PL187958B1

PL187958B1 - Sposób wytwarzania włókniny

Info

Publication number: PL187958B1
Application number: PL34021598A
Authority: PL
Inventors: Berndt Johansson; Lars Fingal
Original assignee: Sca Hygiene Prod Ab
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2004-11-30
Also published as: CN1107753C; ES2170531T3; WO1999022059A1; EP0938601A1; DE69803035T2; RU2215835C2; AU734656B2; US6163943A; SE9703886D0; SE9703886L; BR9813271A; SK5502000A3; BR9813271B1; HUP0004252A2; PL340215A1; DE69803035D1; ATE211193T1; CN1277644A; CA2308784A1; KR20010031362A

Abstract

1. Sposób wytwarzania wlókniny, w któ- rym mieszanine zawierajaca ciagle wlókna i naturalne wlókna i/lub syntetyczne wlók- na ciete miesza sie poprzez wodne splata- nia, a nastepnie tak uformowana wlóknine osusza sie i formuje do pozadanej postaci, znamienny tym, ze wstege naturalnych wlókien i/lub syntetycznych cietych wló- kien spienia sie, po czym zawiesina wlókien spienionych (14, 18, 20) miesza sie razem z wlóknami ciaglymi (11, 23), a nastepnie splata sie je pod dzialaniem wody i ksztaltuje sie zespolony material (24) zlozony. FIG .1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania włókniny.

Tego typu materiał jest korzystnie stosowany jako materiał do ścierania w gospodarstwie domowym lub w przemyśle, jako materiały jednorazowego użytku w medycynie, do celów higienicznych itd.

Z opisu patentowego CA nr 841 938 znany jest sposób wodnego splatania lub przędzenie włókniny. Sposób ten obejmuje wytwarzanie włókniny, w którym włókna nakłada się albo na sucho, albo na mokro, po czym włókna poddaje się splątaniu przy pomocy cienkich strumieni wodnych i pod wysokim ciśnieniem. Kilka rzędów strumieni wodnych kieruje się na włókninę, która jest podtrzymywana przez ruchomą ramkę drucianą. Spleciona włóknina jest następnie suszona. Włókna, używane do wytworzenia materiału mogą być sztuczne lub regenerowane włókna cięte, np. poliestrowe, poliamidowe, polipropylenowe, celulozowe itp., mogą to być włókna z rozdrobnionej masy lub mieszaniny włókien z rozdrobnionej masy i włókien ciętych. Tym sposobem można wytwarzać wysokiej jakości materiały włókniste przy niezbyt wysokim koszcie. Charakteryzują się one dużą absorbcyjnością

187 958

Z opisów patentowych GB 1,329,409, US 4,443,297 i zgłoszeniowego znane jest splatanie wodne włókniny utworzonej metodą spieniania. Włókna zawarte we włókninie mogą być włóknami z rozdrobnionej masy i innymi naturalnymi włóknami i sztucznymi włóknami.

Z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych nr 3,849,241 lub 4,048,364 znane jest urządzenie do wywarzania kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym włókien. Sposób w skrócie obejmuje tłoczenie stopionego polimeru przez dysze w bardzo cienkich strumieniach, zaś zbieżne strumienie powietrza są kierowane w stronę strumieni polimeru, tak że są one wyciągane w ciągłe włókna o bardzo małej średnicy. Włókna mogą być mikrowłóknami lub makrowłóknami, zależnie od ich wymiarów. Mikrowłókna mają średnicę do 20 pm, ale zwykle mają średnicę miedzy 2 a 12 pm. Makrowłókna mają średnicę ponad 20 pm, np. między 20 a 100 pm.

Opisy patentowe EP-B-0 333 211 i EP-B-0 333 228 ujawniają sposób polegający na splataniu wodnej mieszaniny włókien, w której jednym z włóknistych składników są włókna kształtowane poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym. Materiał bazowy, tj. włókna, które są wykorzystywane do splatania wodnego, albo zawiera co najmniej dwie uformowane warstwy włókniste, przy czym jedna warstwa składa się z włókien kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym, albo z „materiału konforemnego, gdzie w zasadzie jednorodna mieszanina kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym włókien i innych włókien jest nakładana w strumieniu powietrza na ramkę z drutu, a następnie jest poddawana splataniu wodnemu.

Z opisu patentowego EP-A-0 308 320 znane jest łączenie ciągłych włókien z włóknistym materiałem nakładanym na mokro, zawierającym włókna z rozdrobnionej masy i włókna cięte oraz wspólne splatanie wodne oddzielnie tworzonych włóknin, w celu utworzenia laminatu. W takim materiale włókna z różnych włóknin nie są integrowane jedno z drugim, ponieważ włókna podczas wodnego splatania wiążą się jedno z drugim i mają bardzo ograniczoną mobilność.

Opis patentowy EP -333 211 sposób wytwarzania włókniny, w którym mieszaninę zawierającą ciągłe włókna i naturalne włókna i/lub syntetyczne włókna cięte miesza się poprzez wodne splatanie.

Sposób wytwarzania włókniny, według wynalazku, w którym mieszaninę zawierającą ciągłe włókna i naturalne włókna i/lub syntetyczne włókna cięte miesza się poprzez wodne splatanie, a następnie tak uformowaną włókninę osusza się i formuje do pożądanej postaci, charakteryzuje się tym, że wstęgę naturalnych włókien i/lub syntetycznych ciętych włókien spienia się, po czym zawiesinę włókien spienionych miesza się razem z włóknami ciągłymi, a następnie splata się je pod działaniem wody i kształtuje się zespolony materiał złożony.

Korzystnym jest gdy spienianie prowadzi się bezpośrednio na warstwie ciągłych włókien, a wstęgę włókien spienionych przepuszcza się poprzez warstwę włókien ciągłych.

Warstwę ciągłych włókien korzystnie nakłada się bezpośrednio na zawiesinę włókien spienionych, a następnie zawiesinę włókien spienionych osusza się, a w szczególności warstwę włókien ciągłych nakłada się pomiędzy dwiema zawiesinami spienionych włókien, a następnie zawiesiny włókien spienionych osusza się.

Ciągłe włókna korzystnie nakłada się na wstępnie uformowaną warstwę materiału w postaci bibułki lub innej włókniny.

Ciągłe włókna wprowadza się bezpośrednio do zawiesiny włókien spienionych przed lub jednocześnie z formowaniem spienionej zawiesiny włókien.

Spienioną zawiesinę włókien miesza się z masą rozdrobnionych włókien.

Korzystnym jest gdy ciągłe włókna doprowadza się w postaci stosunkowo luźnej, otwartej, struktury włóknistej, w której włókna są swobodne względem siebie, przy czym włókna uwalnia się jedno od drugiego i integruje z włóknami w zawiesinie włókien spienionych.

Korzystnym jest gdy zawiesinę spienionych włókien miesza się z ciągłymi włóknami, które są włóknami wytapianymi i/lub włóknami rozciąganymi.

Zaletą sposobu według wynalazku jest możliwość dużej swobody doboru włókien i gdzie ciągłe włókna są dobrze zintegrowane z resztą włókien.

187 958

Dzięki formowaniu metodą spieniania uzyskuje się lepsze zmieszanie włókien naturalnych i sztucznych, przy czym wspomniany efekt zmieszania jest wzmocniony przez wodne splatanie, tak że uzyskiwany jest materiał zespolony, w którym wszystkie rodzaje włókien są w zasadzie jednorodnie zmieszane jedno z drugim. Wynikiem tego jest bardzo duża wytrzymałość materiału i szeroki rozkład objętości porów. Drobne, ruchome włókna wytapiane są łatwo skręcane wokół i splatane z innymi włóknami, co daje w efekcie materiał o bardzo dużej wytrzymałości. Dostarczana podczas wodnego splatania energia jest stosunkowo mała, tzn. materiał jest łatwy do splatania. Energia dostarczana przy wodnym splataniu jest w przybliżeniu równa 50 - 300 kWh/tonę.

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1-5 przedstawiają schematycznie różne przykłady wykonania urządzeń do wytwarzania splatanej wodą włókniny według wynalazku, fig. 6 i 7 przedstawiają wykres rozkładu objętości porów w materiale porównawczym w postaci, tworzonego metodą spieniania, materiału włóknistego w materiale włóknistym, zawierającym tylko włókna kształtowane poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym, fig. 8 przedstawia wykres rozkładu objętości porów w materiale zespolonym według wynalazku, fig. 9 - wykres słupkowy obrazujący wytrzymałość na rozciąganie w stanie suchym i mokrym i w roztworze związku czynnego powierzchniowo dla materiału zespolonego i dla dwóch, zawartych w nim, materiałów bazowych, fig. 10 jest obrazem z mikroskopu elektronowego włókniny wytworzonej sposobem według wynalazku.

Na figurze 1 przedstawiono schematycznie urządzenie do wytwarzania splatanego wodą materiału zespolonego według wynalazku. Strumień gazu towarzyszący włókna kształtowane poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym jest uzyskiwany według tradycyjnej techniki, zaś urządzenie 10 do kształtowania włókien poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym jest znane.

Według przykładu wykonania pokazanego na fig. 1, włókna kształtowane poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym, czyli włókna ciągłe 11 są nakładane bezpośrednio na ramkę drucianą 12, gdzie mogą tworzyć luźną, otwartą strukturę włókniny, w której włókna są niezależne jedno od drugiego. Uzyskuje się to przez zastosowanie stosunkowo dużej odległości między dyszą wytapiania a ramką drucianą, tak że włókna mogą ostygnąć przed dotarciem do drucianej ramki 12, na której ich lepkość jest mała. Alternatywnie, chłodzenie wytapianych włókien, zanim zostaną położone na drucianej ramce, jest uzyskiwane w inny sposób, np. przy pomocy natrysku płynem. Gramatura utworzonej warstwy wydmuchanej powinna być między a 100 g/m², zaś objętość między 5 a 15 cm³/g.

Formowana metodą spieniania włóknina 14 z dozownika 15 jest nakładana na warstwę włókien kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym.

Formowanie metodą spieniania oznacza, że włóknina jest utworzona z włókien rozproszonych w spienionym płynie, zawierającym wodę i związek czynny powierzchniowo. Tkanina włóknista uformowana metodą spieniania ma bardzo jednorodny rozkład włókien. W wyniku intensywnego efektu spieniania, już na tym etapie występuje mieszanie wytapianych włókien z włóknami rozproszonymi w pianie. Pęcherzyki powietrza z intensywnie mieszanej piany, które opuszczają dozownik 15 wnikają między i odpychają ruchome włókna kształtowane poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym, tak że nieco grubsze włókna utworzone metodą spieniania są integrowane z włóknami kształtowanymi poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym.

Zatem po tym etapie włóknina jest w zasadzie zintegrowana i nie ma już warstw różnych włóknin. Wszystkie termoplastyczne polimery mogą być w zasadzie używane do wytwarzania włókien kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym.

Przykładami użytecznych polimerów sąpoliolefiny, takie jak polietylen i polipropylen, poliamidy, poliestry i polilaktydy. Kopolimery tych polimerów mogą być oczywiście również używane, jak również naturalne polimery o właściwościach termoplastycznych.

Włókna rozciągane są wytwarzane w nieco inny sposób przez wytłaczanie stopionego polimeru, chłodzenie go i rozciąganie do odpowiedniej średnicy. Średnica włókna jest zwykle powyżej 10 pm, np. między 10 a 100 pm.

187 958

Ciągłe włókna są poniżej opisywane jako włókna kształtowane poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym, ale należy rozumieć, że również inne typy ciągłych włókien, np. włókna rozciągane, mogą być użyte.

Zgodnie z wynalazkiem włókna wielu różnych typów i w różnych proporcjach zmieszania mogą być używane, w celu wykonania włókniny techniką spieniania. Mogą więc być używane włókna z rozdrobnionej masy lub mieszanina włókien z rozdrobnionej masy i włókien sztucznych, np. poliestrowych, polipropylenowych, celulozowych itd. Jako alternatywa dla sztucznych włókien, mogą być używane naturalne włókna o dużej długości włókna, np. powyżej 12 mm, jak na przykład włókno z puchu nasion, np. bawełna, kapok i mlecz; włókna z liści, np. sizal, manila, ananas, konopie z Nowej Zelandii lub włókna z łyka, np. len, konopie, rami, juta, kenaf. Mogą być stosowane włókna o różnej długości, zaś w technice formowania metodą spieniania można stosować dłuższe włókna niż jest to możliwe przy tradycyjnym nakładaniu włóknin na mokro. Długie włókna, ok. 18-30 mm, są korzystne przy wodnym splataniu, ponieważ zwiększają wytrzymałość materiału w stanie suchym oraz mokrym. Dalszą zaletą wytwarzania metodą spieniania jest to, że możliwe jest wytwarzanie materiałów o mniejszej gramaturze niż jest to możliwe w przypadku nakładania na mokro. Jako zamiennik dla włókien z rozdrobnionej masy, mogą być stosowane inne włókna naturalne o małej długości włókna, np. trawa esparto, phalaris arundinacea i słoma zbóż.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku, piana jest zasysana poprzez ramkę drutową 12 i włókninę z włókien kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym, które leżą na ramce drutowej, przy pomocy zespołów zasysających (nie pokazane) rozmieszczonych pod ramką drutową 12. Zintegrowana włóknina z włókien kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym i innych włókien jest poddawana wodnemu splataniu, podczas gdy wciąż jest podtrzymywana na ramce drucianej 12 i tworzy materiał zespolony 24. Włóknina może być przed poddaniem splataniu wodnemu przeniesiona na specjalną ramkę splatania, która może być odpowiednio uformowana w celu utworzenia nietkanego materiału o odpowiednim kształcie. Stacja splatania 16 może zawierać kilka rzędów dysz, z których tryskają bardzo cienkie strumienie wody pod dużym ciśnieniem, kierowane na włókninę w celu splatania włókien.

Wytapiane włókna są zatem w wyniku efektu spieniania już przed wodnym splataniem wymieszane z i zintegrowane z włóknami we włókninie utworzonej metodą spieniania. Podczas wodnego splatania, różne typy włókien są splatane i uzyskiwany jest materiał zespolony, w którym wszystkie typy włókien są następnie jednorodnie wymieszane i zintegrowane jedno z drugim.

Przykład wykonania pokazany na fig. 2 różni się od poprzedniego tym, że stosowana jest wstępnie przygotowana tkanina lub materiał włóknisty 17, tj. spleciony wodą, nietkany materiał, na który nakładane są włókna kształtowane poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym stanowiące włókna ciągłe 11, po czym włóknina utworzona metodą spieniania jest nakładana na włókna kształtowane poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym.

Trzy warstwy włókien są wymieszane w wyniku spienienia i są splatane wodą na stanowisku splatania 15 w celu utworzenia zespolonego materiału 24.

Według przykładu wykonania pokazanego na fig. 3, pierwsza wstęga z włókien spienionych 18 jest nakładana na ramkę z drutu 12 z pierwszego dozownika 19, na nią jest nakładana wstęga włókien ciągłych 11, a na koniec nakładana jest kolejna wstęga włókien spienionych 20, z drugiego dozownika 21. Wstęgi włókien spienionych 18, 11 i 20, formowane jedna na drugiej, są mieszane w wyniku spieniania, a następnie są splatane wodą, podczas gdy są wciąż podtrzymywane przez ramkę z drutu 12. Możliwe jest również pozostawienie tylko pierwszej wstęgi włókien spienionych 18 i włókien kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym w postaci włókien ciągłych 11 i wodne splecenie obu warstw.

Przykład wykonania według fig. 4 różni się od poprzedniego tym, że włókna kształtowane poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym, w postaci włókien ciągłych 11, są nakładane na oddzielną ramkę z drutu 22, a wcześniej przygotowana wstęga 23 włókien, kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym, jest wprowadzana między stanowiska formowania metodą spieniania. Można oczywiście użyć odpowiednio przygotowanej wstęgi

187 958 włókien kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym, w postaci włókien ciągłych 23 również w urządzeniach pokazanych na fig. 1 i 2, gdzie formowanie metodą spieniania jest wykonywane tylko od górnej strony wstęgi włókien kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym czyli włókien ciągłych 23.

Według przykładu wykonania pokazanego na fig. 5, warstwa włókien ciągłych 11 jest nakładana bezpośrednio na pierwszą ramkę z drutu 12a, po czym pierwsza włóknina spienionych włókien 18 jest nakładana na tę warstwę. Tak uformowana włóknina jest następnie przenoszona na drugą ramkę z drutu 12b i odwracana, po czym druga włóknina 20, utworzona metodą spieniania, jest nakładana na „stronę nadmuchiwaną od drugiej strony. Włóknina jest przenoszona do ramki z drutu 12c, a następnie rozpoczyna się proces splatania za pomocą wody. Dla uproszczenia, włóknina na fig. 5 nie jest pokazana wzdłuż dróg transportowych między stanowiskami formowania i splatania. Według następnego alternatywnego przykładu wykonania (nie pokazanego), włókna kształtowane poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym są wprowadzane bezpośrednio do spienionego roztworu z włóknami przed lub podczas jego tworzenia. Dodawanie tych włókien może zostać wykonane w dozowniku.

Splatanie wodne jest korzystnie wykonywane w znany sposób z obu stron włókniny; dzięki czemu uzyskiwany jest bardziej jednorodny, równoboczny materiał.

Po wodnym splataniu materiał 24 jest suszony i zwijany. Materiał jest następnie przetwarzany w znany sposób do odpowiedniej postaci i pakowany.

W celu lepszego uwypuklenia cech wynalazku przeprowadzono szereg doświadczeń, których przykłady zostaną opisane poniżej.

Przykład 1

Mieszanina włókien utworzonych metodą spieniania, zawierająca w 50% włókna z siarczanowej masy celulozowej, a w 50% włókna poliestrowe (1.7 dtex, 19 mm), została położona na włókninie z włókien kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym (poliester 5-8 um) o gramaturze 42.8 g/m² i spleciona z nią za pomocą wody, w wyniku czego utworzony został materiał zespolony o gramaturze 85.9 g/m*. Energia dostarczona przy wodnym splataniu była równa 78 kWh na tonę. Materiał był splatany wodą z obu stron. Zmierzono wytrzymałość na rozciąganie w stanie suchym i mokrym, wydłużenie i zdolność absorbcyjną materiału, zaś wyniki są pokazane w poniższej tabeli. Dla porównania, włóknina utworzona metodą spieniania (Ref. 1) i włóknina kształtowana poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym (Ref. 2) odpowiadające włókninom użytym do wytworzenia materiału zespolonego, zostały splecione za pomocą wody. Wyniki pomiarów dla materiałów porównawczych, zarówno oddzielnych, jak i złożonych w materiał dwuwarstwowy, są przedstawione w tabeli 1 poniżej.

Tabela 1

Parametr	Materiał zespolony	Ref. 1	Ref. 2	Ref. 1 + 2 oddz.	Ref. 1 + 2 poł.
1	2	3	4	5	6
Gramatura (g/m²)	85.9	43.6	42.8	86.4	86.4
Grubość (gm)	564	373	372	745	745
Objętość (cm³/g)	6.6	8.6	8.7	9.6	8.6
Współczynnik sztywności przy rozciąganiu	102.5	22.2	8.8	-	-
Wytrzymałość na rozciąganie w stanie suchym. MD (N/m)	1155	540	282	822	644
Wytrzymałość na rozciąganie w stanie suchym, CD (N/m)	643	136	318	454	438
Współczynnik rozciągania w stanie suchym, (Nm/g)	10	6.2	7	7.1	6.1
Wydłużenie MD, %	40	26	75	-	-

187 958

Dalszy ciąg tabeli 1

1	2	3	4	5	6
Wydłużenie CD, %	68	116	103	-	-
7 MD * CD	52	55	88	-	-
Pełzanie do zerwania MD (J/m²)	375	163	175	-	-
Pełzanie do zerwania CD (J/m2)	341	99	256	-	-
Współczynnik zerwania (J/g)	4.2	2,9	4.9	-	-
Wytrzymałość na rozciąganie w stanie mokrym, MD (N/m)	878	372	299	671	-
Wytrzymałość na rozciąganie w stanie mokrym, CD (N/m)	538	45	285	330	-
Współczynnik rozciągania w stanie mokrym, MD (N/m)	8	3	6.8	5.4	-
Wytrzymałość na rozciąganie, związek czynny powierzchniowo (N/m)	605	116	281	397	-
Wytrzymałość na rozciąganie, związek czynny powierzchniowo, CD (N/m)	503	22	326	348	-
Współczynnik rozciągania związek czynny powierzchniowo (Nm/g)	6.4	1.2	7.1	4.3	-
Dostarczona energia (kWh/t)	7861	77	-	-
Całkowita absorpcja (g/g)	4.5	6.1	0.2	-	-

Jak widać z powyższych wyników pomiarów, wytrzymałość na rozciąganie w stanie suchym oraz w stanie mokrym i w roztworze ze związkiem czynnym powierzchniowo były znacznie wyższe dla materiału zespolonego niż dla połączonych materiałów porównawczych. Wskazuje to, że nastąpiło dobre wymieszanie między włóknami kształtowanymi poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym a innymi włóknami, co dało w efekcie zwiększenie wytrzymałości materiału.

Na figurze 9 przedstawiono w postaci wykresu słupkowego współczynnik rozciągania w stanie suchym i mokrym, i w roztworze ze związkiem czynnym, powierzchniowo dla różnych materiałów.

Całkowita absorbcja materiału zespolonego jest niemal równie dobra jak w materiale porównawczym 1, tj. odpowiednim splecionym materiale bez dodatku włókien kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym.

Z drugiej strony, absorbcja była znacznie wyższa niż dla materiału porównawczego 2, tj. czystego materiału z włókien kształtowanych poprzez nadmuchiwanie w stanie stopionym.

Na figurze 7 przedstawiono rozkład objętości porów materiału porównawczego, wykonanego metodą spieniania, Ref. 1, w mm³/pm *g i znormalizowaną, skumulowaną objętość poru w %. Można zauważyć, że większa część porów w materiale jest w przedziale 60-70 pm. Na fig. 7 przedstawiono również odpowiednio rozkład objętości porów dla materiału wytapianego, Ref. 2. Większa część porów w tym materiale jest poniżej 50 pm. Na fig. 8, który pokazuje rozkład objętości porów w opisanym powyżej materiale zespolonym, można zauważyć, że rozkład objętości porów dla tego materiału jest znacznie szerszy niż dla obu materiałów porównawczych. Wskazuje to, że występuje efektywne zmieszanie włókien w materiale zespolonym. Szeroki rozkład objętości porów w strukturze włóknistej poprawia właściwości absorpcyjne i rozkład płynu w materiale, a zatem jest korzystny.

187 958

Można również zauważyć na zdjęciu z mikroskopu elektronowego według fig. 10, który pokazuje materiał zespolony wytworzony według opisanego powyżej przykładu, że włókna są dobrze zintegrowane i wymieszane jedno z drugim.

Przykład 2

Wykonano pewną liczbę włóknin przy pomocy wodnego splatania z różnym składem włókien i przetestowano je pod względem wytrzymałości na rozciąganie w stanie mokrym i w stanie suchym, pełzania do rozerwania i wydłużenia.

Materiał 1: Włókna wykonane metodą spieniania, zawierające 100% włókien z siarczanowej masy celulozowej o gramaturze 20 g/m8, zostały nałożone na obie strony bardzo lekko splecionej termicznie, lekko ściśniętej warstwy splecionych włókien z polipropylenu (PP) 1.21 dtex, o gramaturze 40 g/m² i zostały z nią splecione wodą. Wytrzymałość na rozciąganie włókien PP była równa 20 cN/tex, moduł E był równy 201 cN/tex, zaś wydłużenie było równe 160%. Materiał został spleciony wodą z obu stron. Energia dostarczona podczas wodnego splatania była równa 57 kWh/t.

Materiał 2: Warstwa bibułki z włókien z masy chemicznej została nałożona na obie strony splecionego materiału, takiego samego jak w materiale A powyżej. Materiał został spleciony wodą z obu stron. Energia dostarczana podczas wodnego splatania była równa 55 kWh/t.

Materiał 3: Włókna utworzone metodą spieniania, zawierające 100% włókien z siarczanowej masy celulozowej o gramaturze 20 g/m2, zostały nałożone po obu stronach bardzo lekko związanej termicznie, nieco ściśniętej warstwy splecionych włókien poliestrowych (PET) 1.45 dtex, o gramaturze 40 g/m² i zostały z nią splecione wodą. Wytrzymałość na rozciąganie włókien PET była równa 22 cN/tex, moduł E był równy 235 cN/tex, zaś wydłużenie było równe 76%. Materiał został spleciony wodą z obu stron.

Energia dostarczona podczas splatania wodnego była równa 59 kWh/t.

Materiał 4: Warstwa bibułki z włókien z rozdrobnionej masy (85% z masy chemicznej i 15% z CTMP) o gramaturze 26 g/m2 została położona po obu stronach splecionego materiału, takiego samego jak materiał 1 powyżej. Całość została_spleciona wodą z obu stron. Energia dostarczana przy wodnym splataniu była równa 57 kWh/t.

Materiał 5: Nakładana na mokro włóknina, zawierająca 50% włókien poliestrowych (PET) (1.7 dtex, 19 mm) i 50% włókien z rozdrobnionej masy chemicznej została spleciona wodą przy dostarczaniu energii 71 kWh/t. Materiał miał gramaturę 87 g/m8. Wytrzymałość na rozciąganie włókien PET była równa 55 cN/tex, moduł E był równy 284 cN/tex, zaś wydłużenie było równe 34%.

Materiał 6: Taki sam jak materiał 5 powyżej, ale spleciony wodą ze znacznie większą energią, równą 301 kWh/t. Materiał miał gramaturę 82.6 g/m2.

Materiały 1i 3 są materiałami zespolonymi według niniejszego wynalazku, podczas gdy materiały 2 i 4 są materiałami warstwowymi, nieobjętymi przez wynalazek i powinny być traktowane jako materiały porównawcze. Materiały 5 i 6 są tradycyjnymi materiałami splecionymi wodą i powinny być również traktowane jako porównawcze. Energia dostarczana przy wodnym splataniu materiału 5 była tego samego rzędu wielkości, co energia użyta do wodnego splatania materiałów 1 -4, podczas gdy energia dostarczana przy wodnym splataniu materiału 6 była znacznie większa.

Wyniki pomiarów są pokazane w tabeli 2.

187 958

Tabela 2

Parametr	Materiał 1	Materiał 2	Materiał 3	Materiał 4	Materiał 5	Materiał 6
Gramatura (g/m²)	86,7	93,3	83,6	90,7	87	82,6
Grubość 2kPa (gm)	520	498	415	470	550	463
Objętość 2kPa (cm³/g)	6,0	5,3	5,0	5,2	6,3	5,6
Sztywność na rozciąganie MD (N/m)	18310	18290	20740	20690	10340	12590
Sztywność na rozciąganie CD (N/m)	3250	3531	6546	4688	4756	1709
Współczynnik sztywności na rozciąganie (Nm/g)	89	86	139	109	49	56,2
Wytrzymałość na rozciąganie w stanie suchym MD (N/m)	4024	3746	4192	3892	2885	4674
Wytrzymałość na rozciąganie w stanie suchym Cd (N/m)	1785	1460	2255	1619	998	1476
Współczynnik rozciągania w stanie suchym (Nm/g)	31	25	37	28	19,5	31,8
Wydłużenie MD (%)	73	84	80	83	32	34,4
Wydłużenie CD (%)	129	123	100	98	90	87,6
Wydłużenie hMDCD (%)	97	102	89	90	54	55
Pełzanie do zerwania MD (J/m2)	2152	2618	2318	2370	600	906
Pełzanie do zerwania CD (J/m2)	1444	1216	1425	1084	484	695
Współczynnik pełzania do zerwania (J/g)	20,3	19,1	21,7	17,7	6,2	9,6
Wytrzymałość na rozciąganie w stanie mokrym MD (N/m)	4401	2603	4028	3574	2360	4275
Wytrzymałość na rozciąganie w stanie mokrym Cd (N/m)	1849	1850	1940	1365	729	1363
Współczynnik rozciągania w stanie mokrym (Nm/g)	32,9	23,5	33,4	24,4	15, 1	29,2
Względna wytrzymałość (woda) (%)	106	94	91	88	77	92
Wytrzymałość na rozciąganie MD (związek powierzchniowo czynny) (N/m)	3987	1489	3554	2879	874	3258
Wytrzymałość na rozciąganie CD (związek powierzchniowo czynny) (N/m)	1729	1083	1684	1214	234	985
Współczynnik rozciągania (związek powierzchniowo czynny) (Nm/g)	30,3	13,6	29,3	20,6	5,2	21,7
Względna wytrzymałość (związek powierzchniowo czynny) (%)	98	54	80	74	27	68

Wyniki wskazują na większe wartości wytrzymałości dla materiałów zespolonych według wynalazku (materiały 1 i 3) zarówno w porównaniu z odpowiednimi materiałami warstwowymi (materiały 2 i 4) jak i w porównaniu z nakładanym na mokro materiałem porównawczym (materiał 5), który został spleciony z równoważną energią. Szczególnie wartości wytrzymałości na rozciąganie zarówno w stanie mokrym, suchym jak i w związku czynnym powierzchniowo są znacznie wyższe dla materiałów zespolonych według wynalazku w po10

187 958 równaniu z materiałami porównawczymi. Wysokie wartości wytrzymałości potwierdzają, że materiał zespolony ma bardzo dobrze zintegrowane włókna.

W przypadku włókniny 6, która została spleciona ze znacznie większą energią (około 5 razy większą) niż materiały zespolone, wytrzymałość na rozciąganie w stanie suchym jest tego samego rzędu co w przypadku materiałów zespolonych. Względna wytrzymałość w stanie mokrym i w związku powierzchniowo czynnym oraz współczynnik pełzania do zerwania są wciąż znacznie mniejsze niż w materiałach zespolonych.

W celu dalszego porównania, dwie warstwy materiałów splecionych użytych w powyższych testach zostało splecionych wodą. Materiały te oznaczono jako materiały 6 i 7.

Materiał 7: Dwie warstwy splecionych włókien PP, 1,21 dtex, każda o gramaturze 40 g/m², spleciono wodą z dostarczaniem energii 66 kWh/t.

Materiał 8: Dwie warstwy splecionych włókien PET, 1,45 dtex, każda o gramaturze 40 g/m2, zostały splecione wodą z dostarczaniem energii 65 kWh/t.

Wyniki pomiarów uzyskane dla tych materiałów są okazane w tabeli 3.

Tabela 3

Parametr	Materiał 7	Materiał 8
Gramatura (g/m2)	78,2	78,4
Grubość 2 kPa (gm)	865	762
Objętość 2kPa (cm³g)	11,1	9,7
Sztywność rozciągania MD (N/m)	8614	9792
Sztywność rozciągania CD (N/m)	507	897
Współczynnik sztywności rozciągania (Nm/g)	26	38
Wytrzymałość na rozciąganie MD w stanie suchym (N/m)	642	798
Wytrzymałość na rozciąganie CD w stanie suchym (N/m)	183	558
Współczynnik rozciągania w stanie suchym (Nm/g)	4	9
Wydłużenie MD (%)	9	32
Wydłużenie CD (%)	112	105
Wydłużenie \MDCD (%)	32	58
Pełzanie do zerwania MD (J/m2)	313	604
Pełzanie do zerwania CD (hW)	253	508
Współczynnik pełzania do zerwania (J/g)	3,6	7,1
Wytrzymałość na rozciąganie MD w stanie mokrym (N/m)	210	965
Wytrzymałość na rozciąganie CD w stanie mokrym (N/m)	217	659
Współczynnik rozciągania w stanie mokrym (Nm/g)	2,7	10,2
Wytrzymałość względna w stanie mokrym (%)	62	120
Wytrzymałość na rozciąganie MD (związek powierzchniowo czynny) (N/m)	840	713
Wytrzymałość na rozciąganie CD (związek powierzchniowo czynny) (N/m)	178	292
Współczynnik rozciągania (związek powierzchniowo czynny) (Nm/g)	4,9	5,8
Wytrzymałość względna (związek powierzchniowo czynny) (%)	113	68

187 958

Jak widać materiały te mają znacznie niższe wartości wytrzymałości we wszystkich aspektach w porównaniu z materiałami zespolonymi wykonanymi według wynalazku.

Materiał zespolony według wynalazku posiada bardzo duże wartości wytrzymałości przy dostarczaniu bardzo niskiej energii przy splataniu. Powodem tego jest wytworzenie jednorodnego wymieszania włókien, w którym włókna sztuczne i włókna z rozdrobnionej masy współpracują w sieci włókien tak, że uzyskiwane są niezwykle korzystne efekty synergiczne. Duże wartości wydłużenia i pełzania do zerwania potwierdzają, że uzyskano materiał zespolony z bardzo dobrze zintegrowanymi włóknami i że współpracują one tak, że materiał może ulec bardzo dużym deformacjom bez pękania.

Wynalazek oczywiście nie jest ograniczony do przykładów wykonania pokazanych na rysunkach i opisanych powyżej, ale może być modyfikowany w ramach określonych przez zastrzeżenia.

<=□ laseesu ¹⁰ 19

L

ro i o

FIG.3

FIG.4

187 958

FIG.6

Kumulativ porrolym. normaliserad [%]

187 958 [Β,ωψιπιπ] SuiuppiojsuLifOAjoj [S.unynnn] SmuppjojsmiiOŁiOcj

FIG.7

Porradie [gm]

FIG.8

FIG 9 Dragindex (Tl)

187 958

FIG.10

FIG.1

FIG.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania włókniny, w którym mieszaninę zawierającą ciągłe włókna i naturalne włókna i/lub syntetyczne włókna cięte miesza się poprzez wodne splatania, a następnie tak uformowaną włókninę osusza się i formuje do pożądanej postaci, znamienny tym, że wstęgę naturalnych włókien i/lub syntetycznych ciętych włókien spienia się, po czym zawiesiną włókien spienionych (14,18, 20) miesza się razem z włóknami ciągłymi (11, 23), a następnie splata się je pod działaniem wody i kształtuje się zespolony materiał (24) złożony.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że spienianie prowadzi się bezpośrednio na warstwie ciągłych włókien (11, 23), a wstęgę włókien spienionych (14) przepuszcza się poprzez warstwę włókien ciągłych (11,23).
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwę ciągłych włókien (11) nakłada się bezpośrednio na zawiesinę włókien spienionych (18), a następnie zawiesinę włókien spienionych (18) osusza się.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwę włókien ciągłych (11, 23) nakłada się pomiędzy dwiema zawiesinami spienionych włókien (18, 20), a następnie zawiesiny włókien spienionych (18, 20) osusza się.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciągłe włókna (11, 23) nakłada się na wstępnie uformowaną warstwę materiału (17) w postaci bibułki lub innej włókniny.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciągłe włókna (11, 23) wprowadza się bezpośrednio do zawiesiny włókien spienionych (18, 20) przed lub jednocześnie z formowaniem spienionej zawiesiny włókien (18, 20).
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że spienioną zawiesinę włókien (18, 20) miesza się z masą rozdrobnionych włókien.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciągłe włókna (11, 23) doprowadza się w postaci stosunkowo luźnej, otwartej, struktury włóknistej, w której włókna są swobodne względem siebie, przy czym włókna uwalnia się jedno od drugiego i integruje z włóknami w zawiesinie włókien spienionych (18, 20).
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiesinę spienionych włókien (18,20) miesza się z ciągłymi włóknami (11, 23), które są włóknami wytapianymi i/lub włóknami rozciąganymi.