DK152441B

DK152441B - Varmklaebende fibroest vaev og fremgangsmaade til dets fremstilling

Info

Publication number: DK152441B
Application number: DK311781A
Authority: DK
Inventors: Colin Elston; Herbert A Hoffmann; H Joseph Murphy
Original assignee: Dexter Corp
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1981-07-13
Publication date: 1988-02-29
Also published as: US4289580A; ZA805277B; WO1981001429A1; DK311781A; EP0039686A4; ES496582A0; IN153944B; EP0039686A1; DK152441C; BE886145A; DE3070270D1; EP0039686B1; ES8204490A1; FI77067B; FI803315L; JPS56501492A; ES262095U; FI77067C; CA1138239A

Description

DK 152441 B

Den foreliggende opfindelse angår et fibrøst flerlags infusionsvævmateriale, som omfatter et ikke-varm-klæbende fiberlag, et hovedsageligt hermed sammenfaldende varmklæbende fiberlag, som er påført derpå, og et mel-5 lemlag af blandede ikke-varmklæbende og varmklæbende fibre, som er fastgjort til de to lag. Sådant materiale kan bl.a. anvendes som infusionspakningsmateriale, f.eks. til teposer og lignende.

Hidtil har varmklæbende teposepapir omfattet bå-10 de etlags- og flerlagsfoliemateriale. Begge materialer har omfattet ikke-varmklæbende fibre såsom cellulosefibre i kombination med varmklæbende fibre. De særligt anvendte varmklæbende fibre har inkluderet termoplastiske fibre såsom fibre af en copolymer af polyvinylacetat, 15 der almindeligvis betegnes som "vinyon", og polyolefin-fibre såsom fibre af polyethylen og polypropylen. Disse syntetiske varmklæbende fibre er typisk glatte stavlignende fibrøse materialer, som udviser et lavt specifikt overfladeareal. De danner en højporøs og åben struktur, 20 som, på trods af deres hydrofobe karakter, tillader en tilstrækkelig væskegennemtrængelighed og overføring af både varmt vand og tevæske gennem foliematerialet under den normale tebrygningsproces. Under fremstillingen bliver foliematerialet tørret ved en konventionel varme-25 behandling, som resulterer i en let kontraktion af de varmklæbende termoplastiske fibre, som opretholder og forøger den ønskede åbne fordeling af de varmklæbende partikler i hele foliens klæbende lag.

I de senere år er fibrilmaterialer, som frem-30 stilles ud fra polyolefiner og lignende polymere, blevet indført i papirindustrien. Disse materialer, der almindeligvis omtales som "syntetisk pulp", udviser visse procesfordele i forhold til de hidtil anvendte glatte stavlignende syntetiske fibre. De syntetiske 35 pulpe udviser en fibrilagtig morfologi og et højere resulterende specifikt overfladeareal. Endvidere er de 2

DK 152441 B

lettere at dispergere i vand, uden at der kræves yderligere overfladeaktive midler, og selv om de er hydrofobe af natur, afvandes de ikke så hurtigt som konventionelle syntetiske fibre, og de undgår derfor tilstop-5 ningsproblemer i ledninger, pumper, etc. i papirfremst ill ingsmaskinen. Endvidere har disse syntetiske partikler ikke nogen tendens til "udflydning" i beholdere og tanke, som anvendes ved den typiske papirfremstillingsproces. Af disse årsager er de syntetiske pulpe 10 egnet som varmklæbende komponent i infusionsforpakningsmateriale, navnlig fordi de udviser en væsentligt forbedret vådklæbestyrke under de endelige brugstilstande, dvs. en forbedret vådklæbestyrke i varm væske og en forbedret modstandsdygtighed mod delaminering un-15 der koge- og damptesttilstande.

På trods af de åbenlyse fordele ved brug af syntetisk pulp til varmkla±>ende infusionspapir har det vist sig, at sådant materiale udviser en betydelig ulempe med hensyn til dets infusionsegenskaber og dets befugtelighed. Den-20 ne ulempe vedrører direkte dets anvendelighed til papirfremstillingsprocessen, dvs. dets fibrilformstruktur og det store specifikke overfladeareal. Når den syntetiske pulp varmebehandles som ved den konventionelle tørreproces tenderer den til at blødgøres og flyde, ty-25 pisk under dannelse af en hinde, omend diskontinuerligt, navnlig i flerlagsfoliematerialets varmklæbende lag. Til forskel fra den højporøse og åbne vævstruktur, som dannes af de større og glattere syntetiske fibre, vil pulpen med stort overfladeareal og med sin lavere tæt-30 hed, mindre partikelstørrelse og det større partikelantal resultere i en lukket, dårligt gennemtrængelig struktur. Endvidere vil basispolymerens hydrofobe natur hæmme vandgennemtrængeligheden, og ethvert overfladeaktivt middel, som tilsættes den syntetiske pulp, neu-35 traliseres under tørreprocessen. Resultatet er, at visse områder af vævoverfladen gøres uigennemtrængelige for vand, idet de i det væsentlige bremser eller hæmmer infusionen og nedsætter materialets vandgennemtrængelig- 3

DK 152441 B

hed og befugtelighed. Under brugen kan de ubefugtede eller delvis befugtede områder af vævmaterialet let i-agttages som uigennemsigtige områder på folien, mens de gennemfugtede områder udviser et transparent udseende.

5 Den reducerede befugtelighed af vævmaterialet i kombination med dets marmorerede uigennemsigtige udseende influerer på produktets æstetiske attraktivitet under brugen og dermed på brugerens tilfredshed.

Ved den foreliggende opfindelse tilsigtes tilveje-10 bragt et varmklæbende fibrøst vævmateriale med syntetisk pulp som varmklæbende fiberkomponent, samtidigt med at de i det foranstående anførte ulemper med hensyn til infusion og befugtelighed ved materialets brug undgås, og der opnås en forbedret væskegennemtrængelighed.

15 Hertil er et vævmateriale af den indledningsvis omhandlede art ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at det varmklæbende fiberlag omfatter varmklæbende fibre, som er fibrillerede termoplastiske syntetiske pulppartikler, og at det varmklæbende fiberlag har et tilfæl-20 digt arrangement af adskilte højinfusionsområder med et væsentligt reduceret indhold af varmklæbende fibre, hvilke højinfusionsområder er hovedsageligt usynlige i det tørre væv og findes over hele det varmklæbende fiberlag i en sådan koncentration, at de optager 10-75 25 procent af det varmklæbende fiberlags overfladeareal, hvorhos det underliggende ikke-varmklæbende fiberlag er hovedsageligt fri for tilsvarende områder med reduceret fiberindhold.

Som følge af tilstedeværelsen af de særlige højin-30 fusionsområder i det varmklæbende lag muliggøres en udnyttelse af de fordele, som hidrører fra brugen af fibrillerede termoplastiske fibre, såsom en glimrende vådstyrke og en forbedret modstandsdygtighed mod delamina-tion, og samtidigt undgås de ulemper, som sådanne fibre 35 ellers ville forårsage i det færdige produkt, navnlig dårlige infusionsegenskaber og dårlig befugtelighed.

Opfindelsen angår også en papir-vådfremstillings- 4

DK 152441 B

fremgangsmåde til fremstilling af et vævmateriale som omhandlet i det foranstående, ved hvilken der dannes en fortyndet dispersion af varmklæbende fibre i et vandigt dispergeringsmiddel, dannes et fibrøst sub-5 stratlag af ikke-varmklæbende karakter, hvor dispersionen påføres substratlaget under samtidig fjernelse af dispergeringsmidlet til dannelse af et delvist afvandet varmklæbende fiberlag oven på substratlaget, hvor den mængde dispergeringsmiddel, der fjernes, er en sådan, 10 at det delvis afvandede varmklæbende lag har en fiberkonsistens på mindst én vægtprocent, mens resten hovedsageligt er dispergeringsmiddel, hvorefter det resulterende flerlagsvævmateriale tørres til fjernelse af dispergeringsmidlet og til fastgørelse af det overlej-15 rede varmklæbende fiberlag til substratlaget.

En særlig enkel og let realiserbar udførelsesform for denne fremgangsmåde er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at der anvendes varmklæbende fibre omfattende fibrillerede termoplastiske syntetiske pulppartikler, og 20 at der foretages en fysisk modifikation af det delvis afvandede varmklæbende fiberlag, mens det er overlejret fibersubstratet og før fjernelsen af hoveddelen af det dispergeringsmiddel, der oprindeligt var indeholdt i det overlejrede lag, hvilken fysiske modifikation af det 25 varmklæbende fiberlag omfatter forskydning af de varmklæbende fibre til dannelse af et tilfældigt arrangement af adskilte områder med reduceret indhold af varmklæbende fibre og forøget infusionsevne i det færdige væv, hvilke områder med forøget infusion frembringes over he-30 le det varmklæbende fiberlag i en sådan koncentration, at de optager 10-75 procent af overfladearealet af det varmklæbende fiberlag, hvorhos substratlaget hovedsageligt ikke påvirkes ved den fysiske modifikation af det varmklæbende lag og selv er hovedsageligt umodificeret.

35 Herved muliggøres på enkel måde og med få og enkle midler fremstilling af varmsmeltende infusionsvævmaterialer med udmærkede infusionsegenskaber og forbedrede 5

DK 152441 B

styrkeegenskaber ved anvendelse af syntetisk pulp og ved indføring i processen af en teknik til eliminering af infusions- og befugtningsulemperne som anført i det foranstående med hensyn til brugen af syntetisk pulp-5 materiale. Fremgangsmåden indebærer modifikation af hovedsageligt kun den varmklæbende fase i et flerfaset varmklæbende infusionsvævmateriale til opnåelse af forbedrede infusionsegenskaber på trods af den større dækningsevne af det hydrofobe syntetiske pulpmateriale med 10 stort overfladeareal, idet det åbne overfladeareal af det varmklæbende lag forøges til opnåelse af et større totalt infusionsareal og en større vandgennemtrængelig-hed. Der dannes altså et antal tilfældigt fordelte små højinfusionsområder med reduceret syntetisk pulpindhold 15 ved forskydning af partikler i det varmsmeltende lag til dannelse af fordybninger, idet nogle områder er hovedsageligt fri for varmklæbende syntetiske fibre, således at de fuldstændigt frilægger det underliggende ikke-varmklæbende lag i flerlagsmaterialet. Disse små 20 højinfusionsområder kan dannes på let og enkel måde med forholdsvis lave omkostninger uden nogen væsentlig formindskelse af produktionshastigheden for det flerfasede varmklæbende materiale dog med forbedret klæbestyrke under brugen ved hjælp af en enkel svag tågelignende 25 spray og evt. ifølge en udførelsesform for opfindelsen med en efterfølgende behandling med et overfladeaktivt middel.

De ved forskydningen frembragte fordybninger eller kratere, som frilægger dele af det underliggende ikke-30 varmklæbende fiberlag, frembyder et middelplanareal på -3 mindst ca. 1 x 10 kvadratcentimeter, og de dannes forud for tørring af det oprindeligt dannede flerlagsvæv-.materiale. De små kratere findes over hele det varmklæbende lag med en koncentration på mindst ca. 40 pr. kva-35 dratcentimeter, og de optager ca. 10 - 75 procent af det totale frilagte overfladeareal af materialets varmklæbende fiberlag.

6

DK 152441 B

En bedre forståelse af opfindelsen vil opnås ud fra den efterfølgende detailbeskrivelse med henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et skematisk billede af en papirfrem-5 stillingsmaskines våde ende, fig. 2 et planbillede af det fibrøse vævmateriale ifølge opfindelsen, idet den viser de kratere, der dannes i det varmklæbende lag, hvorhos figuren er i forstørret målestok af hensyn til overskueligheden, og 10 fig. 3 i forstørret målestok et snit langs linien 3-3 i det i fig. 2 viste vævmateriale.

Som nævnt i det foranstående tilvejebringes der ved den foreliggende opfindelse en teknik til forbedring af infusionsegenskaberne for et varmklæbende fibrøst væv-Ί5 materiale, som er egnet til anvendelse i teposer eller lignende. Dette opnås ved forøgelse af det vandgennem-trængelige overfladeområde af dette materiales varmklæbende lag. I en foretrukken udførelsesform opnås forøgelsen primært ved fysisk spredning af det varmklæbende 20 lag og sekundært ved kemisk behandling af det fibrøse vævmateriale. Det er denne kombination af fysiske og kemiske behandlinger, som tilvejebringer de forøgede infusionsegenskaber, som er fundet nødvendige ved anvendelse af varmklæbende partikler med større overflade-25 areal og lav tæthed og mindre partikelstørrelse såsom de fibrøse partikler i kommercielt erholdelig syntetisk pu!p.

Flerfasematerialet er fremstillet i overensstemmelse med den konventionelle papirfremstillingsteknik. I 30 denne forbindelse har der hidtil været anvendt talrige forskellige teknikker til fremstilling af flerfasede fibervæv. En typisk teknik, som har vist sig at være nyttig ved fremstilling af infusionsvævmaterialer, er beskrevet i USA-patentskrift nr. 2.414.833. Ved denne 35 fremgangsmåde og som vist i fig. 1 bliver en suspension af ikke-varmklæbende fibre 10 ført gennem en primærbeholder 12, og den aflejres kontinuerligt som basis- 7

DK 152441 B

lag på en skrå trådskærm 14. Det varmklæbende materiale 16 indføres i primærbeholderen på en beliggenhed umiddelbart efter eller ved af lej ringspunktet for de ikke-varmklæbende fibre på den skrå trådskærm. Dette kan udføres ved hjælp af en skrå 5 rende 18 som vist eller ved hjælp af en sekundærbeholder på en sådan måde, at de varmklæbende partikler blandes let med de ikke-varmklæbende papirfremstillingsfibre, som gennemstrømmer primærbeholderen 12. På denne måde har de ikke-termoplastiske fibre 10 en mulig-10 hed for at frembringe en ikke-varmklæbende base 20, sådan som det bedst ses i fig. 3, og son tjener son et substrat, forud for påføringen af den varmklæbende base 22. Som det vil ses, er den sidstnævnte fastgjort til basislaget ved en grænseflade, som dannes ved blandingen af 15 partiklerne i de vandige suspensioner. Typisk har folier, som frembringes på denne måde, ikke-varmklæbende fibre, som dækker hele foliematerialets overfladeareal på den overflade, som er i kontakt med den skrå fiber-samleskærm 14, mens foliematerialets overdel har no-20 gen ikke-varmklæbende fibre og nogen varmklæbende fibre, idet de sidstnævnte er kraftigt fremherskende. På denne måde er der ikke nogen klar grænselinie mellem de to lag eller baser i flerlagsfoliematerialet; dog er der en dominans af varmklæbende termoplastisk materiale på den 25 øverste overflade eller det øverste lag 22 i flerlagsfolien. Midten eller grænsefladen er naturligvis sammensat af en blanding af de to forskellige fibertyper.

Omend den teknik eller fremgangsmåde, som er be-30 skrevet i det forannævnte USA-patentskrift nr.2.414.833, fortrinsvis følges, er det varmklæbende materiale, som anvendes til fremstilling af foliematerialets varmklæbende lag, et andet. Det er sammensat af syntetiske fi-brilagtige pulppartikler. I betragtning af sådanne ma-35 terialers forbedrede egenskaber inklusive deres høje specifikke overfladeareal, vandufølsomhed, lave tæthed og mindre partikelstørrelse kan der opnås væsentligt forbedrede klæbestyrkeegenskaber under brugsbetingelser.

8

DK 152441 B

Disse syntetiske pulpe er typisk syntetiske termo-plastiske materialer såsom polyolefiner med en struktur, som minder mere om træpulp end syntetiske fibre. Det vil sige, de indeholder en mikrofibrilær struktur, der 5 er sammensat af mikrofibriler, som udviser et stort overfladeareal i sammenligning med de glatte, stavlignende fibre af konventionelle syntetiske industrielt fremstillede organiske fibre. Det syntetiske termo-plastiske pulplignende materiale kan dispergeres til 10 opnåelse af en udmærket tilfældig fordeling i det vandige dispergeringsmiddel ved en papirfremstillingsproces, og der kan følgelig opnås en udmærket spredt fordeling i det resulterende folieprodukt. Pulpe, som har vist sig at være særlig fordelagtige ved fremstillingen 15 af infusionsfoliematerialer, er sådanne, som er fremstillet af polyolefiner med høj tæthed, høj molekylevægt og lavt smeltepunkt.

Fibrilerne kan dannes under tilstande med høj forskydningspåvirkning i et apparat såsom en skive-20 raffinør, eller de kan fremstilles direkte ud fra deres monomere materialer. Patenter af interesse for fremstillingen af fibriler er USA-patentskrifterne nr. 3.997.648, nr. 4.007.247 og nr. 4.010.229. Som følge af disse processer er de resulterende dispersioner sam-25 mensat af fiberlignende partikler med en typisk størrelse og form, der kan sammenlignes med størrelsen og formen af naturlige cellulosefibre, og de betegnes almindeligvis som "syntetisk pulp". Partiklerne udviser en u-regelmæssig overfladekonfiguration, de har et overflade-30 areal, som er større end én kvadratmeter pr. gram, og de kan have overfladearealer på endog 100 kvadratmeter pr. gram. De fiberlignende partikler udviser en morfologi eller struktur, som omfatter fibriler, der er fremstillet af mikrofibriler, som alle er mekanisk sammen-35 filtret i tilfældige bundter, der generelt har en bredde i størrelsesordenen 1 - 20 μ. Generelt har de pulplignende fibre af polyolefiner såsom polyethylen, polypropylen og blandinger deraf en fiberlængde, som er vel- 9

DK 152441 B

egnet til papirfremstillingsteknikken, f.eks. i området fra 0,4 til 2,5 millimeter med en total middellængde på ca. 1 - 1,5 millimeter. Typiske eksempler på disse materialer er de polyolefiner, der sælges af Crown 5 Zellerbach Corporation under betegnelsen "FYBREL", af Solvay and Cie/Hercules under betegnelsen "LEXTAR" og af Montedison, S.P.A. og andre.

Da de rene polyolefinpartikler er hydrofobe og har en overfladespænding, som ikke tillader vandbefug-10 telighed, bliver det materiale, der kan fås kommercielt, hyppigt behandlet til forbedring af både befugtelig-heden og dispergerbarheden i vandige suspensioner. Mængden af tilsat befugtningsmiddel er imidlertid forholdsvis lille, og den er almindeligvis mindre end 5 vægt-15 procent, f.eks. ca. 3 vægtprocent og mindre. De kemisk inerte polyolefiner er termoplastiske materialer, som bliver bløde ved tiltagende temperatur; dog har de et ægte smeltepunkt som følge af deres krystallinitet.Således udviser syntetiske pulpe af polyethylen et sraelte-20 punkt i området 135°C - 150°C afhængigt af sammensætningen og overfladebehandlingen af materialet.

Typisk er fibersammensætningen af det varmklæbende lag en sådan, at det indeholder papirdannende cellulosefibre foruden de varmklæbende fibre. I denne 25 forbindelse har det vist sig, at til opnåelse af optimale resultater bør det foretrækkes, at den varmklæbende komponent udgør ca. 70 - 75 procent af fibersammensætningen i den varmklæbende fiberslam. Som det vil ses, vil variationer af mængden af varmklæbende materiale 30 afhænge af det specifikke materiale som anvendes ligesom dette materiales oprindelse. Imidlertid skal der anvendes en tilstrækkelig mængde af varmklæbende partikler til opnåelse af tilfredsstillende varmklæbningstilstande i slutproduktet. Følgelig foretrækkes det, at ca. 60-80 35 procent af fibrene i den varmklæbende fibersuspension er af en termoplastisk varmklæbende type til opnåelse af de nødvendige egenskaber.

Det skal bemærkes, at de foretrukne varmklæbende 10

DK 152441 B

polymere er sådanne, som allerede er godkendt til anvendelse i forbindelse med fødevarer og drikkevarer.

Følgelig er syntetisk pulp, som er fremstillet af poly-olefiner og vinyon, de foretrukne materialer, mens andre 5 materialer kan anvendes til andre slutanvendelser. Som det vil ses, kan de resterende fibre være mange forskellige afhængigt af fibervævmaterialets slutanvendelse. Til infusionspakninger, som skal anvendes indenfor fødevare- og drikkevareområdet, foretrækkes det imid-10 lertid at anvende godkendte naturlige eller industrielt fremstillede fibre, fortrinsvis naturlige cellulosefibre, f.eks. fibre af bleget eller ubleget kraft, mani-lahamp eller jute, abaca og andre træfibre. Et antal forskellige infusionsvævmaterialer kan fremstilles af 15 disse fibre og anvendes i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse. Med henblik på at lette beskrivelsens forståelighed og klarhed er opfindelsen forklaret i forbindelse med dens anvendelse til porøse infusionsvævmaterialer til brug ved fremstillingen af teposer og 20 lignende.

Som nævnt indebærer den foreliggende opfindelse åbning eller forøgelse af vandgennemtrængeligheden af det varmklæbende lag i et flerlagsfoliemateriale. Dette kan opnås ved forandring, afbrydelse eller forskydning 25 af de varmklæbende fibre i det varmklæbende lag forud for den konventionelle varmetørringsproces. Omend dette kan udføres på et antal forskellige måder såsom ved omslutning og smeltning af ispartikler eller ved anvendelse af nedbrydelige partikler, luftbobler og lignende, fore-30 trækkes det ifølge den foreliggende opfindelse at opnå den afbrydelsesmæssige omlægning i det varmklæbende lag ved anvendelse af en let vandspray eller vandtåge, som rettes mod det varmklæbende lag, fortrinsvis når det oprindeligt dannede fibervævmateriale forlader papir-35 fremstillingsmaskinens hovedbeholder. Som det er kendt af sagkyndige inden for papirfremstillingsteknikken, består det fibervævmateriale, som forlader hovedbeholderen, overvejende af dispergeringsmiddel, idet fibrene 11

DK 152441 B

kun udgør en mindre andel, dvs. mindre end 20 vægtprocent, typisk mindre end 15 procent af foliematerialet på dette fremstillingstrin. Fiberkonsistensen er med andre ord ændret fra et niveau på ca. 0,01 - 0,05 vægt-5 procent i hovedbeholderen til en fiberkonsistens på ca.

1-2 vægtprocent til 8-12 vægtprocent på den foliedannende wire. på dette trin er det nydannede fibervæv-materiale meget modtageligt for fiberomlægninger uden uheldig indvirkning på den indbyrdes fiberbinding i det 10 resulterende fiberprodukt. Ved at rette en tågelignende spray af dråber med lavt tryk mod foliematerialet, u-middelbart efter at det er dannet, virker tågedråberne som hvis de faldt i en tykflydende væske, og de trænger ikke dybt ind i vævet, men afbryder kun det varmklæbende 15 lag og efterlader fibrene i basisvævmaterialet upåvirkede.

Fortrinsvis er det sprayhoved, som frembringer tågen, f.eks. en spraydyse 30, beliggende i nærheden af varmklæbningsbeholderen eller hovedbeholderens kant, 20 og spraystrålen danner en skrå vinkel bort fra lodret mod wiren 14, således at større dråber, som falder fra dysen, uden at volde skade vil falde i den ikke-påførte fiberdispersion i hovedbeholderen snarere end på det delvis afvandede fibervævmateriale. Som følge af 25 anbringelsen af tågesprayhovedet på denne beliggenhed falder tågevanddråberne på det delvis afvandede fibervævmateriale mellem dettes endelige dannelsesposition ved afgangen fra hovedbeholderen og sugeslidsen 32 i papirfremstillingsmaskinen, hvor det dannede, men 30 delvis afvandede fibervævmateriale udsættes for et vakuum, som er bestemt til i betydelig grad at reducere vævets vandindhold og at lette fjernelsen af vævet fra den vævdannende wire.

Da store vanddråber vil have den virkning, at 35 de ikke blot fjerner de varmklæbende fibre men også en betydelig del af basislaget, hvorved de forårsager et uskønt brud i vævet, foretrækkes det at spraydysen vælges og at vandtrykket styres således, at der frem- 12

DK 152441 B

bringes en stor række små dråber. Sprayfunktionen kan synkroniseres med papirfremstillingsmaskinens hastighed, således at de meget små vanddråber med tågekonsistens og med lavt tryk vil ramme vævet med en styret hastighed.

5 Ved passende valg af dysen styres vanddråbernes stødkraft til frembringelse af en brydeeffekt på fiber-vævmaterialet, som kun påvirker den øverste del eller varmesmeltelaget i fibervævmaterialet og lader det nederste lag eller bærelaget hovedsageligt upåvirket.

10 Ved den foretrukne udførelsesform har det vist sig, at en lavtryksspraydyse frembringer de ønskede tå-gelignende spraytilstande. Lavtrykstypen af spraydysen bidrager til at undgå ødelæggelse af basisvævfibrene i flerlagsfoliematerialet. Der anvendes fortrinsvis 15 flere sprayhoveder, som anbringes med indbyrdes afstand i tværretningen over papirfremstillingsmaskinens hovedbeholder. Fint forstøvende sprayhoveder med høj ydeevne og lav udgang fungerer effektivt med et minimalt vandtryk såsom ledningsvand med 275-310 kPa til frettibringel-20 se af den foretrukne spraykonfiguration såsom den tåge-lignende forstøvede spraystråle, som rammer det nydannede vævmateriale. I en typisk opstilling er dyserne beliggende tilnærmelsesvis 15 cm fra hinanden over hovedbeholderens bredde, og de er anbragt i en af-25 stand på ca. 45 cm fra den vævdannende tråd.

Et sprayhoved, som har vist sig at være særlig effektivt, er den hule kegleformede type, der betegnes "MB-l", og som sælges af Buffalo Forge Company i New York. Ved drift med et lavt vandtryk på ca. 275 kPa.

30 frembringer dysen, som har en mundingsdiameter på 1/8 tomme, en spraykeglevinkel på ca. 45 - 50° og en vandgennemstrømningsmængde på ca. 0,2 - 1,0 liter pr. minut gennem hvert sprayhoved. Som følge af de lave vandtrykstilstande og de kraftigt forstøvede dråber, 35 som dannes af det hule keglesprayhoved, har de resulterende vanddråber, som rammer det varmeklæbende lag i den nydannede varmeklæbende fase, en fin eller minimal dråbestørrelse. Den virkelige størrelse af dråberne er van 13

DK 152441 B

skelig at måle, men på basis af størrelserne af de kratere, der dannes af dråberne, antages det, at de almindeligvis falder inden for området 50 - 5000 y i diameter, idet den foretrukne dråbestørrelse er ca. 200 - 2000 μ.

5 Som følge af det høje vandindhold i fibervæv- materialet, inden det når sugekassen 32, vil vanddråberne søge at forskyde fibrene, idet de skubber don mod dråbens yderkant og danner små flade kratere i foliematerialet, sådan som det er vist ved 34 i 10 figurerne 2 og 3. De omlagte og forskudte fibre i den varmklæbende fase skubbes af dråberne mod periferien af kraterne, som det er vist ved 36 i fig. 3, idet der efterlades et område som er hovedsageligt frit for varmklæbende fibre i midterdelen 38 af hvert krater. Om-15 end dette resulterer i et foliemateriale, som indledningsvis har et marmoreret udseende, vil den ringe størrelse af kraterne, dvs. 0,2-2 millimeter, og den efterfølgende varmetørringsbehandling bevirke, at ethvert uskønt udseende af det resulterende foliemate-20 riale undgås. I denne forbindelse bliver varmeklæbende teposepapir konventionelt underkastet en varmebehandling under fremstillingen til tørring og delvis adhære-ring af de varmeklæbende fibre i den øverste fase til basisvævfibrene med henblik på at tilvejebringe den.

25 ønskede integrerede vævstruktur. Under denne varmebehandling bliver syntetiske pulpfibre transparente, og den lette marmoreringseffekt, som hidrører fra spraytågen, bliver næsten fuldstændigt usynlig. Hvis spraytågen imidlertid er af en sådan styrke og størrelse, at 30 den også bryder basisfiberlaget, vil det således frembragte brud være umærkeligt selv efter varmetørringen af de syntetiske pulpfibre i det varmeklæbende lag.

Som det vil ses, vil de kratere, der dannes af vanddråberne, forekomme i en tilfældig konfiguration på 35 det varmklæbende materiales overflade. Størrelsen og koncentrationen af kraterne vil variere hovedsageligt afhængigt af sprayhovedtypen og af den styrke, hvormed vanddråberne rammer vævmaterialet. Generelt foretrækkes 14

DK 152441 B

det, at vanddråberne frembringer et tilstrækkelig stort antal små adskilte kratere, således at kraterne optager indtil men mindre end ca. 75 procent af det totale frilagte overfladeareal af materialet. I den forbindelse 5 er det vigtigt at sikre, at der forbliver en tilstrækkelig fordeling af varmklæbende fibre til tilvejebringelse af den nødvendige varmklæbningsfunktion. Typisk findes kraterne over hele den plane udstrækning af det varmklæbende lag med en koncentration på mindst ca. 40 pr.

10 kvadratcentimeter overfladeareal, og de optager mindst ca. 10 procent af det totale frilagte overfladeareal af det varmklæbende lag. En middelkratertæthed eller -koncentration er ca. 60 - 80 kratere pr. kvadratcentimeter, som optager ca. 40 - 55 procent af det totale frilagte 15 overfladeareal. Kraterne, der dannes som følge af vanddråbernes stød, har en ringe dybde og som nævnt et forholdsvis tilfældigt mønster, som kan variere i afhængighed af det særlige sprøjtehoved, der anvendes til dannelse af den tågelignende spray. Følgelig kan to 20 nabokratere delvis overlappe hinanden, sådan som det er vist ved 40 i fig. 2. Endvidere vil den lineære hastighed af den vævdannende wire have en indvirkning på formen af kraterne, omend den primære indvirkning af maskinhastigheden er på koncentrationen og antallet af 25 kratere pr. arealenhed af foliematerialet. I denne forbindelse vil en folie, som dannes ved en lineær hastighed på 23 ro/min blive ramt af ca. 1- 5 milliliter. r 2 spray pr. cm af folien til frembringelse af den ønskede kraterkoncentration.

30 Kraterne vil variere i størrelse og i konfigura tion omend de fleste vil være cirkulære og typisk af en konfiguration, der frembringes som følge af spraydråber, som rammer de letforskydelige fibre i foliematerialets varmklæbende lag. Kraterne vil typisk udvise et middel-35 planareal på mindst ca. 1 x 10 kvadratcentimeter, mens de enkelte kratere vil variere i overfladeareal fra ca.

-1 -4 3 x 10 til 3 x 10 kvadratcentimeter. Gmend den rin ge størrelse af kraterne hindrer nøjagtige målinger, vil 15

DK 152441 B

kraterne naturligt variere i størrelse med størrelsen af dråberne. Typisk ligger middelplanarealet af hvert «3 krater i området 1 - 9 x 10 kvadratcentimeter. Diameteren af de resulterende kratere falder typisk indenfor 5 området 0,04 - 0,2 centimeter, idet middelkraterdiame-teren er ca. 0,07 centimeter.

. Ikke blot kan produktionshastigheden ændre størrelsen, koncentrationen og bestanden af de resulterende kratere, men også det særlige sprayhoved kan 10 muliggøre en væsentlig variation af størrelsen og formen af de vanddråber, som anvendes til dannelse af kraterne, idet disse dyser kan være udstyret med udskiftelige sprøjteskiver. Som angivet er imidlertid hovedformålet med sprøjtningen ikke blot at frembringe 15 en kraterlignende fordybning i vævet men snarere at forskyde nogle af fibrene i det varmklæbende lag til frembringelse af et område med forbedret modtagelighed for vandgennemtrængelighed og dermed forbedrede infusionsegenskaber .

20 Som nævnt i det foranstående kan det varmklæbende vævs vandgennemtrængelighed forøges yderligere ved anvendelse af kemiske behandlinger. Det har navnlig vist sig, at det varmklæbende hydrofobe lag kan behandles med overfladeaktive midler eller med overfladebehandlende 25 systemer til forbedring af befugteligheden og vand-gennemtrængeligheden af det varmklæbende lag, efter at denne fase er blevet åbnet ved den i det foranstående beskrevne kraterdannelsesteknik. Behandlingen med det kemiske overfladeaktive middel skal ikke frembringe en 30 kemisk reaktion men har mere natur af en ændring af det fibrøse vævmateriales overfladeegenskaber, navnlig blødningsegenskaberne. Det formodes, at det overfladeaktive middel eller overfladebehandlende middel vil påvirke overfladespændingen til ændring af kontaktvinklen mellem 35 infusionsvæskerne og de syntetiske pulppartikler. Kontaktvinklen er vinklen mellem en overflade og tangenten til en vanddråbe som er blevet tilført overfladen ved kontaktpunktet med overfladen. Teorien vedrørende kon 16

DK 152441 B

taktvinkler og deres målinger er velkendte af sagkyndige indenfor området.

De overfladeaktive midler kan bekvemt klassificeres som anioniske, kationiske, ikke-ioniske og 5 amfotere. Materialerne karakteriseres strukturelt ved en langstrakt ikke-polær del med ringe affinitet over for vand eller vandopløselige systemer og en kort polær del, som frembyder en høj affinitet over for vand og vandopløselige systemer. Den polære del er hydrofil, og 10 den ikke-polære del er lipofil (hydrofob). Omend der kan anvendes forskellige overfladebehandlende midler til forskellige anvendelsesformål, har det vist sig at ikke-ioniske materialer med en tilnærmet hydrofil/lipofil balance (HLB) foretrækkes til fødevare- og drikkevare-15 formål såsom teposemateriale og lignende infusionsmateriale. Det mest overensstemmende træk ved de effektive overfladeaktive midler er, at de er ikke-ioniske og sædvanligvis indeholder en polyoxyethylengruppe. De ikke-ioniske overfladeaktive midler dissocierer ikke i 20 vand, men de er ikke desto mindre karakteriseret ved en forholdsvis polær del og en ikke-polær del og er den eneste klasse af overfladeaktive midler, som kan få tildelt et HLB-nummer. Materialer med HLB-numre fra ca.

10 til 28 viser sig at fungere godt. Selv blandt i-25 øvrigt accepterbare overfladeaktive midler er det imidlertid nødvendigt, at materialet er godkendt og er fri for uheldige smagseffekter. Mange overfladeaktive midler giver en ubehagelig smag i munden og efterlader en skumagtig, plastagtig eller bitter eftersmag. Som 30 nævnt er de foretrukne overfladeaktive midler dem, som indeholder polyoxyethylengrupper og blandt disse har materialer såsom polyoxyethylen (20) sorbitanmonostearat (HLB-14.9), som sælges under varemærket "Tween-60" af ICI America, givet udmærkede resultater navnlig ved 35 smagsprøven. Der kan også anvendes blandinger af to eller flere midler.

Typisk bliver det overfladeaktive middel tilsat foliematerialet efter dannelsen, og det kan bekvemt an- 17

DK 152441 B

vendes som en fortyndet opløsning (1 procent) af midlet.

En sådan operation vil almindeligvis resultere i tilsætning af 0/1 - 0/6 procent af det overfladeaktive middel baseret på tørfibervægten, idet 0,3 procent fore-5 trækkes. Det kan anvendes under forskellige trin af papirfremstillingsprocessen, selv irens den stadig er på wiren eller senere ved kalibreringspressen eller ved opviklingsspolerne. Anvendelsen ved den våde ende kan resultere i en meget dårlig retention af midlet og/eller 10 i en formindskelse af den interne bindestyrke eller af trækegenskaberne af det færdige papir, således at materialet fortrinsvis tilføres til det dannede og tørrede væv. Dette kan opnås ved besprøjtning eller appreture-ring af vævet med en stor mængde af opløsningen, som 15 indeholder en lav koncentration af det overfladeaktive middel, efterfulgt af en tørreproces. Dette fører til en ensartet fordeling af det overfladeaktive middel i vævet. Selvfølgelig kan der også anvendes andre velkendte alternativer og metoder til tilførsel af mate-20 rialet forud for opviklingsspolen med anvendelse af en ringe mængde højkoncentreret opløsning eller ved glittestabeltilførsel. Den foretrukne metode er at sprøjte det tørre foliemateriale med en opløsning på 1 procent af det overfladeaktive middel mellem to 25 tørresektioner i papirfremstillingsmaskinen under anvendelse af en meget grov spray til opnåelse af en høj absorptionseffektivitet. Det overfladeaktive middel, som anvendes til frembringelse af den ønskede effekt, er begrænset ikke blot til dem, som er god-30 kendt det særlige slutformål og har en minimal smagsindvirkning, men også til dem, som giver en maksimal effekt ved et minimalt tilførselsniveau.

Som nævnt har det vist sig, at brugen af syntetiske pulpe, selvom de frembringer forbedrede klæbe-35 styrkeegenskaber, er uheldig i henseende til befugtelig-heden og infusionsegenskaberne. Udtrykket "befugtelig-hed" refererer til den hastighed og ensartethed, hvormed vand absorberes af papiret under brugstilstande. Efter 18

DK 152441 B

neddypning af materialet vil således ikke-fugtede eller dårligt fugtede områder af folien let kunne iagttages som ugennemsigtige hvide områder, mens de gennemfugtede områder umiddelbart bliver transparente. Et dårligt 5 befugteligt papir frembringer derfor et æstetisk utilfredsstillende udseende, som let bemærkes, mens et papir, som har gode befugtningsegenskaber, hurtigt absorberer vand og frembyder et ensartet udseende.

De efterfølgende prøver gives med henblik på, at 10 effektiviteten af den foreliggende opfindelse forstås mere fuldstændigt. Alle andele er vægtangivelser.

"Infusion" refererer til den hastighed, hvormed vand kan passere ind i theposen, og the kan passere ud af theposen, såvel som graden af ekstraktion, som kan finde 15 sted inden for et bestemt tidsrum. Dette omtales sædvanligvis ved udtryk som "første farve" og "overføringsprocent" . Ved afprøvning med hensyn til første farve bliver en thepose, som er fremstillet af det materiale, der skal afprøves, omhyggeligt anbragt i stillestående 20 destilleret vand, efter at vandet er blevet bragt til at koge. Under anvendelse af et stopur bestemmes det tidspunkt, ved hvilket den første gule strøm fremkommer ved bunden af prøven. En første farvetid på ca. 5-6 sekunder anses at indikere gode infusionsegenskaber.

25 Den procentiske overføringstest udføres ved måling af overføringen gennem den bryggede væske efter 60 sekunders trækketid under anvendelse af et Markson Colorimeter Model T-600 ved en bølgelængde på 600ιημ og under anvendelse af en 1 cm celle. En måleværdi for god 30 infusion ligger procentisk midt i tresserne, idet overføringen aftager, når infusionen forbedres.

Eksempel 1

Dette eksempel viser de forbedrede infusions-^ egenskaber, som opnås ved anvendelse af fremgangsmåden 19

DK 152441 B

ifølge den foreliggende opfindelse.

En basislagfiberdispersion blev fremstillet af ca. 75 procent hampfibre og 25 % træfibre, og en separat varmklæbende fiberdispersion blev fremstillet 5 under anvendelse af en fiberblanding omfattende 75 procent syntetisk polyethylenpulp FYBREL (g) E-400 og 25 % krafttræpulp. Under anvendelse af disse dispersioner blev der dannet et tolagsvarmklæbende foliemateriale i en papirfremstillingsmaskine, som blev 10 drevet med en lineær hastighed på ca. 23 m pr. minut til frembringelse af et vævmateriale med en basisvægt på ca. 16,5 gram pr. kvadratmeter. Da folien blev afgivet fra hovedbeholderen, blev den behandlet med en fin tågeformet vandspray, som var rettet mod det våde 15 fibervæv på en beliggenhed ca. 2,5 cm fra forrådsbarrieren. Spraydysen var af den hule, kegleformede type, Model MB-1 med en munding på 0,3 cm og beliggende ca. 45 cm fra vævet med et tryk på ca.2'75 kPa. Det således frembragte foliemateriale blev tørret på dampopvarmede 20 cylindertørreapparater og blev udsat for en luftfri spray med en 0,16 procent opløsning af polyoxyethylen (20) sorbitan-monostearat som overfladeaktivt middel (Tween-60). Det resulterende materiale blev betegnet prøve 1-A.

25 Til sammenligningsformål blev der frembragt et andet vævmateriale på samme måde som prøve 1-A ud fra de samme fiberdispersioner bortset fra, at vævet ikke blev udsat for en spraytåge og ikke modtog den overfladeaktive behandling. Det andet materiale blev beteg-30 net 1-B.

Disse vævmaterialer blev afprøvet med hensyn til infusionsegenskaber og befugtelighed, og resultaterne blev sammenlignet med egenskaberne af en varmklæbende thepose af kommerciel type, som blev betegnet prøve 1-C.

35 Resultaterne er opført i tabel 1. Førstefarve- og overføringsprocentdata er middelværdien af fire separate prøver, som blev udført på den måde, der er angivet i det foranstående.

20

DK 152441 B

Tabel 1

Prøve nr. Første farve Overføring Befugtelighed _ sek._ %_ _ 1-A 6,0 67,3 god 5 1-B 7,8 73,0 dårlig 1- C (kontrol) 5,8 65,8 god

Eksempel 2 10 Proceduren fra eksempel 1 blev gentaget bortset fra, at der blev foretaget en ændring af typen af den syntetiske pulp, der blev anvendt i det varmklæbende lag. FYBREL (§) blev erstattet af en syntetisk pulp, som kaldes "Pulpex", og som sælges af Solvay and Cie.

15 Prøve 2-A er det materiale, som blev behandlet med spraytågen og det overfladeaktive middel, mens prøve 2-B er det samme materiale uden behandling med tågen og det overfladeaktive middel. Igen er middelværdierne fra fire prøver opført i tabellen.

20

Tabel 2

Prøve nr. Første farve Overføring Befugtelighed _ sek. %_ _ 25 2-A 8,0 70,3 god 2- B 9,0 77,8 dårlig

Som det vil ses, medfører behandlingen ifølge den foreliggende opfindelse en væsentlig forbedring af 30 infusions- og befugtningsegenskaberne.

Eksempel 3

Dette eksempel illustrerer spraytågebehandlingens indvirkning på infusionsegenskaberne for et tolags- 35 varmklæbende materiale med og uden den overfladeaktive behandling.

I dette eksempel blev proceduren fra eksempel 1

Claims

10 Tabel 3 Prøve nr. Første farve Overføring Befugtelighed _ sek. %_ _

3-A 5,8 65,0 god

3-B 5,5 66,7 dårlig 15 3-C 7,5 69,2 dårlig

3-D (kontrol) 5,5 64,7 god

1. Fibrøst flerlags varmforsegleligt infusionsvævmateriale, som omfatter et ikke-varmklæbende fiberlag, 20 et hovedsageligt hermed samrnenfaldende .varmklæbende fiberlag, som er påført derpå, og et mellemlag af blandede ikke-varmklæbende og varmklæbende fibre, som er fastgjort til de to lag, kendetegnet ved, at det varmklæbende fiberlag omfatter varmklæbende fibre, 25 som er fibrillerede termoplastiske syntetiske pulppartikler, og at det varmklæbende fiberlag har et tilfældigt arrangement af adskilte højinfusionsområder med et væsentligt reduceret indhold af varmklæbende fibre, hvilke højinfusionsområder er hovedsageligt usynlige i 30 det tørre væv og findes over hele det varmklæbende fiberlag i en sådan koncentration,at de optager 10-75 procent af det varmklæbende fiberlags overfladeareal, hvorhos det underliggende ikke-varmklæbende fiberlag er hovedsageligt fri for tilsvarende områder med reduceret 35 fiberindhold. DK 152441 B

2. Vævmateriale ifølge krav 1, kendete g- n e t ved, at højinfusionsområderne optager 40-55 procent af det varmklæbende fiberlags overfladeareal.

3. Vævmateriale ifølge krav 1 eller 2, kende- 5 tegnet ved, at højinfusionsområderne har et -4 -1 2 middelplanareal på 3*10 -3*10 cm.

4. Vævmateriale ifølge krav 3, kendetegnet ved, at højinfusionsområderne har et middelplanareal på 1·10 ^ - 9·10 ^ cm^. 10 5. Vævmateriale ifølge et eller flere af kravene 1-4, kendetegnet ved, at højinfusionsområder-ne findes i en middelkoncentration på mindst 40 pr. cm .

6. Vævmateriale ifølge krav 5,kendetegnet ved, at højinfusionsområderne findes i en middel- 2 15 koncentration på 60-80 pr. cm .

7. Vævmateriale ifølge et eller flere af kravene 1-6, kendetegnet ved, at høj infusionsområderne har et middeltværmål i området fra 0,05 til 5 mm. 20 8. Vævmateriale ifølge krav 7, kendeteg net ved, at højinfusionsområderne har et middeltværmål 2. området fra 0,2 til 2 mm.

9. Vævmateriale ifølge et eller flere af kravene 1-8, kendetegnet ved, at de syntetiske pulp- 25 fibre er af polyolefin med høj tæthed og en molekylevægt større end 40.000 og et smelteindeks på mindre end 0,1.

10. Vævmateriale ifølge et eller flere af kravene 1-9, kendetegnet ved, at højinfusionsområderne er i form af adskilte flade kratere. 30 11. Vævmateriale ifølge krav 10, kendeteg ne t ved, at periferien af hvert krater har et højere indhold af syntetiske pulpfibre end de kraterfri plane dele af det varmklæbende lag, hvorhos nogle af kraterne er i det væsentlige fri for varmklæbende fibre ved deres 35 bund med henblik på at frilægge dele af det underliggende ikke-varmklæbende lag. DK 152441 B

12. Vævmateriale ifølge et eller flere af kravene 1-11, kendetegnet ved, at det indeholder et overfladeaktivt middel i en sådan mængde, at der tilvejebringes en i det væsentlige ensartet befugtelighed i 5 det varmklæbende lag.

13. Vævmateriale ifølge krav 12, kendetegne t ved, at det indeholder mindst 0,1 vægtprocent af et ikke-ioniserende overfladeaktivt middel indeholdende en polyoxyethylengruppe. 10 14. Vævmateriale ifølge krav 12 eller 13, ken detegnet ved, at det overfladeaktive middel er polyoxyethylen(20)-sorbitanmonostearat.

15. Papir-vådfremstillingsfremgangsmåde til fremstilling af et vævmateriale ifølge et eller flere af de 15 foregående krav, ved hvilken der dannes en fortyndet dispersion af varmklæbende fibre i et vandigt disperge-ringsmiddel, dannes et fibrøst substratlag af ikke-varmklæbende karakter, hvor dispersionen påføres substratlaget under samtidig fjernelse af dispergerings-20 midlet til dannelse af et delvist afvandet varmklæbende fiberlag oven på substratlaget, hvor den mængde disper-geringsmiddel, der fjernes, er en sådan, at det delvis afvandede varmklæbende lag har en fiberkonsistens på 22 mindst én vægtprocent, mens resten hovedsageligt er dis-pergeringsmiddel, hvorefter det resulterende flerlagsvævmateriale tørres til fjernelse af dispergeringsmid-let og til fastgørelse af det overlejrede varmklæbende fiberlag til substratlaget, kendetegnet ved, 2Q at der anvendes varmklæbende fibre omfattende fibrille-rede termoplastiske syntetiske pulppartikler, og at der foretages en fysisk modifikation af det delvis afvandede varmklæbende fiberlag, mens det er overlejret fibersubstratet og før fjernelsen af hovedparten af det dis-22 pergeringsmiddel, der oprindeligt var indeholdt i det overlejrede lag, hvilken fysiske modifikation af det varmklæbende fiberlag omfatter forskydning af de varmklæbende fibre til dannelse af et tilfældigt arrangement DK 152441 B af adskilte områder med reduceret indhold af varmklæbende fibre og forøget infusionsevne i det færdige væv, hvilke områder med forøget infusion frembringes over hele det varmklæbende fiberlag i en sådan koncentration, 5 at de optager 10-75 procent af overfladearealet af det varmklæbende fiberlag, hvorhos substratlaget hovedsageligt ikke påvirkes ved den fysiske modifikation af det varmklæbende lag og selv er hovedsageligt umodificeret.

16. Fremgangsmåde ifølge krav 15, kendete g-10 net ved, at den fysiske modifikation af det varmklæbende fiberlag omfatter behandling af det delvis afvandede lag med en væskespray til løsning og forskydning af varmklæbende fibre og dannelse af områderne med forøget infusion.

17. Fremgangsmåde ifølge krav 15 eller 16, ken detegnet ved, at sprayen er af fint forstøvet væske og dannes under anvendelse af ét eller flere højtydende sprayhoveder af hulkegletypen.

18. Fremgangsmåde ifølge krav 17, kendete g-20 net ved, at sprayhovedet eller hvert sprayhoved har en gennemstrømning på 0,2-2 liter pr. minut og drives ved et forsyningstryk på 275-310 kPa.

19. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 25 15-18, kendetegnet ved, at dråberne i væske sprayen er 50-5000 μ i diameter.

20. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 15-19, kendetegnet ved, at et overfladeaktivt middel tilføres flerlagsvævmaterialet efter dan- 2q nelsenderaf.