NO973749L - Jetfiltet fiberdukmateriale med höy bulk og höy absorpsjonskapasitet og en fremgangsmåte for fremstilling av et slikt materiale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et uvevd materiale fremstilt ved hydro-sammenfiltring av en våt- eller skumdannet fiberbane.

Hydrosammenfiltring eller jetfiltring er en fremgangsmåte som ble innført i 1970-årene, se f.eks. canadisk patent nr. 841.938. Fremgangsmåten innbefatter dannelse av enten en tørrlagt eller våtlagt fiberbane, hvoretter fibrene sammenfiltres ved hjelp av meget fine vannstråler under høyt trykk. Et stort antall rader av vannstråler rettes mot fiberbanen som bæres på et bevegelig nett. Den sammenfiltrede banen tørkes deretter. Fibrene som anvendes i materialet kan være syntetiske eller regenererte stapelfibrer, f.eks. polyester, polyamid, polypropylen, rajon og lignende massefibrer eller en blanding av massefibrer og stapelfibrer. Jetfiltet materiale kan fremstilles til en høy kvalitet ved rimelig pris og viser høy absorpsjonsevne. De anvendes bl.a. som avtørkingsmaterialer for hushold-ningsanvendelser eller industriell anvendelse, som engangsmaterialer innenfor helseomsorg, osv.

Massefibrene anvendt i jetfiltede materialer er hovedsakelig kjemisk eksponert barvedmasse fra forskjellige typer ved. Anvendelsen av kjemisk eksponert løwedmasse og masse fremstilt fra resirkulerte fibrer er også beskrevet i litteraturen, se EP-A-0,492,554.

Kjemisk masse fremstilles ved å impregnere trebiter med kjemikalier og deretter koke flisene slik at ligninet, harpisker og kjemisk cellulose overføres til den kokende væsken. Når kokingen er fullført filtreres massen og vaskes før den blekes. Lignininnholdet av slik masse er meget nært null og fibrene, som i det vesentlige består av ren cellulose, er relativt lange og slanke. Fibrene viser en viss grad av fleksibilitet, hvilket er en fordel når fibrene sammenfiltres ved hydrosammenfiltringsprosessen. Videre danner cellulosen i fibrene hydrogenbindinger, som øker styrken av det ferdige materialet. En høy grad av hydrogenbinding av materialet ødelegger imidlertid mykheten og reduserer bulken av materialet.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å fremstille et jetfiltet materiale som viser forbedrede absorpsjonsegenskaper, mykhet og bulk. Ifølge oppfinnelsen oppnås dette med et materiale inneholdende minst 5 vekt%, uttrykt på basis av den samlede fibervekten, av tremasse av kjemisk-termomekanisk type som er blandet med andre fibrer, såsom kjemiske massefibrer, vegetabilske fibrer, syntetiske fibrer eller regenererte cellulosefibrer i en våt- eller skumdannet fiberbane som er hydrosammenfiltret med tilstrekkelig energi til å produsere et tett absorberende materiale.

Andelen av massefibrer av en kjemisk-termomekanisk type bør være minst 5, og fortrinnsvis minst 10 vekt% av den samlede fibervekten. Materialet kan i tillegg inneholde et våtstyrkemiddel eller et bindende middel. Oppfinnelsen er også rettet mot en fremgangsmåte for fremstilling av det aktuelle uvevde materialet.

Fig. 1 viser i form av et diagram virkningen av CTMP på bulken og den samlede vannabsorpsjonen for noen skumdannede jetfiltede materialer.

Den skumdannede materialet ifølge oppfinnelsen inneholder minst 5 vekt% av den samlede fibervekten av massefibrer av kjemisk-termomekanisk type.

Mekanisk masse fremstilles ved å male eller raffinere og prinsippet for mekanisk masseproduksjon er mekanisk og nedbryter treet. Alt av trematerialet anvendes og ligninet forblir følgelig i fibrene, disse er relativt korte og stive. Fremstilling av termomekanisk masse (TMP) utføres ved raffinering i en fiberraffinør ved forhøyet damptrykk. Også i dette tilfellet forblir ligninet i fibrene.

En termomekanisk masse kan modifiseres ved tilsetting av små mengder kjemikalier, vanligvis sulfitt, som tilsettes før raffineringen. Slik masse betegnes som kjemisk-mekanisk masse (CMP) eller kjemisk-termomekanisk masse (CTMP). En variant av CTMP er beskrevet i den internasjonale patentsøknaden PCT/SE91/00091 og i den svenske pantentsøknaden nr. 9402101-1, disse massene er også innbefattet i oppfinnelsen. En effekt av den kjemiske behandlingen er at fibrene lettere eksponeres. En kjemisk-mekanisk eller kjemisk-termomekanisk masse inneholder flere ubrutte fibrer og mindre flis (fiberaggregater) enn en mekanisk eller termomekanisk masse. Egenskapene av de kjemisk-mekaniske eller kjemiske-terrnomekaniske massene ligger nærmere de av de kjemiske massene, men noen vesentlige forskjeller eksisterer, bl.a. på grunn av det faktum at fibrene i kjemisk-mekaniske og kjemisk-terrnomekaniske grovere og inneholder en høyere andel av lignin, harpikser og kjemisk cellulose. Ligninet gir fibrene mer hydrofobe egenskaper og en redusert evne til å danne hydrogenbindinger.

Dette er egenskaper som tidligere ikke har vært betraktet som ønskelige i fibrene anvendt for fremstillingen av jetfiltede materialer, hvor fleksible fibrer, som lettere bindes til hverandre og sammenfiltres til et sterkt materiale har vært etterspurt.

Det er nå overraskende vist at ved tilsetning av fibrer av den ovenfor nevnte typen til et jetfiltet materiale vil absorpsjonsevnene, bulken og mykheten av dette forbedres i betydelig grad. Strekkstyrken av materialet reduseres riktignok, men vil fremdeles være fullt ut tilstrekkelig for en lang rekke anvendelser. Strekkstyrken kan imidlertid økes ved tilsetning av et våtstyrkemiddel eller et bindende middel, fortrinnsvis i en mengde tilsvarende mellom 0,1 og 10 vekt%, og mest foretrukket mellom 0,2 og 5 vekt%, beregnet på basis av den samlede vekten av materialet. Av de ovenfor nevnte massene er den kjemisk-termomekaniske massen (CTMP) foretrukket.

Selv om det jetfiltede materialet bare inneholder fibrer av den ovenfor nevnte typen inneholder det fortrinnsvis ytterligere andre typer fibrer, såsom kjemiske massefibrer, vegetabilske fibrer, syntetiske fibrer og/eller regenererte cellulosefibrer, d.v.s. viskose eller rajon. På denne måten økes strekkstyrken av materialet. Noen eksempler på egnede syntetiske fibrer er polyester, polypropylen og polyamid.

Eksempler på vegetabilske fibrer som kan anvendes er bladfibrer såsom abaca, ananas og formium tenaks, fastfibrer, såsom lin, hamp og rami og frøhårfibrer såsom bomull, kapok og "milkweed". Under tilsetningen av slike lange hydrofile vegetabilske fibrer i våt- eller skumdannede materialer kan det være nødvendig å tilsette et dispersjonsmiddel, f.eks. en blanding av 75% bis(hydrogenerert talgalkyl)dimetylammoniumklorid og 25% propylenglykol. Dette er beskrevet i større detalj i svensk pantentsøknad nr. 9403618-3.

Oppfinnelsen innbefatter våt- eller skumdanning av en fiberbane inneholdende den ønskede fiberblandingen og awanning av banen på et nett. Ved skumdanning dispergeres fibrene i en skummet væske inneholdende et skumdannende overflateaktivt middel og vann, hvoretter fiberdispersjonen avvannes på et nett på en måte tilsvarende den anvendt i forbindelse med våtforming. Et eksempel på en egnet slik skumdanningsprosess finnes i svensk patentsøknad nr. 9402470-0.

Fiberbanen dannet på denne måten eksponeres mot hydro-sammenfiltring med en energitilførsel som hensiktsmessig kan ligge i området 200-800 kWh/tonn. Hydrosammenfiltringen utføres ved konvensjonelle teknikker og ved anvendelse av utstyr tilveiebragt av maskinfabirkanter. Etter hydrosammenfiltringen treffes materialet og tørkes og rulles opp. Det ferdige materialet omdannet deretter ved kjente fremgangs-måter til en egnet størrelse og forpakkes så.

Materialer fremstilt ifølge oppfinnelsen har tilstrekkelig gode styrkeegenskaper til å gjøre det mulig å anvende dem som avtørkingsmaterialer, selv i anvendelser hvor relativt høye våtstyrker er påkrevet. Ved tilsetning av et egnet bindende middel, eller et våtstyrke middel, ved impregnering, spraying, filmpåføring eller annen egnet påføringsfrem-gangsmåte kan egenskapene av materialet forbedres ytterligere. Bindemiddelet eller våtstyrkemiddelet kan enten tilsettes til det hydro-sammenfiltrede materialet eller til fibermassen før våt- eller skumdanning av fiberbanen. Materialet kan anvendes som avtørkingsmateriale for husholdningsformål eller for storkonsumenter såsom verksteder, industrier, sykehus og ande offentlige institusjoner. På grunn av mykheten er det også egnet som engangsmateriale innenfor sektorer av helseomsorgen, f.eks. operasjons-frakker, dekker og lignende. På grunn av denne absorpsjonsevnen er det videre meget velegnet som en komponent i absorpsjonsprodukter såsom sanitetsbind, truseinnlegg, bleier, inkontinensprodukter, sengbeskyttere, bandasjer, kompresser og lignende.

EKSEMPEL.

Flere forskjellige materialer med forskjellig fibersammensetning og varierende innhold av CTMP-fibrer er fremstilt og testet, hvorved en sammenligning er utført med et referansemateriale som ikke inneholder CTMP-fibrer. CTMP-fibrene besto av kommer-sielt tilgjengelig kjemisk-termomekanisk masse fremstilt fra barved. De kjemiske massefibrene besto av bleket kjemisk barvedmasse. De syntetiske fibrene som ble anvendt besto av henholdsvis polyester på 1,7 dteks x 12,7 mm og polypropylen 1,4 dteks x 18 mm. Fiberbanene ble enten fremstilt ved våtdanning eller ved skumdanning og ble deretter hydro-sammenfiltret med en energitilførsel på ca 600 kWh/tonn, ble svakt presset og tørket ved gjennomblåsning ved 130°C. Egenskapene av materialene er presentert nedenfor i Tabell 1, med en ledsagende Fig. 1. Resultatene viser at bulken og absorpsjonskapasiteten av materialene ble forøket merkbart med økende tilblanding av CTMP-fibrer. Materialene ble videre opplevet som mykere. Styrken av materialene falt imidlertid med økende tilblanding av DTMP-fibre. For tallrike anvendelser er disse styrkeverdiene imidlertid fullt ut tilstrekkelige og som nevnt ovenfor kan strekkstyrken økes ved tilsetning av et våtstyrkemiddel eller et bindende middel, fortrinnsvis i en mengde tilsvarende mellom 0,1 og 10 vekt%, og mest foretrukket mellom 0,2 og 5 vekt%, beregnet på basis av den samlede vekten av materialet.

Claims (8)

1. Uvevd materiale fremstilt ved hydro-sammenfiltring av en våt- eller skumdannet fiberbane, karakterisert ved at materialet inneholder minst 5 vekt%, på basis av den samlede fibervekten, av massefibrer av kjemisk-termomekanisk type og at fibrene er blandet med andre fibrer, såsom kjemiske massefibrer, vegetabilske fibrer, syntetiske fibrer eller regenererte cellulosefibrer i en våt-eller skumdannet fiberbane som er sammenfiltret med tilstrekkelig energi til å fremstille et tett, absorberende materiale.

2. Uvevd materiale ifølge krav 1, karakterisert ved at andelen av massefibrer av kjemisk-termomekanisk type er minst 10 vekt% av den samlede fibervekten.

3. Uvevd materiale ifølge krav 1 eller 2, karakterisert v e d at materialet inneholder et våtstyrkemiddel eller et bindende middel.

4. Uvevd materiale ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at andelen av våtstyrkemiddel eller bindende middel utgjør mellom 0,1 og 10 vekt%, fortrinnsvis mellom 0,2 og 5 vekt%.

5. Fremgangsmåte for fremstilling av et uvevd materiale ifølge krav 1, karakterisert ved dannelse av en fiberbane ved våt- eller skumforming, inneholdende minst 5 vekt% av den samlede fibervekten av massefibrer av kjemisk-termomekanisk type, og ved dannelse av et tett, absorberende materiale av sammenfiltrede fibrer ved at fiberbanen underkastes hydro-sammenfiltring og deretter tørking av materialet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at andelen av massefibrer av kjemisk-termomekanisk type er minst 10 vekt% av den samlede fibervekten.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at i forbindelse med hydro-sammenfiltringen tilsettes et våtstyrkemiddel eller et bindende middel ved spraying, impregnering, belegging eller lignende.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at våtstyrkemiddel eller et bindende middel tilsettes til fibermassen før våt- eller skumdannelse av fiberbanen.