CS274507B2

CS274507B2 - Bonded fibrous product

Info

Publication number: CS274507B2
Application number: CS21388A
Authority: CS
Inventors: Olli Turunen; Kerstin Meinander; Johan-Fredrik Selin; Jan Fors; Vidar Eklund; Leo Mandell
Original assignee: Neste Oy
Priority date: 1988-01-12
Filing date: 1988-01-12
Publication date: 1991-04-11
Also published as: CS21388A2

Abstract

The solution concerns a bonded fibre product, in which the fibre material is fully or partially represented by fibres that are able to form bonds between natural and synthetic fibres of the same or different type, where these fibres, able to create such bonds, are fibres based on cellulose carbamate.

Description

Vynález se týká pojených vlákenných produktů, které sestávají plně nebo alespoň částečně z vláken majících pojivou schopnost.The invention relates to bonded fiber products which consist wholly or at least partially of fibers having a bonding capacity.

Pojenými vlákennými produkty jsou často porézní materiály, podobající se textiliím, zpravidla ve formě pásu nebo listu, přičemž se vyrábějí jinými způsoby než je spřádání, tkaní, pletení a oplétání běžně používanými. Jako vláken se pro výrobu pojených textilií používá vláken přírodních nebo syntetických nebo jejich směsi. Soudržnost vláken rouna může být založena na mezivlákenných pojících schopnostech nebo se soudržnosti může dosahovat použitím různých pojících činidel, přičemž se přídavně při výrobě pojených textilií může používat pojících způsobů, například spojování vláken působením tepla nebo tavením.The bonded fiber products are often porous textile-like materials, generally in the form of a belt or sheet, and are made by methods other than spinning, weaving, knitting and braiding commonly used. Natural fibers or synthetic fibers or mixtures thereof are used as fibers for the production of bonded fabrics. The bonding of the webs of the web can be based on inter-fiber bonding capabilities or the bonding can be achieved by using different bonding agents, and in addition bonding methods such as bonding fibers by heat treatment or melting can be used in the manufacture of bonded fabrics.

Vynález se týká pojených vlákenných roun, u kterých se pojení vláken dosahuje použitím vláken, která mají zvláštní vázací schopnosti, přičemž se tato vlákna přimíchávají do vlákenného rouna, které se má pojit, nebo jsou tato vlákna vlákenným materiálem pro výrobu takových pojených výrobků. Zpravidla pojivovými vlákny, používanými dosud pro tento účel, byla vlákna syntetického původu, například polymerní vlákna, která se změkčovala nebo částečně natavovala pomocí chemikálií nebo tepelným zpracováním k dosažení pojivé schopnosti.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to bonded fiber webs in which bonding of fibers is achieved by using fibers having particular bonding properties, the fibers being admixed into the fiber web to be bonded, or the fibers being a fiber material for making such bonded products. Typically, the binder fibers used so far for this purpose were fibers of synthetic origin, for example polymer fibers, which have been softened or partially melted by chemicals or heat treatment to achieve the binder ability.

Použitelnost vláken, majících charakteristiky pojivá, závisí obecně na vláknech, která se mají pojit, na tom, k čemu má být pojeného výrobku použito a na žádané mechanické pevnosti pojené textilie s pojivovými vlákny. Jako vlákna celulózového původu, mající vlastnosti pojidla, se příkladně uvádějí mletá celulózová vlákna, vlákna na bázi derivátů celulózy, jako jsou vlákna karboxymethylcelulózová nebo vlákna karboxyethylcelulózová a viskózová vlákna, připravená speciálními způsoby. Většina pojidlových vláken má charakter odlišný od textilních charakteristik produktu.The applicability of fibers having binder characteristics generally depends on the fibers to be bonded, on what the bonded product is to be used for, and on the desired mechanical strength of the bonded fiber bonded web. Cellulosic fibers having binding properties include, for example, ground cellulose fibers, cellulose derivative fibers such as carboxymethylcellulose fibers or carboxyethylcellulose fibers and viscose fibers prepared by special processes. Most binder fibers have a character different from the textile characteristics of the product.

Pro odstranění nedostatků známého stavu techniky byly vyvinuty různé způsoby pro úpravu vláken na celulózové bázi. Tak například podle britského patentového spisu č. 1 424311 se odstraňuje voda ze zbobtnalých celulózových vláken alkoholem. Podle britského patentového spisu č. 1 506293 se vlákenná rouna zpracovávají amoniakem a podle amerického patentového spisu č. 4 275195 se provádí speciální mercerizace alkalické celulózy. Stále se však věnuje velké úsilí vývoji vláken, jejichž pomocí by bylo možno pojit vlákenná rouna na bázi přírodních nebo umělých vláken bez nákladných speciálních úprav, jako podle shora uvedeného známého stavu techniky.To overcome the drawbacks of the prior art, various methods for treating cellulose-based fibers have been developed. Thus, for example, British Patent Specification No. 1 424311 removes water from swollen cellulose fibers with alcohol. According to British Patent Specification No. 1 506293, fiber webs are treated with ammonia, and US Patent Specification No. 4,275,195 provides for special mercerization of alkaline cellulose. However, great efforts are still being made to develop fibers by which natural or man-made fiber webs can be bonded without costly special treatments, as in the prior art above.

Viskózová vlákna jsou důležitými vlákny na celulózové bázi, používanými ve velké míře jakožto surovina pro produkty textilního typu. Jako nedostatek viskózových vláken se uvádí nedostatečná pevnost za sucha i za mokra textilií z nich vyrobených ve formě roun, pokud se nepoužije zvláštních činidel pojících nebo pojidlových vláken nebo shora příkladně uvedených zvláštních úprav. Také tento důvod se podílí na poklesu používání viskózových vláken pro pojené textilie; kromě toho je nedostatkem viskózových vláken, že se při jejich výrobě používá chemikálií, které narušují životní prostředí.Viscose fibers are important cellulose-based fibers used extensively as a raw material for textile type products. A lack of viscose fibers is reported to be insufficient dry and wet strength of nonwoven fabrics made thereof, unless special bonding or binder fiber agents or the special treatments mentioned above are used. This reason too contributes to a decrease in the use of viscose fibers for bonded textiles; moreover, it is a shortcoming of viscose fibers that environmental chemicals are used in their manufacture.

Proto je potřeba vyvinout vlákna s žádanými vlastnostmi, jako je porozita, pevnost, schopnost absorbovat vodu a jako jsou podobné vlastnosti. Obzvláště jsou žádoucí vlákna, která by uvedené textilní vlastnosti dodávala vlákenným produktům, vyrobeným mokrým způsobem.Therefore, it is desirable to develop fibers with desirable properties such as porosity, strength, water-absorbency and similar properties. Fibers are particularly desirable to impart these textile properties to wet-formed fiber products.

Vynález se týká vlákenného produktu, který obsahuje vlákna mající vlastnosti pojidla. Přitom se pojidlovými vlastnostmi rozumí, že taková vlákna jsou schopna vzájemné vazby s jinými vlákny, nebo že se mohou spojovat se. sebou navzájem, přičemž v tomto případě je vlákenný produkt výhodně z pojidlových vláken. Vynález je nejzřejmější v případech, kdy pojená vlákna nemají žádných vlastních pojidlových charakteristik. Při výrobě produktů je také možné použít mechanických procesů ke zlepšení například pevnosti vlákenného rouna za sucha a za mokra nebo k dodání pevnosti spolu s jinými výhodnými vlastnostmi.The invention relates to a fiber product which comprises fibers having binder properties. By binding properties it is meant that such fibers are capable of binding to one another or that they can be bonded together. with each other, in which case the fiber product is preferably binder fibers. The invention is most evident in cases where the bonded fibers have no intrinsic binder characteristics. In the manufacture of products, it is also possible to use mechanical processes to improve, for example, the dry and wet strength of the fiber web or to impart strength along with other advantageous properties.

Vynález se tedy týká pojeného vlákenného produktu, který plně nebo částečně sestává z vláken,která jsou schopna vytvářet vazby s přírodními nebo se syntetickými vlákny stejného nebo odlišného typu. Vynález se také týká pojeného vlákenného produktu, který obsahuje přírodní nebo umělá vlákna nemající pojidlové charakteristiky a vlákna s pojidlovými vlastnostmi. Vynález se také týká pojeného vlákenného produktu, ve kterém běžně používaná přírodní a syntetická vlákna mající známé nedostatky, jsou částečně nebo dokonale nahrazena vlákny prostými těchto nedostatků a nadto schopnými vytvářet vazby mezi přírodními nebo umělými vlákny, přičemž je možné vyrábět pojený vlákenný produkt na papírenském stroji.The invention thus relates to a bonded fiber product which consists wholly or partially of fibers which are capable of bonding to natural or synthetic fibers of the same or different type. The invention also relates to a bonded fibrous product comprising natural or artificial fibers having no binder characteristics and fibers with binder properties. The invention also relates to a bonded fiber product in which commonly used natural and synthetic fibers having known deficiencies are partially or perfectly replaced by fibers free from these deficiencies and furthermore capable of forming bonds between natural or man-made fibers, whereby the bonded fiber product can be produced on a paper machine. .

Pojený vlákenný produkt podle vynálezu, jehož vlákna jsou zcela nebo částečně nahrazena vlákny schopnými vytvářet vazby s přírodními nebo s umělými vlákny stejného nebo různého typu je charakterizován tím, že vlákny schopnými vytvářet vazby jsou vlákna na bázi karbamátu celulózy.The bonded fiber product of the invention, whose fibers are wholly or partially replaced by fibers capable of bonding to natural or man-made fibers of the same or different types, is characterized in that the fibers capable of bonding are cellulose carbamate fibers.

Vynález má četné podstatné výhody. Především umělá vlákna na celulózové bázi, běžně používaná při výrobě pojených vlákenných produktů, jako je viskózové hedvábí, mohou být zcela nebo částečně nahrazena vlákny na bázi karbamátu celulózy. Náhradou viskózových vláken, částečnou nebo úplnou, se získá dostatečně pevný produkt i bez použití zvláštního pojidlového činidla. Možnost náhrady viskózových vláken je výhodná i proto, že výroba viskózových vláken je vysoce nepříznivá pro životní prostředí, a proto je třeba tato vlákna nahradit.The invention has numerous substantial advantages. In particular, cellulose-based man-made fibers commonly used in the manufacture of bonded fiber products, such as viscose rayon, may be replaced wholly or partially by cellulose carbamate fibers. By substituting partial or complete viscose fibers, a sufficiently solid product is obtained without the use of a specific binder. The possibility of replacing viscose fibers is also advantageous because the production of viscose fibers is highly unfavorable to the environment and therefore these fibers need to be replaced.

Jak jez vynálezu zřejmé, je možno nahradit výhodně část vláken v pojeném vlákenném rounu například hmotnostně 1 až 90 % karbamátcelulózových vláken, která jsou schopna vytvářet spoje s jinými vlákny ve vlákenném produktu. Vynález chrání také vlákenný pojený materiál, tvořený výhradně vlákny na bázi karbamátu celulózy. Pro výrobu vlákenného rouna je možno použít jakéhokoliv běžného způsobu pro výrobu pojeného rouna, například mokrého způsobu. Rouno je také možno vytvářet Česáním nebo jinými suchými způsoby a rouna se mohou pojit zvlhčením. Případně se může používat jiných pomocných látek pro rouna, jako jsou pryskyřice zlepšující pevnost, plnidla a podobné látky.As is apparent from the invention, it is possible to advantageously replace a portion of the fibers in the bonded fiber web, for example 1 to 90% by weight of carbamate cellulose fibers, which are capable of forming bonds with other fibers in the fiber product. The invention also protects fibrous binder material consisting solely of cellulose carbamate fibers. Any conventional method for producing a bonded web, such as a wet process, can be used to make the fibrous web. The web can also be formed by combing or other dry methods and the webs can be bonded by moistening. Alternatively, other non-woven adjuvants such as strength enhancing resins, fillers and the like can be used.

V následujících příkladech jsou používána pro výrobu vlákenných pojených roun následující vlákna:In the following examples, the following fibers are used to make the bonded webs:

celulózová vlákna: vlákna z borovicové sulfátové buničiny mletá v laboratorním holandru na jemnost 20 'Sr. Vlákna se skladuji za mokra mezi mletím a vytvářením vlákenného listu.cellulose fibers: pine kraft pulp fibers ground in a laboratory Hollander to a fineness of 20 ' The fibers are stored wet between milling and fibrous sheet formation.

Viskózová vlákna: charakteristikamiViscose fibers: characteristics

1,7 dTex, délka mm (produkt společnosti1.7 dTex, mm length (company product)

Sateri Oy) s následujícími pevnost tažnost v suchém v mokrém v suchém v mokrém kondiciovaném stavu kondiciovaném stavu kondiciovaném stavu kondiciovaném stavu příjem vody zadržování vody min. 1,8 min. 0,9 max. 25 % max. 32 % až 20 g H₂O/g 100 až 110 %Sateri Oy) with the following strength ductility in dry in wet in dry in wet conditioned condition conditioned condition conditioned condition water uptake water retention min. 1.8 min. 0,9 max 25% max 32% to 20 g H ₂ O / g 100 to 110%

Karbamátová vlákna, používaná podle příkladů, jsou připravena laboratorním zvlákněním z karbamátu celulózy, který se připraví z vybělené buničiny ozářené elektronovými paprsky pro výrobu celulózy o polymeračním stupni 470. Celulóza se impregnuje impregnačním roztokem obsahujícím hmotnostně 58 % amoniaku, 26 % vody a 16 % močoviny. Po impregnaci se amoniak odstraní odpařením a močovinou impregnovaná vlákna se tepelně zpracovávají po dobu tří hodin při teplotě 140 ’c. Takto získaná vlákna z karbamátu celulózy mají následující vlastnosti:The carbamate fibers used in the examples are prepared by laboratory spinning of cellulose carbamate prepared from bleached pulp irradiated with electron beam irradiation for the production of cellulose grade 470. The cellulose is impregnated with an impregnating solution containing 58% ammonia, 26% water and 16% urea . After impregnation, ammonia is removed by evaporation and the urea-impregnated fibers are heat treated for three hours at 140 ° C. The cellulose carbamate fibers thus obtained have the following characteristics:

obsah dusíku stupeň polymeraoenitrogen content degree of polymerization

2,6 až 2,9 % N 280 až 290 číslo lepivosti (clogging number) /-5 viskozita kuličkou (20 O2.6 to 2.9% N 280 to 290 clogging number / -5 ball viscosity (20 O

C/C/

220 až 345 3,6 až 4,4 Pas220 to 345 3.6 to 4.4 Pass

Připraví se zvlákňovací roztok pro karbamátová vlákna, obsahující hmotnostně 7,3 % karbamátu celulózy vyrobené shora uvedeným způsobem, 8 % hydroxidu sodného a 0,5 % oxidu zinečnatého. Vlákna se zvlákňují z tohoto roztoku do roztoku kyselina sírová/síran sodný obsahujícího síranu sodného 79 až 80 g/1 a zinku 10,8 g/1. Takto vyrobená vlákna mají po neutralizaci a praní následující vlastnosti:A carbamate fiber spinning solution was prepared containing 7.3% by weight of cellulose carbamate produced as described above, 8% sodium hydroxide and 0.5% zinc oxide. The fibers are spun from this solution into a sulfuric acid / sodium sulfate solution containing sodium sulfate of 79 to 80 g / l and zinc of 10.8 g / l. The fibers thus produced have the following characteristics after neutralization and washing:

obsah dusíku dtex pevnost tažnostnitrogen content dtex strength ductility

2,18 % NN, 2.18

1.51.5

2,25 cN/dtex2.25 cN / dtex

8.6 %8.6%

Příklad 1Example 1

Porovnávají se pojené vlákenné produkty obsahující celulózová vlákna a viskózová vlákna popř. na bázi karbamátu celulózy, přičemž pojené vlákenné produkty jsou vyrobeny v listové formě. Hmotnost čtverečního metru takto získaného listu je v průměru 60 g/m².Bonded fiber products containing cellulose fibers and viscose fibers, respectively, are compared. based on cellulose carbamate, wherein the bonded fiber products are made in sheet form. The weight of a square meter of the sheet thus obtained is, on average, 60 g / m ² .

Pevnostní charakteristiky takto získaného vlákenného produktu jsou v tabulce I.The strength characteristics of the fiber product thus obtained are given in Table I.

TABULKA ITABLE I

Cel % Cel % Visk % Visk % Karb % Carb % Pevnost v tahu Tensile strength Tažnost sucha % Ductility drought % Pevnost v tahu Tažnost Tensile strength Elongation MPa MPa za for MPa MPa za mokra wet % % 75 75 - - 25 25 20,1 20.1 3,1 3.1 0,95 0.95 2,5 2.5 75 75 25 25 - - 16,7 16.7 3,6 3.6 0,57 0.57 3,2 3.2 67 67 - - 33 33 18,9 18.9 3,3 3.3 0,94 0.94 2,9 2.9 67 67 33 33 - - 13,0 13.0 3,3 3.3 0,46 0.46 3,5 3.5 50 50 - - 50 50 12,5 12.5 2,7 2.7 0,72 0.72 2,6 2.6 50 50 50 50 - - 5,6 5.6 2,5 2.5 0,30 0.30 3,7 3.7 33 33 - - 67 67 18,9 18.9 3,3 3.3 0,94 0.94 2,9 2.9 33 33 67 67 10,8 10.8 2,4 2.4 0,62 0.62 2,4 2.4 Cel = Cel = celulóza cellulose Visk = Visk = viskóza viscose Karb = karbamát Carb = carbamate celulózy cellulose

Z výsledků v tabulce vyplývá, že při použití vláken na bázi karbamátu celulózy se získají v podstatě lepší pevnostní charakteristiky než při použití viskózových vláken; je tudíž možno s výhodou nahradit viskózová vlákna vlákny na bázi karbamátu celulózy, přičemž se získají lepší pevnostní charakteristiky.The results in the table show that, when cellulose carbamate fibers are used, substantially better strength characteristics are obtained than viscose fibers; therefore, it is possible to advantageously replace the viscose fibers with cellulose carbamate fibers, thereby obtaining better strength characteristics.

Příklad 2Example 2

Takové pojené vlákenné produkty, vyrobené v listové formě, se srovnávají s produkty, ve kterých jsou vlákny směsi viskózových a karbamátcelulózových vláken. Střední hmotnost čtverečního metru listu je 29,6 g/m². Pevnostní charakteristiky takto získaných vlákenných produktů jsou uvedeny v tabulce II.Such bonded fibrous products made in sheet form are compared to those in which the fibers are a mixture of viscose and carbamate cellulose fibers. The mean weight of the square meter of the sheet is 29.6 g / m ² . The strength characteristics of the fiber products thus obtained are given in Table II.

TABULKA IITABLE II

Cel % Cel % Visk % Visk % Karb % Carb % Mez pevnosti v tahu za sucha MPa Dry tensile strength MPa Tažnost % Ductility % - - - - 100 100 ALIGN! 12,8 12.8 1,4 1.4 - - 50 50 50 50 2,38 2.38 0,6 0.6 - - 80 80 20 20 May 0,37 0.37 0,5 0.5 Cel = Cel = celulóza cellulose Visk = viskóza Viscosity = viscose Karb = Karb = karbamát celulózy cellulose carbamate

Z tabulky II vyplývá, že čím větší podíl viskózových vláken se podle vynálezu nahradí vlákny na bázi karbamátu celulózy, tím lepších pevnostních charakteristik se získá.It can be seen from Table II that the higher the proportion of viscose fibers according to the invention is replaced by cellulose carbamate fibers, the better the strength characteristics are obtained.

Příklad 3Example 3

Studuje se vliv pryskyřic zvyšujících pevnost za mokra na pevnostní charakteristiky pojených listů z vláken na bázi karbamátu celulózy. Listy mají střední hmotnost 33 g/m². Pryskyřice pro zvyšování pevnosti za mokra obchodního označení Kymmene 558 se přidá do celulózových vláken v množství hmotnostně 1 % a následuje zahřívání po dobu jedné hodiny. Pevnostní charakteristiky takto získaného produktu jsou uvedeny v tabulce III.The effect of wet strength resins on the strength characteristics of bonded sheets of cellulose carbamate fibers is studied. The leaves have an average weight of 33 g / m ² . The wet strength resin commercially known as Kymmene 558 is added to the cellulosic fibers in an amount of 1% by weight, followed by heating for one hour. The strength characteristics of the product thus obtained are shown in Table III.

TABULKA IIITABLE III

Teplota *C Temperature *C Pevnost v tahu Tažnost za mokra Tensile strength Elongation wet Pevnost v tahu za MPa Tensile strength for MPa Tažnost sucha % Ductility drought % MPa MPa % % 20 20 May 0,40 0.40 1,8 1,8 8,7 8.7 0,9 0.9 105 105 1,07 1.07 3,4 3.4 9,9 9.9 1,1 1.1 130 130 1,33 1.33 4,1 4.1 11,9 11.9 1,5 1.5 140 140 1,95 1.95 5,3 5.3 12,1 12.1 1,6 1.6 V IN tabulce uvedené table výsledky dokládají. the results prove. že obvykle používané that usually used přísady pro zvýšení ingredients to increase

meze pevnosti za mokra jsou užitečné i v případě použití pojidlových vláken podle vynálezu.the wet strength limits are also useful when using the binder fibers of the invention.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A bonded fiber product in which the fiber material is wholly or partially fibers capable of bonding between natural or man-made fibers of the same or different type, characterized in that the fibers capable of bonding are cellulose carbamate fibers.