網(wǎng)前箱的第一管子；而使基本無纖維的第二泡沫在第一泡沫漿液正要送入網(wǎng)前箱之前進入第一泡沫漿液的裝置包括許多第二管子，后者與至少一些第一管子連接并與第一管子形成一定角度。第一和第二管子之間的角度在約30～90°之間，并且該角度在一垂直平面內(nèi)。
按照本發(fā)明的再一方面，提供了一種利用網(wǎng)前箱和運動的微孔部件制造纖維材料無紡織物的方法。該方法包括以下步驟(a)將空氣、水、纖維和表面活性劑組成的第一泡沫漿液送入網(wǎng)前箱，并使其與運動的微孔部件接觸；(b)經(jīng)微孔部件抽出泡沫，使得在微孔部件上形成無紡織物；(c)使基本無纖維的第二泡沫進入網(wǎng)前箱(例如在接近第一泡沫漿液送入網(wǎng)前箱的位置，例如在送入第一泡沫漿液之前的位置)，從而使所產(chǎn)生的無紡織物具有更均勻的單位重量分布。
通過使泡沫/纖維漿液在大體水平方向流動，盡管在某些情況下也可使其在垂直方向或傾斜一定角地流動，而執(zhí)行步驟(a)。通常執(zhí)行步驟(a)～(e)可得到這樣的無紡織物，即其濃度在干燥之前約為40％～60％，而其單位重量偏差小于0.5％(例如約0.2％或更低)。步驟(e)中的流量按體積是步驟(a)中流量的約2％～20％。
本發(fā)明的主要目的是改進用于制造纖維材料無紡織物的泡沫沉積工藝。參看本發(fā)明的詳細說明和權(quán)利要求書可以清楚看出本發(fā)明的此目的和其它目的。
附圖的簡要說明
圖1是總的示意圖，示出可以實施本發(fā)明方法的泡沫沉積工藝系統(tǒng)和本發(fā)明所用的設(shè)施；圖2是零部件的部分截面和部分立視示意圖，示出將泡沫/纖維漿液從混合器輸送到液體泵，該液體泵向圖1所示系統(tǒng)的集流管和網(wǎng)前箱供料；圖3是本發(fā)明零部件的部分截面和部分立視示意圖，該圖本身只示出將泡沫加入到集流管和網(wǎng)前箱之間的管子；圖4是部分截面和部分立視側(cè)視圖，示出用于實施本發(fā)明方法的本發(fā)明說明的例示性傾斜絲網(wǎng)網(wǎng)前箱部件；圖5是示意圖，示出在集流管至網(wǎng)前箱的管子內(nèi)加入純凈泡沫的作用。
圖6是示意圖，示出加入和不加入純凈泡沫時，圖4和圖5網(wǎng)前箱所形成織物的單位重量分布。
附圖的詳細說明圖1中用編號10示意示出用于實施泡沫沉積工藝的可使本發(fā)明令人滿意地投入應(yīng)用的例示性泡沫沉積工藝系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括混合桶或碎漿機11，該碎漿機具有纖維輸入口12、表面活性劑輸入口13和其它添加劑輸入口14，其它添加劑例如為PH調(diào)節(jié)劑像碳酸鈣或酸以及穩(wěn)定劑等。纖維、表面活性劑以及添加劑的特殊特性不是重要的，取決于所生產(chǎn)制品的實際規(guī)格，它們的變化范圍很大。最好采用可以很容易洗去的表面活性劑，因為表面活性劑如果仍存在則會降低最終織物的表面張力，對一些制品，這不是需要的特征。從上千種市場上出售的表面活性劑中選出所用的實際表面活性劑不屬于本發(fā)明的范圍。
桶11本身是常規(guī)的，該桶與水沉積工藝的常規(guī)造紙系統(tǒng)中用作碎漿機的桶是相同類型的。唯一差別是混合器/碎漿機11的側(cè)壁向上延伸的高度比水沉積工藝的高度高三倍，因為泡沫的密度是水的密度的1/3。在桶11中的常規(guī)機械混合器的轉(zhuǎn)速(r/min)和葉片結(jié)構(gòu)根據(jù)要生產(chǎn)的制品的特性進行改變。在壁上還設(shè)置brakers。桶11的底部有從中排出泡沫的渦旋，但一當開始發(fā)生后便看不到渦旋，因為桶11充滿泡沫和纖維。
桶11中最好包括許多PH計15，用于測量許多不同位置的PH。PH影響表面張力，因而需要準確測定。這些PH計每天進行校正。
在開始起動時，從管子12加入帶纖維的水，從管13加入表面活性劑，而從管子14加入其它添加劑。然而一當開始操作時便無需加入另外的水，在桶11中不只是產(chǎn)生泡沫，而且要維持泡沫。
泡沫在泵17的作用下從桶11的底部的渦旋中泵出，進入管子16。和系統(tǒng)10的所有其它泵一樣；泵17最好為去氣離心泵。從泵17排出的泡沫經(jīng)管子18流到其它部件。
圖1以虛線示示出所選擇的貯存桶19。該貯存桶19不一定需要，但在混合器11中發(fā)生某種變化的情況下可以用它來確保纖維相當均勻地分布在泡沫中。即，貯存桶19(它比較小，一般僅約5m3)其作用多少有點像“緩沖桶”，用于使纖維分布均勻化。因為在進行操作時，從混合器11到網(wǎng)前箱30所需的總時間約為45S，所以如果應(yīng)用貯存桶19，則可以提供使變化變平衡的時間。采用貯存桶19時，泡沫從泵17經(jīng)管子20送到桶19的頂部，接著在離心泵22的作用下從桶的底部流入管子21，然后再進入管子18。即在應(yīng)用貯存桶19時，泵17不直接連接于管子18，而只送入桶19。
管子18伸到絲網(wǎng)下的水桶23。該水桶本身是常規(guī)的桶，仍然與常規(guī)水沉積造紙系統(tǒng)中的桶相同，但具有較高的側(cè)壁。制造絲網(wǎng)下的水桶23重要的是不留死角，因此桶23不應(yīng)當太大。下面再參考圖2說明常規(guī)構(gòu)件24，該構(gòu)件使管子18中的泡沫和纖維的混合物進入泵25(該泵在操作上貼近絲網(wǎng)下水桶23的底部連接于該桶)。在任何情況下，泵25將管子18中的由構(gòu)件24引入的泡沫/纖維混合物以及網(wǎng)下水桶23中的額外泡沫泵入到管子26。因為從網(wǎng)下水桶23中將相當多的泡沫抽入泵25中，所以在管子26中濃度通常顯著低于管子18中的濃度。管子18中濃度通常在2％～5％固體(纖維)之間，而在管子26中濃度通常在0.5％～2.5％之間，雖然在各種情況下的濃度可以高達12％。
在網(wǎng)下水桶23中泡沫完全沒有顯著地分成具有不同密度的層。盡管靠近底部密度有很小的增加，但增加的程度很小，不影響系統(tǒng)的操作。
泡沫/纖維從管子26流入集流管27，該集流管上具有與其連接的泡沫產(chǎn)生噴嘴28。噴嘴28是常規(guī)的泡沫產(chǎn)生噴嘴(它極大地擾動泡沫)，與作為參考包含在本文中的美國專利No.3716449、3871952和3938782中所用的噴嘴相同，該噴嘴28最好裝在集流管27上，并在該集流管27上裝上許多噴嘴28。
管子29從各個噴嘴28伸出，通向網(wǎng)前箱30，一個或多個常規(guī)絲網(wǎng)(微孔部件)穿過此網(wǎng)前箱。
網(wǎng)前箱30具有許多抽吸箱(通常約3～5個)31，它從絲網(wǎng)的相對側(cè)將噴入的泡沫/纖維混合物中的泡沫抽出，最后的分離箱32位于網(wǎng)前箱30中所形成織物33的送出端部，裝在抽吸臺上用于控制排水量的抽吸箱31的數(shù)目在制造更密實的制品或以較高的速度運轉(zhuǎn)時應(yīng)當增加。所得到的織物33其固體濃度通約在4％～60％(例如50％)，這種織物最好再經(jīng)沖洗處理，如圖1中用沖洗步驟34示意示出的。該沖洗步驟34是除去表面活性劑?？椢?3的高濃度表面只需要采用最少量的干燥設(shè)備。
織物33從沖洗裝置34經(jīng)一個或多個可選項的涂布裝置35達到常規(guī)的干燥站36。在常規(guī)的干燥站36中，當合成的色套/心纖維(例如Cellbond纖維)是織物33的組合部分時，操作干燥裝置34，使織物的溫度升到色套材料(通常為聚丙烯)熔點以上，而心材料(通常為PET)不熔化。例如在織物33中使用Cellbond纖維時，干燥裝置中的溫度通常約為130℃或更高一些，此溫度等于色套纖維的熔點溫度或稍高于該溫度，但是遠低于約250℃的心纖維的熔化溫度。這樣，便可形成色套材料的粘接作用，而又不損害產(chǎn)品(由心纖維形成的)的整體性。
盡管不一定總是需要，但為了許多有利的目的，本工藝考慮到將純凈泡沫補加到網(wǎng)前箱30內(nèi)或在接近網(wǎng)前箱的位置補加進去。如圖1所示，離心泵41將網(wǎng)下水桶23中的泡沫抽入到管子40。管子40中的泡沫再被泵到集流箱42，該集流箱再將泡沫分流到靠近網(wǎng)前箱30的許多不同管子43中。該泡沫如由管子44所示，可以直接引入到網(wǎng)前箱30頂部的下面(當網(wǎng)前箱30是傾斜的網(wǎng)前箱時)，和/或經(jīng)管子45引入到將泡沫/纖維混合物引入到網(wǎng)前箱30的管子29(或噴嘴28)內(nèi)。下面參考圖3～6說明補加泡沫的細節(jié)。
抽吸箱31將網(wǎng)前箱30中除去的泡沫經(jīng)管子46排到網(wǎng)下水箱23中。為此目的通常不必用泵，或者也可以用泵。
使網(wǎng)下水桶23中的大量泡沫回流到碎漿機11。用離心泵48將泡沫抽到管47中，然后再流過管子47和常規(guī)的加入泡沫的在線密度測量裝置49(如由編號50示意示出)，返回到桶11中。除圖1示意示出的用密度測量裝置49測量管子47中的泡沫密度而外，還可以直接在桶11中安裝一個或多個密度測量裝置(例如密度計)49A。
除再循環(huán)泡沫而外，通常還需要循環(huán)水。從最后一個抽吸箱32抽出的泡沫經(jīng)管子51進入常規(guī)分離器53例如旋流分離器。分離器53采用例如渦流作用分離進入分離器53的泡沫中的空氣和水，從而形成其中只有很少空氣的水。分離出的水從分離器53的底部經(jīng)管道54流入水桶55。由分離器53分離出的空氣借助于風扇57從分離器53的頂部經(jīng)管子56排到大氣中，或應(yīng)用于燃燒作業(yè)，或者另外進行處理。
在水桶55中形成液面58，如圖1的編號60示意示出的，有些液體溢到排水溝中或隨后進行處理。在桶55中液面55下面的水還可以在離心泵62的作用下經(jīng)管子61泵到常規(guī)流量計63(該流量計可以控制泵62)。最后，再循環(huán)水被引入到混合器11的頂部、如圖1用編號64示意示出的。
在管子18中典型的泡沫/纖維流量為4000L/min，在管子26中的泡沫/纖維流量為40000L/min，在管子47中的泡沫流量為3500L/min，而在管子51中的泡沫流量為500L/min。
系統(tǒng)10還包括許多控制部件。用于控制系統(tǒng)操作的各種可供選擇的控制部件的優(yōu)選例子包括第一模糊控制器71，用于控制桶1中的泡沫高度。第二模糊控制器72控制向管子13補加表面活性劑。第三模糊控制器73控制在網(wǎng)前箱30區(qū)域中織物的形成。第四模糊控制器74與沖洗裝置聯(lián)用。第五模糊控制器75控制PH計153，還可以控制經(jīng)管子14向混合器11補加其它添加劑。模糊控制還可用于表面活性劑的控制和織物形成控制。最好還配置多參數(shù)控制系統(tǒng)和Neuronet控制系統(tǒng)，以涵蓋其它控制。多參數(shù)控制也可用來控制形成織物時的噴射比。這些參數(shù)可以根據(jù)它們對所需流程控制的影響以及最后結(jié)果進行改變。
為了便于控制各種部件，通常在纖維引入處12裝有計量秤76，以準確地確定單位時間加入的纖維量。在管子13上設(shè)置閥門77，以控制表面活性劑的引入，還設(shè)置了計量秤78。在管子14上也裝有閥門79。
在系統(tǒng)10中在任何一處基本上沒有設(shè)置在操作期間可以特意接觸泡沫的閥門，只是在管子46上設(shè)置液位控制閥是一個例外。
另外，在完全操作圖1所示系統(tǒng)的作業(yè)期間，泡沫保持在相當高的剪應(yīng)狀態(tài)下。因為剪應(yīng)變越大粘度越低，因此很希望使泡沫保持在較高的剪應(yīng)變。泡沫纖維混合物其行為很像準塑料、表現(xiàn)出非牛頓力學行為。
與水沉積工藝相比，應(yīng)用泡沫沉積工藝具有許多優(yōu)點，特別是對于高吸收性制品。除由于織物33的高濃度而使干燥裝置的功率減小而外，泡沫工藝還使得任何可能的纖維或粒子均勻分布在漿液中(高密度粒子不發(fā)生過分“沉降”，而低密度粒子雖然的確稍為發(fā)生一些“沉降，但它們完全不沉降在水中”)，并最后均勻分布在織物中，只要纖維或顆粒的比重在約0.15～13。泡沫工藝還允許生單位面積重量范圍很廣的織物，可以生產(chǎn)與水沉積工藝產(chǎn)品相比具有更大的均勻性和更大疏松度的制品，可以達到很高的均勻性?？梢皂樞蚺渲迷S多網(wǎng)前箱，或者在裝有加倍絲網(wǎng)等的網(wǎng)前箱內(nèi)同時形成兩層(或更多層)，和/或可以利用簡單的涂布裝置35以很簡便的方式形成附加層(如涂層)。
圖2示出將泡沫/纖維混合物和泡沫引入到連接于網(wǎng)下水桶23的泵25內(nèi)。從Wiggins Teaps工藝可以了解構(gòu)件24，這種工藝公開在例如作為參考包含在本文的專利中，使流經(jīng)管子18的泡沫/纖維改向，如彎管83所示，使得泡沫/纖維混合物從其開口端84直接排入到泵25的進入口85。泡沫也從網(wǎng)下水桶23流入進入口85，如由箭頭86所示。受到模糊控制的泵48的操作可以控制網(wǎng)下水桶的液位。
當用于制造泡沫的纖維特別長時即約為幾英寸長時，不是將管子18引到泵25的抽吸入口85(如圖2所示)，而是使管子通到泵25下游的管子26。在這種情況下，泵17提供的壓力一定要大于在上游提供的壓力，即要提供足夠的壓力，以使管子18的流體可以進入管子26，而不管在管子26中由泵25形成的壓力。
圖3示出本發(fā)明工藝的附加泡沫引入方面的一種形式的細節(jié)。圖3本身只示出泡沫在管子29正要進入網(wǎng)前箱30之前從管子45流入到管子29中的泡沫/纖維混合物中。當利用泡沫注射管45時，該管子不需要將泡沫注入所有的管線29，而僅僅注入足夠的管子，以達到要求的結(jié)果。要求的結(jié)果包括更均勻的單位面積重量分布(作為主要優(yōu)點)。如需要，管子29可將泡沫噴嘴28來的泡沫引到網(wǎng)前箱30中的爆炸室內(nèi)。然而在實施Ahlstrom工藝的網(wǎng)前箱內(nèi)沒有任何真正的理由要應(yīng)用的爆破室。如果用，爆炸室也只是為了安全。
加入到管子45的純凈泡沫量在準確加入時，對于各種情況必須用經(jīng)驗方法確定，這取決于所用的特定的網(wǎng)前箱30和其它設(shè)備、纖維的種類和尺寸以及其它變量。在大多數(shù)情況下，加入約占泡沫/纖維混合物體積的2％～20％的純凈泡沫可以得到要求的結(jié)果。
圖4示出一種例示性的網(wǎng)前箱30I，該箱采用了兩種不同的泡沫注入方式(圖3所示的方式加上另一種方式)。在圖4的網(wǎng)前箱30I中；傾斜的常規(guī)成形絲網(wǎng)90沿箭頭方向移動，而泡沫/纖維混合物與管子45注入的泡沫一齊經(jīng)管子29噴散到網(wǎng)前箱30I內(nèi)，如圖4大體示出的。泡沫還經(jīng)管子44引入到網(wǎng)前箱30I中，使得泡沫大體沿圖4所示的箭頭92流動。即沿箭頭92方向流動的泡沫緊靠網(wǎng)前箱30I頂面93的底部流動。在網(wǎng)前箱30I中配置隔板94，以確保從許多管子44中的各個個管流出的泡沫一開始便沿方向92流動。
因為許多原因網(wǎng)前箱30I最好是傾斜的(例如約45°)。如果網(wǎng)前箱30I的頂面93沿絲網(wǎng)90的運動方向向上傾斜，則在網(wǎng)前箱30I頂部形成的任何氣泡將單獨地從網(wǎng)前箱30I溢出。如果構(gòu)成網(wǎng)前箱30I底部的絲網(wǎng)是水平的，則氣泡將保持在網(wǎng)前箱30I的頂部，而且必需安裝特殊的構(gòu)件(例如帶閥的管子/或泵)，以便除去氣泡。
將基本上純凈的泡沫引入到一根或多根管子的一個原因是為了減小網(wǎng)前箱30I中的纖維的剪應(yīng)變，使得在漿液中的纖維不變成單向的(即大體沿著絲網(wǎng)90的運動方向)。根據(jù)基本的流體力學原理，如果泡沫/纖維混合物緊貼頂面93，則磨擦力將使纖維在邊界層發(fā)生取向，變成單向的，這是不希望的。引入后沿方向92流動的泡沫消除了這種邊界層問題，起著潤滑劑的作用。
經(jīng)管子44流入的泡沫還對泡沫/纖維漿液91的單位重量分布產(chǎn)生有益的影響。經(jīng)管子44引入的沿方向92流動的泡沫還使頂面93保持干凈，這也是需要的。
以此種方式(經(jīng)管子)引入的泡沫量對于各種不同的情況也必須用經(jīng)驗方法確定，但通常的優(yōu)化值約占由管子29引入的泡沫/纖維混合物體積的1％～10％。
經(jīng)管子45引入泡沫是為了不同的目的(其引入角通在30～90°之間，比較圖3和圖4)，如圖3和4均示出的。圖5是網(wǎng)前箱30(例如30I)的示意頂視圖(僅示出三根管子29，通常裝有很多管子)，示出注入純凈泡沫造成的差別。不經(jīng)管子45注入基本上純凈的泡沫時，由管子29引入的泡沫/纖維混合物其分布大體如圖4和5的線91所示。然而在經(jīng)管45注入泡沫時，單位面積重量分布便發(fā)生改變，因為泡沫纖維混合物發(fā)生較大的分散，如圖5中的線9b示意示出的那樣。從圖6的示意圖中可以看出對單位面積重量分布的影響。正常的單位面積重量分布(沒有注入任何泡沫時)，如曲線91A所示，包括大的凸部97。然而當注入泡沫時，如曲線96a所示，凸部98變得小得多。即，單位面積重量更均勻。在集流管27的主流中(例如在噴嘴28之前)，或在管子29進入網(wǎng)前箱30I的緊前方或緊后方(從圖4可看到管子45在緊前方)，即在噴嘴28之后加入稀釋泡沫可以控制單位面積重量的分布。
如果需要，管子29可以將泡沫從泡沫噴嘴28引入網(wǎng)前箱30、30I的爆炸室。然而在實施本發(fā)明時沒有任何真正的理由要應(yīng)用在網(wǎng)前箱中的爆炸室。如果要用，爆炸室只是用來保證安全。
如圖4的虛線所示，可以在一些或全部管子44上設(shè)置泡沫噴嘴98。應(yīng)用泡沫流92(單獨應(yīng)用或與管子45中的流體相結(jié)合應(yīng)用)也可以調(diào)節(jié)單位面積重量的分布。管子44可以分支，一個支管沿方向92，另一支管可與流體91相交(除去隔板94或使第二支管穿過該隔板)。
利用圖3～5所示的組件可以看出，本發(fā)明提出的有利方法是可行的。
按照一種方法，需要執(zhí)行以下步驟(a)將空氣、水、纖維(例如合成纖維和纖維素纖維，但也可以采用其它纖維例如玻璃纖維)和適當表面活性劑組成的第一泡沫漿液輸送到網(wǎng)前箱30I中，并使其與運動的微孔部件90接觸；(b)將大體無纖維的泡沫沿圖4箭頭92的方向引入，使其在遠離微孔部件90的位置與網(wǎng)前箱30I的表面(例如頂面)接觸。執(zhí)行步驟(b)可使泡沫沿表面93流向部件90，從而可盡量減小網(wǎng)前箱30I中纖維的剪應(yīng)變，使得纖維不會沿微孔部件90的大體運動方向變成單向的，而且還使表面93保持干凈。還有步驟(c)，該步驟通過微孔部件90抽出泡沫，從而在部件90上形成無紡的織物。利用抽吸箱31、32或其它適當?shù)目捎糜诖朔N用途的常規(guī)裝置(例如抽吸輥或臺、加壓輥或其它類似裝置)可以實現(xiàn)泡沫的這種抽出。
從圖3至5的所有附圖中可以看出，還有一種方法，這種方法包括以下步驟(a)將第一泡沫漿液輸送通過例如圖3和圖4中見到的管子29(例如使射流91大體在圖4的射流92的方向上)；(b)使泡沫經(jīng)部件90抽出(如上所述)；(c)將基本上無纖維的第二泡沫在接近第一泡沫漿液進入網(wǎng)前箱30、30I的位置(通常在集流管27上，或者至多在進入該網(wǎng)前箱的進入點的緊后方)輸入到第一泡沫漿液中(如圖3和4中在編號45的地方輸入)，以使所形成的無紡織物具有更均勻的單位面積重量分布(如圖6所示)。
在實施本發(fā)明的方法和應(yīng)用上述系統(tǒng)時，可以加以利用的典型的泡沫沉積工藝參數(shù)示于以下的表中(如果擴大制品范圍，則參數(shù)范圍更寬)參數(shù)數(shù)值PH(基本上整個系統(tǒng)) 約6.5溫度約20～40℃集氣管壓力 1～1.8巴混合器中濃度2.5％網(wǎng)前箱中濃度0.5％～2.5％SAP添加劑濃度 約5％～20％已形成織物濃度 約40％～60％織物單位面積重量偏差小于1/2％泡沫密度(有纖維或無纖維)在壓力1巴時為250～450g/L泡沫的氣泡尺寸 平均直徑0.3～0.5mm(高斯分布)泡沫空氣量 25％～75％(例如60％，隨工藝中的壓力而變化)粘度沒有“目標”粘度，但在高剪應(yīng)變條件下，典型的泡沫粘度約為2～5厘泊，而在低剪應(yīng)變條件約為200K～300K厘泊，根據(jù)測量粘度的方法，此范圍可變得更大織物形成速度約200～500m/min纖維或添加劑的比重 可在0.15～13之間表面活性劑濃度 取于決很因素，例如水的硬度、PH、纖維種類等，通常在循環(huán)中其濃度為水的0.1％～0.3％成形絲網(wǎng)張力在2～10N/em例示性的流量如下混合器到網(wǎng)下水桶約4000L/min網(wǎng)下水桶到網(wǎng)前箱約40000L/min泡沫再循環(huán)管子 約3500L/min抽吸分離到水的再循環(huán)約500L/min本發(fā)明的主要目的是提供一種泡沫沉積工藝的很有利的變型工藝。雖然已通過在目前被認為是本發(fā)明最可行的優(yōu)選的實施例示出和說明本發(fā)明，但本專業(yè)的技術(shù)人員可以明顯看出，在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可以進行許多改型，此范圍應(yīng)當與權(quán)利要求書的最廣泛解釋一致，因而包括了所有等價的方法和組件。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)前箱組件，用于制造纖維材料的無紡織物，該組件包括運動的微孔部件，在該部件上形成無紡織物；網(wǎng)前箱，包括第一表面和第二表面，上述第二表面遠離上述微孔部件，上述網(wǎng)前箱鄰接上述微孔部件，使得上述網(wǎng)前箱中的泡沫纖維混合物在上述微孔部件上沉積纖維；將泡沫纖維混合物引入上述網(wǎng)前箱的裝置；經(jīng)上述微孔部件抽出泡沫的裝置，使得在上述微孔部件上形成無紡纖維織物。使基本上無纖維的泡沫在遠離上述微孔部件的位置接觸上述第二表面的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)前箱組件，還包括一種裝置，該裝置將基本上無纖維的泡沫在網(wǎng)前箱的緊前方引入到上述將泡沫纖維混合物引入上述網(wǎng)前箱的裝置中，以使所生產(chǎn)的無紡織物具有更均勻的單位重量分布。
3.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)前箱組件，其特征在于，將泡沫/纖維混合物引入上述網(wǎng)前箱的上述裝置包括在上述第一表面上的開孔。
4.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)前箱組件，其特征在于，使基本無纖維的泡沫在遠離上述微孔部件的位置接觸上述第二表面的裝置包括至少一個緊鄰上述第二表面的管子開口，以使泡沫沿上述第二表面流向上述微孔部件，從而盡量減小上述網(wǎng)前箱中纖維的剪應(yīng)變，使纖維不變成單向的。
5.如權(quán)利要求4所述的網(wǎng)前箱組件，還包括隔板，該隔板鄰接用于使基本無纖維的泡沫在遠離上述微孔部件的位置接觸上述第二表面的裝置，以確保引入的泡沫一開始便沿著上述第二表面流動。
6.如權(quán)利要求4所述的網(wǎng)前箱組件，其特征在于，上述第二表面是上述網(wǎng)前箱的頂表面；上述微孔部件與水平方向和垂直方向均成一定角度地運動，上述網(wǎng)前箱是傾斜的網(wǎng)前箱。
7.如權(quán)利要求3所述的網(wǎng)前箱組件，其特征在于，使基本無纖維的泡沫在遠離上述微孔部件的位置接觸上述第二表面的上述裝置包括靠近上述第二表面的管子開口，以使泡沫沿上述第二表面流向上述微孔部件，從而盡量減小上述網(wǎng)前箱中纖維的剪應(yīng)變，使得纖維不會沿著上述微孔部件的運動方向變成單向的、并保持上述第二表面干凈。
8.如權(quán)利要求2所述的網(wǎng)前箱組件，其特征在于，使基本無纖維的泡沫在遠離上述微孔部件的位置接觸上述第二表面的上述裝置包括靠近上述第二表面的管子開口，以使泡沫沿上述第二表面流向上述微孔部件，從而盡量減小上述網(wǎng)前箱中纖維的剪應(yīng)變，使得纖維不會沿著上述微孔部件的運動方向變成單向的，并保持第二表面干凈。
9.一種應(yīng)用網(wǎng)前箱、運動的微孔部件和網(wǎng)前箱的一個表面制造纖維材料的無紡織物的方法，該方法包括以下步驟(a)將空氣、水、纖維和表面活性劑組成的第一泡沫漿液引入到網(wǎng)前箱中，并使其接觸運動的微孔部件；(b)使?jié)櫥瑒┰谶h離微孔部件的一點處與網(wǎng)前箱的該表面接觸；(c)經(jīng)微孔部件抽出泡沫，從而在微孔部件上形成無紡織物；
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，執(zhí)行步驟(b)，使?jié)櫥瑒┭卦摫砻媪飨蜻\動的微孔部件，以盡量減小網(wǎng)前箱中纖維的剪應(yīng)變，使得纖維不會沿著微孔部件的運動方向變成單向的。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，用基本無纖維的第一泡沫實施步驟(b)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，網(wǎng)前箱的表面包括該箱的頂表面；實施步驟(b)，使泡沫沿該表面流向微孔部件，從而保持該表面干凈。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括的步驟為使基本無纖維的第二泡沫在第一泡沫漿液被送入網(wǎng)前箱之前輸送到第一泡沫漿液中，由此使所制造的無紡織物具有更均勻的單位重量分布。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，實施步驟(a)，使得第一纖維/泡沫漿液流動，其流動方向基本上與基本無纖維的第一泡沫的流動方向相同。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，實施步驟(b)，方法是在網(wǎng)前箱中設(shè)置隔板，該隔板有助于沿該表面引導基本無纖維的第一泡沫，使其在一開始不和引入網(wǎng)前箱中的第一纖維/泡沫漿液混合。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，實施步驟(a)和(b)，使得在步驟(b)中的基本無纖維的泡沫的體積約為步驟(a)中纖維/泡沫混合物的體積的約1％～10％。
17.一種用網(wǎng)前箱和移動微孔部件制造纖維材料的無紡織物的方法，該方法包括以下步驟(a)將空氣、水、纖維和表面活性劑組成的第一泡沫漿液輸送到網(wǎng)前箱中，并使其與移動的微孔部件接觸；(b)經(jīng)微孔部件抽出泡沫，從而在微孔部件上形成無紡織物。(c)將基本無纖維的第二泡沫引入到網(wǎng)前箱中，從而使所制造的無紡織物具有更均勻的單位重量分布。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，通過在第一泡沫漿液輸入網(wǎng)前箱之處的附近將第二泡沫引入到第一泡沫流中，執(zhí)行步驟(c)。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，實施步驟(a)～(c)，以生產(chǎn)無紡織物；該織物的濃度在干燥前約為40％～60％，而其單位重量的偏差小于1/2％。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中的流束體積約為步驟(a)中流束體積2％～20％。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，通過在網(wǎng)前箱的緊前方將第二泡沫引入第一泡沫流中，實施步驟(c)。
22.一種網(wǎng)前箱組件，包括與運動的微孔部件相關(guān)的網(wǎng)前箱；用于將空氣、水、纖維和表面活性劑組成的第一泡沫漿液輸送到網(wǎng)前箱中，并使其最后與運動的微孔部件接觸的裝置；用于經(jīng)微孔部件抽出泡沫的裝置，以在微孔部件上形成無紡織物；用于將基本無纖維的第二泡沫在第一泡沫漿液進入網(wǎng)前箱的位置附近引入到第一泡沫漿液中的裝置。
23.如權(quán)利要求22所述的組件，其特征在于，用于將空氣、水、纖維和表面活性劑組成的第一泡沫漿液引入到網(wǎng)前箱并使其最后與運動微孔部件接觸的上述裝置包括許多泡沫形成噴嘴和許多使上述噴嘴連接于上述網(wǎng)前箱的第一管子；用于在第一泡沫漿液進入網(wǎng)前箱之前將基本無纖維的第二泡沫引入上述第一泡沫漿中的上述裝置包括許多第二管子，后者與至少一些上述第一管子連接，并與上述網(wǎng)前箱緊前方的第一管子形成一定角度。
全文摘要
在制造纖維材料(例如合成纖維或纖維素纖維)的無紡織物的泡沫沉積工藝中,將基本無纖維的泡沫在網(wǎng)前箱的不同位置或在接近網(wǎng)前箱位置引入到網(wǎng)前箱中可以獲得改進的結(jié)果。在泡沫/纖維混合物進入網(wǎng)前箱位置的前后(例如緊前方)將純凈泡沫引入到網(wǎng)前箱可使制造的無紡織物具有更均勻的單位面積重量分布(例如單位面積重量的偏差約為0.5%或更小)。在遠離微孔部件的表面將另一股基本無纖維的泡沫引入到網(wǎng)前箱中使其沿該表面(該表面通常平行于泡沫/纖維混合物的流向)流動可以盡量減小網(wǎng)前箱中纖維的剪應(yīng)變,因而使得纖維不會沿微孔部件的運動方向變成單向的,并可以保持該表面干凈。該表面通常是傾斜網(wǎng)前箱的頂表面。
文檔編號D21F1/08GK1277646SQ98810511
公開日2000年12月20日 申請日期1998年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月4日
發(fā)明者J·詹森, K·雷克曼 申請人:阿爾斯特羅姆玻璃纖維有限公司