FI91549B

FI91549B - Method for treatment of a dry-formed material web

Info

Publication number: FI91549B
Application number: FI920098A
Authority: FI
Inventors: Helmer Gustafsson; Jens Erik Thordahl
Original assignee: Yhtyneet Paperitehtaat Oy
Priority date: 1992-01-09
Filing date: 1992-01-09
Publication date: 1994-03-31
Also published as: FI920098A; FI920098A0; FI91549C

Description

9154991549

Menetelmä kuivamuodostetun aineradan käsittelemiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä kuivamuodostetun kuitumateriaalia sisältävän aineradan tiivistämiseksi 5 ainerataa sidottaessa sideainekomponentin ja lämpökäsittelyn avulla.The present invention relates to a method for compacting a dry-formed web of fibers containing fibrous material by bonding 5 webs of material by means of a binder component and a heat treatment.

Nykyisissä ns. thermobonding prosesseissa yhdistetään peruskuitumateriaali, esim. puu- tai lasikuitu, erillisten sideainepartikkelien tai -kuitujen avulla. Sideaine 10 on yleensä kestomuovikuitua, esim. polyeteeniä. Tunnetaan myös nk. bikomponenttikuituja, joiden ydinosa voi olla esim. lujempaa polypropeenia ja vaippaosa pehmeämpää pöly-eteeniä, jolla on halutut sitomisominaisuudet peruskuituma-teriaaliin käytetyllä lämpötila-alueella. Näin saadaan myös 15 sideainekuidut rasitusta kestäviksi, jolloin niiden muodostamat perusmateriaalien kuitujen väliset sillat vahvistu vat.In the current so-called thermobonding processes combine a basic fibrous material, e.g. wood or glass fiber, with separate binder particles or fibers. The binder 10 is generally a thermoplastic fiber, e.g. polyethylene. So-called bicomponent fibers are also known, the core part of which can be, for example, stronger polypropylene and the sheath part softer dust-ethylene, which has the desired bonding properties in the temperature range used for the base fiber material. This also makes the binder fibers stress-resistant, whereby the bridges between the fibers of the base materials formed by them are strengthened.

Thermobonding-prosessin raaka-aineet, yksi tai useampi peruskuitulaatu ja sideainekuidut, sekoitetaan ja 20 muodostetaan aineradaksi kuivalla muodostusmenetelmällä, joka on hyvin tunnettu paperin valmistusmenetelmä, viitataan esim. suomalaisiin patentteihin 62386, 58804 ja 66948. Erilaisia ja -pituisia kuituja sisältävien aineratojen muodostamiseen liittyviä ongelmia on pyritty ratkaisemaan * 25 mm. EP-patentin 188454 ja US-patentin 4375488 mukaisilla muodostusosilla.The raw materials of the thermobonding process, one or more base fiber grades and binder fibers, are mixed and formed into a web by a dry forming method, which is a well-known papermaking method, referring to e.g. Finnish patents 62386, 58804 and 66948. an attempt has been made to solve * 25 mm. With forming parts according to EP patent 188454 and US patent 4375488.

Aineradoista saadaankin nykyisillä muodostusteknii-koilla riittävän tasaisia, jotta ne soveltuisivat lopputuotteiden valmistukseen. Ongelmaksi on muodostunut ratojen 30 sitomisvaihe, jossa kuidut sidotaan sideainekuiduilla yhteen lämmön ja puristuksen vaikutuksen alaisena. Puristusta tarvitaan tiivistämään ainerataa siten, että syntyy kontakti eri kuitujen välillä ja muodostuu tartunta sideainekui-tujen ja perusainekuitujen välillä kestomuovikomponentin 35 sulaessa tai pehmittyessä. Käytännössä tämä tehdään sellai- 2 91549 sen siirtoyksikön yhteydessä, jossa on lämmitettäviä teloja, yleensä järjestettyinä erikseen rainan ylä- ja alapuolelle. Ainerata kuljetetaan tämän jälkeen läpivirtausuunin kautta, jossa lopullinen kuitujen sidonta tapahtuu. On 5 kuitenkin osoittautunut, että tiivistymistä ei tapahdu toivotulla tavalla lopputuotteessa, jolloin sen mekaaniset ominaisuudetkin ovat heikohkot. Tämä puolestaan johtuu siitä, että irrallisista kuiduista muodostettu kuiva aine-rata pölyää voimakkaasti siirtoyksikössä, aiheuttaen aine-10 katoa ja epätäydellistä tiivistymistä aineradassa.Indeed, current forming techniques make the material paths sufficiently uniform to be suitable for the production of end products. The problem has become the step of tying the webs 30, in which the fibers are bonded together with binder fibers under the influence of heat and compression. Compression is required to seal the web so that contact is made between the various fibers and adhesion is formed between the binder fibers and the base fibers as the thermoplastic component 35 melts or softens. In practice, this is done in connection with a transfer unit with heated rollers, usually arranged separately above and below the web. The material web is then conveyed through a flow-through furnace where the final fiber bonding takes place. However, it has been found that condensation does not take place in the desired way in the final product, so that its mechanical properties are also poor. This in turn is due to the fact that the dry matter web formed of loose fibers is heavily dusted in the transfer unit, causing the loss of the substance-10 and incomplete compaction in the material web.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä, jolla em. ongelmista oleellisesti vältytään, ja jonka avulla aineradan mekaaniset ominaisuudet parantuvat oleellisesti. Tämän vaikutuksen aikaansaamiseksi keksinnön 15 mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että aineradan pölyämisen estämiseksi ainakin sen toinen puoli kostutetaan suihkuttamalla vettä sen pintaan ennen aineradan sitomis-vaihetta.The object of the present invention is to provide a method by which the above-mentioned problems are substantially avoided and by means of which the mechanical properties of the material web are substantially improved. In order to achieve this effect, the method according to the invention is characterized in that, in order to prevent dusting of the material web, at least one side thereof is moistened by spraying water on its surface before the material web binding step.

Aivan yllättäen on käynyt ilmi, että aivan pieni 20 veden lisäys ainerataan aikaansaa huomattavia parannuksia sekä aineradan käyttäytymisessä sitomisvaiheessa että sen mekaanisissa ominaisuuksissa. Kuivamuodostusprosesseissa kosteus on aina ollut ei toivottua, ja nytkin sitä voidaan lisätä vain hyvin rajoitetusti. Yllättävintä onkin se pieni : 25 määrä, joka tarvitaan ainakin puu- ja muovikuitujen seoksen pölyämisen pienentämiseksi huomattavasti.Quite surprisingly, it has been found that a very small addition of water to the material pathway provides significant improvements in both the behavior of the material pathway during the binding step and its mechanical properties. Moisture has always been undesirable in dry forming processes, and even now it can only be added to a very limited extent. What is most surprising is that small amount: at least the amount needed to significantly reduce the dusting of the mixture of wood and plastic fibers.

Keksinnön muille edullisille sovellutusmuodoille on tunnusomaista se, mitä jäljempänä olevissa patenttivaatimuksissa on esitetty.Other preferred embodiments of the invention are characterized by what is set out in the claims below.

30 Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää yleiskuvaa kuivamuodostuslinjasta ja rainan thermobondinglinjasta, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen menetelmän toteu-35 tueta aineradan siirtoasemassa.The invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows an overview of a dry forming line and a web thermobonding line, Figure 2 shows the implementation of the method according to the invention in a material web transfer station.

Il 91549 3Il 91549 3

Kuviossa 1 on esitetty kuivamuodostuslinja 1, jossa rumpuformereiden 2 avulla muodostetaan ainerata viiralle. Ainerata siirretään muodostuslinjasta 1 siirtoyksikön 3, jossa suoritetaan aineradan puristus, kautta läpivirtaus-5 uuniin 4, kalanteriasemalle 5, jäähdytysasemalle 6 ja lopulta kelausasemalle 7, jossa valmis ainerata kelataan rullalle 8.Figure 1 shows a dry forming line 1 in which drum formers 2 are used to form a web of material on a wire. The material web is transferred from the forming line 1 through a transfer unit 3, where the material web is compressed, to a through-flow furnace 4, a calender station 5, a cooling station 6 and finally a winding station 7, where the finished material web is wound on a roll 8.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän toteutusta kuvion 1 mukaisessa aineradan siirtoasemassa 3. 10 Kuivamuodostettu ainerata tuodaan kuivamuodostusosan viiralta 9 siirtoasemalle 3. Kuitumateriaalia, esim 75 % sel-luloosapohjaista ja 25 % termoplastista kuitua, esim. bi-komponenttikuitua sisältävä ainerata 16 lämmitetään ja puristetaan viiralla 9 ensin ylhäältä kompaktoritelan 10 ja 15 sen vastatelan 11 välissä, sen jälkeen alhaalta kuviotelan 12 (embosser) ja sen vastatelan 13 välissä, aineradan ollessa siirrettynä siirtoyksikön 3 yläpuoliselle viiralle 14. Käytettyjen kuitujen pituus voi selluloosapohjäisten kuitujen osalta olla esim. keskimäärin 1-3 mm ja bikompo-20 nenttikuitujen osalta 2-20 mm.Figure 2 shows the implementation of the method according to the invention in the material web transfer station 3 according to Figure 1. The dry formed material web is introduced from the dry forming section wire 9 to the transfer station 3. A material web 16 containing fibrous material, e.g. on the wire 9 first from above between the compactor roll 10 and 15 between its counter roll 11, then from below between the pattern roll 12 (embosser) and its counter roll 13, the material web being transferred to the wire 14 above the transfer unit 3. The length of fibers used can be e.g. 1-3 for cellulose-based fibers. mm and 2-20 mm for bicompo-20 nent fibers.

Tämän jälkeen ainerata 16 siirtyy läpivirtausuuniin johtavalle viiralle 15.The material path 16 then passes to the wire 15 leading to the flow-through furnace.

Keksinnön mukaisesti aineradan pintaan suihkutetaan vettä suuttimella 17 pieninä pisaroina ylhäältä päin juuri ’ 25 ennen kuin ainerataa kuljetetaan kompaktoritelan 10 ja sen vastatelan 11 muodostaman nipin läpi. Vastaavasti ainerataa sumutetaan vedellä altapäin suuttimella 18 ennen aineradan 16 viemistä kuviotelan (embosserin) 12 ja sen vastatelan 13 muodostaman puristusnipin väliin. Edullisesti vastatelat 11 30 ja 13 ovat kumipäällysteisiä. Vesisuihkun tuoma vesimäärä aineradan pinnalle on erittäin pieni, esim. 1-10 g/m2 aine-radan kummallekin puolelle. Vesipisaroiden koko ei yleensä ole kovin kriittinen, koska puristusnipissä tapahtuu kosteuden edelleen levittämistä tasaisesti koko radan levey-35 delle.According to the invention, water is sprayed onto the surface of the material web by means of a nozzle 17 in small droplets from above just before the material web is conveyed through the nip formed by the compactor roll 10 and its counter roll 11. Correspondingly, the web of material is sprayed with water from below by a nozzle 18 before the web of material 16 is inserted between the nip formed by the pattern roll (embosser) 12 and its counter roll 13. Preferably, the counter rollers 11, 30 and 13 are rubber coated. The amount of water brought by the water jet to the surface of the material web is very small, e.g. 1-10 g / m2 on each side of the material web. The size of the water droplets is usually not very critical because the compression nip continues to distribute moisture evenly over the entire track width.

91549 491549 4

Kompaktori- ja kuviotelat tela on kuumennettu aine-radan lämmittämiseksi sitomia lämpötilaan, esim. 120 °C:een. Lämpötilaa voidaan säätää aineradan nopeuden (kapasiteetin) ja sen paksuuden sekä käytetyn sideainekomponentin ominai-5 suuksien mukaan sopivaksi esim. alueella 100-160 °C.The compactor and pattern rollers are heated to a temperature, e.g., 120 ° C, to heat the web of material. The temperature can be adjusted according to the speed (capacity) of the material web and its thickness as well as the properties of the binder component used, for example in the range of 100-160 ° C.

Käytännön kokeet on tehty sellupohjaisilla kuiduilla, joiden muodostama aineradan pintapaino on vaihdellut välillä 50 ... 220 g/m2, mutta menetelmä soveltuu ainakin 600 grammaan asti neliömetriä kohti painavien aineratojen 10 käsittelyyn. Kokeissa on todettu, että veden sumutus vähentää rainan pölyämistä 40 % n. 2 g/m2 veden lisäyksellä, jonka jälkeen oleellista paranemista ei vettä lisäämällä enää tapahdu. Vastaavasti aineradan vetolujuus mitattuna 50 mm liuskan kuormankantokykynä paranee n. 1900 grammasta 15 täysin kuivana muodostetun aineradan kohdalla n. 2500 grammaan 2 g/m2 veden lisäyksellä aina yli 2900 grammaan 8 g/m2 veden lisäyksellä, eli valmiin aineradan vetolujuus paranee sekin vähintään 40 % ja enemmän. Lisäksi keksinnön mukaisella kostutuksella päästään suurelta osin pölyn koneistol-20 le ja hengitysilmalle aiheutetuista haitoista.Practical tests have been carried out on pulp-based fibers with a material web basis weight ranging from 50 to 220 g / m 2, but the method is suitable for the treatment of material webs weighing at least 600 grams per square meter. Experiments have shown that water spraying reduces the dusting of the web by 40% with the addition of about 2 g / m2 of water, after which no significant improvement occurs with the addition of water. Correspondingly, the tensile strength of the web, measured as a 50 mm strip load capacity, is improved from about 1,900 grams for a completely dry web to about 2,500 grams by adding 2 g / m 2 of water to more than 2,900 grams with 8 g / m 2 of water. more. In addition, the humidification according to the invention largely overcomes the disadvantages caused to the dust machinery and the breathing air.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu yllä esitettyihin esimerkkeihin, vaan että ne voivat vaihdella jäljempänä olevien patenttivaatimusten puitteissa.It will be apparent to those skilled in the art that the various embodiments of the invention are not limited to the examples set forth above, but may vary within the scope of the claims below.

lili

Claims

A method of sealing a dry-formed web (16), which contains fibrous material, wherein the web is bonded by means of a binder component and by heat treatment, characterized in that, to prevent the web of web from dusting, at least one side of the web is dampened. the web by spraying water on its surface prior to the bonding step. 10

2. A method according to claim 1, characterized in that water is sprayed onto the surface of the material web (16) just before the material web is passed through a nip formed by a pair of rolls (10, 11; 12, 13), wherein At least one of the vale ( 10; 12) heated to heat the web of material (16) to bond temperature.

Method according to claim 2, in which the material web (16) is heated on one side by means of a compacting roller (10), characterized in that water is sprayed onto the surface of the material web just before it is brought to a nip constituting the compacting roller ( 10) and a counter roll (11) thereto.

4. A method according to claim 2, wherein the material web (16) is heated on both sides with successive roll pairs (10, 11; 12, 13), characterized in that water is sprayed onto the surface of the material web just before being introduced into a material web. nip consisting of the roller (10; 12) which heats each e of the material web and a counter roller (11; 13) thereto.

Process according to any of claims 1-4, characterized in that water is sprayed onto both sides of the web of material in the form of emA drops in an amount of 1-10 g / m 2.

6. A method according to any one of claims 1-5, characterized in that the material web (16) which is treated mainly consists of wood or cellulose fibers and thermoplastic binder fibers.

7. A method according to claim 6, characterized in that the material web being treated has a basis weight of 50 ... 600 g / m 3. 5

Method according to any of claims 1-7, characterized in that the temperature of the vale (10; 12) which heats the web of material (16) is 100 - 160 ° C depending on the binder component used and the production rate. II