DK149927B - Fremgangsmaade til fremstilling af ark- eller baneformede fibermaterialer - Google Patents

Description

149927

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af arkeller baneformede fibermaterialer, hvorved et fiberlag, som hovedsagelig består af organiske naturfibre, og som er blevet fremstillet ved en tørproces, befugtes, præges og limes.

5 Fibermaterialer, som er fremstillet ved en sådan fremgangs måde, har en tendens til at delaminere som følge af, at det er vanskeligt at bringe bindemidlet til at trænge ind i fiberlaget. Det er blevet forsøgt at reducere denne delamineringstendens ved at imprægnere fibermaterialet med store mængder bindemiddel. Denne 10 teknik frembyder imidlertid den ulempe, at fibermaterialerne bliver stive, og at fremstillingsomkostningerne forøges betydeligt, idet bindemidlet er en relativt dyr bestanddel i materialerne.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et produkt med en nedsat tendens til delaminering uden anvendelse af store 15 mængder bindemiddel.

Formålet opnås ifølge opfindelsen ved en fremgangsmåde, som er kendetegnet ved, at fugtighedsindholdet i fiberlaget indstilles på en værdi på mindst 6 vægtprocent, og at fiberlaget præges ved en temperatur pi over 100°C, før det limes.

20 Under vid- og varmeprægningen af fibermaterialet af den ovenfor nævnte art deformeres de anvendte organiske naturfibre,- og kontaktområdet i skæringspunkterne mellem fibrene forøges betydeligt. Dette resulterer i, at der fremkaldes en kapillarvirkning, som bevirker, at fibermaterialets absorptionsevne forøges betydeligt.

25 Ydermere bevirker deformationen af fibrene i kontaktområderne, at fibermaterialets styrke forøges.

Som følge af den forøgede absorptionsevne forbedres indtrængningen af bindemidlet indenfor de nævnte områder, d.v.s. kontaktområderne, hvori virkningen af bindemidlet bliver optimal sam-30 menlignet med et fiberprodukt, som er blevet præget i kold og tør tilstand.

Dette kommer til udtryk ved en forøgelse af bristnings-længden for fibermaterialet. For et koldpræget fibermateriale forøges bristningslængden gradvis med stigende mængder bindemiddel op til 35 et indhold på ca. 50%, hvorefter bristningslængden aftager. For et våd- og varmepræget fibermateriaie stiger bristningslængden meget hurtigt op til et bindemiddelindhold på ca. 30% og begynder derpå at aftage. Bristningslængden ved et bindemiddelindhold på ca. 30% er imidlertid betydeligt større end for et koldpræget fibermateriale med 2 149927 det optimale bindemiddelindhold på ca. 50%.

Ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse kan der således opnås samme styrke ved at anvende langt mindre mængde bindemiddel end ved den kendte fremgangsmåde. Som ovenfor omtalt 5 skal det samlede fugtighedsindhold i fiberlaget være mindst 6%. Det har ved forsøg vist sig, at bristningslængden med stigende mængde fugtighed forøges betydeligt ved et samlet fugtighedsindhold på ca.

6%, og at denne forøgelse af bristningslængden fortsætter, når fugtighedsindholdet yderligere forøges. Forøgelsen af bristningslæng-10 den fortsætter op til et samlet fugtighedsindhold på ca. 15%, hvorefter en yderligere forøgelse af fugtighedsindholdet ikke fremkalder nogen yderligere forøgelse af bristningslængden.

Det stigende fugtighedsindhold kræver anvendelsen af stigende energimængder til at tørre produktet, og som følge deraf er 15 det normalt ikke ønskeligt at forøge fugtighedsindholdet i fiberlaget til en værdi på over 15%.

Som ovenfor omtalt skal prægetemperaturen være over 100°C. Det har således vist sig, at når der foretages en prægning ved temperaturer under 100°C, fremkalder denne prægning ikke 20 nogen forøgelse at bristningslængden. Ved 100°C forøges bristningslængden imidlertid pludseligt, og denne bristningslængde forøges med stigende temperaturer. Da cellulosefibre misfarves ved temperaturer på ca. 260°C, er det normalt ikke ønskeligt at anvende så høje temperaturer. En sær/igt foretrukket prægetemperatur for normale cellu-25 losefibre ligger omkring 250°C, forudsat at prægehastigheden indstilles på passende måde til denne temperatur.

Opfindelsen skal herefter beskrives nærmere under henvisning til følgende eksempel: 30 A. Prægning af et fiberark.

Til illustration af virkningen af prægetemperaturen, prægehastigheden, prægetrykket og produktets fugtighedsindhold på bristningslængden, udførtes nedennævnte forsøg.

Bristningslængden beregnes baseret på følgende ligning: 35

P

B =- x 105 n x g x b hvori 149927 3 B = bristningslængden udtrykt i meter P = summen af brudbelastninger af et antal forsøg udtrykt i kg n = antal forsøg o 5 g = vægten af arket udtrykt i g/m b = bredden af prøven udtrykt i cm.

Ved disse forsøg anvendtes et prægevalsesæt bestående af en stålprægevalse og en glat gummivalse. Diameteren af stålprægeval-10 sen var 240 mm, og længden var 400 mm. Prægevalsen var elektrisk opvarmet ved hjælp af varmeelementer med en samlet effekt pi 16 kilowatt, hvilket gjorde det muligt at indstille valsens temperatur på en ønsket værdi på op til 350°C. Diameteren af gummivalsen var 100 mm, og dens hårdhed var 75 bestemt ved Shore-Du rometer type 15 A-metoden, som er beskrevet i British Standard Method 2719.

Det anvendte prægemønster svarede til et fløjlsmønster med en afstand mellem de prægede områder på 1,4 mm og med prægede områder med en bredde på 0,3 mm.

Alle forsøg udførtes med prøver med en længde på 18 cm 20 og en bredde på 2,5 cm. I de tilfælde, hvor prøverne befugtedes, skete dette ved hjælp af en luftsprøjtedyse.

Baseret på de opnåede resultater optegnedes kurver, som viser forholdet mellem bristningslængden og de variable faktorer.

I fig. 1 er der vist forholdet mellem bristningslængden, 25 temperaturen og fugtighedsindholdet i fiberarket, idet prægehastigheden, prægetrykket og vægten af fiberarket holdtes konstant. Den anvendte prægehastighed var 75 m/min., prægetrykket 17 kg pr. cm og vægten af arket var 70 g/m . Det fremgår af fig. 1, at forøgelsen af bristningslængden ved anvendelse af temperaturer på op til 100°C 30 er ubetydelig, uanset hvilket fugtighedsindhold, arket har. Ved at anvende et fugtighedsindhold på 6,6% forøges bristningslængden hurtigt ved 100°C, og der opnås en yderligere forøgelse ved temperaturer op til ca. 260°C. Den kurve, som viser bristningslængden for et ark med et fugtighedsindhold på 6,6%, illustrerer, at kurven 35 udflades ved en temperatur på ca. 160°C. Dette skyldes den kendsgerning, at størsteparten af vandet er blevet fordampet ved temperaturer på mellem 100 og 150°C, og at den vandmængde, som er til stede ved temperaturer på ca. 160°C, er så ubetydelig, at der ikke finder nogen yderligere deformation af fibrene sted.

4 149927

Fig. 2 viser bristningslængden som en funktion af prægehastigheden og fugtighedsindholdet, idet prægetemperaturen og prægetrykket holdes konstante. Det fremgår af fig. 2, at der ved lave prægehastigheder opnås en maksimal bristningslængde, når der .5 foretages en prægning af fiberprodukter med et relativt stort fugtig-hedsindhold.

Fig. 3 viser sammenhængen mellem bristningslængden, prægetrykket og prægetemperaturen, idet fugtighedsindholdet holdes konstant. Det fremgår af fig. 3, at styrken ikke forøges væsentligt, 10 når der anvendes et større valsetryk end 17 kg pr. cm valsebredde.

Fig. 4 viser bristningslængden som en funktion af fugtighedsindholdet og prægetemperaturen. Det fremgår af denne figur, at uanset hvilken prægetemperatur, der anvendes, forøges bristningslængden ikke væsentligt ved et fugtighedsindhold pi op til ca. 6%.

15 Ved et samlet fugtighedsindhold på mellem 6 og 10% forøges bristningslængden væsentligt ved anvendelse af prægetemperaturer pi mellem 120 og 250°C. Når fugtighedsindholdet er over ca. 12% forøges styrken ubetydeligt. Produktet bliver imidlertid stift, og der skal anvendes relativt store mængder energi for at tørre det. Som ovenfor 20 nævnt skyldes forøgelsen af styrken ved varmprægning af fugtige fiberark en permanent deformation. Når et fiberark præges ved hjælp af kolde valser sker der alene en sammentrykning af fibrene, og som følge af disses fleksibilitet har de tendens til at genantage deres oprindelige form efter prægningen.

25 B. Limning af prægede fiberark.

Som følge af den permanente deformation, som hovedsageligt finder sted omkring kontaktpunkterne mellem fibrene, og som forøger kontaktområderne, opnås der en væsentlig kapillarvirkning 30 indenfor de nævnte områder. Dette skyldes tildels den kendsgerning, at luften mellem hosliggende fibre, som forhindrer indtrængning af bindemiddel, udpresses.

Styrken af de prægede og limede fiberark er illustreret i fig. 5, som viser bristningslængden som en funktion af mængden af 35 bindemiddel udtrykt i procent af vægten af det arkformede materiale.

Ved de udførte forsøg var fugtighedsindholdet før prægningen 10,7%, og der anvendtes et prægetryk på 17 kg pr. cm valsebredde til at præge et arkformet materiale med en vægt uden bindemiddel på 70 g/m ved en prægehastighed på 75 m/min. Det anvendte bindemiddel 149927 5 var en acryllatex i en koncentration på 25% (tørstof). Bindemidlet påførtes ved hjælp af en luftsprøjtedyse.

Kurven 1 i fig. 5 viser de resultater, som opnåedes ved at undersøge et fibrøst, arkformet materiale, som var blevet præget ved 5 en temperatur på 250°C, og kurven 2 viser de resultater, som opnåedes under lignende betingelser med den undtagelse, at fiberproduktet prægedes ved en temperatur på 15°C.

Fig. 5 viser, at bristningslængden forøges med stigende mængder bindemiddel på op til ca. 30%. Ved denne værdi begynder 10 bristningslængden af aftage. Trækstyrken forøges også med stigende mængder bindemiddel, men bristningslængden aftager som følge af, at vægten af det arkformede materiale forøges med en relativt større hastighed end trækstyrken.

Når der anvendes et fibrøst, arkformet materiale, som er 15 blevet præget ved hjælp af kolde valser, forøges bristningslængden med stigende mængder bindemiddel på op til ca. 50%, hvorved bristningslængden begynder af aftage. Ved at sammenligne de ovenfor nævnte to kurver, fremgår det klart, at den maksimale bristnings-længde for det varmprægede produkt er betydeligt større end for 20 det koldprægede produkt, og at den maksimale bristningslængde for det varmprægede produkt opnås med et bindemiddelindhold, som er betydeligt lavere end for det koldprægede produkt.

Det skal påpeges, at et varmpræget produkt, som ikke indeholder bindemiddel, har en betydeligt større bristningslængde 25 end det koldprægede produkt.