PL195826B1 - Sposób wytwarzania pasma chłonnej włókniny, urządzenie do wytwarzania pasma chłonnej włókniny oraz pasmo chłonnej włókniny - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania pasma chlonnej wlókniny z wlókien celulozy, z pulpy celulozowej lub z kartonu celulozowego, do zastosowan higienicznych, gdzie uklada sie nieregularna warstwe wlókien celulozowych i wstepnie ugniata sie ja pod stosunkowo niskim naciskiem dla otrzymania warstwy luznej wlókniny o niskiej gestosci i niskiej wytrzymalosci na rozerwa- nie, a nastepnie wprowadza sie te luzna wlóknine pomiedzy pare walców kalandra zawierajacych na powierzchni system wystepów, o okreslonej odleglosci miedzy nimi i wytlacza sie wzór punktowych lub liniowych stref docisku tych wystepów, przy czym nieregularnie ulozone wlókna wzajemnie dociska sie wymienionymi wystepami, znamienny tym, ze pierwsze......... 14. Urzadzenie do wytwarzania pasma chlonnej wlókniny z wlókien celulozy, pulpy celulozowej lub z kartonu celulozo- wego, do zastosowan higienicznych, które zawiera pare wal- ców kalandra zawierajacych na powierzchni system wystepów, okreslajacych przeswit roboczy pomiedzy walcami, oraz zawie- ra zespól podajacy wstepnie scisnieta pod niewielkim cisnie- niem warstwe nieregularnie ulozonych wlókien celulozy i oraz zawiera zespól nawilzania luznej wlókniny do 5 procent masy przed jej umieszczeniem pomiedzy pierwsza para walców, znamienne tym, ze oba walce (6.1, 6.2) drugiej pary .............. 20. Pasmo chlonnej wlókniny, z wlókien celulozy, z pul- py celulozowej lub z kartonu celulozowego, do zastosowan higienicznych, w postaci warstwy nieuporzadkowanych wló- kien, wytloczonych w desen punktowych lub liniowych stref docisku tak, ze losowo ulozone wlókna sa wzajemnie ......... PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania pasma chłonnej włókniny i urządzenie do wytwarzania pasma chłonnej włókniny. Wynalazek dotyczy dalej pasma chłonnej włókniny wytworzonej tym sposobem.

Według znanego sposobu łączy się materiały zawierające celulozę, takie jak włókna drzewne lub roślinne, pulpę celulozową lub włókna z kartonu celulozowego w pasmo włókniny stosując kombinację środków mechanicznych i chemicznych przy intensywnym ogrzewaniu, bez dostępu tlenu. Celem tej znanej technologii jest uniknięcie albo ograniczenie stosowania dodatkowych środków wiążących. Według technologii znanej z amerykańskiego opisu patentowego nr US 4,111,744 poddaje się włókna celulozowe o wilgotności od 3% do 12% wagowych działaniu ciśnienia w beztlenowej atmosferze i w zakresie temperatur od 232°C do 426°C, przy czym wysoka temperatura otoczenia wykracza poza temperaturę karbonizacji i temperaturę zapłonu celulozy.

Opisanym wyżej sposobem mogą być także wytwarzane produkty podobne do papieru, zwłaszcza sztywny karton.

Problemem w tej technologii jest wysoki koszt ogrzania obszarów nacisku dla zapobieżenia zapłonowi materiału w beztlenowych warunkach.

W innym rozwiązaniu, znanym z opisu zgłoszenia międzynarodowego nr WO 94/10956, z suchych włókien celulozowych i dodatków wytwarza się pod ciśnieniem pasma chłonnego materiału. Z tworzywa o ciężarze powierzchniowym od 30 g/cm² do 2000 g/cm² tłoczy się gładkimi walcami kalandrowymi chłonne wyroby o masie właściwej od 0,2 g/cm³ do 1,0 g/cm³. Sposobem tym osiąga się wprawdzie wzrost gęstości, jednak wyprodukowany materiał odznacza się niewielką wytrzymałością na zrywanie. Aby podwyższyć wytrzymałość na zrywanie przydatne jest tu stosowane syntetycznych dodatków, zwłaszcza termoplastów.

Według rozwiązania znanego z amerykańskiego opisu wyłożeniowego nr US 3,692,622 układa się najpierw warstwę z nieregularnie uporządkowanych włókien celulozowych, którą dalej poddaje się działaniu stosunkowo niskiego nacisku otrzymując luźną włókninę o niewielkiej gęstości i wytrzymałości na zrywanie. Luźna włóknina wprowadzana jest następnie w szczelinę dalszej pary walców kalandrowych, gdzie poprzez docisk otrzymuje punktowe lub liniowe obszary zgniotu. Wyprodukowany materiał pasmowy jest miękki, chłonny i posiada ciężar właściwy od około 16,9 g/m² do 50,9 g/m². Jego wytrzymałość na zrywanie wynosi około 0,09 kN/m. Chodzi, zatem o łatwo rozrywający się materiał, jak na przykład o chusteczki papierowe. Stosowane przy tym naciski kalandrów wynoszą od 14 MPa do 69 MPa. Wymieniony opis wyłożeniowy podaje, że występują tu mostki wodorowe, jak w znanych konwencjonalnych produktach papierowych.

Pasmo włókniny wytworzonej sposobem według wynalazku powinno nadawać się szczególnie do produkcji artykułów higienicznych. Materiał powinien odznaczać się wysoką chłonnością i miękkością, mieć postać pasma i nadawać się do przerabiania na masowo wytwarzane artykuły higieniczne jednorazowego użytku, jak pieluszki itp. Stosowane warstwy rdzeniowe materiału powinny być możliwie dobrze tolerowane przez ludzką skórę i powinny równomiernie wchłaniać wydzielane płyny. Po ich użyciu powinny być również bez reszty rozkładalne, po zgromadzeniu na odpowiednich składowiskach. Znane jest także wytwarzanie chłonnej warstwy z włókien drzewnych celulozowych, do której wprowadza się tak zwane superabsorbery w celu podwyższenia zdolności wchłaniania płynów. Superabsorberami są wytwarzane z polimerów hydrożele wchłaniające wodę.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania pasma włókniny z włókien celulozowych, w którym praktycznie nie muszą być stosowane środki wiążące, przy czym realizacja sposobu może następować w temperaturze otoczenia przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym i przy normalnej zawartości tlenu w otaczającym powietrzu.

Zadanie to zostało rozwiązane poprzez opracowanie sposobu wytwarzania dającego się zwijać pasma mocno wytrzymałej na zrywanie, chłonnej włókniny oraz urządzenia do wytwarzania pasma chłonnej włókniny.

Wychodzi się przy tym z założenia, że w technologii wytwarzania włókien celulozowych znana jest produkcja tychże włókien z pochodnych materiałów drzewnych określanych fachowym terminem pulpy. Chodzi tutaj o standaryzowany produkt z drewna wytwarzany z dostarczanych w postaci płyt lub pasm materiałów celulozowych (wood pulp cardboards), które przed stosowaniem rozdrabniane są zazwyczaj w młynach młotkowych i rozwłókniane aż do otrzymania włóknistego produktu podobnego

PL 195 826B1 do waty, mianowicie pulpy. Opis takiego standaryzowanego sposobu rozdrabniania znajduje się przykładowo w prospekcie firmy Dan-Webforming International, A/S, Risskov, Dania.

Otrzymany z pochodnych materiałów drzewnych produkt w postaci pulpy stosowany jest szczególnie przy masowym wyrobie papieru bez użycia wody. Wychodzące z młyna młotkowego włókna mają korzystnie długość od 1 mm do 5 mm i leżą całkowicie nieregularnie w warstwie o grubości 5 mm do 15 mm. Włókna te podawane są korzystnie na taśmę przenośnika lub na ruchome sito przez pierwszą stację wstępnego zgęszczania, składającą się z pary walców kalandrowych wywierających niewielki nacisk tak, że powstaje luźna włóknina o małej gęstości i małej wytrzymałości na zrywanie. Wytrzymałość na zrywanie określona jest w tym przypadku tak, że włóknina o długości 0,1 m do 1 m może wolno zwisać nie zrywając się, przy uwzględnieniu odporności na występujące podczas produkcji ciśnienie powietrza.

Sposób wytwarzania pasma chłonnej włókniny z włókien celulozy, z pulpy celulozowej lub z kartonu celulozowego, przeznaczonej do zastosowań higienicznych, gdzie układa się nieregularną warstwę włókien celulozowych i wstępnie ugniata się ją pod stosunkowo niskim naciskiem dla otrzymania warstwy luźnej włókniny o niskiej gęstości i niskiej wytrzymałości na rozerwanie, a następnie wprowadza się tę luźną włókninę pomiędzy parę walców kalandra zawierających na powierzchni system występów, o określonej odległości między nimi i wytłacza się wzór punktowych lub liniowych stref docisku tych występów, przy czym nieregularnie ułożone włókna wzajemnie dociska się wymienionymi występami, charakteryzuje się tym, że pierwsze wstępne zagęszczanie prowadzi się w podwyższonej temperaturze, a następnie nieregularnie ułożone włókna dociska się na pierwszej parze walców kalandrowych przy ciśnieniu od 250 MPa do 600 MPa i na tej drodze wytwarza się nierozdzielne połączenia włókien w paśmie włókniny w postaci wytłoczonego wzoru punktowych lub liniowych stref docisku. Odporność na rozerwanie włókniny wynosi, co najmniej 0,12 kN/m, oraz masa wymienionej włókniny wnosi od 50 g/m² do 500 g/m².

Włóknina, w bardzo luźnej postaci wprowadzana jest w szczelinę pary walców kalandrowych, w której wywierany jest znaczny nacisk w punktowych obszarach docisku, wynoszący co najmniej 100 MPa. Nacisk ten powinien jednakże wynosić korzystnie około 520 MPa (1MPa = 1 N/mm²). Górna granica tego nacisku określona jest granicą płynięcia materiału stosowanego w walcach. Według dotychczas znanego stanu techniki nie stosuje się jeszcze takich ciśnień. Dla uzyskania tych obszarów docisku stosuje się walce zaopatrzone w występy ułożone w biegnące na krzyż liniowe wzory lub w inne, stanowiące wystające punktowe lub liniowe powierzchnie docisku, przy czym gęstość siatki tych punktowych obszarów nacisku wynosi 1 do 16 na 1 cm² powierzchni.

Według wynalazku, wytwarza się pasmo włókniny o ciężarze powierzchniowym wynoszącym korzystnie 50 g do 1500 g. Nowe pasmo włókniny jest tak wzmocnione poprzez rozmieszczenie punktów docisku, że wytrzymałość na zrywanie włókniny osiąga wartość co najmniej 0,12 kN/m, korzystnie aż do 0,65 kN/m. Grubość pasma włókniny zależy od jego rozciągnięcia.

Powierzchnia każdej z punktowych lub liniowych stref docisku odpowiada wielkości powierzchni występów drugiej pary walców kalandrowych. Wystarczające okazały się występy, czyli punktowe obszary docisku o powierzchni 0,05 mm² do 10 mm².

W rozwiązaniu według wynalazku, dociskanie prowadzi się przy temperaturze drugiej pary walców kalandrowych, którą utrzymuje się w granicach od 18°C do 25°C. Niemniej temperatura pracy tej pary walców może być podwyższona. Należy też zauważyć, że temperatura w punktowych lub liniowych obszarach docisku wzrasta wskutek zastosowanych znacznych sił.

Wstępne zagęszczenie włókniny prowadzi się przy temperaturze narzędzi wynoszącej 18°C do 320°C, korzystnie pomiędzy 250°C i 300°C. Jako narzędzie do wstępnego zgęszczania stosuje się korzystnie pierwszą parę walców kalandrowych, które są ogrzewane.

Włókna i/lub luźną włókninę, przed ich wprowadzeniem pomiędzy walce kalandrowe, poddaje się nawilgoceniu. Zawartość wilgoci utrzymuje się korzystnie od 2% do 9% wagowych, minimalnie 1,5% wagowych.

Pierwsze wstępne zagęszczanie może być również prowadzone od razu na drugiej parze walców kalandra.

Jako materiał wyjściowy stosuje się uprzednio wymienione materiały takie jak włókna celulozowe, pulpę celulozową lub włókna z kartonu celulozowego. Jako szczególnie korzystne wydaje się stosowanie celulozy o długich włóknach, bielonych siarczkami lub siarczanami, z drewna pochodzącego z północnych obszarów.

PL 195 826B1

W dalszym ciągu okazało się korzystne w rozwiązaniu według wynalazku, bielenie włókien celulozowych nie do pełnego stopnia białości, lecz w granicach 80% do 92%, korzystnie od 85% do 89%. Włókna celulozowe winny zawierać część naturalnych, niebielonych materiałów drzewnych. Korzystnie stosuje się tu również zawartość ligniny, w granicach od 0,5% do 5% wagowych materiału wyjściowego.

Do materiału wyjściowego wprowadza się również dodatkowe materiały wypełniające, w postaci niewiążących nieorganicznych pigmentów i materiałów wypełniających, na przykład dwutlenku tytanu, kredy, glinki kaolinowej lub zeolitów.

Według wynalazku, do materiału wyjściowego korzystnie dodawać także można pewien dodatek superabsorbera, przy czym znane jako superabsorbery związki akrylanów dają się domieszać w postaci proszku do pulpy, na przykład w ilości od 0,5% do 70% wagowych, nie wpływając niekorzystnie na proces technologiczny wytwarzania pasma włókniny według wynalazku.

Według wynalazku urządzenie do wytwarzania pasma chłonnej włókniny z włókien celulozy, pulpy celulozowej lub z kartonu celulozowego, do zastosowań higienicznych zawiera parę walców kalandra zawierających na powierzchni system występów, określających prześwit roboczy pomiędzy walcami. Urządzenie zawiera również zespół podający wstępnie ściśniętą pod niewielkim ciśnieniem warstwę nieregularnie ułożonych włókien celulozy i oraz zawiera zespół nawilżania luźnej włókniny przed jej umieszczeniem pomiędzy pierwszą parą walców. Urządzenie charakteryzuje się tym, że oba walce drugiej pary walców kalandra zawierają występy umieszczone na zewnętrznej powierzchni tej pary walców i te występy otoczone są wgłębieniami o wielokrotnie większej objętości. Pomiędzy występami obu walców kalandra znajduje się prześwit roboczy w postaci szczeliny pomiędzy odpowiadającymi sobie występami znajdującymi się naprzeciwko siebie w obu walcach kalandra. Te odpowiadające sobie występy obu walców kalandra stanowią punktowe lub liniowe strefy docisku, przy czym na luźną włókninę odpowiadające sobie występy w punktowych strefach docisku wywierają nacisk od 200 MPa do granicy płynności materiału występów.

Według wynalazku, wysokość występów w postaci punktowych lub liniowych obszarów docisku, liczona od powierzchni walca wynosi korzystnie od 0,5 mm do 5 mm. Występy charakteryzują się korzystnie formą ściętej piramidy lub ściętego stożka, przy czym kąt powierzchni bocznej występu w stosunku do powierzchni jego podstawy wynosi 10° do 45. Możliwe są również inne kształty obszarów docisku włókniny, w tym kształt prostopadłościanów.

Pasmo chłonnej włókniny, z włókien celulozy, z pulpy celulozowej lub z kartonu celulozowego, do zastosowań higienicznych, w postaci warstwy nieuporządkowanych włókien ma wytłoczony w deseń punktowych lub liniowych stref docisku tak, że losowo ułożone włókna są wzajemnie punktowo lub liniowo dociśnięte. Według wynalazku, pasmo włókniny charakteryzuje się tym, że włókna są połączone, sprasowane i sklejone bez zastosowania dodatkowych substancji wiążących, przy czym masa włókniny wynosi od 50 g/m² do 500 g/m², a odporność pasma włókniny na rozerwanie wynosi, co najmniej 0,12 kN/m. Włóknina według wynalazku zawiera płaskie i gładkie włókna w przypadkowo lub liniowo uporządkowanych strefach docisku, gdzie wartość zastosowanego ciśnienia wynosi od 250 do 600 MPa i nie przekracza granicy karbonizacji materiału wyjściowego.

Przedmiot wynalazku przedstawiony został poniżej w przykładach wykonania i bliżej objaśniony na rysunkach, gdzie poszczególne figury pokazują:

fig. 1 - urządzenie do wytwarzania pasma włókniny w widoku schematycznym, fig. 2 - obszar docisku dwóch walców zaopatrzonych w występy w kształcie piramidy, w przekroju, fig. 3 - odcinek pasma chłonnej włókniny wytworzonego sposobem według wynalazku, w widoku perspektywicznym, fig. 4 - obszary docisku pasma włókniny w powiększeniu, fig. 5 - schemat innego przykładu wykonania urządzenia do wytwarzania pasma włókniny z dwoma dodatkowymi warstwami z tworzywa sztucznego, fig. 6 - kolejny przykład wykonania urządzenia do wytwarzania pasma włókniny z jedną dodatkową warstwą z tworzywa sztucznego, fig. 7 - przekrój obszaru docisku dwóch walców, według rysunku fig. 2, z umieszczonym między nimi pasmem włókniny zaopatrzonym w folię.

Przykład l

Na rysunku fig. 1 przedstawiony jest w schematycznej formie układ walców i rolek dla realizacji sposobu według wynalazku. W sposobie tym używane są włókna celulozowe w postaci spulchnionej pulpy.

PL 195 826B1

Na przenośniku sitowym 8 położono warstwę nieregularnie usytuowanych włókien 1, którą transportuje się do pierwszej pary walców kalandrowych 4.1, 4.2. Warstwa włókien 1 ma grubość około 20 mm. Temperatura powierzchni zewnętrznej górnego walca 4.1 wynosi około 220°C, natomiast walec dolny jest w tym przykładzie wykonania nieogrzewany. Przed wprowadzeniem w szczelinę pomiędzy dwoma walcami kalandrowymi 4.1, 4.2 opryskuje się górną stronę pasma przy pomocy urządzenia nawilżającego 3, aż do osiągnięcia stopnia wilgotności wynoszącej w tym przykładzie wykonania 5% wagowych materiału.

Część wilgoci zostaje usunięta pomiędzy walcami kalandrowymi 4.1, 4.2, zaś warstwa bezładnie leżących włókien celulozowych zostaje sprasowana do luźnej włókniny o niewielkiej gęstości i niewielkiej wytrzymałości na zrywanie. Osiągnięta wytrzymałość na zrywanie wystarcza jednakże na to, że włóknina 2 nie przerywa się na wałku zwrotnym 7 w miejscu przejścia z końca przenośnika sitowego 8 do szczeliny dalszej pary walców kalandrowych 6.1, 6.2. Odcinek ten, czyli wspomniane miejsce przejścia wynosi około 50 cm.

Pierwsza czynność sposobu według wynalazku dotyczy więc zaledwie wstępnego zgęszczenia włókniny złożonej z bezładnie usytuowanych włókien, która staje się bardziej zwarta, jednakże nie na tyle, żeby poszczególne włókna nie mogłyby być łatwo oddzielone. Wytrzymałość na zrywanie tak zbudowanej włókniny jest bardzo nikła, wynosi jednak korzystnie, co najmniej 8N na metr szerokości.

Przekazywana przez przenośnik sitowy 8 włóknina 2 jest jeszcze przed jej wprowadzeniem w szczelinę obu walców kalandrowych 6.1, 6.2 z obu stron, tzn. od góry i od dołu ponownie nawilżona urządzeniem nawilżającym 5.

Doprowadzona pomiędzy walce kalandrowe 6.1, 6.2 luźna włóknina poddana jest wpierw działaniu siatki punktowych miejsc nacisku, w których bezładnie usytuowane włókna naciskane są na siebie z dużą siłą. Po ustaniu nacisku pozostają wewnętrzne, nie rozłączalne spojenia elementów włóknistych tworząc pasmo włókniny 100 z wytłoczonym wzorem.

Unika się przy tym warunków prowadzących do karbonizacji materiału włóknistego. Nacisk na włókna jest jednak tak duży, że występuje tak jakby stopienie materiału tworzącego włókna, czyli celulozy, resztkowej ligniny oraz innych materiałów dodatkowych, przy czym wewnętrzne spojenia włókien wychodzą praktycznie poza zwykłą adhezję. Luźne włókna celulozowe, poddane wysokim punktowym naciskom wiążą się z sobą wchodząc we wszystkie wolne przestrzenie, dodatkowo spilśniają i sklejają się tworząc w całości bardzo mocne pasmo włókniny.

Walce 6.1, 6.2 pracują w normalnej temperaturze pokojowej, tzn. pomiędzy 18°C i 25°C, przy czym nie jest wykluczone ich ogrzewanie do wyższych temperatur w innych przykładach wykonania. Wyższa temperatura może być wszakże osiągnięta samoistnie w punktowych obszarach nacisków wskutek występujących sporych nacisków występów na włókninę pomiędzy występami. Nacisk wywierany na warstwę włókien celulozowych w punktowych obszarach docisków 17 pokazanych na rysunku fig. 2, przekracza korzystnie 500 MPa, a w każdym przypadku leży w zakresie od 250 do 600 MPa i przy odpowiednich warunkach technologicznych nawet powyżej tej granicy.

Sposobem według wynalazku można wytwarzać pasma włókniny o ciężarze powierzchniowym pomiędzy 50 i 1500 g na 1 m². Wychodzące z kalandrów pasmo włókniny jest w sposób znaczący wytrzymalsze na zrywanie niż pasmo przed wprowadzeniem w walce kalandrowe 6.1, 6.2. Materiał poddawany jest dalej układaniu wszerz przy pomocy wałka rozciągającego 9 i w końcu jest nawijany na walec zwojowy 11 poprzez walec napędowy 10.

Używane tworzywo powinno być przede wszystkim tanim, w dużych ilościach dostępnym materiałem masowym, korzystnie spulchnioną pulpą o stopniu białości od 85% do 89%, co oznacza, że zawiera jeszcze znaczne ilości ligniny i innych resztek. Okazało się, że tego rodzaju materiały resztkowe znacznie polepszają właściwości wiążące. Jak wykazały doświadczenia, zupełnie wybielone włókna celulozowe odznaczają się gorszymi właściwościami wiążącymi niż uprzednio wymienione, mniej czyste włókna. Długość włókien nie powinna być zbyt mała, ponieważ o wiele za krótkie włókna nie pokrywają odstępów pomiędzy punktowymi miejscami nacisków, przez co może być ograniczona wytrzymałość na zrywanie.

Dodane materiały pomocnicze oceniane są również pod względem oczekiwanej wytrzymałości na zrywanie. W szeregu przykładach wykonania dodaje się superabsorbery. Superabsorbery w ilości 0,5% do 70% wagowych, korzystnie w ilości od 5% do 30% wagowych mogą być dodane do pulpy i razem z nią przepuszczone przez wywierające duże ciśnienie walce kalandrowe 6. Superabsorbery nie działają wiążąco; ich zbyt wysoki udział obniża jednak wytrzymałość na zrywanie.

PL 195 826B1

Wprowadzenie sproszkowanych, niewiążących nieorganicznych tworzyw, takich jak pigment bielący- dwutlenek tytanu, obniża oczywiście wytrzymałość na zrywanie, co jest powodem, że ich udział procentowy nie powinien przekraczać 25%. To samo dotyczy innych tworzyw wypełniających, takich jak glinka kaolinowa i zeolity.

Ze środków wiążących w tym przykładzie wykonania praktycznie w całości zrezygnowano. Dzięki temu można produkty po ich zużyciu w znacznie większej mierze ponownie wprowadzić do obiegu materiałowego jak również odtwarzać biologicznie, czyli kompostować. Nie wyklucza się, że gotowy produkt po przejściu przez walce kalandrowe 6.1 i 6.2 jest poddany obróbce wykańczającej powierzchni, względnie laminowany jedno- lub dwustronnie folią.

Rysunek fig. 2 pokazuje obszar docisku pomiędzy dwoma walcami kalandrowymi 6.1 i 6.2 w tym przykładzie wykonania. Jak widać z rysunku, płaszcze walców są zaopatrzone w liczne występy 14 w postaci zgrubień, przedstawione w powiększeniu. Występy te rozmieszczone są tak, że otrzymane gotowe pasmo włókniny ma siatkę punktowych miejsc docisku o gęstości korzystnie pomiędzy od 1 do16 na 1 cm². Występy charakteryzują się w tym przykładzie wykonania formą ściętej piramidy, przy czym kąt powierzchni bocznej występu do powierzchni podstawy wynosi w tym przykładzie wykonania 45°. Nie wyklucza to innych kątów pomiędzy podstawą i ścianą boczną występu. W szczelinie 12, w której znajduje się obszar docisku 17, panuje przykładowe ciśnienie rzędu 520 MPa, prowadzące do uprzednio już opisanego spajania znajdujących się tu włókien celulozowych. Możliwe jest także zastosowanie innych przykładowych kształtów występów, takich jak stożki ścięte, cylindry lub prostopadłościany, które mogą być dobrane odpowiednio do żądanego nacisku, występujących temperatur, stojących do dyspozycji materiałów wyjściowych do produkcji jak i materiałów walców.

W pokazanym na rysunku fig. 2 przykładzie wykonania włóknina przesuwa się w kierunku na prawo. Gotowy produkt posiada prawie przezroczyste obszary spojenia 18, które przeplatają się z bardziej puszystymi, jednakże częściowo sprasowanymi w stosunku do pierwotnej włókniny luźnymi obszarami chłonnymi 19.

Figura 3 rysunku przedstawia gotowy produkt składający się z licznych, bezładnie ułożonych włókien celulozowych, które są spojone w obszarach spojenia 18. Materiał odznacza się wysoką wytrzymałością na zrywanie i nasiąkliwością, która może być jeszcze podwyższona poprzez domieszanie superabsorberów, co pozwala na jego zastosowanie dla opakowań, artykułów higienicznych, podszewek, wyściółek i innych podobnych produktów. Materiał ten może jednakże również znaleźć zastosowanie w sektorze budowlanym oraz jako namiastka papieru i kartonu. Wspomniany produkt może być zastosowany do wytwarzania serwetek, tamponów, pieluszek niemowlęcych, wkładek i podpasek higienicznych, jak również artykułów do higieny intymnej na przykład przy nietrzymaniu moczu.

Na rysunku fig. 4 przedstawiony jest obszar docisku 17, widoczny w powiększeniu wykonanym mikroskopem elektronowym. Obszar nacisku ma w tym przypadku kształt sześciokątny, otrzymany poprzez wepchnięcie występu 14 we włókninę. Stosowany w tym przypadku przykładowy docisk wynosi 190 MPa. Można zauważyć, że przedtem okrągłe i nieuszkodzone włókna 29 są płasko sprasowane w obszarze nacisku. Także uprzednio znajdujące się tutaj cząstki superabsorbera nie są bardziej zauważalne, gdyż widocznie zostały wciśnięte w powierzchnię. Część powierzchni 27 w obrębie obszaru docisku 17 wykazuje jeszcze częściowo strukturę włóknistą, podczas gdy na innych powierzchniach 28 nie widać w ogóle żadnych struktur włóknistych. Ściśniętych z sobą włókien nie można już rozdzielić, próbując nawet igłą chirurgiczną. Znalazło więc tutaj miejsce złączenie, ściśnięcie, sklejenie oraz powierzchniowe zespojenie włókien, przy czym wielkość siły docisku utrzymywana jest poniżej granicy karbonizacji włókien 29.

Przykład II

Rysunek fig.5 przedstawia schemat przykładowy układu walców i wałków, przy pomocy którego przeprowadza się sposób wytwarzania w jego drugim przykładzie wykonania. Na przenośnik sitowy 8 położono warstwę nieregularnie usytuowanych włókien 1, którą transportuje się do pierwszej pary walców kalandrowych 4.1,4.2. Warstwa włókien 1 ma grubość około 20 mm. Temperatura powierzchni zewnętrznej górnego walca kalandrowego 4.1 wynosi około 250°C, natomiast walec dolny w tym przykładzie wykonania jest nieogrzewany. Przed wprowadzeniem w szczelinę pomiędzy dwoma walcami kalandrowymi 4.1, 4.2 opryskuje się górną stronę pasma przy pomocy urządzenia nawilżającego 3, aż do osiągnięcia wilgotności wynoszącej w tym przykładzie wykonania 10% wagowych materiału.

Część wilgoci zostaje usunięta pomiędzy walcami kalandrowymi 4.1, 4.2, zaś warstwa bezładnie leżących włókien celulozowych zostaje sprasowana do luźnej włókniny o niewielkiej gęstości i niewielkiej wytrzymałości na zrywanie.

PL 195 826B1

Doprowadzona pomiędzy walce kalandrowe 6.1, 6.2 luźna włóknina poddana jest wpierw działaniu siatki punktowych miejsc docisku, w których bezładnie usytuowane włókna naciskane są na siebie z dużą siłą. Po ustaniu nacisku następuje wewnętrzne, nie rozłączne zespojenie elementów włóknistych tworząc pasmo włókniny 100 z wytłoczonym wzorem.

Po przepuszczeniu przez walce kalandrowe 6.1, 6.2 łączy się obustronnie pasmo włókniny 100 z pasmami pokrywającymi 20.1 i 20.2 tekstylnego, włókninowego lub foliowego materiału za pomocą spajania, sklejania albo też mechanicznie. W tym celu uprzednio sporządzone pasma pokrywające

20.1, 20.2 zostają w razie potrzeby powleczone warstwą kleju i prowadzone od góry i od dołu na wychodzące z pary walców kalandrowych 6.1 i 6.2 pasmo włókniny. Para walców dociskowych 9.1, 9.2 łączy pasmo włókniny 100 z pasmami pokrywającymi 20.1 i 20.2. Możliwe jest tutaj także mechaniczne połączenie włókniny z pasmami pokrywającymi, jeżeli walce dociskowe 9.1, 9.2 zaopatrzone są w elementy tłoczne. Możliwe jest również połączenie klejem na gorąco. Złączone z sobą warstwy nawijane są przy pomocy walca napędowego 10 na walec zwojowy 11.

Przykład III

Rysunek fig. 6 przedstawia schemat urządzenia dla realizacji sposobu wytwarzania pasma chłonnej włókniny w jego kolejnym przykładzie wykonania. Używa się tu włókien celulozowych w postaci spulchnionej pulpy, wytworzone z suchej drzewnej pulpy przy pomocy młynów młotkowych.

Podobnie jak to przedstawiono na rysunku fig. 1, na przenośnik sitowy 8 kładzie się warstwę nieregularnie usytuowanych włókien 1, którą transportuje się do pierwszej pary walców kalandrowych

4.1, 4.2. Warstwa włókien 1 ma tutaj grubość około 20 mm. Temperatura powierzchni zewnętrznej górnego walca kalandrowego 4.1 wynosi 180°C, natomiast walec dolny jest nieogrzewany.

Warstwa bezładnie leżących włókien celulozowych zostaje pomiędzy walcami kalandrowymi

4.1, 4.2 wstępnie sprasowana do luźnej włókniny o niewielkiej gęstości i niewielkiej wytrzymałości na zrywanie. Włóknina oddawana przez przenośnik sitowy 8 jest jeszcze przed jej wprowadzeniem w szczelinę pomiędzy walcami kalandrowymi 6.1, 6.2 pokrywana z górnej strony cienką folią 30 z policzterofluoroetylenu (PTFE) o grubości 10 mm, która nie jest perforowana.

Doprowadzona pomiędzy walce kalandrowe 6.1, 6.2 włóknina wraz z nałożoną folią PTFE poddana jest tam działaniu siatki punktowych miejsc docisku, w których bezładnie usytuowane włókna naciskane są na siebie z dużą siłą. Po ustaniu nacisku następuje wewnętrzne, zespojenie elementów włóknistych tworząc pasmo włókniny z wytłoczonym wzorem, przy czym folia, która jest w pewnym zakresie odporna na ciepło, zostaje zespolona z włókniną. Unika się przy tym karbonizacji materiału włókien i folii. Dodatkowe związanie uzyskuje się w tym przykładzie wykonania poprzez spiekanie i nadtopienie materiału foliowego.

Walce 6.1, 6.2 pracują przy normalnej temperaturze pokojowej, tzn. około 20°C, przy czym nie jest wykluczone ich ogrzewanie w innym przykładzie wykonania. Wyższa temperatura zwykle występuje w punktowych obszarach nacisków wskutek sporego występującego tu docisku.

Ciśnienie wywierane w punktowych obszarach docisku 17 jak to pokazano na rysunku fig. 2, na warstwę włókniny celulozowej wraz z nałożoną folią przekracza wartość 300 MPa w tym przykładzie wykonania, i w innych przykładach wykonania może być wyższe. Połączone jednostronnie z pasmem folii pasmo włókniny po jej przejściu przez walce kalandrowe 6.1, 6.2 jest nawijane na walec zwojowy 11 za pomocą walca napędowego 10.

Następne pasmo pokrywające 20.2, które w razie potrzeby powleczone jest uprzednio warstwą kleju, prowadzone jest od dołu na pasmo włókniny wychodzące z pary walców kalandrowych 6.1 i 6.2. Para walców dociskowych 9.1, 9.2 łączy pasmo włókniny z pasmem pokrywającym 20.2 tworząc materiał 200 jak to pokazano na rysunku fig. 6.

Na rysunku fig. 7 przedstawiono w przykładzie wykonania obszar docisku pomiędzy dwoma walcami kalandrowymi 6.1 i 6.2. Jak widać z rysunku, płaszcze walców są zaopatrzone w liczne występy 14, przedstawione w powiększeniu. Występy 14 rozmieszczone są tak, że otrzymane gotowe pasmo włókniny ma siatkę punktowych miejsc docisku o przykładowej gęstości od 1 do 16 na 1 cm². Występy charakteryzują się formą ściętej piramidy, przy czym kąt powierzchni bocznej występu do podstawy wynosi 10°. W innych przykładach wykonania ten kąt może być wyższy i wynosi, aż, do 45°. W szczelinie 12, w której utworzony jest obszar docisku 17, panuje ustalone przykładowe ciśnienie rzędu 520 MPa, prowadzące do uprzednio już opisanego zespolenia znajdujących się w szczelinie włókien celulozowych. Możliwe jest także zastosowanie w innych przykładach wykonania innych form obszarów docisku, jak stożki ścięte, cylindry lub prostopadłościany, które mogą być dobrane odpowiednio do żądanego nacisku, występujących temperatur, materiałów wyjściowych do produkcji włók8

PL 195 826B1 niny jak i materiałów walców, zgodnie z fachowym doświadczeniem. Włóknina może być przy tym razem z folią 30 kalandrowana i sklejana.

W pokazanym przykładzie wykonania włóknina przesuwa się w prawym kierunku. Gotowy produkt posiada prawie przezroczyste obszary spojenia 18, które przeplatają się z puszystymi, jednakże nieznacznie sprasowanymi w stosunku do pierwotnej włókniny, luźnymi obszarami chłonnymi 19.

Sposoby powlekania pasma włókniny są bliżej opisane w poniższych przykładach:

Przykład IV

Pasmo włókniny 100 jak to pokazano na rysunku fig. 3, łączone jest jednostronnie z pasmem wykonanym z tkanego materiału tekstylnego. Materiał tekstylny pokryty jest na stronie skierowanej ku włókninie tworzywem topliwym tak, że po przejściu przez walce dociskowe 9.1, 9.2 powstaje mocne połączenie. Połączenie to charakteryzuje się dobrą izolacyjnością termiczną dzięki warstwie włókniny oraz dobrymi właściwościami mechanicznymi, ponieważ pasmo materiału tekstylnego jest w stanie przejmować większe siły.

Przykład V

Pasmo włókniny 100 wykonane według fig. 1, fig. 2, i fig. 3, jest dodatkowo połączone warstwą kleju z półprzepuszczalną membraną klimatyzacyjną, wykonaną z folii PTFE. Membrana klimatyzacyjna przepuszcza parę wodną, ale zatrzymuje wodę. Przy zastosowaniu tego wyrobu jako materiału podszewkowego w higienicznej odzieży para wodna wydzielana przez użytkownika absorbowana jest wpierw przez włókninę, a następnie odprowadzana membraną klimatyzacyjną. Włóknina jest jednocześnie chroniona przed wilgocią.

Przykład VI

Pasmo włókniny 100 połączone jest jednostronnie warstwą ciągliwego kleju bezrozpuszczalnikowego z folią PTFE o grubości 20 mm i prowadzone poprzez walce kalandrowe 6.1 i 6.2. Na drugiej, nie pokrytej stronie włókniny kładzie się jeszcze przed wprowadzeniem w walce kalandrowe 9.1, 9.2 folię polietylenową. Folia polietylenowa perforowana jest następnie walcami igłowymi, czego nie przedstawiono na rysunku, przy czym wyciśnięte przez igły drobiny folii wchodzą we włókninę i tworzą mechaniczne wiązania tej folii z folią powleczoną klejem, leżącą na przeciwnej stronie. Powstaje w ten sposób materiał 200, nadający się szczególnie do zastosowania w produkcji artykułów higienicznych, które jest chłonne w kierunku jednej z powierzchni i nie przepuszczają cieczy w kierunku drugiej powierzchni.

Zabrudzona włóknina może być zawracana do obiegu materiałowego, na przykład kompostowana, jeżeli zerwie się pokrywające ją warstwy folii. Dzięki temu jest bardziej ekologiczna w porównaniu np. do dotychczas stosowanych pieluszek jednorazowego użytku, zawierających celulozę z superabsorberami z polimerów.

Claims (20)

1. Sposób wytwarzania pasma chłonnej włókniny z włókien celulozy, z pulpy celulozowej lub z kartonu celulozowego, do zastosowań higienicznych, gdzie układa się nieregularną warstwę włókien celulozowych i wstępnie ugniata się ją pod stosunkowo niskim naciskiem dla otrzymania warstwy luźnej włókniny o niskiej gęstości i niskiej wytrzymałości na rozerwanie, a następnie wprowadza się tę luźną włókninę pomiędzy parę walców kalandra zawierających na powierzchni system występów, o określonej odległości między nimi i wytłacza się wzór punktowych lub liniowych stref docisku tych występów, przy czym nieregularnie ułożone włókna wzajemnie dociska się wymienionymi występami, znamienny tym, że pierwsze wstępne zagęszczanie materiału wyjściowego prowadzi się w podwyższonej temperaturze, a następnie nieregularnie ułożone włókna dociska się na pierwszej parze walców kalandrowych (6.1, 6.2), przy ciśnieniu od 250 MPa do 600 MPa i na tej drodze wytwarza się nierozdzielne połączenia włókien w paśmie włókniny w postaci wytłoczonego wzoru punktowych lub liniowych stref docisku, przy czym odporność na rozerwanie włókniny wynosi co najmniej 0,12 kN/m.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytwarza się pasmo włókniny posiadające gęstość punktowych lub liniowych stref docisku od 1/cm² do 16/cm².

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że powierzchnia każdej z punktowych lub 22 liniowych stref docisku wynosi od 0,05 mm² do 10 mm².

PL 195 826B1

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dociskanie prowadzi się w drugiej parze walców kalandra, przy czym temperaturę tych walców kalandra utrzymuje się w zakresie od 18°C do 26°C.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze wstępne zagęszczanie prowadzi się w temperaturze od 18 do 320°C, przy czym na pierwszą parę walców podaje się luźną włókninę o wilgotności do 5 procent wagowych.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsze wstępne zagęszczanie prowadzi się na pierwszej parze walców kalandra (6.1, 6.2).

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako materiał wyjściowy stosuje się mieszankę materiału włóknistego z superabsorbentem, przy czym zawartość superabsorbenta utrzymuje się w granicach od 0,5% do 70% wagowych.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że zawartość superabsorbera w mieszance utrzymuje się w granicach od 5% wagowych do 30% wagowych.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako składnik materiału wyjściowego stosuje się włókna celulozowe o stopniu białości wynoszącym od 80% do 90%.

10. Sposób według zastrz. 1 albo 8, znamienny tym, że jako materiał wyjściowy stosuje się włókna celulozy o zawartości ligniny w ilości od 0,5% do 5% wagowych we włókninie.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się początkową nieregularną warstwę włókien celulozy z zawartością dodatkowego materiału wypełniającego.

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że dodatkowy materiał wypełniający dobiera się z grupy materiałów takich jak tlenek tytanu, kreda i kaolin.

13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prześwit w strefie docisku walców kalandra, pomiędzy odpowiadającymi sobie punktowymi lub liniowymi występami w obu walcach kalandra (6.1,6.2), utrzymuje się w granicach od 0,05 mm do 1 mm.

14. Urządzenie do wytwarzania pasma chłonnej włókniny z włókien celulozy, pulpy celulozowej lub z kartonu celulozowego, do zastosowań higienicznych, które zawiera parę walców kalandra zawierających na powierzchni system występów, określających prześwit roboczy pomiędzy walcami, oraz zawiera zespół podający wstępnie ściśniętą pod niewielkim ciśnieniem warstwę nieregularnie ułożonych włókien celulozy i oraz zawiera zespół nawilżania luźnej włókniny do 5 procent masy przed jej umieszczeniem pomiędzy pierwszą parą walców, znamienne tym, że oba walce (6.1, 6.2) drugiej pary walców kalandra zawierają występy (14) umieszczone na zewnętrznej powierzchni tej pary walców (6.1, 6.2) i te występy (14) otoczone są wgłębieniami o wielokrotnie większej objętości, przy czym pomiędzy występami (14) obu walców (6.1, 6.2) kalandra znajduje się prześwit roboczy w postaci szczeliny pomiędzy odpowiadającymi sobie występami (14) znajdującymi się naprzeciwko siebie w obu walcach kalandra, i te odpowiadające sobie występy (14) obu walców (6.1, 6.2) kalandra stanowią punktowe lub liniowe strefy docisku.

15. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że wysokość występów (14) mierzona od powierzchni walca do wierzchołka występu (14) wynosi od 0,5 mm do 5 mm.

16. Urządzenie według zastrz. 14 albo 15, znamienne tym, że występy (14) mają kształt ściętych piramid.

17. Urządzenie według zastrz. 14 albo 16, znamienne tym, że występy (14) mają kształt stożków.

18. Urządzenie według jednego z zastrzeżeń od 13 do 15, znamienne tym, że kąt powierzchni bocznej występów (14) w stosunku do powierzchni ich podstawy wynosi od 10° do 45°.

19. Urządzenie według zastrz. 14 albo 15, znamienne tym, że występy (14) mają kształt prostopadłościanów.

20. Pasmo chłonnej włókniny, z włókien celulozy, z pulpy celulozowej lub z kartonu celulozowego, do zastosowań higienicznych, w postaci warstwy nieuporządkowanych włókien, wytłoczonych w deseń punktowych lub liniowych stref docisku tak, że losowo ułożone włókna są wzajemnie punktowo lub liniowo dociśnięte, znamienne tym, że włókna są połączone, sprasowane i sklejone bez zastosowania dodatkowych substancji wiążących, przy czym masa włókniny wynosi od 50 g/m² do 500 g/m², a odporność pasma włókniny na rozerwanie wynosi co najmniej 0,12 kN/m, przy czym włóknina zawiera płaskie i gładkie włókna w bezładnie lub liniowo uporządkowanych strefach docisku walców kalandrowych (6.1, 6.2), o wartości zastosowanego ciśnienia od 250 do 600 MPa, nie przekraczającej granicy karbonizacji materiału wyjściowego.