NO146101B - Apparat for tilsetning av en vaeske til et boeyelig, absorberende substrat - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et apparat for tilsetting av en

væske til et bøyelig, absorberende substrat, omfattende en før-

ste roterbar sylinder, en andre roterbar sylinder anordnet under den første sylinder for å danne en klemspalte mellom den første sylinder og den andre sylinder, organer for å mate substratet til klemspalten, organer for å påføre en mengde av væsken på

den nedre sylinder idet nevnte mengde innbefatter en oversky-

tende del, en avstrykerinnretning som samvirker med den andre sylinder for å danne en film av væsken på den andre sylinder samt for å fjerne den overskytende del fra den andre sylinder,

samt organer for å fjerne substratet fra klemspalten.

Av forskjellige hensiktsmessige grunner er det i den siste

tid blitt vanlig å mykne eller på annen måte kondisjonere hus-holdningsplagg og -tekstiler under tørking etter vask. Tekstil-kondisjoneringsprodukter omfatter arkformede varer (substrat)

belagt eller impregnert med et tekstil-mykningskjemikalie eller andre tekstil-kondisjoneringskjemikalier er blitt blandet med fuktig tekstilvask under tørking av tekstilvasken ved de høye temperaturer som forekommer i en typisk husholdningstørker.

Ved de høye temperaturer frigjøres tekstil-kondisjoneringskjemi--kaliene fra produktet og overføres til de blandede tekstiler un-

der tørking.

Typiske absorberende arkformede varer som benyttes som et substrat for varmepåvirkbare, tekstil-mykningsprodukter innbe-

fatter bøyelige skum, filtet, uvevet og "våtlagt" (wet-lay) fiber-arkmateriale såsom papirhåndkle, lerret, strie, og "luft-lagte" (air-lay) baner inneholdende cellulosefibre eller synte-

tiske fibre av vanlig papirfremstillingslengde eller lenger.

Se for eksempel US patent 3 442 692 med benevnelse "Method of conditioning fabrics".

Tekstil-mykningskjemikalier og andre spesielle kjemikalier

for kondisjonering av stoffer eller tekstiler er påstrøket tynne substrater. For å unngå flekker og andre problemer under tør-

king er kondisjoneringskjemikaliene fortrinnsvis blitt impreg-

nert i absorberende substrat i kombinasjon med kontroll av substratets absorberingskarakteristika. Se f.eks. US patent 3 686 025 med benevnelse "Textile softening agents impregnated into absorbent materials".

Tidligere ble absorberende substrater impregnert med. væskeformig tekstil-kondisjoneringsmidler ved å tilsette et over-skudd av væske til substratet hvoretter overflødig væske ble presset ut ved hjelp av valser som danner en klemspalte. En typisk beskrivelse av teknikken med å tilsette et væskeover-skudd til det absorberende substrat etterfulgt av utpressing av væskeoverskuddet ved hjelp av valser, finnes i US patent 3 686 025 f.o.m. spalte 14, linje 68 t.o.m. spalte 15, linje 44.

Britisk patent 1 419 647 viser en annen fremgangsmåte for

å impregnere et absorberende substrat med én valse. Vesentlig sammenpressing av substratet unngås (se side 5, linje 30 til 35).

Bestrykning av en papirbane med et særskilt overflatebe-legg er vist i US patent 3 895 128. Intet er imidlertid angitt om impregnering av en bane (se spalte 7, linje 47 til spalte 8 linje 23) .

Andre eksempler på kjent teknikk for avstrykning av en sylinderoverflate er britisk patent 879 560 hvor en avstrykertråd er lagt skrueformet stramt rundt sylinderflaten, og US patent 3 143 4 38 som viser et stangformet avstrykerorgan som presses mot sylinderflaten.

Det nye og særegne ved apparatet ifølge foreliggende -oppfinnelse, som er av den innledningsvis nevnte art, er at av-strykerinnretningen er en strekkbelastet tråd, anordnet i avstand fra den nedre sylinders overflate.

Derved blir det mulig å impregnere tykke, absorberende substrater uten å risikere skumming av væsken eller andre uregel-messigheter ved prosessen. Dette skyldes at apparatets avstrykerinnretning ifølge oppfinnelsen er i form av en strekkbelastet tråd plassert med en viss klaring mot omkretsen til den nedre sylinder eller valse som benyttes for belegging og impregnering. Ved den prosess som er beskrevet i US patentskrift 3 895 128 anvendes et avskraperblad som trykkes mot den nedre valse for utjevning av belegget av varmesmeltet stoffmykningsmiddel. Større mengder mykningsmiddel kan ikke tilføres med et avskraperblad som trykkes mot valsen, og følgelig kan tykke, absorberende substrater av den art apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse tar sikte på å behandle ikke impregneres ved den kjente prosess. Ved den kjente anordning vil dessuten avskraperbladet utvides ved påvirkning av den varme smeltemasse, hvilket fører til variasjoner i avskraperbladets anleggstrykk mot valsen og derav følgende ujevnt belegg og melering.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor: Figur 1 illustrerer fremstilling av et varmepåvirkbart tekstil-kondisjoneringsprodukt, hvor en strekktråd avstryker væsken for regulering av det væskevolum som tilføres en press-spalte under sammentrykning av det absorberende substrat.

Figur 2 viser den strekkbelastede avstrykertråd.

Absorberende substrater egnet for anvendelse ved fremgangs^ måten ifølge foreliggende oppfinnelse bør ha en tykkelse på

minst ca. 0,05 cm og vesentlig "fritt rom" eller "tomt volum". Eksempler på egnede absorberende substrater er svamper, bøyelige skum, uvevede stoffer såsom flerlagspapir, tykt papir, filtstof-fer og strikkede eller vevede tykke stoffer.

Substratenes frie rom kan uttrykkes som absorpsjonskapasiteten fastlagt i henhold til en standardprøve. En prøve for bestemmelse av absorpsjonskapasiteten til tykt papir, skum-eller tekstilsubstrater er angitt i "U.S. Federal Specifications UU-T-595b" modifisert som følger:

(1) ledningsvann benyttes istedenfor destillert vann,

(2) prøven holdes nedsenket i 30 sekunder istedenfor

3 minutter,

(3) dreneringstiden er 15 sekunder istedenfor 1 minutt,

og

(4) prøven veies umiddelbart på en skålvekt hvor skålen

har oppadvendte kanter.

Tykke eller voluminøse papirprodukter med lav tetthet

(med en flatevekt større enn ca. 0,161 kg/m <2>og en tykkelse

større enn ca. 17 mm) har en absorpsjonskapasitetsverdi bestemt ifølge ovennevnte prøve, og mer enn ca. 6,0 og er egnet for bruk ved foreliggende oppfinnelse.

Absorberende substrater impregnert med et varme-mykbart stoff- eller tekstil-kondisjoneringsmiddel er velkjent og er i det følgende benevnt som varmepåvirkbare tekstil-kondisjoneringsprodukter og dessuten som "impregnert substrat".

Ett eller flere tekstil-kondisjoneringskjemikalier kan benyttes og kan om ønskelig blandes med andre tilsetninger såsom antistatiske midler og parfymer. Vanligvis vil mengden av tekstil-kondisjoneringskjemikalier som impregneres i substratet være fra ca. 0,023 til ca. 0,123 gram pr. cm 3 uimpregnert substrat.

Substratet er vanligvis i form av et langt bredt ark med en tykkelse på ca. 0,5 mm eller tykkere, idet en tykkelse på ca. 2,5 mm foretrekkes.

Det foretrukne substrat er et bøyelig skumplate-materiale med et tomt volum på mer enn ca. 80 % (fortrinnsvis mer enn ca. 95 %) og en tykkelse større enn ca. 0,5 mm. Et tomt volum større enn ca. 80 % tilsvarer omtrent en absorpsjonskapasitetsverdi som bestemt ved ovennevnte prøve på mer enn ca. 10.

Tomtvolum uttrykkes som en prosentdel av det totale volum og er lik substratets tilsynelatende totale volum minus volumet av substratmaterialet. For substrater med tomme volum større enn 80 %, såsom polyuretanskum, bestemmes det tilsynelatende volum enkelt ved å tilskjære skummaterialet til en hensiktsmessig fasong såsom terningform, hvorved volumet enkelt beregnes. Volumet av polyuretanmaterialet som utgjør skummet kan beregnes ved å veie skumterningen og beregne volumet basert på polyuretanets tetthet. Forskjellen mellom volumet til den ikke-sammenpressede terning og volumet av polyuretanet er lik det tomme volum. Alternativt kan polyuretanmaterialets volum bestemmes ved fortrengning, hvor et væskevolum måles før og etter at skumterningen nedsenkes i væsken og eventuell inne-sluttet luft er drevet ut (klemt ut).

Foretrukne skummaterialer er bøyelige, polyeter-baserte polyuretanskum med en tykkelse på ca. 2,5 mm og en pore-størrelse i området fra ca. 4 porer pr. centimeter til ca. 4 0 porer pr. centimeter. Høyporøse skum foretrekkes spesielt.

Selv om vevede, ikke-vevede eller strikkede tekstilstoffer er brukbare er de ikke foretrukket for utøvelse av foreliggende oppfinnelse.

Varmepåvirkbare tekstil-kondisjoneringsprodukter fremstilles ved å impregnere et egnet substrat med et væskefor-

mig tekstil-kondisjoneringsmiddel med påfølgende stivning av midlet i substratet. Impregneringen oppnås ved å bestryke substratet med det væskeformige tekstil-kondisjoneringsmiddel, sammenklemme substratet i nærvær av væsken hvoretter substratet tillates å ekspandere under fortsatt nærvær av væsken. Tekstil-kondis joneringsmidlet gjøres fortrinnsvis væskeformig ved å holdes på en høy temperatur over smeltepunktet. Oppløsninger kan benyttes for å senke tekstil-kondisjoneringskjemikaliets smeltepunkt og viskositet.

Ved varmsmeltingsteknikken avkjøles det impregnerte substrat for å bevirke at tekstil-kondisjoneringsmidlet stivner etter impregnering» Foreliggende oppfinnelse er særlig hensiktsmessig for impregnering med væsker som har høy viskositet.

Tekstil-kondisjoneringskjemikalier og blandinger av slike som er egnet for bruk i varmepåvirkbare tekstil-kondisjoneringsprodukter er velkjente og vist i US patent 3 442 692 med benevnelse "Method og conditioning fabrics" i spalte 3, linje 7

til spalte 4, linje 24, US patent 3 632 396 med benevnelse "Dryer-added fabric-softening composition" i spalte 7, linje 70

til spalte 12, linje 73. Hensiktsmessige midler fremgår også av. US patenter 3 686 025, 3 870 145 og 3 895 128. Vanligvis impregneres fra ca. 68 til ca. 340 gram av aktive ingredienser (tekstil-kondisjoneringskjemikalie) pr. kvadratmeter av substrat, idet ca, 136 g/m 2 foretrekkes.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for

å frembringe et varmepåvirkbart tekstil-kondisjoneringsprodukt kan best forståes i sammenheng med tegningen. Et hensiktsmessig absorberende substrat 10 føres gjennom klemspalten mellom to sam-virkende valser 14 og 16 hvor substratet sammentrykkes i nærvær av tøykondisjoneringsmidlet 26, hvilket medfører at det væskeformige (vanligvis smeltet) tekstil-kondisjoneringsmiddel impregneres i substratet 10. Filmen 26 er en del av film 12 og består av én eller flere varmepåvirkbare tekstil-kondisjoneringskjemikalier eventuelt sammen med andre tilsetninger, f.eks. parfymer eller oppløsninger. Film 26 tilføres klemspalten ved hjelp av nedre valse 16. Film 12 påføres valsen 16 ved at denne roterer delvis nedsenket i et smeltebad 20 i en oppvarmet tank 18. En strekkbelastet avstrykertråd 28 regulerer volumet av væske 26 som på den

nedre valsen 16 tilføres klemspalten, ved avstryking eller av-skjæring av filmen 12. En overskytende del av filmen 12 føres kontinuerlig tilbake til badet 20. Det impregnerte substrat ekspanderer idet det forlater klemspalten mellom valsene 14 og 16, hvilket fullstendiggjør impregneringsprosessen. Det impregnerte produkt løper over valser 22 hvor impregneringsmidlet stivner idet det impregnerte substrat avkjøles til den omgivende temperatur. Valsene 14 og 16 drives fortrinnsvis begge med samme omdreiningshastighet.

Det nye og særegne ved foreliggende oppfinnelse i den ovenfor beskrevne fremgangsmåte angår den strekkbelastede avstrykertråd som middel til å begrense volumet av væske 12 som tilfø-res klemspalten ved avstryking av filmen 12.

I henhold til figur 1 reguleres tilført væskevolum til klemspalten ved hjelp av et strekkbelastet avstrykerblad 28 som begrenser mengden av fluid som bæres på den nedre valses 16 overflate, ved avstryking av væsken slik at en væskefilm 26 passerer under tråden. Filmens tykkelse bestemmes av spalten mellom avstrykertråden og den nedre valse.

I praksis foretrekkes at den strekkbelastede avstrykertråd plasseres noe nedenfor horisontalplanet og med en forut-bestemt spaltevidde for å begrense væskevolumet 26 som tilføres klemspalten og deretter regulere klemspalten under drift, vanligvis ved å senke den øvre valse 14 inntil skumdannelse inntrer. Begynnende skumdannelse indikerer at væskevolumet som tilføres klemspalten er tilnærmet lik substratets tomme volum når det sammentrykkes i klemspalten.

Apparatet vil best forstås under henvisning til figu-rene. Figur 1 viser en rull 10 av substrat som avvikles, hvilket utgjør organene for tilføring av substrat til klemspalten som dannes av den øvre sylindriske valse 14 og den nedre sylindriske valse 16. En lignende substratrull 24 vikles opp og utgjør organene for å fjerne substrat fra klemspalten. Organene for tilfø-ring av væske er vist som en nedre valse 16 som roterer delvis nedsenket i et reservoar 18 inneholdende væske 20. En del av væsken 20 fanges opp på overflaten av valsen 16. En tråd 28 er strukket parallelt med valsens 16 sylindriske overflate, med en liten spalte mellom valsen og tråden. Spalten bestemmer tykkel-sen av væskefilmen 26 som kommer inn i klemspalten. Fordi volumet av væskefilmen 26 er mindre enn volumet av væskedelen 12 fø-res en adskilt væskemengde tilbake til badet 18, enten som en ytre komponent av filmen 12 eller som en særskilt film. Strekkbelastningen på tråden holder tråden strukket og derved dimensjonsmessig stabil.

Figur 2 viser hvorledes strekkbelastningen på tråden

28 kan oppnås ved å trekke tråden stramt mellom stive plater 30. Tråden 28 er vist med gjengede endepartier med muttere 32 som er trukket stramt til mot platene 30 for å strekkbelaste tråden 28. Mange ekvivalente midler er tilgjengelige for å holde tråden 28 strekkbelastet. Den strekkbelastede avstrykertråd har fortrinnsvis organer for regulering av strekkbelastningen (justering av mutrene 32 vil virke som et slikt strekkreguleringsorgan) samt organer for å regulere spalten mellom tråden og den nedre valses sylindriske overflate. Tråden trekkes vesentlig rett og parallelt med valsens 16 sylindriske overflate. Tråden monteres fortrinnsvis noe under et horisontalplan gjennom den nedre valses akse i den hensikt å skille 12 i to adskilte filmer i tillegg til filmen 26.

Filmen 12 avstrykes eller avskjæres av den' tynne strekktråd og en del av væsken i filmen 12 vender tilbake til badet 20. Når den nedre valse 16 har en omkretshastighet på ca. 18 m/min. eller mer deles eller skjæres filmen 12 i to avgrensede filmer i tillegg til den øvre film 26 som passerer under strekktråden. Dette skjer når strekktråden er beliggende under en horisontal linje gjennom den nedre valses akse. Den ytre avgrensede komponent av filmen 12 (ikke vist) faller tilbake til badet 20 som et vannfall eller en kaskade, mens den indre avgrensede komponent av filmen 12 fastholdes på valsen og føres følgelig i retning bort fra badet 20. Den hastighet hvormed dette skjer på-virkes av temperaturen og alkoholinnholdet i badet.

De væskeformige tekstil-kondisjoneringskjemikalier holdes fortrinnsvis opphetet slik at de forblir væskeformige. Betegnelsen "varm væske" benyttet i det følgende, betegner en væske med en temperatur som er minst 11°C høyere enn omgivelsestemperaturen. Vanligvis har den varme væske en temperatur på ca. 50°C eller høyere.

Kovensjonelle avstrykerblad er meget stive eller opp-lagret langs lengden av bladet. Dette medfører betydelige problemer når den varme væske kommer i kontakt med bladet og bevirker dimensjonsforandringer i avstrykerbladet eller en forandring i spalten mellom valsen og avstrykerbladet på grunn av forlengelse. Den frie del av avstrykertråden ifølge foreliggende oppfinnelse er imidlertid dimensjonsmessig stabil, fordi trådens form bestemmes av strekkbelastningen som strekker tråden vesentlig rett-linjet mellom opplagringspunktene. Vanligvis roteres den nedre valse slik at varm fluid 12 kommer i berøring med tråden og var-mer den opp til omtrent badets 20 temperatur, tråden blir deretter strekkbelastet omtrent til flytegrensen før substratet mates til klemspalten. Når en slik fremgangsmåte benyttes bør tråden avlastes fra strekkbelastningen før den blir avkjølt dersom prosessen av én eller annen grunn avbrytes. Dersom tråden ikke avlastes kan trådens flytegrense overskrides og tråden må utskif-tes før prosessen oppstartes.-

Betegnelsen strekkbelastet avstrykertråd omfatter en tråd med et tynt tverrsnitt (f.eks. fra ca. 0,5 til 8 mm). På grunn av det tynne tverrsnitt er tråden ikke selvbærende i en vesentlig horisontal stilling mellom trådopplagringene, dersom tråden ikke strekkbelastes. Strekkbelatningen må være tilstrekkelig til å trekke tråden i en vesentlig horisontal linje mellom trådopplagringene ved væskens temperatur, og samtidig ikke høy-ere enn trådmaterialets elastisitetsgrense (flytegrense). Uten strekkbelastning ville tråden oppvise en nedbøyning mellom opp-lagringene.

Tråden kan fremstilles av hvilket som helst hensiktsmessig sterkt materiale såsom metall, glass eller plast, som kan ekstruderes, trekkes eller på annen måte formes til en tråd. Trådens tverrsnittsform er fortrinnsvis sirkulær selv om andre former er brukbare, f.eks. ellipse- eller kvadratform. Tråden er fortrinnsvis massiv, rund, trukket, syrefast stål med en diameter på ca.. 3,18 mm.

Den viktigste fordelen ved den strekkbelastede avstrykertråd er dens evne til å danne en glatt væskefilm med nøyaktig regulert tykkelse selv om temperaturen i væsken 12 har en avvi-kelse på 11°C eller mer fra omgivelsestemperaturen. Strekktråden bibeholder en meget nøyaktig, forut innstilt spalte mellom strekktråden og sylinderen og deformasjon av tråden er ubetyde-lig på grunn av den lave masse og skjærvirkning.

Trådens strekkbelastning er fortrinnsvis regulerbar og tråden er fortrinnsvis montert slik at spalten mellom tråden og den nedre sylinder kan reguleres innenfor et område fra ca. 0,125 mm til ca. 0,25 mm.

Klemspalten (minste avstand mellom valsene 14 og 16) er fortrinnsvis regulerbar og mindre enn substratets tykkelse.

Foreliggende oppfinnelse demonstreres ved følgende eksempler. Alle proporsjoner er basert på vekt dersom ikke an-net er nevnt.

Eksempel

Et fincellet (omtrent 32 porer pr. cm) bøyelig, polyeterbasert polyuretanskum med en tetthet på ca. 22,5 kg/m^

og en tykkelse på ca. 0,22 mm ble impregnert med et varmt, væskeformig tekstil-kondisjoneringsmiddel omfattende 84,8 vektprosent kvaternært dialkyl-dimetyl-tekstilmykningsmiddel (dihydrogenert-talg-dimetyl-ammoniummetylsulfat med et smeltepunkt på 138°C og en molekylarvekt på ca. 645) og 15,2 vektprosent av et ikke-ionisk tekstilmykningsmiddel (ikke-ionisk, modifisert glyserin-monosterat med en HLB-verdi på ca. 8.4). Blandingen som ble an-vendt i dette eksempel ble fortynnet med ca. 6 % isopropanol og hadde et smeltepunkt på ca. 50°C. Fremgangsmåten vist på figuren ble brukt for å impregnere skummet med de varme væskeformige tekstil-kondis joneringsmidler, bortsett fra at tråden 28 var under den horisontallinje som løper gjennom valsens 16 akse.

Væsken i reservoaret 20 ble holdt ved en temperatur på 85°C og snart etter oppstarting av valsen 16 gikk temperaturen på tråden 28 fra omgivelsestemperaturen til omtrent væskens temperatur. Plater, ekvivalent med platene 30 og muttere 32 ble deretter justert slik at tråden 28 ble tilstrekkelig strukket til at den forløp rett og vesentlig horisontalt. Substratet ble deretter matet til klemspalten. Den mengde væske som ble matet til klemspalten samtidig med det absorberende substrat ble bestemt av rom-met mellom strekktråd-avstrykerbladet 28 og den nedre valse 16 som var forut-innstilt på ca. 0,178 mm. Klemspalten var 0,28 mm og det ikke-sammenpressede tomme volum i skummet var 98 % av skummet s totale volum. Prøver av impregnert skum ble analysert og viste jevn impregnering over skummets bredde (vinkelrett på figur 1)o Videre forble den væskemengde som var impregnert i skummet forholdsvis konstant etter oppstarting av prosessen. Ved en hastighet på 18 m/min. for substratet (også valsens 16 omdreiningshastighet) ble væskefilmen 12 på valsen 16 skilt ved hjelp av tråden 28 idet én væskedel falt tilbake til badet 20 som en avgrenset film adskilt fra væskedelen på valsen 16.

Claims (5)

1. Apparat for tilsetting av en væske til et bøyelig, absorberende substrat, omfattende en første roterbar sylinder (14), en andre roterbar sylinder (16) anordnet under den første sylinder .for å danne en klemspalte mellom den første sylinder og den ..andre sylinder, organer (10) for å mate substratet til klemspalten, organer for å påføre en mengde av væsken på den nedre sylinder idet nevnte mengde innbefatter en overskytende del, en avstrykerinnretning (28) som samvirker med den andre sylinder; ;(16) for å danne en film av væsken på den andre sylinder samt for å fjerne den overskytende del fra den andre sylinder, samt organer (24) for å fjerne substratet fra klemspalten, karakterisert ved at avstrykerinnretnin-gen er en strekkbelastet tråd (28), anordnet i avstand fra den nedre sylinders (16) overflate.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den strekkbelastede avstrykertråd (28) omfatter en tråd med en diameter fra ca. 0,5 mm til ca. 8 mm.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at tråden har en diameter på ca. 3,18 mm.

4.. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at avstanden mellom tråden og den nedre sylinders overflate er fra ca.. 0,125 til ca. 0,25 mm.

5. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at tråden er anordnet under et vesentlig horisontalt plan som løper gjennom den nedre sylinders akse.