FI117749B - Menetelmä jälkimuovattavan sisustuslaminaatin valmistamiseksi - Google Patents

Description

117749

Menetelmä jälkimuovattavan sisustuslaminaatin valmistamiseksi

Keksinnön tausta 5 1. Keksinnön ala Käsiteltävänä oleva keksintö koskee uusia ja käyttökelpoisia parannuksia paperinvalmistuksessa, ja tarkemmin ottaen se koskee hartsia imeviä papereita kuitulujitettujen suurpaine- ja pienpainemuovilaminaattien valmistamiseksi, 10 joiden jälkimuovautuvuustunnusarvot ovat parantuneet, 2. Tekniikan taso Jälkimuovattavat laminaatit ovat laminaatteja, jotka on kovetettu puristimessa ja jotka tämän jälkeen voidaan kuumentaa viivaa pitkin ja taivuttaa materiaaliksi, jonka 15 pintaa säilyy sileänä, pyöreänä ja vaurioitumattomana sekä eteen- että taaksepäintaivutuksessa. Tällainen taivutus on esitetty kuviossa 1. Eteenpäintaive 1 (jota kutsutaan joskus "pullistumataipeeksi"), jossa laminaatin sisustuspuoli (tai kerros) 3 on jännitettynä, on yleensä suurisäteinen 20 taive, jonka taivutussäde on 6 - 12 mm (1/4 - 1/2 tuumaa) . Tiukat, pienisäteiset taivutukset voivat vaurioittaa lami-naattia ja vauriot voivat ilmetä myöhemmin muotoilun ja käytön yhteydessä ja aiheuttaa vikoja, jotka ovat korjatta- : vissa vain suurin kustannuksin. Yritykset taivuttaa jänni- • * * 25 tetty sisustuspuoli siten, että taivutussäde on hyvin pieni • · I t eli 1,5- 4,7 mm (ts. 1/16- 3/16 tuumaa), eivät yleensä • · · • · · *“.* onnistu sisustuskerroksen suhteellisen suuren vetokertoimen * * * "** ja pienen murtovenymän vuoksi. Laminaatit taivutetaan yleensä eteenpäin siten, että taivutussäde on suurempi.

30 Laminaatin taaksepäintaive 2, jossa laminaatin si- * · · ·...* sustuspuoli 3 on puristuneena ja runkopuoli 4 on jännitty- ;*.#j neenä (laminaatti kuvioissa 2 ja 3 käsittää sisärunkoarkit • · 5, jotka on päällystetty yhdellä tai useammalla jälkimuo- * · vautuvalla arkilla 6 tai vastaavasti 7), jälkimuovataan sen ‘ ' 35 sijaan yleensä niin, että taivutussäde on paljon pienempi.

** * Tämä johtuu siitä, että laminaatin runkopuoli 4, johon on 117749 2 imeytetty fenoli/formaldehydihartsia, voidaan valmistaa muuntamalla asianmukaisesti paperia tai hartsia siten, että sen vetokerroin on pienempi ja murtovenymä on suurempi kuin sisustuspuolen 3. Toinen syy pienemmän taivutussäteen saa-5 vuttamiseen on se, että runkopuolen 4 pintakerros (jännitetty kerros) voidaan muuntaa laminaatiksi, joka taivutuksen aikana kestää paremmin siihen kohdistuvaa veto jännitystä. Todettakoon yhteenvetona, että jälkimuovautuvat sisus-tuslaminaatit on voitava taivuttaa sekä jännityksen että 10 puristuksen kohdistuessa joko sisustus- tai runkopuolelle.

On pyritty monin tavoin parantamaan jälkimuovautu-vien sisustuslaminaattien taivutettavuutta. Tekniikan taso käsittää erilaisia muunnoksia sisustuslaminaattien eteen-päintaivutettavuuden parantamiseksi. Eteenpäintaipeita voi-15 daan parantaa muuttamalla paperin seossuhdetta. Esim. US-patentissa nro 3 327 084 opetetaan, että on parempi käyttää vähemmän karkeita (ohuita ja pitkiä) kuituja kuin paksumpia, erittäin karkeita kuituja.

Käytettäessä vähemmän karkeita kuituja voitiin ha-20 väitä säröilyn vähentytymistä. Säröilyllä tarkoitetaan säröjen muodostumista laminaatin pinnalla. Havaittiin, että '•m ; lyhyempien kuitujen (esim. lehtipuukuitujen), jotka voivat • * · l olla vähemmän karkeita, jälkimuovautuvuustunnusmerkit oli- • · · • * · ; * vat huonoja. Havaittiin lisäksi, että pienen pituusmassan * · · " 25 omaavat synteettiset kuidut kuten nailon- ja akryylikuidut • · * ί ·* vähensivät säröilyä käytettäessä niitä paperissa pitoisuu- • · : tena 35 - 100 %. Joskin tämä teknologia vaikuttaa toteutta- * * * · miskelpoiselta, luonnonkuitujen käyttö, jotka ovat pitkiä ja joiden karkeus on vähäinen, rajoittaa yleensä paperin- : ·*: 30 valmistajan valinnan nuoriin puihin tai hitaasti kasvaviin * · · pohjoisiin lajeihin ja synteettiset kuidut ovat huomatta- • * * ,* , vasti kalliimpia kuin puukuidut.

* · · ** " Toinen tapa jälkimuovautuvuuden aikaansaamiseksi * * laminaatissa, erityisesti eteenpäinsuunnassa (eli pullis- ♦··· 35 tumasuunnassa), on melamiinihartsin muuntaminen, joka imey- ***** • · 3 117749

tetään sisustuskerrokseen. On selitetty sisustuskerroksen erilaisia muunnoksia, mm. käyttämällä kaprolaktaameja (US 2 584 177), glukosideja (US 2 773 788), karbamaatteja (US 2 937 966), mannatiinia (US 3 194 723), epokseja (US

5 4 046 937) ja polyeteeniglykoleja (US 4 405 690).

Monissa tekniikan tason viitteissä selitetään run-koarkkien sisältämän fenolihartsin muunnoksia. Näihin muun-: noksiin kuuluu vesi/glyserolin käyttö kuten CA-patentissa 778 750 parantamaan eteenpäin taipumista kohdistamalla run-10 kokerrokseen niin voimakas puristus, että vetojännitys si-sustuskerroksessa pienenee. CA-patentissa 894 859 selitetään glykolien ja rasvahappoöljyjen käyttö fenolihartsin kerareaktantteina. Mutta kaikissa tapauksissa näitä materiaaleja käytettiin parantamaan eteenpäintaipeen ulkonäköä.

15 Nykyisissä kaupallisissa jälkimuovautuvissa la- minaateissa käytetään yhtä tai useampaa ohkopaperiarkkia laminaatin taustapuolella. Tämä laminaattirakenne ilmenee kuviosta 2 ja se käsittää sisustuskerroksen (tai sisustus-puolen) 3 ja runkopuolen 4. Tämän laminaatin taustapuolella 20 käytettävät jälkimuovautuvat ohkopaperiarkit 6 ovat monikerroksista säkkipaperia, joka on valmistettu pohjoisesta, pienen kuitukarkeuden omaavasta havupuusta. On yleisesti :1·.· hyväksytty näkemys, jonka mukaan on välttämätöntä venyttää « · voimakkaasti poikkisuunnassa laminaatin jälkimuovautuvassa • · :v. 25 kerroksessa käytettävä paperiarkki.

• · • Tämäntyyppinen paperi, jonka neliömassa on pieni “1/ eli 122 g/m2 (75 lbs/3 000 ft2) , on saatavissa yhtymästä • · · • RePap Industries, LaPas, Alberta, Kanada. Tämän paperin ensisijaisena markkina-alueena on pikemminkin käyttö säkkien • « · *···' 30 peruspaperina kuin käyttö laminaateissa. Joskin on tunnet- • # · tua, että tällä paperilla aikaansaadaan hyviä taivutustun- :1♦.· nusarvoja laminaatissa, siihen liittyy useita varjopuolia, • « joita ovat huono luontainen käsiteltävyys (arkin rakentees- • . ta johtuen) ja pieni neliömassa. Vaakatasossa käytettävis- • · · · 1 ] 35 sä, vakiolaatuisissa jälkimuovautuvissa laminaateissa, joi- · den paksuus on noin 0,94 mm (0,037 tuumaa), jälkimuovautu- 4 117749 vat arkit käsittävät noin kolmanneksen laminaattirungon massasta ja on käytettävä kahta arkkia, joiden neliömassa on 122 g/m2 (75 lbs/3 000 ft2) . Siten on käsiteltävä kaksinkertainen juoksumetrimäärä paperia verrattuna tuottee-5 seen, jossa on tarpeen käyttää vain yksi arkki, jonka neliömassa on 244 g/m2 (150 lbs/3 000 ft2) . Koska ohkopaperit on suunniteltu venyviksi arkeiksi, ne aikaansaavat lisäksi huonon mittapysyvyyden laminaateissa, Monikerroksisten, pienen neliömassan omaavien arkkien käyttö merkitsee myös 10 laminaatin koostamisessa merkitsemislisäkustannuksia. Nykyisen kauppatuotteen tuotantonopeus on siten suhteellisen pieni ja sen valmistaminen tulee kalliiksi.

Tämän keksinnön eräänä kohteena on siten arkin tarjoaminen, joka poistaa monet nykyiseen kauppatuotteeseen 15 liittyvät ongelmat, ja keksintö tarjoaa erityisesti pienen neliömassan omaavan arkin, jonka käsittely on helpompaa ja käyttö halvempaa kuin ohkopaperituotteiden. Tämän keksinnön lisäkohteena on parannetun, suuren neliömassan omaavan jäl-kimuovautuvan arkin tarjoaminen, johon imeytyy vähemmän 20 hartsia.

Piirustusten lyhyt selitys :*♦,· Kuviossa 1 nähdään tapa, jolla jälkimuovautuvat si- • ♦ ;*.J sustuslaminaatit on voitava taivuttaa siten, että joko si- * · .·, : sustuspuoli 3 tai runkopuoli 4 on sekä venytettynä että pu- • ·· .1 .* 25 ristettuna.

• · · • » | ^ Kuvio 2 esittää poikkileikkauksena jälkimuovautu- ***.* vaa, nykyrakenteista laminaattia, joka käsittää monia jäi- • · ♦ *·* kimuovautuvia ohkopaperi arkkeja 6, joiden neliömassa on normaalisti alle 130 g/m2 (normaalisti alle 80 lbs/-30 3 000 ft2), laminaatin runkopuolen 4 taustapuolella.

« · · ·...· Kuviossa 3 nähdään poikkileikkauksena kuvion 1 : esittämien laminaattien rakenne ja erityisesti laminaatti- rakenne, jossa yksi ainoa suuren neliömassan eli yli 130 - I i . noin 505 g/m2 (yli 80 - noin 310 lbs/3 000 ft2) omaava jäi- * * 35 kimuovautuva arkki 7 korvaa kuviossa 2 nähtävän tavanomai- *·“· sen rakenteen kaksi arkkia.

5 117749

Keksinnön yhteenveto

Yllä kuvattu kohde saavutetaan tämän keksinnön mukaisesti valmistetulla laminaatilla, joka on konstruoitu sisältämään paperiarkki siten, että laminaatti voidaan ku-5 vion 1 osoittamalla tavalla taivuttaa sekä eteenpäin että taaksepäin, jolloin vioittuminen tai säröily on vähäistä tai olematonta, jolloin paperiarkki käsittää ensisijaisesti massakuituja, joita on käsitelty määrätyllä tavalla mekaanisesti. Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettu jäl-10 kimuovautuva laminaatti käsittää sisustuskerroksen, runko-kerroksen, joka muodostuu hartsilla kyllästettävästä paperista, ja venyvän arkin, jolloin kerrokset käsitellään hartsilla ja puristetaan yhteen kuumennuksen alaisina. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että 15 venyvä arkki käsittää arkin, joka on saatettu kiristettyyn kuivaukseen ja joka on valmistettu pääasiallisesti lehtipuumassasta, jota on sitten käsitelty mekaanisesti siten, että energianotto on vähintään 0,0394 kWh/kg (noin 2 hp-päivää/ton) siten, että yksittäisissä massakuiduissa ai-20 kaansaadaan sykkyröitymistä ja kihartumista, jolloin arkin poikkisuuntainen venymä on 1 - 4 %. Arkin vetokerroin on :\j alle 24 N/mm2 (3,5 kpsi) ja neliömassa noin 130 - noin 505 g/m2 (noin 80 - noin 310 naulaa/3 000 ft2) . Arkki voidaan valmistaa joko jauhetusta tai jauhamattomasta puumassasta, 25 joka on suurimmaksi osaksi lehtipuumassaa. Jos massa on * · :,·, jauhettu, mekaanisen energian otto on edullisesti vähintään • · t noin 0,0591 kWh/kg (noin 3 hp-days/ton). Arkki muodostuu • · · * suurimmaksi osaksi lehtipuumassasta, ja sen neliömassa on edullisesti noin 161 - noin 505 g/m2 (noin 99 - noin 310 *·*·* 30 naulaa/3 000 ft2) ja vetokerroin on alle 17,0 N/mm2 (alle • · · 2,5 kpsi) .

*

Edullisen suoritusmuodon (-muotojen) selitys * * Tämä keksintö kuvaa menetelmän uusien koostumusten • · • . valmistamiseksi koskien jälkimuovautuvia sisustuslaminaat- | 35 teja, jota menetelmää käytettynä uusista koostumuksista * * valmistetuissa laminaateissa voidaan käyttää jälkimuovautu- J - 117749 6 vien sisustuslaminaattien taivutettavuuden parantamiseksi. Erityistä huomiota herättää tämän arkin taivutettavuus taaksepäin, koska se mahdollistaa laminaatin taivuttamisen niinkin pienellä taivutussäteellä kuin 3 mm (1/8") siten, 5 että murtuminen ja säröily on lähes olematonta. Tämän keksinnön mukaisten laminaattien rakenne ilmenee kuviosta 3, jossa kuviossa 2 nähtävät kaksi arkkia on korvattu yhdellä ainoalla, suuren neliöpainon omaavalla arkilla. Tässä keksinnössä asetetaan erityinen jälkimuovautuva arkki laminaa-10 tin taustapuolelle kauimmaksi sisustusarkista. Laminaatin-valmistuksen asiantuntijat tietävät, että tälle uloimmalle runkoarkille voi jäädä valmiin laminaatin valmistuksen jälkeen hioma-arkki tai osia tällaisesta arkista. On myös mahdollista käyttää runkokerroksessa useita tällaisia jälki-15 muovautuvia arkkeja ja voidaan havaita taivutettavuuden parantuneen lisää. Tässä keksinnössä selitetyn arkin käsitel-tävyys on lisäksi parantunut (nopeutunut) verrattuna nykyään käytettyihin ohkopaperituotteisiin.

Kuten yllä mainittiin, on US-patenttihakemuksessa 20 S.N. 188 718 selitetty hyvin karkean, suuren kappaluvun omaavan havupuumassan käyttö, joka saadaan pääasiallisesti etelän loblolly-männystä, jälkimuovautuvan arkin valmista-.**,· miseksi, jolla laminaateissa aikaansaadaan erinomainen tai- .'.J vutettavuus taaksepäin. Täsä keksinnössä selitetään lyhyem- 25 pien kuitujen (lehtipuukuitujen) edullinen käyttö saman • · \ t‘t taivutettavuuden saavuttamiseksi, joka voidaan havaita ha- t · · *11.* vupuukuiduilla. Mutta lyhyempien kuitujen käytöllä saavu- • « · ** tettiin hyvän taivutettavuuden lisäksi yllättäen myös hart sin pienempi ja paremmin kontrolloitavissa oleva irneytymi- ♦ · · *·ί·* 30 nen arkkiin. Tämä havainto poikkeaa täysin aikaisemmista *»· • · *...* havainnoista, joiden mukaan hyvä jälkimuovautuvuus edellyt- ·*·.· tää pitkiä kuituja. Käsiteltävänä oleva keksintö julkistaa • « ...·· menetelmän laminaattien valmistamiseksi, jossa käytetään • . vain yhtä ainoata arkkia runkokerrokesta kauimpana olevalla 35 puolella. Laminaattirakenteessa voidaan käyttää tai olla käyttämättä irrotusarkkia. Lehtipuuta käsitellään laittees- 7 117749 sa, joka synnyttää kuidussa runsaasti kihartumista ja syk-kyröitymistä.

Tunnetaan useita sykkyröinti- ja kiharruslaitteita, mm. Frotapulperit (Ingersoll-Rand), Chemifinerit (Black-5 Clawson), Micar Mixerit (Black-Clawson) ja Pressafinerit (Andritz Sprout-Bauer). Yllä lueteltuja laitteita samoin kuin muita laitteita kihartumisen ja sykkyröityrnisen aikaansaamiseksi voidaan käyttää poikkeamatta käsiteltävänä olevasta keksinnöstä. Käsiteltävänä olevassa keksinnössä 10 jälkimuovautuvuutta parannetaan pelkästään käyttämällä kiharrettuja ja sykkyröityjä kuituja, jotka on saatu käsittelemällä massaa laitteessa, jona on esim. jokin yllä mainituista. Tämä erottaa käsiteltävänä olevan keksinnön selvästi nykyisistä kaupallisista tuotteista, joissa käytetään 15 vapaata kuivumista tai muita prosesseja kuten kreppausta suuren poikkisuuntavenytyksen aikaansaamiseksi. Käsiteltävänä olevan keksinnön edullisen suoritusmuodon muodostavien arkkien poikki suun ta venymä on noin 1 - noin 4 %, kun taas vapaasti kuivattujen arkkien venymä poikkisuunnassa on 5 · 20 7 % ja krepattujen arkkien poikkisuuntavenymä voi olla jopa 25 %. Käsiteltävänä olevan keksinnön edullisen suoritusmuo-:*·,· don muodostavien arkkien konesuunta/poikkisuuntavetosuhde .*.t; (sama kuin vetokerroin) on yleensä myös pienempi kuin ny- • · : kyisten kaupallisten tuotteiden. Uskotaan, että vaikka nv- * · * -* ··,·. 25 kyisten kaupallisten tuotteiden massaa käsitellään Frota- • * *. ^ pulperissa, käsittely ei kohdista riittävän mekaanisen vai- • · · *".* kutuksen (eli energian) massaan mahdollistamaan hyvän jäi- • · · kimuovautumisen (ks. esimerkit 2 ja 3 taulukossa I). Ammattimies tuntee muitakin kiharrettuja kuituja tuottavia suur- • · * M.' 30 sakeuslaitteita, kuten suurpainesuursakeusjauhimia.

• · · ·...* Massaa käsitellään käsiteltävänä olevassa keksin- nössä laitteessa, joka aikaansaa kuiduissa kihartumista ja • * sykkyröitymistä. Joskaan emme halua sitoutua mihinkään teo- * * • t riaan, joka selittää, miksi kuitujen riittävän laajamittai- ····* ' * 35 nen kihartuminen ja sykkyröityminen parantavat jälkimuovau- ***": tumista, on ilmeistä, että tämä käsittely, joka aikaansaa 8 117749 kuiduissa kihartumista ja sykkyröityrnistä lisäämättä koko-naisvenymää arkissa, toimii kontrolloivana tekijänä laadukkaiden taipeiden aikaansaamiseksi jälkimuovautuvassa la-minaatissa. Verrattuna havupuupohjaisiin arkkeihin, joissa 5 vetokerroin pienenee suhteellisen paljon lisättäessä enemmän kihartuneita ja sykkyröityneitä kuituja paperiin, leh-tipuupohjaisissa arkeissa ei tapahdu tällaista suurta veto-kertoimen pienenemistä (taulukko III). Nyt on havaittu, että on välttämätöntä syöttää riittävä enegiamäärä massaan 10 kuitujen riittävän lukumäärän kiharoittautiseksi ja sykky-röimiseksi hyvän taivutettavuuden aikaansaamiseksi laminaa-teissa.

Page ja muut ovat julkaisuissa TAPPI, 60, nro 4, 1977, s. 114; TAPPI 62, nro 9, 1979, 99 ja TAPPI 63, nro 6, 15 1980, 113 kuvanneet kuitujen kihartamisen ja sykkyröimisen vaikutusta paperin vetokertoimeen. Nämä opetukset on liitetty tähän patenttihakemukseen viitteinä. Sykkyröityneet ja kihartuneet kuidut ovat pienentyneen vetokertoimen omaa-via ja olennaisesti nollakuormitettuja kuituja. Ne toimivat 20 jousina, joita voidaan venyttää ennen kuormittamista. Nämä kuidut estävät säröilyn etenemisen, koska jännityksen siir- • · i,*·· tyminen näihin kuituihin aiheuttaa pikemminkin niiden uu- delleenvenymistä (tai suoristumista) kuin laminaatin kui-;*·.* duista tai matriisista johtuvaa jatkuvaa repeytymistä ja 25 vaurioitumista. Vaikka lehtipuupohjaisten arkkien vetoker- • · : .*. roin ei olisikaan riittävän pieni kuitujen määrätyllä li- • * · ,···, säysmäärällä, toisena paperin vetokerrointa kontrolloivana * · · tekijänä on arkissa syntyvien kuitu-kuitusidosten lukumää- , rä. Koska grammaa kohti on huomattavasti enemmän pienenty- • · · **j* 30 neen karkeuden omaavia kuituja, arkeissa on enemmän kuitu- * · '···' kuitusidoskohtia, jotka ovat mahdollisia pienentyneen kar- keuden omaavia kuituja sisältävissä arkeissa. Joskaan emme • · ·;··· nytkään halua rajoittua mihinkään teoriaan, tämä aiheuttaa * . suhteellisen suuren vetokertoimen siten, että käytössä on • · vaurioitumisen säätelemiseksi taivutuksen aikana. Arkkien , 35 edelleen jousimaisia kuituja uudelleenvenymisen ja mikro- ····· 9 117749 venytys- ja vetokerroinarvot, jotka valmistettiin, joko havupuusta tai lehtipuusta ja jotka sisälsivät vaihtelevia määriä kiharoiksi ja sykkyräisiksi käsiteltyjä kuituja, ilmenevät taulukosta m.

5 Sen lisäksi että kiharrettujen ja sykkyröityjen lehtipuukuitujen käyttö aikaansaa arkissa erinomaisen tai-puisuuden, ne mahdollistavat arkissa paremmin kontrolloitavan imeytyvyyden mäntyyn verrattuna (ks. taulukko V). Käsiteltävänä oleva keksintö mahdollistaa siten lehtipuukuitu-10 jen käytön. Lehtipuukuidut eivät vain aikaansaa arkeissa paremmin kontrolloitavan imeytymisen, vaan ne parantavat myös formaatiota (ts. paikalliset tiheysvaihtelut vähenevät) . Käsiteltävänä oleva keksintö käsittää siten pääasiassa lehtipuupohjäisen seossuhteen käyttö laminaatin uloim-15 massa kerroksessa, joskin muunkinlaiset laminaattirakenteet ovat mahdollisia poikkeamatta käsiteltävänä olevan keksinnön suoja-alasta.

Arvostelua varten arvioitiin laminaatin visuaalinen ulkonäkö asteikolla viidestä (5) yhteen (1) siten, että ar-20 vosana 5 on paras ja arvosana 1 on huonoin. Käytetty asteikko on esitetty alla.

:*·.· 5 = erinomainen ulkonäkö, ei näkyvää säröilyä •\j 4 = erittäin hyvä ulkonäkö, näkyvissä vain muutama .·. : särö * ·· ··,·. 25 3 = heikko ulkonäkö, kohtalaista säröilyä, mutta ei • * ! ! murtumia • · ·

I · I

*".* 2 = kehno ulkonäkö, voimakasta säröilyä ja jonkin • · · *·* verran selvästi näkyviä murtumia 1 = erittäin kehno ulkonäkö, laminaatti selvästi 30 täysin murtunut ··· ί.,.ϊ Esimerkit 1 - 12 ja 14 - 15 eivät koske suoranai- ,·] : sesti keksinnön mukaista menetelmää.

• ·«

Esimerkki 1 • a . Arkki, joka koostui pääasiassa havupuuseossuhteesta t ***"· 35 (;> 80 %) , valmistettiin siten, että neliömassa oli 244 g/m2 "**· (150 lbs/3 000 ft2) ja 261 g/m2 (160 lbs/3 000 ft2) käyttäen 10 117749 vakiolaboratoriomuottia 25,4 mm x 25,4 mm (12" x 12"). Arkki märkäpuristettiin staattisessa Williamsin puristimessa 15 minuuttia paineessa 1 N/mm2 (135 lbs/in2) . Arkki sai kuivua ilmassa yli yön varustettuna kiinnitysrajoitinren-5 käillä. Tämän jälkeen arkki kuivakalanteroitiin arvossa 53,6 kg/cm (300 pii). Kuivaa arkkia käsiteltiin fenolihart-silla siten, että sen hartsipitoisuudeksi tuli 24 - 37 % uunikuivasta painosta laskettuna. Edullinen hartsipitoisuus on 27 - 30 % uunikuivasta arkista laskettuna. Tämän arkki 10 liitettiin kuvion 1 mukaiseen laminaattirakenteeseen, jonka runkokerroksen uloimpana osana oli yksi ainoa havupuupoh-jainen arkki. Muut runkoarkit koostuivat kahdesta 254 g/m2 (156 lbs/3 000 ft2), ensisijaisesti lehtipuupohjaisesta arkista. Laminaattirakenteessa käytettiin myös sisustusker-15 rosta. Tällä tavoin konstruoitu laminaatti puristettiin kuumennetussa hydraulisessa puristimessa paineessa noin 7 -noin 8,3 N/mm2 (noin 1 000 - noin 1 200 psi) noin 50 minuuttia maksimilämpötilaan 130 °C (325 °F) . Laminaatit poistettiin sitten puristimesta ja leikattiin 7,6 cm (3 20 tuumaa) leveiksi suikaleiksi laminaatin poikkisuunnassa. Nämä suikaleet merkittiin 165 °C:ssa (325 °F) sulavalla va-halla ja kuumennettiin lämpösäteilijän päällä vahan sulami- ·*·.: seen saakka (noin 30 - 35 sekuntia) . Laminaatit taivutet- tiin sitten runkopuoli jännitettynä käyttäen taivutussädet- • * 25 tä 3 mm (1/8") ja laminaattien taustapuolelta etsittiin sä- • · • .·, röjä tai muita vikoja. Laminaateissa, jotka oli valmistettu * * * "!.* pääasiassa havupuuseossuhdetta sisältävästä arkista, ilmeni • · · i · · * merkkejä säröilystä osoituksena laminaatin kohtalaisesta vaurioitumisesta. Nämä laminaatit arvosteltiin yllä esite- *·!·* 30 tyllä asteikolla arvolla 1 tai 2.

·· *.·.* Esimerkki 2 ·'·.· Kaksi arkkia säkkien ohkoperuspaperia, jonka neliö- massa oli 122 g/m (75 lbs/3 000 ft ), valmistaja RePap In- • , dustries, LaPas, Alberta, Kanada, käsiteltiin hartsipitoi- 35 suuteen 27 - 30 % esimerkissä 1 kuvatulla fenolihartsilla.

• · * * · * * Näitä kahta arkkia käytettiin sitten laminaatin taustarun- n 117749 koarkkeina korvaamaan esimerkissä 1 selitetty suuren neliö-massan omaava paperi. Kun laminaatti, joka oli käsitelty samalla tavoin kuin esimerkissä 1, taivutettiin siten, että taivutussäde oli 3 mm (1/8"), laminaatissa ei voitu havaita 5 säröilyä ja sen yleisarvosana yllä esitetyllä asteikolla oli 4 tai 5.

Esimerkki 3

Esimerkissä 2 kuvattujen säkkien ohkoperuspape-riarkkien paperi kostutettiin uudelleen liottamalla paperia 10 useita minuutteja vedessä ja paperi kuivattiin sitten kiristysrenkaissa yli yön. Näin kuivattua paperia käsiteltiin fenolihartsilla ja sillä päällystettiin laminaatteja esimerkissä 2 kuvatulla tavalla. Taivutettaessa tätä paperia sisältäviä laminaatteja niiden taustapuoli säröili pahasti 15 ja niissä näkyi merkitsevää vaurioitumista. Näiden lami-naattien yleisarvosana oli 1 tai 2. Tämä vertailuesimerkki osoittaa, että kuivattaessa RePap-paperi kiristettynä (kutistumisen estämiseksi poikkisuunnassa) se menettää poik-kisuuntavenymiskykynsä ja seurauksena on suorituskyvyn huo-20 noneminen. Tämä viittaa siihen, että kuivatus vapaassa tilassa on välttämätöntä tämän arkin suorituskyvyn kannalta.

Ϊ M Esimerkit 4-12 • · Näissä esimerkeissä osoitetaan, miten käsiteltävänä ·1·.· olevaa keksintöä voidaan käyttää jauhamat toman havupuumas- JV. 25 san käsittelyssä. Nämä esimerkit on esitetty kuitujen kä- f · • ,·, sittelylle laitteessa Andritz Sprout-Bauer Impressafiner.

f · 1

Tulokset ilmenevät alla olevasta taulukosta I.

* · 1 • · · * • · · • · · ; • · ♦ • » · • · • · · • · · « · • · *··«· • · 12 117749

Taulukko I

Esimerkki Energianotto Arkin veto- Arkin Laminaatin kerroin murto- taivutetta- venymä % vuus kWh/kg (hpdt) N/mm2 (kpsi) _Venyvä arkki, valmistaja RePap Industries_ 2 - 21,2 (3,07) 6,8 4-5 3 - 21,6 (3,13) 3,7 1 (uudelleen- kostutettu ja kuivattu kiristettynä_______ _____Jauhamattomat massat__ 4 0,0175 (0,89) 25,5 (3,69) 2,2 1-2 5 0,0353 (1,79) 21,4 (3,11) 2,3 1-2 6 0,0209 (1,06) 32,0 (3,34) 2,9 1-2 7 0,0605 (3,07) 15,7 (2,27) 2,7 2-3 8 0,0473 (2,40) 15,6 (2,26) 2,7 1-2 9 0,1387 (7,04) 13,7 (1,99) 2,9 4-5 10 0,0925 (4,69) 16,6 (2,40) 3,0 4-5 11 0,1983 (10,06) 7,5 (1,09) 2,3_4,5 - 5 : Massa höyrytetty 60 - 76,6 °C:seen (140 - 170 °F) ennen käsittelyä I*·.; _12_0,0463 (2,35) 9,9 (1,44) 2,1_4-5 • * " ^1111 ί'·*· Jauhetut massat • · --- - -- III - HIM I __________ • · : 13 0,0631 (3,2) 14,9 (2,16) 2,6 4 -5 t # * *.*!*! (PH 7,7) * · # 14 0,0473 (2,4) 10,9 (1,58) 3,1 3-4 (pH 5,4) ·** * · « • * · * · · • * *···* Lisättäessä massan puristussuhdetta kasvaa myös 5 massan energianotto ja laminaatin taivutettavuus paranee ·;·· huomattavasti. Esimerkistä numero 12 käy myös ilmi, että ’ . massan lämpötilaa voidaan kohottaa höyryttämällä tai muulla *·«*· , tavoin ennen käsittelyä ja että kohotetussa käsittelylämpö- • » · · « tilassa voidaan saavuttaa laminaatin hyviä taivutustuloksia 13 117749 säilyttäen kuitenkin samalla laminaatin hyvä taivutetta-vuus. Höyrytettäessä massan energianotto halutun positiivisen vaikutuksen saavuttamiseksi on huomattavasti pienempi kuin käytettäessä lähtöaineena huoneenlämpötilassa olevaa 5 5 massaa.

Pääasiassa havupuukuiduista rakentuva arkki aikaansaa siis halutut jälkimuovautuvuusominaisuudet laminaatis-sa. Mutta pääasiassa havupuukuiduista rakentuneella arkilla s saadut tulokset osoittavat kuitenkin, että hartsin hyvin 10 nopea imeytyminen arkkiin huonontaa laminaatin formaatio- prosessia. Tästä syystä testattiin erilainen kuitukoostumus käyttäen samoja mekaanisen käsittelyn kriteerejä.

Esimerkki 13

Arkki, joka koostui pääasiassa lehtipuuseossuhtees-15 ta (> 80 %) , valmistettiin siten, että neliömassa oli 244 g/m2 (150 lbs/3 000 ft2) ja 261 g/m2 (160 lbs/3 000 ft2) käyttäen vakiolaboratoriomuottia 25,4 mm x 25,4 mm (12" x 12"). Arkki märkäpuristettiin staattisessa Williamsin puristimessa 15 minuuttia paineessa 1 N/mm2 (135 lbs/in2) .

20 Arkki sai kuivua ilmassa yli yön varustettuna kiristysrenkailla. Kuivaa arkkia käsiteltiin fenolihartsilla siten, että sen hartsipitoisuudeksi tuli 24 - 28 % uunikuivapai-nosta laskettuna. Edullinen hartsipitoisuus on 27 - 28 % uunikuivasta arkista laskettuna. Tämä arkki liitettiin ku-25 vion 1 mukaiseen laminaattirakenteeseen, jonka runkokerrok- • sen uloimpana osana on yksi ainoa lehtipuupohjäinen arkki.

• * * *“.* Muut runkoarkit koostuivat kahdesta 254 g/m2 (156 lbs/- * 3 000 ft2), ensisijaisesti lehtipuupohjaisesta arkista. Laminaattirakenteessa käytettiin myös sisustuskerrosta. Tällä • · · *·:·’ 30 tavoin konstruoitu laminaatti puristettiin kuumennetussa * * * *...* hydraulisessa puristimessa paineessa noin 7 - noin 8,3 * :**,· N/mm2 (noin 1 000 - noin 1 200 psi) noin 50 minuuttia mak- • « s imi lämpö tilaan 130 °C (265 °F) . Laminaatit poistettiin ·, sitten puristimesta ja leikattiin 7,6 cm (3 tuumaa) leveik- 35 si suikaleiksi laminaatin poikkisuunnassa. Nämä suikaleet .... ’ ’ merkittiin 165 °C:ssa (325 °F) sulavalla vahalla ja kuumen- 14 117749 nettiin lämpösäteilijän päällä vahan sulamiseen saakka (noin 30 - 35 sekuntia). Laminaatit taivutettiin sitten runkopuoli jännitettynä käyttäen taivutussädettä 3 mm (1/8") ja laminaattien taustapuolelta etsittiin säröjä tai 5 muita vikoja. Laminaateissa, jotka oli valmistettu pelkästään lehtipuuseossuhdetta sisältävästä arkista, ilmeni merkkejä lohkeilusta ja säröilystä osoituksena laminaatin vaurioitumisesta. Nämä laminaatit arvosteltiin yllä esitetyllä asteikolla arvolla 1.

10 Esimerkki 14

Kaksi arkkia säkkien ohkoperuspaperia, jonka neliö-massa oli 122 g/m2 (75 lbs/3 000 ft2), valmistaja RePap Industries, PaPas, Alberta, Kanada, käsiteltiin hartsipitoi-suuteen 27 - 30 % esimerkissä 1 kuvatulla fenolihartsilla.

15 Näitä kahta arkkia käytettiin sitten laminaatin taustarun-koarkkeina korvaamaan esimerkissä 13 selitetty suuren ne-liömassan omaava paperi. Kun laminaatti, joka oli käsitelty samalla tavoin kuin esimerkissä 1, taivutettiin siten, että taivutussäde oli 3 mm (1/8"), laminaatissa ei voitu havaita 20 säröilyä ja sen yleisarvosana yllä esitetyllä asteikolla oli 4 tai 5.

Esimerkki 15 ίφ*.: Esimerkissä 2 kuvattujen säkkien ohkoperuspape- riarkkien paperi kostutettiin uudelleen liottamalla paperia **·*· 25 useita minuutteja vedessä ja paperi kuivattiin sitten ki- • · j .·. ristysrenkaissa yli yön. Näin kuivattua paperia käsiteltiin • * · · fenolihartsilla ja sillä päällystettiin laminaatteja esi- * * · merkissä 14 kuvatulla tavalla. Taivutettaessa tätä paperia , sisältäviä laminaatteja niiden taustapuoli säröili pahasti # * * » 30 3a niissä näkyi merkitsevää vaurioitumista. Näiden lami- • · ’*;·* naattien yleisarvosana oli 1 tai 2. Tämä vertailuesimerkki osoittaa, että kuivattaessa RePap-paperi kiristettynä (ku-·;··· tistumisen estämiseksi poikki suunnassa) se menettää poik- kisuuntavenymiskykynsä ja seurauksena on suorituskyvyn huo- • # . 35 noneminen. Tämä viittaa siihen, että kuivatus vapaassa ti lassa on välttämätöntä tämän arkin suorituskyvyn kannalta.

is 1 1 7749

Taulukko II

Esimerkki Arkin vetokerroin Arkin murto- Laminaatin tai- venymä (%) vutettavuus _N/mm2_(kpsi)__ 14 21,2 (3,07) 6,8 4-5 15 21,6 (3,13) 3,7 1 (uudelleenkostu-tettu ja kuivattu kiristettynä) 5 Esimerkit 16-20 Näissä esimerkeissä osoitetaan, miten käsiteltävänä olevaa keksintöä voidaan käyttää jauhamattoman lehtipuumassan käsittelyssä. Nämä esimerkit on esitetty kuitujen käsittelylle laitteessa Andritz Sprout-Bauer Impressafiner, 10 jossa energianotto oli 0,0394 - 0,2955 kWh/kg (2 - 15 hpdt). Tulokset ilmenevät alla olevasta taulukosta III.

• · • · · • · · ♦ · • · ♦ ψ 1 • 1 m • · • 1 • 9 · ♦ ·· • 1 • · · • · 1 • 1 • · • 1 * · · • · · **·1' * · · • · · 1 • · · • 1 · • · · • · · .

• · · • · • · • « · ··-''· • « · • •a;·.· • · ····· • · , 1 ····· • · ··»·1 • · ie 1 1 7749 13 i^j j 3 ra cv γλ m m

td P P

ff 3 to r- I I I I

o > o •H *rl Ö > T- CV v}· 'ΐ p cd ra 3 AJ H ra cd ΰ 3 «Η td C T-9 ra ή ra 3 >j ra .---.

•h -p-p o, cv .- oq ά on B ΡΉ^·'·'»··'·' :«j Λ ω :o 3 ^ ^ί" cv cv t~ :cd P f-ι h 3 ^ '— w'—

W t3 h >j P<CV

•Hfted^paO'+c^cv'-ΗΛΛΛ!>Β -- -- - •H !>» cd \ O' T“ On Γ" (Ν'-, a m « ra ,β B CsiC^r-T-r~ 0) t- Γ-3

3 I C

p <1> •H cv ra 3

3 ,¾ H IP

3 d> cv m >Λ ω p p l

Ö Λ) 3 ra 1— I I I

ra > o ip ‘<-3 ,3 ·η > r- cv --t - >3 !s cd μ -Nf P .¾ C < «d

«H

:o cp 3 >p td

>j ON T-S —N

H CV *H

H ,¾ - 3 r>» M -—* ^N -—-- i H >ϊ O P P O, CV IN -ί cp ra P -H 3 ΛΙ - - - - - O 1 ra:o3 — ~-t cp rp cp rp v id f-ι fn P. -—- n^. -—- --—

, 3 •'S -ί f-ι >s Ή CV

. . ; 3 CJN id N! p Θ O lp P 00 -V

·, *: Σι Ö P B Ai p Θ - . .

. Vi ra O Ή S » N O- cp <p cv τι . ", S"-5-BrarHKCvcvcvcvcv ♦ · · IV H o .*. : ,po ·, ·; ra P td

... 3 P

... 3 O «—N

: .· cd G td td . . Ä td '“S -1-3 * . * -H -H 3 3 :.:: .m ω p p

... 3 P *H

... c ra ra 3 '.· * ra S 3 x ö ra 3 •H cd :cd M 6* ' H M ' a 3 ,3 -1-3 . ratd-H>» o lp o cp o ::: α ra 3 p cv «λ o o ... ra ra -h r- ' .

... β cd :o : : ra >: -—· u ... *H >ϊ

. o. td .M

·· .H M

: ’.: ö -h >, • . ra E-ι ra

• S

·:··: h

O *H

. P M

* t-. M

• . ra l·· Λ1 ra noc-ooono ....: ° a v— τ— τ— r— Cy

• * Np *H

0) CO

> Ή lv 1 1 7749

Esimerkit 21-25 Näissä esimerkeissä (taulukko IV) osoitetaan, että levyjauhettua massaakin voidaan käyttää jälkimuovautuvana arkkina laminaateissa. Vain suurimmalla energianotolla le-5 vyjauhatuksessa (0,0644 kWh/kg, 3,37 ppdt) ilmeni suorituskyvyn vähäistä huononemista. Näissä esimerkeissä on massa käsitelty 100-prosenttisesti mekaanisesti kiharoitumisen ja sykkyröitymisen aikaansaamiseksi.

10 Taulukko IV

Esimerkki Levyjauhatusenergia Laminaatin taivutettavuus kWh/kg (hpdt) 21 0 (0) 4-5 . 22 0,0183 (0,93) 4-5 15 23 0,0367 (1,86) 4-5 24 0,0550 (2,79) 4-5 25 0,0664 (3,37) 3,5-4 20 Voidaan käyttää joko jauhamatonta tai jauhettua mas saa ja joko korkea- tai matala-pH-massoja. Tämä on merkit- ;*·,{' sevää, koska massan joustavan prosessauksen edut ovat il- • * .*. : meisiä.

• ·· : Esimerkit 26-33 ® ·· • · 25 Näissä esimerkeissä osoitetaan, että kiharretuista • · I ! ja sykkyröidyistä lehtipuukuiduista valmistettujen arkkien • · · ♦ ♦ · *{),· hartsinottoa on helpompi kontrolloida. Tämän tutkimiseksi • · · • * kastettiin konevalmisteinen paperi hartsihauteeseen ja syö tettiin painetelojen välitse pinnalla olevan hartsiylimää-30 rän poistamiseksi. Koska yleensä on eduksi, että hartsipi- • · · *.##ϊ toisuus laminaatin runkoarkeissa on alle 30 % hartsin kui- .·. : vapainosta laskettuna, voidaan taulukosta IV havaita, että • ♦ · kiharretuista ja sykkyröidyistä lehtipuukuiduista valmiste- • · . tut arkit imivät hartsia halutulla alueella, mutta kiharre- • · t m Φ···« • · ! l8 1 1 7 749 tuista ja sykkyröidyistä havupuukuiduista valmistetut arkit eivät imeneet.

Taulukko V

5

Esimerkki Tila Fenolihartsin otto % 26 Kontrolli (ei kiharrettuja tai 24.,5 sykkyröityjä kuituja) 27 40 % kiharrettua ja sykkyröityä 30,6 j^q mäntyä 28 60 % kiharrettua ja sykkyröityä 31,8 mäntyä „ 29 80 % kiharrettua ja sykkyröityä 33,5 mäntyä 30 20 % kiharrettua ja sykkyröityä 25,9 lehtipuuta 31 60 X kiharrettua ja sykkyröityä 27,6 lehtipuuta 32 80 % kiharrettua ja sykkyröityä 28,6 lehtipuuta 20 33 90 Z kiharrettua ja sykkyröityä 29,3 lehtipuuta • * * • · m | Joskin keksintö on erityisesti esitetty ja selitetty * · · viittaamalla sen edullisiin suoritusmuotoihin, ammattimie- • · · .* 25 helle on selvää, että keksinnön muotoa ja yksityiskohtia * * » • ·* voidaan vaihdella poikkeamatta keksinnön hengestä ja suoja- » · : alasta.

• * · • · · * * • · · • * · • · · • « · • · • « • * · • * * · · • ·* • · • * * · * • * « • * *·*·· * ·

Claims (10)

19 1 1 7749

1. Menetelmä jälkimuovautuvan laminaatin valmistamiseksi, joka käsittää sisustuskerroksen, runkokerroksen, 5 joka muodostuu hartsilla kyllästettävästä paperista, ja venyvän arkin, jolloin kerrokset käsitellään hartsilla ja puristetaan yhteen kuumennuksen alaisina, tunnettu siitä, että venyvä arkki käsittää arkin, joka on saatettu kiristettyyn kuivaukseen ja joka on valmistettu pääasiallisesti 10 lehtipuumassasta, jota on sitten käsitelty mekaanisesti siten, että energianotto on vähintään 0,0394 kWh/kg (noin 2 hp-päivää/ton) siten, että yksittäisissä massakuiduissa aikaansaadaan sykkyröitymistä ja kihartumista, jolloin arkin poikkisuuntainen venymä on 1 - 4 %.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että arkin neliömassa on 130 - 505 g/m2.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että arkin neliömassa on 161 - 505 g/m2.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että kerrosten hartsipitoisuus on 24 - 37 % ja kerrokset puristetaan yhteen paineessa • . 7-8,3 N/mm2. • φ · ♦ · ·

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen mene- • I ( * * telmä, jolloin lehtipuumassa on pääasiassa jauhettua lehti- • « *· ’* 25 puumassaa, tunnettu siitä, että arkin neliömassa on M * • .* 161 - 505 g/m2 (99 - 310 naulaa/3 000 ft2) ja mekaanisen · i.i : energian otto on vähintään 0,0591 kWh/kg (noin 3 hp-päi- • » * ϊ.ί Ϊ vää/ton) .

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen mene- ; ;*; 30 telmä, jolloin lehtipuumassa on pääasiassa jauhamatonta • · · :***. lehtipuumassaa, tunnettu siitä, että arkin neliömassa • · φ . on 161 - 505 g/m2 (99 - 310 naulaa/3 000 ft2) ja mekaanisen • · · *| energian otto on vähintään 0,0788 kWh/kg (vähintään noin 4 * ’ hp-päivää/ton). 9. m m ψ « · : : 20 1 1 774 9

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuun massaan on kohdistettu useita mainittuja mekaanisia käsittelyjä.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen mene-5 telmä, tunnettu siitä, että mainitun massan lämpötilaa kohotetaan ennen mekaanista käsittelyä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötila kohotetaan syöttämällä massaan höyryä.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että mainittuun massaan kohdistetaan jauhatuskäsittely ennen kuin siihen kohdistetaan mekaaninen käsittely, joka antaa yksittäisille massakuiduille sykertyvät ja kiertyvät tuntomerkit. • · • · · ( Il * φ • 1 • · · ♦ ·· • · • ♦ • · · t · · • · • · · • · · • · • · • · * I I • · · • · · · • · · * · · • · 1 ··· • · · * · · · · • · • · * · · • · • · **·' * 1 · · « • · . k· *···· ···· • ♦ 117749