FI80077C - Ny syntetisk i vatten dispergerande fiber. - Google Patents

Description

1 80077

Uusi synteettinen veteen dispergoituva kuitu

Teknillinen alue Tämä keksintö koskee uutta synteettistä, polymee-5 ristä, veteendispergoituvaa kuitua, erityisesti poly(ety-leenitereftalaatti)kuitua ja sen valmistusta.

Keksinnön tausta

Viime vuosina on ollut kasvavaa kiinnostusta veteen dispertoituviin, synteettisiin kuituihin, erityisesti po-10 lyesterikuituihin. Sellaisia veteen dispergoituvia kuituja käytetään erilaisissa, kuitukangassovellutuksissa, mukaan lukien paperin valmistus ja märkärainatut kuitukankaat, joskus osana seosta, mutta usein yhdessä suurten määrien kanssa puumassaa tai lasikuitua, mutta myös sovellutuksis-15 sa, jotka vaativat polyesterikuitua, s.o. sekoittamattomana muihin kuituihin. Tämä käyttö, ja siihen liittyvät vaatimukset, ovat täysin erilaisia verrattuna aiempaan, tavanomaisempaan käyttöön touvina tai tapulikuituna, jotka on tarkoitettu muutettavaksi tekstiililangoiksi, jotka 20 lopulta käytetään kudotuissa tai neulotuissa kankaissa, Johtuen tarpeesta dispergoida tämä kuitu veteen sen sijaan että se muutetaan langoiksi, esim. prosesseilla kuten karstaus, esim. puuvillasysteemillä. Tämä veteendispergoi-tavuuden vaatimus erottaa keksinnön alueen aiemmista, ta-25 vanomaisemmista polyesteritapulikuiduista.

Useimmat sellaiset veteen dispergoituvat polyes-terikuidut ovat poly(etyleenitereftalaattia) ja valmistetaan pääasiassa samalla, yleisellä tavalla kuin tavanomaiset, tekstiilipolyesteritapulikuidut, paitsi, että useim-30 pia veteendispergoitavia polyesterikuituja ei käherretä, kun taas mikä tahansa polyesteritapulikuitu, joka on tarkoitettu käytettäväksi tekstiililangoissa, yleensä käher-retään sen ollessa touvin muodossa, ennen muuttamista ta-pulikuiduksi. Veteen dispergoituva polyesterikuitu on 35 yleensä valmistettu sulakehräämällä polyesteri filamen- 2 80077 teiksi, yhdistämällä filamentit rouvin muodostamiseksi, vetämällä, levittämällä sopivaa pinnoitetta veteendisper-goitavuusominaisuuksien parantamiseksi, yleensä samalla tavalla kuin viimeistely levitetään touviin tavanomaisil-5 la tekstiilifilamenteilla, ja sitten yleensä ilman mitään käherrystä (tai aiheuttamalla ainoastaan hieman kevyttä aaltomaisuutta eräissä tapauksissa lisätilavuuden tai kol-medimensionaalisen matriisin aikaansaamiseksi), muutetaan touvi tapuliksi. Eräitä aiempia polyesteritapulikuituja 10 on valmistettu kähertämättömässä muodossa, esim. käytettäväksi nukkana nukkakankaissa, mutta sellaista käyttöä varten ei veteendispergoitavuus ole tarpeellista.

Polyesterikuidut ovat luonnostaan hydrofobisia, joten on tarpeellista levittää polyesteriin sopivaa pinnoi-15 tetta, kuten on esitetty Ring et al.:n US-patentissa n:o 4 007 083, Hawkinsin US-patenteissa n:o 4 137 181, 4 179 543 ja 4 294 883, ja Viscose Suissen GB-patentissa n:o 958 430, jotta vältyttäisiin polyesterikuidun luontaiselta hydrofobiselta luonteelta aiheuttamatta vaahtoa tai 20 kuitujen flokkuloitumista. Tämä pinnoite on erottanut veteen dispergoituvan polyesterikuidun tavanomaisemmista polyesteritapulikuiduista, enemmän kuin mikään polyesterin itsensä tai sen muodon kuten poikkipinnan luonteenomainen piirre. Tähän asti, sikäli kuin on tunnettua, kaikkien 25 kaupallisten veteen dispergoituvien polyesterikuitujen poikkipinta on ollut pyöreä. Useimpien kaupallisten poly-esteritapulikuitujen poikkipinta on ollut yleensä pyöreä, koska tätä on pidetty edullisena.

Vaikkakin tähän asti useimmat synteettiset polymee-30 riset, veteen dispergoituvat kuidut on tähän asti muodostettu polyesteristä, sen ollessa edullinen ja sitä on saatavissa paljon, lisääntyviä määriä polyolefiineja ja polyamideja on alettu käyttää veteen dispergoituvissa kuiduissa, ja siten keksintö ei ole rajoittunut ainoastaan poly-35 estereihin, vaan kattaa muut synteettiset polymeerit.

Il 3 80077

Keksinnön yhteenveto

Keksinnön kohteena on synteettinen polymeerikuitu, erityisesti polyesterikuitu Ja varsinkin poly(etyleeni-tereftalaatti)kuitu, joka on tehty veteen dispergoituvaksi 5 veteen dispergoituvuutta edistävällä pinnoitteella.

Keksinnön mukaiselle kuidulle on tunnusomaista, että kuidulla on pyälletyn ovaalin muotoinen poikkileikkaus, joka määritellään seuraavasti: a) toisiaan vastaan kohtisuorassa olevien ison ja 10 pienen symmetria-akselin avulla; b) pitkin symmetria-akseleita mitatun pituuden A ja leveyden B välisen suhteen avulla, joka on 1,4-2,4; c) ison akselin kummassakin päässä sijaitsevan kaistaleen avulla, jonka kärjen säteen suhde rx/R on 0,20- 15 0,45, jossa rx on kaistaleen kärjen säde ja R on soikean poikkileikkauksen rajaavan ympyrän säde; d) pienen akselin kummankin pään kärjen säteen suhteen r2/R avulla, joka on 0,8-2,1 kertaa isolla akselilla sijaitsevien kaistaleiden kärjen säteen r2/R suhde; 20 e) ison ja pienen akselin päiden välillä olevien lovien avulla; ja f) ison akselin vastakkaisilla puolilla olevan kahden loven välisen lyhimmän välimatkan d avulla, Joka on 1,2-2,0 kertaa isolla akselilla olevien kaistaleiden säde 25 rx .

Pyällettyä, ovaalia poikkipintaa on tähän asti käytetty muissa polyesterikulduissa, kuten tässä on kuvattu. Lukuunottamatta poikkipintaa, keksinnön mukainen veteen dispergoituva kuitu voi olla pääasiassa samanlainen kuin 30 aiemmat veteen dispergoituvat polyesterikuidut tai muut synteettiset polymeerikuidut, vaikkakin jäljempänä kuvatut edut voivat antaa mahdollisuuksia lisäsovellutuksiin. Keksintöä kuvataan jäljempänä viitaten erityisesti polyeste-rlkuituun, vaikkakin huomautetaan, että muita synteettisiä 35 polymeerejä, kuten polyamideja ja polyolefiineja, voidaan myös käyttää.

4 80077

Keksinnön mukaisia kuituja voidaan valmistaa tavanomaisesti sulakehräämällä ja vetämällä filamentteja, joilla on sopiva denier-määrä filamenttia kohden (DPF) ja levittämällä niihin sopiva pinnoite veteendispergoitumisomi-5 naisuuksien aikaansaamiseksi. Filamentit leikataan sitten yleensä tapuleiksi, sellaiseen pituuteen, mikä lopullista käyttöä ajatellen on toivottu.

Pyälletyn ovaalin muotoisen poikkipinnan käytön keksinnön mukaisissa veteen dispergoituvissa kuiduissa on 10 yllättäen havaittu edistämistä dispergoitavuutta, verrattaessa pyöreään poikkipintaan, ja tämä saa aikaan tuloksena saatavissa märkärainatuissa kuiduissa paremman yhtenäisyyden, pehmeämmän tunnun, paremman läpinäkymättömyyden ja hyvän permeabiliteetin, kuten esimerkistä tullaan näke-15 mään.

Lyhyt kuvaus piirroksista

Kuviossa 1 on esitettynä pyälletyn ovaalin muotoinen poikkipinta keksinnön mukaiselle tyylitellylle kuidulle.

20 Kuviossa 2 on esitetty tyypillinen kehräyslaitteen suutin keksinnön mukaisten filamenttien kehräämiseksi.

Keksinnön kuvaus

Kuten yllä esitettiin, pyälletyn ovaalin muotoista poikkipintaa on jo käytetty tavanomaisemmissa polyesteri-25 tapulikuiduissa, joka on kehrätty filamenteiksi ja vedetty, leikattu, muutettu kehrätyksi langaksi ja käytetty kudotuissa ja neulotuissa kankaissa. Sellaisella kuidulla ei ole ollut tämän keksinnön vaatimaa veteendispergoitu-misominaisuutta. Vastaavasti tunnetaan jo polyesterifila-30 mentteja, joilla on pyälletyn ovaalin muotoinen poikkipinta, Gorrafan US-patentista n:o 3 914 488, jossa on esitetty käyttöä turkiksen kaltaisissa kankaissa. Pyälletyn ovaalin muotoisia suunnattuja polyesterifilamentteja on myös kuvattu Frankfort et al.:n US-patenteissa n:o 4 134 35 882 ja 4 195 051, joissa filamentit on valmistettu kehrää mällä erittäin suurella nopeudella (6000 ypm), joita suu-

II

5 80077 ria nopeuksia voitaisiin myös käyttää suunnattujen polyes-terifilamenttien valmistamiseksi substraatiksi, johon levitetään sopiva pinnoite veteendispergoitavuusominaisuuk-sien parantamiseksi, ja siten saataisiin keksinnön mukai-5 nen veteen dispergoitava kuitu. Myös Franklinin US-patent-tihakemuksessa 664 803, jätetty 25. lokakuuta, 1984, ehdotetaan osittain suunnattuja pyälletyn ovaalin muotoisen poikkipinnan omaavien filamenttien käyttöä vetäjällä kudotuissa syöttölangoissa. Mikään näistä aiheista ei koske 10 kyseisen keksinnön aluetta. Kuitenkin filamenttisia poly-esterisubstraatteja keksinnön mukaisen veteen dispergoitavan kuidun valmistamista varten voidaan valmistaa niissä kuvatuilla menetelmillä tai niiden sopivilla modifikaatioilla tai muilla tunnetuilla menetelmillä, joita käyte-15 tään ei-pyöreän poikkipinnan omaavien polyesterisäikeiden valmistamiseksi.

Gorrafan US-patentissa n:o 4 914 488 ja Franklinin US-patenttihakemuksessa 664 803 esitetään parametrejä pyälletyn ovaalin muotoiselle poikkipinnalle ja kuvio 1 on 20 pääasiassa sellainen kuin niissä on esitetty. Siten pyälletyn ovaalin muoto on pääasiassa ovaalin muotoinen, jossa merkittävä ero on ison ja pienen akselin pituuksilla ja joka merkittävästi poikkeaa aiemmista, pyöreistä ja moni-kaistaleisista filamenteista tässä suhteessa, siten että 25 voisi olla harhaanjohtavaa pitää tässä yhteydessä kaikkia neljää pyöreää osaa pyälletyssä ovaalissa kaistaleina (kuten teki Gorrafa) sen terminologian mukaan, jota on käytetty alemmin alalla symmetrisille, monikaistaleisille poikkipinnoille. Kuitenkin, edulliset mittasuhteet, oleel-30 lisesti siten kuin Gorrafa ja Franklin ne ovat kuvanneet, voidaan luonnehtia seuraavasti:

Tarkastellaan kuviota 1, kultujen poikkipinnan konfiguraatio voidaan määrittää kuidun poikkipinnan mikrova-lokuvasta.

35 Poikkipinnan pituutta isoa akselia X pitkin on mer kitty A: 11a, joka on myös 2R, poikkipinnan rajaava säde.

6 80077

Poikkipinnan leveys pientä akselia Y pitkin on osoitettu B:llä. Pituuden suhde leveyteen poikkipinnassa on A/B.

Filamenttien sulakehräyksessä, polymeerillä on taipumus virrata tuottaen siten pehmeitä käyriä tai pehmeiden 5 käyrien ja suorien viivojen yhdistelmiä poikkipinnan ympäristössä. Mittaustarkoituksia varten ympäristön voidaan ajatella koostuvan suorista viivoista ja ympyröiden kaarista. Tämän ajatuksen mukaan keksinnön mukaisilla fila-menteilla on kaistale kunkin poikkipinnan ison akselin 10 päähän sijoittuneena, kaistaleen äärimmäisen osuuden ollessa ympyrän kaari, ja sen ollessa edullisesti enemmän kuin puoliympyrä. Kunkin kaistaleen kärjen sädettä on merkitty r2:llä. Vastaavasti poikkipinnan pienen akselin Y kussakin päässä on toinen kaari, jonka sädettä on merkitty 15 r2:11a. Vaikka kuvio 1 osoittaa käyrien keskusten olevan molemmilla kaarilla samassa kohdassa pientä akselia, niin tämä ei ole olennaista. Kaartumisen keskukset voidaan erottaa, esimerkiksi, kuten Gorrafa on kuvannut. Isolla akselilla olevien kaistaleiden kärkien säteiden suhde on 20 r1 /R ja pienen akselin päissä olevien kaistaleiden kärkien säteiden suhde on r2/R.

Toinen poikkipinnan piirre on etäisyys d kahden pykälän välissä mitattuna ison akselin poikki kuidun poikkipinnalla, kuten Gorrafa ja Franklin ovat kuvanneet.

25 Edullisesti mittasuhteet ovat suunnilleen seuraa- vissa suhteissa: - pituuden suhde leveyteen poikkipinnalla, A/B, välillä 1,4-2,4, kärkisäteiden suhde r2/R ison akselin kaistaleilla välillä 0,20-0,45, ja kärkisäteiden suhde r2/R pienellä akselilla välillä 0,8-2,1 kertaa kär-30 kisäteiden suhde r2/R. Poikkipinnan on oltava kunnolla py-älletty, jotta saadaan aikaan keksinnön toivottavat ominaisuudet; tästä syystä suhde d/2rx, on edullisesti noin 0,6-1,0.

Vaikkakin yllämainitut luonnehdinnat voivat näyttää 35 monimutkaisilta, ne ovat varsin yksinkertaisia mitata poikkipinnan näkymästä otetuista mikrovalokuvista.

tl 7 80077

Polyesteritapulikuitujen valmistus on muutoin tavanomaista, sisältäen vaiheet, joissa polymeeri sulakeh-rätään filamenteiksi, filamentit kerätään touviksi, touvi vedetään, ja levitetään sopiva veteen dispergoiva pinnoite 5 ominaisuuksien parantamiseksi. Jos toivotaan alhaista kutistumista, vedetyt filamentit yleensä kiillotetaan.

Sopivan pinnoitteen valinta veteendispergoitavuuden parantamiseksi on tärkeää, ja sellaista pinnoitetta tarvitaan yleensä enemmän, kuin vastaavalla painolla kuitua, 10 jolla on pyöreä poikkipinta ja samanlainen dpf, johtuen pyälletyn ovaalinmuotoisen poikkipinnan ympäristön suuremmasta pinta-alasta. Erityisen tärkeää on saada aikaan hyvät voiteluominaisuudet rajapinnoilla. Tästä syystä etok-siloitu pinnoite on edullinen.

15 Sopivia pinnoitteita on esitetty Hawkinsin US-pa- tenteissa n:o 4 137 181, 4 179 543 ja 4 294 883 ja myös US-patenttihakemuksessa 721 344, joka on samanaikaisesti merkitty van Issumin ja Schluterin nimiin, sisältäen synteettisen, poly(etyleenitereftalaatti)-yksikköjen ja poly-20 (oksialkyleeni)glykolista johdettujen poly(oksialkyleeni )- ryhmien kopolyesterin käytön, jolla on keskimääräinen mo-lekyylimassa välillä 300-6000, kuten on esitetty, esim. McIntyre et ai.:n US-patenteissa n:o 3 416 952, 3 557 039 ja 3 619 269, viitaten niihin; muita hyödyllisiä segmen-25 toituja kopolyestereitä on esitetty Raynoldsin US-paten-tissa n:o 3 981 807; kaikki nämä esitykset on liitetty tähän yhteyteen viitteiksi.

Sellainen polyesterikuitu valmistetaan yleensä ensin jatkuvan, filamenttisen, kähertämättömän touvin muo-30 dossa, tai mikäli vaaditaan lisätilavuutta ja kolmidimen-sioisempaa matriisia, filamentit voidaan tehdä kevyesti aaltomaisiksi miedolla käherryksen tapaisella käsittelyllä, ja kähertämättömät tai kevyesti aaltomaiset säikeet leikataan toivottuun pituuteen, s.o. veteen dispergoituvan 35 kuidun muodostamiseksi, joka kuitu yleensä myydään paalien muodossa tai leikatun kuidun muiden pakkausten muodossa.

8 80077

Sopivat leikkauspituudet ovat yleensä noin 5-90 mm (1/4-3 tuumaa), yleensä 60 millimetriin asti (2-1/2 tuumaa) ja pituus/halkaisija-suhde (L/D) on noin 100:1 - 2000:1, edullisesti noin 150:1 - 2000:1, sen ollessa keksinnön 5 etu, että hyvä toimintakyky on saavutettu keksinnön mukaisella edullisella veteen dispergoituvalla kuidulla sellaisella L/D-suhteella, joka on korkeampi kuin se, jota pidetään tyydyttävänä aiemmilla veteen dispergoituvilla poly-esterikuiduilla. Esimerkiksi, koneiden valmistajat ovat 10 yleensä suositelleet, että L/D-suhde ei ylittäisi 500:1, ja monet käyttäjät ovat pitäneet jopa tätä lukua epärealistisen korkeana. Sopiva denier-luku filamenttia kohden on yleensä noin 0,5-20. Pinnoitetta on yleensä mukana määrä, joka on noin 0,04-1,0 prosenttia kuidun painosta 15 (OWF%), sen ollessa etu, että pienempiä määriä voidaan yleensä käyttää, kuin on pidetty tyydyttävänä alalla aiemmin.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä polyesterikui-dun valmistamiseksi, jossa on veteen dispergoituvuutta 20 edistävä päällyste ja joka on valmistettu sulakehräämällä polyesteri filamenteiksi, vetämällä touvi ja leikkaamalla filamentit katkokuiduiksi. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että polyesteri kehrätään filamenteiksi, joilla on pyälletyn ovaalin muotoinen poikkileik-25 kaus, joka määritellään seuraavasti: a) toisiaan vastaan kohtisuorassa olevien ison ja pienen symmetria-akselin avulla; b) pitkin symmetria-akseleita mitatun pituuden A ja leveyden B välisen suhteen avulla, joka on 1,4-2,4; 30 c) ison akselin kummassakin päässä sijaitsevan kaistaleen avulla, jonka kärjen säteen suhde rx /R on 0,20-0,45, jossa τ1 on kaistaleen kärjen säde ja R on soikean poikkileikkauksen rajaavan ympyrän säde; d) pienen akselin kummankin pään kärjen säteen suh-35 teen r2/R avulla, joka on 0,8-2,1 kertaa isolla akselilla sijaitsevien kaistaleiden kärjen säteen rx/R suhde;

II

9 80077 e) ison ja pienen akselin päiden välillä olevien lovien avulla; ja f) ison akselin vastakkaisilla puolilla olevan kahden loven välisen lyhimmän välimatkan d avulla, joka on 5 1,2-2,0 kertaa isolla akselilla olevien kaistaleiden säde rx, että filamentit pinnoitetaan poly(etyleeni)ftalaat-ti):a olevien toistuvien yksiköiden ja poly(oksialkylee-ni)ryhmien segmentoidulla synteettisellä kopolyesterillä, jotka poly(oksialkyleeni)ryhmät on johdettu poly(oksialky-10 leeniJglykolista, jonka molekyylipaino on 300-6000, ja että filamentit leikataan pituuteen 5-90 mm.

Pinnoite kovetetaan edullisesti filamenttien pinnalle kuumentamalla pinnoitettuja filamentteja, tai tuloksena saatua tapulikuitua, mikäli toivottua, lämpötilaan, 15 joka on noin välillä 100° ja 190°C, kestävyyden parantamiseksi.

Keksintöä selventää edelleen seuraava esimerkki, jossa kaikki osat ja prosenttiosuudet ovat painosta laskettuja, jollei muutoin ole osoitettu, ja 0WF on "kuidun 20 painosta" (kiinteä). Viittauksia tehdään useisiin langan ominaisuuksien mittauksiin, kuten lujuusominaisuuksiin (lujuus ja murtovenymä), jotka on mitattu Frankfort et ai.:n US-patentissa n:o 4 134 882 kuvaamien menetelmien mukaan. Ymmärrettävää on, että muita olosuhteita voidaan 25 käyttää, esim. muita suutinmalleja, kuten on esitetty Gor-rafan US-patentissa n:o 3 914 488.

Esimerkki

Seuraavat kuidut, kuitu A, vertailukuitu pyöreäl-lä poikkipinnalla, ja kuitu X, keksinnön mukainen pyälle-30 tyn ovaalinmuotoisen poikkipinnan omaava kuitu, kehrättiin molemmat poly(etyleenitereftalaatista), joka sisäinen viskositeetti oli 0,64, ja joka sisälsi 0,3 % Ti02 kiiltoa poistavana aineena.

Kuitu A kehrättiin 1600 ypm:n nopeudella (1463 35 m/min) filamenteiksi tavanomaisella säteettä!seilä ilma-sammutuksella käyttäen 900 reiän kehruuelintä, jossa oli 10 80077 pyöreitä reikiä, joiden halkaisija oli 0,015 tuumaa (0,4 mm) ja kapillaaripituus 0,030 tuumaa (0,8 mm), 270°C:n blokkilämpötilassa, ja polymeerin läpimeno oli 68,2 nau-laa/tunti (30,9 kg/h). Denier-luku filamenttia kohden oli 5 3,7. Kuitu A suunnattiin sitten johtamalla syöttörumpusar- jan yli nopeudella 29,3 ypm (26,8 m/min), jota seurasi sarja vetorumpuja 80,0 ypm:llä (73,2 m/min) ja syötettiin liukuhihnalla ulosvetorummuilla nopeudella 80,1 ypm (73,2 m/min). Syöttörumpuosuuksien välillä filamentit käsitel-10 tiin 45°C:ssa vesihauteessa. Syöttö- ja vetorumpujen välissä köysi suihkutettiin 98°C:11a vedellä. Veto- ja ulos-vetorumpujen välissä levitettiin kaupallista, veteen dis-pergoivaa pinnoitetta (50/50 seos lauryylialkoholin monoja dihappofosfaattiesterien kaliumsuola/talialkoholi, joka 15 oli etoksiloitu 25 moolilla etyleenioksidia). Filamentit vapautettiin sitten uunissa 150°C:ssa 6 minuutin ajan.

Kuitu X valmistettiin samanlaisella tavalla tuotteeseen A nähden, paitsi että 1054 filamenttia, joiden dpf oli 2,98 ja joiden poikki pinta oli pyälletyn ovaalin muo-20 toinen, kehrättiin kuvan 2 mukaisten kapillaarien läpi, blokkilämpötilan ollessa 274°C ja läpimeno 67 naulaa/tunti (30,4 kg/h). Rumpunopeudet suuntauksessa olivat: syöttö-rummut 34,1 ypm (31,2 m/min), vetorummut 80,2 ypm (73,3 m/min) ja ulosvetorummut 79,1 ypm (72,3 m/min), ja kor-25 keampaa veteendispergoivan pinnoitteen pitoisuustasoa käytettiin vastaamaan pyälletyn ovaalin suunnilleen 13 % korkeampaa pinta-alaa.

Kuidun X poikkipinnoilla mittasuhteet olivat seu-raavissa, keskimääräisissä suhteissa: A/B = 1,57, r1/R = 30 0,38, r2/R - 0,42 ja d/2^ = 0,83.

Vedettyjen, pinnoitettujen säikeiden ominaisuuksia on vertailtu taulukossa 1.

Il 11 80077 TAULUKKO 1

Näyte A X

Poikkipinta Pyöreä Pyälletty-ovaali dpf (denier/kuitu) 1,47 1,51 5 pinnoite OWF (%) 0,4 0,7 kutistuma keitettäessä (%) 1,0 0,2 kutistuma kuivassa lämmössä (196° C) (%) 2,45 3,1 murtolujuus 4,5 4,7 10 murtovenymä (%) 42 36 lujuus 2 %:n venymällä (g/d) 0,93 0,90

Molemmat tyypit leikattiin siten, että ne muodostivat 1/4, 3/8, 1/2 ja 3/4 tuuman (6 mm, 9,5 mm, 12,7 mm, 19 mm) pituuteen leikattuja veteen dispergoituvia kuituja 15 ja ne testattiin Fourdrinier-koneen kaltevalla viiralla. Kuituja dispergoitiin kolmen minuutin ajan pienessä puu-massansekoittimessa 0,75 %:n koostumuksella (naulaa kuitua, 100 naulaa lietettä tai sulppua kohden). Sylinteri-mäinen massansekoitin oli suunnilleen 3 jalkaa (0,915 m) 20 halkaisijaltaan ja 6 jalkaa syvyydeltään (1,83 m). Kuidut sekoitettiin sitten hienontamattoman sulfiittimassan kanssa, jotta muodostettiin 50 %:n polyesteriseos ja laimennettiin 0,1 %:n koostumukseen 10 kuutiometrin varastotan-kissa. Tämä raaka-aine laimennettiin edelleen koneen perä-25 laatikossa 0,0143 %:n koostumukseen ja siitä muodostettiin 0,5 m leveä, märkärainattu, kuitukangas nopeudella 20 m/minuutti. Akryylinen sideaine, Acronyl 240D, levitettiin suihkuttamalla Fourdrinier-koneen viiran loppuosassa. Kangas kovetettiin sitten läpi-ilmakuivaimessa 150°C:ssa. 30 Viimeistelty kangas painot keskimäärin 40 grammaa/neliö-metri.

Dispersion laatu voidaan arvioida annetusta näytteestä tuotetun kankaan yhtenäisyydestä. Kun leikkauspi-tuus kasvaa, kankaan yhtenäisyyden voidaan yleensä odottaa 35 kärsivän merkittävästi. Pitempien kuitujen käytöstä voi 12 80077 kuitenkin seurata merkittäviä etuja, koska esimerkiksi kankaan leikkauslujuus kasvaa. Käytännössä kankaan tuottaja sen vuoksi yleensä toivoo käytettävän pisimpiä kuituja, jotka täyttävät hänen yhtenäisyysstandardinsa. Siten, 5 pitempi kuitu parannetulla tai yhtäläisellä yhtenäisyydellä olisi edullinen. Kangasnäytteet kuiduista A ja X esiteltiin toisistaan riippumatta 10 henkilön paneelille (jossa oli tasaisesti sekä miehiä että naisia), jonka pyydettiin pistämään kankaat järjestykseen silmämääräisesti 10 yhtenäisyyden mukaan, josta tulokset on esitetty taulukossa 2, kaikista yhtenäisimmän saadessa arvosanan 1, s.o. alhaisin pistemäärä.

TAULUKKO 2 15 Keskimääräinen

Arvio Kuitu Leikkauspituus, tuumia pistemäärä_ 1 X 1/4 (6 mm) 1,1 2 A 1/4 (6 mm) 2,0 3 X 3/8 (9,5 mm) 2,9 20 4 X 1/2 (12,7 mm) 4,4 5 A 3/8 (9,5 mm) 4,6 6 A 1/2 (12,7 mm) 6,2 7 X 3/4 (19 mm) 6,8 8 A 3/4 (19 mm) 7,0 25 Kuten voidaan nähdä, kukin pyälletty ovaali -kangas (X) sai paremmat pisteet, s.o. oli edullinen kankaan yhtenäisyyden suhteen verrattuna pyöreään vastineeseen, joka oli leikattu samaan pituuteen. Itse asiassa 1/2 tuuman (1,27 cm) tuote X oli edullinen, kapealla marginaalilla, 30 verrattuna sitä merkittävästi lyhyempään 3/8 tuuman (0,95 cm) tuote A:hän.

Yleinen vika märkärainatuissa, kuitukankaissa on kaksi kuiturykelmää, jotka ovat yhden pitkän kappaleen yhdistämiä. Näitä vikoja kutsutaan "käsipainoiksi", tai 35 jos ne ovat yksipäätteisiä, rykelmiksi. Sellaisten vikojen li 13 80077 lukumäärä määritettiin tunnetulla painolla kangasta, kaikilla leikkauspituuksilla ja molemmilla kuiduilla. Keskimäärin tuotteessa X, pyälletty ovaali-muoto, oli 44 % vähemmän vikoja 100 grammassa kangasta, kuin oli vertailu-5 tuotteessa. Tämä voi mahdollisesti aiheutua kuidun taipu-mismodulin asymmetrisestä luonteesta, joka rajoittaa pyäl-letyn ovaalin muotoisten, pitkien kuitujen vapautta vastata valkoisen veden pyörteisiin.

Fysikaaliset standardiominaisuudet mitattiin sar-10 jalla kankaita Herty Foundationilla, Savannahissa, GA. Verrattuna kullakin kertaa kuituun A 100 %:na, kuidulla X oli seuraavat keskimääräiset ominaisuudet: ilman permeabiliteetti, Gurley 101 % läpinäkymättömyys, ISO 2471 108 % 15 bulkki, TAPPI T410 om-83 ja T411 om-83 96 % vetolujuus, TAPPI T494 om-81 112 % vetovenymä, TAPPI T494 om-81 93 % leikkauslujuus, TAPPI T414 om-82 100 %

Vastapainoksi, tuote X osoitti edullisia puolia 20 sellaisissa tärkeissä ominaisuuksissa kuin suurempi läpinäkymättömyys ja suurempi vetolujuus samalla kuin vetovenymä ja bulkki huononivat vähäisesti. Tuotteen X kankaalla on myös miellyttävä, pehmeä tunto.

Käytettäessä sopivaa määrää soveltuvaa, veteen dis-25 pergoituvaa pinnoitetta, keksinnön pyälletyn ovaalin muotoisen poikkipinnan omaava kuitu on antanut kankaalle poikkeuksellisen yhtenäisen dispersion, läpinäkymättömyyden ja pehmeän tunnon.

Kankaat, jotka on valmistettu 80 %/20 % sulfaatti-30 massan seoksesta, samanlaisista pyälletyn ovaalin muotoisista, veteen dispergoituvista kuiduista, erilaisella pinnoitteella, ovat osoittautuneet yhdenmukaisesti parempaa läpinäkymättömyyttä, kuin kankaat, joissa on vaihtelevia painoja polyesterikuituja, joilla on pyöreä poikkipinta. 35 Teoreettisesti tarkastellen olisi ollut odotetta- 14 80077 vissa, että tavanomaisen pyöreän poikkipinnan omaavilla, veteen dispergoituvilla kuiduilla olisi saatu yhtenäisemmät dispersiot, ja siitä johtuen yhtenäisemmät märkäraina-tut kankaat. Tämä johtuu siitä, että kuidun dispergoimi-5 seen tarvittava pintaenergia (tai muiden artikkeleiden dispergoimiseen) on: energia = (pintajännitys) x (dispergoitunut pinta-ala dis-pergoimaton pinta-ala).

Dispergoimaton kuitu esiintyy kasoina tai rykelmi-10 nä, joissa on useita satoja kuituja, joista useimmat ovat kasojen sisällä. Sen vuoksi dispergoimaton pinta-ala on mitättömän pieni verrattuna dispergoituun alueeseen, ja energiatermi voidaan ilmaista aproksimoidusti: energia « (pintajännitys) x (kuitujen lukumäärä) x (kuidun pinta-15 ala).

Tämä energiatermi kuvaa sekä kuidun dispergoimiseen tarvittavaa energiaa ja uudelleen ragglomeroitumista aiheuttavan voiman vapaata energiaa. Sen vuoksi annetun pinnoitteen ja kuidun denier-luvun ollessa mikä tahansa, voi-20 täisiin odottaa alemman pinta-alan omaavien kuitujen aikaansaavan yhtenäisemmän dispersion ja siten myös yhte-näisemmän kankaan. Vähimmäispinta-ala painoyksikköä kohden on, annetulla kuidulla silloin kun poikkileikkaus on pyöreä, jolloin pyören poikkileikkauksen voitaisiin odottaa 25 sen vuoksi olevan edullinen.

Yllättäen kuitenkin nämä pyälletyn ovaalin muotoiset kuidut, huolimatta noin 15 % suuremmasta pinta-alasta, antoivat yhtenäisempiä kankaita. Rajoittamatta keksintöä mihinkään teoriaan, tämä voi johtua kuidun hydrodynaami-30 sesta muodosta, joka voi tehokkaammin käyttää tarjolla olevaa energiaa sekoittimen leikkauskentässä.

Il

Claims (9)

1. Synteettinen polymeerikuitu, erityisesti polyes-terikuitu ja varsinkin poly(etyleenitereftalaatti)kuitu, 5 joka on tehty veteen dispergoituvaksi veteen dispergoitu-vuutta edistävällä pinnoitteella, tunnettu siitä, että kuidulla on pyälletyn ovaalin muotoinen poikkileikkaus, joka määritellään seuraavasti: a) toisiaan vastaan kohtisuorassa olevien ison ja 10 pienen symmetria-akselin avulla; b) pitkin symmetria-akseleita mitatun pituuden A ja leveyden B välisen suhteen avulla, joka on 1,4-2,4; c) ison akselin kummassakin päässä sijaitsevan kaistaleen avulla, jonka kärjen säteen suhde rx/R on 0,20- 15 0,45, jossa rj on kaistaleen kärjen säde ja R on soikean poikkileikkauksen rajaavan ympyrän säde; d) pienen akselin kummankin pään kärjen säteen suhteen r2/R avulla, joka on 0,8-2,1 kertaa isolla akselilla sijaitsevien kaistaleiden kärjen säteen rx/R suhde; 20 e) ison ja pienen akselin päiden välillä olevien lovien avulla; ja f) ison akselin vastakkaisilla puolilla olevan kahden loven välisen lyhimmän välimatkan d avulla, joka on 1,2-2,0 kertaa isolla akselilla olevien kaistaleiden säde 25 rx .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polymeerikuitu, tunnettu siitä, että kuidun pinnoite on veteen dispergoituvuutta edistävä etoksiloitu pinnoite, jota on läsnä määränä noin 0,04-1,0 % laskettuna kuidun painosta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen polymeerikuitu, tunnettu siitä, että kuidun veteen dispergoituvuutta edistävä pinnoite koostuu oleellisesti poly(etylee-nitereftalaatti):a olevien toistuvien yksiköiden ja poly-(oksialkyleeni)ryhmien segmentoidusta kopolyesteristä, 35 jotka poly(oksialkyleeni)ryhmät on johdettu poly(oksialky- 16 80077 leeni)glykolista, jonka keskimääräinen molekyylipaino on 300-6000.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen polymee-rikuitu, tunnettu siitä, että se on leikatun kui- 5 dun pakkauksen muodossa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen polymee-rikuitu, tunnettu siitä, että se on oleellisesti kihartamaton, sen leikkauspituus on noin 5-90 mm, pi-tuus/halkaisija-suhde on noin 100:1-2000:1 ja denier-luku 10 on noin 0,5-20.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukaiset polymeerikuidut, tunnetut siitä, että ne ovat jatkuvan, filamentti-sen, kihartamattoman touvin muodossa.

7. Menetelmä polyesterikuidun valmistamiseksi, jos-15 sa on veteen dispergoituvuutta edistävä päällyste ja joka on valmistettu sulakehräämällä polyesteri filamenteiksi, vetämällä touvi ja leikkaamalla filamentit katkokuiduiksi, tunnettu siitä, että polyesteri kehrätään filamen-teiksi, joilla on pyälletyn ovaalin muotoinen poikkileik-20 kaus, joka määritellään seuraavasti: a) toisiaan vastaan kohtisuorassa olevien ison ja pienen symmetria-akselin avulla; b) pitkin symmetria-akseleita mitatun pituuden A ja leveyden B välisen suhteen avulla, joka on 1,4-2,4; 25 c) ison akselin kummassakin päässä sijaitsevan kaistaleen avulla, jonka kärjen säteen suhde r1/R on 0,20-0,45, jossa ra on kaistaleen kärjen säde ja R on soikean poikkileikkauksen rajaavan ympyrän säde; d) pienen akselin kummankin pään kärjen säteen suh-30 teen r2/R avulla, joka on 0,8-2,1 kertaa isolla akselilla sijaitsevien kaistaleiden kärjen säteen τλ/R suhde; e) ison ja pienen akselin päiden välillä olevien lovien avulla; ja f) ison akselin vastakkaisilla puolilla olevan kah-35 den loven välisen lyhimmän välimatkan d avulla, joka on II 17 80077 1,2-2,0 kertaa Isolla akselilla olevien kaistaleiden säde rx, että filamentit pinnoitetaan poly(etyleeni)ftalaat-ti):a olevien toistuvien yksiköiden ja poly(oksialkylee-ni)ryhmien segmentoidulla synteettisellä kopolyesterillä, 5 jotka poly(oksialkyleeni)ryhmät on johdettu poly(oksialky-leeni)glykolista, jonka molekyylipaino on 300-6000, ja että filamentit leikataan pituuteen 5-90 mm.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kopolyesteripinnoitetta käy- 10 tetään 0,04-1,0 %:n määrä laskettuna filamenttien painosta.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinnoite kovetetaan filamenttien pinnalle kuumentamalla 100-190°C:seen. ie 80077