FI91783C - Menetelmä ja laitteisto kuitukankaiden päällystämiseksi ja imeyttämiseksi viskoosilla - Google Patents

Description

91783

Menetelmfi ja laitteisto kuitukankaiden paallystamiseksi ja imeyttåmiseksi viskoosilla

KeksintO koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukaista laitteistoa ja patenttivaatimuksen 5 johdannon mukaista menetelmaa j åykkaiiikkeisten nesteiden sivelemi-seksi ja imeyttamiseksi kuitukankaisiin.

Kuitukankaana pidetaan tassa yhteydessa erityisesti rakenteeltaan epasaanndllista rakennetta, jossa esiintyy 10 pinnalle epasaannOllista rakennetta, jossa esiintyy pin-nalle epasaannOllisesti jakautunut ontelorakenne. TMllais-ten kuitukankaiden perusmateriaalina voivat olla luonnon-ja keinotekoisesti valmistetut kuidut, jotka on lisaksi kiinnitetty toisiinsa verkkoutumisen kautta. Tailaiset 15 rakenteet ovat vaikeasti kyliastettavia, erityisesti jos peittotoimenpiteen tulee tapahtua sangen nopeasti ja ilman tai kaasun sisaansulkeutumisen estavaiia tavalla.

Tailainen tuotantovaihe esiintyy esimerkiksi val-mistettaessa kuituvahvisteisia selluloosapaailyksia, joita 20 valmistetaan edullisesti kuitumatosta ja viskoosista.

Selluloosapaailyksia kaytetaan esimerkiksi elintar-vikkeiden pakkaamiseen, erityisesti makkarankuorina. Tai-16in erotetaan toisistaan toiselta ja molemmilta puolil-taan viskoosikasitellyt kuoret sen mukaan, miten viskoosi 25 levitetaan valmistuksen yhteydessa.

Molemmilta puoliltaan viskoosikasitellyssa muodos-sa kuitumatto on yleensa paremmin ja tasaisemmin peitty-nyt, mikali onnistutaan vaittamaan ilman sisaansulkeutumi-nen viskoosin nopeassa levityksessa kuitumaton molemmille 30 pinnoille. On ymmarrettavaa, etta toivottu ilman poisto on helpommin toteutettavissa yksipuolisen paailystyksen ol-lessa kyseessa, varsinkin kun suuttimesta, jossa paailyste levitetaan, lahtemisen jalkeen oleva vapaa vaii ennen saostuksen alkamista mahdollistaa ilman tydntamisen pois 35 kuitumatosta toiselta puolen.

91783 2

Toisaalta on olemassa alueita, joilla kaytånniissa on kaytttta vain molemmilta puolilta viskoosikasitellyille kuituvahvisteisille selluloosapåållyksille. Tailaisia ovat yleensa sisapuolelta sulkukerroslakatut kuitusuolet. Kuo-5 ren sisapuolella on lakattavuussyista selluloosakerros ja ulkopuolella selluloosapaailyste ulkonakOsyista. Ulkopuo-lella oleva tavallisesti lapivarjatty selluloosaregene-raatti peittaa kuiturakenteen parhaalla mahdollisella ta-valla. Taman kaltaisilla kuorilla on laaja kayttdalue sa-10 vu- ja keittomakkaroiden valmistuksessa.

Lisaksi on osoittautunut, etta myds lakkaamattomien tuotteiden ollessa kyseesså on monilla kayttdalueilla sel-våå etua molemmin puolin viskoosikasiteltyjen tuotteiden kåytdstå. Niinpa esimerkiksi tayttoprosessissa esiintyvan 15 sisapuolisen hankauksen ollessa suuri ovat liukuominaisuu-det huomattavasti paremmat kuorilla, joilla on selluloosa-sisakerros, pinnan hyv3n tasaisuuden ansiosta. Tailaisia tapauksia esiintyy raakamakkaramassan pakkaamisen tai kin-kunkuorien yhteydessa. Voidaan luopua ylimaaraisista liu-20 kukyllåstyksista, jotka ovat vaittamattdmia kasiteltaessa vain ulkopuoli viskoosilla. Molemminpuolinen viskoosika-sittely saa aikaan my5s yhtenaisemman kokonaisrakenteen, joka hyvien kuorimisominaisuuksien ja kuoren tasaisemman venymisen ansiosta soveltuu erityisen hyvin leikkeletuot-25 teisiin, jotka pakataan kahteen kertaan.

Nåmå osoittavat merkityksen, joka molemminpuolisel-la viskoosikåsittelylia jo on ja joka vahvistuu, jos pys-tytaån erityisesti saavuttamaan yksipuolisen viskoosika-sittelyn valmistusedut. Tållå hetkellå tavalliset, kaksi-30 puolisesti viskoosikasitellyt letkun muodossa olevat sel-luloosapåailykset valmistetaan yleensa muodostamalla kui-tumatosta letku. Taman letkun kummallekin pinnalle levite-tåån viskoosia paailystyslaitteistossa (GB-patenttijulkai-su 1 336 850). TailOin viskoosin levitys tapahtuu lahes 35 samanaikaisesti siitå syystå, ettå tavallisesti edullises- 91783 3 ti kflytettSvén luonnonkuitumaton lujuus heikkenee kostu-tettaessa se viskoosilla. Tahan tarkoitukseen kaytetaan suutinjarjestelmia, jotka koostuvat ulko- ja sisåpuolises-ta rengassuuttimesta. NSiden rengassuuttimien kautta levi-5 tetaan paineen avulla ennalta maaratyt maarat viskoosia. Kuitumaton kyliastys ilman, etta sen sisaan jaa ilmaa, on vaikeaa, koska on kyse hyvin jaykkaiiikkeisista vesipitoi-sista nesteista.

Viskoosin viskositeetin maåraavat tailOin oleelli-10 silta osiltaan kiinteiden hiukkasten osuus selluloosassa ja polymeroitumisaste. Mita suurempia nåmå kaksi arvoa ovat, sita korkeampi on viskositeetti. Viskoosin levitet-tavyyden kannalta pyritaan alhaiseen viskositeettiin kuitumaton kyliastamiseksi nopeasti ja optimaalisella taval-15 la. Lopputuotteen laatu paranee kuitenkin kiinteiden hiukkasten pitoisuuden ja polymeroitumisasteen ollessa korkea. Polymeroitumisaste maaraa selluloosaregeneraatin kutistumiskayttaytymisen ja joustavuuden ja kiinteiden hiukkasten osuus huokoisuuden ja, yhdessa polymeroitu-20 misasteen kanssa, kuoren lopullisen lujuuden. Niinpå val-mistuksessa tehdåån kompromissi, jossa kiinteiden hiukkasten pitoisuus on oikeastaan liian pieni.

Kaksipuolisessa viskoosikasittelyssa esiintyvien vaikeuksien vaittamiseksi kaytetaan viskooseja, joiden 25 kiintoainepitoisuus on 6,5 - 7 p-%, joka ei siis ole op-timaalinen.

Taman keksinnOn påamåårånå oli saada aikaan paran-nettu laitteisto ja parannettu menetelma kuitukankaiden paailystamiseksi erityisesti molemmilta puoliltaan.

30 KeksinnOn mukaiselle laitteistolle viskoosin levit- tamiseksi ja imeyttamiseksi kuitukankaisiin levityssuutti-milla on tunnusmerkillista se, etta kuitukankaan vahintaan toiselle puolelle A on sijoitettu vahintaan kaksi suutinta kulkusuunnassa peråkkåin, jolloin kankaan puolen A vasta-35 puolelle I on sijoitettu suutin taman vastakkaisen puolen 91 783 4 påållyståmiseksi. JålkimmSinen suutin sijaitsee edullises-ti ensiksimainittujen suuttimien vaiissa.

Muut keksinndn mukaisen laitteiston edulliset suo-ritusrauodot ilmenevat epMitsenaisista patenttivaatimuksis-5 ta 2 - 4.

Keksinnttn mukaiselle menetelmaile viskoosin levit-tamiseksi ja imeyttamiseksi kuitukankaisiin suuttimien avulla on tunnusomaista, etta kuitukankaan vahintaan toi-selle puolelle A levitetaan viskoosia vahintaan kahden 10 suuttimen kautta, jotka suuttimet ovat kulkusuunnassa pe-rakkain, jolloin kankaan puolen A vastapuoli I paailyste-taan yhta suutinta kayttamålia. Suutin D3 on kulkusuunnassa suuttimen Dl jaikeen; kuitukangas paailystetaan siis ensin suuttimen Dl ja vasta sitten suuttimen D3 kautta.

15 Kankaan toisen puolen I paailystys tehdaan edullisesti suuttimella D2, joka edullisesti sijaitsee suuttimien Dl ja D3 yhteista reunaa vastapaata. Eraassa edullisessa suo-ritusmuodossa tehdaan levitys halutulle alueelle suuttimen D2 kautta noin 2 - 2 x 10'2 s myOhemmin kuin levitys suut-20 timen Dl kautta. Eraaile toiselle edulliselle suoritusmuo-dolle on tunnusomaista, etta viskoosi tulee toisesta suut-timesta suuremmalla paineella kuin toisesta suuttimesta. Eraaile aivan erityisen edullisille suoritusmuodolle on tunnusomaista, etta viskoosin tuloa suuttimista saadeliaan 25 silia tavalla, etta paailystettava kuitukangas liikkuu paailystyslaitteiston ulosmenoaukon suuntaan.

Viskoosi neste on edullisesti alkaliselluloosa (=viskoosi). Sen viskositeetti on edullisesti 300 -500 s, erityisesti 350 - 400 s kuulaviskosimetrilla mi-30 tattuna. Taildin 310 kuulaviskosimetrisekuntia vastaa • 40 000 mPa.s:a. jaykkaiiikkeisen nesteen kiintoainepitoi- suus on edullisesti 7,5 - 9,0 p-%. Viskoosi neste vox si-saitaa lisaaineita, jotka parantavat ulkonakoa ja ominai-suuksia, esimerkiksi varipigmentteja, tartunta- tai irro-35 tusaineita samoin kuin aineita, jotka saatelevat liimautu-mis- ja reagointiominaisuuksia.

r 91783 5

KeksinnOn mukainen menetelma selluloosapaailyksen valmistamiseksi toteutetaan edullisesti seuraavasti:

Kuitukankaasta leikatusta valmistettavan viskoosi-letkun lapimittaa vastaavasta kaistasta muodostetaan letku 5 asettamalla reunat paailekkain. Letku kyliastetaan ja paailystetaan tassa tapauksessa keksinnOn mukaisessa lait-teistossa edullisesti molemmilta puoliltaan viskoosilla.

Kun viskoosilla paailystetty kuitukangasletku on kulkenut ilmavaiin lapi, se johdetaan saostuskylpyyn, jossa viskoo-10 si saostetaan regeneroiduksi selluloosaksi. Sen jaikeen regeneroitu selluloosa pestaan, johdetaan pehmitinkylvyn lapi ja kuivataan paineilmalla. HOyrystettava vesimaara riippuu tailOin viskoosissa vallitsevasta selluloosan kiintoainepitoisuudesta. Suurempi kiintoainepitoisuus mer-15 kitsee pienempaa vesipitoisuutta ja siis lisaperustetta sille, etta suuttimien kautta pitaisi voida levittaa suu-ria kiintoainepitoisuuksia.

KeksinnOn mukainen paailystys tapahtuu edullisesti asteittain alkaen rengassuuttimen kautta tapahtuvasta ul-20 kopuolisesta paailystyksesta. Ulkopuolisen viskoosin ja-kautuessa kasvaa kuitukankaaseen kohdistuva paine jarjes-telmailisesti, ja kankaan kulkiessa paailystyslaitteiston lapi taysi painekuormitus saavutetaan vasta sen rengasmai-sen raon lopussa, joka on sisa- ja ulkopuolisten suutin-25 kappaleiden vaiissa kuitukankaan lapivientia vårten. Sa-manaikaisesti kuitukangasta johdetaan uivana kerroksena viskoosin lapi ja kuljetetaan ulosvirtaavan viskoosin avulla ilman oleellista hankausrasitusta suutinyhdistelman lapi. Yllåttavasti tulee kuitukankaaseen vaikuttavan pai-30 neen kasvu optimoiduksi viskoosin jakautumisen avulla sil-* la tavalla, etta viskoosikasiteltyjen tuotteiden jannityk- setOn rakenne saavutetaan jopa ohuiden kuitukankaiden ol-lessa kyseessa.

Tunnettujen valmistusmenetelmien yhteydessa viskoo-35 siletkuun muodostuu tavallisesti pienia ja suurehkoja ve- 91783 6 topoimuja. Naita muodostuu viskoosikasiteltyyn letkuun suuttimen alia vaikuttavan jannitysvoiman takia, jonka ai-heuttavat pååasiassa suuttlmlen hankausvolmat viskoosin levityksen yhteydessa. Ne merkitsevat tuotannon epavar-5 muutta, voivat johtaa tuotannon tarpeettomaan laskuun ja heikentavat valmiin tuotteen yhtenaista ulkonékOa. Namå haltat voidaan vaittaa taman keksinnOn avulla.

Seuraavassa kuvataan erasta edullista keksinnOn mu-kaista laitteistoa: 10 Kuvio 1: Paailystyslaitteiston poikkileikkaus

Kuvio 2: Aukileikattu suutin, jossa viskoosin ja-kautus on yksinkertaistettu

Kuvio 3: Suurennettu kuva rengasraosta, jonka lapi kuitukangas kulkee paailystyksen yhteydessa.

15 Viskoosikasittely tehdaan kuvion 1 mukaisessa lait- teistossa. Letkuksi muotoiltu kuitukangas 4 kulkee lieriO-måisen kalibrointiytimen 3 yli. Letku kulkee ulkosuutinyh-distelman 1 ja sen vastapuolella olevan sisasuutinlait-teiston 2 vaiitse. Ulkopuolinen yhdistelma koostuu kahdes-20 ta yksittaisesta suuttimesta Dl ja D3. Viskoosia syOtetaan pumpun (ei kuvassa) ja tuloaukon 7 kautta suuttimen D1 rengasmaiseen pesaan 5, joka on mitoitettu silia tavalla, etta viskoosin syOtOssa tapahtuu mitatOn painehaviO. Pai-neistettu viskoosi virtaa suuttimen ahtaan raon 10 kautta 25 kuitukankaalle. Toisen ulkopuolisen suuttimen D3 kautta tapahtuva syOttO tehdaan samoin tuloaukon 8, rengasmaisen pesan 6 ja suuttimen raon 12 kautta. TailOin voidaan tulo-aukkojen 7 ja 8 kautta syOttaa ominaisuuksiltaan erilaisia viskooseja. Normaalitapauksessa, jolloin kaytetaan yhta 30 viskoosityyppia, on vain yksi tuloaukko, esimerkiksi ren- gasmaisessa pesassa 6, ja syOttO toiseen rengasmaiseen pesaan 5 tapahtuu saadettavan rengasaukon 14 kautta (kuvio 2). Aukon 14 poikkipintaa saadetaan ruuvilla 13. Siten voidaan viskoosin jakauttaminen tehda ongelmattomasti tuo-35 tannon yhteydessa.

91783 7

Sisasuutinlaitteistoon 2 sydtetaan viskoosia eri sydttdna (ei kuvassa) kuin ulkopuolisiin suuttimiin. Ke-rSystilan 15 kautta viskoosi joutuu suutinrakoon 16 ja sielta paineistettuna kuitukankaalle 4.

5 Paailystyksen kulku ja sen toimintaperiaate kayvat ilmi kuviosta 3. Kuitukangas 4 kulkee ensin pitkin ulko-puolisen suuttimen reunaa 1, ja sille sydtetaan suutin-raosta 10 viskoosia. Paine on yleensS sellainen, ettei viskoosi nouse korkealle rengasmaisessa raossa 17A. Suuri 10 viskositeetti jattaa ilmanpoistokanavat vapaiksi. Ulko-suuttimen reunan 19 alueella tapahtuu toisen puolen paai-lystys sisåsuuttimen raon 16 kautta. Taten saavutetaan kuitukankaan paailystys ilman liian suurta painetta. Si-såsuuttimen reuna 21 péåttyy suutinraon 10 alapuolella 15 kuitukankaan optimaalisen tuennan saavuttamiseksi. Sen jålkeen esipåSllystetty kuitukangas johdetaan suuttimen reunojen 19 ja 20 vSliseen painevyOhykkeeseen. Viskoosia virtaa rengassuuttimen raosta 12. Koska suurin paineenale-neminen esiintyy pitkin ulkosuuttimen reunaa 20, tunkeutuu 20 viskoosi ulosmenoaukkoon rengasmaisen raon 17E kautta. Heikko, viskoosin kostuttama kuitukangas liikkuu siten suuttimen poistopuolta kohden ilman kuormitusta.

Tåsså kuvatun uuden paailystysjarjestelmSn edut ta-vanomaisiin suuttimiin nåhden ovat erityisen suuria, jos 25 kSytetaan viskooseja, joilla on korkea viskositeetti, esi-merkiksi yli 250 s kuulaviskosimetrilia mitattuna. Erityisen edullisia tuloksia saavutetaan viskositeettialueella 300 - 500 kuulaviskosimetrisekuntia, jolla tunnetut mene-telmét eivat ole tyydyttåvia.

30 KaytannOssa riittaa asteittaiseen viskoosikuormi- tukseen, jossa esiintyy viskoosin paineen kasvun aikaan-saama kiilavaikutus, esimerkissa kuvattu jarjestelma, jossa tehdaan kaksoislevitys ulkopuolelta ja yksi levitys sisapuolisesta suuttimesta. Kaksoispaailystys tehdaan 35 edullisesti ulkopuolelta siita syysta, etta naita suutti- 91783 8 mia on helpompi kayttaa viskoosin sydttddn; ne voisivat luonnollisesti sijaita myds sisapuolella.

On luonnollisesti mytts mahdollista levittaa viskoo-sia viela useampien yksittaisten suuttimien kautta sisa-5 ja ulkopuolisesti, jos selluloosaletkun tiettyjen ominai-suuksien saavuttamiseen vaaditaan useampia viskoosikerrok-sia, joilla on erilainen rakenne. TailOin rengassuuttimien lukumaara voi olla yhta tai eri suuri sisa- ja ulkopuolel-la.

10 Esimerkki 1 (vertailuesimerkki)

Luonnonkuidusta valmistetulle kuitukankaalle, jonka nelidmetripaino on 21 g/m2 ja joka on leikattu 322 nun:n levyiseksi, levitetaan tavanomaisin menetelmin valmistet-15 tua viskoosia, jonka tiedot ovat seuraavat:

Selluloosan kiintoainepitoisuus: 7,7 p-%

Rikkihiilen maara: 29 p-% selluloosasta

Natriumhydroksidia: 5,7 p-%

Polymeroitumisaste: 530 20 Taman viskoosin viskositeetti on 410 s mitattuna kuulaviskosimetrilia låmpdtilassa 20 °C. Tama viskoosi on kasiteltavissa vain rajallisesti tavanomaisella viskoosi-kasittelyjarjestelmaiia valmistusnopeuden ollessa 750 m/h. Limittaiselia sauma-alueella ei saavuteta riittavaa imey-25 tymista; esiintyy ilmasulkeutumia. Viskoosin jakautumises-sa kuitukankaalle esiintyy voimakasta epasaanntillisyytta suuttimessa vallitsevien liian suurten jannitys- tai han-kausvoimien seurauksena. Valmiin tuotteen murtumispaine vaihtelee voimakkaasti.

30 Esimerkki 2

Meneteliaan muuten esimerkin 1 mukaisesti, mutta levitetaan viskoosi keksinntin mukaisesti kuvion 1 mukai-sella laitteella. Levitysnopeus oli 750 m/h.

Saadaan silea taysin tasaisesti kyliastetty sellu-35 loosaletku. Valmiin letkun koostumus oli: li 91783 9 18,1 g/m selluloosaa 31 p-% glyseriinia selluloosasta laskettuna 7 p-% vetta.

Selluloosaletkulle tehtiin painekoe vedelia, se 5 murtui ylipaineen ollessa 0,69 bar.

Paailystetyssa kuitukankaassa ei esiintynyt ilma-sulkeutumia.

MyOhempi lakkaus voidaan tehda erityisen tasaiselle pinnalle paremmin, kuin tuotteiden, jotka on valmistettu 10 viskositeetiltaan alhaisempaa viskoosia kayttaen ja tavan-omaisella suutinjarjestelmaiia, ollessa kyseessa.

Esimerkki 3

Meneteliaan muuten esimerkin 2 mukaisesti, mutta kaytetaan selluloosapaailysta, joka on valmistettu kuitu-15 kankaasta, jonka nelidmetripaino on 17 g/m2 ja joka on lei-kattu 200 mm:n levyiseksi. Saadaan yhta hyvia tuloksia.

Esimerkki 4

Tehdaan yksipuolinen paallystys suutinyhdistelmaiia Dl ja D3. TailOin sylinterimainen kalibrointisydan 3 muo-20 dostaa tuen kuitukangasletkulle viskoosipaailystyksen lop-puun asti. Suuttimen Dl kautta levitetaan esimerkin 1 mu-kaista viskoosia. Se sisaitaa lisaksi variainetta. Suuttimen D3 kautta levitetaan samaa viskoosia. Kuitukangas, joka on leikattu 206 mm:n levyiseksi ja jonka nelidmetri-25 paino on 21 g/m2, paailystetaan nopeudella 800 m/h. Saadaan aikaan kuitukankaan paailystyminen kokonaan sauman kylias-tymisen ollessa moitteeton. Selluloosaregeneraattikerros on yhtenainen, eika siina esiinny varijuovia.

Esimerkki 5 30 (vertailuesimerkki) ' Viskoosikasittely tehdaan kayttamailå esimerkin 4 mukaista kangasta ja kasittelynopeutta. Kaytetaan kuiten-kin tavanomaista suutinta, jossa on vain yksi rengasrako, johon syGtetaan paineen avulla viskoosia ja josta viskoosi 35 paatyy kuitukankaalle.

» 91783 10

Selluloosaletkussa ei tåssS tapauksessa esiinny kuitujen taydellista yhteensitoutumista, vaan siinå nakyy selvåsti havaittavissa olevia paailystymattdmia kuituja. Sauma ei ole riittavasti kyliastynyt ja kuori murtuu pai-5 neen vaikutuksen alaisena, minka vuoksi viskoosikasittely-prosessissa tarvitaan lisaksi sauman liimaaminen. Viskoosi on jakautunut epatasaisesti, mika on havaittavissa vari-juovista.

i

Claims (7)

91783

1. Laitteisto viskoosin levittamiseksi ja imeytta-mlseksl kuitukankaisiin (4) levityssuuttimilla (D1-D3), 5 tunnettu siita, etta kuitukankaan (4) vahintaan toiselle puolelle A on sijoitettu vahintaan kaksl suutinta (Dl ja D3) kulkusuunnassa perakkain, jolloin kankaan (4) puolen A vastapuolelle I on sijoitettu suutin (D2) taman vastakkaisen puolen paailystamlseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukalnen laitteisto, tunnettu siita, etta kankaan puoli A vastaa ulko-puolta ja kankaan puoli I sisapuolta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siita, etta suuttimet (Dl, D3) ovat ren- 15 kaan muotoisia rakosuuttimia, joiden aukko on 0,3 - 6 mm.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siita, etta suuttimet (D1,D3) on sijoitettu 2 - 8 mm:n etaisyydelle toisistaan.

5. Menetelma viskoosin levittamiseksi ja imeytta- 20 miseksi kuitukankaisiin (4) suuttimien (D1-D3) avulla, tunnettu siita, etta kuitukankaan (4) vahintaan toiselle puolelle A levitetaan viskoosia vahintaan kahden suuttimen (Dl ja D3) kautta, jotka suuttimet ovat kulkusuunnassa perakkain, jolloin kankaan puolen A vastapuoli 25. paailystetaan yhta suutinta (D2) kayttamaiia.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta viskoosi tulee toisesta suut-timesta (D3) suuremmalla paineella kuin toisesta suutti-mesta (Dl).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta viskoosin tuloa suuttimista (Dl,D3) saadeliaan silia tavalla, etta paailystettava kui-tukangas (4) liikkuu paailystyslaitteiston ulosmenoaukon suuntaan. 91783