FI62158C - Foerfaringssaett foer framstaellning av en fiberkomposition - Google Patents

Description

RSpTI fBl ( KUULUTUSJULKAISU Q ^ - 4ΕΓ» iBj (n) utlAggninosskript 621oo c /|AtrnttI oySnncUy !0 11 1922

Atfg Patent >Tr?Jdelat ^ ^ (51) Kr.lk.3/lnt.CU3 D 21 H 5/18 SUOMI — FINLAND (21) HMnttll»k.mw-M«nt«eknlnl 772166 (22) Ntkemtapilvl — Anaeknln|»d*f 11.07· 77 (FI) (23) Alkupllvt—Glttlghaud·! 11.07* 77 (11) Tullut (ulklMksI — Bllvlt offumlli 13.02.78

KtmttU J. rekl*t*rlh*llftu· NihtMk,lp«>on μ kuuMulk^un pvm.-

Patent· OCh rugistUrstyrelMn Anadkan utlagd oeh utl.ikrtftun publlctrad 30.07· 82 (3^(33)(31) Pyrlutty utuolkuM—t«|M prlorlut 12.08.76 09.02.77 Ruotsi-Sverige(SE) 76/09017-·+, 77/011+18-1 (71) Rockwool Aktiebolaget, Skövde, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Gunnar Cederqvist, Lerdala, Ulf Aberg, Skövde, Ruotsi-Sverige(SE) (7I+) Berggren Oy Ab (5I+) Kuitukoostumuksen valmistusmenetelmä - Förfaringssätt för fram-ställning av en fiberkomposition

Esillä olevan keksinnön kohteena on sellaisen kuitukoostumuksen rakenteiden valmistusmenetelmä, johon sisältyy mineraalin kuituja oleellisena aineosana, ensisijaisesti tasaisten rakenteiden valmistusmenetelmä. Näiden rakenteiden tarkoituksena on korvata aiemmin tunnetut rakenteet, joihin sisältyy asbestikuituja oleellisena aineosana.

Moniin eri tarkoituksiin on käytetty rakenteita, jotka sisältävät asbestikuituja oleellisena aineosana. Esimerkkinä voidaan mainita lattioiden alushuopana käytettävät tasaiset rakenteet, mutta keksintö ei rajoitu tällaisiin rakenteisiin sen enempää kuin tasaisiin rakenteisiinkaan. Tietynlaisten lattiamateriaalien valmistuksessa on siten käytetty huokoista alushuopaa, joka on oleellisena aineosana sisältänyt asbestikuitua.

2 62158

Asbestikuidun on kuitenkin havaittu aiheuttavan huomattavan vaaran terveydelle, koska sen valmistuksen ja sitä seuraavan käsittelyn aikana asbestin mikrohuokosiä on päässyt vapaasti leijumaan ilmassa, jolloin rakenteen valmistuksen ja käsittelyn kanssa tekemisissä olevat henkilöt ovat joutuneet hengittämään niitä sisään. Tämä pitää erityisesti paikkansa sellaisten vanhahkojen kiinteistöjen purkutöissä, joissa on käytetty asbestilattiahuopaa.

Sen tähden asbestikuitu pyritään mahdollisuuksien mukaan korvaamaan jollain muulla kuitumaisella aineella, ja tällöin on korvaavaksi aineeksi ensisijaisesti ajateltu synteettisiä mineraalikuituja. Synteettisillä mineraalikuiduilla tarkoitetaan tässä yhteydessä sellaisia mineraalikuituja, jotka on valmistettu jonkinlaisella kehruutoimenpiteellä käyttämällä lähtöaineena luonnonmine-raalin tai luonnonmineraaliseoksen sulatetta. Esimerkikkeinä voidaan mainita kivivillakuidut, kuonavillakuidut, lasivillakuidut jne. Tällaiset mineraalikuidut eivät aiheuta sellaisia terveydel-lisisä vaaroja, joita asbestikuitu sitä vastoin aiheuttaa.

Asbestikuituja ei kuitenkaan ole onnistuttu kovin hyvin korvaamaan tällaisilla mineraalikuiduilla, koska asbestikuiduilla toisaalta ja mineraalikuiduilla toisaalta on hyvin erilaiset fyysiset ominaisuudet. Asbestikuidut ovat epätasaisia, ja niissä on mikroskoopin alta katsottuna pitkin niiden pituutta väkämäisiä muodostelmia, kun taas keinotekoiset mineraalikuidut ovat yleensä sileitä. Kun asbestikuidut sen tähden muodostavat lujan kitkasidoksen, eivät mineraalikuidut muodosta tällaista kitkasidosta tai ne muodostavat joka tapauksessa ainoastaan suhteellisen heikon kitkasidoksen.

Asbestikuiduissa esiintyvää, mutta mineraalikuiduissa liian heikkoa kitkasidosta on yritetty korvata sideaineen lisäyksellä, mutta näissä yrityksissä on havaittu, että tällaista toimenpidettä on vaikea toteuttaa taloudellisesti. Sideaineen määrä muodostuu pakostakin melko suureksi, ja kysymykseen tulevat sideaineet ovat kalliita, minkä vuoksi tällaisen sideaineella sidotun tuotteen kustannukset muodostuvat liian suuriksi.

Tällöin on syntynytajatus yrittää sekoittaa jonkilaisia kuituja mineraalikuituihin, minkä avulla tuotteen sidoksen voitaisiin ajatella olevan vahvistettavissa. Muina tällaisina kuituina on esillä olevan keksinnön perustana olevissa kokeissa käytetty lumppukuituja, puu-villakuituja ja selluloosakuituja, jotka on sidottu jollakin kohtuulliseen hintaan saatavissa olevalla sideaineella, esim. lateksilla.

3 62158

Kokeet eivät kuitenkaan ole antaneet toivottua tulosta, koska on havaittu, ettei tuotteilla ole ollut tarvittavaa mittapysyvyyttä kosteuden, lämmön ja erityisesti lämmönvaihtelujen alaisina.

Esillä olevan keksinnön kohteena on sen tähden sellaisen kuitukoos-tumuksen rakenteiden valmistusmenetelmä, johon sisältyy mineraali-kuituja oleellisena aineosana. Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan rakenteita, joihin mineraalikuitujen ohella sisältyy sellaisia aineita, että rakenne saa ominaisuuksia, jotka ovat verrattavissa asbestikuiduista samanlaisiin tarkoituksiin valmistettujen rakenteiden, erityisesti tasaisten rakenteiden ominaisuuksiin. Kyseisiä ominaisuuksia ovat ensisijaisesti kosteuden-, lämmön-ja lämmönvaihtelujen kestävyys sekä lujuus kaikkiin eri suuntiin, joissa rakenteeseen saattaa kohdistua rasituksia.

Keksinnön perustana olevissa kokeissa on käynyt ilmi, että johtuen mineraalikuitujen tyypillisestä pyrkimyksestä sijaita samansuuntaisissa tasoissa on eri tuotteilla, joilla kokeet on suoritettu, taipumuksena murtua kerrosten erottumisen eli lohkeami-sen vaikutuksesta, mikä toisin sanoen merkitsee puutteellista lujuutta rakenteen omaa tasoa vastaan kohtisuorassa suunnassa.

Mutta myös muissa rakenteen tason kanssa yhteen osuvissa suunnissa on lujuus ajoittain ollut epätyydyttävä.

Lujuudesta tasaisen rakenteen päätasoa vastaan kohtisuorassa suunnassa on ryhdytty käyttämään nimitystä "lohkeamislujuus" tai "z-lujuus". Viimeksi mainittu ilmaisu on peräisin siitä seikasta, että tasaisessa rakenteessa on kahta rakenteen tasoon osuvaa suuntaa luonnollisella tavalla nimitetty x-suunnaksi ja y-suunnaksi, ja tällöin on myös tuntunut luonnolliselta nimittää rakenteen päätasoa vastaan kohtisuoraa suuntaa "z-suunnaksi". Hyvää lohkeamis-lujuutta ei tietystikään vaadita sellaisissa tapauksissa, joissa rakenteeseen ei kohdistu rasituksia z-suunnassa, mutta tällaiset tapaukset ovat hyvin harvinaisia. Tasaisen rakenteen jokainen taivutus johtaa nimittäin tällaisiin rasituksiin, ja useimmissa tapauksissa on rakenteeseen jossain valmistus-, kuljetus- tai käyttöpro-sessin vaiheessa kohdistettava taivutusta, esim. jos sitä ajetaan kalenterissa.

4 62158 2

Sen tähden lasketaan, että alle 5 kg/cm lohkeamislujuus on riittä- 2 mätön ja että lohkeamislujuutta 5-9 kg/cm voidaan joissakin. tapa- 2 uksissa, joskaan ei kaikissa, pitää riittävänä ja että yli 9 kg/cm lohkeamislujuutta on pidettävä täysin tyydyttävänä kaikkiin normaalisti esiintyviin tarpeisiin.

Esillä olevan keksinnön perustana olevissa kokeissa on, kuten yllä mainittiin, mm. yritetty käyttää selluloosakuituja lisäaineena, mutta tämä ei ole johtanut toivottuun tulokseen. Yllättävää kyllä on kuitenkin käynyt ilmi, että valmistetussa tuotteessa saavutetaan sangen edullisia ominaisuuksia, jos tavanomaisten selluloosa-kuitujen asemesta käytetään selluloosan valmistuksen muutoin vahingollista tai joka tapauksessa hyvödyttömänä pidettävää sivutuotetta, jota pienen ulottuvuutensa takia nimitetään "nollakuiduksi".

Käsitteellä "nollakuitu" on nimittäin tähän asti tarkoitettu erittäin ohuita ja lyhyitä selluloosakuituja, jotka kulkevat tavallisen viiran läpi ja jotka löytyvät poistovedestä, ns. nollavedestä, jossa niitä pidetään epäpuhtautena. Näitä nollakuituja ei siis eroteta joko lainkaan tai ainoastaan riittämättömässä määrin viiran läpi tapahtuvassa vedenpoistossa, ja ne jäävät sen tähden veteen vapaasti leijuvina, tavallisesti silmin ainoastaan sameasti näkyvinä, pieninä hiukkasina. Ne voidaan tietysti erottaa erilaisin erottelutoimenpitein, esim. linkoamalla. Niitä on tähän asti pidetty selluloosateollisuudessa haitallisena sivutuotteena, josta on ollut jopa vaikea päästä eroon. Nollakuitupitoisen poistove-den poisto on aiheuttanut vaikeita ympäristöongelmia.

Näissä nollakuiduissa ei syistä, jotka käyvät ilmi seuraavasta, saa olla sellaisia epäpuhtauksia, jotka saattavat vaikuttaa alentavasti muodostetun tuotteen kestävyyteen. Tällaisia epäpuhtauksia ovat ensisijaisesti tietyt väriaine , joita normaalisti esiintyy selluloosan värjäyksessä viiralla läpivärjätyn paperin valmistuksessa. Missä puhtaita luonnollisia nollakuituja ei ole saatavissa, voidaan sellaisia kuitenkin valmistaa synteettisesti, kuten seu-raavassa tullaan lähemmin selittämään.

Keksintö perustuu nyt siihen keksinnön perustana olevaan havaintoon, että tämän huokean tuotteen, nimittäin selluloosateollisuudesta saatavien luonnollisten tai synteettisten nollakuitujen sekoittaminen saa aikaan niin lujan sidoksen mineraalikuitujen välille, että täi- 5 62158 laisista selluloosateollisuuden nollakuduista ja mineraalikuiduista koostuva tuote saa fyysiset ominaisuudet, erityisesti mitä kestävyyteen ja lujuuteen tulee, jotka ovat täysin verrattavissa asbes-tikuitutuotteiden vastaaviin ominaisuuksiin. On syytä olettaa, että tämä johtuu siitä, että normaalit selluloosakuidut ovat niin pitkiä, että ne edullisesti järjestyvät samaksi kerrostusmalliksi, jonka mineraalikuidut itse antavat, minkä vuoksi tällaisia normaaleja selluloosakuituja sisältävillä tuotteilla ei ole erityisen edullisia ominaisuuksia, erityisesti mitä lohkeamiskestävyyteen tulee, kun sitä vastoin nollakuidut ovat niin lyhyitä, etteivät ne pysty järjestymään kerrostuneeksi malliksi, minkä vuoksi ne osaltaan vaikuttavat parannettuun sidokseen.

Paras sidos saadaan kuitenkin, jos sekä nollakuituja että tavallisia selluloosakuituja käytetään mineraalikuitumassan sekoitus-aineena tarkoin punnitussa määräjakaumassa. Keksinnön perustana olevien kokeiden tarkoituksena on sen tähden ollut määrätä erilaisten kuitujen väliset suhteet, joilla valmistetuille rakenteille saadaan edulliset ominaisuudet.

Tällöin on käynyt ilmi, että jos tavallisia selluloosakuituja sekoitettuna nollakuituihin käytetään mineraalikuitujen lisäaineena, on nollakuitujen määrän oltava vähintään puolet, edullisesti jopa enemmän kuin puolet selluloosakuitujen kokonaismäärästä. Saattaa olla, ettei käytettävissä ole riittävän suurta selluloosa-aineen nollakuitujen määrää, jolloin tavallisia selluloosakuituja voidaan synteettisesti hienontaa, niin että ne saavat nolla-kuitujen ominaisuudet. Mikään ei tietysti estä sitä, että käytettyyn tavallisten selluloösakuitujen määrään voi sisältyä nolla-kuitujen jäännösmääriä. Sekä tavallisten kuitujen että selluloosa-aineen nollakuitujen on lisäksi edullisesti oltava sitä lajia, jota käytetään voimapaperin valmistuksessa, eli ns. voimakuituja.

Nollakuituja ei tähän mennessä ole käytetty teollisteknisiin tarkoituksiin, ja niiden erotukseen selluloosateollisuuden nollave-destä on sen tähden liittynyt tehottomia kustannuksia. Kun esillä oleva keksintö nyt tarjoaa teollisen käyttömahdollisuuden nollakui-duille, ryhdyttäneen nollakuituja entistä enemmän erottamaan nolla-vedestä.

6 62158

Mineraalikuidut voivat olla mitä tahansa sinänsä tunnettua lajia, mutta eduksi on, jos ne mahdollisimman suuressa määrin ovat vapaita suuremmista mineraalisulatekasaumista, ns. helmistä. Erityisesti sopivan mineraalikuituaineen muodostavat kivimineraalikuidut ja lasikuidut, kun sitä vastoin kuonaa raaka-aineena sisältävät kuidut tosin ovat käyttökelpoisia, mutta alemman lujuutensa ja huonomman kestävyytensä takia ne eivät anna yhtä hyvää tulosta.

Mineraalikuitujen ja selluloosakuitujen välistämääräsuhdetta On iryös tutkittu lähemmin, jolloin on käynyt ilmi, että tämä määräsuhde saattaa tietyissä olosuhteissa olla melko kriittinen ja että oikea määräsuhde on kompromissin tulos. On nimittäin havaittu, että tarvitaan tietty selluloosan vähimmäismäärä tyydyttävän märkälu-juuden saavuttamiseksi, mikä on välttämätöntä rakenteiden valmistustavasta johtuen, jota selitetään seuraavassa lähemmin. Tämä pätee erityisesti valmistusprosessin alkuvaiheeseen. Ilman tällaista märkälujuutta ei tuotetta esim. voida ajaa paperikoneessa. Lisäksi tarvitaan tietty selluloosa-aineen vähimmäismäärä, jotta valmis tuote saisi tyydyttävän lujuuden, erityisesti lohkeamista vastaan, ts. pääasiassa kohtisuoraan rakenteen tasoa vastaan vaikuttavien voimien vaikutuksesta tapahtuvaa hajoamista vastaan. Tämä pätee erityisesti arkkien ja levyjen muodossa oleviin rakenteisiin ja vastaaviin suhteellisen ohuisiin, tasaisiin raknteisiin, joissa on pakko estää delaminointi tai lohkeaminen, johon tarkoitukseen samoin tarvitaan tietty selluloosa-aineen vähimmäismäärä. Nämä olosuhteet puhuvat siis suhteellisen korkean selluloosa-ainepitoisuuden puolesta. Jos selluloosa-ainepitoisuus kuitenkin on liian korkea, eivät mitat ole kovin pysyviä. Juuri tästä syystä on ollut pakko määrätä mineraalivillan ja selluloosa-aineen määrä-suhteet kompromissimenetelmän avulla. Tämän kompromissin määräämiseksi suoritetut perusteelliset tutkimukset ovat antaneet tulokseksi, että mineraalikuitujen osuus ei saa ylittää 90 painoprosenttia eikä edullisesti 70 painoprosenttia kokonaiskuitumäärästä eikä se samoin saa alittaa 30 painoprosenttia kokonaiskuitumäärästä. Selluloosa-aineen määrä, nollakuidut mukaanlukien, ei saa olla oleellisesti yli 30-40 painoprosenttia eikä se missään tapauksessa saa olla yli 50 painoprosenttia.

Keksinnön kohteena on siten sellaisen kuitukoostumuksen rakenteiden valmistusmenetelmä, johon sisältyy mineraalikuituja oleellisena aineosana sekä selluloosakutuainetta, esim. tasaisten rakenteiden muodossa.

i 62158

Keksinnön mukaisesti valmistetaan mineraalikuiduista ja sellu-loosakuituaineesta dispersio veteen, jolloin vähintään puolet, edullisesti yli puolet toisesta kuituaineesta on nollakuituja, minkä jälkeen dispersiosta poistetaan vesi.

Ylläolevan mukaiseen kuitukoostumukseen voidaan eri tarkoituksia varten lisätä tiettyjä lisäaineita. Tällaisia lisäaineita ovat kostutusaineet, edullisesti kationisesti vaikuttava kostutusaine. Muita lisäaineita voivat olla liima, täyteaineet ja/tai paksunnus-aineet. Kostutusaineet voivat suuresti edistää tasaista aineen jakautumista dispersiossa, koska mineraalikuidut muuten voivat paakkuuntua. Liimaa käytetään sellaisissa tapauksissa, joissa selluloosakuituaineen sitova vaikutus ao. tapauksessa ei ole riittävän voimakas. Täyteaineina voidaan käyttää hienoksi jauhettua piisavea, savea, bentoniittia tai muita hienojakoisia, epäorgaanisia aineosia, joiden on oltava kemiallisesti tehottomia sekä mineraalikuituja että selluloosa-ainetta vastaan. Sinänsä tunnettua lajia oleva paksunnosaine voi olla eduksi, koska massan käsittely kosteassa tilassa voi muuten olla vaikeaa.

Valmiin tuotteen valmistuksessa menetellään pääasiassa seuraavalla tavalla.

Ensin valmistetaan kuitudispersio veteen, josta poistetaan vesi.

Joko yhtä aikaa vedenpoiston kanssa tai tämän vedenpoiston jälkeen muodostetaan tästä dispersiosta tuotteet, jotka sen jälkeen kuivataan. Dispersion valmistuksessa voidaan lisätä mahdollisesti toivottuja lisäaineita, kuten edellä on mainittu. Normaalitapauksessa vedenpoisto tapahtuu viiralla, esim. tasoviiralla? periaatteessa voidaan mitä tahansa tunnettua menetelmää käyttää vedenpoistoon. Muotoilu tapahtuu samoin edullisesti samalla viiralla, kun on kysymys tasaisen rakenteen valmistamisesta, mutta jos rakenne on laadultaan monimutkaisempi, tapahtuu muotoilu sopivasti valamalla revitetyissä muoteissa, sen jälkeen kun ainakin osa vedestä on poistettu. On havaittu, että mineraalikuitujen läsnäolo dispersiossa helpottaa huomattavasti vedenpoistoa, eikä rakenteella samanaikaisesti ole mainittavaa taipumusta kutistumiseen.

Keksinnön omalaatuisuutta selvitetään seuraavassa lähemmin oheiseen kolmiodiagrammaan liittyen. Tässä on nollakuitujen painoprosentuaa-linen pitoisuus merkitty vaaka-asteikkoa pitkin, sellaisten sellu-loosakuitujen pitoisuus, joita ei voida pitää nollakuituina, on 8 62158 merkitty vasempaan kaltevaan asteikkoon ja mineraalikuitujen pitoisuus on merkitty oikeanpuoleista kaltevaa asteikkoa pitkin. Kaikki prosentuaaliset numeroarvot tarkoittavat siten painoprosentteja.

Diagrammaan on lähemmin merkitty useita erilaisia koostumuksia, joita on tällöin merkitty viitemerkein a - h. Mainittujen koostumusten kokoonpano on siten seuraava:

Koostumus Mineraalikuitu- Nollakuitu- Muiden selluloosa- pitoisuus pitoisuus kuitujen pitoisuus a 90 1Q 0 b 30 70 0 c 30 35 35 d 80 1Q 10 e 70 3Q 0 f 5Q 50 0 g 50 25 25 h 60 2Q 20

Kuten diagrammasta voidaan nähdä, kuvaavat kahdeksan yllä mainittua koostumusta kahta epäsäännöllistä nelikulmiota, joista toinen on merkitty toisen sisään. Keksintö merkitsee suurta etua kaikkien rakenteiden kohdalla pisteiden a, b, c ja d rajoittaman nelikul-mion sisällä, mutta parhaat tulokset saavutetaan ahtaamman nelikul-mion e, f, g ja h sisällä oleville rakenteille.

Keksintöä valaistaan vielä muutamien esimerkkien avulla. Kaikissa näissä esimerkeissä käytetään nollakuituainetta, joka on saatu selluloosan valmistuksessa paperin valmistusta varten ilman lisäaineita, erityisesti ilman väriaineita.

ESIMERKKI 1

Valmistettiin kuitususpensio 50 %:sta mineraalikuituja ja 50 %:sta voimaselluloosaa ilman nollakuitujen lisäystä. Yllä selitettyjen kokemusten perusteella voitiin sen tähden odottaa, ettei tästä valmistettu tuote osoittautuisi olevansa kaikissa suhteissa tyydyttävä. Jatkuvalla viiralla muodostettiin arkki mainitusta kui-tukoostumuksesta, ja viiralla tapahtui niin ollen samanaikaisesti 9 62158 vedenpoisto. Lujuus kaikissa suunnissa oli epätyydyttävä.

Lujuuden nostamiseksi lisättiin 25 % alkuperäisestä ainepainosta lateksin vesiliuoksen muodossa olevaa sideainetta, ja tuote kuivattiin uudelleen huolellisesti noin 95 %:iin kuivaa ainepainoa.

2

Se sai tällöin pintapainon 300 g/m , sillä oli hyvä pinnan tasaisuus, hyvä vetolujuus ja hyvä repäisylujuus. Lohkeamiskestävyys rasituksia vastaan tuotteen tasoa vastaan kohtisuorassa suunnassa sitä vastoin oli täysin epätyydyttävä, nimittäin ainoastaan 3,2 kg/cm . Valmistettu tuote luokiteltiin sen tähden heikohkoksi, mikä sinänsä oli odotettavissa.

ESIMERKKI 2

Esimerkin 1 mukaisella tavalla valmistettiin kuitukoostumus, kuitenkin sillä erotuksella, että selluloosakuitujen koko määrä koostui nollakuiduista. Laskettiin, että saataisiin huono lujuus, erityisesti huono märkälujuus, koska pitkäkuituista voimasellu-loosaa ei käytetty. Kuitukoostumuksen kuivaaminen jatkuvalla viiralla osoittautui myös vaikeaksi koostumuksen eri osien pysyessä samanlaisina, koska tuote ei märkänä pystynyt vastustamaan tällaisessa käsittelyssä väistämättä esiintyviä rasituksia. Tämäkin vastasi niiden koetulosten perusteella saatuja odotuksia, jotka ole saatu keksinnön perustana olevissa kokeissa.

ESIMERKKI 3

Diagrammassa esitettyyn pistearvoon h vastaten valmistettiin kuitu- suspensio 50 %:sta mineraalikuituja, 20 %:sta nollakuituja ja 20 %:sta selluloosavoimakuituja. Tuotetta käsiteltiin viiralla, minkä jälkeen se kuivattiin esimerkissä 1 selitetyllä tavalla, mutta ilman sideaineen lisäystä. Saatiin tasainen rakenne, jonka 2 pintapaino oli 300 g/m ja jolla oli erinomaiset lujuusominaisuudet sekä vetoa että repäisyä vastaan. Kestävyys rasitusta vastaan rakenteen tasoa vastaan kohtisuorassa suunnassa oli kuitenkin noussut 2 arvoon 11 kg/cm , mikä täysin vastaa tällaiselle kestävyydelle normaalissa käsittelyssä asetettuja korkeita vaatimuksia, minkä vuoksi tuote luokiteltiin täysin tyydyttäväksi.

ESIMERKKI 4 Tämä esimerkki kohdistui esillä olevan keksinnön mukaisen kappaleen valmistukseen eikä siten enää tasaiseen rakenteeseen, minkä vuoksi kappale täytyi valaa.

10 621 58

Kappaleeksi valittiin diffuusori sijoitettavaksi tuuletusilman ulospuhallusaukkoon. Tähän valintaan oli syynä se, että mainitunlaisia diffuusoreja on aiemmin valmistettu aineesta, jonka pääasiallisena aineosana on ollut asbestikuitu. Diffuusorina oli e-sillä olevassa tapauksessa poikkileikkaukseltaan pyöreä, kartio-mainen kappale, jonka suurin halkaisija oli huomattavasti suurempi kuin korkeus. Valmistettiin kuitususpensio 65 paino-osasta mineraalikuituja, 35 paino-osasta nollakuituja ja 10 paino-osasta tavallisia voimaselluloosakuituja sekä lopuksi 15 paino-osasta hienoksi jauhettua piisavea. Suspensiota laimennettiin 2 %:n kuiva-ainepitoisuuteen asti, minkä jälkeen lisättiin 5 % 20 %:ista poly vinyyliasetaatin emulsiota. Saatu dispersio täytettiin muottiin, joka oli valmistettu suodatinkankaasta, jolloin sille suoritettiin vedenpoisto, samalla kun dispersiota täytettiin, kunnes muotti oli täynnä kuivatettua ainetta. Kappale otettiin tällöin pois muotista, jolloin sillä oli lujuus, joka oli täysin riittävä seuraavaan käsittelyyn, joka käsitti kuivauksen 90°C:n lämpötilassa, kunnes käytännöllisesti katsoen yhtään vettä ei enää poistunut. Jäähdytyksen jälkeen kappaletta tutkittiin lähemmin, jolloin todettiin, että sillä oli erittäin hyvä lujuus kaikissa suunnissa, erittäin suuri kestävyys sekä eroosiota että kosteutta vastaan samoinkuin erittäin hyvä mekaaninen työstettävyys. Pintoja, jotka eivät olleet olleet kosketuksessa muottiin, pintakäsiteltiin sen jälkeen, ja erittäin toimintakelpoinen diffuusori oli valmistettu.

Kun yllä mainitut kokeet toistettiin toisenlaisilla nollakuiduilla, kävi kuitenkin ilmi, että tulos saattoi joissakin tapauksissa poiketa melko huomattavasti optimaalisesta tuloksesta, joka saatiin käyttämällä puhtaita nollakuituja. Syytä tähän tutkittiin myös, jolloin kävi ilmi seuraavaa:

Esim. paperinvalmistaja vaatii varsin usein, että paperin on olatava läpivärjättyä eikä siis ainoastaan pintavärjättyä. Tällöin on todettu mukavaksi sekoittaa väriaine selluloosamassaan sen märässä tilassa, ennenkuin vedenpoisto viiralla on suoritettu. Nollakui-tuihin värjäytynyt väri on tavallisesti määrällisesti niin pieni, ettei se aiheuta tuntuvaa haittaa, joskin tällaista haittaa saattaa joissakin tapauksissa esiintyä.

il 6215 8

Paljon tärkeämpi on kuitenkin se seikka, että nollakuituja koottaessa seuraa vedenpoistonesteestä saatua väriä mukana, joka siis sisältyy nollakuitumäärään epäpuhtautena, jonka on usein todettu olevan syynä keksinnön mukaisesti valmistetun tuotteen mainittuihin puutteisiin. Tässä yhteydessä on myös mainittava, että riippuen selluloosatuotteen valmistuksessa käytettävän selluloosa-aineen hienojakaumasta sekä viiran muodostavan suodattimen hienous-asteesta esiintyy myös nollakuitujen keskimääräisessä koossa vaihtelua sekä lopuksi että tiettyjen erikoispaperi-, pahvi- ym. laatujen valmistuksessa voi esiintyä muita lisäaineita, jotka eivät ole väriaineita, mutta jotka kuitenkin yllä väriaineiden kohdalla selitetyllä tavalla voivat keskittyä nollakuituihin ei toivotussa määrin.

Lyhyenä yhteenvetona: Nollakuidut voivat vaihdella mitaltaan ja mittajakaumaltaan, ja ne voivat sisältää koko joukon esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistetulle tuotteelle haitallisia epäpuhtauksia .

Esillä olevan keksinnön perustana olevissa kokeissa on myös käynyt ilmi, että nämä haitat voidaan suurin piirtein kokonaan välttää siten, että silloin kun puhtaita, luonnollisia, mitaltaan ja mitta-jakaumaltaan tasaisia ja sopivia nollakuituja ei ole käytettävissä tai kun niiden talteenottokustannukset nousevat liian korkeiksi käytetään luonnollisten nollakuitujen sijasta, jotka on koottu viiran jälkeisestä poistovedestä tavallisessa selluloosatuotteen valmistusmenetelmässä, selluloosan muuta jäteainetta, joka ei ole kulkenut viiran läpi, mutta kylläkin sen yli ja joka on esim. tuotteen muodostuksen yhteydessä leikattu pois sen reunalta tms., minkä jälkeen tämä aine hienojauhetaan.

Tämän toimenpiteen avulla saavutetaan kaksi eri etua:.

Viiran yli kulkenut aine sisältää jatkuvasti, mikäli väriainetta tai muuta vastaavaa tuotetta ylipäänsä sisältyy selluloosa-aineesta valmistettuun tuotteeseen, huomattavasti vähemmän tätä epäpuhtautena pidettyä ja keksinnön mukaisten tuotteiden valmistuksessa haitallista lisäainetta kuin on asianlaita niiden nollakuitujen kohdalla, jotka ovat kulkeneet viiran läpi.

12 621 58

Jauhatusastetta valvomalla voidaan erittäin suurella tarkkuudella määrätä jauhetun kuidun koko, niin että siitä tulee osaksi jokseenkin yhtenäinen, osaksi myös jokseenkin tasamuotoinen synteettisten nollakuitujen koko massan yli. Ainekustannukset eivät tällöin olellisesti kohoa, sillä valmistetaanhan sekä luonnolliset nolla-kuidut että synteettiset nollakuidut joka tapauksessa puhtaasta jäteaineesta ja jätekuitujen jauhatuskustannukset ovat suurin piirtein samaa suuruusluokkaa kuin luonnollisten nollakuitujen kokoa-miskustannukset.

Tutkimukset ovat myös kohdistuneet sopivimpaan jauhatusasteeseen. Tällöin on käynyt ilmi, että jauhatuksen tulee tapahtua niin, että jauhettujen synteettisten nollakuitujen koko on vähintään 70° SR.

SR-järjestelmän mukainen asteitus on peräisin tämänlaisen astei-tuksen laatijalta, Schopperilta ja Riegleriltä. Aine voidaan tietysti jauhaa hyvin voimakkaasti,mutta on myös käynyt ilmi, että liian pitkälle viety jauhatus tulee hyvin kalliiksi eikä juuri paranna lopputulosta. Jauhatusasteen käytännön rajan on havaittu olevan suunnilleen arvossa 80° SR.

Tässä yhteydessä on korostettava, että 70° SR ja vielä suuremmassa määrin 80° SR edustavat erittäin voimakkaita jauhatusasteita, joita ei normaalisti käytetä selluloosateollisuudessa mihinkään tähän asti tunnettuun tarkoitukseen.

On selvää, että paras tulos saavutetaan, jos jauhatuksen lähtöaineena käytetään selluloosateollisuuden jätekuitua, joka on muodostunut sellaisissa prosesseissa, joihin ei ole lainkaan lisätty tai on lisätty ainoastaan hyvin pienessä määrin väriaineita tai muita kemiallisia tuotteita, esim. tiettyjä liimalajeja voimapaperin yms. valmistusta varten.

Koko nollakuitumäärän ei tietysti tarvitse koostua jauhetuista jä-tekuiduista, jotka ovat kulkeneet viiran yli mutta eivät sen läpi, vaan monessa tapauksessa riittää, että ainoastaan olellinen osa nollakuituaineesta muodostuu tällaisista synteettisesti valmistetuista nollakuiduista.

Claims (2)

13 621 58

1. Förfaringssätt för framställning av formationer av en fiber-komposition, i vilken mineralfibrer ingär som väsentlig beständsdel jämte cellulosafibermaterial, exempelvis i form av plana formationer, kännetecknat av att en dispersion i vatten bereds av mellan 30 och 90 % mineralfibrer samt resten i huvudsak cellulosa- fibermaterial, varvid minst hälften, företrädesvis mer än hälften av cellulosafibermaterialet bestär av nollfiber, varefter dispersio-nen avvattnas, formas och torkas.

1. Menetelmä rakenteiden valmistamiseksi kuitukoostumuksesta, joka olennaisena aineosana sisältää mineraalikuituja selluloosa-kuituaineen ohella, esimerkiksi tasomaisten rakenteiden muodossa, tunnettu siitä, että valmistetaan vesidispersio, joka sisältää 30-90 % mineraalikuituja ja loput pääasiallisesti sellu-loosakuituainetta, josta vähintään puolet, edullisimmin enemmän kuin puolet muodostuu nollakuiduista, minkä jälkeen dispersiosta poistetaan vettä, se muotoillaan ja kuivataan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitukoostumukseen lisätään kostutusainetta, edullisesti kationisesti vaikuttavaa kostutusainetta.

3. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kuitukoostumukseen lisätään liimaa ja/tai täyteainetta ja/tai paksunnusainetta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitukoostumus sisältää 50-70 % mineraalikuituja.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitukoostumus sisältää 10-70 % sellu-loosakuituja.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kui tukoostumus sisältää 20-30 % se Huloosakuitu ja.

2. Förfaringssätt enligt patentkravet 1, kännetecknat av att tili fiberkompositionen tillsättes ett vätmedel, företrädesvis ett katjoniskt verkande vätmedel.