NO160644B - Fremgangsmaate for fremstilling av en kalandrert myrtorvplate. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av en kalandret myrtorvplate med forøket absorpsjonsevne.

Bruken av myrtorv i kombinasjon med andre fibrøse materialer for absorberende produkter har vært foreslått i US-patent nr. 4.170.515, US-patent 4.226.237 og US-patent 4.215.692.

I tillegg til dette foreslås det i US patent 4.507.122 at myrtorv i kombinasjon med mekanisk masse av ved formes til en plate av, lav densitet, tørkes og deretter komprimeres for dannelse av en tynn, fleksibel- absorberende plate som kan anvendes direkte i absorberende produkter.

Disse tidligere forslag har introdusert bruken av myrtorv

som en erstatning for de mer konvensjonelt benyttede absorberende materialer, hvorved teknikken derved gis en ny material-kilde som både er økonomisk og effektiv. Bearbeidelsen av myrtorv til plateform gir produsenten dette absorberende materiale i en form som kan håndteres på hensiktsmessig måte i bearbeidelsesapparatur, hvilket utgjør et hovedhensyn ved fremstillingen av voluminøse, billige produkter slik som sanitærbind, bleier, o.l.

I betraktning av det relativt nye trekk med tilveiebringelse av absorberende myrtorvplater antas det at prosesser som er spesielt beregnet for å forbedre absorpsjonsevnen til den ferdige platen befinner seg i et tidlig utviklingstrinn, og at det kan foretas vesentlige forbedringer i disse prosesser for i stor grad å øke de ønskede egenskapene til de ferdige platene. Det er følgelig et behov for å forbedre frem-stillingsmetodene for myrtorvholdige plater.

Oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for sterk for-bedring av de absorberende egenskapene til myrtorvholdig platemateriale og spesielt platemateriale som er kalandrert,. eller at det er dannet for å forbedre dets fleksibilitet og brukbarhet for absorberende produkter.

Spesielt, en plate omfattende myrtorv dannes ved hvilken som helst av de metoder som er beskrevet i de ovenfor angitte referanser. En slik plate dannes typisk ved å sikte myrtorv-utgangsmaterialet og kombinere den siktede myrtorven med andre fibrøse materialer, f.eks. masse av ved. En vandig oppslemming dannes deretter fra denne blanding og føres på en Fourdrinier-vire hvor oppslemmingen avvannes for dannelse av en plate av lav densitet.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for fremstilling av en kalandrert myrtorvplate med forøket absorpsjonsevne, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved

dannelse av en plate omfattende myrtorv og eventuelt andre fibrøse, absorberende materialer;

kondisjonering av nevnte plate til et vanninnhold som varierer mellom de verdier som bestemmes av følgende ligning:

hvor W er vanninnholdet i den kondisjonerte platen i vekt-% basert på vekten av knusktørr plate, og P er vektprosentandelen av myrtorv basert på vekten av knusktørr plate;

kalandrering av nevnte kondisjonerte plate for dannelse av den kalandrerte platen med forøket absorpsjonsevne.

Det er oppdaget at når det som læres i foreliggende oppfinnelse følges, så får det resulterende produkt en høy vann-absorberende evne og evnen til å forbli fleksibel forut for dets anvendelse i absorberende produkter og mens det fremdeles er tørt. På den annen side, dersom platen kalandreres mens den er tørr, slik det hittil har vært foreslått, så blir det resulterende produkt sprøtt, har tilbøyelighet til å støve, og ark fremstilt derfra har tendens til å krølle seg. Når platen kalandreres mens den er våt, kleber platen til kalandreringsvalsen, blir gellignende eller glassaktig, krøller sterkt og blir sprø ved tørking.

Den foreskrevne begrensning med hensyn til vanninnhold under kalandrering gjelder for et bredt område av myrtorvkonsen-trasjoner, varierende fra 100 vekt-% myrtorv ned til 20 vekt-% eller mindre. Etterhvert som vekt-%-andelen av myrtorv nedsettes meget under 20%-nivået oppfører platen seg vesentlig som ikke-myrtorvholdig plate ved at forbedringen i absorpsjonsegenskaper med regulert fuktighet under kalandrering ikke lenger demonstreres.

Oppfinnelsen vil best forstås i lys av følgende beskrivelse

i sammenheng med følgende tegninger hvor:

Fig. 1 er en grafisk fremstilling av den spesifikke ab-sorps jonsevnen til plater fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse og med varierende konsentrasjoner av myrtorv, som en funksjon av fuktighetsinnhold i platen ved kalandrering; Fig. 2 er en grafisk fremstilling av løsvolumet til plater fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse og med varierende konsentrasjoner av myrtorv, som en funksjon av fuktighetsinnhold i platene ved kalandrering; og Fig. 3 er en grafisk fremstilling av tørrdensiteten til plater fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse og med varierende konsentrasjoner av myrtorv, som en funksjon av fuktighetsinnhold i platene ved kalandrering.

Myrtorv-utgangsmaterialet er fortrinnsvis av sphagnum-

typen og kan absorbere minst 15 og fortrinnsvis 20 ganger dens vekt i vann. Slik myrtorv blir først siktet for å fjerne materialer slik som røtter og grener

som kasseres. Det resterende materiale blir deretter fortrinnsvis separert i en brukbar fraksjon og torv-finstoff.

En slik brukbar fraksjon er generelt den del som er til-bake på en 0,15 mm sikt.

Den siktede myrtorvfraksjon«kan kombineres med andre absorberende materialer, fortrinnsvis fibrøse og cellulose-holdige i natur og innbefatter slike materialer som Kraft-masse av ved og mekanisk masse av ved. Den her benyttede betegnelse masse av ved, er ment å innbefatte slipmasse, termomekanisk masse og raffinørmasse. Slipmasse er vesentlig trær og grener som.har fått barken fjernet, ren-set og deretter slipt til partikkelformig materiale. Raffinørmasse adskiller seg fra slipmasse bare ved at slipe-trinnet anvender en raffinør, dvs. en skivelignende anord-ning som er velkjent innen teknikken og vanligvis har metall-ribber ved dens perifere partier og som kommer i kontakt med vedpartiklene og hjelper å separere vedfibrene uten at disse skades altfor mye. Termomekanisk masse er lik raffinørmasse med den unntagelse at vedpartiklene oppvarmes når de befinner seg i raffinøren, vanligvis med damp, og denne oppvarming hjelper ytterligere separeringen av vedfibrene. Det felles trekk for disse mekaniske massene er at det ikke er gjort noen forsøk på å separere fibrene på kjemisk måte, skjønt de senere, etter å ha blitt redusert til fint partikkelformig materiale, kan underkastes kjemisk behandling, f.eks; bleking.

Når den mekaniske massen av ved anvendes i platen i foreliggende oppfinnelse, har slik mekanisk masse fortrinnsvis en kanadisk standard frihet (TAPPI TEST METODE T-227) på 60-500 og fortrinnsvis 150-300.

Kraft-massen som også kan anvendes i kombinasjon med myrtorven, og mekanisk masse av ved er vesentlig en kjemisk behandlet, langfibret masse slik som sulfitt- og sulfatmasser. En egnet blanding av bestanddeler for platene i foreliggende oppfinnelse kan omfatte fra 5 til 20 vekt-% mekanisk masse og fra 5 til 20 vekt-% Kraft-masse, idet resten i det vesentlige er myrtorv. Det vil forstås at mens de ovenfor angitte mengdeforhold er særlig nyttige for plater som skal benyttes for absorberende produkter, er ;oppfinnelsen like anvendbar for et bredere område av myrtorvkon-sentrasjoner og er faktisk anvendbar ved konsentrasjon av myrtorv varierende fra 20 vekt-% til 100 vekt-%.

Blandingen av siktet myrtorv og fibre av cellulose, der slike benyttes, oppslemmes sammen for dannelse av en vandig oppslemming som skal føres på en Fourdrinier-vire og avvannes for dannelse av utgangsplaten. Oppslemmingen kan variere fra 0,1 til 1,0 faststoff og andre be-

standdeler kan tilsettes til oppslemmingen slik som f.eks. fargestoffer, fuktemidler, adhesiver eller lignende.

Etter føring av oppslemmingen på Fourdrinier-viren, kan den innledende avvanning finne sted under innvirkning av vakuum for å redusere vanninnholdet til ca. 5 vektdeler vann pr. vektdel faststoff.

Densiteten til platen kan reguleres ved å variere slike faktorer som trykkforskjell under vakuumavvanningen og hastigheten på Fourdrinier-viren. Vanligvis vil nedsatt vakuum og forøket hastighet resultere i mindre tett produkt. En egnet myrtorvplate med lav densitet kan fremstilles med en avsetning på 161,5-376,7 g faststoff pr. m 2 plate og•et vakuumtrykk på 2 5,4-38,1 cm kvikksølv. Hastigheten på Fourdrinier-viren og bredden på vakuum-spalten under hvilken platen eksponeres for vakuumets trykkforskjell, bør varieres for således å oppnå en oppholdstid for platen over vakuumspaltene fra 1 5 sekunder. For eksempel, med 2 spalter som hver har en bredde på 9,5 mm, resulterer en hastighet på Fourdrinier-viren på ca. 0,76 m pr. minutt i en oppholdstid på ca.

1,5 sekunder som, med et nedlegg på 215,3 g pr. m 2, gir en plate med lav densitet. Likeledes, med 4 spalter hver med en bredde på 9,5 mm, resulterer en Fourdrinier-hastighet på 0,52 m pr. minutt i en oppholdstid på 4,4 sekunder og gir

også en myrtorvplate av lav densitet. I hver av de ovenfor angitte eksempler holdes et vakuum på ca. 30,5 cm kvikksølv. Uansett valget av valgte parametre har den resulterende platen forut for kalandrering lav densitet, vanligvis fra 0,03 til 0,09 g/cm 3. Tilstedeværelsen av den mekaniske massen synes på fordelaktig måte å fremme porøsiteten til platen som, i motsetning til plater fremstilt uten slik mekanisk masse, har større fuktbarhet og større kapillærsugkapa-sitet og har mindre tilbøyelighet til å støve, rives eller være ufordelaktig på annen måte under bearbeidelse.

I en spesiell utførelse av foreliggende oppfinnelse fremstilles et laminat fra platen og et lag av kraftmasse. Kraft-massen legges fortrinnsvis ned på en Fourdrinier-vire fra en oppslemming som kan omfatte ca. 0,1% fast stoff. Kraft-oppslemmingen avvannes og føres deretter til en annen stasjon hvor blandingen ifølge oppfinnelsen av myrtorv og mekanisk masse, i en oppslemming i de ovenfor angitte mengdeforhold, kan legges direkte på toppen av kraftlaget. Dette sammensatte lag kan avvannes for dannelsen av et laminat av den her be-skrevne myrtorvplate av lav densitet med et lag av Kraft-masse festet til dens overflate. Det er foretrukket at den benyttede Kraft-massen er bleket og har en kanadisk standard frihetsgrad av relativt høy verdi, f.eks. 500 - 1000, mens andelene av kraftlaget på myrtorvplaten ikke er kritisk, oppnås et egnet produkt når det benyttes et lag av 5,4 - 53,8 g Kraft-masse pr. m 2. I tillegg ér laminatets styrke større enn det som ville oppnås fra myrtorvplaten benyttet alene.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir den avvannede platen av lav densitet kondisjonert til å få det her foreskrevne fuktighetsinnhold forut for kalandrering. Denne fuktighetsinnhold-kondisjonering kan oppnås ved tørking av platen av lav densitet ned til det foreskrevne fuktighetsnivå og deretter foreta kalandrering. Det resulterende produkt kan deretter ytterligere tørkes, i en annentrinnstørker, eller ganske enkelt gis anled-ning til å.likevektsinnstilles til sitt normale vanninnhold under de rådende forhold. Den avvannede platen kan alternativt tørkes til vanninnholdet for omgivelsene i en førstetrinns-tørker og deretter kan vann tilsettes, i et kondisjoneringskammer, for å øke fuktighetsinnholdet til et høyere ønsket nivå. i

Mens begge metodene vil gi en plate med de ønskede absorberende egenskaper som man har oppdaget vil følge av den omtalte fuktighetskondisjonering, har hver metode visse fordeler, og valget vil bestemmes ut fra produsentens vurdering av disse fordeler. F.eks., ved tørking av. den avvannede platen til det foreskrevne nivå i et første trinn, kalandrering og deretter sluttlig tørking, oppnås en energiinnsparing i tørke-prosessen ved at minimummengden av vann fjernes fra platen.

På den annen side, ved tørking til et lavt nivå og deretter tilsetning av vann i et kondisjoneringskammer, er prosessen mer regulerbar og tettere toleranser med hensyn til fuktighetsinnhold kan opprettholdes.

Uten hensyntaqen til hvordan den avvannede platen kondisjoneres, er som nevnt fuktighetsinnholdet forut for kalandrering variere mellom verdiene bestemt av ligningen: hvor W er vanninnholdet i den kondisjonerte platen, i vekt-% basert på vekten av knusktørr plate; og P er vekten av myrtorven i platen basert på vekten av knusktørr plate. Vanninnholdet bør fortrinnsvis variere mellom de snevrere grenser som gis ved følgende ligning:

hvor W og P har de ovenfor angitte betydninger.

Den kondisjonerte platen blir deretter kalandrert mellom kalan-dreringsvalser. Kalandreringstrykket kan variere mellom 26,8 og 892,9 kg pr. lineær cm, og fortrinnsvis mellom 26,8 og 26 7,9 kg pr. lineær cm.

Dersom kalandrering utføres ved et for lavt trykk, blir den resulterende platen voluminøs og uegnet for direkte anvendelse i absorberende produkter. På den annen side gir for høyt kalandreringstrykk en relativt uabsorberende plate.

For å illustrere fordelene ved oppfinnelsen gis følgende eksempler:

Eksempel 1

Rå spagnum-myrtorv sorteres under anvendelse av en Sweco-sorterer, til en torvfraksjon med en partikkelstørrelse mellom 0,3 og 2,0 mm. Den sorterte torven kombineres med Kraft-masse som har en kanadisk standards frihet på 750 og slipmasse med en kanadisk standards frihet på 200, i følgende mengdeforhold:

Plater fremstilles fra denne faste blanding ved dispergering

av blandingen i vann, for dannelse en oppslemming med en konsentrasjon på 1,2 vekt-% faststoff. En liter av oppslemmingen anbringes i en håndarkform med dimensjonene 30,5 cm x 30,5 cm av den type som fremstilles av Williams Apparatus Company i Watertown, New York. Oppslemmingen fortynnes til en konsentrasjon på 0,15 vekt-% fast stoff i overensstemmelse med den metode som angis i TAPPI Standard Metode T-2050S71. Etter grundig blanding får vannet dreneres ved innvirkning av tyngde-kraften, hvilket gir en fuktig plate med ca. 10,0 vekt-% faststoff som deretter tørkes for dannelse av en plate med en densitet på ca.. ,0,05 g/cm . Platen inneholder også 0,5%, beregnet på vekten av tørt materiale, av et fuktemiddel. Det benyttede

fuktemiddel er et dioktyl-sulfo-suksinatholdig middel med vare-betegnelsen "Triton GR-5".

Platene kondisjoneres til forskjellige fuktighetsinnhold i et kammer for relativ fuktighet holdt ved forskjellige relative fuktigheter, og kalandreres deretter under et trykk på

1.071,5 kg pr. lineær cm. Tabell 1 nedenfor angir de visuelt observerte egenskapene hos platene samt den spesifike absorp-sjonevnen. Spesifikk absorpsjonsevne bestemmes ved hjelp av en 30° platetest. Denne test utføres ved å anbringe et 10,2 cm x 10,2 cm prøvestykke av platen mellom to transparente plater. Topplaten har en åpning i strømningskommunikasjonen med en væskekilde (en 1% vandig natriumkloridoppløsning). Prøve-stykket får absorbere væsken i 10 min. inntil prøvestykket er mettet under et holdetrykk på 0,0042 kg/cm 2. De to platene og det innesperrede mettede prøvestykke skråstilles deretter ved en vinkel på 30° i forhold til horisontalplanet, og prøve-stykket får dreneres i 3 min. Vekten av absorbert væske bereg-nes. Spesifikk absorpsjonsevne rapporteres som vekt av absorbert væske dividert på vekten av det tørre basisprøvestykket.

Som det fremgår fra tabellen er det bare i det midtre området for fuktighetsinnhold at det oppnås en plate som lett lar seg benytte for ytterligere bearbeidelse til et absorberende produkt. Man finner at absorpsjonsevnen øker meget hurtig med økende fuktighetsinnhold og deretter noe mindre hurtig ved de høye nivåer for fuktighetsinnhold.

Eksempel 2

Metodene i eksempel 1 følges for dannelse av en rekke plater kalandrert ved forskjellige fuktighetsinnhold og inneholdende forskjellige vekt-%-andeler myrtorv. I hvert av disse tilfeller omfattet platen kun myrtorv og kraftmasse. Disse platene kalandreres alle ved et kalandreringstrykk på 223,2 kg pr. lineær cm. Et prøvestykke uten noe innhold av myrtorv er også inn-befattet som en kontrollprøve. De resulterende platene testes med henblikk på spesifikk absorpsjonsevne, og det foretas målin-ger av deres løsvolum pr. gram ved full metning med vann samt deres tørrdensitet, dvs. densiteten til den kalandrerte platen ved omgivelsesbetingelser. Figur 1 illustrerer den spesifike absorpsjonsevnen til platene som en funksjon av fuktighetsinnhold ved kalandrering for de forskjellige myrtorvkonsentrasjonene. For høyere myrtorv-konsentrasjoner noteres det en vesentlig økning i spesifikk absorpsjonsevne ettersom fuktighetsinnholdet økes inntil en relativt konstant spesifikkabsorpsjonsevne nås. Denne effekt er klart særegen for plater inneholdende myrtorv og forsvinner totalt når myrtorvinnholdet reduseres til 0%. Figur 2 illustrerer de ledsagende variasjoner i løsvolum som følger det forhold som er angitt ovenfor i forbindelse med figur 1. Figur 3 illustrerer variasjonen i tørrdensitet hos de kalandrerte platene som funksjoner av myrtorvinnhold og fuktighetsinnhold. Til en viss grad reflekterer den lavere densitet den ønskede egenskap for platefleksibilitet, og det fremgår at ved de høyere myrtorvinnhold forblir tørrdensiteten lav uansett fuktighetsinnholdet ved kalandrering. På den annen side, ved 0% myrtorv resulterer økende fuktighetsinnhold i en relativt tett, ikke-fleksibel plate.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en kalandrert myrtorvplate med forøket absorpsjonsevne, karakterisert ved dannelse av en plate omfattende myrtorv og eventuelt andre fibrøse,absorberende materialer; kondisjonering av nevnte plate til et vanninnhold som varierer mellom de verdier som bestemmes av følgende ligning: hvor W er vanninnholdet i den kondisjonerte platen i vekt-% basert på vekten av knusktørr plate, og P er vekt-%-andelen av myrtorv basert på vekten av knusk-tørr plate; kalandrering av nevnte kondisjonerte plate for dannelse av den kalandrerte platen med forøket absorpsjonsevne.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at platen kondisjoneres til et vanninnhold som varierer mellom de verdier som bestemmes av følgende ligning: hvor W er vanninnholdet i den kondisjonerte platen i--vekt-% basert på vekten av knusktørr plate, og P er vekt-%-andelen av myrtorv basert på vekten av knusktørr plate.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det dannes en myrtorvplate som inneholder minst 20 vekt-% myrtorv og opptil 80 vekt-% av andre fibrøse, absorberende materialer, basert på vekten av knusktørr plate.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakteri-s<y>e r t ved at den kondisjonerte platen kalandreres ved et trykk fra 26,8 til 89 2,9 kg pr. lineær cm.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert vedat den kondisjonerte platen kalandreres ved et trykk fra 26,8 til 26 7,9 kg pr. lineær cm.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at platen dannes fra en vannoppslemming, avvannes ved innvirkning av en trykkforskjell på tvers av platen og deretter kondisjoneres ved tørking til nevnte område for vanninnhold.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den kalandrerte platen deretter tørkes til vanninnholdet for omgivelsene.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at platen dannes av en vannoppslemming, avvannes og deretter tørkes til under nevnte område for vanninnhold; den tørkede platen kondisjoneres deretter i et kondisjoneringskammer til nevnte område for vanninnhold forut for kalandre-ringen.