CZ295739B6

CZ295739B6 - Způsob výroby vláknitého pásu z celulózových vláken pro použití v hygienických výrobcích, zařízení pro provádění tohoto způsobu a absorpční vláknitá rohož pro výrobu hygienických výrobků

Info

Publication number: CZ295739B6
Application number: CZ20001773A
Authority: CZ
Inventors: Alexander Maksimow
Original assignee: Alexander Maksimow
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2005-10-12
Also published as: CA2309998C; EP1032342B1; PT1032342E; CN1282233A; KR20010032180A; EP1032342A1; CZ20001773A3; AU1670299A; DE29818178U1; JP3671147B2; PL340687A1; CN100341471C; DE19824825B4; DE19824825A1; PL195826B1; GR3036721T3; WO1999025281A1; DE59801097D1; DK1032342T3; ATE203389T1

Abstract

Způsob výroby savého a navinutelného vláknitého pásu (100), který sestává z celulózových vláken z buničinové kaše nebo z buničinového kartonu prostých přídavných pojiv a který je vhodný pro hygienické účely, sestává z následujících kroků: (a) pokládání vrstvy (1) z neorientovaných celulózových vláken na podložku (8) a předběžného zhutnění této vrstvy (1) za poměrně nízkého tlaku v kypré rouno (2) s nízkou hustotou a pevností v trhu, (b) zavádění kyprého rouna (2) do mezery druhé dvojice kalandrových válců (6.1, 6.2), kterými se na tomto kyprém rounu (2) za poměrně vysokého tlaku vytváří rastr bodových nebo liniových stlačených oblastí (17), ve kterých se neorientovaná vlákna vrstvy (1) navzájem stlačují. Obsah vlhkosti v kyprém rounu (2) při jeho zavádění je až 5 % hmotnostních, neorientovaná vlákna vrstvy (1) se mezi kalandrovými válci (6.1, 6.2) druhé dvojice navzájem stlačují tlakem v rozsahu mezi 250 až 600 MPa, tato vlákna se takto nerozpojitelně navzájem spojují a vytváří se vláknitý pás (100) s vyraženým rastrem, a pevnost vláknitého pásu (100) v trhu činí nejméně 0,12 kN/m. Kalandrové válce (6.1, 6.2) druhé dvojice jsou na svých pláštích opatřeny četnými, rozloženě v rastru uspořádanými výstupky (14), kolem kterých jsou vytvořeny prohlubně, jejichž objem je mnohonásobkem objemu výstupků (14), které jsou v pracovní mezeře mezi kalandrovými válci (6.1, 6.2) uspořádány proti sobě navzájem, přičemž v bodových tlakových oblastech (17) je na mezi výstupky (14) se nacházející kypré rouno (2) vyvoditelný tlak minimálně 200 MPa až k hranici tečení materiálu těchto výstupků (14).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby savého a navinutelného vláknitého pásu, který sestává z celulózových vláken z buničinové kaše nebo z buničinového kartonu (wood pulp cardboard) prostých přídavných pojiv a který je vhodný pro hygienické účely. Vynález se dále týká zařízení pro provádění tohoto způsobu a absorpční vláknité rohože pro výrobu hygienických výrobků.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že materiál obsahující celulózu, jako jsou dřevná nebo rostlinná vlákna, lze spojovat ve vláknitý pás, k čemuž se používá kombinace mechanických a chemických operací za intenzivního ohřevu, přičemž se pracuje bez přístupu kyslíku. Úkolem takového procesu je, aby se mohlo použít jen málo, popřípadě prakticky žádné přísady pojiv. Podle jednoho z těchto známých způsobů, který je popsán v dokumentu US 4 111 744, se celulózová vlákna o vlhkosti 3 až 12 % hmotn. podrobují tlaku v atmosféře prosté kyslíku za teploty 450 až 800 °F, což odpovídá 232 až 426 °C, přičemž horní hranice teploty je omezena teplotou uhelnatění celulózy a její zápalnou teplotou. Pomocí tohoto způsobu lze vyrábět také výrobky podobné papíru, obecně však pouze určitý druh tuhého kartonu.

Nedostatkem popsaného způsobu jsou vysoké technologické náklady na ohřev tlakových oblastí a také skutečnost, že k tomu, aby se předešlo vznícení materiálu, se proces musí provádět bez přístupu kyslíku.

Z dokumentu WO 94/10956 je dále znám způsob výroby absorpčních pásů za tlaku ze suchých celulózových vláken a přídavných látek, přičemž výchozí materiál s plošnou hmotností 30 až 2000 g/m² se zkomprimuje v absorpční výrobek s měrnou hmotností 0,2 až 1,0 g/cm³. Komprimování se provádí mezi hladkými kalandrovými válci. Nedostatkem tohoto způsobuje, že se sice dosáhne zvýšení hustoty materiálu, avšak tento materiál má jen nízkou pevnost v trhu. Aby se zvýšila tato pevnost v trhu, musejí se přidávat syntetické přísady, zejména termoplasty.

Dále, z dokumentu US 3 692 622 je známo, že se nejdříve vytváří vrstva neorientované uložených celulózových vláken, ze které se poměrně nízkým tlakem vytváří kypré rouno s nízkou hustotou a pevností v trhu. Kypré rouno se zavádí do mezery další dvojice kalandrových válců, kde se v něm vyrazí rastr bodových nebo liniových stlačených oblastí. Vznikne měkký absorpční pásový materiál se základní hmotností přibližně 16,9 až 50,9 g/m². Pevnost v trhu tohoto vláknitého pásu činí přibližně 0,9 kN/m. Jedná se tedy o snadno se trhající materiál, odpovídající například papírovým kapesníkům. Tlaky kalandrových válců, které se používají při tomto známém způsobu, činí přibližně 2000 až 10.000 p.s.i., což odpovídá 14 až 69 MPa. V uvedeném US-dokumentu se uvádí, že má docházet k vazbě vodíkovými můstky („hydrogen bonding“), jak je tomu obvykle u běžných samovázacích papírových materiálů.

Způsobem podle vynálezu vyráběný vláknitý pás má být vhodný zejména pro výrobu hygienických výrobků. Materiál má mít vysokou savost, být měkký a zpracovatelný ve formě pásu. Hygienické výrobky pro jednorázové použití, jako jsou kalhotkové pleny a podobně, se vyrábějí ve velkých množstvích. Jádrové absorpční vrstvy, které se v nich používají, by měly být maximálně snesitelné pro pokožku, měly by dobře plošně pohlcovat přítomnou kapalinu a po použití by se měly na příslušných skládkách beze zbytku rozkládat. Je známo, že absorpční vrstva se vyrábí z matrice dřevných celulózových vláken, přičemž k této vláknité matrici se za účelem zvýše

-1 CZ 295739 B6 ní akumulační kapacity pro kapaliny mohou přidat tak zvané superabsorbéry, což jsou polymery, které mohou za vytváření hydrogelů pojímat vodu.

Úkolem vynálezu je nalezení způsobu výroby vláknitého pásu z celulózových vláken, při kterém se nebudou muset použít prakticky žádná pojivá, přičemž způsob se bude provádět za pokojové teploty, za normálního atmosférického tlaku a obsahu kyslíku v okolní atmosféře.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých způsobů tohoto druhu do značné míry odstraňuje způsob výroby savého a navinutelného vláknitého pásu, který sestává z celulózových vláken z buničinové kaše nebo z buničinového kartonu (wood pulp cardboard) prostých přídavných pojiv a který je vhodný pro hygienické účely, přičemž tento způsob sestává z následujících kroků:

(a) neorientovaného pokládání vrstvy uvedených celulózových vláken na podložku a předběžného zhutnění této vrstvy za poměrně nízkého tlaku v kypré rouno s nízkou hustotou a pevností v trhu, (b) zavádění kyprého rouna do mezery druhé dvojice kalandrových válců, kterými se na tomto kyprém rounu za poměrně vysokého tlaku vytváří rastr bodových nebo liniových stlačených oblastí, ve kterých se neorientovaná vlákna vrstvy navzájem stlačují, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že

- obsah vlhkosti v kyprém rounu při jeho zavádění je až 5 %-hmotn.,

- neorientovaná vlákna vrstvy se mezi kalandrovacími válci druhé dvojice navzájem stlačují tlakem v rozsahu mezi 250 až 600 MPa, tato vlákna se takto nerozpojitelně navzájem spojují a vytváří se vláknitý pás s vyraženým rastrem, a pevnost vláknitého pásu v trhu činí nejméně 0,12 kN/m.

Je výhodné, jestliže se vytváří vláknitý pás s plošnou hmotností mezi 50 g a 1500 g/m².

Vytváří se s výhodou vláknitý pás s hustotou rastru bodových stlačených oblastí v rozsahu mezi 1 a 16 na cm².

Je přitom výhodné, jestliže se vytvářejí bodové stlačené oblasti o ploše v rozsahu mezi 0,05 a 10 mm².

Kalandrové válce druhé dvojice se s výhodou provozují na pokojové teplotě, to jest na teplotě v rozsahu mezi 18 a 25 °C.

Předběžné zhutňování vrstvy se s výhodou provádí při teplotě nástroje v rozsahu mezi 18 až 320 °C.

Zmíněné předběžné zhutňování vrstvy vláken se s výhodou provádí první dvojicí kalandrových válců.

Jako výchozí materiál se s výhodou používá směs vláknitého materiálu se superabsorbérem v množství mezi 0,5 až 70 % hmotn., s výhodou mezi 5 až 30 % hmotn.

Je současně výhodné, jestliže jako výchozí materiál se používá vrstva celulózových vláken se stupněm vybělení v rozsahu 80 až 90 %, s výhodou v rozsahu 85 až 89 %.

-2CZ 295739 B6

Je také výhodné, jestliže jako výchozí materiál se používá vrstva celulózových vláken se zbytkovým obsahem ligninu v rozsahu 0,5 až 5 % hmotn.

K celulózovým vláknům se mohou přidávat pomocné a plnicí látky, jako je oxid titaničitý, křída nebo kaolin.

Dále je výhodné, jestliže v tlakové oblasti druhé dvojice kalandrových válců se vně bodových tlakových oblastí nastavuje radiální vzdálenost těchto kalandrových válců v rozsahu 1 až 5 mm.

Kromě toho, v tlakové oblasti druhé dvojice kalandrových válců se mezi protilehlými výstupky s výhodou nastavuje mezera o světlé šířce v rozsahu 0,05 až 1 mm.

Předmětem vynálezu je rovněž zařízení k provádění popsaného způsobu, jehož podstata spočívá vtom, že kalandrové válce druhé dvojice jsou na svých pláštích opatřeny četnými, rozloženě v rastru uspořádanými výstupky, kolem kterých jsou vytvořeny prohlubně, jejichž objem je mnohonásobkem objemu výstupků, které jsou v pracovní mezeře mezi kalandrovými válci uspořádány proti sobě navzájem, přičemž v bodových tlakových oblastech je na mezi výstupky se nacházející kypré rouno vyvoditelný tlak minimálně 200 MPa až k hranici tečení materiálu těchto výstupků.

Zmíněné výstupky mají oproti plášti kalandrových válců druhé dvojice výšku s výhodou mezi 0,5 až 5 mm.

Zmíněné výstupky mohou mít tvar jehlanů nebo komolých kuželů, kvádrů a podobně.

Při tvaru výstupků v podobě jehlanů nebo komolých kuželů svírá plášť těchto výstupků s poloměrem kalandrového válce druhé dvojice úhel s výhodou v rozsahu mezi 10 a 45°.

Předmětem vynálezu je rovněž absorpční vláknitá rohož pro výrobu hygienických výrobků, vyrobená popsaným způsobem a zařízením.

Způsob výroby tedy sestává z neorientovaného pokládání vrstvy uvedených celulózových vláken na podložku, předběžného zhutnění této vrstvy za poměrně nízkého tlaku v kypré rouno s nízkou hustotou a pevností v trhu, která však dovoluje přemostění mezery velké 0,1 až 1 m, a zavádění kyprého rouna do mezery druhé dvojice kalandrových válců, kterými se na tomto kyprém rounu vytváří rastr bodových nebo liniových stlačených oblastí, ve kterých se neorientovaná vlákna vrstvy navzájem stlačují tlakem v rozsahu mezi 150 až 600 MPa, tato vlákna se takto nerozpojitelně navzájem spojují a vytváří se vláknitý pás s vyraženým rastrem.

Vychází se přitom z toho, že z technologie výroby celulózových vláken je známa jejich výroba z derivátu dřeva známého pod odborným označením „fluff pulp“. V případě tohoto materiálu se jedná o normalizovaný výrobek ze dřeva, který se vyrábí z celulózového materiálu dodávaného ve formě desek nebo pásů, tak zvaných „wood pulp cardboards“. Tento materiál se obvykle před dalším použitím rozmělňuje a rozvlákňuje v kladivových mlýnech, dokud z celulózových vláken nevznikne produkt podobný vatě, to jest zmíněný „fluff pulp“. Popis takového normalizovaného procesu rozmělňování je obsažen například v prospektu firmy Dan-Wabforming Intemational A/S, Risskov, Dánsko.

V případě tohoto derivátu dřeva pod označením „fluff pulp“ se jedná o produkt, který se velkých množstvích používá při tak zvané bezvodé výrobě papíru. Vlákna mají při výstupu z kladivového mlýnu s výhodou délku mezi 1 a 5 mm. Vlákna se podle prvního kroku předmětného způsobu nacházejí zcela neorientované a náhodně a ukládají se ve vrstvě celulózových vláken o výšce přibližně 5 až 15 mm. Skrze první stupeň pro předběžné zhutnění jsou tato vlákna transportována s výhodou na dopravním pásu nebo dopravním sítu. Zmíněný první stupeň s výhodou sestává

-3CZ 295739 B6 z první dvojice kalandrových válců s malým vzájemným přítlakem, takže vzniká kypré rouno s nízkou hustotou a nízkou pevností v trhu. Tato pevnost v trhuje přesto natolik vysoká, že rouno může být volně prověšeno po délce přibližně 0,1 až 1 m, aniž by se přetrhlo. Rouno je také schopno odolávat náporu vzduchu, který se vyskytuje při výrobě.

Toto samo o sobě známé, ještě velmi kypré rouno se zavádí do mezery mezi kalandrovými válci druhé dvojice, kde se v bodových tlakových oblastech na toto rouno vyvozuje značný tlak. Tento tlak musí činit nejméně 100 MPa a měl by činit přibližně 520 MPa. Horní hranice tohoto tlaku je obecně vymezena hranicí tečení materiálu kalandrových válců druhé dvojice. Až dosud se podle stavu techniky tak vysoké tlaky pro tento účel nepoužívaly. Kalandrové válce druhé dvojice mohou být za účelem vytváření takto vysokého tlaku opatřeny výstupky, zkříženě navzájem probíhajícími liniovými vzory nebo jinými vystupujícími bodovými neboliniovými tlačnými plochami, přičemž hustota rastru bodových tlačných ploch je v rozsahu mezi 1 a 16 bodů na cm².

Způsobem podle vynálezu se s výhodou vytváří vláknitý pás s plošnou hmotností mezi 50 g a 1500 g/m², který je zásluhou rastru spojovacích bodů tak pevný, že se dosahuje pevnosti v trhu nejméně 0,12 kN/m, s výhodou až 0,65 kN/m. Tloušťka vláknitého pásu se řídí požadavky na tuto metráž.

Velikost stlačených plošek bodových stlačených oblastí se řídí tím, jakých tlaků lze kalandrovými válci druhé dvojice dosáhnout. Ukázalo se, že dostatečné jsou bodové stlačené oblasti o ploše v rozsahu mezi 0,05 a 10 mm².

Jak již bylo zmíněno, měla by se teplota kalandrových válců druhé dvojice udržovat na hodnotě pokojové teploty, to jest na teplotě v rozsahu mezi 18 a 25 °C. Může se však pracovat i za vyšších teplot. Je třeba také poznamenat, že teplota v tlakových oblastech stoupá v důsledku značného spotřebovávaného výkonu.

Předběžné zhutňování vrstvy vláken by se mělo provádět při teplotě nástroje v rozsahu mezi 18 až 320 °C, s výhodou mezi 200 až 300 °C. Jako nástroj pro předběžné zhutňování vrstvy vláken se s výhodou používá první dvojice kalandrových válců, které lze vyhřívat.

Před vstupem mezi kalandrové válce se s výhodou na určitou hodnotu upravuje vlhkost vláken a/nebo kyprého rouna, tato vlhkost se s výhodou nastavuje na hodnotu mezi 2 a 9 % hmotn., nejméně však na hodnotu 1,5 % hmotn.

Jako výchozí materiál se používá již zmíněný „fluff pulp“ derivát dřeva. Jedná se přitom s výhodou o normalizovaný rozvlákněný materiál, kteiý se používá k výrobě vláknitých pásů také podle známých způsobů. Jako velmi výhodné se ukázalo být použití sulfity nebo sulfáty vybělených celulóz ze severských dřevin.

Ukázalo se být dále výhodným, jestliže celulózová vlákna se ne vybělí až do dokonalé bělosti, nýbrž ještě obsahují určitý podíl přirozených složek dřeva. Ukázalo se, že výchozím materiálem může být vrstva buničinových vláken se stupněm vybělení v rozsahu 80 až 92 %, s výhodou v rozsahu 85 až 89 %. Je také výhodné, jestliže jako výchozí materiál se použije vrstva buničinových vláken se zbytkovým obsahem ligninu v rozsahu 0,5 až 5 % hmotn. ve výchozím materiálu.

K výchozímu materiálu, to jest k celulózovým vláknům, se mohou přidávat vazebních účinků prosté pigmenty nebo anorganické plniva, jako je oxid titaničitý, křída nebo kaolin či zeolit, v množství mezi 0,5 až 30 % hmotn., s výhodou mezi 5 až 10 % hmotn., vztaženo k celkové hmotnosti výchozího materiálu vláknitého pásu.

K výchozímu materiálu, to jest kcelulózovým vláknům se také může přidávat granulovaný superabsorbér v množství mezi 0,5 až 70 % hmotn., s výhodou mezi 5 až 30 % hmotn., vztaženo

-4CZ 295739 B6 k celkové hmotnosti výchozího materiálu vláknitého pásu. Může se jednat o známé akrylátové sloučeniny ve formě prášku. Uvedenou přísadou se nijak podstatně neovlivní proces výroby.

V tlakové oblasti druhé dvojice kalandrových válců se vně bodových tlakových oblastí nastavuje radiální vzdálenost těchto kalandrových válců v rozsahu 1 až 5 mm, takže materiál se při válcování vně bodových tlakových oblastí nelisuje, nýbrž spíše načechrává a poněkud stlačuje.

Mezera v tlakové oblasti kalandrových válců druhé dvojice se řídí metráží a tloušťkou zaváděného kyprého rouna. Obecně je výhodné, jestliže v tlakové oblasti druhé dvojice kalandrových válců se mezi protilehlými výstupky nastavuje mezera o světlé šířce vrozsahu 0,05 až 1 mm.

Podstatnou součástí zařízení k provádění popsaného způsobu jsou kalandrové válce druhé dvojice. Jedná se s výhodou o dva ocelové kalandrové válce, které jsou oba na svých pláštích opatřeny četnými, rozloženě v rastru uspořádanými výstupky, kolem kterých jsou vytvořeny prohlubně, jejichž objem je mnohonásobkem objemu výstupků, které jsou v pracovní mezeře mezi kalandrovými válci uspořádány proti sobě navzájem, přičemž v bodových tlakových oblastech je na mezi výstupky se nacházející kypré rouno vyvoditelný tlak minimálně 200MPa až k hranici tečení materiálu těchto výstupků.

Výstupky mají oproti plášti kalandrových válců druhé dvojice výšku s výhodou mezi 0,5 až 5 mm. Zmíněné výstupky mohou mít tvar jehlanů nebo komolých kuželů, kvádrů a podobně. Při tvaru výstupků v podobě jehlanů nebo komolých kuželů svírá plášť těchto výstupků s poloměrem kalandrového válce druhé dvojice úhel v rozsahu mezi 10 a 45°. Jsou také možné liniové tlačné oblasti a podobně.

Nepravidelně uložená vlákna jsou v liniových nebo bodových tlačných oblastech vystavována velmi vysokým místním tlakům, kterými jsou slisována navzájem, takže vznikne množství pevných spojů vláken navzájem, které se neuvolní ani po zaniknutí tlaku. Vznikne vláknitý pás sestávající z mnoha nepravidelně uložených vláken, která jsou v tlakových oblastech navzájem spojena slepením. Vláknitý pás má dostatečnou pevnost v trhu a kromě toho vysokou absorpční schopnost, takže se výborně hodí pro výrobu hygienických výrobků.

Ukázalo se, že v zájmu splnění specifických požadavků výroby hygienických potřeb je třeba vláknitý materiál již při výrobě dodatečně kombinovat s dalšími vhodnými materiály. Přídavným úkolem vynálezu je tedy také nalezení způsobu výroby vláknitého pásu z celulózových vláken, který bude splňovat další požadavky, například bude mít zvýšenou pevnost v trhu, těsnost nebo prodyšnost a/nebo izolační schopnosti.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu bude dále objasněna na příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které schematicky znázorňují:

- na obr. 1	schematický pohled na zařízení pro výrobu vláknitého pásu, který sestává z celulózových vláken;
- na obr. 2	ve zvětšeném detailu z obr. 1 příčný řez tlakovou oblastí mezi dvěma kalandrovými válci druhé dvojice, které jsou opatřeny výstupky ve tvaru jehlanů;
- na obr. 3	v perspektivním pohledu úsek hotového produktu, který byl vyroben způsobem podle vynálezu;
- na obr. 4	ve zvětšeném měřítku vytlačenou oblast vláknitého pásu;

na obr. 5	schematický pohled na jiné zařízení pro výrobu vláknitého pásu s dvěma přídavnými plastovými vrstvami;
na obr. 6	schematický pohled na další zařízení pro výrobu vláknitého pásu s jednou přídavnou plastovou vrstvou;
na obr. 7	ve zvětšeném detailu, podobně jako na obr. 2, příčný řez tlakovou oblastí mezi dvěma kalandrovými válci druhé dvojice, mezi kterými se nachází vláknitý pás s přiloženou fólií.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je schematicky znázorněno pořadí válců a kladek, jejichž pomocí se provádí způsob podle vynálezu. Způsob výroby vychází z celulózových vláken, která se jako fluff pulp vyrábějí s výhodou pomocí kladivových mlýnů ze suchých wood pulp cardboards, jak je velmi detailně popsáno v prospektu. Dan Webformating Intemational A/S, který je zmíněn ve stavu techniky.

K první dvojici kalandrových válců 41, 4.2 se na sítovém dopravním pásu 8 přivádí vrstva 1 neorientovaných vláken o výšce přibližně 20 mm. Horní kalandrový válec 4.1 první dvojice má teplotu povrchu přibližně 220 °C, zatímco spodní kalandrový válec 4.2 této první dvojice vyhříván není. Před vstupem do štěrbiny mezi oběma kalandrovými válci4J_, 4.2 první dvojice je vrstva 1 vláken zvlhčována prvním zvlhčovacím zařízením 3, kterým se postřikuje horní strana vrstvy 1. Dosáhne se takto zvlhčení, při kterém pak vlhkost materiálu činí přibližně 5 až 10%.

Mezi kalandrovými válci 4.1, 4.2 první dvojice se část vlhkosti opět vytlačí a vrstva 1 neorientovaných celulózových vláken se stlačí v kypré rouno 2 s nízkou hustotou a pevností v trhu. Pevnost v trhu však přitom postačuje k tomu, že rouno 2 se při průchodu mezerou mezi koncem sítového dopravního pásu 8 na vodicím válečku 7 a vstupem mezery mezi druhé dvojice kalandrových válců 6.1 a 6.2, která činí přibližně 50 cm, nepřetrhne.

Prvním krokem způsobuje pouze předběžné zhutnění nebo dosažení určité kompaktnosti rouna 2 z neorientované uložených vláken. Nevytváří se přitom pevný pás a je bez dalšího možné jednotlivá vlákna kus po kuse odebrat. Pevnost rouna 2 v trhu je velmi nízká a činí přitom s výhodou nejméně 8 N na metr šířky tohoto rouna 2.

Rouno 2 přiváděné sítovým pásem 8 se před vstupem do mezery mezi kalandrovými válci 6.1, 6.2 druhé dvojice znovu shora i zespodu zvlhčuje druhým zvlhčovacím zařízením5.

Mezi kalandrovými válci 6.1 a 6.2 druhé dvojice je původně kypré rouno 2 stlačeno v rastru bodových tlakových oblastí 17, které jsou v neorientované uložených vláknech přitlačeny k sobě navzájem za vysokého tlaku, takže dojde k těsnému vzájemnému spojení vláken, které se neuvolní ani po zaniknutí tlaku. Takto vznikne vláknitý pás 100 s vytlačeným vzorem. Kalandrové válce 6.1, 6.2 druhé dvojice lze označit také jako pixelové válce.

Zabrání se přitom tomu, aby vláknitý materiál zuhelnatěl nebo zkarbonizoval. Použitý tlak je však přitom nastaven tak vysoký, aby došlo k jakémusi stavení látek vláken, to jest celulózy, přičemž zůstane lignin a ostatní látky, takže se docílí tak těsného spojení, že jeho pevnost přesahuje pevnost spojení, které by bylo založeno na pouhé adhezi. Volná celulózová nebo buničinová vlákna jsou navzájem spojena bodovými vysokými tlaky a vtlačením vláken do všech přítomných volných prostorů a přídavně jsou slepena a zplstěna, takže se docílí jako celek velmi pevného vláknitého pásu 100.

Kalandrové válce 6.1 a 6.2 druhé dvojice se provozují na normální pokojové teplotě, to jest teplotě mezi 18 a 25 °C, přičemž však není vyloučeno, že by se tyto kalandrové válce 6.1 a 6.2

-6CZ 295739 B6 druhé dvojice mohly také vyhřívat, nebo že by se místně mohlo v bodových tlakových oblastech dosáhnout vyšší teploty zásluhou zde odevzdávané velké mechanické práce. Tlak působící na celulózová vlákna rouna 2 v bodových tlakových oblastech 17 podle obr. 2 je s výhodou vyšší než 500 MPa, přičemž v každém případě je tento tlak v rozsahu 100 až 600 MPa, popřípadě za předpokladu odpovídajících technologických opatření i vyšší.

Způsobem podle vynálezu lze vyrábět například vláknité pásy s měrnou hmotností mezi 50 a 1500 g na metr čtvereční. Vláknitý pás 100, který vystupuje z druhé dvojice kalandrových válců 6.1, 6.2 má podstatně vyšší pevnost v trhu než rouno 2 před vstupem mezi tyto kalandrové válce 6.1 a 6.2 druhé dvojice. Materiál vláknitého pásu 100 je dále zpracováván rozpínacím válcem 9 a pomocí hnacího válce 10 navíjen na navíjecí válec 11.

Používaným vláknitým materiálem by měl být především ve velkých množstvích dostupný a levný materiál. S výhodou se použije materiál fluff pulp, který vykazuje bělost 85 až 89 %, což na druhé straně znamená, že obsahuje ještě značné množství ligninu a ostatních látek. Ukázalo se, že takové ostatní látky podstatně napomáhají spojování. Úplně vybělené celulózy mají podle zkušeností horší předpoklady pro spojování, než výše zmíněné méně čisté celulózy. Celulózová vlákna by také měla mít určitou minimální délku, protože v případě příliš krátkých vláken se nedocílí přemostění vzdáleností mezi bodovými tlakovými oblastmi 17, takže v případě příliš krátkých celulózových vláken se dosáhne pouze nižší pevnosti v trhu.

Přidávané pomocné látky se volí rovněž podle požadované pevnosti v trhu. Poměrně málo kritické je přidávání tak zvaných superabsorbérů, které jsou zmíněny například v dokumentu WO 94/10596. Materiál fluff pulp se může smísit s 0,5 až 70 % hmotn., s výhodou 5 až 30 % hmotn., superabsorbérů, a pak přivést mezi vysokotlaké kalandrové válce 6.1, 6.2 druhé dvojice. Superabsorbéiy nepůsobí jako vázací prostředky a jejich příliš vysoký podíl snižuje pevnost v trhu.

Pevnost v trhu se však zlepší přidáním mletých anorganických látek bez vázacích účinků, například oxidu titaničitého, který působí jako bělicí pigment. Například, přísada oxidu titaničitého by obecně neměla přesáhnout 25 % hmotn. Přibližně totéž platí i pro plniva, jak je kaolin a zeolity.

Podstatné je, že se prakticky vůbec nepoužijí ze stavu techniky známé vázací prostředky, které se obvykle také požadují. Zásluhou toho se podstatně zlepší recyklovatelnost a kompostovatelnost produktu. Zlevní a zjednoduší se výroba, protože se vůbec nemusejí použít mechanizmy pro nanášení a odstraňování (curing) těchto vázacích prostředků. Nemusí však přitom být vyloučeno, že hotový produkt, to jest vláknitý pás 100, se po průchodu mezi kalandrovými válci 6.1, 6.2 druhé dvojice opatří povrchovým finišem nebo se na jeho jednu nebo obě strany nalaminuje fólie.

Na obr. 2 je znázorněn příklad provedení vysokotlaké oblasti mezi kalandrovými válci 6.1, 6.2 druhé dvojice. Ve zvětšeném měřítku je zde patrné, že kalandrové válce 6.1, 6.2 druhé dvojice jsou na svých pláštích opatřeny výstupky 14. Vysokým počtem těchto výstupků 14, které jsou rozloženy na pláštích kalandrových válců 6.1, 6.2 druhé dvojice, se na hotovém vláknitém pásu 100 dosáhne rastru slisovaných oblastí o hustotě mezi 1 a 16 na centimetr čtvereční. Výstupky 14 mají tvar komolých jehlanů, přičemž úhel mezi pláštěm výstupku 14 a radiálním směrem by měl být v rozsahu mezi 10 a 45°. V mezeře 12, kde vzniká bodová tlaková oblast 17, panuje vypočtený tlak přibližně 520 MPa, který vede k již popsanému spojování celulózových vláken, která se nacházejí v této mezeře 12. Jsou možné také jiné tvary výstupků 14, například komolé kužele, válce nebo kvádry, které se volí na základě odborných úvah podle potřebného tlaku, daného výchozího materiálu a materiálu kalandrových válců 6.1, 6.2 druhé dvojice, působících teplot a podobně.

Pracovní směr je ve znázorněném příkladu provedení podle obr. 2 zleva doprava. V hotovém produktu jsou proto vytvořeno téměř průhledné fúzní oblasti 18, které se střídají s poněkud načechranými, avšak ve srovnání s výchozím rounem 2 stlačenými volnějšími kyprými oblastmi!9.

Na obr. 3 je znázorněn hotový produkt, to jest vláknitý pás 100, který sestává z nesčetných celulózových vláken, která jsou ve fúzních oblastech 18 navzájem spojena fúzí. Materiál vláknitého pásu 100 samotný má vysokou pevnost v trhu a kromě toho vysokou absorpční schopnost, která ještě může být zvýšena příměsí superabsorbérů, takže vláknitý pás 100 se může použít k výrobě balicích materiálů, hygienických výrobků, vycpávkových materiálů, čalounických materiálů a podobných výrobků. Materiál se však může použít i ve stavebním sektoru, jakož i jako náhrada za papír a lepenku. Materiál se může použít také pro výrobu servítků, tamponů, dětských plenek, vložek do slipů, dámských vložek a prostředků pro zvládání inkontinence.

Na obr. 4 je ve zvětšeném měřítku na mikroskopickém snímku z elektronového mikroskopu znázorněna bodová tlaková oblast 17, která má ve znázorněném příkladu šestiúhelníkový tvar, který vznikl vtlačením výstupků 14 do rouna 2. Tlak použitý v tomto případě činí 190 MPa, to jest 190N/mm². Je patrné, že původně oblá a nepoškozená vlákna 29 jsou v bodové tlakové oblasti slisována naplocho a mají hladký povrch. Nelze také opticky zjistit přítomné částice superabsorbéru, protože tyto byly zřejmě vlisovány do povrchu vláken 29. Na části oblasti 27 uvnitř bodové tlakové oblasti 17 je ještě částečně patrná vláknitá struktura, zatímco v ostatních oblastech 28 není vláknitá struktura již patrná vůbec. Navzájem slisovaná vlákna 29 nelze již od sebe navzájem oddělit, činí-li se o toto pokus pomocí pitvací jehly. Došlo tedy k fúzi, zhutnění a slepení s povrchovým svařením vláken a/nebo celulózového materiálu, přičemž tlak se však udržel pod hranicí karbonizace vláken 29.

Na obr. 5 je schematicky znázorněno uspořádání válců a kladek, jejichž pomocí se provádí druhá varianta způsobu podle vynálezu. K první dvojici kalandrových válců 4.1, 4.2 se na sítovém dopravním pásu 8 přivádí vrstva 1 neorientovaných vláken o výšce přibližně 20 mm. Horní kalandrový válec 4,1 má teplotu povrchu přibližně 250 °C, zatímco spodní kalandrový válec 4.2 vyhříván není. Před vstupem do štěrbiny mezi oběma kalandrovými válci4.1, 4.2 první dvojice je vrstva 1 vláken zvlhčována prvním zvlhčovacím zařízením 3, kterým se postřikuje horní strana vrstvy I. Dosáhne se takto zvlhčení, při kterém pak vlhkost materiálu činí přibližně 5 až 10 %.

Mezi kalandrovými válci 4.1, 4,2 první dvojice se část vlhkosti opět vytlačí a vrstva 1 neorientovaných celulózových vláken se stlačí v kypré rouno 2 s nízkou hustotou a pevností v trhu.

Mezi kalandrovými válci 6.1 a 6.2 druhé dvojice je původně kypré rouno 2 stlačeno v rastru bodových tlakových oblastí, které jsou v neorientované uložených vláknech přitlačeny ksobě navzájem za vysokého tlaku, takže dojde k těsnému vzájemnému spojení vláken, které se neuvolní ani po zaniknutí tlaku. Takto vznikne vláknitý pás 100 s vytlačeným vzorem.

Po průchodu mezi kalandrovými válci 6.1, 6.2 druhé dvojice se vláknitý pás 100 na obou stranách slepí, svaří a/nebo mechanicky spojí s pásy 20.1 a 20.2 z textilního materiálu, rouna nebo fólie. K vláknitému pásu 100, který vystupuje z kalandrových válců 6.1, 6.2 druhé dvojice, se za tím účelem přivádějí shora a zespodu předem připravené pásy 20.1 a 20.2, které byly předtím povrstveny lepidlem. Ke spojení vláknitého pásu 100 s pásy 20.1, 20.2 dochází mezi dvojicí přítlačných válců 9.1, 9.2. Možné je zde také mechanické spojení pásů 20.1, 20.2 s vláknitým pásem 100 pomocí přítlačných válců 9.1, 9.2, které jsou v tomto případě opatřeny razícími prvky. Je také možné spojení pomocí lepidla tavného za tepla. Vrstvená struktura se pak pomocí hnacího válce 10 navíjí na navíjecí válec H·

Na obr. 6 je schematicky znázorněno pořadí válců a kladek, jejichž pomocí se provádí další varianta způsobu podle vynálezu. Způsob výroby vychází z celulózových vláken, která se jako fluff pulp vyrábějí s výhodou pomocí kladivových mlýnů ze suchých wood pulp cardboards.

-8CZ 295739 B6

K první dvojici kalandrových válců 4.1, 4.2 se na sítovém dopravním pásu 8 podobně jako podle obr. 1 přivádí vrstva 1 neorientovaných vláken o výšce přibližně 20 mm. Horní kalandrový válec

4.1 má teplotu povrchu přibližně 220 °C, zatímco spodní kalandrový válec 4.2 vyhříván není.

Mezi kalandrovými válci 4.1, 4,2 první dvojice se vrstva 1 neorientovaných celulózových vláken stlačí v kypré rouno 2 s nízkou hustotou a pevností v trhu. Rouno 2 přiváděné sítovým pásem 8 se před vstupem do mezery mezi kalandrovými válci 6.1, 6.2 druhé dvojice shora povrstvuje tenkou fólií 30 z polytetrafluoretylenu o tloušťce 10 pm, která zpočátku není perforována.

Mezi kalandrovými válci 6.1, 6.2 druhé dvojice je původně kypré rouno 2 spolu s přiloženou fólií 30 z polytetrafluoretylenu stlačeno v rastru bodových tlakových oblastí, které jsou v neorientované uložených vláknech přitlačeny k sobě navzájem za vysokého tlaku, takže dojde k těsnému vzájemnému spojem vláken, které se neuvolní ani po zaniknutí tlaku. Takto vznikne vláknitý pás 100 s vytlačeným vzorem. Fólie 30, která je poměrně tepelně odolná, se s vláknitým pásem 100 spojí ve vrstvený materiál. Zabrání se přitom tomu, aby vláknitý materiál zuhelnatěl nebo zkarbonizoval. Další přídavné vazby se docílí zesintrovaným nebo nataveným materiálem fólie 30.

Kalandrové válce 6.1 a 6.2 druhé dvojice se provozují na normální pokojové teplotě, to jest teplotě mezi 18 a 26 °C, přičemž však není vyloučeno, že by se tyto kalandrové válce 6.1 a 6.2 druhé dvojice mohly také vyhřívat, nebo že by se místně mohlo v bodových tlakových oblastech dosáhnout vyšší teploty zásluhou zde odevzdávané velké mechanické práce.

Tlak působící na celulózová vlákna rouna 2 v bodových tlakových oblastech 17 podle obr. 4 je s výhodou vyšší než 300 až 400 MPa. Po průchodu vláknitého pásu 100 mezi kalandrovými válci

6.1 a 6.2 druhé dvojice je tento vláknitý pás 100 na jedné své straně spojen s pásem fólie 30. Takto vzniklý vrstvený pás 200 se pomocí hnacího válce 10 navíjí na navíjecí válec U.

Po průchodu mezi kalandrovými válci 6.1, 6.2 druhé dvojice se vláknitý pás 100, pokud se to požaduje, zespodu slepí s pásem 20.2 z textilního materiálu, rouna nebo fólie, který byl předtím povrstven lepidlem. Ke spojení vláknitého pásu 100 s pásem 20.2 dochází podle obr. 6 mezi dvojicí přítlačných válců 9.1, 9.2. Vrstvený pás 200 se pak pomocí hnacího válce 10 navíjí na navíjecí válec H.

Na obr. 7 je znázorněn příklad provedení vysokotlaké oblasti mezi kalandrovými válci 6.1, 6.2 druhé dvojice. Ve zvětšeném měřítku je zde patrné, že kalandrové válce 6.1, 6.2 druhé dvojice jsou na svých pláštích opatřeny výstupky 14. Vysokým počtem těchto výstupků 14, které jsou rozloženy na pláštích kalandrových válců 6.1, 6.2 druhé dvojice, se na hotovém vláknitém pásu 100 dosáhne rastru slisovaných oblastí o hustotě mezi 1 a 16 na centimetr čtvereční. Výstupky 14 mají tvar komolých jehlanů, přičemž úhel mezi pláštěm výstupku 14 a radiálním směrem by měl být v rozsahu mezi 10 a 45°. V mezeře 12, kde vzniká bodová tlaková oblast 17, panuje vypočtený tlak přibližně 520 MPa, který vede k již popsanému spojování celulózových vláken, která se nacházejí v této mezeře 12. Jsou možné také jiné tvary výstupků 14, například komolé kužele, válce nebo kvádry, které se volí na základě odborných úvah podle potřebného tlaku, daného výchozího materiálu a materiálu kalandrových válců 6.1, 6.2 druhé dvojice, působících teplot a podobně. Společně s vrstvou 1, popřípadě rounem 2, se takto může kalandrovat i fólie 30, která se takto na ně nakašíruje.

Pracovní směr je ve znázorněném příkladu provedení podle obr. 7 zleva doprava. V hotovém produktu jsou proto vytvořeny téměř průhledné fúzní oblasti 18, které se střídají s poněkud načechranými, avšak ve srovnání s výchozím rounem 2 stlačenými volnějšími kyprými oblastmi 19.

Procesy povrstvování budou dále blíže popsány na základě následujících příkladů:

-9CZ 295739 B6

Příklad 1

Vláknitý pás 100 podle obr. 3 se na jedné své straně povrstvuje pásem z tkaného textilního materiálu. Tento pás tkaného textilního materiálu je na své k vláknitému pásu 100 přivrácené ploše pokryt za tepla tavným lepidlem, takže po průchodu mezi přítlačnými pásy 9.1, 9.2 vznikne pevný vrstvený pás. Takový vrstvený pás má zásluhou v něm obsaženého vláknitého materiálu dobré tepelněizolační vlastnosti a zásluhou pásu tkaného textilního materiálu může přenášet i větší mechanické síly.

Příklad 2

Vláknitý pás 100 vyrobený podle popisu obr. 1 až 3 se na své nepovrstvené straně přídavně lepidlem spojí s polopropustnou klimatizační membránou z polytetraetylenu ve formě fólie. Tato klimatizační membrána odpuzuje vodu, je však propustná pro vodní páru. Při použití takto upraveného vláknitého pásu 100 pro hygienické oděvy může být uživatelem uvolňovaná vodní pára nejdříve pohlcována ve vláknitém materiálu a pak odváděna skrze klimatizační membránu. Vrstva vláknitého materiálu je současně chráněna proti vlhkosti.

Příklad 3

K vláknitému pásu 100 se přivede fólie z polytetrafluoretylenu o tloušťce 20 pm, která je najedná své straně povrstvena lepidlem neobsahujícím rozpouštědla. Pomocí kalandrových válců 6.1, 6.2 druhé dvojice se vyrobí vrstvený pás. Na nepovrstvenou stranu tohoto vrstveného pásu se před vstupem mezi přítlačné válce 9.1, 9.2 přiloží další polyethylenová fólie, která se perforuje neznázorněnými jehlovými válci. Částice polyethylenové fólie, které při perforování vniknou do vláknitého pásu 100, vytvářejí mechanické spojení mezi polyethylenovou fólií a vláknitým pásem 100, který je na protilehlé straně polepen fólií z polytetraetylenu. Takto vznikne vrstvený pás 200, který je z jedné své strany nasáklivý a svou druhou stranou současně odpuzuje kapalinu. Takový vrstvený pás 200 je pak vhodný zejména pro hygienické potřeby.

Při recyklaci může být znečištěný vláknitý materiál po odtržení krycích fólií kompostován. Ve srovnání s celulózou s polymemími superabsorbéry, která se používá například pro jednorázové dětské pleny, je vrstvený materiál podle vynálezu lépe přijatelný pro životní prostředí.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby savého a navinutelného vláknitého pásu (100), který sestává z celulózových vláken z buničinové kaše nebo z buničinového kartonu prostých přídavných pojiv a který je vhodný pro hygienické účely, přičemž tento způsob sestává z následujících kroků:

(a) pokládání vrstvy (1) z neorientovaných celulózových vláken na podložku (8) a předběžného zhutnění této vrstvy (1) za poměrně nízkého tlaku v kypré rouno (2) s nízkou hustotou a pevností v trhu, (b) zavádění kyprého rouna (2) do mezery druhé dvojice kalandrových válců (6.1, 6.2), kterými se na tomto kyprém rounu (2) za poměrně vysokého tlaku vytváří rastr bodových nebo liniových stlačených oblastí (17), ve kterých se neorientovaná vlákna vrstvy (1) navzájem stlačují, vyznačuj ící se tím,že

-10CZ 295739 B6

- obsah vlhkosti v kyprém rounu (2) při jeho zavádění je až 5 % hmotn.,

- neorientovaná vlákna vrstvy (1) se mezi kalandrovými válci (6.1, 6.2) druhé dvojice navzájem stlačují tlakem v rozsahu mezi 250 až 600 MPa, tato vlákna se takto nerozpojitelně navzájem spojují a vytváří se vláknitý pás (100) s vyraženým rastrem,

- a pevnost vláknitého pásu (100) v trhu činí nejméně 0,12 kN/m.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tí m, že se vytváří vláknitý pás (100) s plošnou hmotností mezi 50 g a 1500 g/m².
3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tí m , že se vytváří vláknitý pás (100) s hustotou rastru bodových stlačených oblastí (17) v rozsahu mezi 1 a 16 na cm².
4. Způsob podle nejméně některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se vytvářejí bodové stlačené oblasti (17) o ploše v rozsahu mezi 0,05 a 10 mm².
5. Způsob podle nejméně některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že kalandrové válce (6.1, 6.2) druhé dvojice se provozují na pokojové teplotě, to jest na teplotě v rozsahu mezi 18 a 25 °C.
6. Způsob podle nejméně některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že předběžné zhutňování vrstvy (1) se provádí při teplotě nástroje v rozsahu mezi 18 až 320 °C.
7. Způsob podle nejméně některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že předběžné zhutňování vrstvy (1) vláken se provádí první dvojicí kalandrových válců (4.1,4.2).
8. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že jako výchozí materiál se používá směs vláknitého materiálu se superabsorbérem v množství mezi 0,5 až 70 % hmotn., s výhodou mezi 5 až 30 % hmotn.
9. Způsob podle nejméně některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že jako výchozí materiál se používá vrstva (1) celulózových vláken se stupněm vybělení v rozsahu 80 až 90 %, s výhodou v rozsahu 85 až 89 %.
10. Způsob podle nejméně některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že jako výchozí materiál se používá vrstva (1) celulózových vláken se zbytkovým obsahem ligninu v rozsahu 0,5 až 5 % hmotn.
11. Způsob podle nejméně některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že k celulózovým vláknům se přidávají pomocné a plnicí látky, jako je oxid titaničitý, křída nebo kaolin.
12. Způsob podle nejméně některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že v tlakové oblasti (17) druhé dvojice kalandrových válců (6.1, 6.2) se vně bodových tlakových oblastí (17) nastavuje radiální vzdálenost těchto kalandrových válců (6.1, 6.2) v rozsahu 1 až 5 mm.
13. Způsob podle nejméně některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že v tlakové oblasti (17) druhé dvojice kalandrových válců (6.1, 6.2) se mezi protilehlými výstupky (14) nastavuje mezera (12) o světlé šířce v rozsahu 0,05 až 1 mm.

- 11 CZ 295739 B6
14. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1 a případně také dalších nároků 2 až 13, v y z načující se tím, že kalandrové válce (6.1, 6.2) druhé dvojice jsou na svých pláštích opatřeny četnými, rozloženě v rastru uspořádanými výstupky (14), kolem kteiých jsou vytvořeny prohlubně, jejichž objem je mnohonásobkem objemu výstupků (14), které jsou v pracovní mezeře mezi kalandrovými válci (6.1, 6.2) uspořádány proti sobě navzájem, přičemž v bodových tlakových oblastech (17) je na mezi výstupky (14) se nacházející kypré rouno (2) vyvoditelný tlak minimálně 200 MPa až k hranici tečení materiálu těchto výstupků (14).
15. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že výstupky (14) mají oproti plášti kalandrových válců (6.1, 6.2) druhé dvojice výšku mezi 0,5 až 5 mm.
16. Zařízení podle nároku 14 nebo 15, vyznačující se tím, že výstupky (14) mají tvar jehlanů nebo komolých kuželů, kvádrů a podobně.
17. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se t í m , že při tvaru výstupků (14) v podobně jehlanů nebo komolých kuželů svírá plášť těchto výstupků (14) s poloměrem kalandrového válce (6.1, 6.2) druhé dvojice úhel v rozsahu mezi 10 a 45°.
18. Absorpční vláknitá rohož pro výrobu hygienických výrobků, vyrobená způsobem podle nároku 1 a případně dalších nároků 2 až 13.