PL218195B1

PL218195B1 - Materiał włókninowy splątany hydraulicznie i sposób wytwarzania materiału włókninowego splątanego hydraulicznie

Info

Publication number: PL218195B1
Application number: PL370919A
Authority: PL
Inventors: Mikael Strandqvist
Original assignee: Sca Hygiene Prod Ab; Sca Hygiene Products Ab
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2014-10-31
Also published as: SE0200997D0; PL370919A1; EP1497489A1; ES2389370T3; EP1497489B1; WO2003083197A1; AU2003214749A1

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest materiał włókninowy splątany hydraulicznie, zwłaszcza układany na mokro albo formowany w postaci piany, a także sposób wytwarzania materiału włókninowego splątanego hydraulicznie.

Znane jest splątywanie albo przeplatanie wirowe, które jest techniką wprowadzoną w latach 1970-ych (patrz na przykład kanadyjski opis patentowy nr CA 841938).

Sposób polega na formowaniu wstęgi włóknistej, którą układa się albo na sucho albo na mokro, a następnie splątuje włókna za pomocą bardzo cienkich strumieni wody pod wysokim ciśnieniem. Niektóre szeregi strumieni wody są skierowane na włókna, to jest na wstęgę, która opiera się na ruchomym sicie. Następnie wstęgę ze splątanych włókien suszy się. Włókna, które się stosuje, mogą być włóknami naturalnymi, a zwłaszcza włóknami z miazgi celulozowej, syntetycznymi włóknami staplowymi, które mogą być włóknami syntetycznymi, na przykład poliestrowymi, poliamidowymi, polietylenowymi, polipropylenowymi albo regenerowanymi włóknami staplowymi, na przykład włóknami wiskozowymi, celulozowymi włóknami wiskozowymi, włóknami typu „lyocell”, itp., i mieszaninami włókien z miazgi celulozowej i włókien staplowych. Materiały o wysokiej jakości układane drogą przeplatania wirowego można wytwarzać przy racjonalnych kosztach, mają one wysoką chłonność i można je stosować na przykład jako materiały do wycierania albo w zastosowaniach przemysłowych, jako materiały jednorazowe przy opiece medycznej, do celów higienicznych, itp.

Z europejskich opisów patentowych nr EP-B-0 333 211 i EP-B-0 333 228 znane jest splątywanie hydrauliczne mieszaniny włókien, w której jeden ze składników włókien jest ciągłym włóknem elementarnym w postaci włókien typu meltblown (rozdmuchiwanych w stanie stopionym).

Z publikacji zgłoszenia patentowego nr WO 96/02701 jest znane splątywanie hydrauliczne wstęgi włóknistej uformowanej w postaci piany. Włókna zawarte we wstędze włóknistej mogą być włóknami z miazgi celulozowej i innymi włóknami naturalnymi i włóknami syntetycznymi.

W czasie splątywania hydraulicznego wstęga włóknista opiera się albo na sicie albo na perforowanym cylindrycznym bębnie metalowym. Przykład urządzenia do splątywania hydraulicznego tego rodzaju jest znany na przykład z europejskiego opisu patentowego nr EP-A-0 223 614, przy czym jednak najczęściej stosowanym rodzajem członów podpierających, jak przedstawiono na przykład w europejskim opisie patentowym nr EP-A-0 483 816, są człony podpierające w postaci sit typu sit stosowanych w związku z wytwarzaniem papieru. Jedna z niedogodności stosowania sit tego rodzaju polega na tym, że wstęga włóknista, która w czasie splątywania hydraulicznego jest poddawana silnemu działaniu strumieni wody, może wnikać i zatrzymywać się pomiędzy nitkami sita, a zatem trudno będzie wtedy oddzielić produkt końcowy od sita.

Z publikacji zgłoszenia patentowego nr WO 01/88261 znane jest stosowanie wytłaczanego sita lub siatki o zamkniętych oczkach z materiału termoplastycznego jako członu podporowego w czasie hydraulicznego splątywania wstęgi włóknistej. Zdejmowanie produktu końcowego z takiej siatki jest prostsze w porównaniu sitem.

Gdy wytwarza się materiał włókninowy, a zwłaszcza materiał, który jest przeznaczony do stosowania jako materiał do wycierania lub ścierania, to należy uwzględniać wiele ważnych właściwości, takich jak chłonność, szybkość wchłaniania, siła zwilżania, miękkość, odkształcalność, niska podatność na strzępienie, wysoka zdolność czyszcząca, itp., przy czym jednak trudno jest łączyć wszystkie te właściwości w jednym i tym samym materiale. Na przykład jest możliwe wytwarzanie splątanego hydraulicznie włókninowego materiału typu tkaniny, miękkiego, mocnego i o niskiej podatności na strzępienie, stosując 100% włókien syntetycznych, przy czym jednak właściwości absorpcyjne takiego materiału będą niskie. Materiały zawierające dużą ilość włókien z miazgi celulozowej mają wysoką zdolność absorpcyjną, lecz niską siłę zwilżalności i wysoką podatność na strzępienie. Właściwości związane z podatnością na zwilżanie i strzępieniem można poprawić przez dodatek środków chemicznych, takich jak środki zwiększające zwilżalność i środki wiążące.

Materiał włókninowy, splątany hydraulicznie, zwłaszcza układany na mokro względnie formowany w postaci piany, zawierający co najmniej 30% wagowo włókien z miazgi i co najmniej 20% wagowo syntetycznych włókien albo włókien elementarnych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że materiał włókninowy wykazuje zmiany gramatury w postaci systematycznego, nie przypadkowego wzoru oraz zawiera liczne poduszeczki o większej gramaturze, wystające z jednej głównej powierzchni materiału, przy czym poduszeczki zawierają jako główny komponent włókna z miazgi i są otoczone

PL 218 195 B1 przez siatkę o mniejszej gramaturze, która zawiera większą ilość włókien syntetycznych bądź włókien elementarnych w stosunku do poduszeczek.

Korzystnie, przeciwna główna powierzchnia materiału jest, korzystnie, powierzchnią gładką.

Korzystnie, materiał zawiera co najmniej 40%, a zwłaszcza co najmniej 50% wagowo włókien z miazgi.

Korzystnie, materiał zawiera co najmniej 30%, a zwłaszcza co najmniej 40% wagowo syntetycznych włókien bądź włókien elementarnych.

Korzystnie, syntetyczne włókna są włóknami staplowymi o długości od 6 do 25 mm.

Korzystnie, materiał ma chłonność co najmniej 5 g/g wody.

Korzystnie, materiał ma szybkość absorpcji, WAT, w kierunku maszynowym MD większą niż

1,5 s/m, a w kierunku poprzecznym do maszynowego CD nie większą niż 2,5 s/m.

Korzystnie, materiał ma szybkość absorpcji, WAT, w kierunku maszynowym MD nie większą niż 1 s/m, a w kierunku poprzecznym do maszynowego CD nie większą niż 2 s/m.

Korzystnie, poduszeczki mają długość i szerokość od 0,2 do 4 mm, a zwłaszcza od 0,5 do 2 mm. Korzystnie, szerokość pasm siatki pomiędzy sąsiednimi poduszeczkami wynosi od 0,2 do 4 mm, a zwłaszcza od 0,5 do 2 mm.

Sposób wytwarzania materiału włókninowego, splątanego hydraulicznie mającego opisane powyżej cechy charakterystyczne, w którym układa się na mokro względnie wytwarza pianę z dyspersji włókien z utworzeniem włóknistej wstęgi, zawierającej co najmniej 30% wagowo włókien z miazgi i co najmniej 20% wagowo syntetycznych włókien bądź włókien elementarnych, w przeliczeniu na całkowitą masę włókien we wstędze włóknistej i prowadzi się hydrauliczne splątywanie wstęgi włóknistej, a następnie kolejno odwadnia się ją i suszy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przynajmniej część etapu splątywania hydraulicznego prowadzi się na perforowanym członie podporowym w postaci wytłaczanego sita o zamkniętych oczkach z termoplastycznego materiału, przy czym wstęgę włóknistą formuje się na sicie formującym i poddaje pierwszemu splątywaniu hydraulicznemu kiedy jest podparta na tym sicie formującym, a następnie przenosi się ją do wytłaczanego sita o zamkniętych oczkach, na którym poddaje się ją dalszemu splątywaniu hydraulicznemu z zastosowaniem wytłaczanego sita mającego otwory o wielkości w kierunku poprzecznym w granicach 0,2 - 4 mm oraz odległości pomiędzy otworami mieszczącej się w granicach 0,2 - 4 mm.

Korzystnie, stosuje się wytłaczane sito, w którym otwory mają wielkość w granicach 0,5 - 2 mm, zaś odległość pomiędzy otworami wynosi w granicach 0,2 - 5 mm.

Korzystnie, w porównaniu z pierwszym splątywaniem hydraulicznym wskazane dalsze splątywanie hydrauliczne prowadzi się po przeciwnej stronie wstęgi włóknistej.

Korzystnie, po odwodnieniu wstęgę poddaje się niezagęszczającemu suszeniu, takiemu jak suszenie powietrzem przelotowym, suszenie w podczerwieni i tym podobne.

Korzystnie, prowadzi się odwadnianie i suszenie wstęgi włóknistej bez prasowania tej wstęgi włóknistej podczas odwadniania i suszenia.

Korzystny skutek rozwiązania według niniejszego wynalazku polega na opracowaniu splątanego hydraulicznie materiału włókninowego, który łączy w sobie takie właściwości jak dobra zwilżalność, zdolność absorpcyjna, miękkość i odkształcalność. Skutek ten osiągnięto za pomocą splątanego hydraulicznie materiału włókninowego, układanego na mokro albo w postaci piany, zawierającego co najmniej 30% wagowo włókien z miazgi celulozowej i co najmniej 20% wagowo syntetycznych włókien albo włókien elementarnych, przy czym materiał włókninowy ma zmienność gramatury w postaci systematycznego, nie przypadkowego wzoru, przy czym zawiera on szereg poduszeczek o wysokiej gramaturze, wystających z jednej z głównych powierzchni wymienionego materiału, przy czym poduszeczki zawierają jako składnik główny włókna z miazgi celulozowej i są otoczone przez siatkę o niższej gramaturze, która zawiera w porównaniu z poduszeczkami stosunkowo wysoką ilość sztucznych włókien albo włókien elementarnych. Przy zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano materiał włókninowy wykazujący szereg zalet, takich jak:

- wygląd materiału podobny do tkaniny,

- wysoką wytrzymałość dzięki siatce z włókien sztucznych,

- wysoką zdolność absorpcyjną zapewnioną przez poduszeczki o dużej zawartości miazgi celulozowej i dzięki utworzonej przez nie trójwymiarowej strukturze, wysoką miękkość i odkształcalność dzięki licznym strzałkom ugięcia zapewnionym przez wzór siatki.

Przeciwna główna powierzchnia materiału jest korzystnie powierzchnią w zasadzie gładką, co zwiększa zdolność materiału do ścierania powierzchni do sucha z wszelkiej pozostałej cieczy.

PL 218 195 B1

Materiał zawiera korzystnie 40%, a zwłaszcza co najmniej 50% wagowo włókien z miazgi celulozowej, i zawiera korzystnie co najmniej 30%, a zwłaszcza co najmniej 40% wagowo syntetycznych włókien albo włókien elementarnych. W jednym z rozwiązań włókna syntetyczne są włóknami staplowymi o długości od 6 do 25 mm.

Korzystne jest to, aby materiał miał zdolność absorpcyjną co najmniej 5 g/g wody.

Ponadto korzystne jest to, aby materiał miał szybkość absorpcji, WAT, w kierunku MD nie większą niż 1,5 s/m, a zwłaszcza nie większą niż 1 s/m, a w kierunku CD nie większą niż 2,5 s/m, a zwłaszcza nie większą niż 2 s/m.

W korzystnym rozwiązaniu poduszeczki mają długość i szerokość od 0,2 do 4 mm, a zwłaszcza od 0,5 do 2 mm. Ponadto korzystne jest to, aby odległość pomiędzy przyległymi poduszeczkami wynosiła od 0,2 do 4 mm, a zwłaszcza od 0,5 do 2 mm.

Korzystne skutki wynalazku wynikają również ze sposobu wytwarzania materiału włókninowego, jak opisano powyżej, przy czym sposób obejmuje układanie na mokro albo tworzenie piany dyspersji włókien z utworzeniem wstęgi włóknistej zawierającej co najmniej 30% wagowo włókien z miazgi celulozowej i co najmniej 20% wagowo syntetycznych włókien albo włókien elementarnych w przeliczeniu na całkowity ciężar włókien w wymienionej wstędze włóknistej, i hydraulicznym splątywaniu wstęgi włóknistej, a następnie kolejne odwadnianie i suszenie, w którym przynajmniej część etapu splątywania hydraulicznego prowadzi się na perforowanym członie podporowym w postaci wytłaczanego sita o zamkniętych oczkach, wymienione sito ma otworki o wielkości w kierunku poprzecznym 0,2 - 4 mm, a odległość pomiędzy otworkami wynosi od 0,2 do 4 mm.

Otworki w wymienionym sicie mają korzystnie wielkość 0,5 - 2 mm, a odległość pomiędzy otworkami wynosi od 0,5 - 2 mm.

W jednym z przykładów wykonania wstęgę włóknistą formuje się na sicie formującym i poddaje najpierw hydraulicznemu splątywaniu w czasie jej opierania się na wymienionym sicie formującym, a następnie przenosi na wytłaczane sito o zamkniętych oczkach, na którym poddaje się ją dalszemu hydraulicznemu splątywaniu.

W porównaniu z pierwszym hydraulicznym splątywaniem dalsze splątywanie prowadzi się korzystnie po przeciwnej stronie włóknistej wstęgi.

Po odwodnieniu wstęgę poddaje się niezagęszczającemu suszeniu, takiemu jak suszenie powietrzem przelotowym, suszenie w podczerwieni, itp. W celu utrzymywania objętości i chłonności materiału w czasie odwadniania i suszenia nie prowadzi się żadnego prasowania włóknistej wstęgi.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie do hydraulicznego splątywania włóknistej wstęgi, fig. 2 - schematycznie w widoku perspektywicznym, w powiększonej skali, sito stosowane do podpierania włóknistej wstęgi w czasie hydraulicznego splątywania, fig. 3 - obraz materiału włókninowego według wynalazku w powiększeniu około 30 razy, fig. 4 i 5 - obrazy z mikroskopu elektronowego (SEM) przedstawiające strukturę materiału włókninowego według wynalazku.

Materiał włókninowy splątany hydraulicznie, według wynalazku wytwarzany jest z zastosowaniem urządzenia do hydraulicznego splątywania włókien wstęgi.

Urządzenie tego typu przedstawione schematycznie na fig. 1 do wytwarzania materiału tak zwanego splątanego hydraulicznie albo przeplatanego wirowo, składa się ze zbiornika 10, na przykład urządzenia do rozcierania na miazgę, w którym przygotowuje się mokrą albo spienioną dyspersję włókien, którą poprzez skrzynię wlewową 11 rozprowadza się na perforowanym członie podporowym. Ten perforowany człon podporowy w postaci sita formującego 12 jest korzystnie sitem jakiegokolwiek konwencjonalnego rodzaju, stosowanym w przemyśle papierniczym, które nadaje się do formowania i do etapu pierwszego splątywania w celu splecenia ze sobą przynajmniej włókien syntetycznych zawartych we wstędze. Następnie uformowaną włóknistą wstęgę 13 poddaje się hydraulicznemu splątywaniu za pomocą kilku szeregów dysz 14, z których strumienie wody pod bardzo wysokim ciśnieniem kieruje się na włóknistą wstęgę, gdy ta jest wciąż podpierana przez perforowany człon podporowy w postaci sita formującego 12. Następnie włóknistą wstęgę poddaje się obciekaniu nad skrzynkami ssącymi 15. W ten sposób strumienie wody dokonują splątania włóknistej wstęgi, to jest przeplatania włókien. Odpowiednie ciśnienia w dyszach do splątywania są przystosowane do materiału włóknist ego, nadawania włóknistej wstędze powierzchni właściwej, itp. Wodę z dysz splątujących 14 usuwa się poprzez skrzynki ssące 15 i pompuje do instalacji do oczyszczania wody, a następnie zawraca do stacji splątywania.

PL 218 195 B1

Co do dalszego opisu technologii splątywania hydraulicznego albo, jak jest to także nazywane, do przeplatania wirowego, należy odnieść się na przykład do wyżej wspomnianego kanadyjskiego opisu patentowego nr CA 841938.

Wstęgę włóknistą 13 albo układa się na mokro albo formuje w postaci piany. W procesie układania na mokro włókna dysperguje się w cieczy, normalnie w wodzie, w sposób podobny jak w przemyśle papierniczym, i rozcieńczoną dyspersję włókien odkłada na perforowanym członie podporowym, na którym odwadnia się ją z utworzeniem ciągłego materiału w postaci wstęgi. Dyspersję włókien można rozcieńczać do każdej konsystencji, którą stosuje się typowo w konwencjonalnym procesie papierniczym. Proces tworzenia piany jest odmianą procesu układania na mokro, przy czym do dyspersji włókien dodaje się środek powierzchniowo czynny, samą dyspersję spienia się i spienioną dyspersję włókien odkłada na perforowanym podłożu. W procesie tworzenia piany uzyskuje się bardzo równomierny rozkład, przy czym jest także możliwe stosowanie włókien dłuższych niż w konwencjonalnym procesie układania na mokro.

Włókna stosowane do tworzenia dyspersji włókien stanowią mieszaninę włókien z miazgi celulozowej i syntetycznych włókien staplowych albo syntetycznych włókien elementarnych. Włókna z miazgi celulozowej można wybierać z każdego rodzaju miazgi i ich mieszanin. Miazga charakteryzuje się korzystnie tym, że składa się całkowicie z naturalnych włókien celulozowych i może obejmować włókna bawełniane, jak również włókna drzewne. Korzystne włókna z miazgi celulozowej pochodzą z miazgi papierniczej z drewna drzew liściastych, chociaż stosować można miazgę z drewna drzew iglastych i miazgę bezdrzewną, taką jak konopie i sizal. Długość włókien z miazgi może zmieniać się od mniej niż 1 mm w przypadku miazgi z drzew iglastych do 6 mm w przypadku niektórych rodzajów miazgi z drzew liściastych. Dyspersja włókien powinna zawierać co najmniej 30% wagowo włókien z miazgi w przeliczeniu na całkowity ciężar włókien.

Włókna syntetyczne mogą być każdymi odpowiednimi włóknami syntetycznymi albo regenerowanymi włóknami celulozowymi. Przykłady powszechnie stosowanych włókien syntetycznych obejmują poliestry, polietylen, polipropylen, poliamid, polilaktydy i ewentualnie ich kopolimery. Przykłady włókien regenerowanych obejmują sztuczny jedwab, wiskozę i włókna typu „lyocell”. Włókna sztuczne mogą mieć postać długich włókien staplowych. Korzystna długość włókien staplowych stosowanych w procesie układania na mokro albo tworzenia piany wynosi od 6 do 25 mm. Grubość włókien może zmieniać się od 0,3 do 0,6 dtex. Dyspersja włókien powinna zawierać co najmniej 20% wagowo włókien syntetycznych w przeliczeniu na całkowitą masę (całkowity ciężar) włókien.

Sztuczne włókna elementarne są korzystnie włóknami typu „spunlaid” albo typu „meltblown” (układanymi wirowo albo rozdmuchiwanymi w stanie stopionym) elementarnymi włóknami z odpowiednich termoplastycznych polimerów, takich jak polietylen, polipropylen, poliamidy, poliestry i polilaktydy. Oczywiście można stosować także kopolimery tych polimerów, jak również polimery naturalne o właściwościach termoplastycznych.

Wstęgę włóknistą 13 obraca się o 180° i przenosi na drugi perforowany człon podporowy w postaci wytłaczanego sita 16, które w korzystnym rozwiązaniu wynalazku jest utworzony z wytłaczanego sita z tworzywa sztucznego o zamkniętych oczkach, jak opisano w publikacji zgłoszenia patentowego nr WO 01/88261. Sito z tworzywa sztucznego według wynalazku może składać się z jednej warstwy, jak przedstawiono na fig. 2, albo z dwóch albo więcej warstw nałożonych jedna na drugiej. Sito można ewentualnie wzmocnić drutami wzmacniającymi 17, które rozciągają się w przewidywanym maszynowym kierunku sita wytłaczanego/sita splątującego 16 z tworzywa sztucznego. Druty wzmacniające można rozmieszczać także w kierunku poprzecznym sita albo zarówno w kierunku wzdłużnym, jak i poprzecznym. Wytwarzanie sita z tworzywa sztucznego można prowadzić na przykład w sposób znany z amerykańskiego opisu patentowego nr US 4740409. Sito z tworzywa sztucznego jest wyposażone w wiele otworów 18, które będą opisane bardziej dokładnie niżej.

Wstęgę poddaje się po raz drugi splątywaniu hydraulicznemu za pomocą kilku rzędów dysz 19, gdy opiera się ona jeszcze na członie sitowym w postaci wytłaczanego sita 16. W porównaniu z pierwszym splątywaniem drugie splątywanie hydrauliczne ma miejsce z przeciwnej strony wstęgi włóknistej 13. Wstęgę włóknistą poddaje się obciekaniu na skrzynkach ssących 20.

Dalsze odwadnianie wstęgi włóknistej ma miejsce nad skrzynkami ssącymi w czasie przenoszenia wstęgi włóknistej 13 na sito odwadniające 22. To dalsze odwadnianie może ewentualnie mieć miejsce, gdy wstęga włóknista wciąż opiera się na członie sitowym w postaci sita wytłaczanego 16 z tworzywa sztucznego.

PL 218 195 B1

Splątany materiał doprowadza się następnie do stacji lub stanowiska suszenia 23 w celu wysuszenia zanim wykończony materiał będzie poddawany zwijaniu w role i przetwarzany. Suszenie można prowadzić drogą przedmuchiwania gorącego powietrza przez wstęgę włóknistą, a także za pomocą suszarek podczerwonych albo inną niezagęszczającą techniką suszenia. W czasie odwadniania i suszenia korzystnie nie prowadzi się żadnego prasowania włóknistej wstęgi. Przed przetwarzaniem materiał można poddawać obróbkom różnego rodzaju, takim jak obróbka drogą wyładowania ulotowego albo plazmowego 24, obróbka środkami chemicznymi każdego pożądanego rodzaju, itp. Obróbka drogą wyładowania ulotowego albo plazmowego może być prowadzona korzystnie po suszeniu, natomiast środki chemiczne można dodawać albo do dyspersji włókien albo po odwodnieniu wstęgi drogą drukowania rozpyłowego, itp.

W rozwiązaniach przedstawionych na fig. 2 otworki 15 w wytłaczanym sicie 16 mają kształt prostokątny, lecz jest oczywiste, że ten kształt może zmieniać się do każdego kształtu geometrycznego. Oczka w sicie mają korzystnie wielkość otworów w przedziale 0,2 - 4 mm, a zwłaszcza 0,5 - 2 mm. Wielkość otworów jest tu określona jako wielkość pomiędzy przeciwnymi krawędziami bocznymi albo narożnikami. Otworki/otwory mają w zasadzie tę samą wielkość albo mogą mieć różne wielkości i są rozłożone równomiernie na sicie albo rozmieszczone z utworzeniem wzorów z naprzemiennymi grupami otworów o różnej wielkości. Zmieniać się może także kształt poprzeczny otworów w kierunku z i może on być na przykład w zasadzie prostokątny, naprzemiennie wypukły albo wklęsły. Odległość pomiędzy otworkami może zmieniać się w przedziale 0,2 - 4 mm, a zwłaszcza 0,5 - 2 mm. Odległość pomiędzy otworami określa się jako najkrótszą odległość pomiędzy przyległymi otworkami.

W przypadku, gdy sito składa się z dwóch albo kilku warstw rozmieszczonych jedna na wierzchu drugiej, to różne warstwy mogą mieć różne wielkości otworków, na przykład z większymi otworkami w górnej warstwie i mniejszymi otworkami w warstwie dolnej, co jest znane z publikacji międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr WO 01/88261. W ten sposób włókna mogą wnikać do dołu do większych otworków w górnej warstwie, lecz mogą być zatrzymywane w czasie splątywania przez dolną warstwę.

Powierzchnia, która jest przeznaczona do podpierania wstęgi włóknistej, może być powierzchnią w zasadzie gładką, albo może mieć strukturę trójwymiarową w celu nadania odpowiedniej trójwymiarowej struktury materiałowi poddawanemu splątywaniu hydraulicznemu.

Stosować można także i inne perforowane podpory oraz sita innego rodzaju, które mają otworki o podanych wyżej wielkościach.

Przy hydraulicznym splątywaniu dyspersji włókien przez wyposażone w otworki wytłaczane sito 16, krótsze włókna z miazgi, które są bardziej ruchliwe, będą w większym stopniu postępować za wodą, która ścieka przez otworki 18 i będą gromadzić się w tych otworkach, natomiast dłuższe włókna sztuczne (syntetyczne), które są mniej ruchliwe i są łatwiej przeplatane przez strumienie wody, będą w większym stopniu pozostawać na swoim miejscu na wytłaczanym sicie 16 i gromadzić się tworząc mocną siatkę włóknistą.

Wynikiem tego będzie materiał włókninowy, który ma wiele poduszeczek 25 wystających z jednej z głównych powierzchni materiału, przy czym wymienione poduszeczki zawierają jako główny składnik włókna 26 z miazgi, które w czasie obciekania nagromadziły się w otworach 18 wytłaczanego sita 16. Określenie „główny składnik” oznacza w tym wypadku, że więcej niż 50% wagowo, korzystnie więcej niż 60% wagowo, a zwłaszcza więcej niż 70% wagowo włókien zawartych w wymienionych poduszeczkach to są włókna 26 z miazgi. Mniejszy udział włókien w poduszeczkach 16 będą stanowić oczywiście włókna syntetyczne.

Poduszeczki 25 z włókien z miazgi są otoczone siatką 27, która w porównaniu z poduszeczkami 25 zawiera stosunkowo wysoką ilość włókien syntetycznych 27. W korzystnym rozwiązaniu wynalazku więcej niż 50% wagowo, korzystnie więcej niż 60% wagowo, a zwłaszcza więcej niż 70% wagowo włókien zawartych w wymienionej siatce to są włókna syntetyczne 28. Dłuższe włókna syntetyczne podlegają łatwiejszemu splątywaniu i będą przeplatać się ze sobą tworząc mocną ciągłą siatkę 27, która będzie nadawać materiałowi włóknistemu większą wytrzymałość. Poduszeczki z włókien 26 z miazgi przyczyniają się do zwiększenia chłonności materiału włóknistego i jest to pokazane na fig. 4 i 5 przedstawiających obrazy SEM materiału włóknistego według wynalazku, na których widać nagromadzenie się włókien 26 z miazgi z utworzeniem poduszeczek 25. Ponadto widać w jaki sposób te poduszeczki 25 są otoczone przez siatkę i widać to także z obrazu z mikroskopu optycznego na fig. 3.

W celu uzyskania wyraźnego efektu „poduszkowego” lub tłumiącego co najmniej 30% wagowo, a zwłaszcza co najmniej 40% włókien w materiale powinno być włóknami z miazgi, a w celu zapewnienia

PL 218 195 B1 mocnej siatki z syntetycznych poprzeplatanych włókien co najmniej 20% wagowo, a zwłaszcza co najmniej 30% wagowo włókien w materiale powinno być włóknami syntetycznymi.

Długość i szerokość poduszeczek 25 będą odpowiadać wielkości otworków 18 sita 16, a szerokość pasm siatki 27 pomiędzy poduszeczkami 25 będzie odpowiadać odległości pomiędzy sąsiednimi otworkami 18 sita 16.

Przeciwna główna powierzchnia materiału jest korzystnie w zasadzie gładka w porównaniu z pierwszą powierzchnią, która ma wyraźną strukturę trójwymiarową wyposażoną w liczne wystające poduszeczki. Nadaje to materiałowi dwustronność, przy czym jedna strona jest bardziej „szorstka” i przystosowana do usuwania z powierzchni i wychwytywania cieczy, gęstych cieczy i stałych cząstek. Przeciwna gładka powierzchnia jest przystosowana do wycierania powierzchni z cieczy do sucha.

Jak opisano niżej, na materiałach włóknistych przeprowadzono próby.

Dyspersję z włókien utworzoną w postaci piany przygotowano z wody, środka powierzchniowo czynnego i mieszaniny włókien z miazgi i syntetycznych włókien o długości włókien staplowych. Środek powierzchniowo czynny dodawano do wody w ilości 0,03% wagowo. Spienioną dyspersję włókien układano na sicie, a formowanie prowadzono przy zawartości powietrza w pianie 30 - 50% objętościowo. Wstęgę włóknistą poddawano splątywaniu hydraulicznemu na tym samym sicie, które wykorzystywano do jej formowania. Następnie, jak opisano wyżej, wstęgę przenoszono do prasowanego sita z tworzywa sztucznego o zamkniętych oczkach, które ma otworki o wielkości 0,89 x 0,84 mm, a odległość pomiędzy otworkami wynosi 0,46 mm. Z kolei wstęgę poddawano splątywaniu hydraulicznemu po przeciwnej stronie. Główną część splątywania hydraulicznego prowadzono na pierwszym sicie w celu nadania materiałowi maksymalnej wytrzymałości. Ogólne zużycie energii przy splątywaniu hydraulicznym wynosiło około 200 kWh/tonę.

Następnie wstęgę włóknistą poddawano odwadnianiu za pomocą próżniowych skrzynek ssących i suszono drogą tak zwanego suszenia przelotowym powietrzem (TAD).

Włókna stosowane do formowania wstęgi włóknistej miały następujący skład:

P r z y k ł a d 1:

25% wagowo poliestru (PET) z KoSa,

1,7 dtx/19 mm,

17% wagowo polipropylenu (PP) z Fibervisions,

1,7 dtx/18 mm,

58% wagowo włókien z bielonej miazgi siarczanowej z Korsnas, Vigor Fluff.

P r z y k ł a d 2:

40% wagowo polipropylenu (PP) z Fibervisions,

1,7 dtx/18 mm,

50% włókien z bielonej miazgi siarczanowej z Korsnas, Vigor Fluff.

Jako materiał porównawczy stosowano włókninowy materiał do wycierania, dostępny pod znakiem handlowym E-Tork Strong™. Wytwarza się go drogą tworzenia na mokro mieszaniny włókien, a następnie ich splątywania hydraulicznego, przy czym jednak nie stosuje się żadnego wytłaczanego sita z tworzywa sztucznego o zamkniętych porach, a proces splątywania hydraulicznego prowadzi się na konwencjonalnym sicie papierniczym. Materiał nie ma trójwymiarowej struktury w postaci wzoru, jak zastrzeżono w niniejszym wynalazku, lecz bardziej jednorodny rozkład włókien.

Skład włókien w materiale porównawczym był, jak następuje:

Odnośnik: 25% wagowo poliestru (PET) z KoSa,

1,7 dtx/19 mm,

17% wagowo polipropylenu (PP) z Steen,

1,7 dtx/18mm

58% wagowo włókien z bielonej miazgi siarczanowej z Korsnas, Vigor Fluff.

Zatem skład włókien jest taki sam jak w Przykładzie 1 z tym wyjątkiem, że włókna PP pochodziły od innego producenta.

Ocenę prowadzono pod kątem właściwości wytrzymałościowych zarówno w stanie suchym, jak i mokrym, chłonności. szybkości wycierania i dała ona następujące wyniki przedstawione w Tabeli niżej:

PL 218 195 B1

T a b e l a 1

	Przykład 1	Przykład 2	Odnośnik
Powierzchnia właściwa, g/m²	76,4	88,0	83,0
Grubość, μιτι	623	641	357
Objętość właściwa, cm³/g	8,2	7,3	4,3
Sztywność przy rozciąganiu MD, N/m	30230	38385	57518
Sztywność przy rozciąganiu CD, N/m	2096	6488	6689
Wskaźnik sztywności przy rozciąganiu, Nm/g	104	179	236
Sztywność przy rozciąganiu MD na sucho, N /m	3126	3061	1499
Sztywność przy rozciąganiu CD na sucho, N/m	672	745	630
Wskaźnik sztywności przy rozciąganiu na sucho, Nm/g	19	17	12
Rozciąganie KD, %	28	33	13
Rozciąganie CD, %	71	45	44
Rozciąganie, pierwiastek kwadratowy (MDCD), %	45	39	24
Praca przy zerwaniu MD, J/m²	647	714	251,
Pracą przy zerwaniu CD, J/m²	347	238	261
Wskaźnik pracy przy, J/g	6	5	3
Wytrzymałość na rozciąganie MD, woda, N/m,	2066	3028	568
Wytrzymałość na rozciąganie CD, woda. N/m,	330	619	185
Wskaźnik rozciągania, woda, Nm/g	10,8	15,6	3,9
Wytrzymałość względna, woda, %	57	91	33
Wytrzymałość na rozciąganie MD, środek powierzchniowo czynny. N/m,	1536	3002	407
Wytrzymałość na rozciąganie CD, środek powierzchniowo czynny. N/m,	330	647	122
Wskaźnik rozciągania, środek powierzchniowo czynny, Nm/g	9,3	18,2	2,5
Wytrzymałość względna, środek powierzchniowo czynny, %	49	96	15
Absorpcja wg DIN, woda, g/g	6,0	5,1	3,9
Szybkość absorpcji WAT, kierunek x, (CD), s/m	0,4	0,7	1,7
Szybkość absorpcji WAT, kierunek y, (MD), s/m	0,8	1,3	2,7
Strzępienie na mokro, części/m²	397	228	259

Sztywność przy rozciąganiu, wytrzymałość na rozciąganie, pracę przy zerwaniu i rozciąganie mierzono zgodnie z metodą badania SCAN-P 44:81.

Absorpcję według DIN mierzono metodą badania zgodnie z DIN 54-540, część 4, z modyfikacją polegającą na tym, że próbkę zawieszano w czasie moczenia pionowo, a nie poziomo, jak w metodzie standardowej.

Szybkość absorpcji WAT mierzono metodą badania SCAN-P 62:88, przy czym jednak wprowadzono następujące modyfikacje próbki: zamiast przewidywać całkowitą powierzchnię właściwą od 100 ₃ do 150 g/m³ wiązki próbek, to celem była grubość 1 mm. Nie prowadzono żadnych pomiarów szybkości absorpcji w kierunku z.

Te wyniki wskazują na lepsze właściwości wytrzymałościowe w warunkach zarówno suchych, jak i mokrych, materiałów włókninowych według wynalazku. Uważa się, że jest to spowodowane obecnością w strukturze materiału mocnej siatki, którą tworzą syntetyczne włókna zawarte w materiale, przy czym wymieniona siatka jest mniej lub bardziej ciągła. W przypadku wytrzymałości materiału ważną rolę odgrywa także wybór włókien syntetycznych, a z wyników badań widać, że Przykład 2, który zawiera 40% wagowo włókien polipropylenowych (1,7 dtx/18 mm), ma lepsze właściwości wytrzymałościowe w porównaniu z Przykładem 1 zawierającym mieszaninę poliestru i polipropylenu,

PL 218 195 B1

25% włókien poliestrowych (1,7 dtx/19 mm) i 17% włókien polipropylenowych (1,7 dtx/18 mm). Przy tym jednak obydwa materiały mają znacznie wyższe wytrzymałości, to jest wytrzymałość na rozciąganie (na sucho, z wodą, ze środkiem powierzchniowo czynnym), rozciągliwość i pracę przy zerwaniu w porównaniu z materiałem porównawczym.

Materiały według wynalazku mają mniejszą sztywność niż materiał porównawczy.

Materiały według wynalazku mają ponadto lepsze właściwości absorpcyjne, zarówno chłonność ogólną, jak i szybkość absorpcji albo wycierania (WAT) w porównaniu z materiałem porównawczym. Uważa się, że jest to spowodowane połączeniem wysokiej koncentracji włókien z miazgi zawartych w dużej liczbie poduszeczek wystających z jednej strony materiału, przy czym wymienione poduszeczki włókien z miazgi są zdolne do absorbowania i trzymania cieczy, i siatki przeważnie z włókien syntetycznych, przy czym wymieniona siatka jest przystosowana do rozprowadzania cieczy w materiale.

Claims

1. Materiał włókninowy, splątany hydraulicznie, zwłaszcza układany na mokro względnie formowany w postaci piany, zawierający co najmniej 30% wagowo włókien z miazgi i co najmniej 20% wagowo syntetycznych włókien albo włókien elementarnych, znamienny tym, że materiał włókninowy wykazuje zmiany gramatury w postaci systematycznego, nie przypadkowego wzoru oraz zawiera liczne poduszeczki (25) o większej gramaturze, wystające z jednej głównej powierzchni materiału, przy czym poduszeczki zawierają jako główny komponent włókna (26) z miazgi i są otoczone przez siatkę (27) o mniejszej gramaturze, która zawiera większą ilość włókien syntetycznych bądź włókien elementarnych (28) w stosunku do poduszeczek (25).

2. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że przeciwna główna powierzchnia materiału jest, korzystnie, powierzchnią gładką.

3. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera co najmniej 40%, a zwłaszcza co najmniej 50% wagowo włókien (26) z miazgi.

4. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera co najmniej 30%, a zwłaszcza co najmniej 40% wagowo syntetycznych włókien bądź włókien elementarnych (28).

5. Materiał według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że syntetyczne włókna są włóknami staplowymi o długości od 6 do 25 mm.

6. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że ma chłonność co najmniej 5 g/g wody.

7. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że ma szybkość absorpcji, WAT, w kierunku maszynowym MD większą niż 1,5 s/m, a w kierunku poprzecznym do maszynowego CD nie większą niż 2,5 s/m.

8. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że ma szybkość absorpcji, WAT, w kierunku maszynowym MD nie większą niż 1 s/m, a w kierunku poprzecznym do maszynowego CD nie większą niż 2 s/m.

9. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że poduszeczki (25) mają długość i szerokość od 0,2 do 4 mm, a zwłaszcza od 0,5 do 2 mm.

10. Materiał według zastrz. 1, znamienny tym, że szerokość pasm siatki (27) pomiędzy sąsiednimi poduszeczkami (25) wynosi od 0,2 do 4 mm, a zwłaszcza od 0,5 do 2 mm.

11. Sposób wytwarzania materiału włókninowego, splątanego hydraulicznie określonego w zastrz. 1, w którym układa się na mokro względnie wytwarza pianę z dyspersji włókien z utworzeniem włóknistej wstęgi, zawierającej co najmniej 30% wagowo włókien z miazgi i co najmniej 20% wagowo syntetycznych włókien bądź włókien elementarnych, w przeliczeniu na całkowitą masę włókien we wstędze włóknistej i prowadzi się hydrauliczne splątywanie wstęgi włóknistej, a następnie kolejno odwadnia się ją i suszy, znamienny tym, że przynajmniej część etapu splątywania hydraulicznego prowadzi się na perforowanym członie podporowym w postaci wytłaczanego sita (16) o zamkniętych oczkach z termoplastycznego materiału, przy czym wstęgę włóknistą formuje się na sicie formującym (12) i poddaje pierwszemu splątywaniu hydraulicznemu kiedy jest podparta na tym sicie formującym (12), a następnie przenosi się ją do wytłaczanego sita (16) o zamkniętych oczkach, na którym poddaje się ją dalszemu splątywaniu hydraulicznemu z zastosowaniem wytłaczanego sita (16) mającego otwory (18) o wielkości w kierunku poprzecznym w granicach 0,2 - 4 mm oraz odległości pomiędzy otworami mieszczącej się w granicach 0,2 - 4 mm.

PL 218 195 B1

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że stosuje się wytłaczane sito (16), w którym otwory (18) mają wielkość w granicach 0,5 - 2 mm, zaś odległość pomiędzy otworami wynosi w granicach 0,2 - 5 mm.

13. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że w porównaniu z pierwszym splątywaniem hydraulicznym wskazane dalsze splątywanie hydrauliczne prowadzi się po przeciwnej stronie wstęgi włóknistej (13).

14. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że po odwodnieniu wstęgę poddaje się niezagęszczającemu suszeniu, takiemu jak suszenie powietrzem przelotowym, suszenie w podczerwieni i tym podobne.

15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że prowadzi się odwadnianie i suszenie wstęgi włóknistej bez prasowania tej wstęgi włóknistej podczas odwadniania i suszenia.