NO176675B - Substrat som er flatt, fibröst og mykt, samt fremgangsmåte til fremstilling derav - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et flatt, fibrøst, mykt substrat som er vanskelig å rive, og som er basert på naturlige cellulosefibrer og ikke-naturlige fibre. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte til fremstilling av et slikt substrat. En tenker særlig på et substrat med i bane-, ark- eller filmform, og mere spesielt angår oppfinnelsen et slikt mykt substrat som oppviser god rivestyrke og god evne til å betrykkes.

Oppfinnelsen angår mere spesielt slike substrater som brukes som papirbærere for trykking, skriving og sågar for innpakking av forskjellige produkter og gjenstander.

Helt spesielt er oppfinnelsen rettet mot flate, fibrøse, myke substrater som er vanskelige å rive, beregnet for fremstilling av innpakningskonvolutter, poser og lignende, geogra-fiske kart og trykt materiale.

Slike gjenstander er alltid fremstilt fra papirark av konvensjonell type eller av spesiell type der det er ønskelig å forsterke styrken ved deres iboende kvalitet eller ved tilføyelse av armeringer.

Papiret er alltid fremstilt fra cellulosefibrer som er mer eller mindre raffinert for å øke den spesifikke overflate og for å forbedre mulighetene for å danne interfiberbindinger.

Papirene er kjent for å oppvise visse positive karakteristika som muligheten for betrykning men også negative karakteristika som lav rivestyrke og hygroskopisk sensitivitet.

Selv om det er mulig å forbedre fuktighetsresistensen ved tilsetning av spesifikke additiver under fremstilling av papirene, har konvensjonelle fremstillingsmidler vist seg ikke helt å tillate å øke rivestyrken.

Dette negative karakteristikum presenterer veritable problemer i tallrike anvendelsesområder, spesielt ved fremstilling av konvolutter, poser og lignende.

For å løse dette problem har den kjente teknikk tilveie-brakt et produkt som er vanskelig hvis ikke umulig å rive, markedsført under varemerke "Tyvek". Dette produkt foreligger i form av et ark fremstilt fra fibre av plastmateriale, avsatt på et plan og varmkalandrert. Arket oppviser en myk karakter som er effektivt vanskelig å rive, men oppviser videre et antall mangler i tillegg til den høye pris.

Blant disse mangler skal nevnes et uestetisk plastutseende, betydelige vanskeligheter ved betrykning/beskrivning på grunn av det benyttede råstoff, samt en elastisk reaksjon som gir virke-lige problemer, f.eks. for det personale hvis oppgave er å danne folder på arkene for fremstilling av konvolutter, poser og lignende.

Disse tre mangler og de høye produksjonsomkostninger begrenser i vesentlig grad den kommersielle utvikling av et slikt produkt, spesielt ved anvendelse for fremstilling av konvolutter, poser eller lignende.

Den kjente teknikk har også foreslått en løsning som består i å fremstille et papir som oppviser en bedre rivestyrke ved innarbeiding i de vanlige cellulosefibrer av syntetiske fibre valgt blant polyolefiner, polyamider, polyestere osv. Målet man søkte var å forbedre de fysikalske karakteristika for vanlig papir ved tilsetning av syntetiske fibrer.

Imidlertid synes denne teknikk ikke å ha vært industrielt utviklet og kommersialisert. Fravær av en utvikling skyldes sansynligvis innarbeidingen av de syntetiske fibrer som utgjør fibrer som er ikke-bindende overfor cellulosefibrer som vanligvis benyttes i papirfremstillingen. Nærværet av disse syntetiske fibrer blant cellulosefibrene translanteres ved frigivning av cellulose-interfiberbindinger og gir en reduksjon av de konvensjonelle fysikalske karakteristika som brudd-lengde i henhold til (I) AFNOR NF Q 03-004 eller ISO 1924/1 - 1983 standard; den indre kohesjon i henhold til (II) AFNOR NF Q 03-045 standard; brudd i henhold til (III) AFNOR NF Q 03-053 eller ISO 2758 - 1983 standard. Kun rivutbredelsesmotstanden i henhold til (IV) AFNOR NF Q 03-011 eller ISO 1974-1974 standard eller den ikke initierte rivmotstandsevne i henhold til (V) TAP PI T 470 os-78 standard synes å være forbedret, i visse tilfeller opptil 25%.

Disse prøver gjennomført på basis av en slik teknikk har vist en tilsetningsterskel nær 20% for de syntetiske fibrer og nødvendigheten av å innarbeide forskjellige additivprodukter i blandingen med henblikk på å heve de forskjellige fysikalske karakteristika som reduseres på grunn av nærvær av de syntetiske fibrer. For dette formål blir lateks hensiktsmessig innarbeidet for å forbedre grenseflatekohesjonen mellom de naturlige og syntetiske fibrer. En slik innarbeiding øker i betydelig grad fremstillingsomkostningene og sikrer ikke den tilfredstillende positive stigning av de reduserte fysikalske karakteristika.

For videre å forbedre den totale styrke av de absorberende rensepapirer under våtbetingelser beskriver BE-A-670 968 blanding av lange, kunstige ikke-fibrillerbare fibrer med korte fibrill-erte fibrer og tilsetning av et bindemiddel punktvis, noe som sikrer det vesentlige av styrkeforbedringen. Denne kjente teknikk angår ikke et papir som er vanskelig å rive og som i tillegg oppviser god oppførsel ved trykking eller skriving. Videre er graden av raffinering for cellulosefibrene ekstremt lav, i størrelsesorden 16° SR, noe som i virkeligheten tilsvarer en dispergert råmasse. Ingen lære som kan benyttes for å oppnå en bedre rivestyrke kan således hentes derfra.

Det kan ha vært antatt at det var tilstrekkelig å øke raffineringen av massen for å oppnå et vanskelig rivbart papir. Motsatt er det velkjent i papirfremstillingen og spesielt i henhold til den "Pulp and Paper", Chemistry og Chemical Technology, Vol. II, 1960, Paper making, sidene 595-596, at rivestyrken reduseres ved overraffinering av massen. På samme måte angir publikasjonen "Fundamentals of Paper Making Fibers" september 1957, side 387, også at en økning av raffineringen gir, i det minste fra en viss grense, en reduksjon i rivestyrken.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er følgelig å overvinne manglene ved den ovenfor angitte kjente teknikk ved å foreslå en fremgangsmåte for fremstilling av et flat, fibrøst, mykt substrat som er vanskelig å rive, mere spesielt, men ikke utelukkende beregnet for fremstilling av konvolutter, poser og lignende.

Et annet formål med oppfinnelsen er, til interessant pris, å fremstille et flat, fibrøst, mykt substrat som er vanskelig å rive, og som i tillegg oppviser en god oppførsel ved betrykking eller beskriving, så vel som en øket motstandsevne overfor variasjoner i den omgivende hygrometri.

Ytterligere et formål med oppfinnelsen er å frembringe et substrat som har en god evne til folding, for å lette fremstilling av konvolutter, poser og lignende.

Substratet ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det inneholder naturlige cellulosefibrer som er raffinert ved fibrillering til en drenerbarhet som er høyere enn 60° Schopper-Riegler, samt kunstige fibrer iblandet i en mengde på mellom 30 og 70 vekt% på tørrvektbasis av mengden cellulosefibrer og kunstige fibrer.

Foretrukne utførelser av substratet ifølge oppfinnelsen fremgår av krav 2-5.

Fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at

at fibrillering av de naturlige cellulosefibrer gjennom-føres inntil deres drenerbarhet er høyere enn 60° Schopper-Riegler ,

at disse raffinerte fibrer blandes med kunstige fibrer i en slik mengde at de sistnevnte utgjør 30 til 70 vekt% på tørrvekt-basis regnet av totalmengden av de kunstige og syntetiske fibrer,

at en sats av de således raffinerte fibrer og de syntetiske fibrer blandes i vann,

at den oppnådde blanding helles i en papirmaskins innløps-kasse, og

at det fremstilles et substratark fra maskinen matet med blandingen under konvensjonelle driftsparametre.

Foretrukne utførelser av fremgangsmåten fremgår av krav 7-10 .

Den ovennevnte fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består først i å fremstille cellulosefibrer, fortrinnsvis av samme arter eller plantevarieteter. Cellulosefibrer fra løvtrær eller lignøse Graminaceae er foretrukket, selv om gode resultater også kan oppnås ved fibre fra bartrær.

Cellulosefibrene bør betraktes som papirmasser som vanligvis fremstilles for fremstilling av papir. Fremstillingen av slik masse ifølge oppfinnelsen består i raffinering av fibrene ved fibrillering for å gi dem en drenerbarhet på 60° og fortrinnsvis over 80° Schopper-Riegler. En slik drenerbarhet kan fast-slås ved å benytte bestemmelsene i henhold til AFNOR NF Q 50-003 eller ISO 5267|1 - 1979 standard.

Hensikten er å mikrofibrillere cellulosefibrene for å øke deres spesifikke overflate for derved å forbedre tendensen til å danne hydrogenbindinger.

En blanding fremstilles så ved innarbeiding i papirmassen som er overraffinert i forhold til vanlig behandling av konvensjonell papirmasse, av et kvantum kunstige fibrer som minst er 30 vekt% på tørrvektbasis av mengden kunstige og cellulosefibrer. Som kunstige fibrer menes alle ikke-naturlige fibrer som plast, regenererte fibrer osv.

Blandingen skjer i et vandig medium i henhold til de konvensjonelle betingelser i papirfremstillingsteknikken, f.eks. i en mengde av 2 til 4 vekt% av cellulose- og kunstige fibrer.

De kunstige fibrer som benyttes kan tilhøre én eller flere familier og er fortrinnsvis polyolefiner, polyamider eller polyestere når det gjelder plastfibrer, og viskose eller cellulose-acetat når det gjelder de regenererte fibre. Fibrer av poly-etylentereftalet er spesielt egnet når det gjelder plaster.

I henhold til oppfinnelsen foreligger de kunstige fibrer som innarbeides i form av segmenter av bestemt lengde på over eller lik 3 mm og fortrinnsvis mellom 4 og 12 mm. De valgte fibrer er høyst på 10 deciteks og fortrinnsvis mellom 1,1 og 2 deciteks.

Ifølge oppfinnelsen utgjør mengden kunstige fibrer som benyttes mellom 30 og 70, fortrinnsvis 50 vekt%, på tørrvektbasis av cellulosefibrene og de kunstige fibrer.

Blandinger av cellulosefibrer og de kunstige fibrer i et vandig medium gjenomføres med eventuell tilsetning av additiver som deretter forbedrer opasiteten, hydrofobien og ufølsomheten overfor vann eller fuktighet. Additivene som benyttes for dette formål er produkter som er kjent for disse funksjoner i området papirmasser og utgjør generelt ingen del av oppfinnelsen da innarbeidingen av disse i blandingen, på tross av nærvær av kunstige fibrer, ligger direkte innen for kunnskapsrammen for en fagmann.

Den oppnådde blanding blir etter homogeniseringen under konvensjonelle betingelser fortynnet i vann til mellom 0,2 og 0,4 %, og helles deretter i innløpskassen til en papirmaskin for der på konvensjonell måte å avgis til vireduken hvorfra arket kan fremstilles i henhold til konvensjonelle metoder. Slike generelle betingelser er avhelling, tørking, liming og kalandrering, hvor-etter arksubstratet som fremstilles kan lagres på en valse eller som på forhånd tilskåret materiale i en stabel med forhånds-bestemt format.

Et eksempel på en blanding skal gis nedenfor for å sammen-ligne forbedringene i ytelse for substratet ifølge oppfinnelsen med henblikk på et ordinært papir og et substrat av "Tyvek"-typen.

Eksempel 1.

Substratet ifølge oppfinnelsen fremstilles f.eks. fra en blanding av papirmasse fra en plantevarietet Eucalyptus sp. En slik masse overraffineres ved fibrillering til den oppviser en drenerbarhet lik 9 5° SR.

Det fremstilles en blanding i vandig medium ved innarbeiding av fibrer i konsentrasjoner på 3 vekt% idet disse fibrer inkluderer 50% cellulosefibrer og 50% kunstige fibrer av poly-esterfamilien med lengde 6 mm og på 1,7 deciteks. Denne blanding fortynnes så til 0,45% i innløpskassen for å gi et substrat med en G.S.M. på 90 g/m2 .

Den følgende tabell viser forskjellige sammenlignbare karakteristika med et papir 1 av konvensjonell type, et substrat 2 av Tyvek typen og et substrat 3 ifølge oppfinnelsen.

Eksempel 2.

Substratet ifølge oppfinnelsen er det samme som i det foregående eksempel, bortsett fra at de kunstige fibrer helt og holdent består av viskose.

De angitte verdier er redusert til en G.S.M. på 100 g/m2 .

Det skal være klart at substratet ifølge eksempel 2 har en ytterligere fordel av at det er totalt bionedbrytbart.

Claims (10)

1. Et flatt, fibrøst, mykt substrat som er vanskelig å rive, og som er basert på naturlige cellulosefibrer og ikke-naturlige fibre, karakterisert ved at det inneholder naturlige cellulosefibrer som er raffinert ved fibrillering til en drenerbarhet som er høyere enn 60° Schopper-Riegler, samt kunstige fibrer iblandet i en mengde på mellom 30 og 70 vekt% på tørrvektbasis av mengden cellulosefibrer og kunstige fibrer.

2. Substrat i samsvar med krav 1, karakterisert ved at de kunstige fibrer oppviser en titer på 1 til 10 deciteks.

3. Substrat i samsvar med et av kravene 1-2, karakterisert ved at de kunstige fibrer oppviser en lengde på minst lik 3 mm.

4. Substrat i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at de kunstige fibrer oppviser en lengde på mellom 4 og 12 mm.

5. Substrat i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved at de kunstige fibrer er basert på viskose.

6. Fremgangsmåte for fremstilling av et flatt, fibrøst, mykt substrat som er vanskelig å rive, og som er basert på naturlige og ikke-naturlige fibrer, omfattende fibrillering av de naturlige cellulolosefibrer, karakterisert ved at fibrillering av de naturlige cellulosefibrer gjennom-føres inntil deres drenerbarhet er høyere enn 60° Schopper-Riegler , at disse raffinerte fibrer blandes med kunstige fibrer i en slik mengde at de sistnevnte utgjør 30 til 70 vekt% på tørrvekt-basis regnet av totalmengden av de kunstige og syntetiske fibrer, at en sats av de således raffinerte fibrer og de syntetiske fibrer blandes i vann, at den oppnådde blanding helles i en papirmaskins innløps-kasse, og at det fremstilles et substratark fra maskinen matet med blandingen under konvensjonelle driftsparametre.

7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 6, karakterisert ved at de kunstige fibrer er valgt innen de med 1 til 10 deciteks.

8. Fremgangsmåte i samsvar med krav 6-7, karakterisert ved at de kunstige fibrer oppviser en lengde på minst 3 mm.

9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8, karakterisert ved at de kunstige fibrer har en lengde på mellom 4 og 12 mm.

10. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 6-9, karakterisert ved at de kunstige fibrer inneholder plastfibrer og regenererte fibrer.