背景技术：
1、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。
2、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。
3、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。
4、然而，过去在泡沫形成工艺中能够控制幅材形成方面遇到了问题。例如，包含纤维的发泡悬浮液是包含固体、气体和液体的三相混合物。气体表示可压缩部分，而液体相对不可压缩。因此，发泡悬浮液在经历压力或温度变化时体积会发生变化。此外，这些悬浮液作为非牛顿流体发挥作用，并且粘度会随着剪切速率的变化而变化。由于发泡悬浮液的至少这些特性，在幅材形成期间，控制被进料到多孔成形表面的发泡悬浮液的行为可能是困难的。另外，从由发泡悬浮液形成的幅材中过度排出流体或不足排出流体可使幅材经受剪切力，从而导致幅材出现缺陷和不规则性。当尝试形成多层结构时，这些问题可能会加剧。
5、因此，目前需要一种用于生产泡沫形成幅材的系统和工艺，在该系统和该工艺中能够更好地控制幅材形成，因为该工艺会经历方法条件的自然变化，而这些变化会显著影响流体的行为。另外，还需要一种用于生产多层泡沫形成幅材的系统和工艺，其中该系统和该工艺能够控制所得幅材形成和层混合。
技术实现思路
1、一般来说，本公开涉及一种用于由发泡纤维悬浮液形成幅材的改进的方法和系统。更具体地讲，本公开的方法和系统已被特别设计成更好地控制幅材形成。一般来说，本公开的系统和方法涉及控制发泡纤维悬浮液向流浆箱的供应流并结合控制通过成形表面的排放流。在该方法期间，发泡纤维悬浮液被进料到成形区。根据本公开，在一个方面，多个排放装置可被定位成与成形区对准以从成形表面排出过量流体。可独立地控制每个排放装置。以这种方式，本公开的方法和系统可控制流体的排放并形成期望排放曲线。例如，多个排放装置可独立地操作，并且不仅可用于在幅材中形成均匀的纤维形成，还可用于增强幅材内的纤维混合。
2、例如，在一个方面，本公开的系统和方法可用于形成单层幅材或多层幅材。多个排放装置可用于控制每层内和各层之间的混合。以这种方式，所得多层幅材可具有更好的机械性质、更好的吸收特性，同时还防止某些材料以不期望方式迁移到幅材的表面。
3、在一个方面，本公开涉及一种用于生产幅材的方法。该方法包括使材料的发泡悬浮液流动到成形区。发泡悬浮液以第一流速被进料到成形区。将被进料到第一成形区的材料的发泡悬浮液沉积在至少一个移动的多孔成形表面附近以形成初期幅材层。在一个方面，初期幅材中的仅一个层被进料到每一成形区。过量流体通过多孔成形表面被排出到第一排放装置和第二排放装置中。第一排放装置和第二排放装置被定位成沿至少一个多孔成形表面与第一成形区对准。在形成幅材期间，控制通过第一排放装置排出的排放流体的流速和控制通过第二排放装置排出的排放流体的流速。然后干燥初期幅材。
4、在一个方面，除了两个排放装置之外，成形区可与三个排放装置、四个排放装置、五个排放装置以及通常少于十个排放装置(诸如少于六个排放装置，诸如少于五个排放装置)对准。
5、在一个方面，基于被进料到成形区的材料的发泡悬浮液的流动的至少一个特性来控制通过第一排放装置排出的排放流体的流速和通过第二排放装置排出的排放流体的流速。材料的发泡悬浮液的流动的至少一个特性可包括材料的发泡悬浮液的温度、压力、质量流速、体积流速或密度。通过第一排放装置排出的排放流体的流速可独立于通过第二排放装置排出的排放流体的流速被控制。
6、在一个方面，第一排放装置可被定位在第二排放装置的上游并且与该第二排放装置相邻，并且通过第一排放装置排出的排放流体的流速可大于或可小于通过第二排放装置排出的排放流体的流速。在另一方面，通过第一排放装置和通过第二排放装置的排放流体的流速可以是大致相同的。例如，通过第一排放装置的流体的流速和通过第二排放装置的流体的流速可相差不超过约20％，诸如相差不超过约15％，诸如相差不超过约10％，诸如相差不超过约5％，诸如相差不超过约3％，诸如相差不超过约1％。例如，在一个实施方案中，第一排放装置和第二排放装置可包括向正在形成的幅材施加吸力的真空箱。可按产生期望流速的方式来控制通过每个排放装置的抽吸的量。匹配第一排放装置和通过第二排放装置之间的流速可提供各种优点和益处，包括产生具有更好形成和/或更均匀性质的幅材。
7、当形成多层幅材时，该方法还可包括使材料的发泡悬浮液流动到邻近第一成形区定位的第二成形区的步骤。材料的发泡悬浮液可以第二流速被进料到第二成形区。可将被进料到第二成形区的材料的发泡悬浮液沉积在至少一个移动成形表面附近，使得第二层材料形成在从第一成形区沉积在成形表面附近的所述材料的下方或上方以形成多层幅材。第三排放装置可被定位成与第二成形区对准。可控制通过第三排放装置排出的排放流体的流速。第二成形区可被定位在第一成形区的下游，并且第一排放装置和第二排放装置可被定位在形成第二层的上游。替代地，第二成形区可被定位在第一成形区的上游，并且第一排放装置和第二排放装置可被定位在形成第二层的下游。
8、在又另一实施方案中，该方法可包括使材料的发泡悬浮液流到被定位成与其他成形区中的一个成形区相邻的第三成形区的步骤。材料的发泡悬浮液可以第三流速被进料到第三成形区。将被进料到第三成形区的材料的发泡悬浮液沉积在至少一个移动的多孔成形表面附近，使得第三层材料形成在多层幅材中。通过被定位成与第三成形区对准的第四排放装置排出一定流速的排放流体。
9、当该方法包括第二成形区或第三成形区时，上述成形区中的每个成形区可与多个排放装置对准，诸如在两个排放装置与四个排放装置之间，每个排放装置可被独立地控制以控制通过多层幅材的排放。
10、在一个方面，该方法还可包括使流体流动到密封区的步骤。密封区可被定位成与第一成形区相邻并且在该第一成形区的上游。被进料到密封区的流体可发射到移动的多孔成形表面上，以用于抑制在上游纵向方向上的空气流。在一个方面，被进料到密封区的流体可以是非纤维的，并且可包括液体，诸如水，或者可包括发泡流体。
11、流体也可在与一个或多个成形区相邻并且在该一个或多个成形区的下游的抽吸区被抽吸通过初期幅材。通过一个或多个成形区排出的发泡纤维悬浮液的排放流速可进入抽吸区。在一个方面，可控制通过一个或多个排放装置排出的发泡纤维悬浮液的排放流速，使得来自一个或多个成形区的过量流体进入抽吸区，以用于控制由抽吸区收集的液体和空气混合物。
12、在一个实施方案中，操作该方法，使得通过与成形区对准的一个或多个排放装置的流体的流速小于被进料到对应成形区的材料的发泡悬浮液的流速。
13、在一个方面，发泡纤维悬浮液可被单独地泵送到一个或多个成形区中的每个成形区，使得到每个成形区的每个供应管线内的流体压力可独立于其他成形区被控制。在一个方面，例如，将发泡纤维悬浮液以第一压力泵送到第一成形区，并且基于第一压力来控制通过第一排放装置和通过第二排放装置排出的排放流体的流速。通过排放装置排出的排放流体的流速可由成形表面和每个排放装置下游的流量计和压力监测装置独立地监测。流量计和压力监测装置可向控制器传送信息，该控制器计算参考压力或流速下的排放流速。控制器(其可以是任何合适的微处理器或可编程装置)可与可调流量控制装置通信以用于基于所计算的排放流速来控制通过第一排放装置和基于所计算的排放流速来控制通过第二排放装置排出的排放流体的流速。例如，每个流量控制装置可以是可调节阀。
14、在一个实施方案中，移动成形表面相对于水平面倾斜地操作。例如，成形表面相对于水平面的角度可大于约10°，诸如大于约20°，通常小于约60°，诸如小于约50°。
15、幅材可以被制造为具有高松厚度特性或低松厚度特性。例如，幅材可以具有大于约3cc/g，诸如大于约5cc/g，诸如大于约7cc/g，诸如大于约9cc/g，诸如大于约11cc/g，诸如大于14cc/g，并且一般小于约20cc/g的松厚度。替代地，幅材可以具有小于约3cc/g，诸如小于约1cc/g，诸如小于约0.5cc/g，诸如小于约0.08cc/g，并且一般大于约0.03cc/g的松厚度。
16、根据本公开制造的幅材可以具有所有不同类型的基重。例如，所述基重可以为约6gsm至约800gsm，诸如约10gsm至约200gsm，诸如约20gsm至约120gsm。幅材可以仅由纸浆纤维制成，或者可以由纸浆纤维与其他纤维(诸如合成纤维以及/或者超吸收颗粒或纤维)混合制成。合成纤维例如可以大于约5重量％的量，诸如以大于约15重量％，诸如大于约20重量％的量，诸如以大于约25重量％的量，并且以至多100重量％的量存在于薄纸幅材中。合成纤维可以包括聚合物纤维，诸如聚酯纤维。替代地，合成纤维可以包括再生纤维素纤维，诸如人造丝纤维、粘胶纤维等。
17、可以根据本公开通过将泡沫与纤维配料进行组合来形成发泡纤维悬浮液。泡沫可以具有约200g/l至约600g/l，诸如约350g/l至约600g/l的密度。可以通过将发泡剂与水进行组合来形成发泡悬浮液。发泡纤维悬浮液可包含约40体积％至约80体积％的空气，诸如约40体积％至约65体积％的空气。
18、本公开还涉及一种用于生产幅材的系统。该系统包括相对于至少一个多孔成形表面定位的成形区。成形区与发泡纤维供应管线连通。发泡纤维供应管线包括用于使材料的发泡悬浮液流动到相应成形区的泵送装置。发泡纤维供应管线还包括流量计、压力监测装置、温度监测装置或它们的组合。发泡纤维供应管线用于将材料的发泡悬浮液进料到对应成形区，以用于以确定的流速、压力或两者将包含在发泡悬浮液中的材料沉积到至少一个多孔成形表面附近。该系统还包括第一排放装置，该第一排放装置相对于至少一个多孔成形表面被定位成与成形区对准。第一排放装置与第一对应排放管线流体连通。该系统还包括第二排放装置，该第二排放装置与该第一排放装置相邻并且也被定位成与成形区对准，该第二排放装置与第二对应排放管线流体连通。
19、在一个方面，第一排放管线包括第一流量控制装置，以用于控制被排出到第一排放装置中的流体的流速。第一排放管线还包括第一流量计、第一压力监测装置、第一温度监测装置或它们的组合。第二排放管线包括第二流量控制装置，以用于控制被排出到第二排放管线中的流体的流速。第二排放管线还包括第二流量计、第二压力监测装置、第二温度监测装置或它们的组合。该系统还包括一个或多个控制器，该控制器与和第一排放管线和第二排放管线相关联的流量控制装置通信。一个或多个控制器被配置为相对于被进料到成形区的材料的发泡悬浮液的流速或压力来控制被排出到第一排放装置和第二排放装置中的流体的流速。
20、在一个方面，为了形成多层幅材，该系统包括多个成形区。每个成形区与单独的发泡纤维供应管线连通。每个发泡纤维供应管线包括用于使材料的发泡悬浮液流动到相应成形区的泵送装置。每个发泡纤维供应管线还包括流量计、压力监测装置、温度监测装置或它们的组合。每个发泡纤维供应管线用于将材料的发泡悬浮液进料到对应成形区，以用于以确定的流速、压力或两者将包含在发泡悬浮液中的材料沉积到至少一个多孔成形表面附近。每个成形区形成多层幅材中的单独层。
21、对于每个成形区，存在至少一个对应排放装置。每个成形区可包括单个排放装置或多个排放装置。例如，每个成形区可包括两个排放装置、三个排放装置或四个排放装置。每个排放装置可与对应排放管线流体连通。每个排放管线包括流量控制装置，以用于控制被排出到每个对应排放装置中的流体的流速。每个排放管线还包括流量计、压力监测装置、温度监测装置或它们的组合。
22、一个或多个控制器可与和排放管线相关联的流量控制装置中的每个流量控制装置通信。一个或多个控制器可被配置为相对于被进料到成形区中的每个成形区的材料的发泡悬浮液的流速或压力来独立地控制被排出到每个排放装置中的流体的流速。
23、如上文所描述，系统中的每个成形区可与两个排放装置或多个排放装置对准。在一个方面，成形区可具有一定长度，并且其中与成形区对准的排放装置中的至少一个排放装置可延伸超过成形区的长度。例如，排放装置可延伸超过成形区的长度小于约20％，诸如小于约15％，诸如小于约10％，诸如小于约5％。在替代实施方案中，与成形区对准的多个排放装置全部被定位在成形区的长度内。
24、在一个实施方案中，该系统还可包括干燥装置，该干燥装置被定位在成形区的下游，以用于使形成在多孔成形表面上的幅材干燥。
25、在一个实施方案中，该系统还可包括分离罐，该分离罐与排放管线中的每个排放管线流体连通，以用于接收来自每个排放装置的排放流体。分离罐可从泡沫分离出游离气体，并且可被配置为在生产更多量的发泡纤维悬浮液中再循环泡沫。在一个实施方案中，该系统还可包括抽吸区，该抽吸区与多个成形区相邻并且在该多个成形区的下游，以用于通过形成在成形表面上的幅材抽吸空气。可由一个或多个控制器控制从每个排放装置排出的流体的流速，从而使抽吸区从正被形成的幅材收集液体和空气的混合物。从抽吸区收集的液体和空气混合物也可被进料到分离罐。
26、本公开的其他特征和方面在下文更详细地讨论。