FI90678B - Menetelmä kosteana kokoonpantujen, yksittäisiä, kovetettuja kuituja sisältävien koostumusten valmistamiseksi - Google Patents

Description

1 90678

Menetelmä kosteana kokoonpantujen, yksittäisiä, kovetettuja kuituja sisältävien koostumusten valmistamiseksi

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää, jolla yk-5 sittäisistä, kovetetuista kuiduista valmistetaan kosteana kokoonpantuja koostumuksia.

Pääosin yksittäisessä muodossa kovetettuja kuituja ja erilaisia tällaisten kuitujen valmistusmenetelmiä on esitetty alalla. Termi "yksittäinen, kovetettu, ristisi-10 doksellinen kuitu" viittaa selluloosakuituihin, joissa on pääasiassa kuitujen sisäisiä kemiallisia ristisidoksia. Tämä tarkoittaa sitä, että ristisidokset ovat pääosin yksittäisen kuidun selluloosamolekyylien välillä eivätkä eri kuitujen selluloosamolekyylien välillä. Yksittäiset, sil-15 loitetut kuidut ja muut yksittäiset, kovetetut kuidut on tavallisesti katsottu käyttökelpoisiksi käytettäviksi absorboivissa tuotteissa. Yleisesti on esitetty kolme menetelmäluokkaa valmistaa yksittäisiä, kovetettuja kuituja muodostamalla sisäisiä ristisidoksia. Näihin seuraavana 20 esiteltäviin menetelmiin viitataan tässä nimillä 1) kuivana ristisidoksia muodostava menetelmä, 2) vesiliuoksessa ristisidoksia muodostava menetelmä ja 3) pääosin vedettömässä liuoksessa ristisidoksia muodostava menetelmä. Kuidut sinänsä ja yksittäisiä, kovetettuja kuituja sisältävät 25 koostumukset tuovat yleensä parannuksen vähintään yhteen merkittävään absorboimisominaisuuteen verrattuna tavallisiin, ei-ristisidoksellisiin kuituihin. Usein tämä absorp-tiokyvyn parannus on esitetty absorboimiskapasiteettina. Lisäksi yksittäisistä ristisidoksellisista kuiduista val-30 mistetuilla koostumuksilla on suurempi märkäkimmoisuus ja kuivakimmoisuus verrattuna ei-ristisidoksellisista kuiduista valmistettuihin koostumuksiin. Termillä "kimmoisuus" tarkoitetaan tässä selluloosakuiduista valmistettujen vanujen kykyä palata laajempaan, alkuperäiseen muotoo-35 nsa vapautettaessa puristavasta voimasta. Kuivakimmoisuu- 2 90678 della tarkoitetaan absorboivan koostumuksen kykyä laajeta poistettaessa puristava voima, silloin kun kuidut ovat pääosin kuivissa olosuhteissa. Märkäkimmoisuus viittaa erityisesti absorboivan koostumuksen kykyyn laajeta puris-5 tavan voiman poistamisen jälkeen, silloin kun kuidut ovat kosteissa olosuhteissa. Tämän keksinnön tarkoituksia ja esitetyn koostumuksen tarkoituksia varten tulee märkäkim-moisuuden olla havaittavissa ja esitetty absorboivalle koostumukselle, joka on kostutettu kyllästymispisteeseen 10 asti.

Menetelmiä, joilla valmistetaan yksittäisiä, ris-tisidoksellisia kuituja käyttäen kuivaa ristisidoksia muodostavaa menetelmää, esitetään US-patentissa nro 3 224 926, joka on annettu L.J. Bernardinilie joulukuun 15 21. päivänä 1965. Yksittäisiä, ristisidoksellisia kuituja on tuotettu kyllästämällä turvonneita kuituja vesiliuoksessa ristisidoksia muodostavalla aineella, poistamalla vesi ja kuiduttamalla kuidut mekaanisesti, ja kuivaamalla kuidut korotetuissa lämpötiloissa, jolloin saadaan aikai-20 seksi ristisidosten muodostuminen, samalla kun kuidut ovat pääosin yksittäisessä tilassa. Kuituihin muodostuu luonnostaan sisäisiä ristisidoksia turpoamattomassa, kokoonpannussa tilassa, mikä johtuu siitä että ne on dehydrattu ennen ristisidosten muodostamista. Prosessiin, jollainen 25 esitetään US-patentissa nro 3 224 926, jossa ristisidosten muodostaminen suoritetaan siten, että kuidut ovat turpoamattomassa kokoonpannussa muodossa, viitataan "kuivana ristisidokselliseksi tehtyjen" kuitujen valmistusmenetelmänä. Kuivana ristisidoksellisiksi tehdyille kuiduille on 30 ominaista huonot nesteenpidätysarvot (FRV). US-patentissa nro 3 440 135, joka on annettu R. Chungille huhtikuun 22. päivänä 1969, esitetään kuitujen upottaminen ristisidoksia muodostavan aineen vesiliuokseen, jotta redusoidaan kuitujen sisäistä sidoskapasiteettia, ennen kuin suoritetaan 35 kuiva ristisidosten muodostaminen samalla tavalla kuin US- 3 90678 patentissa nro 3 224 926. Tämän aikaa kuluttavan esikäsittelyn, edullisesti 16 - 48 tuntia, esitetään parantavan tuotteen laatua pienentämällä lyhyiden osien pitoisuutta, joka aiheutuu epätäydellisestä kuiduttumisesta.

5 Menetelmiä, joilla tuotetaan vesiliuoksessa ristis- idokselliseksi muodostettuja kuituja, esitetään esimerkiksi US-patentissa nro 3 241 553, joka on annettu F.H. Stei-gerille maaliskuun 22. päivänä 1966. Yksittäisiä, ristisi-doksellisia kuituja valmistetaan muodostamalla kuituihin 10 ristisidoksia vesiliuoksessa, jossa on ristisidoksia muodostavaa ainetta ja katalyyttiä. Tällä tavalla muodostettuihin kuituihin viitataan tässä "vesiliuoksessa ristisi-doksellisiksi muodostettuina" kuituina. Koska vesi aiheuttaa selluloosakuiduille turpoamisvaikutuksen, on vesiliu-15 oksessa ristisidoksellisiksi muodostetut kuidut tehty ris-tisidoksellisiksi ei-kokoonpannussa, turvonneessa tilassa. Verrattuina kuivana ristisidoksellisiksi tehtyihin kuituihin ovat US-patentissa 3 241 553 esitetyt kuidut taipui-sampia ja vähemmän kovia ja niille on luonteenomaista suu-20 rempi nesteenpidätyskyky (FRV). Vesiliuoksessa ristisidoksellisiksi tehdyistä kuiduista valmistetuilla koostumuksilla on huonompi märkä- jakuivakimmoisuus kuin vanuilla, jotka on valmistettu kuivana ristisidoksellisiksi tehdyistä kuiduista.

25 US-patentissa nro 4 035 147, joka on annettu S. Sangenisille, G. Guiroylle ja J. Querelle heinäkuun 12. päivänä 1977, esitetään menetelmä, jolla tuotetaan yksittäisiä, ristisidoksellisia kuituja liittämällä yhteen de-hydrattuja, turpoamattomia kuituja ristisidoksia muodosta-30 van aineen ja katalyytin kanssa pääosin vedettömässä liuoksessa, joka sisältää niin pienen määrän vettä, ettei se riitä aiheuttamaan kuitujen turpoamista. Ristisidosten muodostuminen tapahtuu samalla, kun kuidut ovat pääosin vedettömässä liuoksessa. Tällaiseen menetelmään viitataan 35 tässä vedettömässä liuoksessa suoritettuna ristisidosten 4 90678 muodostamismenetelmänä; ja näin valmistettuihin kuituihin viitataan vedettömässä liuoksessa ristisidoksellisiksi tehtyinä kuituina. Kuten kuivana ristisidoksellisiksi tehdyt kuidut, ovat vedettömässä liuoksessa ristisidokselli-5 siksi muodostetut kuidut hyvin kovettuneita ristisidosten vaikutuksesta, ja absorboivilla koostumuksilla, jotka on valmistettu niitä käyttäen, on suhteellisen hyvät märkä-ja kuivakimmoisuudet.

Ristisidoksellisilla kuiduilla, joita on esitetty 10 edellä, esitetään olevan käyttöä tiheydeltään pienissä absorboivan aineen sovellutuksissa, kuten vaipoissa, ja myös suuremman tiheyden omaavissa absorboivien aineiden sovellutuksissa, kuten kuukautissuojissa. Tällaisilla kuiduilla ei kuitenkaan ole ollut riittäviä absorboimisomi-15 naisuuksia, kun otetaan huomioon niiden haitat ja kustannukset verrattuina tavallisiin kuituihin, ja siten ne eivät ole saaneet merkittävää kaupallista menestystä.

Eräs vaikeus, joka on havaittu yksittäisillä, ristisidoksellisilla kuiduilla, erityisesti kuivassa ja ve-20 dettömässä liuoksessa ristisidoksellisiksi tehdyillä kuiduilla, on se, että kuidut nopeasti flokkuloituvat kerrostettaessa märkänä huokoiselle muodostusviivalle. Tämä on estänyt absorboivien märkänä muodostettavien koostumusten sekä tiivistettyjen arkkien valmistamisen, mikä tekisi 25 mahdolliseksi kuitujen taloudellisen siirtämisen paperi- tuotetehtaaseen.

Tämän keksinnön kohteena on aikaansaada parannettuja menetelmiä, joilla voidaan valmistaa yksittäisiä, ris-tisidoksellisia kuituja käytettäviksi märkänä kerrostetta- 30 viin koostumuksiin.

Keksinnön kohteena on siten jatkuvatoiminen menetelmä arkin valmistamiseksi, joka sisältää silloitettuja selluloosakuituja, joilla on suuri taipumus flokkautua, kun mainittujen kuitujen vesipitoinen suspensio kerroste-35 taan muodostusviiralle paperinvalmistustyyppisessä lait- 5 906^8 teessä, jolloin a) valmistetaan kuitumainen liete, joka sisältää yksittäisiä, kovetettuja kuituja ja nesteväliainetta, b) kerrostetaan liete huokoiselle muodostusviiral- 5 le, c) suunnataan joukko nestevirtauksia alaspäin muo-dostusviiralle kerrostettujen kuitujen päälle ja valutetaan neste pois kuiduista, jolloin virtaukset on järjestetty yhdensuuntaisesti muodostusviiran konesuunnan kansio sa, jolloin nestevirtaukset hajottavat kuitujen muodostamat flokit ja estävät kuitujen flokkien muodostumisen, jolloin mainitut kuidut saadaan olennaisesti ei-flokkau-tuneessa muodossa, ja d) asetetaan mainitut kuidut arkkimuotoon vaiheen 15 c) jälkeen, kun kuidut ovat olennaisesti ei-flokkautunees- sa muodossa.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että vaiheessa (a) valmistetaan kuitumainen liete, joka sisältää mainittuja kuituja ja vettä, jolloin kuidut on 20 ilmakuivattu ja silloitettu, kun ne ovat yksittäisiä ja estymättömiä, ristisidoksia muodostavan aineen kanssa, joka valitaan ryhmästä C2-C8-dialdehydit, C3-C8-dialdehydi-happoanalogit, joissa on vähintään yksi aldehydiryhmä, sekä mainittujen dialdehydien ja dialdehydihappoanalogien 25 oligomeerit, jolloin kuidut on saatettu kosketuksiin riittävän määrän kanssa ristisidoksia muodostavaa ainetta, niin että 0,5 mooli-% - 3,5 mooli-% ristisidoksia muodostavaa ainetta, laskettuna selluloosan anhydroglukoosimoo-limäärästä, on reagoinut kuitujen kanssa kuitujensisäisten 30 ristisidosten muodostamiseksi ja niin, että kuitujen ve-denpidätysarvo on 25 - 60; vaiheessa (c) suunnataan sarja vesisuihkuja mainitun lietteen päälle, kun vedenvaluminen kuiduista etenee, jolloin sarja suihkuja on järjestetty poikkisuunnassa asetettuihin 35 riveihin ja jokainen rivi on sijoittunut vieressä olevaan β 90678 konesuunnassa ja jolloin peräkkäisten suihkujen virtamäärä ja virtausnopeus pienenevät progressiivisesti samalla kun niillä on riittävät virtamäärät ja virtausnopeudet, niin että ne olennaisesti hajottavat mainittujen kuitujen muo-5 dostamat flokit ja estävät kuitujen flokkien lisämuodostu-misen, ja siitä, että vaiheessa (d) mainitut kuidut puristetaan muodostusviiraa vasten sylinterimäisellä seulatelalla.

Vaihe, jossa kuidut muodostetaan arkkimuotoon, voi-10 daan suorittaa puristamalla kuidut muodostusviivaa vastaan, kuten sylinterimäistä Dandy Rollia vastaan. Edullisesti kuitujen päälle kohdistetaan nestevirtauksien joukko, joilla virroilla on asteittain pienenevä tilavuusvir-tausnopeus. Yksittäiset, kovetetut kuidut voidaan myös 15 sekoittaa tavallisten, kovettamattomien kuitujen kanssa tai hyvin jauhettujen, kovettamattomien kuitujen kanssa niiden ollessa lietteen muodossa.

Yksittäisiä kovetettuja kuituja, jotka on valmistettu erilaisista luonnonlähteistä peräisin olevista sel-20 luloosakuiduista, voidaan käyttää keksinnössä. Edullisesti käytetään havupuiden, lehtipuiden tai puuvillakuitujen hajotettuja kuituja. Keksinnön raaka-aineena voidaan käyttää myös espartoruohon, bagassin, kovien karvojen, pellavan ja muiden puukuitujen tai selluloosakuitujen lähteitä. 25 Kuituja voidaan käyttää lietteenä, kerrostettuna tai ker-rostamattomana. Kuidut, joita käytetään märkätaitettuna massa-arkkina, kuivataitettuna massa-arkkina tai muussa kerrosmaisessa muodossa, muutetaan edullisesti ei-kerros-maiseen muotoon mekaanisesti hajottamalla arkki, edulli-30 sesti ennen kuin kuidut yhdistetään ristisidoksia muodostavan aineen kanssa. Kuituja käytetään edullisesti myös märkänä tai kostutetussa muodossa. Edullisesti kuidut ovat koskaan kuivaamatonta laatua. Kun kysymyksessä on kuiva-taitettu massa-arkki, on edullista kostuttaa kuidut ennen 35 mekaanista hajottamista, jotta kuitujen vahingoittuminen 7 90673 olisi mahdollisimman vähäistä. Kyseisessä keksinnössä käyttökelpoisia ovat myös synteettistä alkuperää olevat yksittäiset kuidut, joilla on pyrkimys liittyä yhteen liuoksessa kuitujen kemian, geometrian tai näiden tai muiden 5 tekijöiden yhteisvaikutuksesta.

Tässä keksinnössä käytettävä paras selluloosakuitu riippuu aiotusta lopullisesta käyttökohteesta. Yleisesti edullisia ovat sellukuidut valmistettuina tavallisilla selluloosan valmistusmenetelmillä. Käyttökelpoisia ovat 10 täysin valkaistut, osittain valkaistut ja valkaisemattomat kuidut. Toisinaan voi olla toivottavaa käyttää valkaistua sellua, koska se on erittäin kirkasta ja kuluttajalle miellyttävää. Eräässä uudessa keksinnön suoritusmuodossa, joka esitetään myöhemmin tarkemmin, kuidut valkaistaan 15 osittain, muodostetaan ristisidokset ja valkaistaan sitten täydellisesti. Paperipyyheliinoja ja vaippojen absorboivia kerroksia varten, selluloosavanuä, kuukautissuojia ja muita vastaavia absorboivia paperituotteita varten on erityisen edullista käyttää kuituja eteläisten havupuiden sellu-20 massasta, koska niillä on paremmat absorbointiominaisuu-det. Kaikki yksittäiset, kovetetut kuidut, jotka liittyvät yhteen liuoksissa, kuuluvat tämän keksinnön piiriin. Näitä ovat kuidut, jotka on valmistettu kuivana ristisidokselli-seksi muuttavalla menetelmällä ja vedettömässä liuottimes-25 sa ristisidokselliseksi muuttavalla menetelmällä, jotka on esitetty aikaisemmin. Mukaan kuuluvat myös yksittäiset, kovetetut kuidut, jotka on käsitelty hartsilla tai muilla polymeerisillä yhdisteillä, kuten esitetään US-patentissa nro 3 819 470, joka on annettu Shaw, D.L., et ai:lie kesä-30 kuun 25. päivänä 1974 ja US-patentissa nro 3 756 913, joka on annettu E.A. Wodkalle syyskuun 4. päivänä 197 3. Tämän keksinnön uskotaan olevan käyttökelpoisin yksittäisille, kovetetuille kuiduille, joilla on kierteiset, kihartuvat konfiguraatiot. Seuraavassa on esitetty tällaisten kuitu-35 jen valmistusmenetelmiä monomeeristen ristisidoksia muo- s 90678 dostavien aineiden kanssa.

Ristisidoksia muodostavia aineita, joita voidaan käyttää kyseisessä menetelmässä, ovat edullisesti C2_8-di-aldehydit, kuten myös tällaisten dialdehydien happoanalo-5 git, joissa on vähintään yksi aldehydiryhmä, ja tällaisten dialdehydien ja happoanalogien oligomeerit. Tällaiset yhdisteet voivat reagoida vähintään kahden hydroksyyliryhmän kanssa yhdessä selluloosaketjussa tai vierekkäin sijaitsevissa selluloosaketjuissa yhdessä kuidussa. Alaa hyvin 10 tuntevat havaitsevat, että edellä esitettyjä dialdehydejä, jotka muodostavat ristisidoksia, voi olla läsnä eri muodoissa tai ne voivat reagoida erilaisissa muodoissa, mukaan lukien edellä esitetyt happoanalogit ja oligomeeriset muodot. Kaikki tällaiset muodot tarkoitetaan kuuluviksi 15 edullisten suoritusmuotojen piiriin. Kun tässä viitataan tiettyyn ristisidoksia muodostavaan aineeseen, tarkoitetaan siten tätä tiettyä ristisidoksia muodostavaa ainetta sekä muita muotoja, joita voi olla läsnä vesiliuoksessa. Erityisiä ristisidoksia muodostavia aineita, jotka sopivat 20 käytettäviksi tässä keksinnössä, ovat glutaarialdehydi, glyoksaali ja glyoksyylihappo. Glutaarialdehydi on erityisen edullinen, koska sitä käyttämällä on saatu kuituja, joilla on suurimmat absorboimis- ja kimmoisuustasot, sen uskotaan olevan turvallinen ja ärsyttämätön ihmisen ihol-25 le, kun se on reagoineessa, ristisidoksellisessa tilassa, ja sen avulla on saatu pysyvimpiä ristisidoksia.

Yllättäen on havaittu, että parhaat absorboimisva-nut saadaan ristisidosten määrällä, jotka ovat oleellisesti alempia kuin ennen käytetyt ristisidosten määrät. Ylei-30 sesti on yllättävän hyviä tuloksia saatu absorboimis-vanuille, jotka on valmistettu yksittäisistä, ristisidok-sellisista kuiduista, joissa noin 0,5 - 3,5 mooli-% risti-sidoksia muodostavaa ainetta laskettuna selluloosa-anhyd-roglukoosimoolomäärästä on reagoinut kuitujen kanssa.

35 Edullisesti ristisidoksia muodostava aine yhdiste- 9 90678 tään kuitujen kanssa nesteväliaineessa olosuhteissa, joissa ristisidoksia muodostava aine tunkeutuu yksittäisten kuiturakenteiden sisään. Kuitenkin keksinnön piiriin kuuluvat myös muut ristisidoksia muodostavalla aineella suo-5 ritetut käsittelyt, kuten kuitujen ruiskuttaminen niiden ollessa yksittäisiä kuituja sisältävässä, kuohkeassa muodossa .

Yleensä kuidut yhdistetään myös sopivaan katalyyttiin ennen ristisidosten muodostamista. Kuituihin yhdis-10 tettävän katalyytin tyyppi, määrä ja menetelmä riippuvat käytettävästä ristisidosten muodostusmenetelmästä. Näitä muunnelmia esitellään tarkemmin myöhemmin.

Kun kuituja käsitellään ristisidoksia muodostavalla aineella ja katalyytillä, saatetaan ristisidoksia muodos-15 tava aine reaktioon kuitujen kanssa siten, ettei synny merkittävästi kuitujen välisiä sidoksia, siis samalla pidetään kuitujen välinen kontakti vähäisenä verrattuna ei-kuohkeisiin sellukuituihin, tai kuidut upotetaan liuokseen, joka ei suosi kuitujen välisten sidosten muodostu-20 mistä, erityisesti vetysidosten muodostumista. Tämän seurauksena syntyy ristisidoksia, jotka ovat luonteeltaan kuitujen sisäisiä. Näissä olosuhteissa ristisidoksia muodostava aine reagoi muodostaen ristisidoksia yksittäisen selluloosaketjun hydroksyyliryhmien välille tai yhden sel-25 luloosakuidun vierekkäin sijaitsevien selluloosaketjujen hydroksyyliryhmien välille.

Vaikkakaan ei haluta mitenkään rajoittaa keksinnön aluetta, uskotaan, että ristisidoksia muodostava aine reagoi selluloosan hydroksyyliryhmien kanssa muodostaen 30 hemiasetaali- ja asetaalisidoksia. Asetaalisidosten muo dostumiselle, joiden uskotaan olevan toivottu sidostyyppi stabiilien ristisidosten kannalta, ovat edullisia happamat reaktio-olosuhteet. Siten happokatalysoidut ristisidosten muodostumisolosuhteet ovat erittäin edullisia tämän kek-35 sinnön kannalta.

10 90678

Kuidut edullisesti mekaanisesti kuidutetaan tiheydeltään pieneen, yksittäisiä kuituja sisältävään kuitumaiseen muotoon, joka tunnetaan "kuohkeana" (fluff), ennen reaktiota ristisidoksia muodostavan aineen kanssa. Mekaa-5 ninen kuitujen muodostaminen voidaan suorittaa erilaisilla menetelmillä, jotka ovat alalla tunnettuja tai jotka esitetään tässä. Mekaaninen kuiduttaminen suoritetaan edullisesti menetelmällä, jossa kuitunuppujen muodostuminen ja kuitujen vahingoittuminen ovat mahdollisimman vähäisiä. 10 Eräs konetyyppi, joka on havaittu erityisen käyttökelpoiseksi selluloosakuitujen kuiduttamista varten, on kolmivaiheinen kuohkeutuslaite, joka esitetään US-patentissa nro 3 987 968, joka on annettu D.R. Moorelle ja O.A. Shieldsille lokakuun 26. päivänä 1976, tämä patentti on 15 täten liitetty viittauksena tähän selostukseen. US-patentissa nro 3 987 968 esitetty kuohkeutuslaite suorittaa kosteille selluloosamassakuiduille joukon mekaanisia toimenpiteitä, mekaanista sekoittamista, ilmasekoittamista ja rajoitetussa määrin ilmakuivausta, jotta saadaan pääosin 20 kuitunuputtomia kuohkeita kuituja. Yksittäisille kuiduille on näin saatu lisää kiharaisuutta ja kierteisyyttä verrattuna tällaisissa kuiduissa tavallisesti esiintyvään kiha-raisuuteen ja kierteisyyteen. Uskotaan, että tämä lisääntynyt kiharaisuus ja kierteisyys parantaa kimmo-ominai-25 suuksia absorboimiskoostumuksissa, jotka on valmistettu valmiista, ristisidoksellisista kuiduista. Uskotaan myös, että lisääntynyt kiharaisuus ja kierteisyys lisäävät yksittäisten, ristisidoksellisten kuitujen yhteenliitty-misastetta.

30 Toinen käyttökelpoinen selluloosakuitujen kuidut- tamismenetelmä, menetelmiä rajoittamatta, on käsittely Waring-sekoittimessa ja kuitujen yhdistäminen tangentiaa-lisesti pyörivän levyhiertimen tai teräsharjan kanssa. Edullisesti tällaisen kuiduttamisen aikana ilmavirta koh-35 distetaan kuituihin helpottamaan kuitujen erottamista pää- 11 90678 osin yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon.

Vaikka erityistä laitetta käytetään kuohkeiden kuitujen muodostukseen, käsitellään kuidut edullisesti mekaanisesti niiden sisältäessä vähintään noin 20 % kosteutta 5 ja edullisesti noin 40 - 60 % kosteutta.

Konsistenssiltaan suuria tai osittain kuivattuja kuituja voidaan myös jauhaa mekaanisesti, jotta kuituihin saadaan kiharuutta ja kierteisyyttä mekaanisella kuidutuk-sella saadun kiharuuden ja kierteisyyden lisäksi.

10 Esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistetuilla kuiduilla on ainutlaatuinen yhdistelmä kovuutta ja joustavuutta ja siksi kuiduista valmistetut koostumukset voivat säilyttää suuren absorboimiskyvyn ja ne voivat olla hyvin joustavia ja herkästi laajentuvia kostutettaessa 15 kuivasta puristetusta absorboivasta koostumuksesta. Sen lisäksi, että ristisidosten määrät ovat annetuilla alueilla, on ristisidoksisille kuiduille ominaista, että veden-pidätysarvot (WRV) ovat alle 60 ja edullisesti noin 28 -45 tavallisille kemiallisesti käsitellyille paperinvalmis-20 tuskuiduille. WRV-arvo kyseessä olevalle kuidulle indikoi ristisidosten määrää ja kuitujen turpoamisastetta risti-sidosten muodostamisen aikana. Alan ammattilainen havaitsee, että mitä turvonneempi kuitu on ristisidosten muodostamisen aikana, sitä korkeampi on WRV annetulla ristisi-25 dosmäärällä. Erittäin pitkälle ristisidottujen kuitujen, kuten sellaisten jotka valmistetaan aikaisemmin tunnetuilla kuivilla ristisidosten muodostusmenetelmillä, jotka on esitetty edellä, WRV-arvojen on havaittu olevan vähemmän kuin noin 25 ja yleisesti vähemmän kuin noin 20. Kulloin-30 kin käytettävä ristisidosten muodostamistapa vaikuttaa tietenkin ristisidoksellisen kuidun WRV-arvoihin. Kuitenkin kaikki menetelmät, jotka tuottavat ristisidosten määrän ja WRV:t annetuissa rajoissa, uskotaan kuuluvan ja niiden on tarkoitus kuulua keksinnön piiriin. Käytettäviin 35 ristisidosten muodostusmenetelmiin kuuluvat kuivat ris- 12 90678 tisidosten muodostusmenetelmät ja vedettömissä liuoksissa tehtävät ristisidosten muodostusmenetelmät, kuten edellä on yleisesti esitetty. Tiettyjä edullisia kuivia ristisidosten muodostusmenetelmiä ja vedettömissä liuoksissa ris-5 tisidoksia muodostavia menetelmiä, jotka kuuluvat keksinnön piiriin, esitetään tarkemmin myöhemmin. Vesiliuoksessa suoritettavalla ristisidosten muodostamisella, joissa liuos aiheuttaa kuitujen huomattavan turpoamisen, saadaan kuituja, joiden WRV:t ovat suurempia kuin noin 60. Näillä 10 kuiduilla on riittämätön kovuus ja joustavuus kyseisen keksinnön tarkoituksia varten.

Erityisesti viitaten kuivana ristisidoksia muodostaviin menetelmiin yksittäisiä, ristisidoksellisia kuituja voidaan tuottaa tällaisia menetelmiä käyttäen käyttämällä 15 tiettyä määrää selluloosakuituja, liittämällä kuitujen lietteeseen edellä esitetty määrä ja edellä esitetyn tyyppistä ristisidoksia muodostavaa ainetta, erottamalla mekaanisesti esimerkiksi kuiduttamalla kuidut pääosin yksittäiseen muotoon ja kuivaamalla kuidut ja antamalla risti-20 sidoksia muodostavan aineen reagoida katalyytin läsnä ollessa, jolloin muodostuu ristisidoksia samalla, kun kuidut pidetään pääasiassa yksittäisiä kuituja sisältävässä muodossa. Kuiduttamisvaiheen, erillään kuivausvaiheesta, uskotaan lisäävän kiharaisuutta. Seuraava kuivaaminen suo-25 ritetaan kiertämällä kuidut, jolloin kiertäytymistä lisää kuitujen kiharuusgeometria. Tässä käytetyllä termillä "kihara" tarkoitetaan kuidun geometrista kaarevuutta kuidun pituusakselin suhteen. "Kierto" viittaa kuidun pyörimiseen kuidun pituusakselin kohtisuoraa leikkausta kohti. Esimer-30 kin vuoksi, ilman että rajoitetaan keksintöä, on havaittu yksittäisiä, keksinnön piiriin kuuluvia ristisidoksellisia kuituja, joissa on keskimäärin kuusi kierrosta kuidun millimetriä kohti.

Kun kuidut säilytetään pääosin yksittäisinä kuivau-35 ksen ja ristisidosten muodostamisen aikana, mahdolliste- 13 90678 taan kuitujen kiertyminen kuivauksen aikana ja siten ne voidaan tehdä ristisidoksellisiksi kierretyssä, kiharretussa tilassa. Kuitujen kuivaamiseen sellaisissa olosuhteissa, että kuidut voivat kiertyä ja kihartua, viitataan 5 kuitujen kuivaamisena pääosin rajoittamattomissa olosuhteissa. Toisaalta kuitujen kuivaaminen kerrosmaisessa muodossa aiheuttaa kuivattuja kuituja, jotka eivät ole kierrettyjä ja kiharrettuja, kuten pääosin yksittäisiä kuituja sisältävässä muodossa kuivatut kuidut. Uskotaan, että kui-10 tujen väliset vetysidokset "estävät" kuitujen kierteisyy-den ja kiharaisuuden vastaavan esiintymisen.

On olemassa erilaisia menetelmiä kuitujen yhdistämiselle ristisidoksia muodostavan aineen ja katalyytin kanssa. Eräässä suoritusmuodossa kuidut yhdistetään liuok-15 sen kanssa, jossa on sekä ristisidoksia muodostavaa ainetta että katalyyttiä. Toisessa suoritusmuodossa kuidut yhdistetään ristisidoksia muodostavan aineen vesiliuokseen ja niiden annetaan upota ennen kuin lisätään katalyytti. Tämän jälkeen lisätään katalyytti. Kolmannessa suoritus-20 muodossa ristisidoksia muodostava aine ja katalyytti lisätään selluloosakuitujen vesipitoiseen seokseen. Alan ammattimiehet tuntevat muita lisäysmenetelmiä tässä esitettyjen lisäksi ja muut menetelmät on tarkoitettu kuulumaan keksinnön piiriin. Käytettävän menetelmän mukaisesti, jol-25 la kuidut yhdistetään ristisidoksia muodostavan aineen ja katalyytin kanssa, selluloosakuidut, ristisidoksia muodostava aine ja katalyytti edullisesti sekoitetaan ja/tai annetaan riittävästi imeytyä kuitujen kanssa, jotta saadaan täydellinen yksittäisten kuitujen kontakti ja kylläs-30 tyminen.

yleisesti voidaan käyttää kaikkia aineita, jotka katalysoivat ristisidosten muodostumismekanismia. Käyttökelpoisia katalyyttejä ovat orgaaniset hapot ja happosuo- lat. Erityisen edullisia katalyyttejä ovat suolat, esimer-35 kiksi kloridien, nitraattien tai sulfaattien alumiini-, 14 90678 magnesium-, sinkki- ja kalsiumsuolat. Eräs spesifinen esimerkki edullisesta suolasta on sinkkinitraattiheksahyd-raatti. Muita katalyyttejä ovat hapot, kuten rikkihappo, kloorivetyhappo ja muut mineraalihapot ja orgaaniset ha-5 pot. Valittua katalyyttiä voidaan käyttää ainoana katalysoivana aineena tai yhdessä toisen tai useamman katalyytin kanssa. Uskotaan, että happosuolojen ja orgaanisten happojen yhdistelmillä katalysoivina aineina saadaan paras ris-tisidosten muodostamistehokkuus. Yllättävän korkeita reak-10 tion täydellisyysasteita on havaittu katalyyttiyhdistel- millä, joissa on sinkkinitraattisuoloja ja orgaanisia happoja, kuten sitruunahappoa, ja tällaisten yhdistelmien käyttäminen on edullista. Mineraalihapot ovat käyttökelpoisia säädettäessä kuitujen pH:ta niiden ollessa kontak-15 tissa ristisidoksia muodostavan aineen kanssa liuoksessa, mutta niitä ei edullisesti käytetä pääasiallisena katalyyttinä .

Käytettävän ristisidoksia muodostavan aineen ja katalyytin optimimäärä riippuu kulloinkin käytettävästä 20 ristisidoksia muodostavasta aineesta, reaktio-olosuhteista ja aiotusta tuotteen sovellutuskohteesta.

Käytettävän katalyytin määrä riippuu tietenkin ristisidoksia muodostavan aineen tyypistä ja määrästä ja reaktio-olosuhteista, erityisesti lämpötilasta ja pH:sta. 25 Yleisesti teknisten ja taloudellisten vaatimusten perusteella edullisia katalyyttimääriä ovat 10 - 60 paino-% laskettuna selluloosakuituihin lisätyn ristisidoksia muodostavan aineen määrästä. Esimerkkinä voidaan mainita tapaus, jossa käytettävä katalyytti on sinkkinitraattihek-30 sahydraatti ja ristisidoksia muodostava aine on glutaa-rialdehydi ja jossa edullinen katalyyttimäärä on noin 30 paino-% laskettuna lisätyn glutaarialdehydin määrästä. Vielä edullisemmin lisätään 5 - 30 % lisätyn glutaarialdehydin painosta orgaanista happoa, kuten sitruunahappoa, 35 myös katalyyttinä. Lisäksi on vielä toivottavaa säätää 15 90678 selluloosakuitujen lietteen vesiosan tai ristisidoksia muodostavan aineen liuoksen pH arvoon 2-5, edullisemmin arvoon noin 2,5 - 3,5 ristisidoksia muodostavan aineen ja kuitujen kontaktivaiheen aikana.

5 Selluloosakuitujen tulisi tavallisesti olla vedet tömiä ja mahdollisesti kuivattuja. Käytettävä ja optimaalinen konsistenssi vaihtelee riippuen käytettävästä kuoh-keutusmenetelmästä. Edullisissa suoritusmuodoissa sellu-loosakuiduista on poistettu vesi ja ne on optimaalisesti 10 kuivattu noin 30 - 80 %:n konsistenssiin. Vielä edullisemmin kuiduista on poistettu vesi ja ne on kuivattu noin 40 - 60 %: konsistenssiin. Kuitujen kuivaaminen näihin edullisiin alueisiin on tavallisesti edullista kuitujen kui-duttumiselle yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon ilman 15 merkittävää kuitunuppujen muodostumista, mikä liittyy korkeampiin kosteuspitoisuuksiin, ja ilman kuitujen merkittävää vahingoittumista, mikä liittyy matalampiin kosteuspitoisuuksiin.

Veden poistaminen voidaan suorittaa esimerkiksi 20 mekaanisesti puristamalla, sentrifugoimalla tai ilmakui-vaamalla massa. Lisäkuivaaminen suoritetaan edullisesti alalla tunnettujen menetelmien mukaisesti, kuten ilmakui-vaamalla tai hiutalekuivaamalla sellaisissa olosuhteissa, ettei korkeita lämpötiloja tarvita pitkiä aikoja. Liian 25 korkea lämpötila tässä prosessin vaiheessa saattaa aiheuttaa ennenaikaista ristisidosten muodostumisen alkamista. Edullisesti lämpötiloja, jotka ovat korkeampi kuin 160 °C, ei pidetä pitempiä aikoja kuin 2-3 sekuntia. Mekaaninen kuiduttaminen suoritetaan, kuten edellä on esitetty.

30 Tämän jälkeen kuidutettuja kuituja kuumennetaan sopivaan lämpötilaan riittävän pitkäksi aikaa, jotta ristisidoksia muodostava aine kovettuu, siis reagoi selluloosakuitujen kanssa. Ristisidosten muodostumisen nopeus ja määrä riippuu kuitujen kuivuudesta, lämpötilasta ja kata-35 lyytin määrästä ja tyypistä ja kuumentamiseen käytetystä 16 90678 menetelmästä ja/tai kuitujen kuivauksesta ristisidosten muodostamisen aikana. Ristisidosten muodostumista tietyssä lämpötilassa tapahtuu suuremmalla nopeudella kuiduille, joilla on tietty lähtökosteuspitoisuus, kun siihen on lii-5 tetty jatkuva ilmakuivaus, kuin jos niille suoritetaan kuivaus/lämmitys staattisessa uunissa. Alan ammattimies havaitsee, että ristisidoksen muodostavan aineen kovetta-miseen liittyy joukko lämpötila-aikayhteyksiä. Tavallisissa paperinkuivauslämpötiloissa (esim. noin 49 - 66 °C) 30 10 - 60 minuutin aikana staattisissa, ilmakehän olosuhteissa, saadaan tavallisesti tyydyttävä kuitujen kovetusvaikutus kuiduille, joiden kosteus on pienempi kuin noin 5 %. Alan ammattimiehelle on myös selvää, että korkeammat lämpötilat ja ilmavirtaus pienentävät kovettumiseen vaadittavaa ai-15 kaa. Kuitenkin kovetuslämpötilat pidetään edullisesti alle 160 °C:ssa, koska kuitujen altistaminen korkeille lämpötiloille, jotka ovat korkeampia kuin noin 160 °C, voi johtaa kellastumiseen tai kuitujen vahingoittumiseen.

Suurin mahdollinen ristisidosten muodostumisaste 20 saavutetaan, kun kuidut ovat oleellisesti kuivia (siten, että niissä on vähemmän kuin 5 % kosteutta). Koska kuiduissa ei näin ole vettä, muodostuu kuituihin ristisidok-set pääosin turpoamattomassa, kokoonpuristetussa tilassa. Tämän seurauksena niillä on tyypillisesti alhaiset nes-25 teenpidätysarvot (FRV) verrattuna tässä keksinnössä käyttökelpoisiin arvoihin. FRV viittaa nesteen määrään laskettuna kuivien kuitujen pohjalta, joka määrä jää absorboituneeksi kuitunäytteeseen, joka on upotettu ja sitten sen-trifugoitu kuitujen välisen nesteen poistamiseksi. (Edem-30 pänä on FRV määritetty tarkemmin ja esitetty FRV:n määritysmenetelmä) . Nesteen määrä, jonka ristisidokselliset kuidut voivat absorboida, riippuu niiden kyvystä turvota kyllästettäessä, siis ts. niiden sisäisestä halkaisijasta tai tilavuudesta niiden turvotessa maksimiarvoonsa. Tämä 35 puolestaan riippuu ristisidosten määrästä. Kun kuitujen 17 90678 sisäisten ristisidosten määrä kasvaa annetulla kuidulla ja menetelmällä, pienenee kuidun FRV, kunnes kuitu ei turpoa lainkaan kostutettaessa. Siten kuidun FRV-arvo rakenteellisesti kuvaa kuidun fysikaalista tilaa kyllästymisen ai-5 kana. Ellei toisin ole erityisesti mainittu, esitetään FRV-tiedot tässä kuitujen vedenpidätysarvona (WRV). Muita nesteitä, kuten suolavettä ja synteettistä ureaa, voidaan myös hyvin käyttää analyysin nesteväliaineena. Yleisesti riippuu FRV tietyillä kuiduilla, jotka on tehty ris-10 tisidoksellisiksi menetelmillä, joissa kovettuminen riip puu suuresti kuivauksesta, kuten esillä olevassa menetelmässä, pääasiassa ristisidoksia muodostavasta aineesta ja ristisidosten määrästä. Tällä kuivalla ristisidosten muo-dostamismenetelmällä ristisidoksellisiksi tehtyjen kuitu-15 jen WRV:t tässä keksinnössä käyttökelpoisilla ristisidoksia muodostavan aineen määrillä ovat tavallisesti pienempiä kuin noin 50, suurempia kuin noin 25, ja ne ovat edullisesti välillä 28 - 45. Valkaistuilla SSK-kuiduilla, joissa on noin 0,5 - 2,5 mooli-% glutaarialdehydiä niiden 20 kanssa reagoineena, laskettuna selluloosa-anhydroglukoosin moolimäärästä, on WRV-arvojen vastaavasti havaittu vaihte-levan välillä noin 40 - 28. Valkaisuasteen ja ristisidok-sien muodostamisen jälkeisten valkaisuvaiheiden on havaittu vaikuttavan WRV:hen. Tätä vaikutusta esitetään tarkem-25 min myöhemmin. Eteläisten havupuiden kraftmassan (SSK) kuiduilla, jotka on valmistettu kuivalla ristisidosten muodostusmenetelmällä, joka on tuttu ennen esillä olevaa keksintöä, ovat ristisidosten määrät korkeampia kuin tässä esitettävät, ja niiden WRV:t ovat pienempiä kuin 25. Täl-30 laisten kuitujen on havaittu, kuten edellä on esitetty, olevan erittäin kovia ja niillä on alemmat absorboimiska-pasiteetit kuin esillä olevan keksinnön kuiduilla.

Toisessa menetelmässä, jossa valmistetaan yksittäisiä, ristisidoksellisia kuituja kuivalla ristisidosten 35 muodostusmenetelmällä, yhdistetään seiluloosakuidut liuok- 18 90678 sen kanssa, jossa on edellä esitetynlaista ristisidoksia muodostavaa ainetta. Joko ennen kuitujen yhdistämistä ristisidoksia muodostavan aineen kanssa tai sen jälkeen saatetaan kuidut arkkimuotoon. Edullisesti liuos, joka sisäl-5 tää ristisidoksia muodostavaa ainetta, sisältää myös katalyyttiä, joka sopii kuivaan ristisidosmenetelmään, joka on myös esitetty aikaisemmin. Kuidut, niiden ollessa arkki-muodossa, kuivataan ja kovetetaan ristisidoksellisiksi edullisesti kuumentamalla kuidut lämpötilaan noin 120 -10 160 °C. Ristisidosten muodostamisen jälkeen kuidut erote taan mekaanisesti pääosin yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon. Tämä suoritetaan edullisesti käsittelemällä kuituja kuohkeuttavalla laitteella, kuten sellaisella, joka esitetään US-patentissa nro 3 987 968, tai voidaan suorit-15 taa muilla kuitujen kuiduttamismenetelmillä, jotka ovat alalla tunnettuja. Yksittäiset, ristisidokselliset kuidut, jotka on valmistettu tämän arkkiristisidosmenetelmän mukaisesti, käsitellään riittävällä määrällä ristisidoksia muodostavaa ainetta siten, että noin 0,5 - 3,5 mooli-% 20 ristisidoksia muodostavaa ainetta, laskettuna selluloosa-anhydroglukoosin moolimäärästä ja mitattuna kuitujenmuo-dostuksen jälkeen, annetaan reagoida kuitujen kanssa kuitujen sisäisten ristisidosten muodossa. Toinen vaikutus kuivauksella ja ristisidosten muodostamisella kuituihin 25 niiden ollessa arkkimuodossa on se, että kuitu-kuitusidok-set estävät kuituja kiertymästä ja kihartumasta lisää kuivattaessa. Verrattuna yksittäisiin, ristisidoksellisiin kuituihin, jotka on valmistettu sellaisen menetelmän mukaisesti, jossa kuidut kuivataan pääosin rajoittamattomis-30 sa olosuhteissa ja sen jälkeen muodostetaan ristisidoksellisiksi kierretyssä, kiharaisessa koniiguraatiossa, odottaisi absorboivilla koostumuksilla, jotka on valmistettu lähes kierteettömistä kuiduista, jotka on valmistettu edellä esitetyllä arkkikovetusmenetelmällä, olevan pienem-35 pi märkäkimmoisuus ja alempi kuivan absorboivan koostumuk- 19 90678 sen vaste kosteudelle.

Toinen ristisidosten muodostamismenetelmäluokka, joka sopii käytettäväksi esillä olevassa keksinnössä, on vedettömässä liuoksessa tapahtuvat ristisidosten muodos-5 tusmenetelmät. Samoja kuitutyyppejä kuin kuivassa ristisidosten muodostusmenetelmässä voidaan käyttää vedettömässä liuoksessa ristisidoksellisiksi muodostettujen kuitujen valmistuksessa. Kuidut käsitellään riittävällä määrällä ristisidoksia muodostavaa ainetta, niin että 0,5 - 3,5 10 mooli-% ristisidoksia muodostavaa ainetta reagoi peräkkäin kuitujen kanssa, jolloin ristisidoksia muodostavan aineen määrä lasketaan kyseisen ristisidosreaktion jälkeen, ja sopivan katalyytin kanssa. Ristisidoksia muodostavan aineen annetaan reagoida siten, että kuidut on upotettu liu-15 okseen, joka ei aiheuta merkittävää kuitujen turpoamista.

Kuidut voivat kuitenkin sisältää jopa noin 30 % vettä tai ne voivat muuten olla turvonneita ristisidoksia muodostetaan aineen liuoksessa siinä määrin, että ne vastaavat kuituja, joiden kosteuspitoisuus on 30 %. Tällaisen osit-20 tain turvonneen kuitugeometrian on havaittu saavan aikaan lisää odottamattomia etuja, kuten myöhemmin esitetään tarkemmin. Ristisidoksia muodostava liuos sisältää vedetöntä, veteen sekoittuvaa, polaarista laimenninta, kuten etikka-happoa, propaanihappoa tai asetonia, kuitenkaan mitenkään 25 rajoittamatta. Edullisia katalyyttejä ovat mineraalihapot, kuten rikkihappo, ja halogeenihapot, kuten kloorivetyhap-po. Muita käyttökelpoisia katalyyttejä ovat mineraalihap-pojen suolat ja halogeenihapot, orgaaniset hapot ja niiden suolat. Ristisidoksia muodostavana väliaineena käyttökel-30 poisia ristisidoksia muodostavia liuossysteemejä ovat myös systeemit, jotka esitetään US-patentissa nro 4 035 147, annettu S. Sangenisille, G. Cuiroylle ja J. Querelle heinäkuun 12. päivänä 1977, joka täten liitetään viittauksena tähän selostukseen. Ristisidoksia muodostava liuos voi si-35 sältää jonkin verran vettä tai muuta kuituja turvottavaa 20 90678 nestettä, kuitenkin veden määrä on edullisesti riittämätön aiheuttamaan sellaista turpoamisastetta, joka vastaa astetta, joka saadaan konsistenssiltaan 70 %:sella sellumas-salla (30 % vesikosteuspitoisuus). Lisäksi ristisidoksia 5 muodostavan liuoksen vesi muodostaa edullisesti vähemmän kuin 10 % liuoksen kokonaistilavuudesta lukuun ottamatta kuituja. Tätä määrää suuremmat vesipitoisuudet ristisidoksia muodostavassa liuoksessa pienentävät ristisidosten muodostumisen tehokkuutta ja nopeutta.

10 Kuitujen ristisidoksia muodostavan aineen absorptio voidaan suorittaa itse ristisidoksia muodostavassa liuoksessa tai aikaisemmassa käsittelyvaiheessa, johon kuuluu, mitenkään kuitenkaan rajoittamatta, kuitujen kyllästäminen joko vesipitoisella tai vedettömällä liuoksella, joka si-15 sältää ristisidoksia muodostavaa ainetta. Edullisesti kuidut kuidutetaan mekaanisesti yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon. Tämä mekaaninen käsittely voidaan tehdä aikaisemmin esitetyillä kuitujen kuohkeutusmenetelmillä ja aikaisemmin esitetyllä kuivalla ristisidosten muodostus-20 menetelmällä.

Erityisen edullista on käyttää kuohkeuden valmistamisessa mekaanista käsittelyä, joka saa kosteat sellu-loosakuidut kiharaiseen tai kierteiseen muotoon siinä määrin, että se ylittää kuitujen luonnollisen tilan kiharai-25 suuden tai kierteisyyden, mikäli sellaista esiintyy. Tämä saadaan aikaan siten, että alunperin käytetään kuohkeuttamista varten kuituja, jotka ovat kosteassa tilassa, kuiduille suoritetaan mekaaninen käsittely, joita on esitetty aikaisemmin menetelminä kuitujen kuiduttamiselle pääosin 30 yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon, ja lopuksi aina kin osittain kuivataan kuidut.

Kuituihin saatu kiharaisuus ja kierteisyys riippuvat osaksi kuitujen kosteuspitoisuudesta. Keksintöä mitenkään rajoittamatta uskotaan, että kuidut luonnostaan kier-35 tyvät kuivatettaessa olosuhteissa, joissa kuitu-kuitu-kon- 2i 90678 takti on vähäistä, siis mikäli kuidut ovat yksittäisiä kuituja sisältävässä muodossa. Myös kosteiden kuitujen mekaaninen käsittely aiheuttaa kuitujen kihartumisen. Kun kuidut sitten kuivataan tai osittain kuivataan pääosin 5 rajoittamattomissa olosuhteissa, tulee kuiduista kierteisiä, jolloin kierteisyyttä lisää vielä mekaanisesti aiheutettu kiharuusmäärä. Kuidutuksen kuohkeutusvaiheet suoritetaan edullisesti erittäin sakealle kostealle selluloosamassalle tai selluloosamassalle, josta vesi on poistettu 10 kuitusakeuteen noin 45 - 55 % (määritetty ennen kuidutta-misen aloittamista).

Kuiduttamisen jälkeen kuidut tulisi kuivata 0 -30-%:iseen kosteuteen ennen niiden yhdistämistä ristisi-doksia muodostavan aineen kanssa, ellei kuiduttamisvaihe 15 ole jo tuottanut kuituja, joiden kosteuspitoisuus on tällä alueella. Kuivausvaihe tulisi suorittaa kuitujen ollessa pääosin rajoittamattomissa olosuhteissa. Tämä tarkoittaa sitä, että kuitu-kuitu-kontaktin tulisi olla mahdollisimman vähäistä, siten ettei estetä kuitujen kiertymistä kui-20 vauksen aikana. Sekä ilmakuivaus että hiutalekuivaus sopivat tähän tarkoitukseen.

Seuraavaksi yksittäiset kuidut yhdistetään risti-sidoksia muodostavan liuoksen kanssa, joka sisältää veteen sekoittuvaa, vedetöntä laimenninta, ristisidoksia muodos-25 tavaa ainetta ja katalyyttiä. Ristisidoksia muodostava liuos voi sisältää rajoitetun määrän vettä. Ristisidoksia muodostavan liuoksen vesipitoisuuden tulisi olla pienempi kuin noin 18 % ja se on edullisesti pienempi kuin 9 %.

Levy kuituja, joita ei ole mekaanisesti kuidutettu, 30 voidaan myös yhdistää ristisidoksia muodostavaan liuokseen, kuten edellä esitetään.

Käytettävät ristisidoksia muodostavan aineen ja katalyytin määrät riippuvat reaktio-olosuhteista, kuten konsistenssista, lämpötilasta, vesipitoisuudesta ristisi-35 doksia muodostavassa liuoksessa ja kuiduista, ristisidok- 22 90 678 siä muodostavan aineen tyypistä ja laimentimesta ristisi-doksia muodostavassa aineessa ja toivotusta ristisidosten määrästä. Edullisesti käytetty ristisidoksia muodostavan aineen määrä on 0,2 - 10 paino-% (perustuen ristisidoksia 5 muodostavan liuoksen kokonaispainoon, jossa ei ole mukana kuituja). Edullinen happokatalyyttipitoisuus riippuu edelleen katalyytin happamuudesta ristisidoksia muodostavassa liuoksessa. Hyviä tuloksia saavutetaan tavallisesti kata-lyyttipitoisuuksilla, mukaan lukien kloorivetyhappo, jotka 10 ovat välillä 0,3-5 paino-% (perustuen ristisidoksia muodostavan liuoksen painoon ilman kuituja) ristisidoksia muodostavissa liuoksissa, joissa on etikkahappolaimennin-ta, edulliset määrät glutaarialdehydiä ja rajoitetusti vettä. Kuitujen ja ristisidoksia muodostavan aineen seok-15 set, joiden kuitupitoisuus on pienempi kuin 10 paino-%, ovat edullisia ristisidosten muodostuksessa käytettäessä edellä esitettyjä ristisidoksia muodostavia liuoksia.

Ristisidosten muodostamisreaktio voidaan suorittaa ympäristön lämpötilassa tai nopeutetuilla reaktioajoilla 20 korotetuissa lämpötiloissa, jotka ovat edullisesti alle 40 °c.

On olemassa erilaisia menetelmiä, joiden mukaisesti kuidut voidaan yhdistää ja tehdä ristisidoksellisiksi ristisidoksia muodostavan aineen kanssa. Eräässä suoritusmuo-25 dossa kuidut yhdistetään liuokseen, joka alunperin sisältää sekä ristisidoksia muodostavaa ainetta että happokata-lyyttiä. Kuitujen annetaan upota ristisidoksia muodostavaan liuokseen, jonka aikana ristisidosten muodostuminen tapahtuu. Toisessa suoritusmuodossa kuidut yhdistetään 30 laimentimeen ja annetaan upota ennen happokatalyytin lisäämistä. Tämän jälkeen lisätään happokatalyytti, jolloin ristisidosten muodostuminen alkaa. Muut lisäysmenetelmät ovat tuttuja alan ammattimiehille ja ne kuuluvat keksinnön piiriin.

35 Edullisesti ristisidoksia muodostava aine ja olo- 23 90678 suhteet, joissa ristisidosten muodostaminen suoritetaan, valitaan niin, että ne suosivat kuitujen sisäistä risti-sidosten muodostumista. Siten ristisidosten muodostumis-reaktiolle on edullista tapahtua siten, että ristisidoksia 5 muodostavalla aineella on ollut riittävästi aikaa imeytyä kuituihin. Reaktio-olosuhteet valitaan edullisesti siten, että vältetään välittö.mästi tapahtuva ristisidosten muodostuminen, ellei ristisidoksia muodostava aine ole jo imeytynyt kuituihin. Reaktioajat, joiden aikana ristisi-10 dosten muodostuminen on pääosin tapahtunut, ovat edullisesti noin 30 minuuttia. Pitempien reaktioaikojen uskotaan antavan minimaaliset marginaaliedut kuitujen valmistuksessa. Kuitenkin keksinnön piiriin kuuluvat sekä lyhyemmät reaktioajat, mukaan lukien pääosin välittömästi tapahtuva 15 ristisidosten muodostuminen, ja pitemmät reaktioajat.

Tarkoitus on myös vain osittain kovettaa kuidut liuoksessa ja tämän jälkeen lopettaa ristisidosten muodo-stumisreaktio myöhemmin menetelmässä kuivaus- tai lämmi-tyskäsittelyillä.

20 Ristisidosten muodostamisvaiheen jälkeen kuidut kuivataan ja pestään. Edullisesti riittävä määrä emäksistä ainetta, kuten sammuttamatonta kalkkia, lisätään pesuvai-heeseen neutraloimaan selluloosassa mahdollisesti jäljellä olevaa happamuutta. Pesemisen jälkeen kuiduista poistetaan 25 neste ja ne kuivataan täydellisesti. Edullisesti kuiduille suoritetaan toinen mekaaninen kuidutusvaihe, joka saa ris-tisidokselliset kuidut kihartumaan, esim. kuohkeutetaan kuiduttamalla nesteen poistovaiheen ja kuivausvaiheen välissä. Kuivauksen aikana kiharrettuihin kuituihin saadaan 30 lisää kierteisyyttä kiharruskäsittelyssä, kuten aikaisem min esitettiin, ennen yhdistämistä ristisidoksia muodostavan aineen kanssa. Tässä toisessa mekaanisessa kuidutta-misvaiheessa voidaan käyttää samoja laitteita ja menetelmiä kiertämisen ja kihartamisen aikaansaamiseksi, joita 35 käytettiin ensimmäisessä mekaanisessa kuiduttamisvaihees- 24 90678 sa. Termillä "kuiduttaminen" tarkoitetaan kaikkia menetelmiä, joita voidaan käyttää kuitujen mekaaniseen erottamiseen pääosin yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon, vaikka kuidut voivat jo olla tällaisessa muodossa. "Kui-5 duttaminen" viittaa siten kuitujen mekaaniseen käsittelyyn joko yksittäisiä kuituja sisältävässä muodossa tai tiiviimmässä muodossa, viitaten mekaanisen käsittelyn vaiheeseen, joka a) erottaa kuidut pääasiassa yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon, elleivät ne jo ole tällaisessa 10 muodossa, ja b) aiheuttaa kiharuutta ja kierteisyyttä kuituihin kuivauksen aikana.

Tämä toinen kuiduttamisvaihe, joka suoritetaan sen jälkeen, kun kuidut on tehty ristisidoksellisiksi, lisää selluloosan kierteisyyttä ja kiharuutta. Tämä kuitujen 15 konfiguraation kierteisyyden ja kiharuuden lisääntyminen johtaa parantuneeseen absorboivan koostumuksen kimmoisuuteen ja kostumisen vasteeseen. Toinen kuiduttamisvaihe voidaan suorittaa kaikille tässä esitetyille ristisidoksia sisältäville kuiduille, jotka ovat kosteassa tilassa. Kui-20 tenkin erityinen etu vedettömässä liuoksessa tapahtuvalle ristisidosten muodostamismenetelmälle on se, että toinen kuidutusvaihe voidaan suorittaa ilman, että tarvitaan vielä kuivausvaihetta. Tämä on seurausta siitä, että liuos, jossa kuidut on tehty ristisidoksellisiksi, pitää kuidut 25 taipuisina ristisidosten muodostamisen jälkeen aiheuttamatta kuitenkaan kuiduille ei-toivottua, erittäin turvonnutta tilaa.

Edelleen on yllättäen havaittu, että suurempia absorboivan koostumuksen laajentumisen asteita kostutettaes-30 sa puristettuja kerroksia voidaan havaita koostumuksilla, jotka on valmistettu kuiduista, jotka on tehty ristisidoksellisiksi niiden ollessa tilassa, joka on kierteinen mutta osittain turvonnut, verrattuna kuituihin, jotka on täysin kuivattu vedestä ennen ristisidosten muodostumista.

35 Parempia tuloksia on saatu yksittäisille, ristisid- 25 90678 oksellisille kuiduille, jotka on tehty ristisidoksellisiksi olosuhteissa, joissa kuidut on kuivattu noin 18 - 30 %:n vesipitoisuuteen ennen yhdistämistä ristisidoksia muodostavan aineen kanssa. Tapauksessa, jossa kuitu on kui-5 vattu täysin ennen yhdistä.mistä ristisidoksia muodostavan aineen kanssa, se on turpoamattomassa, kokoonpainuneessa tilassa. Kuitu ei turpoa joutuessaan tekemisiin ristisidoksia muodostavan liuoksen kanssa, johtuen liuoksen pienestä vesipitoisuudesta. Kuten aikaisemmin on esitetty, 10 ristisidoksia muodostavan liuoksen kriittisenä tekijänä on se, että se ei aiheuta kuitujen oleellista turpoamista. Kuitenkin mikäli jo turvonnut kuitu absorboi ristisidoksia muodostavan liuoksen laimenninta kuitu on oikeastaan "kuivattu" vedestä, mutta kuitu säilyttää aikaisemman osittain 15 turvonneen tilansa.

Sen asteen kuvaamista varten, johon kuitu on turvonnut, on käyttökelpoista jälleen viitata kuidun nesteen-pidätysarvoon (FRV) ristisidosten muodostamisen jälkeen. Kuidut, joilla on korkeampi FRV, vastaavat kuituja, jotka 20 on tehty ristisidoksellisiksi niiden ollessa turvonneem-massa tilassa verrattuina kuituihin, jotka on tehty ristisidoksellisiksi vähemmän turvonneessa tilassa, kaikkien muiden arvojen ollessa samanlaisia. Ilman että halutaan rajoittaa keksinnön piiriä, uskotaan, että osittain tur-25 vonneilla, ristisidoksellisilla kuiduilla, joilla on suu remmat FRV:t, on suurempi märkäkimmoisuus ja vaste kostut-tamiselle kuin kuiduilla, jotka on tehty ristisidoksellisiksi niiden ollessa turpoamattomassa tilassa. Kuidut, joilla on suurentunut märkäkimmoisuus ja vaste kostuttami-30 selle, laajenevat helpommin tai tulevat kierteettömiksi, kun niitä kostutettuna yritetään palauttaa luonnolliseen tilaansa. Kuitenkin ristisidoksia muodostamalla saadun kovuuden takia kuidut ovat vielä kykeneviä pitämään rakenteellisen tuen kyllästetylle vanulle, joka on valmistettu 35 kuiduista. Tässä esitetyt numeraaliset FRV-tiedot osittain 26 90678 turvonneiden ristisidoksellisten kuitujen yhteydessä ovat vedenpidätysarvoja (WRV). Kun WRV kasvaa suuremmaksi kuin noin 60, uskotaan kuitujen kovuuden tulevan riittämättömäksi aikaansaamaan märkäkimmoisuutta ja vastetta kostu-5 tukselle, mikä vaaditaan kannattamaan kyllästettyä absorboivaa koostumusta.

Toisessa ristisidosten muodostamisvaihtoehdossa, jossa toimitaan liuoksessa, upotetaan kuidut ensin vesi-liuokseen tai muuhun kuituja turvottavaan liuokseen, pois-10 tetaan neste, kuivataan halutulle tasolle ja tämän jälkeen upotetaan veteen sekoittuvaan ristisidoksia muodostavaan liuokseen, jossa on katalyyttiä ja ristisidoksia muodostavaa ainetta, kuten aikaisemmin on esitetty. Kuidut edullisesti mekaanisesti kuidutetaan kuohkeaan muotoon nesteen 15 poistamisen jälkeen ja ennen lisäkuivausta, jotta saavutetaan lisääntyneen kierteisyyden ja kiharaisuuden edut, kuten on aikaisemmin esitetty. Mekaaninen kuiduttaminen, joka suoritetaan kuitujen yhteenliittämisen jälkeen ristisidoksia muodostavan aineen kanssa, on vähemmän toivot-20 tavaa, koska tällainen kuiduttaminen haihduttaisi ristisidoksia muodostavaa ainetta ja siten aiheuttaisi ilmakehän saastumista tai suuria ilmankäsittelykustannuksia ristisidoksia muodostavan aineen vaikutuksesta.

Juuri edellä esitetyn menetelmän muunnelmassa kui-25 dut kuidutetaan ja sitten esiupotetaan ristisidoksia muodostavan aineen konsentraatioltaan väkevään liuokseen ja kuituja turvottavaan laimentimeen, edullisesti veteen. Ristisidoksia muodostavan aineen konsentraatio on riittävän korkea estämään veden aiheuttamaa kuitujen turpoamis-30 ta. Ristisidoksia muodostavan aineen 50- paino-%:inen vesiliuos, edullisesti glutaraldehydin liuos, on havaittu käyttökelpoiseksi liuokseksi kuitujen esiupotusta varten. Esiupotetuista kuiduista poistetaan vesi ja ne upotetaan ristisidoksia muodostavaan liuokseen, jossa on veteen se-35 koittuvaa, polaarista laimenninta, katalyyttiä ja rajoi- I: 27 9 0 67 3 tettu määrä vettä, ja muodostetaan sitten ristisidokset, kuten edellä on esitetty. Kuten myös on esitetty edellä, voidaan ristisidoksellisista kuiduista poistaa neste ja suorittaa toinen mekaaninen kuidutusvaihe, ennen kuin 5 edelleen valmistetaan arkki tai absorboiva koostumus.

Esiupottamalla kuidut ristisidoksia muodostavan aineen kanssa vesiliuoksessa ennen kuin ristisidoksia muodostava aine saatetaan reagoimaan, saadaan odottamattoman hyviä absorboimisominaisuuksia ristisidoksia sisältävistä 10 kuiduista valmistettuihin vanuihin jopa verrattuina va-nuihin, jotka on valmistettu ristisidoksia sisältävistä kuiduista edellä esitetyistä vedettömistä liuoksista kovettamalla siten, ettei kuituja ollut esiupotettu liuokseen, jossa on ristisidoksia muodostavaa ainetta.

15 Ristisidokselliset kuidut, jotka on saatu edellä olevista kuivana ristisidoksellisiksi muodostetuista ja vedettömissä liuoksissa ristisidoksellisiksi muodostetuista menetelmistä, ovat esillä olevan keksinnön tuotteita. Esillä olevan keksinnön ristisidoksellisia kuituja voidaan 20 käyttää suoraan ilmakerrostettujen absorboivien sisusten valmistuksessa. Lisäksi niiden kovetetun ja kimmoisan luonteen takia voidaan ristisidokselliset kuidut kerrostaa kosteina kokoonpuristamattomaksi, tiheydeltään pieneksi arkiksi, joka tämän jälkeen kuivatettaessa on suoraan 25 käyttökelpoinen ilman muuta mekaanista prosessointia absorboivana sisuksena. Ristisidokselliset kuidut voidaan myös kerrostaa kosteina kokoonpuristettuina massa-arkkeina myyntiä tai kaukaisiin kohteisiin kuljetusta varten.

Kun yksittäiset, ristisidokselliset kuidut on val-30 mistettu, ne kerrostetaan kuivana ja muodostetaan suoraan absorboiviksi koostumuksiksi tai ne kerrostetaan märkänä ja muodostetaan absorboiviksi koostumuksiksi tai tiivistetyiksi massa-arkiksi. Kuitenkin tällaisia kuituja on vaikea muotoilla tasaiseksi märäksi arkiksi tavallisilla mär-35 kien arkkien muodostusmenetelmillä. Tämä johtuu siitä, 28 9 G 6 7 8 että yksittäiset, ristisidokselliset kuidut helposti tarttuvat toisiinsa ollessaan liuoksessa. Tällaista yhteenliittymistä voi tapahtua sekä perälaatikossa että kerrostettaessa huokoisen muodostusviivan päälle. Yritysten käy-5 ttää tavallisia selluloosan arkkimuodostusmenetelmiä yksittäisten, ristisidoksellisten kuitujen muodostamiseen arkiksi on havaittu johtavan lukuisten yhteenliittyneiden kuitujen muodostamien kokkareiden syntymiseen. Keksintöä rajoittamatta uskotaan, että tämä aiheutuu kuitujen kovas-10 ta, kierteisestä luonteesta, vähäisestä kuitukuitu-sidos-ten määrästä ja kuitujen suuresta kuivattavuudesta heti, kun ne on kerrostettu muodostusviivalle. Siksi on olemassa suurta taloudellista merkitystä sillä, että voidaan saada käyttökelpoinen menetelmä yksittäisten, ristisidoksellis-15 ten kuitujen arkinmuodostusta varten, jolloin voidaan valmistaa märkänä kerrostettavia absorboivia koostumuksia ja tiivistettyjä massa-arkkeja siirtämistä ja seuraavaa kui-duttamista varten.

Tämän mukaisesti on kehitetty uusi menetelmä, jolla 20 muodostaa arkkeja yksittäisistä, ristisidoksellisista kuiduista, joilla on taipumus liittyä yhteen liuoksissa, jolloin liete, jossa on yksittäisiä, ristisidoksellisia kuituja, kerrostetaan ensin huokoiselle muodostusviivalle kuten Fourdrinier-viivalle samalla tavalla kuin tavalli-25 sissa massan arkinmuodostusmenetelmissä. Kuitenkin yksittäisten, ristisidoksellisten kuitujen luonteen takia kerrostetaan nämä kuidut muodostusviivalle siten, että kuidut muodostavat lukuisia kokkareita. Vähintään yksi nestevir-taus, edullisesti vesisuihku, kohdistetaan kerrostetuille, 30 kokkareisille kuiduille. Edullisesti muodostusviivalle kerrostetuille kuiduille kohdistetaan sarja suihkuja, jolloin peräkkäisillä suihkuilla on pienenevät tilavuusvir-tausnopeudet. Suihkuilla tulisi olla riittävä nopeus, siten että nesteen iskeytyminen kuituja vasten vaikuttaa 35 ehkäisevästi kuitujen yhteenliittymien muodostumiseen ja 29 90678 dispergoi kuitujen yhteenliittymiä, jotka ovat jo muodostuneet. Kuitujen kerrostamisvaihe suoritetaan edullisesti sylinterimäisellä seulalla, kuten viirarullalla, tai muulla toiminnaltaan analogisella laitteella, joka on tai tu-5 lee tunnetuksi alalla. Kun kuituarkki on muodostettu, voidaan se sitten kuivata ja haluttaessa tiivistää. Suihkujen välit vaihtelevat riippuen kuitujen yhteenliittymisen nopeudesta, muodostusviivan linjanopeudesta, kuivauksesta muodostusviivan läpi, suihkujen lukumäärästä ja nopeudesta 10 ja suihkujen virtausnopeudesta. Edullisesti suihkutukset ovat niin lähellä toisiaan, ettei synny merkittävää määrää kuitujen yhteenliittymistä.

Nestesuihkut estävät kuitujen yhteenliittymistä ja dispergoivat yhteenliittymiä ja lisäksi nestesuihkut kui-15 tuihin kohdistettuina kompensoivat yksittäisten, ristisi-doksellisten kuitujen nopeaa kuivumista tarjoten lisää nesteväliainetta, johon kuidut voivat dispergoitua seu+ raavan arkkimuodostuksen aikana. Suihkujen joukko, jossa suihkuilla on pienenevät tilavuusvirtausnopeudet, saa ai-20 kaan systemaattisen nettokasvamisen lietteen konsistens-sissa ja tarjoavat samalla toistuvan dispergoivan ja estävän vaikutuksen kuitujen yhteenliittymiselle. Tämän seurauksena saadaan suhteellisen tasainen ja sileä kuitujen kerrostuminen, jotka sitten heti, siis ennen uudelleen yh-25 teenliittymistä, muodostetaan arkiksi antamalla nesteen kuivua ja puristamalla kuidut muodostusviivaa vastaan.

Verrattuna massa-arkkeihin, jotka on valmistettu tavallisista, ristisidoksia sisältämättömistä selluloosa-kuiduista, on yksittäisistä, ristisidoksia sisältävistä 30 kuiduista valmistettuja massa-arkkeja vaikeampi puristaa tavallisiin massa-arkkien tiheyksiin. Siksi voi olla toivottavaa yhdistää ristisidoksellisiä kuituja ristisidoksia sisältämättömiin kuituihin, kuten sellaisiin, joita tavallisesti käytetään absorboivien sisusten valmistuksessa. 35 Massa-arkit, jotka sisältävät kovetettuja, ristisidoksel- 30 90678 lisiä kuituja, sisältävät edullisesti noin 5 - 90 % ris-tisidoksia sisältämättömiä selluloosakuituja, laskettuna arkin kokonaiskuivapainosta, sekoitettuna yksittäisiin, ristisidoksia sisältäviin kuituihin. Erityisen edullista 5 on käyttää noin 5 - 30 % hyvin jauhettuja ristisidoksia sisältämättömiä selluloosakuituja laskettuna arkin kokonaiskuivapainosta. Tällaiset hyvin jauhetut kuidut jauhetaan tai hakataan jauhatusasteeseen, joka on pienempi kuin noin 300 ml CSF ja edullisemmin pienempi kuin 100 ml CSF. 10 Ristisidoksia sisältämättömät kuidut sekoitetaan edullisesti yksittäisten, ristisidoksellisten kuitujen vesiseok-seen. Tämä seos voidaan sitten muotoilla tiivistetyksi massa-arkiksi seuraavaksi tehtävää kuiduttamista ja absorboivaksi vanuksi muodostamista varten. Ristisidoksia si-15 sältämättömien kuitujen lisääminen helpottaa massa-arkin puristamista tiivistettyyn muotoon samalla, kun se aiheuttaa hämmästyttävän pieniä menetyksiä tästä valmistettujen absorboivien vanujen absorptiokykyyn. Ristisidoksia sisältämättömät kuidut lisäksi kasvattavat massa-arkin vetolu-20 juutta ja vetolujuutta absorboivissa vanuissa, jotka on valmistettu joko massa-arkista tai suoraan ristisidoksia sisältävien ja sisältämättömien kuitujen seoksesta. Risti-sidoksia sisältävien ja sisältämättömien kuitujen seos voidaan ensin valmistaa massa-arkiksi ja sitten jauhaa 25 muodostamaan absorboiva vanu tai muodostaa suoraan käytettäväksi absorboivana vanuna. Kuidut, mikäli ne on jauhettu, voidaan kerrostaa ilmassa tai kerrostaa märkänä, kuten edellä on esitetty.

Märkänä kerrostettujen arkkien tai kankaiden, jotka 30 on valmistettu yksittäisistä, ristisidoksellisista kuiduista tai seoksista, jokta sisältävät myös ristisidokset-tomia kuituja, neliömetripainot ovat edullisesti pienempiä kuin noin 800 g/m2 ja tiheydet pienempiä kuin noin 0,60 g/cm3. Vaikka ei ole tarkoitus rajoittaa keksinnön piiriä, 35 arkit, joiden neliömetripainot ovat noin 300 - 600 g/m2 ja I; 3i 90678 joiden tiheydet ovat noin 0,15 - 0,3 g/cm*, sopivat erityisesti käytettäviksi suoraan absorboivina sisuksina kertakäyttöisissä tuotteissa, kuten vaipoissa, tamponeissa ja muissa kuukautissuojissa. Koostumusten, joiden neliömetri-5 painot ja tiheydet ovat näitä arvoja suuremmat, uskotaan olevan käyttökelpoisimpia jauhamiselle ja ilmakerrostami-selle tai märkäkerrostamiseile, jolloin saadaan pienti-heyksinen ja pienen neliömetripainon omaava koostumus, joka on käyttökelpoisempi absorboivia sovellutuksia var-10 ten. Muita sovellutuksia, joihin esillä olevan keksinnön kuidut sopivat, ovat pientiheyksiset kudosarkit, joiden tiheydet voivat olla pienempiä kuin 0,10 g/cm'.

Absorboivat koostumukset, jotka on valmistettu esitetyllä menetelmällä, ovat käyttökelpoisia erilaisia ab-15 sorboivia tuotteita varten mukaan lukien, mitenkään kuitenkaan rajoittamatta, kudosarkit, kertakäyttöiset vaipat, kuukautissuojat, selluloosavanut, tamponit ja siteet, joissa kaikilla mainituilla tuotteilla on absorboiva koostumus joka sisältää tässä esitettyjä yksittäisiä, ristisi-20 doksellisia kuituja. Erityisesti mukaan kuuluvat esimerkiksi kertakäyttöiset vaipat tai vastaavat tuotteet, joissa on nestettä läpäisevä pintakerros, nestettä läpäisemätön takakerros liitettynä pintakerrokseen ja absorboiva koostumus, joka sisältää yksittäisiä, ristisidoksellisia 25 kuituja. Tällaisia tuotteita esitetään erityisesti US-pa-tentissa 3 860 003, joka on annettu Kenneth B. Buellille tammikuun 14. päivänä 1975, joka täten viitteenä liitetään esillä olevaan keksintöön.

Nesteenpidätvsarvon määrittäminen 30 Seuraavaa menetelmää käytettiin määritettäessä vedenpidätysarvoa selluloosakuiduilla.

Näyte, jossa on noin 0,3 - 0,4 g kuituja, upotetaan peitettyyn säiliöön, jossa on noin 100 ml tislattua tai ionivaihdettua vettä huoneen lämpötilassa, 15 - 20 tunnik-35 si. Upotetut kuidut kerätään suodattimelle ja siirretään 32 90678 80-meshin kangaskoriin, joka on pantu noin 3,81 cm:n (1 1/2 tuumaa) korkeudelle 60-meshin seulapohjäisen sent-rifugiputken yläpuolelle. Putki peitetään muovikannella ja näyte sentrifugoidaan suhteellisilla sentrifugointivoimil-5 la 1 500 - 1 700 kertaa gravitaatiovoima 19 - 21 minuuttia. Tämän jälkeen sentrifugoidut kuidut poistetaan korista ja punnitaan. Punnitut kuidut kuivataan vakiopainoon 105 °C:ssa ja punnitaan uudelleen. Vedenpidätyskyky lasketaan seuraavasti: 10 WRV = x 100 ^ jossa 15 W = sentrifugoitujen kuitujen märkäpaino; D = kuitujen kuivapaino; ja W-D = absorboidun veden paino

Menetelmä. jolla määritetään selluloosakuituien kanssa reagoineen alutaarialdehvdin määrä 20 Seuraavaa menetelmää käytettiin määrittämään glu- taarialdehydin määrää, joka oli reagoinut muodostaen kuitujen sisäisiä ristisidoksia yksittäisten, glutaarialdedi-ristisidoksellisten kuitujen selluloosaosan kanssa.

Yksittäisten, ristisidoksellisten kuitujen näyte 25 uutetaan 0,1 N HCl:lla. Uutos erotetaan kuiduista ja sama uuttamis/erotusmenetelmä toistetaan kullekin näytteelle vielä kolme kertaa. Kustakin uutoksesta saatu tuote sekoitetaan erikseen vesiliuokseen, jossa on 2,4-dinitrofenyy-lihydratsonia (DNPH). Reaktion annetaan edetä 15 minuut-30 tia, minkä jälkeen seokseen lisätään tietty määrä kloroformia. Tämän jälkeen seosta sekoitetaan vielä 45 minuuttia. Kloroformi ja vesikerros erotetaan erotussuppilossa. Glutaarialdehydin määrä määritetään analysoimalla kloro-formikerros HPLC:lla DNPH-johdannaisen suhteen.

35 HPLC-analyysissä käytetyt kromatografiset olosuh- li 33 90 678 teet olivat: pylväs: C-18 käänteisfaasi; detektori: UV 360 mm; liikkuva faasi 80:20 metanoli/vesi; virtausnopeus: 1 ml/min; mittaustapa: piikin korkeus. Kalibrointikäyrä piikin korkeudelle ja glutaarialdehydipitoisuudelle teh-5 tiin mittaamalla piikin korkeudet viidelle standardi1iuok-selle, joissa oli tietyt tunnetut glutaarialdehydimäärät välillä 0-25 ppm.

Kaikki neljä kloroformifaasia kustakin kuitunäyt-teestä analysoitiin HPLC:llä, piikkien korkeudet mitattiin 10 ja vastaava glutaarialdehydimäärä määritettiin kalibroin-tikäyrästä. Laskettiin yhteen kunkin uutoksen glutaarial-dehydikonsentraatiot ja jaettiin kuitunäytteen painolla (laskettuna kuivasta kuidusta) jolloin saatiin glutaarial-dehydipitoisuus kuitujen painosta laskettuna.

15 Kullekin HPLC-kromatogrammille oli kaksi glutaari- aldehydipiikkiä. Voidaan käyttää kumpaa tahansa piikkiä, kunhan samaa piikkiä käytetään koko ajan menetelmän aikana .

Esimerkki 1 20 Tässä esimerkissä esitetään edullinen menetelmä yksittäisten, ristisidoksellisten kuitujen valmistamiseksi. Yksittäiset, ristisidokselliset kuidut valmistettiin kuivana ristisidokset muodostavalla menetelmällä.

Kuhunkin näytteeseen käytettiin tiettyä määrää kui-25 vaamatonta eteläisen havupuun (SSK) selluloosamassaa. Kui tujen kosteuspitoisuus oli noin 62,4 % (vastaten 37,6 %:n konsistenssia). Muodostettiin liete lisäämällä kuituja liuokseen, jossa oli valittu määrä glutaarialdehydin 50-%:ista vesiliuosta, 30 % (laskettuna glutaarialdehydin 30 määrästä) sinkkinitraattiheksahydraattia, demineralisoitua vettä ja riittävä määrä 1 N HCl:a, jotta lietteen pH pienenee arvoon noin 3,7. Kuidut upotettiin lietteeseen 20 minuutiksi ja sitten poistettiin vettä sentrifugoimalla, kunnes kuitukonsistenssi oli noin 34 - 35 %. Seuraavaksi 35 kuidut, joista vesi oli poistettu, ilmakuivattiin kuitu- 34 90678 konsistenssiin noin 55 - 56 % puhalluskuivaamalla, käyttäen ympäristön lämpöistä ilmaa. Ilmakuivatut kuidut kuidu-tettiin käyttämällä kolmivaiheista kuohkeutuslaitetta, kuten esitetään US-patentissa 3 987 968. Kuidutetut kuidut 5 pantiin tarjottimille ja kovetettiin 145 °C:ssa pääosin staattisesti kuivaamalla uunissa 45 minuuttia. Ristisidos-ten muodostaminen tapahtui täydellisesti tänä aikana uunissa. Ristisidokselliset, yksittäiset kuidut pantiin mes-hin seulalle ja pestiin noin 20 °C:sella vedellä, upotet-10 tiin 1 %:n sakeutena yhdeksi tunniksi veteen 60 °C:ssa, seulottiin, pestiin 20 °C:sella vedellä toisen kerran, sentrifugoitiin 60 %:n kuitukonsistenssiin, kuidutettiin kolmivaiheisessa kuohkeuttimessa, kuten aikaisemmin on esitetty, ja kuivattiin täydellisesti staattisessa kui-15 vausuunissa 105 °C:ssa neljä tuntia. Kuiduissa oli 0-3,3 mooli-% glutaarialdehydiä reagoineena ristisidosten muodossa. Vastaavat WRV:t olivat välillä 51 - 28 %.

Esimerkki 2 Tämän esimerkin tarkoituksena on esitellä menetel-20 mä, jolla valmistetaan märkänä kerrostettuja arkkeja joissa on yksittäisiä ristisidoksellisia kuituja.

Lietettä, jonka konsistenssi oli 0,55 % ja jossa oli seoksena kuituja, jotka sisälsivät 90 % yksittäisiä, ristisidoksellisia kuituja, jotka oli valmistettu esimer-25 kin 1 mukaisella ristisidosten valmistusmenetelmällä, ja 10 % tavallisia ristisidoksettomia kuituja, joiden jauha-tusaste oli pienempi kuin 100 CSF, kerrostettiin yhteenliittyneinä, kokkareisina kuituina tavalliselle 84-meshin Fourdinier-muodostusviivalle. Paperin valmistuksen vir-30 tausnopeus perälaatikossa oli 430 kg/roin. Välittömästi kerrostamisen jälkeen kuituihin kohdistettiin viisi vesisuihkua, joilla oli peräkkäinen pienenevät virtausnopeudet. Viidellä vesisuihkulla saatiin kumulatiivinen vir-taussuhde 85 kg vettä/kg uunikuivaa (b.d.) kuitua kohti. 35 Suihkut kohdistettiin kaikki noin 1 metrin pituiselle alu- 35 90 678 eelle yhdensuuntaisesti muodostusviivaan liikesuunnan kanssa. Kukin vesisuihku kohdistettiin kuituihin lineaarisen sarjan kautta 3,2 mm:n (1/8 tuumaa) ID pyöreitä aukkoja jotka oli sijoitettu 12,7 mm:n (1/2 tuumaa) päähän muo-5 dostusviivasta ja jotka ulottuivat muodostusviivan leveyden poikki. Likimääräiset virtausprosentit, jotka oli laskettu perustuen kokonaisvirtausnopeuteen, ja virtauksen nopeus aukkojen läpi olivat kullekin suihkulle seuraavat: suihku 1 - 37 % kokonaisvirtauksesta, 170 m/min; suihku 2 10 - 36 % kokonaisvirtauksesta, 165 m/min; suihku 3 - 13 % kokonaisvirtauksesta, 61 m/min; suihku 4 - 9 % kokonaisvirtauksesta, 41 m/min; suihku 5 - 5 % kokonaisvirtauksesta, 20 m/min. Välittömästi viidennen suihkun jälkeen kuidut kiinnitettiin käsittelemällä sylinterimäisellä seula-15 rullalla, joka tunnetaan alalla nimellä Dandy Roll (viira-rulla) . Viirarulla puristi kuidut, jotka kiinnittämisen aikana olivat suuren konsistenssin omaavana lietteenä, muodostusviivaa vastaan kiinnittäen kuidut, jolloin ne muodostivat märän arkin. Arkki oli ulkomuodoltaan saman-20 lainen kuin tavalliset kuitumaiset massa-arkit.

Claims (2)

36 90678

1. Jatkuvatoiminen menetelmä arkin valmistamiseksi, joka sisältää silloitettuja selluloosakuituja, joilla on 5 suuri taipumus flokkautua, kun mainittujen kuitujen vesipitoinen suspensio kerrostetaan muodostusviiralle paperin-valmistustyyppisessä laitteessa, jolloin a) valmistetaan kuitumainen liete, joka sisältää yksittäisiä, kovetettuja kuituja ja nestevällainetta, 10 b) kerrostetaan liete huokoiselle muodostusviiral le, c) suunnataan joukko nestevirtauksia alaspäin muodostusviiralle kerrostettujen kuitujen päälle ja valutetaan neste pois kuiduista, jolloin virtaukset on järjes-15 tetty yhdensuuntaisesti muodostusviiran konesuunnan kanssa, jolloin nestevirtaukset hajottavat kuitujen muodostamat flokit ja estävät kuitujen flokkien muodostumisen, jolloin mainitut kuidut saadaan olennaisesti ei-flokkau-tuneessa muodossa, ja 20 d) asetetaan mainitut kuidut arkkimuotoon vaiheen c) jälkeen, kun kuidut ovat olennaisesti ei-flokkautunees-sa muodossa, tunnettu siitä, että vaiheessa (a) valmistetaan kuitumainen liete, joka sisältää mainittuja kuituja ja vettä, jolloin kuidut on ilma-25 kuivattu ja silloitettu, kun ne ovat yksittäisiä ja esty-mättömiä, ristisidoksia muodostavan aineen kanssa, joka valitaan ryhmästä C2-C8-dialdehydit, C2-Cg-dialdehydihappo-analogit, joissa on vähintään yksi aldehydiryhmä, sekä mainittujen dialdehydien ja dialdehydihappoanalogien oli-30 gomeerit, jolloin kuidut on saatettu kosketuksiin riittävän määrän kanssa ristisidoksia muodostavaa ainetta, niin että 0,5 mooli-% - 3,5 mooli-% ristisidoksia muodostavaa ainetta, laskettuna selluloosan anhydroglukoosimoolimää-rästä, on reagoinut kuitujen kanssa kuitujensisäisten ris-35 tisidosten muodostamiseksi ja niin, että kuitujen vedenpi-dätysarvo on 25 - 60; li 37 9 0 6 7 8 vaiheessa (c) suunnataan sarja vesisuihkuja mainitun lietteen päälle, kun vedenvaluminen kuiduista etenee, jolloin sarja suihkuja on järjestetty poikkisuunnassa asetettuihin riveihin ja jokainen rivi on sijoittunut vieressä olevaan 5 konesuunnassa ja jolloin peräkkäisten suihkujen virtamäärä ja virtausnopeus pienenevät progressiivisesti samalla kun niillä on riittävät virtamäärät ja virtausnopeudet, niin että ne olennaisesti hajottavat mainittujen kuitujen muodostamat flokit ja estävät kuitujen flokkien lisämuodostu-10 misen, ja siitä, että vaiheessa (d) mainitut kuidut puristetaan muodostusviiraa vasten sylinterimäisellä seulatelalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että silloitettujen kuitujen ve-15 denpidätysarvo on 28 - 45. 38 90678