FI110125B - Valmistusmenetelmä luonnonkuituja, nimenomaan raakaa puuvillaa, käsittäviä vesihakuisia kuitumateriaaleja varten - Google Patents

Description

110125

Valmistusmenetelmä luonnonkuituja, nimenomaan raakaa puuvillaa, käsittäviä vesihakuisia kuitumateriaaleja varten

Keksintö koskee hydraulisella yhdistämisellä suori-5 tettavaa vesihakuisten kuitumateriaalien valmistusta käyttämällä luonnossa tavattavia selluloosakuituja, kuten raakaa puuvillaa, pellavaa, hamppua tai rämiä, joita ei ole käsitelty kemiallisesti.

Hydrauliseen yhdistämiseen perustuvan menetelmän 10 tarkoituksena on saada aikaan tietty mekaaninen lujuus kerrokseen, joka koostuu kuiduista, joita ei ole alunperin yhdistetty toisiinsa, sideaineesta riippumatta. Yhdistämis-menetelmä käsittää erittäin hienojakoisten nestesuihkujen, esimerkiksi vesisuihkujen, kohdistamisen paineella näihin 15 kuituihin. Nämä suihkut on järjestetty tavallisesti toisistaan erillään oleviin ramppeihin ja suunnataan kuitukerrok-seen, joka on tuettu tietyllä nopeudella liikkuvalla, nestettä läpäisevällä kankaalla. Kun kuidut menevät näiden ramppien alle, kerroksen läpi menevät nestesuihkut ottavat 20 kuidut mukaansa. Suihkut kohdistuvat kankaaseen ja saavat yhteisvaikutuksena aikaan kuitujen yhdistymisen toisiinsa.

Näin syntyneet liitännät takaavat kerroksen koossapysymi-' *' ’ sen.

: Tällä menetelmällä pystytään valmistamaan kuituma- j ' : 25 teriaaleja alkuperältään erilaisista kuiduista, toisin sa- ····· noen synteettisistä kuiduista, luonnonkuiduista, pitkistä .*.·. tai lyhyistä kuiduista ja erillisistä tai sekoitekuiduista, jotka valitaan niiden käyttötarkoituksen perusteella. Näin valmistettujen tuotteiden poimutus, joustavuus ja kosketus-30 pehmeys ovat yleensä paremmat kuin muilla menetelmillä valmistetuissa kuitumateriaaleissa.

: ·.: EP-patenttihakemuksessa 132 028 selostetaan nimen- omaan sellaista menetelmää, jolla valmistetaan kuitumateri-; · aaleja raa'asta puuvillasta, jolloin raa'asta puuvillasta 35 koostuva kuituharso, jonka kuituja ei ole yhdistetty toi-siinsa alustavasti, saatetaan värähtelevillä vesisuihkuilla 2 110125 alhaisella paineella suoritettavaan yhdistämiskäsittelyyn, käsittely lopetetaan ennen kuivausta johonkin jo tunnettuun tekniikkaan perustuvalla lämpö- ja valkaisukäsittelyllä, esimerkiksi lämpökarkaisulla autoklaavissa 120 °C:ssa kaus-5 tista soodaa ja hapetettua vettä sisältävässä liuoksessa.

Tämä viimeinen käsittelyvaihe on edellä mainitun patentin mukaan välttämätön nimenomaan raakaa puuvillaa käytettäessä. Kysymyksessä on siis sellainen raaka puuvilla, jolle on suoritettu mahdollisesti vain mekaaninen puh-10 distus ja jonka kuiduissa on vahoista ja rasvoista koostuva alkukerros, joka on poistettava niiden saamiseksi vesiha-kuisiksi. Näin ollen lämpökäsittelyn tarkoituksena on saada aikaan rasvojen saponifikaatio.

Käsiteltävä keksintö perustuu siihen toteamukseen, 15 että vesisuihkuilla suoritettavalla kiinteytyskäsittelyllä luonnonkuiduista, esimerkiksi raa'asta puuvillasta koostuva kerros saadaan nesteitä, erityisesti vettä absorboivaksi ilman kemiallista käsittelyä.

Keksinnön mukainen menetelmä, jolla valmistetaan 20 kuitumateriaalia raa'öistä puuvillakuiduista tai muista ·_·' ·' luonnossa tavattavista lignoselluloosakuiduista, joiden : pinnassa on kuidun vesipakoiseksi tekevä kerros, käsittää seuraavat työvaiheet: ____: toisiinsa yhdistämättömistä kuiduista koostuvan . 25 kerroksen muodostaminen jollakin sopivalla menetelmällä vettä läpäisevän tukikankaan päälle, kerrokseen sisältyvien kuitujen yhdistäminen toisiinsa lukuisilla vesisuihkuilla, jotka syötetään injekto-rirampeista, jotka on sijoitettu poikittain tukikankaan \ 30 liikesuuntaan nähden. Tällöin on tunnusomaista, että suih- kuyksikön materiaalikerrokseen syöttämä kokonaisenergia . ;· vastaa ainakin sitä energian minimikynnystä, joka on yhtä ··_ suuri kuin se arvo, jolla kerroksesta tulee vesihakuinen.

Tämä kynnys riippuu nimenomaan kuitujen luonteesta i '· 35 ja alkuperästä (uusi puuvilla tai regeneroidut kuidut: puh- distus, kampaus ja niin edelleen), kerroksen rakenteesta 3 110125 (päällekkäiset karstaharsot, paineilmalla muodostetut kerrokset) , kerroksen painosta ja vahvuudesta.

Todella yllättäen on todettu, että käyttämällä vesisuihkuilla kuituihin niiden yhdistämiseksi toisiinsa koh-5 distettua tiettyä energiamäärää saatiin aikaan kuitujen alkuperäisen vesipakoisuuden poistava vaikutus.

Esimerkiksi todettiin, että käytettäessä 3-5 mikronin kammattua raakaa puuvillaa tai 3-8 mikronin uutta puuvillaa tämän injektorin muodostama energiakynnys oli 10 0,4 - 1,1 kWh käsiteltyä kuitukiloa kohden sellaisissa ker roksissa, joiden paino oli 25 - 200 g/m2 ja mieluimmin 30 -100 g/m2.

Näin ollen esimerkiksi arvioitaessa raa'asta puuvillasta koostuvan harson kostuvuutta mittaamalla se aika, 15 jonka tällainen materiaali tarvitsee upotakseen veteen, kun se on pantu veden pinnan päälle, kostuvuutta ei voida mitata käsittelemättömistä kuiduista koostuvasta harsosta, toisin sanoen niistä kuiduista, joita ei ole yhdistetty toisiinsa vesisuihkuilla, sillä tällainen kerros jää kellumaan ·.·,·' 20 veteen. Sen sijaan tämä on mahdollista, kun tämä sama harso ·*_·' on käsitelty keksinnön mukaan, toisin sanoen tarvittavan : minimienergiamäärän imeydyttyä siihen.

Haluamatta rajoittua yhteen tulkintaan todettiin, —: että vesisuihkuilla on odottamaton ja tehostava vaikutus 25 kuitujen puhdistamiseen. Yllättäen todettiinkin, että käytettäessä tietty määrä absorboitua energiaa sen vaikutus riittää saamaan aikaan vesipakoisen pinnan irtoamisen ainakin osittain säikeiden mahdollisesti vapautuessa tällöin, niin että nesteet, nimenomaan vesi, pääsevät imeytymään ve-. 30 sihakuisiin osiin. Lisäksi tämä puhdistustoiminto ei miten- ·,, kään heikennä valmistetun kuitutuotteen mekaanisia ominai- ,·;· suuksia, koska valmistetun tuotteen murtolujuuden voidaan ,···. todeta parantuvan jatkuvasti. On huomattava, että tämä kä- sittely ei välttämättä aiheuta vesipakoisen pinnan muodos-: *·· 35 tavien aineiden eliminoitumista. Tällaiset aineet voivat jäädä kuitujen väliin tai muodostaa vyöhykkeitä. Kuitujen 1101½ 4 kemiallisissa toiminnoissa ei voida havaita sanottavaa muutosta vesisuihkulla suoritetun käsittelyn jälkeen, kuten infrapunahuiput osoittavat, vaikka kuitumateriaalista onkin tullut vesihakuinen.

5 Keksinnön mukaisen ratkaisun etuna on siis, että yhtenä työvaiheena ja raa'asta puuvillasta koostuvia kuituja käyttämällä pystytään valmistamaan sellaisia vesisuihkuilla muodostettuja tuotteita, joilla on huomattava ab-sorptiokyky, ja ettei tarvita monimutkaista kemiallista kä-10 sittelyä, esimerkiksi lämpökäsittelyä, kuitujen muodostamiseksi vesihakuisiksi.

Menetelmää voidaan soveltaa kaikkiin sellaisiin lignoselluloosakuituihin, jotka ovat luonnostaan vesipakoi-sia, koska niiden pinnassa on vahoja tai rasvoja sisältäviä 15 mineraaliaineita, joita poistetaan tavallisesti kemiallisella käsittelyllä. Perusmateriaaleista raaka puuvilla on menetelmässä pääasiassa käytettävä materiaali, mutta myös muita kuituja, esimerkiksi pellavaa, hamppua tai rämiä, voidaan käyttää.

V.: 20 Keksinnön toisena etuna on, että pystytään arvioi- maan kuitujen regenerointiaste, esimerkiksi kehruujätteen : : · ollessa kysymyksessä, joten menetelmän mukaan pystytään kä- ·'·' sittelemään kampausjätekuituja, jotka ovat suhteellisen ly- ..... hyitä, esimerkiksi 5-25 mm.

.·,· 25 Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettuja tuotteita voidaan käyttää lukuisiin tarkoituksiin, esimerkiksi teollisuudessa tai kotitalouksissa tapahtuvaan kuivaamiseen: yleispyyhkeet, astiapyyhkeet, ‘ 30 saniteettitarkoituksiin: käsineet, pyyhkeet, ·.. ruokapöydässä: pöytäliinat, lautasliinat, .·;· vuodevaatteina: lakanat, tyynyliinat, korvatyynyt .*·· ja niin edelleen, h’. suojavaatteet.

: ·· 35 Vaikka tuote kestääkin yleensä riittävästi käsitte- lyä, sen valmistuskäsittelyä voidaan jatkaa vesihakuisuuden 5 110125 edellyttämän minimikynnyksen yli siihen saakka, kunnes tuotteen ne ominaisuudet, jotka liittyvät mekaaniseen mur-tolujuuteen, ovat parantuneet tiettyä lepotasoa vastaaviksi. Vesihakuisuusominaisuudet eivät ole kuitenkaan lisään-5 tyneet tällöin samassa suhteessa.

Keksinnön toisen tavoitteen mukaan on myös mahdol-| lista, että materiaalikerrokseen lisätään tietty määrä syn teettisiä kuituja, nimenomaan sitovia tai lämmössä sulavia kuituja, jotka parantavat sopivan käsittelyn - tilanteesta 10 riippuen lämpö- ja/tai mekaanisen käsittelyn - jälkeen kui-tuharson mekaanista lujuutta nimenomaan harson ollessa kostea .

Materiaaliin voidaan sisällyttää esimerkiksi jopa 30 % termoplastisia kuituja, jotka ovat polyeteeniä, poly-15 propeenia tai muuta materiaalia, ja syöttää harso siinä olevan veden poistamisen jälkeen uuniin, jonka lämpötila riittää sulattamaan tällaiset kuidut ainakin osittain. Pehmennyt materiaali käsittää kiinnitysvyöhykkeitä, .jotka muodostavat puuvillakuitujen väliset liitännät ympäristön läm-·.’. 20 potilaan tapahtuvan jäähdyttämisen jälkeen.

'·,· Keksinnön tavoitteena on lisäksi saada aikaan sel- : :’· lainen vesihakuinen kuitumateriaali, jossa on suurimmalta ;’· osalta luonnossa tavattavia lignoselluloosakuituja, jotka • · ..... on liitetty yhteen käyttämällä hydraulista yhdistämismene- ,·.· 25 telmää, jolle on tunnusomaista, ettei kuiduille suoriteta kemiallista käsittelyä, jonka tarkoituksena on tehdä niistä vesihakuisia.

Eräs keksinnön mukaisella menetelmällä saatu kuitumateriaali sisältää ainakin 70 % raakaa puuvillaa eikä ’· * 30 lainkaan kostutusainetta, pinta-aktiivista ainetta tai muu- ta vastaavaa ainetta. Tästä huolimatta se pystyy absorboi-maan vesipitoisia nesteitä niin, että sen upotusaika, joka ,··· mitataan myöhemmin selostettavan menetelmän mukaan, on alle ·’· 30 sekuntia. Lisäksi tällaisen kuitumateriaalin absorptio- *’ * 35 kerroin on yli 9 g/g.

110125 β

Erään erikoissovellutuksen mukaan kuitumateriaalissa on 30 % synteettisiä kuituja.

Keksinnön erään tavoitteen mukaan valmistetaan sellainen kuitumateriaali, jonka kostuvuus on saatu vielä pa-5 remmaksi liittämällä kerrokseen selluloosavanuarkki ja panemalla näin muodostunut rakenneyksikkö sitten hydrauliseen yhdistämiskäsittelyyn.

On huomattava, että selluloosavaunu on imukykyistä krepattua paperia, jota käytetään WC-paperina tai talous-10 pyyhkeinä.

Menetelmälle tunnusomaisia toimenpiteitä ovat: muodostetaan yhdistämätön kerros, jossa on noin 70 % raakoja puuvillakuituja tai muita sellaisia luonnossa esiintyviä lignoselluloosakuituja, joissa on vesipakoisista 15 aineista koostuva pinta, ja tämä kerros pannaan vettä läpäisevän kankaan päälle, puheena olevan kerroksen ensimmäiseen pintaan suoritetaan vesisuihkujen avulla yhdistämiskäsittely, kerroksen toiseen pintaan, joka on ensimmäistä ker- *.·*. 20 rosta vastapäätä, pannaan ainakin yksi selluloosavanuarkki, » · · näin päällystetylle toiselle pinnalle suoritetaan j ;*· yhdistämiskäsittely vesisuihkuilla.

I · »

Kerros on mieluimmin 100 % raakaa puuvillaa. Siihen .... voidaan kuitenkin lisätä enintään 30 % synteettisiä kuitu- 25 ja, esimerkiksi lämmössä yhdistyviä kuituja, jotka kiinteyttävät valmistetun kuitumateriaalin sopivan lisälämpökä-sittelyn jälkeen.

Hydraulinen yhdistämistekniikka mahdollistaa sellaisten kerrosten käsittelyn, joiden paino on 25 -'»*· 30 200 g/m2. Painon ylittäessä 25 g/m2 vesisuihkujen vapautta- ma energia siirsi kuituja huomattavasti ja aiheutti niiden .;· tarttumisen tukikankaan silmiin. Tästä oli taas seurauksena I i ... kiinnittyminen tukikankaaseen ja ei-toivotun nukkapinnan muodostuminen lopulliseen tuotteeseen. Painon ylittäessä ’· 35 200 g/m2 kerroksen vahvuudesta johtuen sille ei voida Suo- Τ'' rittaa syväkäsittelyä.

7 110125

Materiaaliin sisällytettävien selluloosapaperikui-tujen määrä riippuu siis tuotteen kokonaispainosta ja sen käyttötarkoituksesta siltä edellytettävän mekaanisen lujuuden mukaan. Paperikuituja voi olla näin ollen 10 - 50 % ma-5 teriaalin kokonaispainosta niiden painon jäädessä kuitenkin alle 10 g/m2. Toivotun painon saamiseksi useita selluloosa-vanukuituja voidaan panna päällekkäin.

Tämän menetelmän mukaan valmistetun tuotteen kostu-vuus on ilman selluloosakuituja valmistettuun kuitumateri-10 aaliin verrattuna tuntuvasti parempi. Upotusaika laskee 30 sekunnista ainakin 10 sekuntiin.

Menetelmän muita ominaispiirteitä ja etuja käy selville seuraavasta selostuksesta, joka koskee kahta keksintöön liittyvää sovellutusta, jotka eivät rajoita keksintöä, 15 ja siihen liittyvistä piirustuksista, joissa kuvio 1 esittää hydraulista yhdistämislaitteistoa, jolla keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa, kuvio 2 on graafinen esitys käsitellyn tuotteen murtolujuudesta peräkkäisten injektorien vapauttaman ener- • · ·.·. 20 giamäärän funktiona käsitellyn tuotteen yhtä kiloa kohden, • · * !,ϊ kuvio 3 on graafinen esitys esimerkissä selostetun : käsitellyn tuotteen upotusajasta peräkkäisten injektorien *’·’ vapauttaman energiamäärän funktiona käsitellyn tuotteen yh- • · .... tä kiloa kohden, 25 kuviot 4 A ja B ovat mikrovalokuvia raa1 öistä puu- I * villakuiduista ennen niiden käsittelemistä, kuviot 4 C ja D ovat mikrovalokuvia samoista kuvioista 4 A ja B käsitellyistä kuiduista keksinnön mukaisen käsittelyn jälkeen ja kuitumateriaalista irrotettuina, ja \ * 30 kuvio 5 esittää hydraulista yhdistämislaitteistoa, ·,. jolla voidaan valmistaa keksinnön toisen menetelmän mukais- » > .·;· ta kuitumateriaalia.

» · ,··· Kuvio 1 esittää PERFOJET-yhtiön kehittämää hydrau- » lista yhdistämislaitteistoa. Siinä on ensimmäinen hydrauli- i i i ’· 35 nen yhdistämisyksikkö (10), jossa on yhtäjaksoinen kangas (12), joka on pingotettu vaakasuorien telojen (14) väliin 8 110125 ja muodostaa silmukan. Kangas liikkuu nuolen suuntaan etukäteen määrätyllä vakionopeudella. Kankaassa on yläosa, jonka tasoon on järjestetty ensimmäinen injektoriramppiryh-j mä (16), johon syötetään painenestettä ja joka on kohdis- ! 5 tettu pystysuoraan kankaaseen nähden. Rampit on sijoitettu kohtisuoraan kankaan liikesuuntaan nähden ja käsittävät suihkusuuttimet, jotka on järjestetty kerroksen koko leveydelle. Ramppien lukumäärä vaihtelee ja se valitaan halutun painerakenteen funktiona. Ramppeja on mieluimmin 3-10.

10 Ramppeihin nähden kankaan alapuolelle sijoitettujen imukoteloiden (18), jotka ovat yhteydessä tyhjiölaittee-seen, tehtävänä on regeneroida se vesi, joka tulee injekto-reista ja on mennyt kankaan läpi.

Laitteistossa on myös toinen hydraulinen yhdistä-15 misyksikkö (20), jossa on yhtäjaksoinen kangas (22) materi-aalikerroksen toisen pinnan käsittelemiseksi. Laitteistossa on toinen injektoriramppiryhmä (26), johon syötetään paine-nestettä johtojen kautta, joita ei ole esitetty. Rampit on yhdistetty imukoteloihin (28) nesteen regeneroimiseksi sen jj 20 suoritettua yhdistämistyönsä.

I I > ;ti Kuvion esittämällä tavalla kuitukerros syötetään ; kankaalle (12) kerroksenmuodostusaseman avulla, jota ei ole esitetty.

,,,, Ennen puuvillan syöttämistä tälle kerroksenmuodos- 25 tusasemalle se puhdistetaan ja siitä poistetaan suurin osa

1 V

siinä olevista epäpuhtauksista, esimerkiksi siemenet, lehtien jätteet ja pöly tavanomaisen tekstiilimateriaalin päällä, esimerkiksi puhdistimella ynnä muulla laitteella. Kuituhöytäleet syötetään sitten kerroksenmuodostuslaittee-30 seen, esimerkiksi karstauslaitteeseen, paineilmakäyttöiseen j, karstaharsokoneeseen ja niin edelleen.

Kaikkia karstatyyppejä voidaan käyttää. Mieluimmin i » (... valitaan kuitenkin kevyitä kuitumateriaaleja varten, joiden , paino on alle 100 g/m2, harsonsekoittimen käsittävä karsta, • « i '* 35 jolla saadaan hyvät lujuusarvot sekä pituus- että poikit- taissuunnassa.

9 110125 Päällekkäin sijoitettavien karstaharsojen lukumäärä riippuu halutusta m2-painosta. Esimerkiksi painon ollessa 65 g/m2 päällekkäin pannaan neljä karstaharsoa.

Karstaamalla muodostetun kerroksen asemesta voidaan 5 käyttää RANDO-tyyppisiä paineilmalaitteita varsinkin suurempia neliömetripainoja varten 200 g/m2 asti.

Näin muodostettu kerros syötetään kankaalle (12) , joka liikkuu etukäteen määrätyllä nopeudella ja siirtää kerroksen injektoriramppiryhmää (16) päin kerroksen ensim-10 mäisen pinnan käsittelemiseksi. Harson esikostuttamiseksi (välttämätön käytettyjen kuitujen vesipakoisuudesta johtuen) voidaan käyttää esimerkiksi sellaista injektoria, jonka paine säädetään alhaiseksi (30 baariksi; 3000 kPa:ksi), kuitujen järjestystä häiritsemättä. Muut injektorit sääde-15 tään 40 - 250 baarin (4000 - 25 000 kPa:n) paineille kuitujen yhdistämisen takaamiseksi. Sitten harso, jonka ensimmäiseen pintaan on suoritettu ensimmäinen kiinteytys, voidaan siirtää toiseen yhdistämisyksikköön, jossa se tulee kankaalle ja injektoriryhmä (26) kohdistuu sen toiseen pin-. . 20 taan. Tässä esimerkissä kerroksen toinen pinta käsitellään ensimmäistä pintaa vastaavalla tavalla. Kuitumateriaali me-'·' ' nee sitten viimeisen tyhjiöaukon päälle, joka poistaa suu- : rimman osan siinä olevasta vedestä. Tämän jälkeen materiaa- • li kuivataan, esimerkiksi poikittaisella ilmakuivaimella 25 tai kuivausrumpujen päällä, joita ei ole esitetty. Tarvit-taessa materiaalille suoritetaan lämpöyhdistämiskäsittely, mikäli harsossa on lämmön avulla yhdistyviä kuituja.

Haluttaessa voidaan luonnollisesti järjestää hydraulinen rakenteenmuodostusasema ennen kuivauslaitetta.

, . 30 Esimerkki 1

Edellä selostetulla menetelmällä käsiteltiin kars-·;* tatuista raa' öistä puuvillakuiduista koostuva kerros. Kui- : : tujen keskipituus oli 12 - 14 mm ja mikroniluku 4. Valmis kuitutuote, jonka paino oli 65 g/m2, käsitti neljä päällek-' 35 käistä karstaharsoa.

10 110125

Kumpikin hydraulinen kuitujenyhdistämisyksikkö käsitti neljä injektoria, joiden paineet olivat vastaavasti 30, 95, 125 ja 125 baaria (3000, 9500, 12 500 ja 12500 kPa). Koneen nopeuden ollessa 30 metriä minuutissa injekto-5 rien peräkkäin vapauttama energia, joka mitattiin pumppujen tasossa, kuitumateriaalin yhtä kiloa kohden, esitetään seu-raavassa taulukossa:

Paine Energia injektori- Harjaantunut

Injektorit (baareina) ramppia kohden energia (kwh/kg) 10____ 1 30 0,03 0,03 2 95 0,16 0,19 3 125 0,19 0,38 4 125 0,19 0.57 5 30 0.03 0,60 6 95 0,16 0,76 15 7 125 0,19 0,95 8 125 0,19 1.14

Valmistetun kuitutuotteen ominaispiirteet olivat seuraavat: . , 20 m2-paino: 65 g vahvuus: 0,42 mm

’·’ ' murtolujuus SM : 55 N

(koekappaleen koko 5 cm) ST : 33 N

• · * • ‘ ·' upotusaika: 30 sek.

25 absorptiokerroin: >9 g/g.

Kuviossa 2 on esitetty harson murtolujuuden kehittyminen peräkkäisillä injektoreilla kerrokseen syötetyn energian funktiona. Voidaan todeta, että lujuus lisääntyy sekä pituus- että poikittaissuunnassa kerroksen vastaanot- , . 30 tämän energian funktiona, jolloin poikittaislujuuden olles- ; / sa kyseessä saavutetaan lepotaso 0,9 kWh/kg jälkeen.

’·.· Kuviossa 3 esitetään puheena olevaa esimerkkiä var- ten tuotteen kostuvuutta kuvaavan upotusajan kehittyminen tämän saman energiamäärän funktiona. Todetaan, että se ai-’ 35 ka, jonka näyte tarvitsee upotakseen veteen, voidaan mitata 11 110125 energian minimikynnyksellä, joka on 0,7 kWh/kg, kun kyseessä on esimerkin mukainen kuitumateriaali.

Seuraava taulukko esittää upotusaika-arvoja, jotka koskevat toisaalta esimerkin mukaista kuitutuotetta ja toi-5 saalta sellaista samanpainoista tuotetta, joka on valmistettu mekaanisella neulalaitteistolla käyttämällä samoja raa'asta puuvillasta koostuvia karstaharsoja.

Yli 300 sekunnin pituiset upotusajat tarkoittavat sitä, että tämän ajan kuluttua kuitumateriaali kellui aina 10 veden päällä eikä kostunut.

Ei-kudottu Injektorien vapauttama Upotusaika materiaali energia (kWh/kg) (sek.)

Mekaaninen ss 15 yhdistäminen 0,03 » 300

Vesisuihkuilla 0,19 ^ 300 tapahtuva yhdistäminen 0,38 >> 300 - , 20 0,57 >> 300 . . 0,60 >> 300 : : 0.76 95 • : : 0,95 37 • : 25 1.14 27 Tätä upotusajan mittausta käytetään farmakopeassa mitattaessa vesihakuisen puuvillan kostuvuutta.

, . 30 Menetelmä on seuraava: Käytetään lieriön muotoista koria, joka on kuivattu ’;· ensin ja valmistettu halkaisijaltaan noin 0,4 mm:n kupari- langoista. Tämän korin korkeus on 8 cm, halkaisija 5 cm ja silmäkoko 1,5-2 cm. Sen massa on 2,7 ± 0,3 g.

‘ 35 Kori (mi) punnitaan. Näytteen viidestä eri kohdasta • ” otetaan kustakin 1 g kuitumateriaalia. Nämä 5 g pannaan 12 110125 niitä pinoamatta koriin, joka punnitaan (m2). Lisäksi valmistetaan säiliö, jonka halkaisija on 11 - 12 cm, ja se täytetään 20 °C:n lämpötilaa vastaavalla vedellä noin 10 cm:n korkeuteen. Kori pannaan vaaka-asentoon veden pääl-5 le ja sen annetaan pudota 10 mm. Kronometrillä mitataan aika, jonka kori tarvitsee upotakseen veteen. Kuviossa 3 esitetään sekuntteina juuri tämä aika.

Absorptiokerroin määrätään edellä esitetyn kokeen perusteella. Kori otetaan pois vedestä, veden annetaan tip-10 pua siitä 30 sekuntia ja kori pannaan sitten vaa'itettuun säiliöön (m3) ja koko yksikkö punnitaan (m4). Edellä esimerkissä esitetty veden absorptiokerroin yhtä puuvillagram-maa kohden saadaan kaavasta: a - (nu ♦ m,) 15 c =—----**- m2 - “l

Elektronisella kääntömikroskoopilla saadut valokuvat esittävät suihkujen puhdistavaa vaikutusta kuitujen al-20 kuperäiseen kerrokseen. Mikrovalokuvat 4 A ja B esittävät, *·’· että kuidut ovat ennen niiden käsittelyä sileitä ja ehjiä, i ·

*·" ' kun sen sijaan käsittelyn jälkeen otetut mikrovalokuvat 4 C

:.· ! ja D osoittavat, että kuituihin on kiinnittynyt säikeitä j ' kuitujen pysyttyä muuten laadultaan muuttumattomina.

*·· 25 Lisäksi on suoritettu infrapunaspektrometriamit- taus.

i i *

Infrapunahuippujen kohdalla voidaan todeta tietty kehitys kahden spektrin välillä, joista toinen on muodostettu ennen käsittelyä ja toinen käsittelyn jälkeen. Tämä . , 30 kehitys ei kuitenkaan riitä, niin että sen perusteella voi- ; täisiin vetää johtopäätöksiä kuidulle vesipakoiset ominai suudet antavien aineiden häviämisestä.

Kuviossa 5 esitetään jonkin verran muutettu lait-teisto, jolla voidaan valmistaa keksinnön toista suoritus-’ 35 muotoa vastaava kuitutuote. Kuviossa 1 esitettyjä osia vas- 13 110125 taavat osat on varustettu muuten samoilla viitenumeroilla, mutta niihin on lisätty sata.

Laitteisto käsittää ensimmäisen hydraulisen yhdis-tämisyksikön (110), jossa yhtäjaksoinen kangas (112) on 5 pingotettu vaakasuorien telojen (114) väliin silmukan muodostamiseksi. Laitteisto käsittää yläosan, jonka tasoon on järjestetty ensimmäinen injektoriramppiryhmä (116), johon syötetään painenestettä.

Laitteisto käsittää lisäksi toisen hydraulisen yh-10 distämisyksikön (120), jossa on yhtäjaksoinen kangas (122), toisen pinnan käsittelemiseksi. Laitteistossa on toinen in-jektoriramppiyksikkö (126), johon syötetään painenestettä johdoilla, joita ei ole esitetty. Rampit on yhdistetty imu-koteloihin (128) nesteen ottamiseksi talteen sen suoritet-15 tua yhdistämistyönsä.

Kuten kuviosta voidaan nähdä, kuitukerros (101) syötetään kankaan (112) päälle kerroksenmuodostusyksiköstä, jota ei ole esitetty, ja siirtyy kankaan mukana injektori-ramppiryhmää (116) päin ensimmäisen pinnan käsittelemisek-20 si. Harson esikostuttamiseen (välttämätön käytettyjen kui-' tujen vesipakoisuudesta johtuen) voidaan käyttää esimerkik si sellaista injektoria, jonka paine säädetään alhaiseksi, . kuitujen järjestystä häiritsemättä. Muut injektorit sääde- • tään 40 - 250 baarin (4000 - 25 000 kPa:n) paineille kuitu-25 jen yhdistämisen suorittamiseksi. Sitten kerros, jonka en- simmäiseen pintaan on suoritettu ensimmäinen kiinteytys, käännetään ympäri, jolloin sen toinen pinta suuntautuu ylöspäin kuviossa esitetyllä tavalla. Kerros siirtyy toiseen yksikköön (120), jossa siihen liitetään selluloosava- . , 30 nuarkki (103), joka kiinnitetään sen yläpintaan painesylin- f · terin (123) avulla. Selluloosavanuarkki (103) syötetään jo tunnettuun tapaan syöttötelalla, joka pyörii vaaka-akselin ympäri.

Yksikkö (101), (103) - vanu päällimmäisenä - siir- ‘ 35 retään toista injektoriramppiryhmää (126) päin, jonka suun- • ” taamat nestesuihkut suorittavat samanaikaisesti kerroksen » t I » 14 110125 (101) kuitujen yhdistämisen, jatkavat niiden puhdistamista ja suorittavat paperikuitujen (103) kiinnittämisen kerrokseen (101) . Kerros toimii suodattimena ja estää lyhyiden kuitujen siirtymisen alla sijaitsevalle kankaalle (122).

5 Kuitumateriaali siirtyy sitten viimeisen tyhjiöau- kon päälle, jonka avulla voidaan poistaa suurin osa vedestä. Tämän jälkeen materiaali kuivataan esimerkiksi poikittaisella ilmakuivaimella tai kuivausrummuilla, joita ei esitetä. Tarvittaessa materiaali pannaan lämpöyhdistämiskä-10 sittelyyn, jos harsoon aiotaan sisällyttää lämmössä yhdistyviä kuituja.

Haluttaessa voidaan luonnollisesti järjestää myös hydraulinen rakenteenmuodostusasema ennen kuivauslaitetta.

Esimerkki 2 15 Edellä selostetun menetelmän mukaan on muodostettu kuitutuote karstatuista raa'öistä puuvillakuiduista koostuvaan kerrokseen perustuen. Kuitujen keskipituus oli 12 -14 mm.

Kun kerroksen ensimmäinen pinta oli käsitelty hyd- , , 20 raulisesti, kerros käännettiin, sen toiseen pintaan pantiin '**· kaksi selluloosavanuarkkia, joiden kummankin paino oli V 17 g/m , ja ne käsiteltiin hydraulisesti yhdessä. Kummassa- • 1 ·,· . kin hydraulisessa yhdistämisyksikössä oli 4 injektoria, t 1 1 | \ joiden paineet olivat vastaavasti 60, 110, 130, 70 baaria.

*··1 25 Materiaalin syöttönopeuden ollessa 30 metriä minuutissa in- ; ·’ jektorien peräkkäin vapauttama energia mitattiin pumppujen tasossa käsitellyn materiaalin yhtä kiloa kohden ja esitetään seuraavassa taulukossa.

» « » » i « * »

IM

15 110125

Paine Injektoriramppien Kerääntynyt

Injektorit (baareina) synnyttämä energia harjaantunut (kWh/kg) energia (kWh/kg) 5 1 60 0,13 (1) 0,13 (1) 2 110 0,35 (1) 0,48 (1) 3 130 0,31 (1) 0,79 (l) 4 70 0.12 (1) 0,91 (1) 5 60 0,07 (2) 0,57 (2) 6 110 0,19 (2) 0,76 (2) 7 130 0,17 (2) 0,93 (2) 10 8 70 0.06 (2) 0,99 (2) (1) Koskee vain puuvillaa (2) Koskee koko kuitutuotetta.

Injektorien vapauttama kokonaisenergia on siis 15 0,99 kWh koko kuitutuotteen yhtä kiloa kohden. Ensimmäises sä pinnassa vain puuvillaa käsittävään harsoon vapautunut energia oli 0,91 kWh yhtä puuvillakiloa kohden. Toisessa pinnassa selluloosavanun ja puuvillan muodostamaan yksikköön vapautunut energia oli 0,49 kWh yhtä puhdistetun kui-20 tutuotteen kiloa kohden.

Valmistetun kuitutuotteen ominaispiirteet olivat ·.· · seuraavat: >,·, m2-paino: 74 g (raaka puuvilla 40 g, vanu 34 g) : 1 : vahvuus: 0,53 mm

- · 25 5 cm:n suuruisen koekappaleen SM : 55 N

. . murtolujuus, kuivana ST : 21 N

5 cm:n suuruisen koekappaleen SM : 54 N

murtolujuus, kosteana ST : 21 N

murtovenymä SM : 26 % . , 30 (kuivana) ST : 80 % ; · upotusaika: 4-6 sekuntia absorptiokerroin: 7,4 g/g.

:T Todettiin, että tuotteen upotusaika on hyvin lyhyt, vain 4-6 sekuntia, verrattaessa sitä 30 sekunnin pitui-' 35 seen upotusaikaan, kun on kysymys tuotteista, joissa ei ole 16 110125 lyhyitä, vesihakuisia lignoselluloosakuituja, joita paperi-kuidut ovat.

Upotusajan mittaaminen tapahtui saman korimenetel-män mukaan kuin esimerkissä 1. Lisäksi käsiteltävässä tapa-5 uksessa absorptiokerroin on yleensä heikompi kuin 100 % puuvillasta koostuvassa kuitumateriaalissa. Selluloosavanun kerroin on itse asiassa heikompi, noin 5-6 g/g.

Claims (6)

110125

1. Menetelmä, jolla valmistetaan kuitukangas, joka sisältää raakaa puuvillaa tai muita luonnossa tavattavia 5 lignoselluloosakuituja, joiden pinnassa on kuidun vesipa-koiseksi tekevä materiaalikerros, jolloin menetelmä käsittää seuraavat työvaiheet, joissa muodostetaan yhdistämättömiä kuituja käsittävä kerros vettä läpäisevälle kankaalle, 10 yhdistetään kerroksen kuidut toisiinsa useilla tu- I kiosan liikesuuntaan nähden poikittain järjestetyistä in- jektorirampeista tulevilla vesisuihkuilla, tunnettu siitä, että suihkuyksikön kerrokseen kohdistama kokonaisenergia on ainakin yhtä suuri kuin 15 minimikynnys, joka vastaa sitä arvoa, jolla kerros tulee vesihakuiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jolla raa'asta puuvillasta valmistetaan kuitukangas, tunnet-t u siitä, että energiakynnys on 0,4 - 1,1 kWh yhtä käsi- 20 teltyä kuitukiloa kohden, jolloin kerroksen paino on 25 -200 g/m2, mieluimmin 30 - 100 g/m2. . 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, ! tunnettu siitä, että kerroksen molemmat pinnat kä sitellään peräkkäin, jolloin injektoreita on edullisesti • 25 kumpaakin pintaa varten 3-10 kappaletta ja ensimmäisen injektorin paine on alhainen kerroksen kostumisen takaami-··: seksi kuitujen siirtymättä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhdistämiskäsittely suoritetaan ve- 30 sisuihkuilla, joiden lähtöpaine injektorista on säädetty keskisuurta tai suurta arvoa vastaavaksi 4000 - 25 000 kPa:n välille.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen mene- : ” telmä, jolla valmistetaan hydraulisen yhdistämisen avulla 35 kuitukangas raa'asta puuvillasta tai muista lignoselluloo-sakuiduista käyttämällä riittävä määrä energiaa kuitumate- 18 110125 riaalin tekemiseksi vesihakuiseksi, tunnettu siitä, että muodostetaan yhdistämätön kerros, jossa on ainakin 70 % mainittuja raakapuuvillakuituja tai muita luonnossa tavattavia lignoselluloosakuituja, joiden pinnassa on vesi-5 pakoisia aineita, ja tämä kerros sijoitetaan vettä läpäisevälle kankaalle, mainitun kerroksen ensimmäinen pinta saatetaan vesisuihkuilla tapahtuvaan yhdistämiskäsittelyyn, ja ainakin yksi selluloosavanuarkki sijoitetaan toi-10 seen pintaan ensimmäistä pintaa vastapäätä ja näin päällystetty toinen pinta saatetaan vesisuihkuilla tapahtuvaan yhdistämiskäsittelyyn .

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitukerroksen paino on 25 - 200 15 g/m2 ja että selluloosavanuarkin paino on yli 10 g/m2, jolloin selluloosavanua on edullisesti 10 - 50 % kuitumateriaalin kokonaispainosta. 19 110125