FI94272B - Tasaisen, kuituisen, joustavan, hyvin repeytymistä kestävän substraatin valmistusmenetelmä sekä saatu substraatti - Google Patents

Description

94272

Tasaisen, kuituisen, joustavan, hyvin repeytymistä kestävän substraatin valmistusmenetelmä sekä saatu substraatti 5 Esillä oleva keksintö koskee tasaisen, kuituisen, joustavan rainan, kalvon tai kelmun muodossa olevan substraatin valmistusta, joka substraatti omaa hyvän repeytymisenkestävyy-den sekä hyvän painettavuuden.

10 Keksintö tarkoittaa aivan erityisesti substraatteja, joita käytetään painamisen ja kirjoituksen paperialustoiksi erilaisten tuotteiden ja tavaroiden pakkauksina.

Erityisenä sovellutuksena keksintö kohdistuu tasaisiin, kui- 15 tuisiin, joustaviin, hyvin repeytymistä kestäviin substraat-teihin, jotka ovat tarkoitetut pakkauspäällysten, pussien tai kassien, maantieteellisten karttojen ja painotuotteiden valmistukseen.

20 Tällaisia tuotteita on aina valmistettu paperiarkeista, tyypiltään tavanomaisista tai erityisistä, silloin kun halutaan lisätä niiden kestävyyttä niiden sisäisillä ominaisuuksilla tai lisäämällä vahvikkeita.

25 Paperit on aina valmistettu lähtien selluloosakuiduista, jotka ovat enemmän tai vähemmän jalostettuja ominaispinnan sekä kuitujen välisten sidosten tuottamismahdollisuuden lisäämiseksi .

30 Papereille on ominaista, että niillä on joitakin positiivisia ominaisuuksia, kuten soveltuvuus painettavuuteen, ja samoin negatiivisia, kuten vähäinen repeytymisenkestävyys sekä vedensitomisherkkyys.

35 Vaikka onkin mahdollista parantaa kosteudenkestävyyttä lisäämällä erityisiä lisäaineita paperien valmistuksen aikana, osoittautuu, etteivät yleisesti tunnetut valmistustavat suo mahdollisuutta suunnitella repeytymisenkestävyyden lisäämistä.

2 94272 Tämä negatiivinen ominaisuus aiheuttaa tosiasiallisia ongelmia useaan sovellutukseen, varsinkin pakkausten, pussien ja kassien valmistuksessa.

5 Tämän ongelman ratkaisemiseksi tekniikan taso on tuonut tuotteen, joka on hyvin repeytymistä kestävä tai repeytymä-tön, markkinoituna nimellä Tyvek. Tämä tuote esiintyy kalvona, joka on muodostettu muovikuiduista, jotka on asetettu jonkin tason päälle ja kuumakalanteroitu. Kalvo on luonteelle) taan joustavaa, todellakin hyvin repeytymistä kestävää, mutta omaa joitakin haittoja korkean hintansa ohella.

Näistä haitoista on mainittava epäesteettinen muovimainen ulkonäkö, suuret painokirjoitusvaikeudet johtuen käytetystä 15 lähtöaineesta sekä kimmovastuksesta, joka aiheuttaa suuria ongelmia esimerkiksi muotoilijalle, jonka tehtävänä on tehdä kalvoille esitaittoja pakkausten, pussien tai kassien valmistusta varten.

20 Nämä kolme haittaa sekä korkeat tuotantokustannukset rajoittavat huomattavasti tällaisen tuotteen kaupallista levitystä varsinkin pakkausten, pussien tai kassien valmistukseen sovellettaessa.

25 Tekniikan taso on esittänyt myös ratkaisun, joka käsittää • paremman repeytymisenkestävyyden omaavan paperin aikaansaa misen yhdistämällä tavallisiin selluloosakuituihin tekokuituja, jotka on valittu polyolefiinien, polyamidien, polyesterien jne. joukosta. Tavoiteltu päämäärä oli pyrkimys pa-30 rantaa tavallisten paperien fysikaalisia ominaisuuksia tekokuituja lisäämällä.

Tämä tekniikka ei kuitenkaan näytä päässeen todelliseen teolliseen ja kaupalliseen levitykseen. Tämä levityksestä 35 poisjääminen johtuu todennäköisesti tekokuitujen lisäämisestä, jotka muodostavat ei-sitovia kuituja paperiteollisuudessa tavallisesti käytettyihin selluloosakuituihin nähden.

' Näiden tekokuitujen mukanaolo selluloosakuitujen joukossa 3 94272 ilmenee selluloosakuitujen välisten sidonnaisuuksien höltymisellä, joka aiheuttaa tavallisten fysikaalisten ominaisuuksien alenemisen, kuten esimerkiksi standardin (I) Afnor NF Q 03-004 tai ISO 1924/1 - 1983 mukaisen katkeamispituu-5 den, standardin (II) Afnor NF Q 03-045 mukaisten sisäisten koheesioiden, standardin (III) Afnor NF Q 03-053 tai ISO 2758 - 1983 mukaisen hajoamisen alenemisen. Ainoastaan standardin (IV) Afnor NF Q 03-011 tai ISO 1974-1974 mukainen alkaneen repeytymisen kestävyys sekä standardin (V) TAPPI T 10 470 os - 78 mukainen alkamattoman repeytymisen kestävyys näyttävät parantuneen joissakin tapauksissa jopa noin 25 %.

Kokeet, joita on tehty tällaisen tekniikan pohjalta ovat tehneet mahdolliseksi todeta lähellä 20 %:a olevan liitäntä-15 kynnyksen tekokuitujen kohdalla ja välttämättömyyden turvautua erilaisten lisäaineiden yhdistämiseen seokseen tarkoituksena nostaa tekokuitujen mukanaolon alentamia erilaisia fysikaalisia ominaisuuksia. Tässä tarkoituksessa on tavallista yhdistää lateksia luonnonkuitujen ja tekokuitujen vä-20 lisen koheesion parantamiseksi. Tällainen lisääminen nostaa huomattavasti tuotantokustannuksia eikä tuo tyydytystä alentuneiden fysikaalisten ominaisuuksien positiiviseen nostamiseen.

25 Lisäksi tunnetaan patentin BE-A-670 968 periaate, joka kä-:* sittää absorboivien, puhdistukseen kosteissa olosuhteissa käytettävien paperien yleisen sitkeyden lisäämiseksi, että sekoitetaan fibrilloitumattomia pitkiä tekokuituja fibril-loituneiden lyhyiden kuitujen kanssa ja lisätään jokin li-30 säaine, joka varmistaa olennaisesti lujuuden parantamisen.

Tämä tekniikan taso ei koske hyvin repeytymistä kestävää I.· paperia, joka soveltuu lisäksi painokirjoitukseen. Lisäksi selluloosakuitujen jalostusaste on erittäin alhainen, suuruusluokkaa 16° SR, mikä vastaa käytännössä jalostamatonta 35 dispergoitua massaa. Mitään edullista periaatetta paremman repeytymisenkestävyyden saamiseksi ei niin muodoin ole.

4 94272

Voisi olettaa, että massan jalostuksen nostaminen riittäisi hyvin repeytymistä kestävän paperin aikaansaamiseksi. On kuitenkin yleisesti tunnettua paperialalla ja erityisesti julkaisun Pulp and Paper, Chemistry and Chemical Technology, 5 voi. II, 1960, Paper making, sivut 595-596 mukaan, että re-peytymisenkestävyys päin vastoin laskee massan lisäjalostuksen myötä. Tämä käy ilmi myös julkaisusta Fundamentals of paper making fibers, Septembre 1957, sivu 387, jossa todetaan samoin, että jalostuksen lisääminen aiheuttaa, ainakin 10 tietystä rajasta alkaen, repeytymisenkestävyyden vähentymisen.

Keksinnön tavoitteena on korjata edellä mainittujen tekniikoiden haittoja esittämällä uusi tasaisen, kuituisen, jous-15 tavan, hyvin repeytymistä kestävän substraatin valmistusmenetelmä, joka on aivan erityisesti vaikkakaan ei yksinomaan tarkoitettu pakkauspäällysten, pikkupussien, pussien tai kassien valmistukseen.

20 Keksinnön tavoitteena on valmistaa edulliseen hintaan tasainen, kuituinen, joustava, hyvin repeytymistä kestävä substraatti, joka lisäksi soveltuu hyvin painokirjoitukseen ja omaa merkittävästi lisääntyneen kestävyyden ympäröivän hyg-rometrian vaihteluihin.

25

Keksinnön eräs toinen tavoite on esittää uusi substraatti, joka soveltuu hyvin taitettavaksi, jotta helpotettaisiin pakkauspäällysten, pikkupussien, pussien tai kassien valmistusta.

30

Edellä olevien tavoitteiden toteuttamiseksi keksinnön mukai-i sessa valmistusmenetelmässä kuitujen ja veden seos kaadetaan paperikoneen perälaatikkoon ja muodostetaan substraatti koneeseen syötetystä seoksesta koneen toimiessa tavanomaisia 25

I I IM:» l ilt I I l *I M

s 94272 käyttöparametrejä noudattaen. Keksinnölle on erityisesti tunnusomaista se, että kuitujen ja veden seos muodostetaan valmistamalla fibrillaatiolla luonnon selluloosakuituja kun-5 nes ne omaavat valutettavuuden, joka on yli 60° Schopper-

Riegler ja sekoittamalla veteen annos näin jalostettuja selluloosakuituja sekä vähintään 30 paino-% tekokuituja, laskettuna selluloosakuitujen ja tekokuitujen kokonaiskuiva-ainemäärästä.

10

Keksinnön tavoitteena on myös uutena teollisena tuotteena joustava, kuituinen, tasainen, hyvin repeytymistä kestävä selluloosakuituihin perustuva substraatti, jolle on tunnusomaista, että se käsittää luonnon selluloosakuituja ja-15 lostettuina fibrillaatiolla niin, että niillä on valutetta-vuus, joka on lähellä 60 astetta Schopper-Riegler, sekä tekokuituja, joiden osuus seoksesta on vähintään 30 paino-% selluloosakuitujen ja tekokuitujen kokonaiskuiva-ainemäärästä.

20

Keksinnön mukainen menetelmä käsittää ensiksi selluloosakuitujen valmistuksen, jotka kuidut ovat edullisesti samaa kasvilajia tai -muunnosta. Lehtipuista tai puumaisista heinäkasveista peräisin olevat selluloosakuidut ovat edullisim-25 mat, vaikkakin hyviä tuloksia voidaan saada myös havupuista * peräisin olevilla kuiduilla.

Selluloosakuiduilla tarkoitetaan paperimassoja, joita tavallisesti tuotetaan paperinvalmistusta varten. Keksinnön mu-30 kaisen massan valmistus käsittää kuitujen jalostuksen fib-rilloitumisen välityksellä niin, että ne saavat valutetta-

* vuuden, joka on yli 60° ja edullisesti yli 80° Schopper-Riegler. Tällaisen valutettavuuden toteaminen voidaan suorittaa nojautumalla standardin Afnor NF Q 50-003 tai ISO

35 5267/1 - 1979 ehtojen soveltamiseen.

6 94272

Haluttu päämäärä on mikrotibrilloida selluloosakuidut niin, että lisätään niiden ominaispintaa, jotta parannettaisiin niiden kykyä vetysidosten aikaansaamiseen.

5 Sen jälkeen valmistetaan seos lisäämällä paperimassaan, joka on lisäjalostettu yleisesti tunnetun paperimassan tavanomaiseen käsittelyyn nähden, annos tekokuituja, joka on vähintään 30 paino-% selluloosakuitujen ja tekokuitujen kokonais-kuiva-ainemäärästä. Tekokuiduilla ymmärretään kaikkia kuitu-10 ja, jotka eivät ole luonnonkuituja, kuten esimerkiksi muovi-kuituja, regeneroituja kuituja jne.

Seos tehdään vesimäiseen väliaineeseen paperiteollisuuden totuttujen ehtojen mukaisesti, laskien esimerkiksi 2-4 15 paino-% selluloosa- ja tekokuiduista.

Käytetyt tekokuidut voivat kuulua yhteen tai useampaan ryhmään, ja edullisimmin polyolefiinien, polyamidien sekä polyesterien ryhmään muovikuitujen kohdalla, ja selluloosavis-3 koosiin tai -asetaattiin regeneroitujen kuitujen kohdalla. Mitä tulee muovikuitujen ryhmään, sopivat erityisen hyvin polyeteenitereftalaattikuidut.

Keksinnön mukaisesti lisätyt tekokuidut esiintyvät pituudel-5 taan määrättyjen segmenttien muodossa, jotka ovat suurempia . kuin 3 mm ja edullisesti välillä 4-12. Valitut kuidut ovat enintään 10 desiteksiä ja edullisesti välillä 1,1-2 desi-teksiä.

) Keksinnön mukaisesti tekokuitujen osuus on edullisesti välillä 30 - 70 % ja edullisimmin 50 paino-% selluloosakuitujen ja tekokuitujen kokonaiskuiva-ainemäärästä.

Selluloosakuitujen ja tekokuitujen seos vesimäisessä väliai-5 neessa tehdään lisäämällä mahdollisesti lisäaineita, jotka tekevät mahdolliseksi parantaa myöhemmin läpikuultamatto-muutta, vedenhylkivyyttä tai epäherkkyyttä veden tai kosteuden suhteen. Tähän tarkoitukseen käytettyjä lisäaineita voi- 7 94272 daan pitää tuotteina, jotka ovat yleisesti tunnettuja näistä toiminnoista paperimassojen alueella eivätkä ne ole varsinaisesti keksinnön kohteena, sillä niiden lisääminen seokseen huolimatta tekokuitujen mukanaolosta on välittömästi 5 ammattimiehen tiedossa.

Saatu seos laimennetaan yleisesti tunnetuissa oloissa suoritetun homogenisoinnin jälkeen veteen, jota on välillä 0,2 -0,4 %, ja kaadetaan sitten paperinvalmistuskoneen perälaa-10 tikkoon siten, että se pääsee totuttuun tapaan valutuskan- kaan päälle, josta lähtien kalvo voidaan valmistaa yleisesti tunnettujen ehtojen mukaisesti. Näistä ehdoista todetaan valutus, kuivatus, jopa liimaus sekä kalanterointi, jonka jälkeen kalvona oleva substraatti voidaan varastoida rullal-15 le tai se voi mahdollisesti olla esileikattuna määrätyn kokoiseksi arkiksi.

Seuraavassa annetaan koostumuksesta esimerkki, joka antaa mahdollisuuden verrata keksinnön mukaisen substraatin omi-0 naisuuksien parannuksia tavalliseen paperiin ja Tyvek-tyyppiseen substraattiin nähden.

Esimerkki 1 5 Keksinnön mukainen substraatti valmistetaan esimerkiksi kasviperäisestä eukalyptusmuunnoksesta lähtöisin olevan paperimassan seoksesta. Tällainen massa on lisäjalostettu fibril-laatiolla, kunnes se omaa valutettavuuden, joka on 95° S chopper-Riegler.

D

Seos tehdään vesimäisessä väliaineessa lisäämällä kuituja 3 painoprosentin väkevyyteen, näiden kuitujen sisältäessä 50 % selluloosakuituja ja 50 % polyesterien ryhmästä olevia tekokuituja, joiden pituus on 6 mm ja 1,7 desiteksiä. Tämä seos ) laimennetaan sitten 0,45 %:iin perälaatikossa neliömassal-taan 90 g/m2 olevan substraatin valmistamiseksi.

8 94272

Seuraava taulukko tekee mahdolliseksi tuoda esiin erilaiset verrattavissa olevat tunnusmerkit normaalityyppisen paperin 1, Tyvek-tyyppisen substraatin 2 sekä keksinnön mukaisen substraatin 3 välillä.

5 12 3

Standardi (I) Km 5,8 9,4 4,2 10 Standardi (II) Scott 250,0 66,0 350,0

Standardi (III) KPa 3,3 14,0 5,1

Standardi (IV) mN 765,0 5 680,0 3 250,0 15

Standardi (V) KN/m 0,9 16,7 6,5

Esitetyt arvot kohdistetaan neliöpainoon 100 g/m2.

0 Esimerkki 2

Keksinnön mukainen substraatti on sama kuin edellisessä esimerkissä, paitsi että tekokuidut koostuvat kokonaan viskoosista.

5 : 12 3

Standardi (I) Km 5,8 9,4 4,7 ) Standardi (II) Scott 250,0 66,0 160,0

Standardi (III) KPa 3,3 14,0 4,3

Standardi (IV) mN 765,0 5 680,0 1 960,0 )

Standardi (V) KN/m 0,9 16,7 1,2 · - · ji». Hui 9 94272

Esitetyt arvot kohdistetaan neliöpainoon 100 g/m2.

Pannaan merkille, että esimerkin 2 mukaisen substraatin etuna on lisäksi sen täydellinen hajoavuus luonnossa.

5

Keksintö ei rajoitu selitettyihin ja esitettyihin esimerkkeihin, sillä siihen voidaan tuoda useita muunnoksia sen piiristä poistumatta.

Claims (12)

1. 94272 l. Menetelmä tasaisen, kuituisen, joustavan, hyvin repeytymistä kestävän, luonnonkuituihin ja tekokuituihin perustuvan substraatin valmistamiseksi, jossa menetelmässä kuitujen 5 ja veden seos kaadetaan paperikoneen perälaatikkoon ja muodostetaan substraatti koneeseen syötetystä seoksesta koneen toimiessa tavanomaisia käyttöparametrejä noudattaen, tunnettu siitä, että kuitujen ja veden seos muodostetaan valmistamalla fibrillaatiolla luonnon selluloosakuituja kunnes ne 10 omaavat valutettavuuden, joka on yli 60° Schopper-Riegler ja sekoittamalla veteen annos näin jalostettuja selluloosakuituja sekä vähintään 30 paino-% tekokuituja, laskettuna sel-luloosakuitujen ja tekokuitujen kokonaiskuiva-ainemäärästä.
2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että sekoitetaan jalostettujen selluloosakuitujen annokseen 30 - 70 paino-% tekokuituja, laskettuna selluloosakuitujen ja tekokuitujen kokonaiskuiva-ainemäärästä.
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet tu siitä, että valitaan tekokuidut 1-10 desiteksin tekokuitujen väliltä.
4. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että tekokuidut omavat pituuden, joka on • vähintään 3 mm.
5. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tekokuidut omaavat pituuden, joka on välillä 4-12 30 mm. φ
6. • 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tekokuidut käsittävät muovikuituja ja regeneroituja kuituja.
7. 7. Tasainen, kuituinen, joustava, hyvin repeytymistä kestävä, tyypiltään selluloosakuituihin perustuva substraatti, 94272 tunnettu siitä, että se käsittää luonnon selluloosakuituja jalostettuina fibrillaatiolla, kunnes saavutetaan valutetta-vuus, joka on lähellä 60 astetta Schopper-Riegler, sekä tekokuituja, joiden osuus seoksessa on vähintään 30 paino-% 5 selluloosakuitujen ja tekokuitujen kokonaiskuiva-ainemäärästä.
8. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tasainen substraatti, tunnettu siitä, että se käsittää tekokuituja 30 - 70 paino-% 10 laskettuna selluloosakuitujen ja tekokuitujen kokonaiskuiva-ainemäärästä.
9. 9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tasainen substraatti, tunnettu siitä, että tekokuidut ovat 1-10 desiteksiä. 15
10. 10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen tasainen substraatti, tunnettu siitä, että tekokuidut omaavat pituuden, joka on vähintään 3 mm.
11. 11. Jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukainen tasainen substraatti, tunnettu siitä, että tekokuidut omaavat pituuden, joka on välillä 4-12 mm.
12. 12. Jonkin patenttivaatimuksen 7-11 mukainen tasainen 5 substraatti, tunnettu siitä, että tekokuidut ovat viskoosi- : pohjaisia. 94272