NO142484B - Fremgangsmaate til fremstilling av et tuftet, ikke vevet, fibroest banemateriale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av et tuftet, ikke vevet, fibrøst banemateriale, hvor en væskedispersjon av fibre tildannes og tilføres et fiberansamlende element, på hvilket element det dannes en fiberbane med tufter, idet fibrene trekkes gjen-

nom avstandsplasserte kanaler i det'fiberansamlende element, hvilke fibre derved danner adskilte tufter. Spesielt ved-

rører oppfinnelsen nye og forbedrede papirproduksjonsteknik-

ker for fremstilling av våtlagte, tuftede, ikke vevede materialer, hvor produktets utseende og egenskaper svarer til de for et luftig, absorberende badehåndkle eller lignende.

Som kjent er det ved konvensjonelle våtlegnings-teknikker tradisjonelt blitt fremstilt kompakte, tette ark med raslende og glatte overflater, som vanligvis forbindes med papir. I de senere år er det lagt stadig mer vekt på fremstilling av ikke vevede stoffer til klesplagg, hushold-ningsbruk og industriell anvendelse. Skjønt slike stoffer opprinnelig ble fremstilt som tørre, fibrøse vattplater og bearbeidet med tekstilkardemaskiner, omfatter de nå visse våtlagte baner fremstilt på papirmaskiner ved bruk av teknikker som er spesielt utviklet for fremstilling av ikke vevede materialer. De således fremstilte materialer har tekstillignende egenskaper, som mykhet, fall og lignende og har funnet utstrakt anvendelse som engangsstoffer.

Ved mange av de hittil fremstilte ikke vevede

stoffer er det benyttet en mønstring av en eller annen form for at materialet skal få de tilstrebede egenskaper av et vevet tekstil. Slik mønstring blir som regel oppnådd ved at en prefabrikert bane utsettes for styrte ødeleggelses-krefter som omordner og omorienterer fiberkonstruksjonen og skaper en mangfoldighet av små perforeringer, slik at fall-egenskapene til det resulterende, ikke vevede materiale bedres. Typiske eksempler på slike fiberomordningeteknikker fremgår av U.S. patentskriftene nr. 2862251, 304 2576 og 3081515.

En annen teknikk for oppnåelse av noen av egen-skapene ved vevede stoffer i ikke vevet, fibrøst materiale er bruk av nåling for dannelse av "tapper" av fibre som øker •banens strukturelle enhetlighet og samtidig forbedrer dens fleksibilitet og grep. Andre teknikker omfatter lett over-flatebørsting for dannelse av en nupret overflate med bedre mykhet, f. eks. som angitt i U.S. patentskrift nr. 3101520, eller bruk av elektrostatisk fiberfnuggdannelse for tilveiebringelse av en forholdsvis nupret overflate. Ytterligere en teknikk omfatter bruk av krepp- eller løkkedannelse, enten for seg eller i kombinasjon med nåling. De ikke vevede stoffer som inneholder løkkeformede fibre har gjerne et utseende som ligner vevet frottéstoff og sies å ha bedret mykhet og luftighet.

I forbindelse med så å si alle ovennevnte frem-gangsmåter er det nødvendig først å danne en bane og så å utsette denne for ytterligere strukturforandrende behandling for oppnåelse av de ønskede egenskaper. I mange tilfeller er de opprinnelig fremstilte, ikke vevede banematerialer dessuten ikke fremstilt ved en økonomisk våtlegningsteknikk, hvilket ytterligere øker omkostningene for fremstilling av det ferdige produkt. Det er gjort en del fremskritt når det gjelder fremstilling av mønstrede baner ved bruk av våtleg-ningsmetoder. I denne forbindelse kan nevnes "to-vire"-teknikken ifølge U.S. patent nr. 3322617 og fremgangsmåtene angict i U.S. patent nr. 2940891.

Til tross for disse kjente forsøk har det vist seg at våtlegningsteknikkene ikke er blitt brukt med hell for fremstilling av tuftede, ikke vevede håndkleprodukter med slik luftighet, mykhet, volum, absorberings- og fallegen-skaper som er typisk for konvensjonelt frottéstoff. En nøk-kelfaktor, når det gjelder tidligere kjente metoders manglende evne til å resultere i slike materialer, var våtleg-ningsprosessens manglende evne til dannelse av luftige materialer med høy konsentrasjon av absorberende, forholdsvis løse og fleksible, men like fullt sterke fibre, som strekker seg ut fra banens hovedlegeme. Et skritt i denne retning er imidlertid beskrevet i U.S. patent nr. 3834983. Det er der beskrevet en fremgangsmåte som resulterer i tufting etter hvert som banen fremstilles. Dette oppnås ved bruk av et viskøst dispergeringsmiddel for fibrene og en grov bane-formende vire. Skjønt det kan oppnås god tufting ved bruk av en vire som beskrevet, har det vist seg at de frie ender av tuftene lett filtrer seg sammen før banen blir fjernet fra viren. Dette har ikke bare en uønsket virkning på produktets utseende, men gjør det også vanskelig å fjerne banen fra viren.

Foreliggende oppfinnelse går derfor ut på å tilveiebringe en forbedring av fremgangsmåten ifølge ovennevnte patent, spesielt å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av luftige, tuftede, ikke vevede, fibrøse banematerialer som har samme mykhet, fall, grep, føl-else, volum og absorberingsevne som ved vevede løkkemateri-aler, såsom frottéstoff.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en ny og forbedret fremgangsmåte for våtlegning og et resulterende produkt som på en best mulig måte kombinerer de fordelaktige egenskaper ved våtlegningsteknikken på en ny og kontrollert måte, slik at det kan oppnås et produkt som utmerker seg ved at det på minst en overflate har en mangfoldighet av fibertufter eller bunter som strekker seg oppad fra produktets kontinuerlige, plane legeme i form av fiberbunter av mange tråder med et utseende som enten ligner en hårbunt eller en tettsluttet eller fortettet bunt av fibre i likhet med en fransk knute.

En videre hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte av ovennévnte type ved bruk av et fibersuspensjonsmiddél med variert viskositet og et tykkere fibersamlende, papirdannende element som forebygger sammenfiltring av tuftene under banedannelsen. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal det være mulig å benytte et forholdsvis tykt, perforert banedannende element som bidrar til tuftingen, holder de individuelle tufter i innbyrdes avstand og letter samling av fibre i de enkelte tufter.

Ytterligere en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte hvor det kan dannes tufter samtidig på begge sider av banematerialet under banedannelsen.

Disse hensikter blir oppnådd ved en fremgangsmå- . te som er kj ennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Ved oppfinnelsen tilveiebringes et fibrøst, ikke vevet, våtlagt banemateriale, som har luftighet, stort volum og stor absorberingsevne. Banen består av et i det vesentlige plant banelegeme av tilfeldig orienterte, vanndis-pergerbare fibre og et stort antall adskilte fibertufter med stor fiberkonsentrasjon, anordnet på minst en baneflate. Tuftene består av et antall tett anordnede, forholdsvis uav-hengige, i det vesentlige opprettede fibre som enten har utseende av en sammenfalt, slørlignende trakt eller har samlet eller tettsluttende form. Dét ikke vevede banemateriale fremstilles ifølge en våtlegningsmetode som er modifisert, slik at den omfatter tilveiebringelse av et vandig fiberdis-pergeringsmiddel med regulert viskositet og et perforert fibersamlende element med platelignende struktur som hindrer sammenfiltring åv fibre nær tuftene og ødeleggende klébe-virkning mot elementets underside. Det perforerte element er tilpasset ikke bare til å utforme den tuftede, ikke vevede, fibrøse bane med tuftene utformet av bunter av tett anordnede enkeltfibre som strekker seg ned i perforeringene, men også for tilstrekkelig isolering og styring av de enkelte tufter, slik at sammenfiltring mellom dem hindres før banen fjernes fra elementet. Oppfinnelsen skai; i det 'følgende forklares nærmere ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på teg-ningen, som viser: fig. 1 et diagram som viser hovedtrinnene ved fremstilling ifølge oppfinnelsen av et banemateriale,

fig. 2 et perspektivriss av en baneformingsplate for en form som benyttes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

fig. 3 et snitt i større målestokk av en baneformingsplate langs linjen 3 - 3 på fig. 2,

fig. 4 et fotografi av overflaten av banemateriar-let fremstilt ifølge oppfinnelsen med fem gangers forstørr-else,

fig. 5 skjematisk en maskin for fremstilling ifølge oppfinnelsen av et banemateriale som er tuftet på begge sider.

Som nevnt fremstilles ifølge oppfinnelsen det tuxtGdiT^ikke vevede banemateriale i overensstemmelse med den papirfremstillin<g>smetode som er angitt i U.S. patent nr. 3834983. Ved bruk av den der angitte teknikk oppnås et ikke vevet materiale, med en stor konsentrasjon av adskilte fiberbunter som kan ha form av tettsluttede tufter anordnet på minst en, men fortrinnsvi begge plane sider av banematerialet. Et slikt tuftet materiale kan best beskrives på bakgrunn av den strukturelle form av vevede håndklemateri-aler og ikke vevede bahematerialer med løkker og loet utseende .

Frottémateriale er løst vevet stoff som utmerker seg ved nupring, bestående av et stort antall separate løk-ker av tråd som rager ut av stoffets hovedplan. Disse separate løkker danner en bøyelig eller ettergivende pute og vil ved bruk lett bøyes, ikke bare for å gi det myke inntrykk av stort volum eller luftighet, men også for at større trådvo-lum skal utsettes for kontakt for å absorbere.

Ikke vevet, luftig materiale med løkkestruktur ér forholdsvis likt sitt vevede motstykke,, men har en fleksibel, bindende basis med fibre lagt i separate løkker fra basis og leiret vedhengende i basis. Det ikke vevede stoff av dette slag kan fremstilles ved at det først dannes en stripet ba-sisbane av fibre, i det vesentlige lagt på linje bg méd en fiberlengde på ca. 51 til ca. 76 mm. Banen som fremstilles ved tørrlegging blir deretter påført et tremmeduklingende mønster av klebemiddel og strukket for at fiberrekkene skal bibeholdes. Klebemidlet tørkes og fibrene i banen gis løkke-form ved at banen føres mot et rynkeblad.

Hittil har man gjort tekstilstoffer mykere ved lett børsting av overflaten, slik at det dannes en fiber-nupring eller lo av enkeltfibre. Denne fremgangsmåte er og-så brukt ved ikke vevet banemateriale, men har som oftest ført til betydelige styrketap. Det sies dog at passende binding vil gi opprettholdt styrke av materialet, selv om de børstede fibre rager enkeltvis ut fra materialets hovedlegeme og derved gir den ønskede mykhet.

Det tuftede, ikke vevede, luftige materiale som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinn--else har hverken en løkkeflate eller en børstet eller nup-

ret flate. Som vist på fig. 4, utmerker det seg i stedet ved et stort antall og en høy konsentrasjon av adskilte fiberbunter eller tufter som rager frem av banens hovedplan og dekker hele dette plan. De mange fibre i hver tuft kan ende i frie fiberender som opprinnelig er anordnet i tilfeldig avstand fra hovedbanelegemet. Til tross for den tilfel-dige anbringelse av de frie fiberender, har tuftene i sin opprinnelige form en noe avsmalnende fasong, lik en hårbunt, idet de er godt festet i banens hovedparti og smalner av mot sin største'lengde nær buntens eller tuftens sentrum.

Hvis de lange tuftene ikke komprimeres, vil de tendere til bølgedannelse i lengderetningen og vil hvile løst mot bane-materialets overflate. Hver tuft er sammensatt av et fler-tall tett samlede eller buntede fibre, skjønt hver fiber ligger i det vesentlige på linje med og forholdsvis uavhen-gig av de øvrige fibre i tuften. Følgelig har tuftene betydelige fleksibilitet, bøyelighet og mykhet.' Mens banen fortsatt befinner seg på produksjonselementet, viser tuftene én traktlignende form som lett faller sammen eller blir uty-delig når banen fjernes fra elementet. Tuftene kan samles eller tettpakkes under fremstilling, slik at de får en "pudderkvast"-form som også gir banematerialet stor luftighet, stort volum og stor absorbsjonsevne. I motsetning til "tapper" fremstilt ved nåling, inneholder tuftene fibre som ikke er vesentlig brukket eller splittet under tuftdannel-

sen. Som det vil fremgå av nedenstående beskrivelse, vil også antallet fibre i hver tuft eller konsentrasjon av tufter variere meget avhengig av driftsbetingelsene under fremstilling av banematerialet.

Fibrene som danner tuftene får sin fremspringende orientering under banedannelsen ved styring av et antall faktorer i forbindelse med våtlegningsprosessen. Hovedfaktoren ved denne fremstillingsmåte er dog fremstillingen av pass- . ende fluidumdynamikk i systemet på det tidspunkt da fibrene opprinnelig anbringes på den fibersamlende konstruksjon for dannelse av en ikke vevet bane.

Skjønt alle faktorer i forbindelse med fluidum-dynamikken i systemet ikke fullt ut er klarlagt på grunn av kompliserte innbyrdes avhengighetsforhold, antas at de beste resultater oppnås ved laminærstrømning gjennom papir-produksjonselementet under styrte væskedreneringsforhold. Laminærstrømningen synes å bidra til å orientere fibrene

til deres opprinnelige, i det vesentlige på linje ordnede stillinger, perpendikulært på banelegemet, uten at fibrene bringes til å passere helt gjennom samleelementet. Fibrene som strekker seg gjennom perforeringene i produksjonselementet tenderer i realiteten til å samles mot hver perforerings sidevegg og henge ved elementet, qg de fremmer således, en laminærstrømning nær midten eller aksen for hver perforering.

To faktorer som ble vurdert i U.S. patent nr. 3834 983 som avgjørende for oppnåelse av optimale væskestrøm-ningsforhold for det tuftede, ikke vevede produkt var 1) bruken av. et forholdsvis grovt papirproduksjonselement og 2) styrt væskeviskositet i fiberdispersjonen som benyttes for fremstilling av det ikke vevede materiale. I forbindelse med foreliggende oppfinnelse har det imidlertid vist seg at arten av og især formen og overflatestrukturen av det banedannende element utgjør en hovedfaktor for effektiv tufting. Andre faktorer som har sammenheng med ovennevnte, vil, selvsagt også påvirke dannelsen av det ønskede, tuftede, ikke vevede materiale. Dette gjelder blant annet konsistensen eller fiberkonsentrasjonen av dispersjonen, det vakuum som benyttes for fjernelse av dispersjonsmidlet, arten og sammensetningen av de benyttede fibre samt deres denier og lengde, likesom det resulterende produkts basisvekt. Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at det ved bruk av en passende plate og kortere tremassefibre er mulig å fremstille tuftede baner i et system, hvor man kan unnvære et viskøst dispersjonsmiddel.

En av de primære og nødvendige faktorer i forbindelse med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er således bruken av fibersamlende eller papirdannende elementer som er platelignende og i enkelte forbindelser tykkere enn.de som konvensjonelt benyttes for fremstilling av lett eller mellomlett papir. Som kjent er de standard Fourdrinier-siktduker, som normalt benyttes i papirproduksjonen, vevede duker av fin tråd med ca. 60 - 100 tråder pr. 25,4 mm i hver retning, hvor trådene har en tykkelse eller diameter på ca. 0,15 mm. Siktdukéne: som er omtalt i detalj i ovennevnte U.S. patent nr. 3834 983 var langt grovere, med en maskestørrelse på ca. 45 mesh og fortrinnsvis ca. 14-24 mesh. Skjønt tilfredsstillende tufting er oppnådd med slike siktduker., viste det seg at tuftene viste tegn til å henge fast ved undersiden av de grove siktduker og filtre seg sammen med hverandre og med den grove siktduken, slik at det ble vanskelig å fjerne den tuftede bane fra siktduken. Det antas at de buede bunnflater av siktdukens tråder og vev-virkningen fremmer sammenfiltring.

Ifølge oppfinnelsen har det vist seg at de enkelte tufter kan holdes forholdsvis isolert og adskilt før banen fjernes fra siktduken ved bruk av et platelignende element i motsetning til et element med veveffekt. som tillater de våte, vedheftende fibre å legge seg rundt elementets underside. Platens tykkelse vil selvsagt avhenge av slike faktorer som lengden av de- benyttede filbre. Plater med tykkelse fra ca. 0,79 mm har vist gode resultater, men plater med en tykkelse på ca. 6,3 mm eller mer og fortrinnsvis på ca. 12,7 mm foretrekkes for de fleste baner. Et tykkere siktelement vil tendere til å holde igjen hoveddelen av tuftene innen de enkelte perforeringer i elementet og vil, om ønsket, lette samling av tuftene. Ettersom bare en mindre del, om noen, av hver tuft strekker seg nedenfor undersiden av et slikt siktelement, oppnås redusert tendens til motstand mot fjernelse av banen. Den nøyaktige type og størrelse av siktelementet vil også variere med hullstørreisen og det ønskede produkt, likesom med typen, denierverdien og lengden av fibrene som benyttes i den tilførte fibermasse, sistnevntes konsistens og suspen-« sjonsvæskens viskositet.

På fi'g. 2 og 3 er det vist et baneformingselement 10 for en hånddukform som en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Elementet 10 er et forholdsvis tykt, platelignende organ med en omkretskant 12 og et område 14 for banedannelse som består av et stort antall tuftdannende perforeringer 16 som forløper tvers gjennom platen 10 og er anordnet i innbyrdes forskjøvede rekker, hvor avstanden mellom perforeringene er tilpasset den aktuelle anvendelse. En plate med en tykkelse på ca. 12,7 mm og et midtparti med en diameter på ca. 69,7 mm kan f. eks. ha 18,7 perforeringer

2

pr. cm , hvor perforeringene har en diameter på ca. 1,6 mm. En slik plate vil ha et åpent areal på 37,2 %. Platen 10 har i det vesentlige flate topp- og bunnflater 18, henholds-vis 20 i området 14. Platene er også glatte.

Det viser seg at dé styrende faktorer, når det gjelder platen, omfatter hindring av tuftsammenfiltring i forbindelse med opprettholdelse av en laminærstrømning. Det kan således benyttes en tynn plate som kan gi "rørformet strømningsvirkning" gjennom hullene og samtidig hindre sam-menf iltring. Viktig er formingselémentets evne til å opp-rette en "munriingsleppevirkning" bådeved topp- og bunnfla-ten. Platens glatte topp- og bunnflater bør således ha forholdsvis godt avgensede munningskanter eller lepper ved hvert hull. En svak krumningsgrad er tillatelig, og leppen vil i slike tilfeller være mer aygj-ørende ved bunriflåten. Leppévirkningen sammen med den rørformede utforming med mange perforeringer tillater laminærstrømning av disper-sjonsvæsken gjennom platen under banedannelsen, slik at fibrene drives til den orientering som kreves for dannelse av den ønskede tuftede form. Når fibrene flyter inn i perforeringene, vil de tendere til å henge ved sideveggene av perforeringene og danne en fibertrakt som fremmer den rør-formede strømning. Der hvor perforeringenes vegger ikke mø-ter platens underside med en stor radiuskrumning, vil det være mindre tendens til å henge ved elementets underside og således mindre fare for sammenfiltring. Størrelsen av åp- . ningene i platen må være slik at fibrene i fiberdispersjonen holdes igjen under banedannelsen. Samtidig bør størr-elsen av de tette områder ikke være så stor at dreneringen av fibersuspensjonen hemmes. Den nøyaktige perforerings-størrelse og konsentrasjon må være slik at den nødvendige væskestrømning tilveiebringes under drenering, samtidig som den nødvendige fiberansamling finner sted etter hvert som fiberdispersjonsmidlet passerer hurtig gjennom den perforerte plate. Ved en utførelsesform har perforeringene i en 12,7 mm tykk plate en diameter på ca. 1,6 mm og er anordnet i innbyrdes forskutte rekker, som vist på fig. 2, med senter-avstander på ca. 2,28 mm.

Det banedannende element kan være en sammensatt, laminert konstruksjon, men er fortrinnsvis en plate med ca. 4 eller flere perforeringer pr. cm 2og fortrinnsvis ca. 15 - 77 perforeringer pr. cm 2. Perforeringene kan være anordnet i innbyrdes forskutte rekker, som vist, eller i andre, passende mønstre og kan variere i størrelse fra ca. 0,79 mm til ca. 4,76 mm diameter..

Generelt vil størrelsen av det åpne areal ha sammenheng med diameteren av fibrene i dispersjonen, ettersom de tykkere fibre danner tufter mer effektivt på åpnere plater. For de.fleste anvendelser foretrekkes et gjennomsnittlig, åpent areal på 15 til 50 %, skjønt den nøyaktige størr-else av det åpne areal, likesom platetykkelsen, kan variere betydelig i avhengighet av de mange andre hensyn som skal tas i forbindelse med papirfremstillingsprosessen, især fi-berstørrelsen.

Det er en fordel ved foreliggende oppfinnelse at et ikke vevet eller vevet serim- eller gasstoff eller et stort antall kontinuerlige filamenter kan benyttes i forbindelse med det primære fibersamlende element. I det til-felle ville scrim-stoffet vandre med et avstøtende element og åpningene i scrim-stoffet vil lette tuftdannelse, samtidig som scrim-stoffet ble leiret i den ikke vevede, fibrøse bane som leires på det. En slik anordning ville styrke banen stilfibre. Det kan f. eks. brukes syntetiske papir- eller tekstilfibre, som rayon, nylon, polyestere eller vinylpoly-merer eller kopolymerer, enten alene eller i kombinasjon med naturfibre, som blekede eller ublekede kraftpapirfibre, manilahamp, jute og lignende fibre for papirfremstilling.

Det antas dessuten at uorganiske fibre, som glassfibre, kvarts, keramiske fibre, mineralull, asbest og lignende materialer også kan benyttes.

De syntetiske fibre kan ha varierende denier og lengde, skjønt fibre med lav denierverdi generelt foretrek-

kes. Fibre på fra ca. 1 eller 1,5 denier pr. filament (dpf)

til ca. 15 dpf og mer er med godt resultat blitt brukt i forbindelse med oppfinnelsen. Ved materialer med større denierverdier er det imidlertid vanligvis nødvendig å bruke en lavere fiberkonsehtrasjon og et mer viskøst dispergeringsmiddel. De laveste og høyeste denierverdier som benyttes vil avhenge av mange andre faktorer, inklusive kravene til produktet, maskinens driftsforhold, konsistensen, plate-størrelsen med videre.

Lengden av de benyttede syntetiske fibre avhenger

i stor utstrekning av det spesielle formingselement som benyttes og vil variere fra ca. 3,1 mm eller mer opp til 50 mm eller mer. Fibrene kan være av den rette "cut-tow"-type som brukes ved papirfremstilling eller den krympede eller rette tekstilstapelfibertype. Som nevnt er det å foretrekke at det benyttes et materiale med finere denierverdir og en lengde på ca. 12,7 mm til ca. 19 mm eller mer for at materialet skal få forbedret mykhet, samtidig som det bibeholder de ønskede luftighets- og absorberingsegenskaper. Det kan imidlertid også benyttes blandinger av naturlige og syntet-

iske fibre for papirfremstilling med lengder ned til ca.

1,6 mm eller mindre, avhengig av de spesielle egenskaper og særtrekk som kreves av det endelige produkt.

I tillegg til fibrenes lengde og denierverdier krever fiberkonsistensen eller konsentrasjonen i dispersjo-

nen før banedannelsen passende innstilling for at den tufte-

de form lettere skal oppstå. Som en generell regel kan sies

at den laveste fiberkonsentrasjon eller konsistens som er forenlig med lett fjerning av produktet fra elementet for banedannelse, er den mest ønskelige for god tuftdannelse.

En f iberkonsentras jon fra_ca.. 0, Oi til ca. 1,0 % kan følge-lig, benyttes og en.konsentrasjon på ca. 0,05 % til 0,5 % foretrekkes. Ved standard laboratoriedrift viste det seg at en fiberkonsentrasjon på ca. 0,2 % ga gjennomgående gode resultater. Ved større papirmaskiner vil konsentrasjonen selvsagt variere.med maskinegenskapene.

Fiberkonsentrasjonen og dispergeringsmidlets viskositet vil også påvirke graden av vakuum eller suge-trykk som bør Utøves mot undersiden av det banedannende element under bånedannélsen for at man skal oppnå den ønskede tuftede effekt. Skjønt god tufting;kan oppnås under passén-de forhold, selv uten vakuum, foretrekkes det i alminnelig-

het at det utøves et lett vakuum, svarende til ca. 12,7 mm kvikksølvsøyle, mot undersiden av den.banedannende vire

når fibrene leires på den, slik at man sikrer passende væskedynamikk i systemet.. I enkelte tilfeller kan høyere vakuum benyttes. Disse, variasjoner vil imidlertid ikke bare avhenge av fiberkonsentrasjonen og viskositeten av dispergeringsmidlet, men også av andre faktorer i forbindelse med slike .systemer, som formingselementets overflateglatthet og perf' reringsstørrelsén og leppeformen, likesom typen og lengden av de benyttede fibre..Sammenlignbare virkninger kan oppnås ved at det utøves trykk mot banens toppflate, slik at det opprettes et egnet trykkdifferensial gjennom banen og platen.

En annen faktor som må tas med i betraktning når

man benytter seg av fremgangsmåten ifølge-foreliggende oppfinnelse er vekten av det fremstilte materiale. Ifølge den her omtalte metode kan det fremstilles et tuftet produkt med så lav vekt som ca. 17 g/m 2. Så lette materialer fremstilles imidlertid bare med meget fin regulering av de øv-

rige faktorer som er assosiert med fremgangsmåten, og de fleste materialers basisvekt er minst 31 g/m 2 eller mer.

Det vil være innlysende at dannelsen av den tuf- .

tede form innledes i begynnelsen av banedannelsen. Det an-

tas at tuftene er den første del av banen som dannes når fibrene faller over den massive del av baneformingsplaten og trekkes gjennom mellomliggende åpning som følge av sy-

stemets væskedynamikk. Etter hvert som banen øker i tykkelse, blir flere fibre avleiret både i de traktlignende tufter eller buntene og i selve banelegemet inntil den.ønskede basisvekt og styrke er nådd. Det skal bemerkes at traktfor-men av tuftene bidrar til deres fleksibilitet., ettergivenhet og mykhet som følge av en naturlig.putevirkning.

Tuftene må ikke nødvendigvis ha veftlignende

(weft-likei utseende, men kan fortrinnsvis være tettslutten-

de, slik at de får et ballignende klaseutseende i likhet med en fransk knute. Det har vist seg.at slike baner kan ha opp til 100 % forbedret strekkiasthet. Denne "oppblåste",

tuftede flate ses kanskje best i mikrofotografiet på fig. 4..

Her ses tuftene klart som ballignende klaser som tydelig er

myke, bøyelige og ettergivende.

Én måte å fremstille denne tettsluttede, tuftede

form på er vist på fig. 3. Ifølge denne fremgangsmåte blir den tuftede bane før den fjernes fra formihgseleméntet behandlet med en væskestråle eller en lignende samlende kraft som utøves fra bunnen av formingselementet, f. eks. med en dyse 26. En motvire, som sikten 28, kan anbringes over ba-

nens toppflate, slik at man unngår uønsket forskyvning av banen fra platen 10. Det skal bemerkes at den samlende kraft som utøves mot tuftene bare utøves mot disse, idet bunnpartiene mellom tuftene er dekket av platen. Kraften kan ha form av en vann- eller luftstrøm med meget stor has-

tighet i form av en jetstrøm, rettet oppad fra undersiden

av formingselementet. Motsikten har den virkning at tuften holdes innenfor sitt formingsrom, men øverst i dette, slik at banen lett kan fjernes fra den perforerte plate uten å henge fast.

Om ønsket kan banen utsettés for ytterligere etterbehandling før eller etter at den fjernes fra platen og enten før eller etter at den tørkes på konvensjonell må-te. Det kan f. eks. påføres et klebestoff, bare på tuftene eller på den ikke tuftede flate, i form av en væske eller en spray, mens banen befinner seg på platen eller.etter at den er fjernet fra platen. Bindingen kan dessuten ha form av varme for aktivisering av varmebindende fibre i banen.

Skjønt alle de ovennevnte faktorer til en viss grad er avhengige av hverandre for tilveiebringelse av den ønskede tuftede form, har det vist seg mulig å angi visse generelle retningslinjer. De beste resultater oppnås således ved bruk av et baneformingselement med en glatt overflate med godt avgrensede perforeringer, den laveste fiberkonsentrasjon som er forenlig med god frigjøring fra bane-formingselementet og laveste fiberdenier som er godtagbar i forbindelse med de krav som stilles til produktet. Det har dessuten vist seg at lengre fibre ikke bare gir lengre tufter, men også økt putevirkning og økt styrke i de samlede tufter. Videre har det vist seg at fibre med lave denierverdier gir et bedre tuftet produkt enn fibre med høye denierverdier, uansett lengden av de benyttede fibre. I denne forbindelse krever fibre med høyere denierverdier, som tidligere nevnt, et formingselement med større perforeringer, og de krever høyere viskositet og lavere konsentrasjon enn til-svarende fibre med finere denier. Fibre på 1,5 dpf vil f. eks. gi et akseptabelt tuftet produkt ved en viskositet på 12 eps og en fiberkonsentrasjon på ca. 0,2 %, mens det bare kan oppnås sammenlignbare resultater med en 15 dpf fiber ved en viskositet på 150 eps og en konsentrasjon på 0,1 %.

Bruken av en perforert plate som formingselement letter også fremstillingen av tuftede baner som har tufter på begge sider av banematerialet, likesom av andre modifika-sjoner. Som vist på fig. 5, kan en fiberdispersjon mates til en fordeler 40 med dobbelt matekanal 42 og en sekundær, sentral matekanal 44 for tilførsel av et scrim-innlegg eller flere kontinuerlige filamenter fra en rekke spoler 46. For-deleren 4 0 tømmer fibrene og filamentene til valsegrepområ-det 48 mellom et par roterende valser 50 med perforerte, 339 g/m 2, hvilket ga en høy grad av tufting med utmerket luftighet, volum og grep. Den tuftede bane var noe over-legen i forhold til banen fra eksempel I, idet tuftene var bedre utviklet og begrenset.

Eksempel IV

Fremgangsmåten ifølge eksempel I ble gjentatt, men etter at, <banen var fjernet fra f ormingselementet, ble den behandlet med en 0,15 prosentig akrylpolymerlatex-oppløsning på den ikke tuftede side med sprøyteteknikk.. Latexemulsjonen var et kryssbundet karboksylert amidetyl- . akrylat, handelsført under varemerket "UCAR 874". Etter at latexen var påført banen med sprøyteteknikk, ble banen tørket og herdet på en dampoppvarmet tørkevalse ved ca. 138°C. Den tilførte latexmengde utgjorde ca. 5 %, beregnet på tørr fiber. Ettersom fibrene som danner tuftene er forankret i et plant legeme eller banens basis, blir tuftene fastere forankret, samtidig som det tuftede parti, blir både mykt og bøyelig. ' " Eksempel V

Fremgangsmåten ifølge eksempel I ble gjentatt, bortsett fra at fiberkonsentrasjonen ble satt til- 0,05 vektprosent, og det ble brukt et vakuum på 25,4 mm kvikksølv-

2

søyle. Seks baner med en basisvekt på ca. 220 g/m ble fremstilt på denne måte. Tre av banene ble utsatt for tuftsamling ved en motgående væskestrømbehandling, mens de ennu befant seg på formingsplaten. Ved bruk av en vann-jetstråle med en diameter på ca. 5,8 mm og et trykk på ca. 5,6 kg/cm , hvilket ga en jethastighet på ca. 3048 cm/sek., ble vann rettet mot undersiden av den banedannende plate. Hver perforering ble passert 15 ganger, hvorpå banen lett kunne fjernes fra platen og ble tørket. Det ble skåret en 25,4 mm bred strimmel av hver av de seks baner, og strimlene ble utsatt for styrkeprøver på en "Scott Tensile Tester Model X5". De tre ubehandlede baner som ble brukt som kon-trollduker viste en gjennomsnittlig strekkfasthet på ca.

5,8 g/mm, mens de behandlede tuftede baner viste en gjennomsnittlig strekkfasthet i tørr tilstand på ca. 12,7 g/mm.

Behandlingen av tuftene resulterte således i en betydelig bedring av strekkfastheten av_de fremstilte baner.

Eksempel VI

Fremgangsmåten ifølge eksempel V ble gjentatt, bortsett fra at fiberkonsentrasjonen av den anvendte disper-sjon var 0,05 vektprosent og at det ble brukt et vakuum på 25,4 mm kvikksølvsøyle ved den innledende banedannelse. Samlingen av tuftene til ballignende klaser i likhet med franske knuter ble oppnådd ved lavere trykk, dvs. ca. 2,8 kg/cm <2>, ved bruk av en væskestråle med 0,38 mm diameter som passerte hver perforering 15 ganger. Jetstrålen hadde derved en hastighet på ca. 1524 til 1828 cm/sek.

Eksempel VII

Det ble fremstilt en fiberdispersjon av 100 % kraft-trefibermasse i vann med en fiberkonsentrasjon på 0,13. vektprosent. Dispersjonen ble. matet til en "hand sheet"-form utstyrt med en plate som omtalt i eksempel I. Ved bruk av et vakuum på 127 mm kvikksølvsøyle ble det fremstilt en bane med en basisvekt på 152,5 g/m 2med god tufting over hele baneflaten. £

Denne fremgangsmåte ble gjentatt, bortsett fra

at platen ble skiftet ut med en plate med en tykkelse på

ca. 0.8 mm og med forskutte rekker av perforeringer med jevn innbyrdes avstand og med en diameter, på ca, 3,2 mm. Senteråvstanden mellom.perforeringene var ca. 4,8 mm. Det ble fremstilt en tuftet bane, skjønt fibertapet var stort på grunn av perforeringenes og fibrenes størrelse.

Eksempel VIII

Fremgangsmåten som angitt i eksempel I ble gjentatt, bortsett fra at fiberdispersjonen ble fremstilt av 50 % "Weyerhauser W" kraft-tremasse og 50 % x 1,5 dpf rayon med en fiberlengde på ca. 4,76 mm. Dispergeringsmidlet var en 0,11 prosentig vandig oppløsning av polyakrylamid ("Separan AP-30") med en viskositet på ca. 4 0 eps. Fiberkonsentrasjonen var 0,1 vektprosent. Ved bruk av et vakuum på 190 mm kvikksølvsøyle ble det fremstilt en fullstendig tuftet bane med en basisvekt på 118,6 g/m 2..

Eksempel IX

En bane med tufting på begge plane sider ble fremstilt ved bruk av et par perforerte plater, anordnet parallelt i vertikal retning og med noe innbyrdes avstand,

slik at det ble et smalt mellomrom mellom platene. Perforeringene i platene var i det veséntlige de samme som perforeringene i platen som ble, brukt ved eksempel I. De to plater hadde en vertikal utstrekning på ca. 50,8 mm og mellomrommet mellom dem var ca. 1,59 mm ved bunnen og ca.

2,3 9 mm ved toppen.

Dispersjonen ble fremstilt av 1,5 dpf rayon-

stapel med en fiberlengde på ca. 12,7 mm i en vandig 0,07 prosentig oppløsning av polyakrylamid ("Separan AP-30") med en viskositet på ca. 23 eps. Fiherkonsentrasjonen var 0,1 vektprosent. Fiberdispersjonen ble matet inn i mellomrommet mellom platene, slik at det viskøse medium trekkes gjennom platene, mens fibrene forblir i mellomrommet og rager inn i perforeringene. Et vakuum på ca. 190 mm kvikksølvsøyle ble • brukt på utsiden av platene og den resulterende bane var

godt tuftet, men viste tendens til lagdeling.

Fremgangsmåten ble gjentatt ved bruk av et smelt-bart innlegg for at den strukturelle enhetlighet skulle øke i banen. Det benyttede smeltbare plastinnlegg var "Delnet".

Den resulterende bane ble smeltet under varme- og trykkpå-1 virkning, slik at innlegget ble fullstendig integrert uten uheldig påvirkning på tuftavgrensningen eller den grad av volum og mykhet som ble skapt av tuftene. Banene ble smeltet ved ca. 17 6°C ved bruk av en oppvarmet bakke under et trykk på ca. 1,4 kg/m 2 i 6 sekunder og viste en basisvekt på • ca.

'6,3 g/m<2>.

Eksempel X

Fremgangsmåten ifølge eksempel I ble fulgt, bortsett fra at fiberdispersjonen ble fremstilt av 1,5 dpf rayon-stapel med en lengde på ca. 10 mm i en 0,24 prosentig vandig 'oppløsning av polyakrylamid ("Separan AP-30") med en viskosi-

tet på ca. 17 5 eps. Fiberkonsentrasjonen var 0,1 vektprosent. Et trykkdifferensial gjennom baneformingsplaten ble opprettet

ved hjelp av lufttrykk ovenfra platen i stedet for med va- . kuum fra bunnen. Det benyttede lufttrykk var på ca. 0,3 kg/cm 2, hvilket svarer til ca. 190 mm kvikksølvsøyle. Den resulterende bane viste god tufting over hele sin overflate.

Som nevnt i U.S. patentskrift nr. 3834983 er tuftet, ikke vevet banemateriale særlig velegnet til bruk for forskjellige "engangs"-artikler. Dette gjelder ikke bare vaskekluter, tørkekluter, håndklær, servietter til kosmetisk bruk, dekkmateriale for bleier, bind m.v., lakener, vaskekluter, bandasjer og lignende artikler for medisinsk bruk, halslinninger til frisør- og barberbruk, hodestøtter, støv-kluter og lignende, samt alle slags engangsklær, som engangs badedrakter, ansiktsmasker, engangshetter og overalls samt mellomlegg i klær. Det forutsettes at det tuftede banemateriale også med fordel kan benyttes til engangssmekker, duker til brett, dekkeservletter,ansiktshåndklær, engangsdraperier, teppeunderlag og mindre varige tepper, veggklédning, isolasjonsmateriale, inklusive kryogent isolasjonsmateriale, obstetriske lakener, foring til soveposer, sengeforing og sengetepper, beskyttende omslag eller som underlag for et belegg av en komposisjon som gjør stoff mykere. Banematerialet kan også benyttes som filtermateriale for luft eller, væske, som kaffefilter, eller infusjonsbanemateriale, som teposer. Med passende behandling kan det også benyttes som beleggunderlag, f. eks. for syntetisk lær eller som erstat-ning for foring av stivt lerret. Det kan også fremstilles laminerte strukturer av det ikke vevede materiale ifølge foreliggende oppfinnelse, inklusive laminater for forsterke-de, lag av plastfilm, laminert eller formet papir, lyssprede-re, lampeskjermer eller dekorativt skyvedørpapir, eller materialet kan benyttes i tauverk, tøyelige bager eller sekker eller til bruk i stopp for møbler og biler. Ovenstående liste er ikke ment å være uttømmende, men skal bare gi eksempler på den mangfoldige anvendelse av materialet som fremstilles ifølge oppfinnelsen.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et tuftet, ikke vevet, fibrøst banemateriale, hvor en væskedispersjon av fibre tildannes og tilføres et fiberansamlende element (10), på hvilket element det dannes en fiberbane med tufter, idet fibrene trekkes gjennom aVstandsplasserte kanaler (16) i det fiberansamlende element (101, hvilke fibre danner adskilte tufter, karakterisert ved at det i motsatt retning utøves et trykk med en mediumstrøm, hvilket trykk tvinger endene av tuftene tilbake og derved danner kvastiignende hodedeler på tuftene.
2. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at behandlingen omfatter at tuftene med en væskestrøm rettes i motsatt retning av laminærstrømningen under tuftdannelsen.
3. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at væskestrømmen omfatter en jetspray (26).
4. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at to fiberansamlende elementer anbringes i avstand overfor hverandre og at fiberdispersjonen mates inn mellom platene for samtidig avleiring av fibre på de motstående elementer, slik at det dannes en bane med tufter på motstående, plane overflater (fig. 5}.
5. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 4,"karakterisert ved at tuftene ved en jetstrøm rettes mot undersiden av elementet, mens tuftene befinner seg i perforer-: ingene.