FI94435B - Verkkoutetut, kierretyt ja kiharretut erillisselluloosakuidut ja menetelmä niiden valmistamiseksi - Google Patents

Description

94435

Verkkoutetut, kierretyt ja kiharretut erillisselluloosa-kuidut ja menetelmä niiden valmistamiseksi Tämä keksintö koskee selluloosakuituja, joilla on 5 hyvät nesteen absorptio-ominaisuudet, sekä menetelmiä tällaisten kuitujen valmistamiseksi. Tämä keksintö koskee erityisemmin absorboivia selluloosakuituja ja menetelmiä tällaisten kuitujen valmistamiseksi käyttäen hyväksi selluloosakuituja, jotka ovat erillisessä, verkkoutetussa 10 muodossa.

Tällä alalla on selostettu kuituja, jotka on verk-koutettu oleellisesti erillisessä muodossa, sekä eri menetelmiä tällaisten kuitujen valmistamiseksi. Termillä "erilliset, verkkoutetut kuidut" tarkoitetaan selluloosa-15 kuituja, joissa on pääasiallisesti kuidunsisäisiä kemiallisia ristikytkentäsidoksia. Toisin sanoen ristikytkentä-sidokset ovat pääasiallisesti yksittäisen kuidun selluloo-samolekyylien välissä eivätkä erillisten kuitujen sellu-loosamolekyylien välissä. Erillisiä, verkkoutettuja kuitu-- 20 ja pidetään yleensä käyttökelpoisina absorboivissa tuote-sovellutuksissa. Yleisesti on esitetty kolme menetelmäka-tegoriaa erillisten, verkkoutettujen kuitujen valmistamiseksi. Näistä jäljempänä selostetuista menetelmistä käytetään tässä seuraavia nimityksiä: 1) kuivana suoritetut 25 verkkoutusmenetelmät, 2) vesiliuoksessa suoritetut verk- koutusmenetelmät ja 3) oleellisesti vedettömässä liuoksessa suoritetut verkkoutusmenetelmät. Itse kuidut ja erillisiä, verkkoutettuja kuituja sisältävät absorboivat rakenteet ovat parempia ainakin yhdessä merkittävässä absorp-30 tio-ominaisuudessa verrattuna tavanomaisiin, ei-verkkou- tettuihin kuituihin. Usein tämä parannus absorptiokyvyssä ilmoitetaan absorptiokapasiteettina. Lisäksi erillisistä, verkkoutetuista kuiduista valmistetuilla absorboivilla rakenteilla on parantunut märkäjoustavuus ja parantunut 35 kuivajoustavuus verrattuna ei-verkkoutetuista kuiduista . 94435 2 valmistettuihin absorboiviin rakenteisiin. Termillä "joustavuus" tarkoitetaan seuraavassa selluloosakuiduista valmistettujen "tyynyjen" kykyä palautua laajennettua alkuperäistä tilaa kohti sen jälkeen, kun ne on vapautettu pu-5 ristuksesta. Kuivajoustavuudella tarkoitetaan erityisesti absorboivan rakenteen kykyä laajeta rakenteeseen kohdistetun puristusvoiman vapauttamisen jälkeen kuitujen ollessa oleellisesti kuivassa tilassa. Märkäjoustavuudella tarkoitetaan absorboivan rakenteen kykyä laajeta siihen kohdis-10 tetun puristusvoiman vapauttamisen jälkeen kuitujen ollessa kostuneessa tilassa. Tämän keksinnön tarkoitusten ja selostuksen yhdenmukaisuuden vuoksi märkä joustavuus huomioidaan ja ilmoitetaan absorboivan rakenteen osalta sen ollessa kostuneena kyllästyspisteeseen asti.

15 Menetelmiä erillisten, verkkoutettujen kuitujen valmistamiseksi kuivaverkkoutusteknologian avulla selostetaan US-patentissa 3 224 926, joka on julkaistu L.J. Bernardin' in nimissä 21. joulukuuta 1965. Erillisiä, verk-koutettuja kuituja valmistetaan kyllästämällä turvonneet 20 kuidut vesiliuoksessa verkkoutusaineella, poistamalla niistä vesi ja defibroimalla kuidut mekaanisesti ja kuivaamalla kuidut kohotetussa lämpötilassa verkkoutumisen aikaansaamiseksi kuitujen ollessa oleellisesti erillisinä. Kuidut verkkoutetaan luonnostaan ei-turvonneessa, kokoon-25 painuneessa tilassa seurauksena siitä, että niistä on poistettu vesi ennen verkkouttamista. Sellaisia menetelmiä, joista on esitetty esimerkkejä US-patentissa 3 224 926 ja joissa verkkouttaminen saatetaan tapahtumaan kuitujen ollessa ei-turvonneessa, kokoonpainuneessa tilassa, 30 nimitetään menetelmiksi "kuivaverkkoutettujen" kuitujen .. valmistamiseksi. Kuivaverkkoutetuille kuiduille on tun- *' nusomaista alhaiset nesteenpidätysarvot (FRV). US-paten tissa 3 440 135, joka on julkaistu R. Chung'in nimissä 22. huhtikuuta 1969, ehdotetaan, että kuituja liotetaan verk-35 koutusaineen vesiliuoksessa kuitujen välisen sitoutumisky- 3 94435 vyn heikentämiseksi ennen kuivana suoritettavan verkkou-tuskäsittelyn suorittamista samanlaisella menetelmällä kuin US-patentissa 3 224 926 on selostettu. Tämän aikaa-vievän esikäsittelyn, joka kestää edullisesti noin 16 - 48 5 tuntia, väitetään parantavan tuotteen laatua pienentämällä epätäydellisestä defibroinnista tuloksena olevaa pienten kuitukimppujen määrää.

Menetelmiä vesiliuoksessa verkkoutettujen kuitujen valmistamiseksi selostetaan esimerkiksi US-patentissa 10 3 241 553, joka on julkaistu F.H. Steiger'in nimissä 22.

maaliskuuta 1966. Erillisiä, verkkoutettuja kuituja valmistetaan verkkouttamalla kuidut vesiliuoksessa, joka sisältää verkkoutusainetta ja katalyyttiä. Tällä tavalla valmistetuista kuiduista käytetään jäljempänä nimitystä 15 "vesiliuoksessa verkkoutetut" kuidut. Selluloosakuituihin kohdistuvan veden turvotusvaikutuksen vuoksi vesiliuoksessa verkkoutetut kuidut verkkoutuvat niiden ollessa ei-ko-koonpainuneessa turvonneessa tilassa. Verrattuna kuiva-verkkoutettuihin kuituihin vesiliuoksessa verkkoutetuilla • 20 kuiduilla on, kuten US-patentissa 3 241 553 on selostettu, suurempi joustavuus ja pienempi jäykkyys, ja niille on tunnusomaista korkeampi nesteenpidätysarvo (FRV). Vesi-liuoksessa verkkoutetuista kuiduista valmistetuilla, absorboivilla rakenteilla on alhaisempi märkä- ja kuivajous-25 tavuus kuin tyynyillä, jotka on valmistettu kuivaverkkou-tetuista kuiduista.

US-patentissa 4 035 147, joka on julkaistu S. San-genis'in, G. Guiroy'n ja J. Quere'n nimissä 12. heinäkuuta 1977, selostetaan menetelmä erillisten, verkkoutettujen 30 kuitujen valmistamiseksi saattamalla dehydratoidut, ei- turvotetut kuidut kosketukseen verkkoutusaineen ja katalyytin kanssa oleellisesti vedettömässä liuoksessa, joka sisältää vesimäärän, joka on riittämätön kuitujen turvot-tamiseen. Verkkoutuminen tapahtuu kuitujen ollessa tässä 35 oleellisesti vedettömässä liuoksessa. Tästä menetelmätyy- 94435 4 pistä käytetään jäljempänä nimitystä vedettömässä liuoksessa suoritettu verkkoutusmenetelmä, ja tällä tavoin valmistetuista kuiduista käytetään nimitystä vedettömässä liuoksessa verkkoutetut kuidut. US-patentissa 4 035 147 5 selostetut vedettömässä liuoksessa verkkoutetut kuidut eivät turpoa edes oltuaan pitkän aikaa kosketuksessa liuosten kanssa, joiden alan ammattimiesten tietävät olevan turvotusreagensseja. Samoin kuin kuivaverkkoutetut kuidut, ne ovat ristikytkentäsidosten voimakkaasti jäykis-10 tämiä ja niistä valmistetuilla absorboivilla rakenteilla on suhteellisen korkea märkä- ja kuivajoustavuus.

Edellä selostettujen verkkoutettujen kuitujen uskotaan olevan käyttökelpoisia tiheydeltään alhaisia absorboivia tuotesovellutuksia varten, jollaisia ovat esimer-15 kiksi vauvanvaipat, sekä tiheydeltään suurempia absorboivia tuotesovellutuksia kuten terveyssiteitä varten. Tällaisille tuotteille ei kuitenkaan ole saatu riittävästi absorptiohyötyä huomioon ottaen niiden haitat ja kustannukset verrattuna tavanomaisiin kuituihin, jotta tuloksena '20 olisi huomattava kaupallinen menestys. Verkkoutettujen kuitujen kaupallinen vetovoima on myös kärsinyt turvallisuuden osalta. Kirjallisuudessa laajimmin selostettu verk-koutusaine, formaldehydi, aiheuttaa valitettavasti ihmisen ihon ärsytystä ja siihen on liittynyt muitakin huolenai-25 heitä ihmisen turvallisuudesta. Vapaan formaldehydin poistamisen riittävän alhaisille tasoille verkkoutetussa tuotteessa, niin että vältetään ihon ärsytys ja muutkin huolet ihmisen turvallisuudesta, ovat estäneet sekä tekniset että taloudelliset esteet.

30 Esimerkiksi kuivaverkkoutetuista kuiduista ja ve- · dettömässä liuoksessa verkkoutetuista kuiduista on yleensä ollut tuloksena kuituja, joilla on liiallinen jäykkyys ja kuivajoustavuus, mikä tekee ne vaikeasti muutettaviksi tiiviiden levyjen muotoon kuljetusta varten ja jälkeenpäin 35 kuohkeutettaviksi uudelleen ilman, että kuidut vaurioitu- 5 94435 vat. Lisäksi kuivassa tilassa kokoonpuristettuina näistä kuiduista valmistetuilla tyynyillä on ollut alhainen kos-tumisalttius. Toisin sanoen kerran kuivassa tilassa kokoonpuristettuina ne eivät ole osoittaneet kykyä saada 5 takaisin oleellista määrää niiden aikaisemmasta absorptio-kyvystä kostutettaessa.

Vielä eräs vaikeus, joka on kohdattu kysymyksen ollessa kuivana ja vedettömässä liuoksessa verkkoutetuista kuiduista on se, että kuidut muodostavat nopeasti flokkeja 10 kerrostettaessa ne vedessä läpäisevälle muodostusviiralle. Tämä on estänyt absorboivien, vedessä kerrostettujen rakenteiden muodostamisen samoin kuin tiiviiden levyjen muodostamisen, mikä helpottaisi kuitujen taloudellista kuljetusta jalostuslaitokseen.

15 Vaikkakin vesiliuoksessa verkkoutetut kuidut ovat käyttökelpoisia määrättyjä erittäin tiiviitä absorboivia tyynysovellutuksia varten, kuten haavasiteitä, tamponeja ja terveyssiteitä varten, joissa tiheydet ovat tavallisesti noin 0,40 g/cm3, ovat ne liian joustavia kostuneessa • 70 tilassa, ja sen vuoksi niiden käytöstä on tuloksena absor-voivia rakenteita, joilla on alhainen märkäjoustavuus. Lisäksi kastumisen yhteydessä vesiliuoksessa verkkoutetut kuidut tulevat liian joustaviksi kannattaakseen rakenteellisesti tyynyä kuitutiheyden ollessa alhainen. Kastunut 25 tyyny painuu sen vuoksi kokoon ja menettää imukykynsä.

Tämän keksinnön kohteena on aikaansaada erillisiä, verkkoutettuja kuituja. Tällaisista verkkoutetuista kuiduista valmistetuilla absorboivilla rakenteilla on korkeat absorptiotulokset verrattuna absorboiviin rakenteisiin, 30 jotka on valmistettu ei-verkkoutetuista kuiduista, niillä on suurempi märkäjoustavuus ja alempi kuivajoustavuus kuin rakenteilla, jotka on valmistettu aikaisemmin tunnetuista kuivaverkkoutetuista ja vedettömässä liuoksessa verkkoutetuista kuiduista, ja niillä on suurempi märkäjoustavuus ja 35 rakenteellinen eheys kuin rakenteilla, jotka on valmistet- 94435 6 tu aikaisemmin tunnetuista vesiliuoksessa verkkoutetuista kuiduista.

Tämän keksinnön lisäkohteena on aikaansaada edellä kuvatunlaisia erillisiä, verkkoutettuja kuituja, joilla on 5 parantunut kastumisalttius verrattuna aikaisemmin tunnettuihin verkkoutettuihin kuituihin ja tavanomaisiin, ei-verkkoutettuihin kuituihin.

Tämän keksinnön kohteena on vielä aikaansaada kaupallisesti käyttökelpoisia, edellä kuvatunlaisia erillisiä 10 verkkoutettuja kuituja. Tällaisista kuiduista valmistettu ja absorboivia rakenteita voidaan käyttää huoletta ihmisen ihon läheisyydessä.

Tämän keksinnön kohteena on vielä aikaansaada menetelmä erillisten, verkkoutettujen kuitujen muodostamiseksi 15 vedessä kerrostettujen arkkien muotoihin.

Esillä oleva keksintö koskee siten verkkoutettuja, kierrettyjä ja kiharrettuja erillisselluloosakuituja, jotka kuidut käsittävät selluloosakuituja olennaisesti erillisessä muodossa ja jotka on pidetty olennaisesti erillis-20 muodossa kuivauksen ja silloituksen aikana, jolloin verk-koutusaine on valittu ryhmästä C2-C8-dialdehydit, mainittujen dialdehydien happoanalogit, joissa kunkin mainitun dialdehydin yksi aldehydiryhmä on korvattu karboksyyliryh-mällä, sekä mainittujen dialdehydien ja dialdehydihappo-25 analogien oligomeerit, joille kuiduille on tunnusomaista, että kuiduissa on reagoineena 0,5 mooli-% - 3,5 mooli-% verkkoutusainetta laskettuna selluloosan anhydroglukoosi-moolimäärästä, että verkkoutusaineen kanssa reagoivien kuitujen kosteuspitoisuus on enintään 30 % kuivien kuitu-30 jen painosta laskettuna ja että verkkoutusaine on reagoi-.. nut riittävästi kuitujen kanssa kuitujensisäisten ris-** tisidosten muodossa, jolloin kuiduille saadaan vedenpi-dätysarvo 28 - 45.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle näiden kierretty-35 jen, verkkoutettujen erillisselluloosakuitujen valmistami-

Il «Η < im; i I i M : - 1 - 94435 7 seksi on tunnusomaista, että kuivausvaihe d) tehdään osittain turvonneiden kuitujen aikaansaamiseksi, joiden kosteuspitoisuus on enintään 30 paino-%, että reaktiovaihe e) tehdään niin, että 0,5 mooli-% - 3,5 mooli-% verkkoutusai-5 netta, laskettuna selluloosan anhydroglukoosimoolimääräs- tä, saatetaan reagoimaan kuitujen kanssa kuitujensisäisten ristisidosten muodostamiseksi, jolloin kuitujen vedenpidä-tysarvo kuivaus- ja silloitusvaiheiden jälkeen on 28 - 45.

Kuidut verkkoutetaan edullisesti niiden ollessa 10 erittäin kierteisessä tilassa. Edullisimmissa suoritusmuodoissa kuidut saatetaan kosketukseen verkkoutusaineen ja katalyytin kanssa vesiliuoksessa, niistä poistetaan vesi, ne erotetaan mekaanisesti oleellisesti erilliseen muotoon ja sen jälkeen kuivataan ja saatetaan verkkoutumaan oleel-15 lisesti esteettömissä olosuhteissa. Vedenpoistamisvaihe, mekaaninen erotusvaihe ja kuivausvaihe sallivat kuitujen kiertyä suuresti ennen verkkoutumista. Kierteinen tila säilyy sen jälkeen ainakin osittain joskin vähemmän kuin täydellisesti tuloksena verkkoutumisesta. Vaihtoehtoisesti * 20 voidaan selluloosakuidut verkkouttaa erillisessä muodossa oleellisesti vedettömässä verkkoutusliuoksessa, joka sisältää veden kanssa sekoittuvaa polaarista liuotinta kuten etikkahappoa, ja sellaisen määrän vettä, joka on riittämätön turvottamaan kuituja enemmän kuin sen verran, mikä 25 vastaa kuitujen kosteuspitoisuutena 30 % vettä.

Erilaiset luonnon alkuperää olevat selluloosakuidut ovat sovellettavissa keksintöön. Edullisesti käytetään havupuusta, lehtipuusta tai puuvillalinttereistä kuidutta-malla saatuja kuituja. Esparto-ruohosta, bagassista, ko-30 vista karvoista (kemp), pellavasta ja muista puu- ja sel-luloosakuitulähteistä saatuja kuituja voidaan myös käyttää raaka-aineena keksinnössä. Kuidut voidaan toimittaa lietteenä, arkittamattomassa tai arkitetussa muodossa. Märkänä massa-arkkina, kuivana massa-arkkina tai muussa 35 arkitetussa muodossa toimitetut kuidut saatetaan edulli- „ 94435 8 sesti ei-arkitettuun muotoon hajottamalla arkki mekaanisesti, edullisesti ennen kuitujen saattamista kosketukseen verkkoutusaineen kanssa. Kuidut saatetaan edullisesti myös märkään tai kostutettuun tilaan. On edullisinta, ettei 5 kuituja ole koskaan aikaisemmin kuivattu. Kysymyksen ollessa kuivasta massa-arkista, on edullista kostuttaa kuidut ennen mekaanista hajottamista kuitujen vahingoittumisen minimoimiseksi.

Tämän keksinnön yhteydessä käytetty optimaalinen 10 kuitulähde riippuu tarkoitetusta erityisestä lopullisesta käytöstä. Kemiallisilla massankeittomenetelmillä valmistetut massakuidut ovat yleensä edullisia. Täysin valkaistut, osittain valkaistut ja valkaisemattomat kuidut ovat sopivia käytettäviksi. Usein saattaa olla toivottua käyt-15 tää valkaistua massaa sen vuoksi, että sillä on oivallinen vaaleus ja se vetoaa kuluttajaan. Keksinnön eräässä uudessa toteutusmuodossa, jota jäljempänä selostetaan yksityiskohtaisemmin, kuidut valkaistaan osittain, verkkoutetaan ja sen jälkeen valkaistaan lopullisesti. Sellaisia tuot-20 teitä varten, kuten paperipyyheliinat ja absorboivat tyynyt vauvanvaippoja, haavasiteitä, terveyssiteitä ja muita vastaavanlaisia absorboivia paperituotteita varten on erityisen edullista käyttää etelän havupuumassasta saatuja kuituja niiden oivallisten absorptio-ominaisuuksien takia.

25 Esillä olevassa keksinnössä soveltuvia verkkoutus- aineita ovat C2-C8-dialdehydit samoin kuin tällaisten di-aldehydien happoanalogit, joissa happoanalogeissa on vähintään yksi aldehydiryhmä, sekä tällaisten dialdehydien ja happoanalogien oligomeerit. Tällaiset yhdisteet kykene-30 vät reagoimaan ainakin kahden hydroksyyliryhmän kanssa, jotka ovat yksittäisessä selluloosaketjussa tai yksittäisessä kuidussa lähekkäin sijaitsevissa selluloosaketjuis-sa. Verkkoutusaineista perillä olevat henkilöt ymmärtävät, että edellä kuvatut dialdehydiverkkoutusaineet voivat 35 esiintyä tai ne voivat reagoida useissa muodoissa, joita t 9 94435 ovat edellä identifioidut happoanalogi- ja oligomeerimuo-dot. Kaikkien näiden muotojen tarkoitetaan sisältyvän keksinnön piiriin. Tämän vuoksi jäljempänä oleva viittaus johonkin erityiseen verkkoutusaineeseen tarkoittaa tätä 5 erityistä verkkoutusainetta samoin kuin muita muotoja, joita voi olla läsnä vesiliuoksessa. Keksinnön yhteydessä käytettäviksi tarkoitettuja erityisiä verkkoutusaineita ovat glutaarialdehydi, glyoksaali ja glyoksyylihappo. Glu-taarialdehydi on erityisen edullinen, koska sitä käyttäen 10 on saatu kuituja, joilla on korkeimmat imukyky- ja jousta-vuusarvot, sen uskotaan olevan vaaraton ja ihmisihoa är-syttämätön sen ollessa reagoineessa, verkkoutetussa tilassa, ja sillä aikaansaadaan lujimmat ristikytkentäsidokset. Sellaisten monoaldehydiyhdisteiden, joissa ei ole lisäkar-15 boksyyliryhmää, kuten asetaldehydin ja furfuraalin, ei ole todettu tuottavan absorboivia rakenteita, joilla on toivotut absorptiokyky-, joustavuus- ja kostumisalttiusarvot.

Yllättäen on huomattu, että voidaan saavuttaa pa-rempitehoinen absorptiotyyny käyttämällä verkkoutusaine-20 määriä, jotka ovat huomattavasti pienempiä kuin aikaisemmin käytetyt verkkoutusainemäärät. Yleensä saavutetaan odottamattoman hyviä tuloksia absorboivilla tyynyillä, jotka on valmistettu erillisistä, verkkoutetuista kuiduista, jotka sisältävät noin 0,5 mooli-% - noin 3,5 mooli-% 25 verkkoutusainetta, laskettuna selluloosa-anhydroglukoosin molaariselta pohjalta, reagoineena kuitujen kanssa.

Verkkoutusaine saatetaan edullisesti kosketukseen kuitujen kanssa nestemäisessä väliaineessa sellaisissa olosuhteissa, että verkkoutusaine tunkeutuu yksittäisten 30 kuiturakenteiden sisään. Muunkinlaiset verkkoutusaineella suoritetut käsittelymenetelmät, mukaan lukien kuitujen suihkuttaminen niiden ollessa erillisessä, kuohkeutetussa tilassa, kuuluvat myös keksinnön piiriin.

Kuidut saatetaan myös yleensä kosketukseen sopivan 35 katalyytin kanssa ennen verkkouttamista. Katalyytin tyyp- 94435 10 pi, määrä ja menetelmä sen saattamiseksi kosketukseen kuitujen kanssa on riippuvainen kyseisestä käytetystä verk-koutusmenetelmästä. Näitä vaihtoehtoja selostetaan yksityiskohtaisemmin jäljempänä.

5 Sen jälkeen kun kuituja on käsitelty verkkoutusai- neen ja katalyytin kanssa, saatetaan verkkoutusaine reagoimaan kuitujen kanssa kuitujen ollessa sellaisessa tilassa, että niiden välillä ei ole oleellisesti kuitujen välisiä sidoksia, so. jolloin kuitujen väliset kontaktit 10 pysytetään alhaisina verrattuna massakuituihin, joita ei ole kuohkeutettu, tai kuidut upotetaan liuokseen, joka ei helpota kuitujen välisten sidosten, erityisesti vetysidos-ten muodostumista. Tästä on seurauksena ristikytkentäsi-dosten muodostuminen, jotka ovat luonteeltaan kuidun si-15 säisiä. Näissä olosuhteissa verkkoutusaine reagoi muodostaen ristikytkentäsidoksia yksittäisen selluloosaketjun hydroksyyliryhmien välillä tai yksittäisen selluloosakui-dun lähekkäin sijaitsevien selluloosaketjujen hydroksyyliryhmien välillä.

20 Vaikkakaan ei ole tarkoitus rajoittaa keksinnön piiriä, otaksutaan, että verkkoutusaine reagoi selluloosan hydroksyyliryhmien kanssa muodostaen hemiasetaali- ja ase-taalisidoksia. Asetaalisidosten muodostumista, joiden otaksutaan olevan toivotun tyyppisiä sidoksia, jotka ai-25 kaansaavat lujia ristikytkentäsidoksia, suosivat happamat reaktio-olosuhteet. Tämän vuoksi hapolla katalysoidut verkkoutusolosuhteet ovat erittäin edullisia tämän keksinnön tarkoituksia varten.

Kuidut defibroidaan edullisesti mekaanisesti tihey-30 deltään alhaiseen, erillisten kuitujen muodostamaan kuoh-. keutettuun muotoon ennen kuin verkkoutusaine saatetaan reagoimaan kuitujen kanssa. Mekaaninen defibrointi voidaan suorittaa monilla menetelmillä, jotka ovat nykyisin tällä alalla tunnettuja tai jotka saattavat tulla jälkeenpäin 35 tunnetuiksi. Mekaaninen defibrointi suoritetaan edullises- 11 94435 tl sellaisella menetelmällä, jossa kultunuppujen muodostuminen ja kuitujen vahingoittuminen on mahdollisimman vähäistä. Eräs laitetyyppi, jonka on todettu olevan erityisen käyttökelpoinen selluloosakuitujen defibroimiseen, on 5 kolmivaiheinen kuohkeutuslaite, joka on selostettu US-pa-tentissa 3 987 968, joka on julkaistu D.R. Moore'n ja O.A. Shields'in nimissä 26. lokakuuta 1976, joka patentti sisällytetään tähän yhteyteen nimenomaan viittauksena. US-patentissa 3 987 968 selostettu kuohkeutuslaite kohdis-10 taa kosteisiin selluloosamassakuituihin käsittely-yhdistelmän, johon sisältyvät mekaaniset iskut, mekaaninen sekoittaminen, ilmalla sekoittaminen sekä rajoitettu ilma-kuivaus, tarkoituksella aikaansaada oleellisesti kuitunup-puvapaa kuohkea kuitumassa. Erilliset kuidut ovat saaneet 15 siihen suurentuneen kiharuus- ja kierteisyysasteen verrattuna siihen kiharuus- ja kierteisyysasteeseen, joka luontaisesti on tällaisissa kuiduissa. Otaksutaan, että tämä lisäkiharuus ja -kierteisyys parantaa näin käsitellyistä, verkkoutuneista kuiduista valmistettujen absorboivien ra-20 kenteiden joustavuusominaisuutta.

Muita käyttökelpoisia menetelmiä selluloosakuitujen defibroimiseksi ovat, joskaan eivät ainoastaan nämä, käsittely Waring blender -laitteella sekä kuitujen saattaminen tangentiaalisesti kosketukseen pyörivän levyjauhimen 25 tai vanunkiharjan kanssa. On edullista, että ilmavirta suunnataan kuituja vastaan tällaisen defibroinnin aikana kuitujen oleellisesti erillisiksi erottamisen helpottamiseksi .

Katsomatta siihen, mitä erityistä mekaanista lai-30 tetta käytetään kuohkean massan muodostamiseen, kuituja käsitellään edullisesti mekaanisesti niiden sisältäessä aluksi vähintään noin 20 % kosteutta ja edullisesti noin 40 % - noin 60 % kosteutta.

Erittäin sakean kuitumassan tai osittain kuivattu-35 jen kuitujen mekaanista jauhamista voidaan myös käyttää 94435 12 kiharuuden tai kierteisyyden saamiseksi kuituihin sen ki-haruuden tai kierteisyyden lisäksi, joka on aikaansaatu tuloksena mekaanisesta defibroinnista.

Esillä olevan keksinnön mukaan valmistetuilla kui-5 dullia on ainutlaatuinen yhdistelmä jäykkyyttä ja joustavuutta, joka mahdollistaa sen, että kuiduista valmistetut absorboivat rakenteet säilyttävät hyvän absorptiokyvyn ja korkeat joustavuusarvot sekä paisumisalttiuden kuivan, kokoonpuristetun absorboivan rakenteen kostumiseen. Mai-10 nittujen rajojen sisällä olevien verkkoutusasteiden lisäksi verkkoutuneille kuiduille on tunnusomaista vedenpidä-tysarvot (WRV), jotka ovat pienempiä kuin noin 60 ja edullisesti välillä noin 28 - 45 kysymyksen ollessa tavanomaisista, kemiallisesti kuidutetuista paperimassakuiduista.

15 Tietyn kuidun WRV-luku osoittaa verkkoutusastetta ja kuidun turpoamisastetta verkkoutuksen hetkellä. Alan ammattimiehet käsittävät, että mitä turvonneempi kuitu on verkkoutuksen hetkellä sitä suurempi on WRV-luku annetulle verkkoutusasteelle. Hyvin voimakkaasti verkkoutetuilla 20 kuiduilla, kuten sellaisilla, jotka on valmistettu aikaisemmin tunnetuilla, edellä mainituilla kuivaverkkoutusme-netelmillä, on todettu WRV-lukujen olevan pienempiä kuin noin 25 ja yleensä pienempiä kuin noin 20. Käytetty erityinen verkkoutusmenetelmä vaikuttaa luonnollisestikin 25 verkkoutetun kuidun WRV-lukuun. Jokaisen menetelmän, jonka käytöstä on tuloksena verkkoutusasteet ja WRV-luvut mainituissa rajoissa, uskotaan kuuluvan ja tarkoitetaan kuuluvan tämän keksinnön piiriin. Käyttökelpoisia verkkoutus-menetelmiä ovat kuivaverkkoutusmenetelmät ja vedettömässä 30 liuoksessa suoritetut verkkoutusmenetelmät, kuten yleisesti on esitetty keksinnön taustan selostuksen yhteydessä. Eräitä esillä olevan keksinnön piiriin kuuluvia edullisia kuivaverkkoutusmenetelmiä ja vedettömässä liuoksessa suoritettuja verkkoutusmenetelmiä selostetaan yksityiskohta!-35 semmin jäljempänä. Vesiliuoksessa suoritetuista verkkou-

Il IH I Hill I i t « I . I

13 94435 tusmenetelmistä, joissa liuos saa kuidut turpoamaan voimakkaasti, on tuloksena kuituja, joiden WRV-luvut ovat suurempia kuin noin 60. Tällaisten kuitujen jäykkyys ja joustavuus ovat riittämättömät esillä olevan keksinnön 5 tarkoituksia varten.

Viitaten erityisesti kuivaverkkoutusmenetelmiin, voidaan erillisiä, verkkoutettuja kuituja valmistaa tällaisella menetelmällä ottamalla jokin määrä selluloosakui-tuja, saattamalla kuitujen muodostama liete kosketukseen 10 tietyn tyyppisen ja tietyn määrän kanssa edellä selostettua verkkoutusainetta, erottamalla kuidut mekaanisesti, esim. defibroimalla oleellisesti erillisiksi ja kuivaamalla kuidut ja saattamalla verkkoutusaine reagoimaan kuitujen kanssa katalyytin läsnäollessa ristikytkentäsidosten 15 muodostamiseksi, samalla kun kuidut pidetään oleellisesti erillisinä. Defibroimisvaiheen otaksutaan, kuivatusvai-heesta riippumatta, tuottavan lisäkiharuutta. Myöhempää kuivatusta seuraa kuitujen kiertyminen, jolloin kuidun kihartunut geometria parantaa kierteisyysastetta. Tässä 20 käytettynä tarkoittaa kuidun "kiharuus" kuidun geometrista kaarevuutta kuidun pituusakselin ympäri. "Kierre" tarkoittaa kuidun kiertymistä kuidun pituusakselia vastaan kohtisuoran poikkileikkauksen ympäri. Mainittakoon ainoastaan esimerkiksi ja tarkoittamatta millään tavoin erityisesti 25 rajoittaa keksinnön piiriä, että keksinnön piiriin kuuluvissa erillisissä, verkkoutetuissa kuiduissa on todettu olevan keskimäärin noin kuusi kierrettä mm:ä kohti kuitua.

Kuitujen pysyttäminen oleellisesti erillisinä kuivauksen ja verkkoutuksen aikana sallii kuitujen kiertyvän 30 kuivauksen aikana ja siten verkkoutua tällaisessa kiertyneessä, kihartuneessa tilassa. Kuitujen kuivaamisella sellaisessa tilassa, että kuidut voivat kiertyä ja kihartua, tarkoitetaan kuitujen kuivausta oleellisesti esteettömissä olosuhteissa. Toisaalta kuitujen kuivaamisesta arkitetussa 35 muodossa on tuloksena kuivattuja kuituja, jotka eivät ole 94435 14 kiertyneitä ja kihärtuneita kuten oleellisesti erillisinä kuivatut kuidut. Uskotaan, että kuitujen välinen vetysidos "estää" kuidun suhteellisen kiertymisen ja kihartumisen.

On olemassa menetelmiä, joilla kuidut voidaan saat-5 taa kosketukseen verkkoutusaineen ja katalyytin kanssa. Eräässä suoritusmuodossa kuidut saatetaan kosketukseen liuoksen kanssa, joka alkuaan sisältää sekä verkkoutusai-netta että katalyyttiä. Eräässä toisessa suoritusmuodossa kuidut saatetaan kosketukseen verkkoutusaineen vesiliuok-10 sen kanssa ja annetaan liota ennen katalyytin lisäämistä. Katalyytti lisätään sen jälkeen. Kolmannessa suoritusmuodossa lisätään verkkoutusaine ja katalyytti selluloosakui-tujen vesilietteeseen. Muut lisäysmenetelmät edellä esitettyjen lisäksi ovat ilmeisiä alan ammattimiehille ja 15 niiden tarkoitetaan sisältyvän tämän keksinnön piiriin. Riippumatta siitä erityisestä menetelmästä, jolla kuidut saatetaan kosketukseen verkkoutusaineen ja katalyytin kanssa, selluloosakuidut, verkkoutusaine ja katalyytti edullisesti sekoitetaan ja/tai annetaan liota riittävästi 20 kuitujen kanssa perusteellisen kosketuksen takaamiseksi erillisten kuitujen kanssa ja näiden kyllästämiseksi.

Yleensä voidaan käyttää jokaista sellaista ainetta, joka katalysoi verkkoutusmekanismin. Käyttökelpoisia katalyyttejä ovat orgaaniset hapot ja happosuolat. Erityisen 25 edullisia katalyyttejä ovat kloridien, nitraattien tai * sulfaattien alumiini-, magnesium-, sinkki- ja kalsiumsuo- lat. Eräs erityinen esimerkki edullisesta suolasta on sinkkinitraattiheksahydraatti. Muita katalyyttejä ovat hapot, kuten rikkihappo, kloorivetyhappo ja muut mineraa-30 lihapot sekä orgaaniset hapot. Valittua katalyyttiä voi-. daan käyttää ainoana katalysoivana aineena tai yhdessä yhden tai useamman muun katalyytin kanssa. Arvellaan, että happosuolojen ja orgaanisten happojen yhdistelmät katalysoivina aineina tuottavat oivallisen verkkoutusreaktiotu-35 loksen. Reaktio on mennyt odottamattoman pitkälle loppuun - 94435 15 sinkkinitraattisxiolojen ja orgaanisten happojen kuten sitruunahapon, muodostamien katalyyttiyhdistelmien kohdalla, ja tällaisten yhdistelmien käyttöä pidetään edullisena. Mineraalihapot ovat käyttökelpoisia kuitujen pH-arvon sää-5 tämiseen niiden ollessa kosketuksessa verkkoutusaineen kanssa liuoksessa, mutta niitä ei ole edullista käyttää ensisijaisena katalyyttinä.

Käytetyn verkkoutusaineen ja katalyytin optimaalinen määrä riippuu käytetystä erityisestä verkkoutusainees-10 ta, reaktio-olosuhteista ja kyseisen tuotteen aiotusta käytöstä.

Edullisesti käytetty katalyytin määrä on luonnollisesti riippuvainen kysymyksessä olevan verkkoutusaineen tyypistä ja määrästä sekä reaktio-olosuhteista, erityises-15 ti lämpötilasta ja pH-arvosta. Teknillisen ja taloudellisen tarkastelun perusteella yleensä edullisia ovat kata-lyyttimäärät, jotka ovat välillä noin 10 paino-% - noin 60 paino-% laskettuna selluloosakuituihin lisätystä verkkoutusaineen painosta. Esimerkkinä mainittakoon, että tapauk-20 sessa, jossa käytettynä katalyyttinä on sinkkinitraatti-heksahydraatti ja verkkoutusaineena on glutaarialdehydi, katalyytin määrä on edullisesti noin 30 paino-% laskettuna lisätystä glutaarialdehydin määrästä. Edullisimmin lisätään myös katalyytiksi noin 5 % - noin 30 % orgaanista 25 happoa, kuten sitruunahappoa, laskettuna glutaarialdehydin painosta. Lisäksi on toivottavaa säätää selluloosakuitu-lietteen vesiosa tai verkkoutusaineliuos tavoiteltuun pH-arvoon välille noin pH 2 - noin pH 5, edullisemmin välille noin pH 2,5 - noin pH 3,5, verkkoutusaineen ja kuitujen 30 välisen kontaktin ajaksi.

Selluloosakuiduista tulee yleensä poistaa vesi ja ne tulee mahdollisesti kuivata. Käsittelykelpoiset ja optimaaliset sakeudet vaihtelevat riippuen käytetyn kuohkeu-tuslaitteen tyypistä. Edullisissa suoritusmuodoissa sellu-35 loosakuiduista poistetaan vettä ja ne kuivataan optimaali- • 94435 16 sestl sakeuteen, joka on välillä noin 30 % - noin 80 %. Edullisemmin kuiduista poistetaan vettä ja ne kuivataan sakeusasteeseen, joka on välillä noin 40 % - noin 60 %. Kuitujen kuivaaminen näiden edullisten rajojen puitteisiin 5 helpottaa kuitujen defibrointia erilliseen muotoon ilman, että tapahtuu korkeisiin kosteuspitoisuuksiin liittyvää liiallista kuitunuppujen muodostumista ja ilman, että tapahtuu alhaisiin kosteuspitoisuuksiin liittyvää suurta kuitujen vahingoittumista.

10 Veden poistaminen voidaan suorittaa esimerkiksi sellaisilla menetelmillä kuin mekaaninen puristaminen, sentrifugointi tai massan ilmakuivaus. Lisäkuivausta suoritetaan edullisesti sellaisilla menetelmillä, jotka tällä alalla tunnetaan ilmakuivauksena tai hiutalekuivauksena 15 (flash drying), sellaisissa olosuhteissa, ettei tarvita korkean lämpötilan käyttämistä pitkähköä aikaa. Liian korkean lämpötilan käyttämisestä menetelmän tässä vaiheessa voi olla tuloksena verkkoutumisen ennenaikainen alkaminen.

On edullista, että yli noin 160 °C:n lämpötiloja ei yllä-20 pidetä 2-3 sekuntia pitempää aikaa. Mekaaninen defib-rointi suoritetaan edellä kuvatulla tavalla.

Defibroidut kuidut kuumennetaan sen jälkeen sopivaan lämpötilaan tehokkaan pituiseksi ajaksi verkkoutusai-neen kovettumisen aikaansaamiseksi, so. reagoimiseksi sel-25 luloosakuitujen kanssa. Verkkoutusnopeus ja -aste riippuvat kuitujen kuivuudesta, lämpötilasta, katalyytin ja verkkoutusaineen määrästä ja tyypistä sekä kuitujen kuumentamiseen ja/tai kuivaamiseen käytetystä menetelmästä verkkoutusta suoritettaessa. Verkkoutuminen tietyssä läm-30 pötilassa tapahtuu suuremmalla nopeudella kysymyksen ol-• lessa kuiduista, joilla on määrätty alkukosteuspitoisuus, johdettaessa jatkuvasti ilmaa kuivauksen aikana, kuin suoritettaessa kuivaus/kuumennus staattisessa uunissa. Alan ammattimiehet käsittävät, että on olemassa lukuisia lämpö-35 tila/aika-suhteita verkkoutusaineen kovettumiselle. Tavan-

Il : itt.t liiti I I I MI < . I

17 94435 omaiset paperinkuivauslämpötilat (esim. 49 °C - noin 66 °C) käsittelyaikojen ollessa välillä noin 30 minuuttia - 60 minuuttia aikaansaavat staattisissa, ilmakehän olosuhteissa yleensä hyväksyttävät kovetustulokset kysymyksen 5 ollessa kuiduista, joiden kosteuspitoisuudet ovat pienempiä kuin noin 5 %. Alan ammattimiehet käsittävät myöskin, että korkeammat lämpötilat ja ilmavirtaus lyhentävät kovettumiseen tarvittavaa aikaa. Kovetuslämpötilat pidetään kuitenkin edullisesti alempana kuin noin 160 °C, koska 10 kuitujen alttiinaolo niinkin korkeille lämpötiloille, jotka ovat noin 160 °C:n yläpuolella, voi johtaa kuitujen kellertymiseen tai muulla tavalla vahingoittumiseen.

Verkkoutumisen maksimiaste saavutetaan kuitujen ollessa oleellisesti kuivina (niiden kosteus on pienempi 15 kuin noin 5 %). Veden tämän puuttumisen johdosta kuidut verkkoutuvat oleellisesti ei-turvonneessa, kokoonpainu-neessa tilassa. Tämän johdosta niillä on tyypillisesti alhaiset nesteenpidätysarvot (FRV) verrattuna tässä keksinnössä käyttökelpoiseen alueeseen. FRV-luku tarkoittaa sitä 20 nestemäärää, laskettuna kuivasta kuituaineesta, joka pysyy imeytyneenä kuitunäytteeseen, jota on liotettu ja sen jälkeen sentrifugoitu kuitujen välisen nesteen poistamiseksi. (Jäljempänä määritellään termi FRV lähemmin ja selostetaan menetelmä FRV-luvun määrittämiseksi). Nestemäärä, jonka 25 verkkoutuneet kuidut voivat absorboida, on riippuvainen ‘ niiden kyvystä turvota kyllästyessään eli toisin sanoen niiden sisähalkaisijasta tai tilavuudesta niiden turvotessa maksimimäärän. Tämä vuorostaan on riippuvainen verk-koutusasteesta. Kun kuidun sisäinen verkkoutusaste suure-30 nee kysymyksen ollessa määrätystä kuidusta ja menetelmästä, pienenee kuidun FRV-luku siksi, kunnes kuitu ei lainkaan turpoa kastettaessa. Tällöin kuidun FRV-luku kuvaa rakenteellisesti kuidun fysikaalista tilaa kyllästyspis-teessä. Ellei toisin ole nimenomaan mainittu, ilmoitetaan 35 jäljempänä esitetyt FRV-tulokset kuitujen vedenpidätysar- 94435 18 voina (WRV). Muita nesteitä, kuten suolavettä ja synteettistä virtsaa, voidaan myös edullisesti käyttää nestemäisenä väliaineena analyysiä varten. Sellaisilla menetelmillä, joissa kovettuminen on suuresti riippuvainen kuivauk-5 sesta, kuten esillä olevalla menetelmällä, verkkoutetun erityisen kuidun FRV-luku on yleensä ensisijassa riippuvainen verkkoutusaineesta ja verkkoutusasteesta. Tämän kuivaverkkoutusmenetelmän avulla verkkoutettujen kuitujen WRV-luvut verkkoutusainemäärien ollessa sellaiset kuin 10 tässä keksinnössä on käyttökelpoista, ovat yleensä pienempiä kuin noin 50, suurempia kuin noin 25 ja edullisesti välillä noin 28 - noin 45. Valkaistuilla SSK-kuiduilla, joissa on kuitujen kanssa reagoineena noin 0,5 mooli-% -noin 2,5 mooli-% glutaarialdehydiä, laskettuna selluloosa-15 anhydroglukoosin molaariselta pohjalta, on todettu olevan WRV-luvut vastaavasti välillä noin 40 - noin 28. Valkaisu-asteen ja verkkoutuksen jälkeisten valkaisuvaiheiden suorittamisen on todettu vaikuttavan WRV-lukuun. Tätä vaikutusta tutkitaan jäljempänä yksityiskohtaisemmin. Ennen 20 esillä olevaa keksintöä tunnettujen verkkoutusmenetelmien avulla valmistettujen etelän havupuiden kraftmassan (SSK) kuiduilla ovat verkkoutusasteet korkeammat kuin tässä esitetyt ja niillä on WRV-luvut pienemmät kuin noin 25. Kuten aikaisemmin mainittiin, tällaisten kuitujen on todettu 25 olevan erittäin jäykkiä ja niillä on havaittu olevan alempi absorptiokykykuin esillä olevan keksinnön mukaisilla kuiduilla.

Toisessa menetelmässä erillisten, verkkoutettujen kuitujen valmistamiseksi kuivaverkkoutusmenetelmällä, sel-30 luloosakuidut saatetaan kosketukseen liuoksen kanssa, joka sisältää sellaista verkkoutusainetta kuin edellä on esitetty. Joko ennen saattamista kosketukseen verkkoutusai-neen kanssa tai sen jälkeen kuidut saatetaan arkin muotoon. Verkkoutusainetta sisältävä liuos sisältää edulli-35 sesti myös jotain sellaista katalyyttiä, joka on käyttö- • 94435 19 kelpoinen sellaisissa kuivaverkkoutumismenetelmissä kuin edellä on esitetty. Kuidut kuivataan niiden ollessa arkin muodossa ja saatetaan verkkoutumaan edullisesti kuumentamalla kuituja lämpötilassa, joka on välillä noin 120 eC -5 noin 160 °C. Verkkouttamisen jälkeen kuidut erotetaan mekaanisesti oleellisesti erilliseen muotoon. Tämä suoritetaan edullisesti käsittelemällä kuituja kuohkeutuslait-teella, esimerkiksi sellaisella kuin US-patentissa 3 987 968 on esitetty, tai käsittely voidaan suorittaa muilla 10 tällä alalla tunnetuilla, kuitujen defibroimiseen käytetyillä menetelmillä. Tämän arkkiverkkoutumismenetelmän mukaan valmistettuja erillisiä, verkkoutettuja kuituja käsitellään riittävällä määrällä verkkoutusainetta, niin että noin 0,5 mooli-% - noin 3,5 mooli-% verkkoutusainetta 15 laskettuna selluloosa-anhydroglukoosin molaariselta pohjalta ja mitattuna defibroinnin jälkeen reagoi kuitujen kanssa muodostaen kuidunsisäisiä ristikytkentäsidoksia. Arkin muodossa olevien kuitujen kuivauksen ja verkkoutuk-sen eräs toinen vaikutus on se, että kuitujen välinen si-20 dos estää kuituja kiertymästä ja kihartumasta kuivausta lisättäessä. Verrattuna erillisiin, verkkoutettuihin kuituihin, jotka on valmistettu menetelmän mukaan, jossa kuidut kuivataan oleellisesti esteettömissä olosuhteissa ja sen jälkeen verkkoutetaan kiertyneessä, kihartuneessa kon-25 figuraatiossa, saattaisi odottaa, että absorboivilla rakenteilla, jotka on valmistettu edellä kuvatulla arkkiko-vetusmenetelmällä valmistetuista verraten kiertymättömistä kuiduista, on alempi märkäjoustavuus ja kuivan absorboivan rakenteen alempi kostumisalttius.

30 Toinen verkkoutusmenetelmien kategoria, joka on käyttökelpoinen esillä olevassa keksinnössä, on vedettömässä liuoksessa suoritetut kovetusverkkoutusmenetelmät. Saman tyyppisiä kuituja, jotka ovat käyttökelpoisia kuiva-verkkoutusmenetelmiin, voidaan käyttää valmistettaessa 35 vedettömässä liuoksessa verkkoutettuja kuituja. Kuituja 20 · 94435 käsitellään riittävällä määrällä verkkoutusainetta, niin että noin 0,5 mooli-% - noin 3,5 mooli-% verkkoutusainetta reagoi sen jälkeen kuitujen kanssa, jolloin reagoineen verkkoutusaineen määrä lasketaan mainitun verkkoutusreak-5 tion jälkeen, sekä käyttämällä sopivaa katalyyttiä. Verk-koutusaine saatetaan reagoimaan kuitujen ollessa upotettuna liuokseen, joka ei aiheuta mitään oleellista kuitujen turpoamista. Kuidut voivat kuitenkin sisältää enintään noin 30 % vettä tai olla muuten turvonneina verkkoutus-10 liuoksessa sen verran, että tämä vastaa kuituja, joiden kosteuspitoisuus on noin 30 %. Tällaisella osittain turvonneella kuitugeometrialla on todettu olevan odottamattomia lisäetuja, kuten jäljempänä lähemmin selostetaan. Verkkoutusliuos sisältää vedetöntä, veden kanssa sekoittu-15 vaa, polaarista laimennusainetta, kuten esim. etikkahap-poa, propionihappoa tai asetonia, rajoittamatta kuitenkaan laimennusainetta näihin. Edullisia katalyyttejä ovat mine-raalihapot kuten rikkihappo, ja halogeenihapot kuten kloo-rivetyhappo. Muita käyttökelpoisia katalyyttejä ovat mine-20 raalihappojen ja halogeenihappojen suolat, orgaaniset hapot ja näiden suolat. Verkkoutusliuosjärjestelmiä, jotka soveltuvat käytettäviksi verkkoutuksen väliaineena, ovat myös ne, jotka on esitetty US-patentissa 4 035 147, joka on julkaistu S. Sangenis'in, G. Guiroy'n ja J. Quere'n 25 nimissä, 12. heinäkuuta 1977, joka patentti esitetään tässä viittauksena. Verkkoutusliuos voi sisältää jonkin verran vettä tai muuta kuitua turvottavaa nestettä, joskin veden määrä on edullisesti riittämätön aikaansaamaan tur-votusmäärää, joka vastaa kuitumassan 70 %:n sakeutta 30 (30 %:n vesipitoisuus). Verkkoutusliuoksen vesipitoisuu- • det, jotka ovat pienempiä kuin noin 10 % liuoksen koko naistilavuudesta kuidut poislukien, ovat edullisia. Tätä määrää suuremmat vesipitoisuudet verkkoutusliuoksessa vähentävät verkkoutustehoa ja -nopeutta.

• 94435 21

Verkkoutusaineen absorptio kuituihin voidaan toteuttaa itse verkkoutusliuoksessa tai esikäsittelyvaihees-sa, johon kuuluu, joskaan ei tähän rajoitettuna, kuitujen kyllästäminen joko vesipitoisella tai vedettömällä liuok-5 sella, joka sisältää verkkoutusainetta. Kuidut defibroi-daan edullisesti mekaanisesti erilliseen muotoon. Tämä mekaaninen käsittely voidaan suorittaa menetelmillä, joita on aikaisemmin selostettu kuitujen kuohkeuttamiseksi aikaisemmin selostetun kuivaverkkoutusmenetelmän yhteydessä.

10 On erityisen edullista sisällyttää kuohkean massan valmistukseen mekaaninen käsittely, joka saa kosteat sel-luloosakuidut omaksumaan kihartuneen tai kiertyneen tilan sellaisessa määrässä, joka on suurempi kuin se kiharuuden tai kierteisyyden määrä, joka kuiduilla on luonnontilassa, 15 jos tällaista silloin on. Tämä voidaan toteuttaa hankkimalla alunperin kuohkeuttamista varten kuituja, jotka ovat kosteassa tilassa, suorittamalla kuiduille sellainen mekaaninen käsittely kuin edellä on selostettu kuitujen de-fibroimiseksi oleellisesti erilliseen muotoon ja kuivaa-20 maila kuidut ainakin osittain.

Kuiduille aikaansaadun kiharuuden ja kierteisyyden suhteelliset määrät ovat osaksi riippuvaisia kuitujen kosteuspitoisuudesta. Rajoittamatta keksinnön piiriä uskotaan, että kuidut luonnostaan kiertyvät kuivattaessa sel-25 laisissa olosuhteissa, jolloin kuitujen välinen kosketus on vähäinen, s.o. kun kuidut ovat erillisessä muodossa. Myös kosteiden kuitujen mekaaninen käsittely saa aluksi kuidut kihartumaan. Jos kuituja sen jälkeen kuivataan tai osittain kuivataan oleellisesti esteettömissä olosuhteisen sa, ne kiertyvät kierteisyysasteen lisääntyessä kuiduille mekaanisesti aiheutetun lisäkiharuuden johdosta. Defibroi-vat kuohkeutusvaiheet suoritetaan edullisesti erittäin sakealle, kostealle kuitumassalle eli massalle, josta vettä on erotettu niin paljon, että kuitusakeus on välillä 35 noin 45 % - noin 55 % (määritettynä ennen defibroinnin aloittamista).

• 94435 22

Defibroinnin jälkeen kuidut tulee kuivata kosteuspitoisuuteen, joka on välillä 0 % - noin 30 %, ennen niiden saattamista kosketukseen verkkoutusliuoksen kanssa, ellei defibroimisvaihe ole jo tuottanut kuituja, joiden 5 kosteuspitoisuudet ovat mainitun alueen puitteissa. Kui-vausvaihe tulee suorittaa kuitujen ollessa oleellisesti esteettömissä olosuhteissa. Toisin sanoen kuitujen välinen kosketus tulee tehdä mahdollisimman vähäiseksi, niin ettei kuitujen luontainen kiertyminen esty kuivauksen aikana.

10 Sekä ilmakuivaus- että hiutalekuivausmenetelmät ovat sopivia tähän tarkoitukseen.

Erilliset kuidut saatetaan sen jälkeen kosketukseen verkkoutusliuoksen kanssa, joka sisältää veden kanssa sekoittuvaa, vedetöntä laimennusainetta, verkkoutusainetta 15 ja katalyyttiä. Verkkoutusliuos voi sisältää rajoitetun määrän vettä. Verkkoutusliuoksen vesipitoisuuden tulee olla pienempi kuin noin 18 % ja edullisesti pienempi kuin noin 9 %.

Kuitujen muodostama levy, jota ei ole mekaanisesti 20 defibroitu, voidaan myös saattaa kosketukseen edellä esitetyn verkkoutusliuoksen kanssa.

Verkkoutusaineen ja happokatalyytin käytetyt määrät riippuvat sellaisista reaktio-olosuhteista, kuten sakeu-desta, lämpötilasta, vesipitoisuudesta verkkoutusliuokses-25 sa ja kuiduissa, verkkoutusaineen ja laimennusaineen tyy-• pistä verkkoutusliuoksessa sekä toivotusta verkkoutusas- teesta. Käytetty verkkoutusaineen määrä on edullisesti välillä noin 0,2 paino-% - noin 10 paino-% (laskettuna verkkoutusliuoksen kuituvapaasta kokonaispainosta). Edul-30 linen happokatalyytin pitoisuus on lisäksi riippuvainen . verkkoutusliuoksessa olevan katalyytin happamuudesta. Hy- ‘ viä tuloksia voidaan yleensä saada katalyyttipitoisuudel- la, kuten kloorivetyhapolla, noin 0,3 paino-% - noin 5 paino-% (laskettuna kuituvapaasta verkkoutusliuoksesta) 35 verkkoutusliuoksissa, jotka sisältävät etikkahappoa lai- . 94435 23 mennusaineena, edulliset määrät glutaarialdehydiä ja rajoitetun määrän vettä. Sellaiset kuitujen ja verkkoutusai-neliuoksen muodostamat lietteet, joiden kuitupitoisuudet ovat pienempiä kuin noin 10 paino-%, ovat edullisia verk-5 koutusta varten edellä esitettyjen verkkoutusliuosten yhteydessä.

Verkkoutusreaktio voidaan suorittaa ympäristön lämpötiloissa tai reaktionopeuksien kiihdyttämiseksi kohotetuissa lämpötiloissa, jotka ovat edullisesti noin 40 °C:n 10 alapuolella.

On olemassa monia menetelmiä, joiden avulla kuidut voidaan saattaa kosketukseen verkkoutusliuoksen kanssa ja verkkouttaa siinä. Eräässä suoritusmuodossa kuidut saatetaan kosketukseen liuoksen kanssa, joka sisältää alkuaan 15 sekä verkkoutusainetta että happokatalyyttiä. Kuitujen annetaan liota verkkoutusliuoksessa, jonka ajan kuluessa verkkoutuminen tapahtuu. Eräässä toisessa suoritusmuodossa kuidut saatetaan kosketukseen laimennusaineen kanssa ja annetaan liota ennen happokatalyytin lisäämistä. Tämän 20 jälkeen lisätään happokatalyytti, jolloin verkkoutuminen alkaa. Näiden selostettujen lisäksi on olemassa muita menetelmiä, jotka ovat ilmeisiä alan ammattimiehille, ja ne ovat tarkoitetut kuuluviksi tämän keksinnön piiriin.

Verkkoutusaine ja olosuhteet, joissa verkkouttami-25 nen suoritetaan, valitaan edullisesti siten, että ne helpottavat kuidunsisäistä verkkoutumista. Niinpä verkkoutu-misreaktiolle on edullista, että se tapahtuu oleelliselta osaltaan sen jälkeen, kun verkkoutumisaineella on ollut riittävästi aikaa tunkeutua kuituihin. Reaktio-olosuhteet 30 valitaan edullisesti siten, että vältetään välitön verkkoutuminen, ellei verkkoutusaine ole jo tunkeutunut kuituihin. Sellaisia reaktioaikoja, joiden kuluessa verkkoutuminen tapahtuu oleellisesti täydellisesti noin 30 minuutin kuluessa, pidetään edullisina. Pitempien reaktioaiko-35 jen arvellaan tuottavan minimaalista hyötyä kuitujen omi- 24 94435 naisuuksissa. Sekä lyhyempien käsittelyaikojen, mukaan lukien oleellisesti välitön verkkoutuminen, että pitempien käsittelyaikojen katsotaan kuuluvan tämän keksinnön piiriin.

5 On myös mahdollista tehdä vain osittainen kovetta minen liuoksessa ja sen jälkeen päättää verkkoutusreaktio myöhemmin menetelmässä kuivaus- tai kuumennuskäsittelyjen avulla.

Verkkoutusvaiheen jälkeen kuiduista poistetaan nes-10 te ja ne pestään. Riittävä määrä emäksistä ainetta, kuten natriumhydroksidia, lisätään edullisesti pesuvaiheessa kaiken massassa jäljellä olevan hapon neutraloimiseksi. Pesun jälkeen kuiduista erotetaan neste ja ne kuivataan lopullisesti. Kuiduille suoritetaan edullisesti toinen 15 mekaaninen defibrointivaihe, joka saa verkkoutetut kuidut kihartumaan, esim. kuohkeuttamalla defibroinnin avulla nesteen erottamisen ja kuivausvaiheen välillä. Kuivauksessa kuitujen kiharainen olotila aikaansaa lisäkierteisyyt-tä, kuten edellä selostettiin kiharruskäsittelyn yhtey-20 dessä ennen kuitujen saattamista kosketukseen verkkoutus-liuoksen kanssa. Samat laitteet ja menetelmät kierteisyy-den ja kiharuuden aikaansaamiseksi, joita selostettiin ensimmäisen mekaanisen defibrointivaiheen yhteydessä, ovat käyttökelpoisia tähän toiseen mekaaniseen defibrointivai-25 heeseen. Tässä käytetty termi "defibrointi" tarkoittaa jokaista menetelmää, jota voidaan käyttää kuitujen erottamiseksi mekaanisesti oleellisesti erilliseen muotoon, siinäkin tapauksessa, että kuidut voivat jo olla saaneet tällaisen muodon. "Defibrointi" tarkoittaa sen vuoksi kuitu-30 jen mekaanista käsittelyvaihetta, kuitujen ollessa joko erillisessä muodossa tai yhteensullotussa muodossa, mekaanista käsittelyvaihetta, joka a) erottaisi kuidut oleellisesti erilliseen muotoon elleivät ne jo olleet tällaisessa muodossa, ja b) antaa kiharuutta ja kierteisyyttä kuiduil-35 le kuivauksen yhteydessä.

94435 25 Tämän toisen defibrointikäsittelyn, sen jälkeen kun kuidut on verkkoutettu, on todettu lisäävän massan kierteistä, kiharaista luonnetta. Tämä kuitujen kiertyneessä, kihartuneessa konfiguraatiossa tapahtuva lisäys parantaa 5 absorboivan rakenteen joustavuutta ja kostumisalttiutta. Toinen defibrointikäsittely voidaan suorittaa kaikille tässä selostetuille verkkoutetuille kuiduille, jotka ovat kosteassa tilassa. Vedettömässä liuoksessa suoritetun verkkoutusmenetelmän eräänä erityisenä etuna on kuitenkin 10 se, että toinen defibrointivaihe on mahdollinen, ilman että täytyy suorittaa lisäkuivausvaihe. Tämä johtuu siitä, että liuos, jossa kuidut verkkoutetaan, pitää kuidut joustavina verkkoutuksen jälkeen vaikkakaan ei saa kuituja omaksumaan ei-toivottavaa, erittäin turvonnutta tilaa.

15 Lisäksi on yllättäen todettu, että kokoonpuristet- tuja tyynyjä kostuttaessa voidaan saada absorboivan rakenteen lisääntynyt paisuminen rakenteiden ollessa valmistettu kuiduista, jotka on verkkoutettu niiden ollessa tilassa, joka on kiertynyt mutta osittain turvonnut, verrattuna 20 kuituihin, jotka on perusteellisesti kuivattu kuiviksi vedestä ennen verkkouttamista.

Parantuneita tuloksia saadaan erillisille, verkkou-tuneille kuiduille, jotka on verkkoutettu sellaisissa olosuhteissa, joissa kuidut kuivataan välillä noin 18 % -25 noin 30 % olevaan vesipitoisuuteen ennen niiden saattamista kosketukseen verkkoutusliuoksen kanssa. Siinä tapauksessa, että kuitu kuivataan täydellisesti ennen sen saattamista kosketukseen verkkoutusliuoksen kanssa, se on ei, kokoonpainuneessa tilassa. Kuitu ei turpoa jouduttuaan 30 kosketukseen verkkoutusliuoksen kanssa liuoksen alhaisen vesipitoisuuden johdosta. Kuten edellä selostettiin, verkkoutusliuoksen kriittinen piirre on se, että se ei aiheuta mitään oleellista kuitujen turpoamista. Kuitenkin siinä tapauksessa, että verkkoutusliuoksen laimennusaine on ab-35 sorboituneena jo turvonneeseen kuituun, kuitu on itse asi- 26 94435 assa "kuivattu" vedestä, mutta kuitu säilyttää siinä aikaisemmin olemassa olleen, osittain turvonneen tilan.

Sen paisunta-asteen kuvaamiseksi, johon kuitu on turvonnut, on hyödyllistä jälleen viitata kuidun nesteen-5 pidätysarvoon (FRV-luku) verkkouttamisen jälkeen. Kuidut, joilla on korkeammat FRV-luvut, vastaavat kuituja, jotka on verkkoutettu enemmän turvonneessa tilassa kuin sellaiset kuidut, jotka on verkkoutettu vähemmän turvonneessa tilassa, kaikkien muiden tekijöiden ollessa toisiaan vas-10 taavat. Rajoittamatta keksinnön piiriä uskotaan, että osittain turvonneilla, verkkoutuneilla kuiduilla, joilla on suurentuneet FRV-luvut, on suurempi märkäjoustavuus ja kostumisalttius kuin kuiduilla, jotka on verkkoutettu niiden ollessa ei-turvonneessa tilassa. Kuidut, joilla on 15 tämä parantunut märkäjoustavuus ja kostumisalttius, kykenevät helpommin turpoamaan tai avautumaan kierteisyydestä kostuneena yrittäessään palautua luonnolliseen olotilaansa. Verkkouttamisen aiheuttaneen jäykkyyden johdosta kuidut ovat silti vielä kykeneviä aikaansaamaan rakenteelli-20 sen tuen kuiduista valmistetulle kyllästetylle tyynylle.

Tässä osittain turvonneiden, verkkoutettujen kuitujen yhteydessä esitetyt numeeriset FRV-arvot ovat vedenpidätys-arvoja (WRV-luvut). Kun WRV-luvut suurenevat suunnilleen lukua 60 suuremmiksi, otaksutaan kuitujen jäykkyyden tule-,25 van riittämättömäksi toivotun märkäjoustavuuden ja kostu-misalttiuden aikaansaamiseksi tukemaan kyllästettyä absorboivaa rakennetta.

Kuitujen liuoksessa suoritetun verkkoutuksen eräässä vaihtoehtoisessa menetelmässä kuituja ensiksi liotetaan 30 vesipitoisessa tai muussa kuituja turvottavassa liuoksessa, kuiduista erotetaan vesi, ne kuivataan toivottuun kui-:· vapi toi suuteen ja sen jälkeen upotetaan veden kanssa se koittuvaan verkkoutusliuokseen, joka sisältää katalyyttiä ja verkkoutusainetta, kuten edellä on selostettu. Kuidut 35 defibroidaan edullisesti mekaanisesti kuohkeaan muotoon 94435 27 nesteen erottamisen jälkeen ja ennen lisäkuivausta tarkoituksena saada lisääntyneen kierteisyyden ja kiharuuden tuottamat edut, kuten edellä on selostettu. Mekaaninen defibrointi suoritettuna sen jälkeen, kun kuidut on saa-5 tettu kosketukseen verkkoutusaineen kanssa, on vähemmän toivottava, koska tällainen defibrointi voisi haihduttaa verkkoutusaineen ja johtaisi mahdollisesti näin verkkoutusaineen aiheuttamaan ilmakehän saastumiseen tai tästä johtuvaan korkeisiin ilmankäsittelyn edellyttämiin inves-10 tointeihin.

Juuri edellä kuvatun menetelmän eräässä muunnoksessa kuidut defibroidaan ja sen jälkeen esiliotetaan verkkoutusaineen ja kuituja turvottavan laimennusaineen, edullisesti veden, erittäin konsentroidussa liuoksessa. Verk-15 koutusaineen konsentraatio on riittävän korkea estämään veden aiheuttaman kuitujen turpoamisen. Tämän keksinnön mukaisten verkkoutusaineiden, edullisesti glutaarialdehy-din, 50 paino-%:isten vesiliuosten on todettu olevan käyttökelpoisia liuoksia kuitujen esiliottamiseen. Esiliote-20 tuista kuiduista erotetaan neste ja kuidut upotetaan verk- koutusliuokseen, joka sisältää veden kanssa sekoittuvaa, polaarista laimennusainetta, katalyyttiä ja rajoitetun määrän vettä, ja sen jälkeen suoritetaan verkkouttaminen siten kuin edellä on selostettu. Kuten myös edellä on se-. 25 lostettu, voidaan verkkoutetuista kuiduista erottaa neste ja kuiduille voidaan suorittaa toinen mekaaninen defib-rointivaihe ennen kuitujen edelleen käsittelyä arkkimai-seksi tai absorboivaksi rakenteeksi.

Kuitujen esiliottaminen verkkoutusaineella vesipi-30 toisessa liuoksessa ennen verkkoutusaineen saattamista reagoimaan tuottaa yllättävän korkeita absorbtio-ominai-suuksia verkkoutetuista kuiduista valmistetuille absorboiville tyynyille, jopa verrattuina tyynyihin, jotka on valmistettu verkkoutetuista kuiduista, jotka on saatu edellä 35 selostetuilla ei-vesipitoisessa liuoksessa suoritetuilla 28 94435 kovetusmenetelmillä, joissa kuituja ei esiliotettu verk-koutusainetta sisältävällä liuoksella.

Verkkoutetut kuidut, jotka muodostuu tuloksena edellä olevalla kuivaverkkoutusmenetelmällä ja vedettömäs-5 sä liuoksessa suoritetulla verkkoutusmenetelmällä, ovat esillä olevan keksinnön tuotetta. Esillä olevan keksinnön mukaisia verkkoutettuja kuituja voidaan käyttää suoraan ilmassa kerrostettujen absorboivien sisusrakenteiden valmistukseen. Verkkoutettujen kuitujen jäykistyneen ja jous-10 tavan luonteen johdosta voidaan kuidut lisäksi märkäker-rostaa kokoonpuristumattomaksi, tiheydeltään alhaiseksi arkiksi, joka sen jälkeen kuivattuna on suoraan käyttökelpoinen absorboivaksi sisusrakenteeksi ilman enempää mekaanista käsittelyä. Verkkoutetut kuidut voidaan myös märkä-15 kerrostaa kokoonpuristetuiksi massa-arkeiksi myyntiä tai kuljetusta varten muualle.

Sen jälkeen kun erilliset, verkkoutetut kuidut on valmistettu, voidaan ne kerrostaa kuivana ja suoraan muodostaa absorboiviksi rakenteiksi, tai märkäkerrostaa ja 20 muodostaa absorboiviksi rakenteiksi tai tiivistetyiksi massa-arkeiksi. Esillä olevan keksinnön mukaiset kuidut antavat monia oleellisia käyttöetuja. On kuitenkin vaikeata muodostaa tällaiset kuidut tasaiseksi, märkäkerros-tetuksi arkiksi tavanomaisilla märän arkin muodostusmene-25 telmillä. Tämä johtuu siitä, että erilliset, verkkoutetut kuidut flokkuloituvat nopeasti liuoksessa. Tällainen flok-kuloituminen voi tapahtua sekä perälaatikossa että kuituja kerrostettaessa läpäisevälle muodostusviiralle. Yrityksistä muodostaa arkkeja erillisistä, verkkoutetuista kuiduis-30 ta tavanomaisilla massanarkitusmenetelmillä on todettu olevan tuloksena suuri määrä flokkuloituneiden kuitujen kasaumia. Tämä johtuu kuitujen jäykästä, kiertyneestä luonteesta, kuitujen välisten sidosten alhaisesta määrästä ja kuitujen suuresta suotautuvuudesta sen jälkeen, kun ne 35 on kerrostettu arkinmuodostusviiralle. Tämän vuoksi on 94435 29 huomattava kaupallinen merkitys sillä seikalla, että saadaan käyttökelpoinen menetelmä erillisten, verkkoutettujen kuitujen muodostamiseksi arkiksi, jolloin voidaan muodostaa märkäkerrostettuja absorboivia rakenteita ja tiivis-5 tettyjä massa-arkkeja kuljetusta ja jälkeenpäin suoritettavaa defibrointia varten.

Niinpä on kehitetty uusi menetelmä sellaisten erillisten, verkkoutettujen kuitujen muodostamiseksi arkiksi, joilla on pyrkimystä flokkuloitua liuoksessa, jossa mene-10 telmässä liete, joka sisältää erillisiä, verkkoutettuja kuituja, kerrostetaan aluksi läpäisevälle muodostusviiral-le kuten tasoviiralle samalla tavalla kuin tavanomaisissa massanarkitusmenetelmissä. Erillisten, verkkoutettujen kuitujen luonteen vuoksi nämä kuidut kuitenkin kerrostu-15 vat muodostusviiralle lukuisina kuitukimppuina. Ainakin yksi nestesuihku, edullisesti vesisuihku, suunnataan kerrostetuille, kasautuneille kuiduille. On edullista, että useita suihkusarjoja suunnataan muodostusviiralle kerrostuneille kuiduille, jolloin peräkkäisillä suihkuilla on 20 pienenevät tilavuusvirtausnopeudet. Suihkujen nopeuden tulee olla riittävä, niin että nesteen isku kuituja vastaan vaikuttaa siten, että se estää kuituflokkien muodostumisen ja hajottaa kuituflokit, jotka jo ovat ehtineet muodostua. Kuitujen laskeuttamisvaihe suoritetaan edullisesti , 75 lieriömäisen viiran avulla, kuten viirarullalla, tai jollakin muulla toiminnaltaan sen kanssa analogisella laitteella, joka tällä alalla on tunnettu tai tulee tunnetuksi. Laskeuttamisen jälkeen kuituarkki voidaan sitten kuivata ja mahdollisesti haluttaessa puristaa kokoon. Suihku-30 jen etäisyys voi vaihdella riippuen kysymyksessä olevasta kuitujen flokkuloitumisnopeudesta, muodostusviiran linjanopeudesta, veden poistumisesta muodostusviiran läpi, suihkujen lukumäärästä ja suihkujen kautta tulevan nesteen nopeudesta ja virtausmäärästä. Suihkut ovat edullisesti 35 riittävän lähellä toisiaan niin, että oleellista flokku-loitumista ei pääse tapahtumaan.

94435 30

Sen lisäksi, että kuiduille suihkutettu vesi estää kuituflokkien muodostumisen ja hajottaa ne, tämä neste kompensoi nesteen liian nopean erottumisen erillisistä, verkkoutetuista kuiduista tuottamalla lisää nesteväliai-5 netta, jossa kuidut voivat hajaantua seuraavaa arkinmuo-dostusta varten. Tilavuusvirtausnopeuksiltaan heikkene-vien suihkujen lukuisuus helpottaa systemaattista netto-kasvua lietesakeudessa kohdistamalla samalla toistuvan hajottavan ja ehkäisevän vaikutuksen kuituflokkeihin. Täs-10 tä on seurauksena kuitujen rauhallinen ja tasainen kerrostuminen, jotka kuidut sen jälkeen äkkiä, ts. ennen uudel-leenflokkuloitumista, sitoutuvat arkin muotoon sallien nesteen erottua ja kuitujen puristua läpäisevää viiraa vastaan.

15 Verrattuna massa-arkkeihin, jotka on valmistettu tavanomaisista, ei-verkkoutetuista selluloosakuiduista, esillä olevan keksinnön mukaisista verkkoutetuista kuiduista valmistettuja massa-arkkeja on paljon vaikeampaa puristaa tavanomaisen massa-arkin tiheyksiin. Tämän vuoksi 20 saattaa olla toivottavaa yhdistää verkkoutettuja kuituja ei-verkkoutettuihin kuituihin, esimerkiksi sellaisiin, joita tavanomaisesti käytetään absorboivien sisusosien valmistukseen. Jäykistettyjä, verkkoutettuja kuituja sisältävät massa-arkit sisältävät edullisesti noin 5 % -25 noin 90 % ei-verkkoutettuja selluloosakuituja, laskettuna arkin kokonaiskuivapainosta, sekoitettuna erillisten, verkkoutettujen kuitujen kanssa. On erityisen edullista sisällyttää mukaan noin 5 % - noin 30 % pitkälle jauhettuja, ei-verkkoutettuja selluloosakuituja, laskettuna arkin 30 kokonaiskuivapainosta. Tällaiset erittäin jauhetut kuidut hierretään tai jauhetaan jauhatusasteeseen, joka on pie-“ nempi kuin noin 300 ml CSF ja edullisesti pienempi kuin 100 ml CSF. Ei-verkkoutetut kuidut sekoitetaan edullisesti erillisten, verkkoutettujen kuitujen vesilietteen kanssa.

35 Tämä seos voidaan sen jälkeen muodostaa tiiviiksi massa- II i M tl I I 1'M > < t 94435 31 arkiksi jälkeenpäin suoritettavaa defibrointia ja absorboiviksi tyynyiksi muodostamista varten. Ei-verkkoutet-tujen kuitujen sisällyttäminen mukaan helpottaa massan puristamista arkiksi tiiviiseen muotoon aiheuttaen samalla 5 yllättävän vähäisen absorptiokyvyn menetyksen jälkeenpäin muodostetuille absorboiville tyynyille. Ei-verkkoutetut kuidut suurentavat lisäksi massa-arkin ja absorboivien tyynyjen vetolujuutta, jotka tyynyt on valmistettu joko massa-arkista tai suoraan verkkoutettujen ja ei-verkkou-10 tettujen kuitujen seoksesta. Riippumatta siitä, valmistetaanko verkkoutettujen ja ei-verkkoutettujen kuitujen seos ensiksi massa-arkiksi ja sen jälkeen muodostetaan absorboivaksi tyynyksi vai muodostetaanko suoraan absorboivaksi tyynyksi, absorboiva tyyny voidaan valmistaa kerrostamalla 15 kuidut ilmassa tai märkänä.

Arkeilla tai rainoilla, jotka on valmistettu erillisistä, verkkoutetuista kuiduista tai myös ei-verkkoutet-tuja kuituja sisältävistä seoksista, ovat m2-painot edullisesti pienempiä kuin noin 800 g/m2 ja tiheydet pienempiä 20 kuin noin 0,60 g/cm3. Vaikkakaan tarkoituksena ei ole rajoittaa keksinnön piiriä, erityisesti sellaiset märkäker-rostetut arkit, joiden neliömetripainot ovat välillä 300 g/m2 - noin 600 g/m2 ja tiheydet välillä 0,15 g/cm3 - noin 0,30 g/cm3, sopivat käytettäviksi suoraan absorboivina si-. 25 suspsina kertakäyttöisissä artikkeleissa kuten vauvanvai-poissa, tamponeissa ja muissa terveyssidetuotteissa. Sellaisten rakenteiden, joiden neliömetripainot ja tiheydet ovat näitä määriä suuremmat, uskotaan olevan käyttökelpoisimpia jälkeenpäin suoritettavaa hienontamista ja kuivana 30 kerrostamista tai märkäkerrostamista varten tiheydeltään ja neliömetripainoltaan alhaisemman rakenteen muodostamiseksi, joka on käyttökelpoisempi absorboivissa käyttösovellutuksissa. Tällaisilla neliömetripainoltaan ja tiheydeltään suurilla rakenteilla on silti myös yllättävän hyvä 35 absorptiokyky ja kostumisalttius. Muita esillä olevan kek- 32 94435 sinnön kuiduille ajateltuja käyttösovellutuksia ovat tiheydeltään alhaiset harsoarkit, joiden tiheydet voivat olla pienempiä kuin 0,10 g/cm3.

Sellaisia tuotesovellutuksia varten, joissa verk-5 koutetut kuidut tulevat ihmisen ihoa vasten tai sen läheisyyteen, on toivottavaa edelleen käsitellä kuituja liiallisen, ei-reagoineen verkkoutusaineen poistamiseksi. Ei-reagoineen verkkoutusaineen määrä vähennetään edullisesti määrään, joka on alle 0,03 %, laskettuna selluloosakuitu-10 jen kuivapainosta. Käsittelysarja, jonka on todettu olevan menestyksellinen liiallisen verkkoutusaineen poistamiseksi, käsittää peräkkäisesti suoritettuina verkkoutettujen kuitujen pesemisen, kuitujen liottamisen vesiliuoksessa huomattavan ajan, kuitujen seulomisen, veden poistamisen 15 kuiduista, esim. sentrifugoimalla, sakeuteen, joka on välillä noin 40 % - noin 80 %, kuitujen, joista vesi on erotettu, mekaanisen defibroinnin edellä kuvatulla tavalla sekä kuitujen ilmakuivauksen. Tämän menetelmän on todettu vähentävän jäljellä olevan vapaan verkkoutusaineen pitoi-20 suuden välille noin 0,01 % - noin 0,15 %.

Toisessa menetelmässä verkkoutusaineen jäännösmää-rän vähentämiseksi poistetaan helposti uuttautuva verkkou-tusaine alkalipesujen avulla. Alkaliteetti voidaan tuoda lisäämällä emäksisiä yhdisteitä, kuten natriumhydroksidia, 25 tai vaihtoehtoisesti hapettavien aineiden muodossa, esimerkiksi sellaisten kemikaalien muodossa, joita tavallisesti käytetään valkaisuaineina, esim. natriumhypokloriittia, ja aminoryhmän sisältäviä yhdisteitä, esim. ammonium-hydroksidia, jotka yhdisteet hydrolysoivat hemiasetaalisi-30 doksia muodostaen Schiff'in emäksiä. pH pysytetään edullisesti vähintään arvossa noin pH 7 ja edullisemmin vähin-tään noin pH-arvossa 9 asetaaliristikytkentäsidoksen palautumisen estämiseksi. On edullista aikaansaada hemiase-taalisidosten hajoaminen, samalla kun ei vaikuteta asetaa-35 lisidoksiin. Tämän vuoksi ovat sellaiset uuttoaineet edul- I· , «it i i.lfc lii··'· 94435 33 lisiä, jotka vaikuttavat erittäin aikalisissä olosuhteissa. Yksien pesukäsittelyjen, käytettäessä 0,01 N:n ja 0,1 N:n ammoniumhydroksidikonsentraatioita, todettiin vähentävän jäännöspitoisuuden välille noin 0,0008 % - noin 5 0,0023 % liotusaikojen ollessa 30 minuutista kahteen tun tiin. Vähän lisäetua uskotaan saavutettavan liotusaikojen ollessa pitempiä kuin noin 30 minuuttia ja ammoniumhyd-roksidin konsentraatioiden ollessa suurempia kuin noin 0,01 N.

10 Sekä yksivaiheisen hapetuksen että monivaiheisen hapetuksen todettiin olevan tehokkaita menetelmiä verkkou-tusaineen jäännösmäärän poistamiseksi. Yksivaiheisen pesun, käyttämällä käytettävissä olevaa klooria määrän, joka on välillä 0,1 % - noin 0,8 %, laskettuna kuitujen kuiva-15 painosta, ja lisättynä natriumhypokloriitin muodossa, todettiin vähentävän verkkoutusaineen jäännösmäärät välille noin 0,0015 % - noin 0,0025 %.

Eräässä uudessa menetelmässä verkkoutettujen, erillisten kuitujen valmistamiseksi suoritetaan lähtömateriaa-20 Iina oleville kuiduille tavanomainen monivaiheinen valkai-sukäsittely, mutta käsittelyn keskivaiheilla valkaisuprosessi keskeytetään ja kuidut verkkoutetaan esillä olevan keksinnön mukaisesti. Kovetuskäsittelyn jälkeen suoritetaan valkaisukäsittely loppuun. On todettu, että tällä - 25 tavalla voidaan saavuttaa hyväksyttävän alhaisia verkkou tusaineen jäännösmääriä, jotka ovat pienempiä kuin noin 0,006 %. Tämän menetelmän uskotaan muodostavan edullisen tavan valmistaa verkkoutettuja kuituja, koska valkaisuvai-heen ja jäännöskemikaalin määrän vähentämisvaiheen yhdis-30 tämisen johdosta vältytään pääomakustannuksilta ja prosessin hankaluudelta, joita merkitsevät lisäpesun ja uuton edellyttämät laitteistot ja käsittelyn lisävaiheet. Käytetyt valkaisukäsittelyt ja käsittelyjen keskeytyskohta verkkouttamista varten voivat vaihdella laajasti, kuten 35 ammattimies ymmärtää. Kuitenkin sellaisten monivaiheisten - 94435 34 valkaisukäsittelyjen, joissa DEP*- tai DEH* -vaiheet seu-raavat verkkouttamista, on todettu aikaansaavan toivottavia tuloksia. (*D - klooridioksidi, E - uutto natriumhy-droksidilla, P - peroksidi, H - natriumhypokloriitti).

5 Verkkouttamisen jälkeen suoritetut valkaisukäsittelyvai-heet ovat edullisesti aikalisiä käsittelyjä, suoritettuna pH-arvossa, joka on suurempi kuin noin pH 7, ja edullisemmin suurempi kuin noin pH 9.

Verkkoutusaineen jäännösmäärän tehokkaan vähentä-10 misen lisäksi jälkiverkkouttamisen ja alkalisten käsittelyjen on todettu helpottavan suurempien FRV-lukujen (fluid retention value = nesteenpidätysarvo) omaavien kuitujen aikaansaamista verkkoutusasteiden ollessa samat. Kuiduilla, joilla on suuremmat FRV-luvut, on alhaisempi kuiva-15 joustavuus, so. ne on helpommin tiivistettävissä niiden ollessa kuivassa tilassa, ja samalla ne säilyttävät oleellisesti saman märkäjoustavuuden ja kostumisalttiuden kuin muutoin samanlaiset kuidut, jotka on verkkoutettu valkaisun loppuun suorittamisen jälkeen. Tämä oli erityisen yl-20 lättävää ottaen huomioon, että korkeammista FRV-luvuista oli aikaisemmin tuloksena heikentyneet absorptio-ominaisuudet .

Tässä selostetut verkkoutetut kuidut ovat käyttökelpoisia moniin absorboiviin artikkeleihin, joita ovat, 25 käyttötarkoitusta mitenkään rajoittamatta, harsoarkit, kertakäyttöiset vauvanvaipat, terveyssiteet, haavasiteet, tamponit ja siteet, jolloin jokaisessa mainitussa artikkelissa on absorboiva rakenne, joka sisältää tässä selostettuja erillisiä, verkkoutettuja kuituja. Tällöin tarkoite-30 taan erityisesti esimerkiksi kertakäyttöistä vauvanvaippaa tai vastaavanlaista artikkelia, jossa on nestettä läpäisevä päällysarkki, nestettä läpäisemätön tausta-arkki yhdistettynä päällysarkkiin sekä absorboiva rakenne, joka sisältää erillisiä, verkkoutettuja kuituja. Tällaisia artik-r 35 keleita selostetaan yleisesti US-patentissa 3 860 003, 94435 35 joka on julkaistu Kenneth B. Buell'in nimissä 14. tammikuuta 1975 ja joka on sisällytetty tähän selostukseen viittauksena.

Tavallisesti absorboivat sisusosat vauvanvaippoja 5 ja terveyssiteitä varten valmistetaan jäykistämättömistä, ei-verkkoutetuista selluloosakuiduista, jolloin absorboivien sisusosien kuivatiheydet ovat välillä noin 0,06 g/cm3 - noin 0,12 g/cm3. Kostuessaan absorboivan sisusosan tilavuus tavallisesti pienenee.

10 On huomattu, että esillä olevan keksinnön mukaisia verkkoutettuja kuituja voidaan käyttää absorboivien sisus-osien valmistamiseen, joilla on oleellisesti paremmat nesteen absorboimisominaisuudet, joita ovat, näihin kuitenkaan rajoittamatta, absorptiokyky ja nesteensiirtonopeus 15 (wicking rate), verrattuna tiheydeltään vastaavanlaisiin absorboiviin sisusosiin, jotka on valmistettu tavanomaisista ei-verkkoutetuista kuiduista tai aikaisemmin tunnetuista verkkoutetuista kuiduista. Nämä parantuneet absorp-tiotulokset voidaan lisäksi saada yhdessä parantuneiden 20 märkäjoustavuusarvojen kanssa. Kysymyksen ollessa absorboivista sisusosista, joiden tiheydet ovat välillä noin 0,06 g/cm3 - noin 0,15 g/cm3 ja jotka säilyttävät kosteus-saan tilavuutensa oleellisesti vakiona, on erityisen edullista käyttää sellaisia verkkoutettuja kuituja, joiden 25. verkkoutusasteet ovat välillä noin 2,0 mooli-% noin 2,5 mooli-% verkkoutusainetta, laskettuna kuivan selluloosa-anhydroglukoosin molaariselta pohjalta. Tällaisista kuiduista valmistetuilla absorboivilla sisusosilla on toivottuna tavalla sekä rakenteellinen eheys, so. vastustuskyky 30 puristusta vastaan, että märkäjoustavuus. Termillä märkä-joustavuus tarkoitetaan esillä olevassa selostuksessa kostuneen tyynyn kykyä palautua puristuksen jälkeen takaisin alkuperäiseen muotoonsa ja tilavuuteensa tyynyä kokoonpu-rostettaessa ja siitä jälleen vapautettaessa. Verrattuna 35 sisusosiin, jotka on valmistettu ei-käsitellyistä kuiduis- „ 5Ί«5 ta ja aikaisemmin tunnetuista verkkoutetuista kuiduista, esillä olevan keksinnön mukaisista kuiduista valmistetut absorboivat sisusosat saavuttavat oleellisesti korkeamman osuuden alkuperäisestä tilavuudestaan märkäpuristusvoimien 5 vapauttamisen jälkeen.

Eräässä toisessa edullisessa suoritusmuodossa muodostetaan erilliset, verkkoutetut kuidut joko ilmassa kerrostetuksi tai märkäkerrostetuksi (ja sen jälkeen kuivatuksi) absorboivaksi sisusosaksi, joka puristetaan kuiva-10 tiheyteen, joka on pienempi kuin tyynyn märkätiheys tasapainotilassa. Märkätiheys tasapainotilassa on tyynyn tiheys laskettuna kuivan kuituaineen pohjalta, kun tyyny on täysin nesteen kyllästämä. Kun kuiduista valmistetaan absorboiva sisusosa, jonka kuivatiheys on pienempi kuin mär-15 kätiheys tasapainotilassa, niin kyllästymiseen asti tapahtuvassa kostumisessa sisusosa painuu kokoon tasapainotilan märkätiheyteen. Vaihtoehtoisesti, kun kuiduista muodostetaan absorboiva sisusosa, jonka kuivatiheys on suurempi kuin märkätiheys tasapainotilassa, niin kyllästymiseen 20 asti koetuessaan sisusosa turpoaa tasapainotilan märkätiheyteen. Esillä olevan keksinnön mukaisista kuiduista valmistetuilla tyynyillä on tasapainotilan märkätiheydet, jotka ovat oleellisesti alemmat kuin tavanomaisista kuohkeutetuista kuiduista valmistetuilla tyynyillä. Esillä 25 olevan keksinnön mukaiset kuidut voidaan puristaa kokoon ’ tiheyteen, joka on suurempi kuin märkätiheys tasapainoti lassa, ohuen tyynyn muodostamiseksi, joka koetuessaan paisuu, mikä lisää siten absorptiokykyä huomattavasti suuremmaksi kuin mitä ei-verkkoutetuilla kuiduilla saadaan.

30 Erityisen hyvät absorptio-ominaisuudet, märkäjous tavuus ja kostumisalttius voidaan saada verkkoutusasteil-la, jotka ovat välillä noin 0,75 mooli-% - noin 1,25 moo-li-%, laskettuna kuivan selluloosan molaariselta pohjalta. Tällaisista kuiduista muodostetaan edullisesti absorboivia 35 sisusosia, joiden kuivatiheydet ovat suuremmat kuin niiden tl . 14·» ΙΊ4· t i t ai t 94435 37 märkätiheydet tasapainotilassa. Absorboivat sisusosat puristetaan edullisesti tiheyksiin, jotka ovat välillä noin 0,12 g/cm3 - noin 0,60 g/cm3, jolloin vastaava tasapainotilan märkätiheys on pienempi kuin kuivan kokoonpuristetun 5 tyynyn tiheys. Myöskin on edullista, että absorboivat sisusosat puristetaan tiheyteen, joka on välillä noin 0,12 g/cm3 - noin 0,40 g/cm3, jolloin vastaavat tasapainotilan märkätiheydet ovat välillä noin 0,08 g/cm3 - noin 0,12 g/cm3 ja ne ovat pienemmät kuin kuivien, kokoonpuristettu-10 jen sisusosien tiheydet. Verrattuna verkkoutettuihin kuituihin, joiden verkkoutusasteet ovat välillä 2,0 mooli-% - noin 2,5 mooli-%, edelliset kuidut ovat vähemmän jäykkiä, mikä tekee ne sopivammiksi kokoonpuristamista varten suurempaan tiheyteen. Edellisillä kuiduilla on myös suu-15 rempi kostumisalttius siinä suhteessa, että ne kostuttuaan ponnahtavat auki suuremmalla nopeudella ja paisuvat suuremmassa määrin kuin mitä tekevät kuidut, joiden verkkoutusasteet ovat välillä 2,0 mooli-% - 2,5 mooli-%, niillä on suurempi märkäjoustavuus ja ne säilyttävät lähes yhtä 20 suuren absorptiokapasiteetin. On kuitenkin huomattava, että absorboivia rakenteita, joiden tiheys on korkeampi, voidaan valmistaa verkkoutetuista kuiduista, joiden verk-koutusaste on korkeampi, samoin kuin voidaan valmistaa tiheydeltään alempia absorboivia rakenteita verkkoutetuis-25. ta kuiduista, joilla on alemmat verkkoutusasteet. Kaikille tällaisille rakenteille saadaan parantunut suorituskyky verrattuna aikaisemmin tunnettuihin erillisiin, verkkoutettuihin kuituihin.

Vaikkakin edellä oleva selostus sisältää edullisia 30 suoritusmuotoja tiheydeltään suurille ja pienille absorboiville rakenteille, on huomattava, että tässä selostettujen rajojen väleissä olevien absorboivan rakenteen tiheyksien ja verkkoutusainemäärien monet yhdistelmät aikaansaavat parempia absorptio-ominaisuuksia ja absorboivan 35 rakenteen eheyden verrattuna tavanomaisiin selluloosakui- 38 94435 tuihin ja aikaisemmin tunnettuihin verkkoutettuihin kuituihin. Tällaisten toteutusmuotojen tarkoitetaan sisältyvän tämän keksinnön piiriin.

Menetelmä nesteenpidätvsarvon määrittämiseksi 5 Seuraavaa menetelmää käytettiin selluloosakuitujen vedenpidätysarvon määrittämiseksi.

Näytettä, joka käsittää noin 0,3 g - noin 0,4 g kuituja, liotetaan kannella varustetussa astiassa noin 100 ml:ssa tislattua tai deionisoitua vettä huoneen lämpöti-10 lassa noin 15 - noin 20 tuntia. Liotetut kuidut kootaan suodattimena ja siirretään 80 mesh'in viirakoriin, joka on kannatettu noin 3,81 cm sentrifugiputken 60 mesh'in seulaverkolla varustetun pohjan yläpuolelle. Putki peitetään muovikannella ja näytettä sentrifugoidaan suhteelli-15 sen keskipakoisvoiman ollessa 1500 - 1700 kertaa painovoima 19 - 21 minuuttia. Sentrifugoidut kuidut poistetaan sen jälkeen korista ja punnitaan. Punnitut kuidut kuivataan vakiopainoon 105 °C:ssa ja punnitaan uudelleen. Ve-denpidätysarvo lasketaan seuraavalla tavalla: 20

(1) WRV = (W-D) x 100 D

jossa 25 W = sentrifugoitujen kuitujen märkäpaino, D = kuitujen kuivapaino ja W-D = absorboituneen veden paino.

Menetelmä tippumiskapasiteetin määrittämiseksi

Seuraavaa menetelmää käytettiin absorboivien sisus-30 osien tippumiskapasiteetin (drip capacity) määrittämiseksi. Tippumiskapasiteettia käytetään sisusosien absorptio-kyvyn ja absorptionopeuden yhteisenä mittana.

Absorboiva tyyny, jonka mitat ovat 10,16 cm x 10,16 cm ja joka painaa noin 7,5 g, pannaan seulaverkolle.

35 Synteettistä virtsaa lisätään tyynyn keskelle nopeudella 8 ml/sekunti. Synteettisen virtsan lisääminen lopetetaan, 94435 39 kun ensimmäinen tippa synteettistä virtsaa vuotaa tyynyn pohjalta tai sivuilta. Tippumiskapasiteetti lasketaan siitä tyynyn massassa tapahtuvasta erotuksesta, joka saadaan kun tyynyn massasta synteettisen virtsan lisäämisen jäl-5 keen vähennetään sen massa ennen mainittua lisäystä, ja erotus jaetaan kuitujen massalla, joka lasketaan uunikui-vasta painosta.

Menetelmä märkäpuristettavuuden määrittämiseksi

Seuraavaa menetelmää käytettiin absorboivien raken-10 teiden märkäpuristettavuuden määrittämiseksi. Märkäpuris-tettavuutta käytettiin absorboivien sisusosien märkäpuris-tusvastuksen, märän rakenteen eheyden ja märkä joustavuuden mittana.

Valmistetaan tyyny, jonka mitat ovat 10,16 cm x 15 10,16 cm ja joka painaa 7,5 g, sen paksuus mitataan ja tiheys lasketaan. Tyyny kuormitetaan synteettisellä virtsalla niin, että sen kuivapaino tulee kymmenkertaiseksi tai että saavutetaan sen kyllästymispiste, kumpi niistä onkin pienempi. Puristusvoima, jonka suuruus on 7 g/cm2 20 (0,1 PSI), kohdistetaan tyynyyn. Noin 60 sekunnin kulut tua, jona aikana tyyny tasapainottuu, mitataan tyynyn paksuus. Puristuskuormitus suurennetaan sen jälkeen arvoon 77 g/cm2 (1,1 PSI), tyynyn annetaan tasapainottua ja paksuus mitataan. Puristuskuormitus pienennetään sen jälkeen 25. arvoon 7 g/cm2 (0,1 PSI), tyynyn annetaan tasapainottua ja paksuus mitataan jälleen. Tiheydet lasketaan tyynylle alkuperäisellä 7 g/cm2:n kuormituksella, 77 g/cm2:n kuormituksella ja toisella 7 g/cm2:n kuormituksella, josta käytetään merkintää 0,1 PSIR-kuormitus (PSI-rebound, kimmah-30 dus). Huokostilavuus, joka ilmoitetaan suureena cm3/g, määritetään sen jälkeen jokaisen kyseisen puristuskuormitukeen osalta. Huokostilavuus on märän tyynyn tiheyden käänteisarvo vähennettynä kuitutilavuudella (0,95 cm3/g). Huo-kostilavuudet kuormituksella 7 g/cm2 ja 77 g/cm2 ovat käyt-35 tökelpoisia osoituksia märkäpuristusvastuksesta ja märän 40 94435 rakenteen eheydestä. Korkeammat huokostilavuudet tavallisille tyynyn alkuperäisille tiheyksille osoittavat suurempaa vastustuskykyä märkäpuristusta vastaan ja suurempaa märän rakenteen eheyttä. Huokostilavuuksien erotus, joka 5 on saatu 0,1 PSI:n ja 0,1 PSIR:n välillä, on käyttökelpoinen absorboivien tyynyjen märkäjoustavuuden vertaamiseksi. Pienempi erotus 0,1 PSI:n huokostilavuuden ja 0,1 PSIR:n huokostilavuuden välillä osoittaa suurempaa märkäjoustavuutta.

10 Myös kuivalle tyynylle ja kyllästetylle tyynylle ennen niiden kokoonpuristamista saatujen paksuuksien eron todettiin olevan käyttökelpoinen osoitus tyynyjen kastu-misalttiudesta.

Menetelmä kuivapuristettavuuden määrittämiseksi 15 Seuraavaa menetelmää käytettiin absorboivien sisus- osien kuivapuristettavuuden määrittämiseksi. Kuivapuris-tettavuutta käytettiin sisusosien kuivajoustavuuden mittana.

Valmistetaan ilmassa kerrostettu tyyny, jonka mitat 20 ovat 10,16 cm x 10,16 cm ja joka painaa noin 7,5 g, ja puristetaan kuivana hydraulisella puristimella puristus-paineen ollessa 24 kg/cm2 (5500 paunaa/16 neliötuumaa). Tyyny käännetään ja puristaminen toistetaan. Tyynyn paksuus mitataan ennen puristamista ja sen jälkeen ei-kuor- 2.5 mittavalla mittatulkilla. Tiheys ennen puristamista ja sen jälkeen lasketaan sen jälkeen lausekkeena massa/(pinta-ala x paksuus). Ennen puristamista ja sen jälkeen saadun tiheyden väliset suurehkot erot osoittavat pienempää kuivaj oustavuutta.

30 Menetelmä selluloosakuitulen kanssa reagoineen alutaarialdehvdimäärän määrittämiseksi Seuraavaa menetelmää käytettiin glutaarialdehydi-määrän määrittämiseksi, joka reagoi muodostaen kuidunsi-säisiä ristikytkentäsidoksia erillisten, glutaarialdehy-35 dillä verkkoutettujen kuitujen selluloosakomponentin kanssa.

41 94435 41 Näyte erillisiä, verkkoutettuja kuituja uutetaan 0,1 N HClrlla. Uute erotetaan kuiduista ja sama uutto/ erotus-käsittely toistetaan sen jälkeen jokaiselle näytteelle vielä 3 kertaa. Jokaisesta uuttamisesta saatu uutos 5 sekoitetaan erikseen 2,4-dinitrofenyylihydratsonin (DNPH) vesiliuoksen kanssa. Reaktion annetaan edistyä 15 minuuttia, minkä jälkeen seokseen lisätään jokin tilavuus kloroformia. Reaktioseosta hämmennetään sen jälkeen 45 minuuttia. Kloroformi- ja vesikerrokset erotetaan erotussuppilon 10 avulla. Glutaarialdehydin määrä määritetään analysoimalla kloroformikerros korkeapaineisen nestekromatografian (HPLC) avulla DNPH-johdannaisen osalta.

HPLC-analyysiin käytetyt kromatografiset olosuhteet olivat seuraavat: pylväs: C-18 käänteisfaasi; detektori: 15 UV arvolla 360 nm? liikkuva faasi: metanoli/ vesi, 80:20; virtausnopeus; 1 ml/minuutti; suoritettu mittaus; piikin korkeus. Piikin korkeuden ja glutaarialdehydin pitoisuuden kalibrointikäyrä kehitettiin mittaamalla viiden sellaisen standardiliuoksen HPLC:11a saadun piikin 20 korkeudet, joiden glutaarialdehydimäärien tiedettiin olevan välillä 0-25 miljoonasosaa.

Jokaisella kuitunäytteellä saadut kaikki neljä klo-roformifaasia analysoitiin HPLC:n avulla, piikin korkeus mitattiin ja vastaava glutaarialdehydin määrä määritettiin 25 kalibrointikäyrästä. Jokaisen uutteen glutaarialdehydikon- sentraatiot laskettiin yhteen ja jaettiin kuitunäytteen painolla (laskettu kuivasta kuituaineesta), jolloin saatiin glutaarialdehydipitoisuus kuivan kuituaineen pohjalta.

30 Kaksi glutaarialdehydipiikkiä oli jokaisessa HPLC- kromatogrammissa. Jompaa kumpaa piikkiä voidaan käyttää kunhan piikkiä käytetään läpi koko menetelmän.

Esimerkki 1 Tämä esimerkki esittää verkkoutusaineen, glutaari-35 aldehydin, vaihtelevien määrien vaikutuksen erillisistä, 42 94435 verkkoutetuista kuiduista valmistettujen absorboivien tyy-nyjen absorptiokykyyn ja joustavuuteen. Erilliset, verk-koutetut kuidut valmistettiin kuivaverkkoutusmenetelmällä.

Jokaista näytettä varten hankittiin tietty määrä ei 5 koskaan kuivattua, etelän havupuun kraftmassaa (SSK-mas-sa). Kuitujen kosteuspitoisuus oli noin 62,4 % (mikä vastaa 37,6 %:n sakeutta). Muodostettiin liete lisäämällä kuidut liuokseen, joka sisälsi valitun määrän glutaarial-dehydin 50 %:ista vesiliuosta, 30 % (laskettuna glutaari-10 aldehydin painosta) sinkkinitraattiheksahydraattia, demi-neralisoitua vettä ja riittävän määrän 1 N HCl:a lietteen pH:n alentamiseksi suunnilleen arvoon 3,7. Kuituja liotettiin lietteessä 20 minuutin ajan, ja sen jälkeen poistettiin vesi sentrifugoimalla noin 34 %:n - noin 35 %:n kui-15 tusakeuteen. Tämän jälkeen kuivattiin kuidut, joista vettä oli erotettu, ilmassa noin 55 %:n - noin 56 %:n kuitusa-keuteen puhaltamalla kuivauslaitteen läpi ilmaa, jolla oli ympäristön lämpötila. Ilmakuivatut kuidut defibroitiin käyttämällä sellaista kolmivaiheista kuohkeutuslaitetta 20 kuin US-patentissa 3 987 968 on selostettu. Defibroidut kuidut pantiin kaukaloihin ja kovetettiin 145 °C:ssa oleellisesti staattisessa kuivausuunissa 45 minuutin ajan. Verkkoutuminen tapahtui täydellisesti uunikäsittelyn aikana. Verkkoutetut, erilliset kuidut pantiin viiraseulalle 2.5 ja pestiin noin 20 °C:n lämpöisellä vedellä, liotettiin 1 %:n sakeudessa yhden tunnin ajan 60 °C:n lämpöisessä vedessä, seulottiin, pestiin noin 20 °C:n lämpöisellä vedellä toisen kerran, sentrifugoitiin 60 %:n kuitusakeuteen, defibroitiin sellaisessa kolmivaiheisessa kuohkeutuslait-30 teessä kuin edellä on esitetty, ja kuivattiin lopullisesti .. staattisessa kuivausuunissa 105 °C:ssa 4 tuntia. Kuivatut kuidut kerrostettiin ilmassa absorboivien tyynyjen muodostamiseksi. Tyynyt puristettiin hydraulisella puristimella tiheyteen, jonka suuruus oli 0,10 g/cm3. Tyynyt koestettiin 35 absorptiokyvyn, joustavuuden ja reagoineen glutaarialdehy- 94435 43 din määrän osalta tässä määriteltyjen menetelmien mukaan. Reagoinut glutaarialdehydi ilmoitetaan mooli-%:eissa laskettuna kuivan kuidun selluloosa-anhydroglukoosin pohjalta. Tulokset esitetään taulukossa 1.

5

Taulukko 1

Tippumiskapa- Märkäpuristettavuus Näyte Glutaralde- siteetti kos- (cm3/g) nro hydi(mol-%) tutusnopeudel-

10 lisätty/ WRV la 8 ml/s 7g/cm3 77g/cm2 7g/cm2R

_reagoinut (%) (σ/s)_ 1 0/0 79,2 N/A 10,68 6,04 6,46 2 1,73/0,44 51,0 6,98 11,25 5,72 6,57

3* N/A/0,50 48,3 N/A N/A N/A N/A

15 4 2,09/0,62 46,7 N/A 11,25 6,05 6,09 5 3,16/0,99 36,3 15,72 12,04 6,09 6,86 6 4,15/1,54 35,0 15,46 13,34 6,86 8,22 7 6,46/1,99 32,8 12,87 13,34 6,93 8,31 8 8,42/2,75 33,2 16,95 13,13 7,38 8,67 20 9 8,89/2,32 29,2 13,59 12,56 6,51 7,90 10 12,60/3,32 27,7 13,47 12,04 6,63 7,82 * Otettu eri kuitunäytteestä (N/A) - ei saatavissa 2b Esimerkki 2

Esimerkin 1 mukaisista erillisistä, verkkoutetuis-ta kuiduista muodostettiin kuivana kerrostettuja absorboivia tyynyjä, joiden kuivakuitutiheys oli 0,20 g/cm3. Tyynyjen annettiin paisua esteettömissä olosuhteissa kostutet-50 taessa niitä synteettisellä virtsalla tippumiskapasiteet-timenetelmän suorituksen aikana. Tyynyjä koestettiin sen jälkeen absorptiokyvyn, joustavuuden ja rakenteellisen eheyden osalta edellä selostetun märkäpuristettavuusmene-telmän mukaisesti. Tulokset esitetään taulukossa 2. Tippu-35 miskapasiteetti ja märkäpuristettavuus suurenivat huomattavasti glutaarialdehydimäärän ollessa 0,50 mooli-%.

44 94435

Taulukko 2

Tippumiskapasiteet- Märkäpuristettavuus(cm3/g)

Näyte ti kostutusnopeu- 7 g/cm2 77 g/cm2 7 g/cm2R

numero della 8 m/s (a/a)__ 5 1 4,56 8,95 5,38 5,90 2 7,84 8,31 4,80 5,72 3* 11,05 11,71 6,63 7,31 4 9,65 8,90 5,11 6,10 10 5 12,23 11,87 6,35 7,52 6 13,37 10,54 6,04 7,25 7 11,09 9,80 5,67 6,92 8 12,04 9,69 5,72 6,86 9 7,99 9,80 5,50 6,74 15 10 3,57 9,25 5,50 6,46 * Otettu eri kuitunäytteestä

Esimerkki 3 Tämän esimerkin tarkoituksena on osoittaa, että 20 uutettavissa olevan verkkoutusaineen alhaisia määriä voidaan saada suorittamalla kuiduille peräkkäisiä valkaisu-käsittelyjä verkkouttamisen jälkeen. Uutettavissa olevan verkkoutusaineen määrä määritettiin liottamalla kuitunäy-tettä 40 °C:ssa deionisoidussa vedessä 2,5 %:n sakeudessa 25 yhden tunnin ajan. Veteen uuttautunut glutaarialdehydimää-rä mitattiin HPLC:n avulla ja uutettavissa oleva glutaa-·. rialdehydimäärä ilmoitettiin kuivan kuituaineen pohjalta.

Kuidut verkkoutettiin kuivaverkkoutusmenetelmän avulla.

Hankittiin etelän havupuusta valmistettua kraft-30 massaa (SSK). Massakuidut valkaistiin osittain seuraavien peräkkäisten valkaisuvaiheiden avulla: klooraus (C) - sa-keudeltaan 3-4 %:ista lietettä käsiteltiin noin 5 %:lla käytettävissä olevaa klooria noin pH-arvossa 2,5 ja noin 38 eC:ssa 30 minuutin ajan; uutto natriumhydroksidilla -35 sakeudeltaan 12-%:ista lietettä käsiteltiin NaOH:lla (1,4 g/litra) noin 74 °C:ssa 60 minuutin ajan; ja hypokloriit- 94435 45 tikäsittely (H) - sakeudeltaan 12-%:ista lietettä käsiteltiin riittävällä määrällä natriumhypokloriittia pH-välillä 11 - 11,5 lämpötilassa, joka oli välillä 38 eC - 60 °C, 60 minuutin ajan Elretho-vaaleusarvon saamiseksi välille 60 -5 65 ja viskositeetti välille 15,5 - 16,5 mPa*s (cp). Osit tain valkaistuista kuiduista valmistettiin erillisiä, verkkoutettuja kuituja käyttämällä glutaarialdehydiä verk-koutusaineena esimerkissä 1 selostetun menetelmän mukaisesti. Kuituihin pidättyi 2,29 mooli-% glutaarialdehydiä, 10 laskettuna kuivan kuidun selluloosa-anhydroglukoosin mo-laariselta pohjalta. Tällaisten kuitujen uutettavissa oleva glutaarialdehydimäärä on tyypillisesti noin 1000 miljoonasosa (0,1 %).

Osittain valkaistujen, erillisten kuitujen valkai-15 sua jatkettiin sen jälkeen ja täydennettiin käsittelysar-jalla (DEH), joka käsitti käsittelyn klooridioksidilla (D), uuton (E) ja käsittelyn natriumhypokloriitilla (H). Klooridioksidikäsittelyssä (D) liotettiin erillisiä, verkkoutettuja kuituja sakeudeltaan 10-%:isessa vesiliettees-20 sä, joka sisälsi myös riittävän määrän natriumhypokloriittia, niin että käytettävissä olevaa klooria oli 2 % laskettuna kuivan kuituaineen painosta. Sekoittamisen jälkeen lietteen pH alennettiin suunnilleen pH-arvoon 2,5 lisäämällä HCl:a ja sen jälkeen suurennettiin pH-arvoon 4,4 25. lisäämällä NaOH:a. Massaliete pantiin sen jälkeen 70 °C:n lämpöiseen uuniin 2,5 tunnin ajaksi, seulottiin, huuhdeltiin vedellä neutraaliin pH-arvoon ja sentrifugoitiin 61,4 %:n sakeuteen.

Uuttovaiheessa käsiteltiin kuitujen, joista vettä 30 oli erotettu, sakeudeltaan 10-%:ista vesilietettä liuoksella, joka sisälsi 0,33 g NaOH/litra vettä, 1,5 tunnin ajan 40 °C:ssa. Sen jälkeen kuidut seulottiin, huuhdeltiin vedellä neutraaliin pH-arvoon ja sentrifugoitiin 62,4 %:n sakeuteen.

94435 46

Lopuksi valmistettiin natriumhypokloriittivaihetta (H) varten sakeudeltaan 10-%:inen kuituliete, joka sisälsi riittävästi natriumhypokloriittia, niin että läsnä oli 1,5 % käytettävissä olevaa klooria laskettuna kuivan kui-5 tuaineen pohjalta. Lietettä sekoitettiin ja kuumennettiin 50 °C:ssa uunissa yhden tunnin ajan. Sen jälkeen kuidut seulottiin, huuhdeltiin pH-arvoon 5,0 ja sakeutettiin 62,4 %:n sakeuteen. Kuidut, joista vettä oli erotettu, kuivattiin ilmassa, kuohkeutettiin ja kuivattiin lopulli-10 sesti 105 °C:n lämpöisessä uunissa yhden tunnin ajan. Täysin valkaistujen, erillisten, verkkoutettujen kuitujen uutettavissa olevan glutaarialdehydin määrä oli 25 miljoonasosaa (0,0025 %). Tämä on paljon sen uutettavissa olevan glutaarialdehydin maksimiarvon alapuolella, jonka arvon 15 uskotaan olevan hyväksyttävissä sellaisia käyttösovellutuksia varten, joissa kuituja käytetään ihmisihon läheisyydessä .

Todettiin myös, että sellaisista kuiduista valmistetuilla tyynyillä, jotka oli osittain valkaistu, verkkou-20 tettu ja sen jälkeen valkaistu lopullisesti, oli yllättäen korkeammat nesteenpidätysarvo ja nesteensiirtonopeus (wic-king rate) sekä ainakin samanvertainen tippumiskapasiteet-ti ja märkäjoustavuus kuin erillisillä kuiduilla, jotka verkkoutettiin sen jälkeen kun ne oli täydellisesti val-25 kaistu. Kuitenkin suuremmasta WRV-luvusta johtuen, sellaiset kuidut, jotka verkkoutettiin valkaisukäsittelysarjan keskivaiheilla, olivat enemmän kokoonpuristuvia kuivassa tilassa.

Oleellisesti vastaavanlaisia tuloksia saatiin, kun 30 viimeinen hypokloriittivaihe (H) korvattiin peroksidival-kaisuvaiheella (P). P-vaiheessa käsiteltiin sakeudeltaan 10-%:ista lietettä 0,5 %:lla vetyperoksidia, laskettuna kuituaineen painosta, pH-välillä 11 - 11,5 ja 80 °C:ssa 90 minuutin ajan.

Il tt:t 3'ΠΙ !!??! ' I

47 94435

Esimerkki 4 Tämä esimerkki osoittaa, mikä vaikutus on orgaanisen hapon sekoittamisella epäorgaanisen suolakatalyytin kanssa verkkoutusreaktion edistymisasteeseen. Kuidut verk-5 koutettiin kuivaverkkoutusmenetelmän avulla.

Valmistettiin esimerkissä 1 kuvatulla tavalla erillisten, verkkoutettujen kuitujen ensimmäinen näyte, jolloin 4,0 mooli-% glutaarialdehydiä pidättyi veden erottamisen jälkeen. Verkkouttamisen jälkeen suoritetut kuitujen 10 analyyttiset mittaukset osoittivat, että kuitujen kanssa reagoineen glutaarialdehydin määrä oli 1,58 mooli-%, mikä vastaa noin 37 % täydellisestä reaktiosta.

Erillisten, verkkoutettujen kuitujen toinen näyte valmistettiin samalla tavalla kuin tässä esimerkissä se-15 lostettu ensimmäinen näyte, paitsi että sinkkinitraattika- talyytin lisäksi sellainen määrä sitruunahappoa, joka vastasi 10 paino-% glutaarialdehydistä, sekoitettiin sinkki-nitraatin kanssa massalietteeseen lisäkatalyyttinä. Verkkouttamisen jälkeen suoritetut kuitujen analyyttiset mit-20 taukset osoittivat, että kuitujen kanssa reagoineen glutaarialdehydin määrä oli 2,45 mooli-%, joka vastaa noin 61 % täydellisestä reaktiosta (molaariselta pohjalta) ja 55,1 %:n suurenemista reaktion edistymisessä verrattuna näytteeseen, jossa katalyyttinä käytettiin vain sinkkinit-25. raattia.

Esimerkki 5 Tämä esimerkki esittää glyoksyylihapon, dialdehydi-happoanalogin, jossa on yksi aldehydiryhmä, alhaisten määrien käyttöä esimerkissä 1 kuvatussa kuivaverkkoutusmene-30 telmässä.

Valmistettiin ei koskaan kuivatusta SSK-massasta * kuituliete, joka sisälsi riittävän määrän glyoksyylihappoa arviolta 1,2 %:n suuruisen glyoksaalihappomäärän saamiseksi reagoimaan selluloosakuitujen kanssa, laskettuna sellu-35 loosan anhydroglukoosin molaariselta pohjalta, ja sinkki- t 48 94435 nitraattiheksahydraattikatalyyttiä. Sentrifugoitujen kuitujen kuitusakeus oli noin 38 % ja kuidut sisälsivät noin 1,06 paino-% glyoksyylihappoa kuivan kuituaineen pohjalta laskettuna. Katalyytin suhde verkkouttamisaineeseen oli 5 noin 0,30. Lietteen pH-arvo verkkouttamista aloitettaessa oli noin 2,16. Kuidut hajotettiin erillisiksi ja verkkou-tettiin esimerkissä 1 selostettujen menettelyjen mukaan.

Toisessa näytteessä noin 0,53 paino-% glyoksyylihappoa, laskettuna kuivan kuituainepainon perusteella, 10 lisättiin kuituihin arviolta noin 0,6 mooli-%:n suuruisen glyoksyylihappomäärän saamiseksi reagoimaan kuitujen kanssa, laskettuna selluloosa-anhydroglukoosin molaariselta pohjalta. Erilliset, verkkoutetut kuidut valmistettiin muutoin juuri edellä selostetun näytteen mukaisesti, pait-15 si että lietteen pH-arvo verkkouttamista aloitettaessa oli noin 2,35.

Absorboivia rakenteita, joiden tiheydet olivat 0,1 g/cm3 ja 0,2 g/cm3, valmistettiin erillisistä, verkkou-tetuista kuiduista siten kuin esimerkissä 2 on esitetty.

20 Tyynyjen tippumiskapasiteetit, märkäpuristettavuudet ar voilla 0,1 PSI, 1,1 PSI ja 0,1 PSIR sekä nesteensiirtokyky olivat huomattavasti suuremmat kuin tiheydeltään samanlaisilla absorboivilla rakenteilla, jotka oli valmistettu tavanomaisista, ei-verkkoutetuista kuiduista.

25 Esimerkki 6 Tämä esimerkki esittää menetelmän erillisten, verk-koutettujen kuitujen valmistamiseksi vedettömässä liuoksessa suoritetun kovetusverkkoutusmenetelmän avulla, jossa kuidut verkkoutetaan oleellisesti ei-turvonneessa, kokoon-30 painuneessa tilassa.

Hankitaan ei koskaan kuivattuja, valkaistuja SSK-kuituja ja kuivataan kuitusakeudeltaan noin 67-%:iseksi. Kuidut defibroidaan mekaanisesti käyttämällä sellaista kolmivaiheista kuohkeutuslaitetta kuin US-patentissa 3 987 35 968 on esitetty. Defibroidut kuidut kuivataan sen jälkeen 94435 49 täydellisesti 105 °C:ssa neljän tunnin kuluessa. Kuivatuista kuiduista valmistetaan sen jälkeen sakeudeltaan 10-%:inen kuitujen ja verkkoutusliuoksen muodostama liete, jolloin verkkoutusliuos sisältää noin 0,5 paino-% - noin 5 6,0 paino-% 50 %:ista glutaarialdehydiliuosta, lisämäärän vettä, jota on noin 1,5 paino-% - noin 13 paino-%, noin 0,3 paino-% - noin 3,0 paino-% happokatalyyttiä (HC1 tai H2S04) sekä loput etikkahappoa. Kuidut pidetään verkkou-tusliuoksessa ajan, joka on 0,5 tuntia - 6 tuntia, noin 10 25 eC:n lämpötilassa, jonka ajan kuluessa ensisijaiset kuidunsisäiset ristikytkentäsidokset muodostuvat. Kuidut pestään sen jälkeen kylmällä vedellä ja sentrifugoidaan kuitusakeuteen, joka on noin 60 paino-% - noin 65 paino-%, defibroidaan kolmivaiheisella kuohkeutuslaitteella ja kui-15 vataan 105 °C:ssa neljän tunnin ajan. Tällaiset kuidut sisältävät niissä reagoineena noin 0,5 mooli-% - noin 3,5 mooli-% verkkoutusainetta, laskettuna selluloosa-anhydro-glukoosin molaariselta pohjalta. Kuivatut kuidut voidaan kerrostaa ilmassa absorboivien rakenteiden muodostamiseksi 20 ja puristaa tiheyteen, joka on 0,10 g/cm3 tai 0,20 g/cm3, hydraulisen puristimen avulla samanlaisiksi tyynyiksi kuin mitä esimerkeissä 1 ja 2 muodostettiin, tai haluttaessa johonkin muuhun tiheyteen.

Esimerkki 7 25 Tämä esimerkki esittää menetelmän erillisten, verk- koutettujen kuitujen muodostamiseksi vedettömässä liuoksessa suoritetun kovetusverkkoutusmenetelmän avulla, jossa verkkoutetaan osittain, mutta ei täysin turvonneessa tilassa.

30 Seuraava menetelmä on samanlainen kuin esimerkissä 6 on selostettu, paitsi että ei koskaan kuivatut SSK-kui-dut kuivataan aluksi 50 - 55 paino-%:n kuitusakeuteen ennen defibrointia, ja defibroidut kuidut kuivataan kosteuspitoisuuteen, joka on noin 18 paino-% - noin 30 paino-%, 35 tuloksena tällaisesta defibroinnista ja haluttaessa suori- 94435 50 tetaan lisäkuivausvaihe. Tämän jälkeen kuidut, joilla on osittain turvonnut konfiguraatio, verkkoutetaan, pestään, sentrifugoidaan, defibroidaan ja kuivataan esimerkissä 6 esitetyllä tavalla. Verrattuna esimerkin 6 mukaisiin verk-5 koutettuihin kuituihin, tämän esimerkin mukaisilla osittain turvonneilla, verkkoutetuilla kuiduilla, jotka sisältävät oleellisesti ekvivalenttiset määrät glutaarialdehy-diä, on korkeammat WRV-luvut ja niistä voidaan valmistaa absorboivia rakenteita, joilla on suurempi tippumiskapasi-10 teetti ja märkäpuristettavuus.

Esimerkki 8 Tämä esimerkki esittää menetelmän erillisten, verk-koutettujen kuitujen valmistamiseksi vedettömässä liuoksessa tapahtuvan verkkoutusmenetelmän avulla, jossa kuidut 15 esiliotetaan erittäin konsentroidussa vesiliuoksessa, joka sisältää glutaarialdehydiä, ennen verkkouttamista oleellisesti vedettömässä verkkoutusliuoksessa.

Ei koskaan kuivatut SSK-kuidut erotetaan mekaanisesti defibrointilaitteen avulla, joka on selostettu US-20 patentissa 3 987 968, ja esiliotetaan vesiliuoksessa, joka sisältää 50 paino-% glutaarialdehydiä ja 50 paino-% vettä, käsittelyäjän ollessa noin 2 minuuttia - noin 30 minuuttia. Kuidut puristetaan sen jälkeen mekaanisesti osittain turvonneiden, glutaarialdehydillä impregnoitujen kuitujen 25 saamiseksi. Kuidut verkkoutetaan sen jälkeen katalyytin • läsnä ollessa, pestään, sentrifugoidaan, defibroidaan ja kuivataan esimerkissä 6 kuvatulla tavalla. Verrattuna esimerkkien 6 tai 7 mukaisiin verkkoutettuihin kuituihin, joissa verkkoutusasteet ovat samat esillä olevan esimerkin 30 mukaisista kuiduista valmistetuilla absorboivilla rakenteilla on korkeammat tippumiskapasiteetit ja märkäpuris-tettavuudet.

Esimerkki 9

Erillisiä, verkkoutettuja kuituja valmistettiin 35 esimerkissä 7 esitetyllä menetelmällä. Verkkoutusliuokset ai itzi mu t i i al i 94435 51 sisälsivät: 2 % glutaarialdehydiä, 1,29 % H2S04:ä, 3 % vettä, loput etikkahappoa näytteille 1 ja 2; ja 0,5 % glutaarialdehydiä, 0,6 % H2S04:ä, 1,2 % vettä, loput etikkahappoa näytteille 3 ja 4. Verkkoutusliuokseen lisättyjen kuitujen 5 kosteuspitoisuus oli 30 % näytteille 1 ja 2, ja 18% näytteille 3 ja 4. Glutaarialdehydi reagoi muodostaen risti-kytkentäsidoksia kuitujen kanssa. WRV-luku, tippumiskapa-siteetti ja palautunut märkäpuristettavuus (7 g/cm2R, 0,1 PSIR) mitattiin ja tulokset esitetään seuraavassa 10 taulukossa 3.

Taulukko 3

Kuitujen Reagoinut Tippumiska-Märkäpuris- kosteus- glutar- pasiteetti tettavuus Näyte pitoi- aldehydi Tiheys WRV 8 ml/s (cm3/g) 15 nro suus (%) (mol-%) (g/cm3)(%) (a/a)_(7 g/cmzR) 1 30 3,2 0,10 55 N/A 8,4 2 30 3,2 0,20 55 14,4 7,7

3 18 1,6 0,10 46 N/A N/A

20 4 18 1,6 0,20 46 12,6 7,2 N/A - ei saatavissa

Esimerkki 10 Tämän esimerkin tarkoituksena on valaista menetel-25 mää erillisiä, verkkoutettuja kuituja sisältävien märkä- kerrostettujen arkkien valmistamiseksi.

' Sakeudeltaan 0,55 %:inen kuituseosliete, joka si sälsi 90 % esimerkissä 1 selostetun menetelmän mukaisesti valmistettuja erillisiä, verkkoutettuja kuituja ja 10 % 30 tavanomaisia, ei-verkkoutettuja kuituja, joiden freeness-jauhautumisaste oli pienempi kuin 100 CSF, kerrostettiin flokkuloiduiksi, kimppuuntuneiksi kuiduiksi tavalliselle 84 mesh’in tasomuodostusviiralle. Ulosvirtausnopeus paperikoneen perälaatikosta oli 430 kg/minuutti. Välittömästi 3b kerrostamisen jälkeen kohdistettiin kuituihin viisi vesi-virtaa, joiden virtausmäärät pienenivät viiran kulkusuunnassa. Viiden vesivirran tuottama yhteenlaskettu virtaus- 94435 52 suhde oli 85 kg vettä/kg uunikuivaa kuituainetta. Suih-kusuuttimet oli kaikki järjestetty välimatkan päähän toisistaan suunnilleen yhden metrin pituiselle alueelle yhdensuuntaisesti muodostusviiran kulkusuunnan kanssa. Jo-5 kainen vesisuihku suihkutettiin kuiduille linjassa olevan sarjan kautta ympyrän muotoisia aukkoja, joiden sisähal-kaisija oli 3,2 mm (1/8") ja joiden väliset etäisyydet olivat 12,7 mm (1/2") ja jotka ulottuivat muodostusviiran leveyden poikki. Virtauksen likimääräinen %-määrä, lasketit) tuna koko virtausmäärästä ja virtausnopeus aukkojen läpi jokaiselle suihkusuuttimelle olivat seuraavat: suihku 1:37 % kokonaisvirtauksesta, 170 m/minuutti; suihku 2:36 % kokonaisvirtauksesta, 165 m/minuutti; suihku 3:13 % kokonaisvirtauksesta, 61 m/minuutti; suihku 4:9 % kokonaisvir-15 tauksesta, 41 m/minuutti; suihku 5:5 % kokonaisvirtauksesta, 20 m/minuutti. Välittömästi viidennen suihkun jälkeen kuidut asetettiin käsittelemällä lieriömäisellä viirarul-lalla, joka tällä alalla tunnetaan eguttöörinä. Eguttööri puristi kuidut, jotka asettamishetkellä olivat erittäin 20 sakean lietteen muodossa, muodostusviiraa vastaan asettaen kuidut märän arkin muotoon. Arkki on ulkonäöltään samanlainen kuin tavanomaiset kuitumassa-arkit.

<· ta t iin t t i a : i

Claims (10)

1. 94435 53
2. 1. Verkkoutetut, kierretyt ja kiharretut erillis-selluloosakuidut, jotka kuidut käsittävät selluloosakuitu-5 ja olennaisesti erillisessä muodossa ja jotka on pidetty olennaisesti erillismuodossa kuivauksen ja silloituksen aikana, jolloin verkkoutusaine on valittu ryhmästä C2-C0-dialdehydit, mainittujen dialdehydien happoanalo-git, joissa kunkin mainitun dialdehydin yksi aldehydiryhmä 10 on korvattu karboksyyliryhmällä, sekä mainittujen dialdehydien ja dialdehydihappoanalogien oligomeerit, tunnetut siitä, että kuiduissa on reagoineena 0,5 mooli-% - 3,5 mooli-% verkkoutusainetta laskettuna selluloosan anhydroglukoosimoolimäärästä, että verkkoutusaineen kanssa 15 reagoivien kuitujen kosteuspitoisuus on enintään 30 % kuivien kuitujen painosta laskettuna ja että verkkoutusaine on reagoinut riittävästi kuitujen kanssa kuitujensisäisten ristisidosten muodossa, jolloin kuiduille saadaan vedenpi-dätysarvo 28 - 45.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukaiset verkkoutetut erilliskuidut, tunnetut siitä, että kuiduissa on reagoineena 0,75 mooli-% - 2,5 mooli-% verkkoutusainetta, laskettuna selluloosan anhydroglukoosimoolimäärästä, kuitujensisäisten ristisidosten muodossa. 25/ 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaiset verkkoute tut erilliskuidut, tunnetut siitä, että verkkoutusaine on valittu ryhmästä glutaraldehydi, glyoksaali ja glyoksyylihappo.
4. 4. Menetelmä kierrettyjen, verkkoutettujen erillis-30 selluloosakuitujen valmistamiseksi, jolloin a) hankitaan selluloosakuituja; b) saatetaan mainitut kuidut kosketuksiin liuoksen kanssa, joka sisältää verkkoutusainetta, joka on valittu ryhmästä, johon kuuluvat C2-C8-dialdehydit, C2-C8-dialdehy- 35 dihappoanalogit, joissa kunkin mainitun dialdehydin yksi 54 94435 aldehydiryhmä on korvattu karboksyyliryhmällä, sekä mainittujen dialdehydien ja dialdehydihappoanalogien oligo-meerit; c) erotetaan kuidut mekaanisesti olennaisesti 5 erilliseen muotoon; d) kuivataan kuidut ja e) saatetaan verkkoutusaine reagoimaan kuitujen kanssa, kun kuidut ovat olennaisesti erillisessä kuivassa muodossa, kuitujensisäisten ristisidosten muodostamiseksi, 10 tunnettu siitä, että kuivausvaihe d) tehdään osittain turvonneiden kuitujen aikaansaamiseksi, joiden kosteuspitoisuus on enintään 30 paino-%, että reaktiovaihe e) tehdään niin, että 0,5 mooli-% - 3,5 mooli-% verkkoutusai-netta, laskettuna selluloosan anhydroglukoosimoolimääräs- 15 tä, saatetaan reagoimaan kuitujen kanssa kuitujensisäisten ristisidosten muodostamiseksi, jolloin kuitujen vedenpidä-tysarvo kuivaus- ja silloitusvaiheiden jälkeen on 28 - 45.
5. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että verkkoutusaine valitaan ryh- 20 mästä glutaraldehydi, glyoksaali ja glyoksyylihappo.
6. 6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 0,75 mooli-% - 2,5 mooli-% verkkoutusainetta, laskettuna selluloosan anhydroglukoosi-moolimäärästä, saatetaan reagoimaan kuitujen kanssa 2.5 kuitujensisäisten ristisidosten muodostamiseksi. «
7. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että verkkoutusaine saatetaan reagoimaan kuitujen kanssa vähintään yhden katalyytin läsnä ollessa, joka valitaan ryhmästä mineraalihapot, ha- 30 logeenihapot, orgaaniset hapot, mineraalisuolat, halogee- nisuolat ja orgaaniset suolat. *
8. 8. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuidut saatetaan kosketuksiin liuoksen kanssa, joka sisältää verkkoutusainetta 35 ja vähintään yhtä mainituista katalyyteistä. „ 94435 DO
9. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuos sisältää mineraali-suolakatalyyttiä ja orgaanista happokatalyyttiä.
10. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että mineraalisuola on sinkkinit-raattisuola ja orgaaninen happo on sitruunahappo ja pH on välillä 2-5. 56 94435