FI106566B - Menetelmä selluloosa- tai selluloosa-synteesikuituseosten kuitujen välisen adheesiolujuuden parantamiseksi ja säätämiseksi nonwoven-kangastuotteiden valmistusmenetelmässä - Google Patents

Menetelmä selluloosa- tai selluloosa-synteesikuituseosten kuitujen välisen adheesiolujuuden parantamiseksi ja säätämiseksi nonwoven-kangastuotteiden valmistusmenetelmässä Download PDF

Info

Publication number
FI106566B
FI106566B FI981366A FI981366A FI106566B FI 106566 B FI106566 B FI 106566B FI 981366 A FI981366 A FI 981366A FI 981366 A FI981366 A FI 981366A FI 106566 B FI106566 B FI 106566B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
cellulose
fiber
fibers
polyolefin
cellulosic
Prior art date
Application number
FI981366A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI981366A0 (fi
FI981366A (fi
Inventor
Simo Maekipirtti
Heikki Bergholm
Original Assignee
Suominen Oy J W
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suominen Oy J W filed Critical Suominen Oy J W
Priority to FI981366A priority Critical patent/FI106566B/fi
Publication of FI981366A0 publication Critical patent/FI981366A0/fi
Priority to DE69936684T priority patent/DE69936684T2/de
Priority to AT99660101T priority patent/ATE368762T1/de
Priority to EP99660101A priority patent/EP0964093B1/en
Publication of FI981366A publication Critical patent/FI981366A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI106566B publication Critical patent/FI106566B/fi

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D04H1/48—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres in combination with at least one other method of consolidation
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D04H1/48—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres in combination with at least one other method of consolidation
    • D04H1/49—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres in combination with at least one other method of consolidation entanglement by fluid jet in combination with another consolidation means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D04H1/492—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres by fluid jet
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D04H1/498—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres entanglement of layered webs
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D04H1/542—Adhesive fibres
    • D04H1/544—Olefin series
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/02—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements ultrasonic or sonic; Corona discharge
    • D06M10/025—Corona discharge or low temperature plasma

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Description

106566
Menetelmä selluloosa- tai selluloosa-synteesikuituseosten . kuitujen välisen adheesiolujuuden parantamiseksi ja säätämi seksi nonwoven-kangastuotteiden valmistusmenetelmässä 5 Uusi menetelmäkombinaatio kohdistuu selluloosa- tai sellu-loosasynteesikuituseosten muodostamien, vesineulattujen ja termosidottujen kankaiden valmistuksen yhteydessä tapahtuvaan, saman- ja erilaatuisten kuitujen välisen adheesion parantamiseen ja säätöön.
10 Menetelmässä käytetään sekä luonnollisia että regeneroituja selluloosakuituja ja lähinnä polyolefiini- ja polyesteri-syn-teesikuituja.
Regeneroidut selluloosakuidut voidaan sekoittaa synteesikui-tuihin jo ennen termosidonta- tai vesineulausprosessia. Ly-15 hyiden puuselluloosakuitujen muodostama kuitukerros, joko sinänsä tai esiseoksena polyolefiini-mikrokuidun kanssa, ve-sineulataan synteesikuitualustaan tavanomaisin menetelmin, pyrkien selluloosan suhteen joko laminaattiin tai mahdollisimman hyvään sekoittumisasteeseen.
20 Kuitujen välisen adheesion parantamisella pyritään nonwoven-tuotteessa, korkeiden lujuusominaisuuksien ohella, korkeaan absorptiokykyyn sekä stabiilin ja pölyämättömän, korkean sel-luloosapitoisuuden omaavan tuoterakenteen valmistamiseen. Ad-^ heesion parantaminen perustuu useiden, kuituihin ja/tai neu- 25 lattuihin tuotteisiin kohdistuvien, samanaikaisten tai perättäisten osamenetelmien kombinaatioon vesineulaus- ja ter-mosidontaprosessien yhteydessä.
Lääkinnällisiin sovellutuksiin käytettävät tekstiilimateriaa- _ \ 30 lit käsittävät kuidut, mono- ja multifilamenttilangat, woven- • .
ja nonwoven-tuotteet sekä komposiitit. Lääkintätekstiilien päävaatimukset, käyttötarkoituksesta riippuen, ovat imukykyi-syys, lujuus, taipuisuus, pehmeys, ajoittain biostabiilisuus tai biodegradoitavuus. Puuvilla-, puu- ja silkkikuitu ovat 35 lääketekstiilien yleisimmät luonnolliset materiaalit. Nämä yhdessä regeneroitujen selluloosakuitujen (mm. raionviskoosi) kanssa ovat ekstensiivisesti käytettyjä kirurgisissa, ei-im- 2 106566 plantoitavissa materiaaleissa ja terveydenhoito- ja hygieniatuotteissa. Synteettisistä materiaaleista lääkintäteks-tiileissä hyödynnetään lähinnä polyestereitä, polyamideja ja polyolefiinejä.
5 Uusi säätömenetelmä liittyy lähinnä kirurgisiin sekä terveydenhoito- ja hygieniatekstiileihin. Edellinen ryhmä sisältää mm. haavasidetekstiilit, harsot, laastarit ja jälkimmäinen kirurgiset vaatetustekstiilit, peitteet, inkontinenssi-vaipat, suojavaatteet, puhdastilapyyhkeet jne.
10 Nonwoven-tuotteina näitä lääkintätekstiilejä valmistetaan lähinnä kahta menetelmäryhmää eli termosidonta- ja vesineulas-menetelmiä käyttäen. Nestemäisinä käytettävien sidontapoly-meerien tai vastaavien sideaineiden käyttöä lääkintätekstii-leissä vältetään lähinnä hygienia- ja myös tuoteominaisuus-15 syistä. Nestemäiset, lyhytketjuiset sideaineet peittävät ja kapseloivat erityisesti absorboivat kuidut sekä estävät myös semipermeaabelien, absorboivien tekstiilien (kirurgiset vaa-teteksiilit) syntymiseen.
Valmistustekniikasta johtuen nonwoven-tekstiilien rakenteesta 20 irtoava hienojakoinen selluloosapöly on erittäin haitallinen. Pölymuodostus mm. aiheutuu mm. sekä luonnollisten että synteettisten selluloosakuitujen alhaisesta pituudesta, mikrofi-brillaatiosta ym. tekijöistä. Sairaaloiden leikkaussali- ja eräiden erikoisosastojen ilman puhtausvaatimukset asettavat 25 varsin ahtaat rajat mm. lääkintätekstiilien hiukkasemissiol-. le. USA:n Federal Standard 209E, 1992 määrittelee puhdastilo- jen puhtausluokan 100 ilman sisältävän läpimitaltaan, d £ 0,5 pm:ä olevia hiukkasia korkeintaan 100 kpl/Cu*ft eli 3531 kpl/m3. Tätä arvoa on esimerkiksi puukuitua sisältävillä ve-30 sineulatuilla kankailla (50 p-% selluloosaa, paino 70 g/m2) , tavanomaisilla testimenetelmillä mitattuna, erittäin vaikea . saavuttaa. Vesineulattu kangas on lisäksi valmistusmenetelmän variaatioista riippumatta puuselluloosakuitujen lyhyyden ja leveän pituusjakautuman takia selluloosapölyn irtoamisen suh-35 teen hyvin labiili sekä erityisen herkkä taivutukselle ja leikkaukselle sekä näitä vastaaville kuormitustavoille (ja vastaavasti testimenetelmille).
Uusi säätömenetelmä on useiden osamenetelmien kombinaatio, ja 3 106566 se perustuu teknisiin mittauksiin ja havaintoihin. Keksinnön tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.
Keksinnön kohteena on siten menetelmä selluloosa- tai sellu-5 loosa-synteesikuituseosten, erityisesti -polyolefiinikui- tuseosten kuitujen välisen adheesiolujuuden parantamiseksi ja säätämiseksi, missä sanotuista kuiduista ja/tai kuituseok-sista muodostettujen harsojen ja/tai formaattien muodostamien rainojen sidontaan sovelletaan vesineulaus- ja/tai teriö mosidontamenetelmiä, jonka menetelmän mukaan ennen sidontaprosessia, selluloosakuidun pintaenergian arvoja kohotetaan, kohottamalla samanaikaisesti sen pintakerroksen kiteisyysastetta ja pitkää identiteettiperiodia sekä muuntamalla sen kiderakenne selluloosa-II- tai selluloosa-I-raken-15 teestä korkean lämpötilan selluloosa-IV-rakenteeksi, lämpökä- sittelemällä selluloosakuitua polaarisessa, selluloosaa ei— liuottavassa nesteessä, kohotetussa lämpötilassa, ennen sidontaprosessia, selluloosan sidonnassa käytettävän 20 synteesikuidun pintakerroksen molekyyliketjujen pituutta alennetaan, kuidun pintakerroksesta sidonnassa muodostuvan sidontasulan pintaenergian, sulaviskositeetin ja sulamispisteen alentamiseksi, saattamalla kuitupinta sen kehruuvaihees-sa, sulatilaisena, säädettävän hapettavan ketjudegradaation 25 alaiseksi, ennen sidontaprosessia, sulasidontaan osallistuvat synteesi-ja selluloosakuidut sekoitetaan keskenään karstausta tai muuta sinänsä tunnettua menetelmää käyttäen sekä saatetaan hy-30 vään esikontaktiin keskenään, sulasidonnassa tapahtuvan syn-teesikuituosasula-selluloosapinta-kostumisen, pintanukleaati-; on ja transkristallisaation varmentamiseksi, valssisidonta- · menetelmissä tavanomaisesti valssien välistä lineaaripainetta säätäen ja vesineulausmenetelmissä tavanomaisesti vesineulau-35 senergiaa säätäen ja/tai selluloosakuitujen välistä ve- tysidosefektiä säätäen, lyhyiden selluloosakuitujen irtoaminen nonwoven-laminaattien ja -seoskankaiden pinnoista estetään, sulasidonnan ohella, 4 106566 sidontaprosessia on-line-prosessina seuraavan, ve-tysidosadheesiota tehostavan korona-höyrykostutus-paine-kuivausprosessin avulla.
5 Uudelle menetelmälle luonteenomaisia piirteitä ovat mm.: - Selluloosa- ja polyolefiinikuitujen välisen adheesion parannus aikaansaadaan kohottamalla sulan polyolefiinin ja selluloosan välistä kostutusta ja tuottamalla jäähtyvän kontak-tikohdan polyolefiinirakenteeseen transkristallisaatio. Kui- 10 tupintojen välistä kostutusta parannetaan modifioimalla poly-olefiini- ja/tai selluloosakuitujen pintarakennetta. Osa-menetelmä toteutetaan vesineulausprosessin kuivausprosessin (läpivirtaus- tai imumenetelinä) yhteydessä tai erillisenä, mutta on line-prosessina.
15 - Polyolefiini-(erityisesti polypropeeni-)kuidun pinnan modi fiointi perustuu kehruuhapetuksen (FI-hakemus no 974169/07.11.97) avulla aikaansaatavaan kuidun pintakerroksen molekyyliketjujen suurimittaiseen degradaatioon ja tätä vastaavaan sulamispisteen ja kerroksesta syntyvän sulafaasin 20 pintaenergian ja viskositeetin alenemiseen. Osamenetelmä toteutetaan kuidunvalmistuksen yhteydessä.
- Selluloosakuidun pinnan modifiointi perustuu lähinnä regeneroidun (tarvittaessa myös luonnollisen) selluloosan kiderakenteen, C-II (C-I), muuntamiseen rakenteeksi, C-IV, lämpö- 25 käsittelemällä sitä polaarisessa nestefaasissa. Transformaa-. tion seurauksena selluloosakuidun pintaenergian arvo kohoaa.
Modifiointi voidaan suorittaa selluloosakuidun valmistuksen yhteydessä käyttäen kyllästettyä korkeapainehöyryä tai olosuhteista riippuen erillisenä lämpökäsittelyprosessina.
30 - Selluloosakuidun (C-I, C-II) nestefaasissa tapahtuvan läm pökäsittelyn tuloksena aikaansaadaan, mm. vapaata pintaener-: giaa osaltaan kohottavan, rakenteen kiteisyysasteen kasvun *' ohella, selluloosan ylirakenteen muodostuminen selvästi la- mellaariseksi ja samalla rakenteen pitkän periodin kasvu.
35 Selluloosan pintarakenteen pitkän periodin ja kiteisyysasteen kasvu aiheuttavat kiteisen lamellipaksuuden kasvun, mikä puolestaan antaa transkristallisaation vaatimalle heterogeeniselle nukleaatiolle sen vaatiman kriittisen koon ylittävän tasoalueen (mm. polymeeriketjuhelixin tasoalueen puoleisten 5 106566 vetyatomien adheörautumista varten selluloosarakenteen mata-laenergiakohtiin).
- Selluloosakuitujen välisen adheesion parantaminen perustuu , selluloosakuitujen pinnan modifiointiin aikaansaamalla suuri- 5 tehoisella koronakäsittelyllä selluloosarakenteen molekyyli-ketjujen hapettava degradaatio sekä mm. pinta-alan kohoaminen varattujen ionien ja elektronien pommituksen aiheuttaman mekaanisen työstön avulla. Koronakäsittelyä seuraava kuituseok-sen kostutus sekä paineen alainen kuivaus aiheuttavat velo tysidosadheesion erittäin efektiivisen kasvun. Korona- ja siihen liittyvät muut käsittelyt suoritetaan vesineulatulle kuivalle kankaalle. Käytettäessä menetelmää yhdessä puusellu-loosa-polyolefiinimikrokuituseoksen yhteydessä aikaansaadaan hyvä esikontakti (ennen sulakostutusta ja transkristallisaa-15 tiota) selluloosa-synteesikuitu-systeemissä. On erityisesti huomattava, että koronakäsittelyn vaikutus kangaspinnassa ulottuu vain ohueen pintakerrokseen, mutta vetysiltojen muodostuminen adheeraa pintakuidut niin, että pintakerrosten alaiset selluloosakuidut 'kapseloituvat' ja selluloosapölyn 20 irtoaminen päättyy. Koronakäsitellyn tuotekankaan absorp- tiokapasiteetti ja -nopeus lisääntyvät em. mekanismin johdosta. Korona- ja siihen liittyvät osakäsittelyt (myös kostutus-ja transkristallisaatioprosessit) suoritetaan tavanomaisen vesineulausprosessin on line-prosessina.
25 - Selluloosa-polyolefiini-kuituseokset käyttäytyvät ter- . mosidonnassa synteesipolymeerikuituja vastaavalla tavalla, mutta seosten selluloosan osallistuminen sidontaan on alhainen (eli myös polymeerisula peittää selluloosan pinta-alasta vain hyvin pienen osan, siten vastaisia absorptioprosesseja 30 häiritsemättä) . Kuituseosten termosidontaa säädetään patentin FI 101087/1998 osoittamalla tavalla.
- ·
Uudessa säätömenetelmässä ei kaikkia kuvattuja modifiointi-prosesseja suinkaan tarvitse jokaisen kangaslaadun valmistus-35 prosessissa toteuttaa, vaikka osaprosessit eivät yksinään tavallisesti riitä tuottamaan toivottua tulosta. Jokaista osaprosessia voidaan sen vaikutuksen suhteen säätää ja siten ohjata lopputulosta sekä sen saavuttamiseen kulloinkin valittavia osaprosesseja.
6 106566
Synteettisten ja luonnollisten polymeerikuitujen välisen tartunnan ja adheesiosidonnan hyödyntäminen tekniikan tason selventämiseksi tarkastellaan lyhyesti adheesiosidonnan luonnon-5 tieteellisiä perusteita sekä teknillisten julkaisujen avulla erityisesti selluloosakuitujen käyttöä kuituseosharsorainojen vesineulaus- ja termosidontamenetelmien avulla valmistettavissa nonwoven-tuotteissa.
10 Adheesiosidonnan luonnontieteellisten perusteiden selvittely suoritetaan tässä tukeutuen S. Wun kriittisiin tarkasteluihin /1/.
Kahden faasin välisen adheesiosidonnan ideaalinen lujuus on adheesiotyön (Wa) ja faasien välisen tasapainoetäisyyden (Zo) 15 avulla lausuttuna oad = K x Wa / Zo, missä /1/
Wa = Y! + γ2 - γ12 ja Yj, γ2 ja γ12 ovat kummankin faasin ja näiden välisen rajapinnan pintaenergiat.
Polymeereille tyypillisillä muuttujien arvoilla saadaan tämän 20 ideaalisen lujuuden arvoksi vain noin 104 N/mm2. Käytännössä saavutetut lujuudet ovat kuitenkin suuruusluokkaa alhaisempia. Ideaalisen adheesiosidoksen edellyttämää täydellistä molekulaarista kontaktia on käytännössä vaikea saavuttaa.
25 Käytännön adheesiolujuuksien muodostumisesta ja näihin vai- .· - kuttavista tekijöistä on useita teorioita, joista jokainen osaltaan valottaa tämän varsin komplisoidun ilmiöryhmän funktioista. Tarkasteltavan uuden adheesiosidontamenetelmän ymmärtämiseksi selvitetään seuraavana lyhyesti kolmea, ad-30 heesiolujuuteen olennaisesti vaikuttavaa, kokeellisesti osoi tettua osateoriaa.
• *
Fractura-teorian mukaan ideaalisen ja käytännöllisen ad- heesiolujuuden ero johtuu siitä, että murtumisprosessi ei ole 35 reversiibeli ja että raeraja- ja bulkkialueilla esiintyy aina defektejä. Adheesiosidoksen lujuus määräytyy defektikoosta ja murtumisprosessin aikana irreversiibelissä deformaatiossa hävitystä energiasta eli f = K[E£/d]1/2, missä /2/ 7 106566 E on kimmomoduuli, d on mikrosärön pituus, ζ on murtoenergia: ζ = Wa + ψ, missä ψ on irreversiibelien prosessien kokonais-työ (ψ » Wa, joten ζ ~ ψ).
5 Kostumis-kontaktiteorian mukaan van der Waalsin voimat riittävät antamaan vahvan adheesion, edellytettynä, että faasien kesken on molekuläärinen kontakti ja että kostumisen energe-tiikka vaikuttaa rajapintakontaktin laajuuteen ja siten ad-heesiolujuuteen.
10 Kostumisen ajavana voimana otaksutaan olevan leviämiskertoi-men λ12 eli λι2 = γ2 - (Ύι + Yi2)/ missä 13/ λ12 on faasin 1. leviämiskerroin faasilla 2.
Jos kostumattoman rajapintahuokosen koko d on suhteessa le-15 viämiskertoimeen yhtälön d = D0 [1- (λ12/γ2) ]n, missä d0 ja n ovat vakioita, mukaan, saadaan yhtälöön /2/ sijoittaen ad-heesiolujuudelle yhtälö f = K [E£/d0]1/2 [ 1- (λ12/γ2) ] 'n/2, /4/ eli kostuvuus on suorassa suhteessa adheesiolujuuteen, mikä 20 asia on myös kokeellisesti osoitettu.
Rajapintahuokosen kostumisen nopeus voidaan antaa eksponentiaalisena vaimenemisfunktiona (dy/d)1/2 = 1-a exp(-t/x), missä /5/ d ja dy ovat huokoskoot aikana t ja infiniittisenä aikana, a 25 ja τ ovat vakioita. Sijoitettaessa yhtälöstä /2/ adheesiolu-.· - juus yhtälöön /5/ saadaan lujuuden muutos aikana t. Voidaan todeta, että adheesiolujuuden kasvu seuraa ensimmäisen kertaluvun kinetiikkaa, mikä voidaan myös kokeellisesti osoittaa.
30 Diffuusioteorian mukaan molekyyliketju- tai segmenttidif-fuusio faasien rajapinnan kautta on edellytys vahvan ad-. » heesiosidoksen muodostumiselle, eli myös: molekyylikontakti rajapinnalle ei ole tähän yksinomaan riittävä.
Interdiffuusion tapahtumisen edellytys on komponenttien yh-35 teensopivuus. Useimmat polymeeriparit ovat kuitenkin yhteensopimattomia. Statistinen termodynamiikka edellyttää, että rajapintakerroksessa tapahtuvien diffuusiollisten liikkeiden on minimoitava rajapintaenergiaa. Polymeerien välisen dif-fuusiollisen rajapintakerroksen paksuus on käänteisessä suh- s 106566 teessä (Flory-Higginsin) interaktioparametriin. Kun komponenttien yhteensopivuus kasvaa, interaktioparametri alenee, interpenetraatio kasvaa ja rajapintakerroksen paksuus kasvaa. Toisaalta interaktioparametri on verrannollinen liukoisuuspa-5 rametrien erotuksen neliöön. Polymeerien välisen adheesiolu-juuden on huomattu alenevan, kun faasien liukoisuusparametri-en eroavuus kasvaa.
Samanlaisia riippuvuuksia esiintyy myös kostutus-kontakti-teoriassa. On ilmeistä, että liukoisuusparametrien yhteenso-10 vittaminen alentaa rajapintajännitystä ja siten suurentaa kostumisen ajavaa voimaa ja adheesiolujuutta.
Adheesiosidoksen muodostumisen diffuusiollinen kinetiikka on annettu yhtälöllä 15 f = 5,5 x V x [ (2p1/M1) 2/3Dj1/2+(2p2/M2) 2/3D21/2] x ft x t(1'p,/2, /6/ missä f on adheesiolujuus hetkeltä t = t, V on frekvenssite-kijä, p on tiheys, M on molekyylipaino, D on diffuusiovakio, ft on adheesiosidoksen erotusnopeus, β on vakio (usein β « 1/2). Yhtälön mukaisesti adheesiolujuus kasvaa kontaktiajän 20 kasvaessa, molekyylipainon alentuessa ja testausnopeuden kasvaessa. Diffuusio voi tapahtua vain kontaktien läsnäollessa. Adheesiosidoksen muodostuminen voi tapahtua kahdessa vaiheessa, jolloin ensimmäinen vaihe sisältää kostumisen rajapinta-kontaktin saamiseksi, ja toinen vaihe sisältää interdiffuusi-25 on diffuusiollisen rajapintakerroksen muodostamiseksi. Ko-. keellisesti voidaan osoittaa adheesiolujuuden jatkavan kasvu aan vielä täydellisen rajapintakontaktin muodostumisen jälkeen .
30 Adheesiosidontaan vaikuttavien tarkasteltujen osa- tai rin-nakkaisprosessien ryhmään voidaan liittää vielä kemiallinen : adheesio. Kemiallisen sidoksen sidosenergia on tyypillisesti noin 80 kcal/mol, kun taas van der Waalsin attraktio on energialtaan vain 2,5 kcal/mol. Kokeellisesti voidaan osoittaa, 35 että adheesiosidoksen lujuuden kasvu voi olla 35-kertainen kemiallisen sidoksen vaikutuksesta.
Rajapintojen kemiallisessa sidonnassa ovat hyvin tunnettuja silaaneihin, titanaatteihin, kromikomplekseihin ym. perustuvat kytkinaineet sekä funktionaaliset ryhmät, kuten amino-, 9 106566 amidi-, karboksyyli-, hydroksyyli-, epoksidi-, isosyanaatti-ym. ryhmät.
Keksinnön mukaisessa adheesiomenetelmässä on tärkeä vaihe 5 polymeeri/kiintoaine -kontaktin ja -kostumisen ohella kiinto-ainekontaktissa olevan sulan polymeerin jähmettyminen ja tähän liittyvät ilmiöt.
Kiintoainepintojen indusoimaa sferuliittien primääristä nuk-leaatiota tarkasti määritellyllä vieraalla pinnalla nimite-10 tään transkristallisaatioksi. Monien nukleaatiokohtien läheisyys vieraalla pinnalla estää sferuliittien lateraalisen kasvun, jolloin kiteytyminen voi tapahtua vain nukleoivan pinnan normaalin suunnassa. Tällaisen transkristalliinisen pintakerroksen muodostuminen luonnollisesti edistää vieraspinta/poly-15 meeri-adheesiota ja vastaavasti koko komponiitin lujuutta. Tässä yhteydessä tarkastellaan tavanomaista yksityiskohtaisemmin polypropeenin transkristallisaatioprosessia kontrolloivia tekijöitä kriittisten kokeellisten tutkimusten (Gold-farb: /2/) tuloksia referoiden.
20
Suorakulmaisen heterogeenisen alkion muodostumisen nukleaati-on vapaa energia on AGn = -ablAgf + 2bly + 2abye + alAo, missä /7/
a, b ja 1 ovat suorakulmaiset ulottuvuudet, Agf on sulamisen 25 vapaa energia yksikkötilavuutta kohden, γ ja ye ovat pinnan : : vapaat energiat yksikköpintaa kohden bl- ja ab-tasoille, AG
on ydinmuodostuksen vapaa kokonaisenergia ja Δσ on ener-giadifferenssifunktio Δσ = γ« + ycm - yms, missä /8/ 30 ycs on kide/alusta-rajapinnan vapaa energia yksikköalaa kohden, Ycm on kide/sula-pinnan vapaa energia yksikköalaa kohden . ja Yms on sula-alusta-rajapinnan vapaa energia yksikköpinta- alaa kohden.
Primäärisen nukleaation tapauksessa vapaan energiavallin suu-35 ruus saadaan differentoimalla yhtälö /7/ suorakulmaisten ulottuvuuksien suhteen ja määräämällä differentaaleista kriittiset ulottuvuudet (a*, b*, 1*) sekä sijoittamalla ne yhtälöön /7/, eli ÄGn* = 16 x Δσ x oe x σ x Tm2/ (AHf x ΔΤ x pc) , missä /9/ 10 106566 sulamisen vapaa energia on korvattu lausumalla sulamisentro-pia lämpötilasta riippumattomalla termillä materiaalille, tiheydeltään ps, Tm on polymeerin sulamispiste ja ΔΤ on ali-jäähtymisen aste (Tm - Te).
5 Annetulle polymeerille kriittiset muuttujat ovat siten muuttujat ΔΤ ja Δσ. Alijäähtymisen asteen vaikutus saadaan määrättyä kiteyttämislämpötilaa varioimalla ja alustapinnan vapaan energian differenssi nukleoivaa alustaa varioimalla.
10 Mittausten mukaan kiteiset ja amorfiset pinnat tuottavat lähes identtiset nukleaatiotiheydet osoittaen, että energiadif-ferenssi on tutkimuksessa käytetyillä alustapinnoilla samansuuruinen. Tämä poikkeaa varhaisista tuloksista, joiden mukaan eri alustoilla on huomattavasti erilaiset nukleaatioak-15 tiviteetit (mm. Schonhorn: /2/). Tarkasteltavassa tutkimuksessa on kuitenkin kiinnitetty (muista poiketen) erityistä huomiota alustojen pinta-alojen yhtäsuuruuteen sekä alustan myrkyttymisen ehkäisyyn. Tutkimuksen nukleaatiotiheydet edustavat käytetyn alustan luontaista nukleaatiopotentiaalia 20 enemmän kuin sen efektiivistä arvoa.
Erilaisten alustojen komponenttien pintaenergia-arvojen estimointiin käytetään tutkimuksessa Fowkesin /2/ mallia, missä otaksutaan, että ainoastaan dispersiovuorovaikutukset ovat kriittisiä hiilivety/alusta-vuorovaikutuksessa, eli esimerk-25 kinä
Yms = Ym + Ys - 2(Ymd x ysd)1/2, missä /10/
• I
Yms on sekoittumattomien faasien m ja s rajapinnan vapaa energia, Ym ja ys ovat faasien m ja s pintajännitykset sekä Ymd ja Ysd ovat rajapinnan vapaan energian dispersiivisestä 30 komponentista johtuvat pintajännitykset.
Siroittamalla komponenttien yhtälöt /10/ yhtälöön /8/ ja : : otaksumalla komponenttien ymd ja ycd lähenevän toisiaan, saa- • · * ·" daan energiadifferenssin yhtälöksi Δσ = 2(yc - Ycd) + 2 (Ysd)1/2 [ (Ymd)1/2 - (Ycd)1/2] /11/ 35 Alustan vapaan energiadifferenssin määräävä osa muodostuu ensimmäisestä, äärellisestä, positiivisestä vakiotermistä, 2(Yc - Ycd ), toisen muuttuvan termin jäädessä ensimmäiseen verrattuna arvoltaan vähäiseksi.
n 106566
Koska toistuvien sulatusten ja kiteytysten jälkeen havaitaan määrättyjä, samoja sferuliittien asemia, on otaksuttava alusten pinnalla olevan kiinteän lukumäärän aktiivisia nukleaa-tiopaikkoja. Koska yhtälöä /7/ vastaava malli otaksuu planaa-5 risen nukleaatiopinnan, kooltaan a x 1 yksikköä, tarvitaan nukleaation olosuhteisiin vähintään nämä ulottuvuudet. Mikä tahansa materiaali, mikä estää alustan ja polymeerisulan välisen kontaktin, estää sferuliittisen nukleaation. Nukleaa-tiopaikan voi hävittää rajapinnan kostumisen estävä tai sen io tasoalueen kriittiset ulottuvuudet muuttava epäpuhtaus komponentti. Toisaalta (tavalla tai toisella 'myrkyttyneellekin' alustalle voidaan tuottaa aktiivisia nukleaatiopaikkoja ali-jäähtymisen, ΔΤ astetta kohottamalla. Yhtälö /9/ muodostui systeemin vapaan energian minimiä vastaavista kriittisistä 15 ulottuvuuksista, Ut:
Ui = Ci x Tm/(AHf x ΔΤ x pc), missä /12/
Cjtn arvot olivat eri ulottuvuuksilla a, 1 ja b vastaavasti: 4γ, 4γβ ja 2Δγ.
Yhtälön /12/ mukaan ΔΤ:η suurentaminen redusoi planaarisia 20 ulottuvuuksia (a, 1), jotka ovat välttämättömät sferuliitti-selle nukleaatiolle.
Todettakoon vielä, että tutkimuksen lämpötila-alueella nukle-aatiotiheydet pysyivät vakiona, mutta nukleaatio-aktivitee-25 teissä oli eri lämpötiloissa huomattavia eroja. Aktiviteet- tien vaihtelut mitattiin nukleaation inkubaatioaikojen kään- • < teisarvoina, ja mittaustulokset vastasivat klassista no-peusyhtälöä.
30 Yhteenvetona tarkastelluista tuloksista voidaan todeta, että - transkristallisaatio on yleinen ilmiö, joka tapahtuu alus- . tan ja polymeerisulan ollessa hyvässä kontaktissa - alustan luontainen aktiviteetti on riippumaton sen kemiallisesta luonteesta 35 - alustojen aktiviteettien vertailuun sopinee Fowkesin yhtälö - klassinen nopeusyhtälö on yhtäpitävä mitattujen nukleaation tiheys- ja inkubaatioaika-arvojen suhteen.
Tarkastellaan uuteen menetelmään liittyvinä kahta varhaista υ 106566 tutkimusta polypropeenien transkristallisaatiosta erilaatuisilla selluloosa- ja grafiittikuitupinnoilla.
Polypropeenin transkristallisaatiota erilaatuisille sellu-loosakuitupinnoille (puuvilla, ramie, fortisaani, raion, puu-5 kuidut) tutkittiin (Gray: /2/) upottamalla ne ohueen sulaan polypropeenifilmiin, jäähdyttämällä filmi kiteytyslämpötilaan (kuuma pöytä)ja havaitsemalla (valokuvaamalla) pintanukleaa-tiota seuraava transkristalliininen kidekasvu polarisaatio-mikroskoopilla. Tutkimus osoitti, että etuoikeutettu nukleaa-10 tio tapahtuu luonnollisella selluloosapinnalla, valkaisemattoman selluloosapinnan ollessa, ilmeisesti hemiselluloosa- ja ligniinikomponenttien läsnäolosta johtuen heikohko nukleoija. Regeneroitujen selluloosakuitujen ja merseroidun puuvillan pinnat olivat hyvin huonoja nukleointipintoja. Erilaiset pin-15 nan fysikaaliset ja kemialliset käsittelyt eivät indusoineet nukleaatiota regeneroidulla selluloosalla. Nukleoivien pintojen erilaisten kidemorfologioiden vaikutuksesta tutkimuksissa ei ole näyttöä, mutta pintojen laajaskaalainen geometrinen ominaisuus saattaisi kontrolloida transkristallisaatiota.
20
Tutkimus polypropeenin nukleaatiosta kahdella PAN-pohjäisellä grafiittikuitulaadulla (Hobbs: /2/) on kiinnostava. Huonosti nukleoiva kuitulaatu muodostui pienistä, noin 25 Ä kooltaan olevista, disorientoituneista grafiittiytimistä ja hyvin nuk-25 leoiva kuitulaatu voimakkaasti kuituakselin suuntaan orien-. toituneista, kooltaan yli 100 Ä olevista, laajoista grafiit- tilaatoista. Näiden grafiittilaatujen nukleaatiokykyjen suuri eroavuus näyttää aiheutuvan niiden rakenteen grafiittitasojen koon ja orientaation eroista. Polypropeenin adsorboitumista 30 suoraan grafiittialustan perustasolle voidaan perustella polypropeenin kiteytymisellä monokliinisessa hilajärjestelmässä, missä molekyyliketjut ottavat kolme toistuvuusyksikköä * käsittävän spiraalikonformaation, sekä molekyyliorbitaali- laskelmista, jotka osoittavat vedyn etuoikeutetut adsorp-35 tiokohdat grafiittipinnalla. Polypropeenin spiraalinen mole-kyyliketju voidaan asettaa grafiittihilan pintaan siten, että kaikki pinnan kanssa kontaktissa olevat vetyatomit sijaitsevat pinnan matalimman energian kohdissa (eli pitkin c-c-si-doksia).
13 106566
Tarkastellaan teknillisten julkaisujen avulla erilaatuisten selluloosakuitujen hyödyntämistä harsorainojen termosidonta-menetelmien avulla valmistettavissa nonwoven-tuotteissa.
5 Patentin US 3,507,943/1970, /3/ mukainen menetelmä on tuotannollisen kuituharsorainojen termosidonnan varhainen, mutta sovellutusten suhteen erittäin laaja-alainen innovaatio. Menetelmässä suoritetaan termosidonta valssiparilla, jonka toinen tai molemmat valssit ovat graveerattuja ja kuumennetta-10 vissa tarvittavaan lämpötilaan. Menetelmä käsittää kuituhar-son tavanomaisen termosidonnan ohella nonwoven-tuotteiden valmistuksessa impregnoinnin, laminoinnin, aukottamisen, va-nuttamisen laskostuksen ym. Termosidottavat harsot sisältävät tavallisesti tietyn määrän sitovia termoplastisia kuituja 15 (polypropeeni) sekä absorboivia kuituja (0-75 % puuvilla-, raion-puukuitu) absorboiviin pyyhkimistuotteisiin. Laminoita-essa hyödynnetään alustamateriaaleina mm. nonwoven- ja woven-tuotteita, orgaanista filmiä, paperia, teippiä jne.
20 Patentin US 3,501,369/1970, /3/ mukainen innovaatio sisältää nonwoven-tuotteen ja menetelmän sen valmistamiseksi. Uusi, korkeat märkä- ja kuivalujuusarvot omaava nonwoven-tuote muodostuu termisesti sidotusta polypropeeni-selluloosa-kuituhar-sosta, missä selluloosakuitujen osuus on 25-95 p-%. Sellu-25 loosakuidut ovat joko lyhyitä luonnonkuituja (mm. puuvilla) . tai synteesikuituja (mm. raion). Valmistusmenetelmä käsittää kuituseoksen harsotuksen, harson altistamisen kuumennukseen (163-204 °C) ja paineen alaiseen (36-360 kg/m) sidontaan kuuma- tai kylmävalssauksella.
30 Menetelmäselityksen mukaan tuotteessa polypropeenisidekuidut ovat kietoituneet selluloosakuitujen ympärille ja antavat, osittain toisiinsa sulaneina tuotteelle lujuuden eli sellu-’ loosakuitujen sidonta on lähinnä mekaaninen. Tuote sopii ab- sorptiokykyisenä hyvin pyyhkimiseen, kirurgisiin tarkoituk-35 siin jne.
J.P. Moreau /4/ tutki polypropeeni-puuvillaseosten (20, 30, 50, 75, 100 p-% PP) termosidontaa lämpötilan funktiona valssiparilla, joista toinen oli kuvio- ja toinen sileävalssi.
14 106566
Harsorainan sidontanopeus oli 30,5 mm/s ja valssin välinen lineaaripaine 66 kN/m. Sidottujen nonwoven-kankaiden painot olivat 40, 60 ja 80 g/m2.
Puuvillan ja polypropeenin keskeinen kuitujen sekoittuminen 5 osoittautui koesarjoissa vaikeaksi. Sidontapolymeerin käyttö filmin muodossa puuvillaharson mukana tuotti kuituseokseen verrattuna paremman polymeeri-selluloosajakautuman. Puuvilla-kuitu-polymeerifilmi-laminaatti antoi vastaavaa kuituseos-tuotetta paremmat pitkittäis- ja poikittaislujuuksien arvot.
10 Tuotteiden murtolujuus, venymä, jäykkyys ja absorbanssi mitattiin ja seostustason, tuotepinnan ja lämpötilan vaikutukset tuoteominaisuuksiin määrättiin statistisella analyysillä. Mainittakoon, että Moreaun (/4/, 1990) julkaisussa taulukoidut vetolujuusarvot toteuttavat tyydyttävästi FI-patentti-15 hakemuksen no 961252/18.03.96, /5/ mukaisen termosidontamal-lin osoittaman säätöyhtälön. Julkaisun mittaustuloksia simuloivaksi harson termosidonnan säätöyhtälöksi saadaan MD-veto-lujuuden suhteen σ = 5, 476 x 1012 x [PP]1,131 x exp[l, 045 x 10'2 x w] x T2 x exp[-20 36010/RT], missä /13/ σ, N on kankaan vetolujuus; [PP], p-% on kuituseoksen poly-meeripitoisuus; w, g/m2 on kankaan paino; T, k on valssin öljylämpötila ja E, cal/mol on aktivointienergian dimensio.
25 T.F. Gilmore et ai./1992, /4/ tarkastelee julkaisussaan puuvillan etuja, käyttöä ja käytön edistämistä nonwoven-tuot-teissa. Tällöin termosidonta muodostaa ekonomisen ja tärkeän vaihtoehdon vesineulausmenetelmille, jotka tunnetusti säilyttävät parhaiten puuvillan edulliset tekstiiliominaisuudet 30 tuotteessa. Tällöin erityisesti heterofiilisten bikomponent-tikuitujen käyttö termosidonnassa sidekuituina antaa tuotteita, joilla on hyvät tekstiili- ja lujuusominaisuudet. Julkaisun kokeellisessa osassa suoritetaan puuvillaharson termosidonta käyttäen sidekuituna polypropeeni-polyesteri-35 bikomponentti-kuitua (20 p-% seoksessa). Termosidontakokeet tehtiin valssin välisen lineaaripaineen ja lämpötilan funktiona, kankaiden nimellispainon ollessa 85 g/m2. Sidontako-keissa käytettiin sekä duo- että trio-valssausta, jolloin harso liikkui menosuuntaan kuuman, graveeratun ja kuuman, is 106566 sileän valssin kautta ja esisidottu kangas paluusuuntaan em. kuuman sileän ja kuumentamattoman elastisen valssin kautta. Tarkastelun tuloksena huomattiin, että triovalssaus ei tuota mainittavaa etua duovalssaukseen verrattuna. Julkaisussa 5 otaksutaan, että sidontamekanismina on puuvillan mekaaninen kiinnittyminen tai kapseloituminen polypropeenilla.
Selluloosakuitujen käyttö vesineulausmenetelmiä hyödyntäen saatavissa tuotteissa on hyvin tunnettu. Erittäin laajasta io sekä näiden menetelmien että tuotteiden tekniikan tasosta mainittakoon joitakin esimerkkejä.
Patentin US 3,485,706/1969, /3/ mukaista menetelmää ja tuotteita pidetään usein nesteneulausmenetelmien tuotannollisen 15 sovituksen perusinventointina. Menetelmässä hyödynnetään sel-luloosakuituja joko sinänsä tai seoksena ja laminaattina synteettisten kuitujen kanssa. Selluloosakuituina käytetään lähinnä puuvilla- ja raionkuituja sekä myös lyhyitä puusellu-loosakuituja pehmopaperin muodossa. Synteesikuidut ovat laa-20 dultaan lukuisia (polyesteri-, polyamidi-, polyakryyli-, po- lyolefiinikuituja jne.) homo- ja kopolymeerikuituja, joko mono-tai bikomponenttisina, jatkuvina filamentteinä tai katkokui-tuina.
25 Patentin US 4,442,161/1984, /3/ mukaisessa vesineulaus-. menetelmässä valmistetaan parannetut liquid-barrier-ominai- suudet omaavia nonwoven-tuotteita. Menetelmässä käytetään tavanomaista tiheämmin jaksotettuja suutinsarjoja sekä kor-kea-matala-paine-suihkutuskombinaatiota. Menetelmässä hyödyn-30 netään polyesterikuituja joko jatkuvana filamentteinä tai katkokuituina sekä puukuituja lähinnä Harmac-paperin muodossa. Selluloosa- ja synteesikuitujen välinen sidonta otaksutaan luonteeltaan täysin mekaaniseksi. Menetelmän esimerkissä on annettu polyesterilaatujen "itsesidonta"-lämpötilat, mutta 35 ilmeisesti tuotteiden kuivauslämpötilojen valintaa varten.
Patentin US 4,902,564/1988, /3/ mukaisessa menetelmässä valmistetaan luja, hyvin absorboiva, viimeistelty pyyhetuote (100-270 g/m2) kuituseoksesta, mikä sisältää 50-75 p-% puu- 16 106566 massaa ja 25-50 p-% synteesikuitua. Menetelmässä johdetaan märkälevitetty harso vesineulaukseen. Puukuidut, pituudeltaan 3-5 mm, ovat erityisen sopivia hyödynnettäviksi, koska ne neulautuvat parhaiten, ja tuotteet omaavat parhaat veto- ja 5 kulumislujuudet sekä riittävät märkälujuudet. Menetelmässä synteesikuituina hyödynnetään polypropeeni-, polyamidi- ja polyesterikuituja. Kuitujen välinen sidonta on täysin mekaaninen .
10 Patentin US 5,459,912/1993, /3/ mukainen keksintö sisältää synteettisistä kuiduista ja puumassakuiduista valmistettuja, kuvioituja vesineulauskangastuotteita sekä menetelmän niiden valmistamiseksi.
Tuotekankailla on hyvin alhaiset märkä- ja kuivahiukkasluku-15 määrät ja hyvä absorptiokyky. Hiukkaslukumäärien minimiarvoiksi annetaan kuivana 2, 83 x 105 kpl/m3 ja märkänä 6,5 x 10’ kpl/m2 sekä absorption nopeuden ja kapasiteetin minimiarvoiksi vastaavasti 0,1 g/(gs) ja 300 %. Kangastuotteiden puumas-saosa on määrältään 5-50 p-%. Synteesikuituina hyödynnetään 20 polyesteri-, polypropeeni-, polyamidi- ja polyakryylikuituja ja näiden yhdistelmiä.
Patentin mukaisen valmistusmenetelmän ensimmäisessä vaiheessa selluloosa- ja synteesikuitukerrokset käsittävä harsoraina neulataan syntee.sikuitupuoli viiraan (maksimi: 75 mesh) vas-25 ten, suutinpainealueella 6,9-138 baaria, kokonaissuihkuener-gian ollessa vähintään 50 kJ x N/g. Neulauksessa puumassaker-roksen kuidut kietoutuvat hydraulisesti synteesikuitukerrok-sen kuitujen kanssa. Menetelmän toisessa vaiheessa saatu esi-sekoitettu raina tuetaan puumassasivultaan reijitetylle ku-30 vioelimelle, jonka aukkomäärä on alueella 40-10 mesh ja ve-sineulataan kokonaisenergian ollessa vähintään 53 kJ*N/g. Neulauksessa kuidut siirtyvät sivu- ja pystysuunnassa alkuperäisistä asemistaan kohden kuvioelimen (so. viira) aukkoja, jolloin kuvio muodostuu tuotekankaaseen. Rainanopeus ve-35 sineulausprosessissa on vähintään 18 m/min (alueella 90-180 m/min). Tuotekankaan absorptio-ominaisuuksien parantamiseksi suoritetaan prosessissa kankaille alipainevedenpoisto.
Patentin US 5,459,912 mukaisesta tuotteesta ja menetelmistä voidaan todeta, että ne eivät sisällä mitään huomattavaa uu- „ 106566 tuutta ennestään tunnettuihin tuotteisiin tai sovellettuun vesineulausteknologiaan nähden. Tuotteita koskeva hiukkaslu-kumäärien maksimiarvojen ilmoittaminen ei yksikäsitteisesti osoita kankaan laatua selluloosakuitujen irtoamisen suhteen, 5 koska kankaan emittoimalla kuidulla on sekä koko- että paino-jakautuma. Koska käytetyn (standardisoimattoman) hiukkasmit-tausmetodin ja muiden (mm. kangasnäytteen painomuutokseen perustuvien) mittausmenetelmien välistä korrelaatiota ei anneta, on lainsäädäntöön perustuva, menetelmän mukaisten tuot-10 teiden vertailu tunnettuun tekniikan tasoon nähden mahdoton suorittaa.
Suoritetussa suppeassa selluloosa- ja synteesikuitujen väliseen sidontaan liittyvien julkaisujen tarkastelussa ei ha-15 vaittu uuteen menetelmään verrattavaa, kokonaisvaltaista, erilaatuisten kuitujen keskeisen adheesiosidonnan parantamiseen liittyvää menetelmää tai säätömenetelmää. Nonwoven-tuotteiden valmistuksessa käytettävän uuden säätö-menetelmäkombinaation eräitä toimintaperusteita tarkastellaan 20 vielä yksityiskohtaisesti oheisissa esimerkeissä.
Osaesimerkki 1.
Osaesimerkissä 1. tarkastellaan laaja- ja matalakulma-rönt-25 gensironnan (WAXS ja SAXS) sekä lämpökäsittelykokeiden avulla . säätömenetelmään liittyvien selluloosakuitujen rakenteita sekä selluloosan polymorfisten muutosten kinetiikkaa ja näiden vaikutusta kuiturakenteisiin. Esimerkissä osoitetaan uuteen innovaatioon liittyvänä selluloosakuitujen pintakerrok-30 sen energiatason kohottaminen hilatransformaation, kiteisyys- asteen kohottamisen sekä adheesiopintojen kriittisen minimikoon ylittämisen avulla, mitkä funktiot osittain liittyvät toisiinsa.
35 Tarkasteltavaan innovaatioon liittyy kolme selluloosan kiderakenteen polymorfista muotoa eli - natiivi selluloosa eli selluloosa I (C-I), mikä esiintyy useimmissa luonnonkuiduissa kuten puuvilla-, puu-, ramie-, pellava- ja erilaisissa hamppukuiduissa.
is 106566 - hydraattiselluloosa eli selluloosa II (C-II), mikä muoto esiintyy mm. regeneroidussa ja merseroidussa selluloosassa, -korkean lämpötilan selluloosa eli selluloosa IV (C-IV), jota voidaan valmistaa kohotetussa lämpötilassa, polaarisen neste-5 faasin läsnäollessa sekä natiivista että hydraattisellu-loosasta.
Selluloosat I ja II ovat kidehilamuodoiltaan monokliinisia, ja ne poikkeavat toisistaan lähinnä hilavakion c sekä (a/c-) akselikulman β suhteen. Selluloosan IV hilamuotoa ei ole var-10 mistettu, mutta sitä on tarkasteltu tetragonisena tai orto-rombisena. Selluloosahilojen C-IV ja C-I hilavakiot ovat hyvin lähellä toisiaan, mutta C-IV hilasta puuttuu tasoheijastuma (101). Taulukkoon 1. on merkitty mainittujen sellu- loosalaatujen hilavakiot sekä näistä lasketut oleelliset Mills lerin indeksejä vastaavat tasoheijastumat. Selluloosahilamuo-tojen WAXS-sirontaan tukeutuvan identifioinnin ohella näytteistä määrättiin kulmavälillä, 2Θ - 10-30°, sirontaintensi-teettien summaan perustuen kiteisyysasteet. Selluloosarakenteiden tarkistamiseksi suoritettiin luonnon-20 kuiduista, raakaselluloosakuiduista, pehmopapereista sekä valmistustavaltaan toisistaan poikkeavista regenereoiduista selluloosakuiduista sekä vastaavista selluloosakalvoista WAXS (ja SAXS)-mittauksia. Kiteisyysasteiltaan selluloosanäytteet poikkesivat oleellisesti toisistaan regeneroitujen sellu-25 loosakuitujen (C-II-hila: 23 näytettä) kiteisyysasteen olles-sa luonnonselluloosakuituja huomattavasti alhaisemman: puuvilla: 68-70 %, mänty-, haapaselluloosa: 53-65 %, ksantaatti-pohjainen raion: 35-40 %, NMMO-pohjainen raion: 50-55 % ja karbamaattipohjainen raion: 35-45 %.
30
Selluloosakuitujen kidehilan rakennemuutos, C-II (C-I)/C-IV, • on riippuvainen kuitulaadun ohella monista tekijöistä. Ylei sesti tarkasteltuna transformaatio on sitä täydellisempi, mitä alhaisempi on kiteinen järjestys ja mitä vähemmän ener-35 giaa siihen tarvitaan. Siten regeneroidulla selluloosakuidul-la (C-II) on rakennemuutos helpompi kuin merseroidulla tai käsittelemättömillä luonnonkuiduilla (C-I).
Raionviskoosikuitu on kuivana lämpötilaan 300°C asti lähes 19 106566 muuttumaton rakenteeltaan, mutta käsiteltäessä sitä nesteissä lämpötila-alueella 140° (80°) - 300°C, kasvaa C-II/C-IV-transformaatioaste nesteen polariteetin kasvaessa. Merseroin-nissa selluloosamolekyylit erottuvat toisistaan paisunta-ai-5 neiden vaikutuksesta, jolloin transformaatiossa anhydroglu-koosmolekyylit helpommin rotatoituvat takaisin ab-hilatasol-le.
Uuden innovaation mukaisessa menetelmässä on tarvittava C-10 II/C-IV-transformaation aste alhainen, koska tavoitteena on saada kuitupintoihin ohut, korkean pintaenergian omaava selluloosa IV-kerros.
Viskoosikuiduilla mitattiin kiteisen faasin C-IV/C-II-kon-sentraatiosuhdetta vastaavien WAXS-intensiteettisuhteiden 15 (mm. (101)-tasoheijastumien intensiteetit) avulla sekä glyse-riini- että vesiautoklaavikäsittelyn jälkeen. Intensiteet-tisuhteita riittävällä tarkkuudella (tässä yhteydessä) simuloivaksi yhtälöksi saatiin I(C-IV)/1(C-II) = F exp[-E/RT], missä /14/ 20 tutkituilla viskoosikuiduilla aktivointienergian arvo oli E = 4676 cal(mol, vakio F oli riippuvainen kuitulaadusta. Vakion F arvoksi saatiin kahdella ksantaattipohjaisella kuitulaadul-la A-71 ja Cs-88 vastaavasti arvot: F = 381,3 ja 194,6. NMMO-liuoksesta regeneroidulla kuitulaadulla L-71 saatiin vakion 25 arvoksi, F = 213,4.
. Kuitulaadun A-71 (101)-tasojen sirontaintensiteettien suhde oli glyseriinissä, lämpötilassa 266°C suoritetun lämpökäsittelyn jälkeen, S = 5,05 (yhtälö 14:S = 4,85), mikä vastaa rakenteen kiteisessä osassa noin 90 %:n konversioastetta ja 30 siten kiteisen osan C-IV-konsentraatiota 57,6 % (kiteisyysas-teet olivat ennen ja jälkeen lämpökäsittelyn vastaavasti 38 ; ja 64 %). Kuitulaadulla L-71 on samoissa olosuhteissa siron- taintensiteettien suhde edellistä alhaisempi (2,71), mutta sen kiteisyysaste edellistä korkeampi (ennen ja jälkeen kä-35 sittelyn vastaavasti 55 ja 70 %), joten kuitulaatujen C-IV-konsentraatiot eivät paljon poikkea toisistaan.
Tässä yhteydessä on huomattava, että polaarisessa nesteessä suoritetun lämpökäsittelyn vaikutuksesta mm. selluloosa II:n kiteisyysaste kohoaa vastaamaan selluloosa I:n kiteisyysas- 20 106566 tetta. Kuivana hehkuettaessa selluloosarakenteiden kiteisyys-aste ei kohoa. Lämpökäsittelyäjän vaikutus C-II/C-IV-konver-sioon oli mittausten (+~0,5 - 36 h) mukaan niin alhainen, että se ei, mm. kiteisyysastevirheen huomioon ottaen, vaikuta 5 mainittavasti intensiteettien suhteeseen. On huomattava, että tässä yhteydessä käytetty menetelmä C-IV/C-II-konsentraatioi-den mittaukseen, antaa lähinnä kvalitatiivisia arvoja, koska mm. kummankin kidesysteemistön kiteisyysasteiden kasvu on lämpötilan (ja ajan) funktiona erisuuruinen ja kiteisyysaste, 10 käytetyllä nopealla mittaustavalla, epätarkka.
Kuivan luonnonpuuvillan (C-I) kiderakenteen C-I/C-IV-hila-transformaation tarkastelua varten suoritettiin joitakin läm-pökäsittelykokeita glyseriinissä (200 °C/2h). Lämpökäsittely tuotti edelläkäsiteltyä C-II-transformaatiota alhaisempia 15 intensiteettisuhteita, mutta WAXS-analyysistä oli hyvin todettavissa (101)-tason (C-I)sirontainsetiteetin siirtymä suurempia 20-arvoja kohden sekä (lOl)-tason (C-I)-sirontain-tensiteetin häviäminen C-IV-hilan syntyessä.
20 Selluloosahila C-II ei ole aivan samassa suhteessa selluloosan polymorfinen muoto kuin hilat C-I ja C-II, vaan C-IV on mainittuja epästabiilimpi ja sitä voidaan pitää selluloo-sa-I:n virhetilaisena ja järjestäytymättömänä muotona. Toisaalta selluloosan C-Il/C-IV-transformaatiossa tapahtuu sel-• 25 luloosan ylirakenteen muutosta alkuperäistä järjestäytyneem- pään lamellirakenteeseen, mikä voidaan helposti osoittaa röntgenmatalakulmasirontamittauksilla.
Sekä luonnon (C-I) että regeneroidun (C-II) selluloosakuidun 30 SAXS-analyysi osoittaa tavallisesti monotonisesti alenevaa . intensiteetti(I)/sirontakulma(e)-funktiota. Synteettisillä kuitupolymeereillä tavanomaista, kuitusuunnalle kohtisuoraa, jaksottaista lamellirakennetta ei siten usein havaita sellu-loosakuiduilla. Pitkän identiteettiperiodin heikko muodostu-35 minen ja näkyminen selluloosakuiduilla aiheutuu alhaisesta ja kiteisten alueiden tiheyserosta sekä erityisesti myös amorfisten alueiden ja mikrofibrillien välisten kanavien järjestäytymisestä kuituakselin suuntaisesti (mm. puuvilla ja vas- ’ 106566 taavat rakenteet).
Osittain puretuissa (mm. alkaliliuoksilla paisutetuissa) sel-luloosarakenteissa saadaan sirontafunktiossa näkyviin käänne-pisteitä ja epäjatkuvuuskohtia, varsinkin sirontatulosten 5 Lorenz-korjausta (IeVe-funktio) käytettäessä.
Suoritetuissa SAXS-sirontakokeissa käytettiin tuotannollisista kuiduista valmistettuja näytteitä. Siten, osittain käytännöllisistä syistä (kiharrus, näytevalmistus ym.) johtuen si-10 rontatulos ei edusta tapauksia, missä säteilytaso on tarkoin kohtisuorassa kuituakselin suuntaan nähden, koska osa näytteen kuitujen suunnasta on täysin poikkeava.
Perustilaisten selluloosakuitujen SAXS-käyrissä oli sekä luonnon että regeneroitujen kuitujen IeVe-funktiossa enemmän 15 tai vähemmän terävä huippu tai anomalla sirontakulma-alueel-la, e = 17-19 mrad, mikä vastaa Braggin periodia, L(Z) = 45-40 Ä. Regeneroidun selluloosakuidun SAXS-käyrässä esiintyi em. viivan lisäksi selvä huippu, mikä vastasi sirontakulma e = 1,0 ± 0,5 mrad eli (L)Z = n. 771 Ä. Puuvillakuiduilla ha-20 valttiin lievä anomalla sirontakäytössä myös alueella: e = 9-11 mrad ja L(Z) = 86-70 Ä.
Puuvilla- ja raionkuituja (IS ja A-71) lämpökäsiteltiin termostaatissa (200 °C/4h) typpiatmosfäärissä. Lämpökäsittely ei 25 tuonut näytteiden hilatasojen WAXS-sirontakulmiin lähtökui-. tuihin verrattuna mainittavia muutoksia. Lievää kiteisyysas- teen kohoamista voitiin näytteissä havaita: IS: 69- 71 % ja A-71: 40-42 %. Kuivina lämpökäsiteltyjen, regeneroitujen selluloosakuitujen SAXS-sironnassa ei esiintynyt mainittavia 30 muutoksia lähtökuituihin verrattuna. Puuvillakuidun sironta-funktio osoitti kuitenkin tehostunutta intensiteettiä, vastaten sirontakulmaa, e = 7,5 mrad eli L(Z) = 103 Ä.
Niinkuin edellä on jo todettu, polaariset nesteet aiheuttavat 35 kohotetussa lämpötilassa selluloosan kiderakenteen muutoksen muodosta C-II ja C-I muotoon C-IV sekä tähän liittyvänä erityisesti regeneroitujen kuitujen kiteisyysasteen merkittävän kohoamisen. Samanaikaisesti tapahtuu selluloosan ylirakenteen huomattava järjestäytyminen, mitä indikoi SAXS-sirontakäyrien 22 106566 intensiteetti-huippujen terävöityminen ja sitä vastaava lamel-lirakenteen tehostuminen. Käsittelylämpötilan kasvaessa tapahtuu Ie2/e-funktioiden maksimiarvojen siirtymä kohden alhaisia sirontakulmia ja tätä vastaava 'pitkän identiteettipe-5 riodin', L(Z) arvojen kasvu. Koska rakenteen kiteisyysaste samanaikaisesti voimakkaasti kasvaa, merkitsee lamel-lietäisyyksien kasvu huomattavaa kiteisen lamellipaksuuden kasvua.
Pitkän periodin muutos lämpötilan funktiona noudatti yhtälö-10 muotoa L(Z) = - M + Ν/(ύ0-δ) /15/
Vakion N arvo oli raionkuiduilla mittaustarkkuuden rajoissa vakio eli N = 43390 Ä/ °C. Samoin oli vakio "karakteerinen" lämpötila ö0 eli f)0 = 414,5 °C. Vakion M arvo oli kuitulaadun 15 funktio (myös puuvillakuiduilla). Ksantaattipohjaisella rai-onkuidulla A-71 oli vakion arvo, M = 110,2 Ä. Esimerkkilämpö-tiloissa oli Lorenz-korjatun pitkän periodin pituus: L(Z), yhtälö-mittaus/°C: 182,0-181,4/266, 144,3-140,2/244, 94,0-102,0/202 ja 44,5-42,8/134.
20 Mainittakoon esimerkkinä vielä kolmella ksantaattipohjaisella kuidulla saadut M-arvot: 120,9/Lnz, 145,4/Cs-88 ja 110,8/Cs-75. NMMO-liuotinpohjaisella raionkuidulla, L-71 oli vakion M arvo, M = 150,2 Ä, eli pitkän periodin arvot olivat huomattavasti kuitua A-71 alhaisempia.
25 . Yleisenä tuloksena SAXS-analyyseistä voidaan todeta, että erityisesti säätämällä polaarisessa nesteessä hehkutuksen lämpötilaa (hehkutusajan ollessa vähäisemmästä merkityksestä), voidaan säätää selluloosan kiteistä lamellipaksuutta, 30 jolloin selluloosapinnan heterogeenisen nukleaation nukleaa- tiotasojen kriittiset ulottuvuudet voidaan ylittää.
* Osaesimerkki 2.
35 Osaesimerkissä 2. tarkastellaan, uuteen menetelmään liittyvä nä, selluloosapintojen kostumista sulalla polypropeenilla, kontaktisulan leviämistä ja leviämisen kinetiikkaa. Selluloosapinnan ja polypropeenin välisen korkean adheesiolu-juuden edellytyksenä on riittävän kontaktipinnan muodostumi- *a.
23 106566 nen, riittävän lyhyenä, teknillisesti helposti toteutettavana ajanjaksona. Nämä vaatimukset edellyttävät toisaalta sellu-loosapinnan ja polymeerisulan välisen riittävän kostutuksen, riittävän nopean sulan leviämisen kontaktipinnalle ja vastaa-5 vasti polymeerisulan jähmettyessä epitaksiaalisen "raerajakiteytymän" syntymisen (transkristallisaatio) .
Tässä yhteydessä on kiinteän selluloosan pintojen eri raken-nemuotojen huonosti tunnettujen pintaenergioiden määrällä, ja 10 selluloosan voimakkaasta polarisuudesta johtuen, energioiden laadulla tärkeä merkitys, joten mittaukset kohdistuvat lähinnä näiden selvittämiseen.
Nesteen spontaanin, kiinteälle pinnalle leviämisen ajavana voimana ovat ei-tasapainoiset rajapintavoimat eli 15 fd * Ysv - Ysl - Ylv cosÖ, missä /16/ fd on nesterintaman yksikköpituuteen vaikuttava ajava voima,
Ysv on kiinteän pintajännitys nesteen kyllästetyn höyryn kanssa, ysl on kiinteän ja nesteen välinen rajapintajännitys, YLV on nesteen pintajännitys ja Θ on hetkellinen kontaktikul-20 ma.
Soveltamalla yhtälöön /16/ Youngin tasapainoyhtälöä, saadaan /1,12/: fd = Ylv (cos0e - cos0) , missä /17/ 0e on tasapainotilaa vastaava reunakulma.
25 Ei polaarisista ja polaarisista komponenteista muodostuvien . molekyylien välisten energioiden addiviteetistä johtuen, ra- japintaenergian (ysl) muodostumiselle saadaan yhtälö Ysl = Ysv + Ylv ~ 4 (ysd* yLd) / (Ysd + YLd)-4(YsP-YLp)/(YsP + YlP) , /18/ mistä Tonngin yhtälö soveltaen saadaan 30 Ylv (1 + COS0) = 4 (ysd· YLd) / (Ysd+YLd) + 4 (Ysp · Ylp) / (Ysp + YLP), /19/ missä Ysd, YLd ja γ3ρ, ylp ovat kiinteän ja nesteen pintajännitysten dispersiiviset ja polaariset komponentit.
« Tässä yhteydessä käytetään kiinto- ja nestefaasien dispersio-ja polaaristen voimien yhdistämisessä em. harmonista keskiar-35 voa (/19/: osittain empiirinen: S. Wu) , koska selluloosapinta on vahvasti polaarinen ja tavanomainen geometrinen keskiarvo on siten käsittelyyn sopimaton.
Hyvin käyttökelpoinen on Foxin ja Zismanin kehittämä /12/ 106566 24 empiirinen mittasuure eli kiinteän pinnan kostumisen kriittinen pintajännitys, yc. Huomattiin, että homologisten nes-tesarjojen kiinteällä alustalla antama funktio: cos0/yLV on yleisesti suora, mikä arvoon, cos0 = 1 ekstrapoloituna antaa 5 määrätyn yLV-pintajännityksen eli em. kriittisen jännityksen, yc. Siten nesteet, joiden pintajännitys on alhaisempi kuin yc, leviävät kiintoainepinnalle.
Osaesimerkin tutkimuksissa käytettiin selluloosan pintaener-10 giasuhteiden mittauksissa orgaanisina nesteinä glyseriiniä, formamidia, metyleenijodidia, tetrabromoetaania, α-bromo- ja a-kloronaftaliinia, joista kaksi ensimmäistä ovat vahvasti polaarisia. Nesteiden pintajännitykset sekä niiden dispersii-viset ja polaariset komponentit vastasivat tunnetun kirjalli-15 suuden (Wu, Toussaint-Luner:/12/) arvoja.
Tutkimuksissa käytetyt regeneroidut selluloosakuidut olivat ksantogeeni- ja N-metyl-morfolin-oksidi-pohjaisia (A71- ja L-71-tyypit) sekä myös puhdistettua puuvillaa. Osa tutkituista kuiduista oli lämpökäsitelty polaarisissa nesteissä. Sellu-20 loosakuidut olivat tavanomaisia, tuotannollisia laatuja, joista avivointiaineet oli uutettu. Lämpökäsitellyt kuidut puhdistettiin pinnoiltaan etanoli-eetteriliuotuksella. Kuitujen dynaamiset reunakulmamittaukset suoritettiin em. nesteitä käyttäen Cahnin DCA-322-analysaattorilla.
25 . Ei polaarisissa nesteissä mitatuista reunakulmista saatiin selluloosakuitulaatujen A-71 ja L-71 sekä luonnonpuuvillakui-tujen PV kriittiseksi pintaenergiaksi vastaavasti: yc, MJ/m2: 33,5 ja 39,5 sekä 39,8. Mittausarvojen hajonta oli huomatta-30 va, mutta tämän vaikutus kriittisen pintaenergian arvoihin ei kuitenkaan ole huomattava. Saadut mittausarvot vastaavat var-; sin hyvin kirjallisuuden arvoja.
* Sekä regeneroidun selluloosan (C-I-rakenne) että hemisellu- loosan mittausarvot ovat lukuarvoiltaan että myös cos0-ekst-35 rapolointisuorien osalta yhteensopivat selluloosalaadun A-71 kanssa (Luner et ai.: woodcast, avicel: yc = 35,5, cotton-cast: 41,5, SW-Xylan: yc = 35 jne.). Puuvillan ja puukuitujen (C-I-rakenne) kriittisen pintaenergian arvot vaihtelevat kirjallisuudessa, käytettyjen mittaliuosten polariteettiarvojen 25 106566 mukaan. Douglas-pöukuiduille annetaan polaarisissa nesteissä mitattuna {Nguyen et ai.) arvo, yc = 52,9 ja ei polaarisissa nesteissä mitattuna, yc = 39,3. Puuvillalle saadaan γ-kom-ponenteista (Westerlind et ai.) laskemalla ei polaarisissa 5 nesteissä arvo, yc = 38,6 mJ/m2.
Polaarisissa nesteissä (glyseriini, vesi) suoritetun lämpökäsittelyn vaikutuksesta koesarjojen A-71 ja L-71 näytteiden (ei polaarisissa nesteissä mitatut) kriittiset pintaenergia-arvot kohosivat huomattavasti: yc, MJ/m2/y, °C: 10 A-71: (CH2) 2CH (OH) 3: 33,5/21, 37,5/200, 37,0/202, 39,5/222, 44,1/244 ja H20: 37,8/145 L-71: (CH2) 2CH (OH) 3: 39,5/21, 43, 1/202, 41, 6/222, 44,2/244 ja H20: 39, 7/145
Vaikka edellisen tarkastelun perusteella kriittiseen pinta-15 jännitykseen tuleekin suhtautua kriittisesti, on koesarjojen perusteella ilmeistä, että selluloosakuitupinnan pintenergia kasvaa polaarisissa nesteissä suoritetun lämpökäsittely!) vaikutuksesta, kasvun määrän ollessa aleneva, kun lähtökuidun kiteisyysaste on kohoava. Lämpökäsittelyn aiheuttaman hila-20 transformaation vaikutuksesta regeneroidun selluloosakuidun kriittinen pintaenergia siten lähenee luonnonkuitujen vastaavia arvoja.
Suoritettaessa ei polaarisissa nesteissä kriittisen pinta-25 energian määrityksiä, voitiin todeta, että Wun harmonista , menetelmää soveltaen vain osa saaduista pintaenergiakom- ponenttien arvoista sopi vastaaviin kirjallisuuden tulosar-voihin. Vertailua varten on taulukkoon 2. merkitty joitakin laskettuja ysd- ja Ysp-arvoja selluloosapinnalle. Tuloksista 30 voidaan todeta pintaenergian dispersiivisen komponentin olevan likimäärin kirjallisuusarvoja vastaavan. Tarkasteltavien • näytteiden polaarinen pintaenergiakomponentti on puuvillaa • lukuunottamatta tavanomaista alhaisempi. Alhaiset arvot il meisesti aiheutuvat teknillisten selluloosakuitujen pintoihin 35 jääneistä (tai lisätyistä), polaarisuuteen vaikuttavista epä-puhtauskomponenteista (myös luonnollisilla selluloosapinnoil-la on usein hemiselluloosa- tai ligniinijäämiä). Taulukkoon 2. on otettu joitakin alkyyliketeenidimeerillä pinnoitetuilla selluloosakalvoilla saatuja pintaenergian arvoja (Toussaint 26 106566 et ai./12/: 1,6 - 2,1 - 2,4 pg AKD: pinnan hydroksyyliryhmiä on korvattu AKD-molekyyleillä 36 l:iin asti), joista voidaan havaita polaarisen energiakomponentin voimakas aleneminen pinnan 'peittoasteen' funktiona, dispersiivisen komponentin 5 pysyessä likimäärin vakiona.
Mainittakoon vielä polypropeenisula/selluloosasysteemissä, taulukon 2. mittaustuloksia vastaavat, leviämisen ajavan voiman (fd) ja adheesiotyön (Wa) arvot (mJ/m2) : fd-Wa/kuitu: 6,15-48,9/PV-l, 5, 58-48,3/A-71-LK-200 °C, 9, 23-52, 0/A-71-LKA-10 145C ja 11,7-54,2/A-71-LK-244 °C.
Pintaenergian mittaustulosten perusteella voidaan yleisesti todeta, että puuvillaa lukuunottamatta selluloosapintojen ja polypropeenisulien pintaenergia-arvot ovat niin lähellä toi-15 siaan, että epäpuhtauskomponenttien vaikutusta on pintaener- giamittauksia valvottava. Teknillisellä alueella voidaan selluloosan epäpuhtausjäämiä tai lisäyksiä valvoa ja hyödyntää prosessien säädössä.
20 Pintaenergiasuhteiden selventämisen ohella on osaesimerkissä tarkastelukohteena polyolefiinisulan leviämisen nopeus sellu-loosapinnoilla, millä on adheesioprosessin toteutumisen ja säädön kannalta oleellinen merkitys.
Polymeerin leviämistä koskevat mittaukset suoritettiin si-25 joittamalla noin milligramman suuruinen polyolefiinimäärä : erilaatuisille selluloosapinnoille (regeneroituja, ympättyjä selluloosakalvoja sekä luonnonselluloosan ohuita kuitupuris-teita), sulattamalla polymeeri ja siirtämällä se haluttuun lämpötilaan termostaattisäätöisellä kuumapöytä-suojakaasu-30 uunilla. Sulapisaran leviäminen kuvattiin ajan ja lämpötilan funktiona CCD-kameralla, informaatio siirrettiin magneettinauhalle ja tallennusten mittaus tapahtui kuva-analyyttisin menetelmin. Jähmettyvän sulan reunakulmamuutos ja lopullinen reunakulma polymeerin ollessa jähmeässä tilassa mitattiin 35 kontrollia varten myös reunakulma-analysaattorilla.
Polymeerin leviämisen kineettinen analyysi toteutettiin oheisen tarkastelun /1,12/ mukaisena.
Yhdistämällä nesteen kiinteälle pinnalle tapahtuvan spon-taanisen leviämisen ja nesteen viskositeetista aiheutuvan 27 106566 hidastusvoiman yhtälöt, voidaan systeemin kostutuskulman co-sinin muutosnopeudella saada yhtälö: d cosö/dt = [Yl^L] [cos0e -cos0], missä /20/ 0e on tasapainoreunakulma, yL on nesteen pintaenergia, η on 5 nesteen viskositeetti ja L on skaalauspituus.
Integroidussa muodossa on yhtälö /20/ siten l-cos0/cos0e = a x exp[-ct], missä /21/ c = Yi/ti*L ja a = l-cos0o/cos0e sekä 0O on reunakulma lähtö-hetkellä (t = 0) .
io Yhtälön /21/ mukaan reunakulman cosinin muutoksen nopeusreak-tio on kostuttavan polymeerisulan pintajännitykseen suoraan ja sen alhaisen leikkausnopeuden viskositeettiin kääntäen verrannollinen. Polymeerin pintajännityksen lämpötilariippuvuus on alhainen, joten tarkasteltavan nopeuskertoimen lämpö-15 tilariippuvuus on lähinnä polymeerisulan viskositeetin akti-vointienergian (PP: E ~ 8000 cal/mol) määräämä. Polymeerin pintajännitys on vain vähän riippuvainen molekyylipainosta, tämän alhaisia arvoja (Mn<5000) lukuunottamatta. Molekyyli-painon vaikutus polymeerisulan viskositeettiin on ns. kriit-20 tisen molekyylipainon yläpuolella (PP: M„,c ~ 5000) on varsin huomattava. Alhaisella leikkausnopeuden alueella (D = Is'1) voidaan polypropeenisulan viskositeettia kuvata yhtälöllä η = Ma3'49 x 4,720 x IO'20 x exp[8000/RT], Pa-s /22/ 25 Polymeerin,pintaenergiaa säätämällä (lisäaineet) voidaan vä-: häisessä määrin vaikuttaa sen leviämisen nopeuteen kiinteän pinnalla. Polymeerin viskositeettia säätämällä voidaan kiinteän pinnan kostumisen nopeutta säätää huomattavassa määrin alentamalla kostuttavan polymeerin painokeskimääräistä mole-30 kyylipainoa, jolloin samanaikaisesti polymeerin sulamispisteen alenemista /14/ voidaan hyödyntää. Käytännön tekniikassa I polyolefiinikuitujen pintakerroksen molekyyliketjujen degra- daatio voidaan suorittaa kuidun kehruun yhteydessä sulatilai-sen kehruuhapetuksen avulla /15/.
35
Polymeerisulan leviämistä kiintoaineen pinnalla saattavat määrätä monet kiinteän rakenteelliset tekijät tai sen pinnalla olevat luonnolliset tai lisätyt kemialliset epäpuhtaudet (ligniinit, hemiselluloosa, viimeistelyaineet jne.) samoin- 28 106566 kuin kiintoainepinnan mekaaniset esteet.
Tämän osaesimerkin kineettisissä mittauksissa tarkasteltiin nimenomaan tavanomaisten, useimmiten epäpuhtaiden sellu-loosapintojen käyttäytymistä sulan polypropeenipisaran leviä-5 misen yhteydessä. Mittauksissa ei havaittu pisaran leviämistä ennakoivia primäärisiä tai sekundäärisiä reunafilmejä. Tarkasteluissa ei etsitty, lähinnä kalvojen epäpuhtauksista ja epätasaisuudesta johtuen tasapainoreunakulmia, vaan reunakul-man arvoksi (0e) otettiin kulma, missä näennäisesti d0/dt 10 vakioitui. Tarvittavia käytännön arvoja varten, menettely ei voi olla merkitsevän virheellinen.
Eräitä leviämiskokeiden tuloksia on merkitty taulukkoon 3. Taulukon kalvoista no 1 ja no 2 ovat selluloosakarbamaatti-pohjaisia C-II-kalvoja. Kalvojen typpipitoisuudet ovat vas-15 taavasti 1,6 ja 0,18 I. Typpi sijaitsee isosyaanihappoaddi-tiivinä selluloosan 6-hiilessä(CH20-C-NH2:/16/). Kalvo no 3 on selluloosaksantogenaattipohjainen C-II-kalvo. Taulukon näytteissä no 14 ja 22 on selluloosanäytteenä valkaistu ja valkaisematon hieno selluloosakuitu (C-I-rakenne).
20 Kineettisissä tarkasteluissa käsiteltyjen polypropeenilaatu-jen MWD-analyysit ovat oheisen taulukon mukaiset. Taulukkoon on merkitty myös yhtälön /22/ mukaiset viskositeetit lämpötilassa 180°C. Taulukkoon on laskettu viskositeettiarvoista taulukon 3 valkaistua selluloosakuitua (no 14) vastaavan näy-25 teparin kostumisen nopeusvakion suhteutetut nopeusvakioarvot : sekä θ-arvon saavuttamiseen kuluva, nopeusyhtälöä /21/ vas taava aika.
Taulukon 3. näyteparit no 9 ja no 3 poikkeavat toisistaan ensisijaisesti polypropeenisulan molekyylipainojakautuman 30 suhteen. Niiden nopeusvakioiden suhteen, C(3)/C(9) = 3,24, tulisi siten olla kääntäen verrannollinen vastaavien vis- * kositeettien suhteeseen. Oheistaulukon perusteella saadaan viskositeettien suhteeksi, η(22) /η (21) = 4,65, joten riittävä yhtäpitävyys nopeusvakioiden ja viskositeettien suhteen val-35 litsee.
29 106566 Näyte MFR MWD “""η“ C t (?0) g/10 min M„ - D Pa*s min"1 s PFTI--Ί5ϋ--1244 5ϋ~ — 37 S3--Ζϋ7----52- PP 211 Μϋ 98410 - 4,44 51 2,269 Π ΤΓΎ2----193300 - 5,53--9S0--57715--ΊΜ— 5 Tm--£74--407500' - 7,00--Γ757Ί5--ÖTTTTS--Γ577— Λ”ΡΡ"'24---=--5ϋϋϋΌ--Μ--73--Γ71- MFR: ASTMD 1238 ίο Mainittakoon, että taulukon 3. mukaisesti ovat näyteparien no 3 ja no 9 kostutuskulmien muutosnopeuksien (pisteessä Θ = 70°) sekä reunakulman saavuttamiseen tarvittavien aikojen suhteet vastaavasti 4,48 ja 4,14.
Taulukon 3 tulosten mukaan valkaistun selluloosakuidun (no 15 14) kostumisen nopeuskerroin on lievästi valkaisematonta (no 12) suurempi. Oheistaulukkoon on laskettu valkaistua sellu-loosakuitua (C-I-rakenne) vastaava nopeuskertoimen muutos, kostuttavan polymeerin painokeskimääräisen molekyylipainon ja vastaavasti sulaviskositeetin arvojen muuttuessa vertailupo-20 lymeerin arvoja sekä alhaisempiin että korkeampiin arvoihin. Periferiahapetettujen polmeerikuitujen pintakerrosten mole-kyylipainot ovat /15/ alueella, M„ = 500.000 - < 10.000. Siten tavanomaisista teknillisistä polymeereistä valmistettujen tai kehruuhapetettujen kuitujen molekyylipainoja säätämällä, * 25 voidaan erittäin laajalla alueella säätää polypropeenisulan ja selluloosan välisen kostumisen nopeutta, määrää ja kostu-misaikoja teknillisesti helposti toteutettavalla toiminta-alueella. Taulukon 3. tuloksista voidaan edelleen todeta, että näytekalvojen (1. ja 2.) karbamaattiperäinen typpisisäl-30 tö vaikuttaa kostumisen nopeusvakioita alentavasti eli ksan-- togenaattipohjäiseen kalvoon (3) verrattuna typpi- ja ilma- atmosfäärissä : N2: 0,00 N/no 15/0(15) - 0,18 N/no 16/0,63 x C (15) - 1.60 N/no 3/0,41 x C(15) 35 Ilma: 0,00 N/no 6/0(6) - 0,18 N/no 5/0,84 x C(6) - 1.60 N/no 4/0,79 x C(6)
Ilma-atmosfäärissä kostumisen nopeusvakiot alenevat typpi-atmosfäärin arvoihin verrattuna kaikissa koesarjoissa. Ilma- 30 106566 atmosfäärin toinen huomattava vaikutus on kalvon rakenteellisen typen nopeusvakioita alentavan vaikutuksen häviäminen lähes kokonaan (pinnan epäpuhtaus komponentti hapettuu ja haihtuu, kalvopinta hapettuu jne.). Ilman hapen vaikutuksesta 5 tapahtuu myös tasapainoreunakulman arvon aleneminen koesarjojen näytteillä. Sekä kalvojen rakenteellisen typen että atmosfäärisen hapen vaikutus kostumisen nopeuteen johtuen pin-taenergiakomponenttien muutoksista. Pintaenergia-arvojen säätämisellä voidaan siten vaikuttaa kostumisen kineettisiin 10 ominaisuuksiin, mutta ilmeisesti polymeerisulan viskositeetin säätöä vähäisemmässä määrin.
Mainittakoon vielä, että kostutusmittausten jälkeen kontak-tinäytteitä jäähdytettäessä voitiin havaita jähmettymisen 15 lämpötilan olevan jopa 30 °C tavanomaisen jähmettymislämpöti-lan (~110—115 °C) yläpuolella oli polymeerisulan alijäähtyminen aste pieneni vastaavasti. Tämä on seuraus selluloosapin-nalla tapahtuvan polymeerisulan heterogeenisen nukleaation tapahtumisesta. Huomattava on myös se, että tämä selluloosan 20 ydinnysvaikutus aleni polymeerin molekyylipainon kasvaessa; esimerkiksi oheistaulukon polymeerillä PP 23 oli sulan jähmettymisen lämpötila (ilma-atm.) 113 °C, polymeerillä PP 22 (Nz) 133 °C ja polymeerillä PP 21 (N2, no 3) 142 °C.
25 Osaesimerkki 3.
Osaesimerkissä 3. tarkastellaan erilaatuisista regeneroiduista selluloosakuiduista, puuvillakuiduista ja tavanomaisista sekä skin-core-tyyppisistä polypropeenikuiduista valmistettu-30 jen kuituseosten termosidontaa, kuitujen välisten keskeisten sidontavaikutusten selventämiseksi.
! Osaesimerkkejä 3. ja 4. vastaavien kankaiden ja kuitujen vai- « mistuksessa käytetyt laitteet ja niiden funktiot, termosidon-ta-, vesineulaus- ja kehruuhapetusprosessien suoritus-, seu-35 ranta- ja säätötavat on yksityiskohtaisesti esitetty paten tissa FI 95153 (EP 0 667 406 Ai) ja FI 101087 (EP 0 799 922 Ai) sekä FI-patenttihakemuksissa no:t 953288/030795 (EP 0 753 606 A2) ja 974169/071197.
31 106566
Koekankaiden sidontatulosten tarkastelussa on käytetty mittaustuloksia hyvin simuloivaa sidontayhtälöä (FI 101087) muotoa: Φ = c x T2 x exp[-E/RT], missä /23/ 5 Φ on kankaan lujuusominaisuus: pitkittäis- ja poikittaissuuntaiset vetolujuudet, venymät, murtotyöt jne., T on absoluuttinen lämpötila, c on funktio harsorainan nopeudesta ja painosta, kuidun valmistuksen vetosuhteesta, kuitupolymeerin ketjuorientaatiosta ja molekyylipainojakautumasta, sidonta-lo kuitujen osuudesta kuituseoksessa jne.
Sidontayhtälö soveltuu tyydyttävästi käytettäväksi myös kankaiden lämpötilojen alueella (so. sidonnan lujuusmaksimia, 6m, vastaavan lämpötilan, TB, yläpuolella, missä sitovan polymeerin osasulan määrä on korkea.
15
Osaesimerkkiä 3. vastaava ensimmäinen koesarja (A) tehtiin pistekuvioitua ja sileää teräsvalssiparia käyttäen. Koesarjan tulokset on sidontayhtälöitä käyttäen esitetty taulukossa 4. sekä kuvassa 1. Koesarjoja vastaavien kuitujen ominaisuudet 20 ovat taulukossa 6.
Koesarjassa (A) käytettiin sidontasarjojen valmistuksessa kahta erilaatuista raion-viskoosilaatua (Rl ja R2), joista toinen oli selluloosaksantogenaattipohjainen ja toinen NMMO-liuoksesta regeneroitu kuitu, sekä puhdistettua puuvillakui-25 tua (PV, rakenne C-I). Sidonnassa käytettiin kolmea erilaa-: tuista polypropeenikuitua (PP-5, -1 ja -8), joista PP-5 oli tavanomainen, homogeeninen polypropeenikuitu ja muut olivat skin-core-tyyppisiä (PP-8 pitkälle periferiahapetettu kuitu). Tuloksiin on liitetty mukaan kuituseosten ohella myös pelkki-30 en polypropeenikuitukomponenttien sidontatulokset. Seosten sidontakuituosuus oli 50 p-%.
Tavanomaista polypropeenikuitua käytettäessä ovat kumpaakin raionkuitua vastaavien kuituseosten sidontalujuudet lähes samansuuruiset Τ,,,-lämpötilojen kummallakin puolella. Sidonta-35 prosessien aktivointienergiat ovat Tm:n alapuolisissa lämpö tiloissa keskenään samansuuruiset sekä varsin lähellä pelkän polypropeenikuitukomponentin sidonnan aktivointienergiaa. Korkeiden lämpötilojen alueella raionkuituseosten sidonnan aktivointienergia alenee huomattavasti polypropeenin sidonnan 32 106566 aktivointienergian alapuolelle, osoittaen samalla sellu-loosakuitujen osallistumista sidontaprosessiin. Skin-core-tyyppistä polypropeenikuitua, PP-1, vastaavissa kuituseoksis-sa ovat lämpötila-alueella, T < Tm, sidonnan aktivointiener-5 giat selluloosakuituseoksilla (Rl, R3 ja PV) keskenään yhtä suuret ja lähellä PP-1-komponentin sidonnan aktivointiener-gia-arvoa. Seosten sidontalujuudet ovat myös lähellä toisiaan. Raion-selluloosaseosten sidontalujuuden maksimiarvoa vastaava lämpötila (TJ kohoaa runsaasti sidontakuitua vas- 10 taavan lämpötilan yläpuolelle, puuvillaseoksen käyttäytyessä päinvastoin. Korkeiden lämpötilojen alueella on sellu-loosaseosten sidonnan aktivointienergia vastaavan sidonta-kuidun aktivointienergian alapuolella, mikä yhdessä yhtälöva-kioiden osoittaa selluloosan osallistuvan sidontaprosessiin.
15 Sidontalujuuksien suhteet [(Rl+PP)/PP] olivat polypropeenikuitua vastaavasti: PP-5: S = 8,16 x 105 x exp[-12000/RT] PP-1: S = 4,81 x 102 x exp[-6060/RT] PP-8: S = 0,453 20 Lämpötilassa 162 °C ovat yhtälöistä saatavat suhteet: 0,375/PP-5, 0,434/PP-l ja 0,453/PP-8, mikä järjestys samalla osoittaa selluloosan sidontaan osallistuvien määrällisen järjestyksen (alhaisissa lämpötiloissa järjestys likimäärin päinvastainen).
25 Periferiahapetettu kuitulaatu (PP-8) vastaa hyvin sulamis- ja : muille ominaisuuksiltaan FI-hakemuksen no 974169 mukaisella prosessilla saatavia kuitulaatuja (osaesimerkki 1.5, s. 37-39) .
30 On huomattava, että sidonnan alhaisen kokonaispinta-alan, yksityisen sidospisteen alhaisen kontaktipinnan sekä sidonnan l lyhyiden viiveaikojen johdosta, kokeissa käytetty pistesidon- tatapa antaa alhaisen loppulujuuden sekä raion- että puuvil-laseoksille (kontaktipinta: selluloosa^PP-pintasula on alhai- 35 nen: tartunta). Pistesidontakokeet osoittavat kuitenkin sidonnan päävaikuttajien eli polypropeenikuitujen oman sidon-tasysteemin ja selluloosaseosten sidontasysteemin keskeisen riippuvuuden sekä sidontalujuuden maksimiarvojen sijainnin että aktivointienergia-arvojen suhteen.
33 106566
Osaesimerkkiä 3 vastaava toinen koeajosarja (B) tehtiin puuvilla-ja teräsvalssin muodostamaa valssiparia käyttäen. Koesarjan tulokset on esitetty taulukossa 5. sekä kuvassa 2. Koesarjaa vastaavien kuitulaatujen ominaisuudet ovat taulukossa 6.
5 Koesarjan (B) tuloksista puuttuvat pelkkiä polypropeenikomponentteja vastaavat tulokset, koska puuvilla-teräs-vals-sisysteemiä käytettäessä on polypropeeniharson sidontatulok-sena polypropeenifilmi. Koesarjojen (A) ja (B) lämpötilat eivät vastaa toisiaan. Sidonnassa lämmittämättömän puuvilla-io valssin lämpötila kohoaa arvoon n. 80 ± 5 °C, joten sidonnan tarvitseman lämpömäärän tuomiseksi systeemiin, teräsvalssin lämpötilaa kohotetaan n. 25 °C teräsvalssien tavanomaisten lämpötilojen yläpuolelle. Sarjassa (A) on valssien välinen lämpötilagradientti noin 5 °C, mutta sarjassa (B) noin 90 °C.
15 Koesarjassa B on sidontaseosten valmistuksessa käytetty kahta raionviskoosilaatua (R2 ja R4), joista toinen oli ksanto-genaatti- ja toinen NMMO-liuospohjainen, sekä kahta polypro-peenilaatua (PP-3 ja PP-6), joista toinen oli skin-core-tyyp-pinen ja toinen (PP-6) tavanomainen, homogeeninen kuitu.
20 Sekä taulukon 5 tuloksista että kuvasta 2. voidaan todeta, että alhaisten lämpötilojen alueella (T < TJ sidontalujuudet ovat kolmella seoksella likimäärin yhtä suuret, muuta yhdellä kuituseoksella (R2/PP-3) ovat sidontalujuudet edellisiä huomattavasti korkeammat. Käytettäessä sidonnassa skin-core-25 tyyppistä polypropeenikuitua, PP-3, alhaisten lämpötilojen ; alue (T < TJ ja lujuuden kasvu jatkuvat korkeampiin lämpöti loihin kuin tavanomaisella homogeenisellä kuidulla.
Suoritettaessa selluloosan liuotus tuotekankaista fosforiha-polla, voidaan todeta, että alhaisten lämpötilojen alueella 30 liuotus ei mainittavasti vaikuta lujuuteen kuituseoskankailla R/PP-6 ja R4/PP-3, joten näillä seoskankailla lujuuden tuotti taa lähinnä polypropeenikuitujen keskeinen sidonta.
Kuituseoskankaan, R2/PP-3, selluloosakomponentin liuotus alentaa kangaslujuutta huomattavasti sekä alhaisten että kor-35 keiden sidontalämpötilojen alueella, mikä osoittaa selluloosan osallistuvan polypropeenin ohella kuitusidontaan. Korkeiden sidontalämpötilojen alueella kuituseoksen R4/PP-4 si-dontatulos osoittaa myös selluloosan osallistumisen sidontaan. Korkeiden lämpötilojen alueelle on mainittua seosta 34 106566 vastaavan sidontayhtälön aktivointienergiatermillä negatiivinen etumerkki, eli sidontalujuus kasvaa vielä Tm-lämpötilan yläpuolella. Tämä efekti poistuu tuloksista fosforihappoliuo-tuksen jälkeen.
5 Eräänä syynä R4/PP-3-seoksen selluloosakomponentin sidonta-aktiviteettiin on selluloosakuidun, R4 pintakerroksessa oleva, WAXS-analyysissä hyvin näkyvä, selluloosa-IV-rakenne. On myös huomattava, että puuvillavalssisysteemillä sidottaessa on sidontapinta-ala varsin suuri ja, että plastisesta sidon-10 nasta johtuen polypropeeni-osasula leviää helposti kuidun ympäri, joista kumpikin tekijä tuo oman lisänsä lopulliseen tuoteluj uuteen.
Osaesimerkki 4.
15
Osaesimerkissä 4. tarkastellaan selluloosakuitujen välisen adheesion parantamista ja säätöä suuritehoisen koronakäsitte-lyn avulla.
Selluloosakuitujen välisen adheesion parannus on oleellista 20 erityisesti silloin, kun suurehkon neliöpainon omaavan ve- sineulattavan kuitukankaan sitovina synteesipolymeerikuituina ovat selluloosan suhteen inertit polyesteri-, polyamidi- tai vastaavat kuidut. SelluloosapÖlyn irtoamisen estämiseksi voidaan tällöin tarvittaessa hyödyntää polyolefiinimikrokuidun 25 esisekoitusta selluloosan kanssa ja neulausprosessin jälkeis- . tä selluloosa-polyolefiini-kontaktin sulakostutus-transkris- tallisaatio-prosessia. Tällöin myös selluloosa-selluloosa-adheesion paraneminen edistää esikontaktin muodostumista selluloosa-polyolef iiniseoksella. Mainittua kombinoitua menetel-30 mää voidaan edullisesti hyödyntää absorboivien ja samalla mekaanisesti lujien nonwoven-laminaattikankaiden valmistuk-.· sessa.
Selluloosakuitujen välisen adheesion tutkimuksessa käytettiin 35 pilot-mittakaavaista koronalaitteistoa (Sherman High Frequen cy Generator: 20 + 5 kHz, D-2 kW) . SelluloosapÖlyn irtoamisen tutkimukset suoritettiin Gelbo Flex Test-laitteistoa (5000 ES) käyttäen (EDANA 220.0-96: Linting tendency).
35 106566 Tässä yhteydessä tarkastellaan selluloosakuitujen välistä adheesiota tavanomaisessa vesineulatussa polyesteri-puusellu-loosa-kuitukankaassa (50 p-% PES; 70 g/m2) , missä sellu-loosakuituformaatti oli vesineulattu viiran päällä olevaa 5 polyesteriharsoa varten. Tuotteessa oli komponenttien sekoi-tusäste korkea, mutta selluloosapölyn irtoaminen oli kankaan eri puolilla (A- ja B-puolet) eri suuruinen.
Perusvertailusarjaa varten lähtökangasta käsiteltiin yksinomaan SHFG-laitteella tehon funktiona. Saaduista tuotekan-10 kaista irronneet selluloosapölyn hiukkasmäärät (N, kpl)/
Cu*ft) kasvoivat lievästi kankaaseen kohdistetun sähkötyön (W, wh/m2) funktiona eli N (A) = 1010 + 143W ja N(B) = 3635 + 98 W.
Koronakäsittelyn vaikutuksen näyttöä varten kohotettiin läh-15 tökankaasta irtoavan pölyn määrää kostuttamalla kangas kyl-lästeisellä vesihöyryllä ja kuivaamalla kuumavalssaten(115 °C, 0,1 - 40 kN/m. Tulokset osoittivat koekankaista irtoavien pölymäärien olevan niihin kohdistetun sähköisen työn funktiona likimäärin lineaarisesti alenevia. Pölymäärien arvoiksi 20 saatiin N (A) = 37867-(4183-5748)W ja N(B) = 20328-(1857-2713)W, missä suluissa olevat 'työkertoimen' arvot vastaavat saatuja maksimi- ja minimiarvoja.
Vastaavalla tavalla käyttäytyivät tarkasteltua alhaisemmat 25 lähtökankaiden pölyarvot edellämainitulla tavalla käsiteltä essä.
Koetulosten mukaan korona-, kostutus- ja kuivauskäsittelyn avulla voidaan selluloosa-selluloosa-kuituadheesiota kohottaa erittäin tehokkaasti, ja jo alhaisella kankaaseen kohdistu-30 valla sähköisellä työmäärällä voidaan kankaasta irtautuva hienojakoinen selluloosapölymäärä alentaa käytännöllisesti ; katsoen arvoon nolla.
Koekankaiden emittoiman selluloosapölyn kokojakautuma osoit-35 tautui olevan lähes muuttumaton ja myös pölymääristä riippumaton, käsiteltäessä minimikooltaan, d = 0,5 pm olevaa pölyä viiden minuutin aikana. Sen sijaan koesarjojen minuuttikes-kiarvoina otetut pölyn kokojakautumat osoittivat varsin huomattavaa eroa summajakautumasta, prosentuaalisen eron ajan 36 106566 funktiona alentuessa hiukkaskoon kasvaessa. Hiukkaskoon ollessa välillä 0,3-0,5 pm, osoittautui em. prosentuaalinen ero ajan funktiona päinvastaiseksi kuin muilla hiukkaskokoluokil-la, mikä osoittaa alle 0,5 pm:n suurten pölyluokkien erityis-5 tä merkitystä jakautumasysteemissä. On erityisesti huomattava, että koronamenetelmällä käsiteltyjen kankaiden pölyjen kokoluokissa ei esiintynyt em. prosentuaalista hajontaa eri kokoluokissa testiäjän funktiona (mikä osaltaan osoittaa käsittelyn vaikutusta myös pölyjen kokojakautumien suhteen).
10
Adheesiotuloksia arvioitaessa on huomattava, että pölymäärä on selväti funktio kankaalle (jatkojalostuksessa ym.) tehtävästä mekaanisesta taivutus- ja leikkaustyöstä, joten todellinen pölyämistulos ei ole sama kuin testitulos. On myös huo-15 mättävä sähköisen työn aiheuttama selluloosan kiteisyysasteen sekä sen pintaenergian arvon aleneminen, jotka saattavat alentaa polyolefiini-selluloosa-kontaktin kostumista ja. transkristallisaatiota, käytettäessä vastaavaa osamenetelmää koronakäsittelymetodin ohella.
20 Lopputuloksena koesarjasta voidaan todeta sovelletun ko- ronakostutus-painekuivaus-menetelmän ehdoton tehokkuus ja sen laajat säätö- ja sovellutusmahdollisuudet.
Menetelmäselityksessä on osoitettu uuden kombinoidun säätö-25 menetelmän toteutuminen sekä kuitujen että kankaiden osalta.
: On huomattava, että keksinnön mukaista, kuitujen keskeisen adheesion säätömenetelmää voidaan varioida hyvin monella tavalla ja kuitenkin samalla pysytellä annettujen esimerkkien sekä patenttivaatimusten osoittamalla toiminta-alueella.
30 Säätömenetelmään liittyviä ilmiöitä on yritetty sekä tekniikan tason kuvauksessa että esimerkkien yhteydessä teoretisoi-! da luonnontieteellisen kuvan antamiseksi uuden keksinnön mu- « kaisesta menetelmästä. On kuitenkin itsestään selvää, että kaikkia menetelmään liittyviä ilmiöitä .ei ole pyritty selit-35 tämään joko niiden tuntemattoman luonteen tai niitä koskevien, riittävien teknillis-tieteellisten mittaustulosten puuttuessa, joten uuden menetelmän selityksessä annettuihin perusteisiin ei yksinomaan voida tukeutua.
106566 ro . vD h n <j n , o — o ϋ ^ mcsinri· h n § °
Zj P * ' ^ ' - . *· . f,
C. o 1Λ CM [N O O CO ° Cv S
^ M CM H CM CM ΟΟ^Γνσ» C ^ ^ ^ ^ ^ [Π O in fn > ;> m ^ n n € e S N S ° H O' n s . v . n
I \ 5 ΙΛ CM I> O O rv O rv S
o X1-1 CM M CM CM ^ M ^ ^
O
P -H _, O c
-H <0 S VO LO CM CM CM <M ° CTi O
JX > "v $ in cm cm in 'M* ^ co 2? °v (0 to CO ΐί - M v ^ > d ^ m tn CM 1> o o co°E-»v§ td li Zj>-· cm h cm CM COhI>CT>
_i k M
3 « jc ir o (0 ™------------- T“) ti e ΙηΟΟΟΟΊΜΜτ}1 CM-.0 2 ,5 mSwriinncMin 2 o' 2 in % a 15 5 n h4 2 « * « 3 « S ^
3 e g g ci o" H [S θ' Μ ' o a W
-¾ jj H (M N H N N ^ i—I 01 vD
tO +3 M SC £h P Cm C O i s 0 2 O c------------ a s "- “ n 1 ¢30000)11101 . O t>
CO >S'tfcr'MMCM['. O ~ M
x! -hSooo'O'cM'^m 2 n 2 cm ^ V *»
S *2--ΐσ.Η[ΝθΗ m o ' H
£ M M CM M CM CM w M ^ VO
e — ** 0) T-> o ------------ : 31
jC
CO M m CM O 00 ID in vD „m.nco g l.gcMINCOCMINO' 22 O' 03 o ° VO o ® ^ ® ^ ” S ™ co « d ^ Αί id" cm" tS o o" m O ν' ^
3 ^ M M CM I—I CM CM 00 M ^ CO
H •H 0) co _L_1_____________ O) ~ . H 0)
M 3 X
3 .£ O
o CO —· -H
s ^ t< -V M (0 — ö <u cd -—' -—- '—' '—' -—' > ° J P HrHrHCMOr-lO(0<<<^
3d >1 MOOOCMCMCMH
<3 :(Ö ΉγΗΜΟΟΟ*ΗΉ ^ ^ v
Eh 2 www^_-K(0X3ö CO- 106566 s
(O
H 1__Τ_Ρ__,_______... .......
en
M
<D ^ m Γ' OOH COi-I^, , ® _ go o o e* co ^
•H Φ 03 O IT> CM O ^ S
g φ N n N CM CM ^ ” 0 % Ϊ * g---------- C 3 ° ro i£? ^ S 2 tn vo pj r* *> 00 CS 00 - 3 o* * ' ' ' 1 O 1 ' « e s s S 5 s * »
CD • C
ro ή ____ "o ro «3 MS 3 £ S « o n °Ί ® “l il a n m m σ 00 ^ ° ^ ^
g C
H O M
3 „ -h ε .* am e \----------- ro ?-h i-j
tl H H ^^COOOtMON
3 v H ainO~^UCNOCN<NvO
fllrro “m _ v vo vv< v S g 5 « S 2 15 2 ® «
cm ^^O'CO^HCMH
ro -h ro •o > e ro----------- H 0 Ή roro o S’.SSSo^0^'010® •H ti H <1)ο)ν^^»'·''ννν''
Cn ro X C ?“vn LnoinvD00cr'Hcr'00 £a. g8K8S«N0,«NC, C H 4->__________
CD Ό ·· C
ro z -h μ e υ cu e o ö h oo in co vo ro η,-ο v « - * *. . v - σν en vo o "-h >- a> t> ο 1 oo σν co oo co co C '‘“o oo oo oo oo oo
Φ *H
n g ro 3 g O
+-> r" H ------------ •h h -ri
• 3 Ij C
x £> ro ro £ cd ra.jH · ....
o (j >( i—I · i—I t—l i—1 i—I
. oC--p ro h ro ro ro ro h Ä <d ro 3 <- e m +j p m m
Hn CD -P CD CD CD CD
H U ·· P> UOO <D
cd »o ro οοο·σ -p -p -p -p
cn>-2 -n Oin^CCCCCC
P O ·<* H CD H H -H H
ro NHMH^rororo® co P 3 co co co co . cd ...... cd o> en co co co ·. P>^iti:<;t!c;-P23333 >i IPJ^JCO 0000 :ro > P1 0) -* E-< E-· E-· E-·
. 2 CU ·· SP
CM 1-1 Ή ........
- t> ·· νμι O H O] CO
o ro i ro i > i i i
V* 1—i^C H CO H Q Ω Q
te hi Hrorofci^bi H H C H H J* < < < O >0 >cni+ + +
-3 3 >·, 3 C3 M H M H
ri* 3(0 3 O H H H H
EH CU CC OUQOUUU
106566 r
CO
Ί-> ----------
O
>
U G
*ö •^^ιοοΌσισ'ΟΟΓ^σι co
Ei-IOJC-kC^COvOCOOi VO
- **V V
“ΉγΗΟΟΟΟΟΟ ^ •H o -P o
P IN
(1) --------- α) η
G
•H Φ +J
u; OrOiHOOCKvO'tfOin CM
\ oo o co in oo in o o in
• φΝΝΟΝΌηηΜ O
(Q «k H moooooooo o H 0 (0 o § ---------
H
a co ^inomNrHcovoN co M 'cocominov^OrH ^ O ϋΗ^'ΦΓ^'ίΗΐηνοιη h
O
Ή =0000^000 o
G
H
H — - , .,. —- . " — II. I I —
<D
CO
Λ o in O ^ Ν H 'ί ^ £ 4) v v v v v VK v
O) CD°^vOCO[NCO.n'‘COH VO
G ' CO CO CO Ή CS CO CO 'Φ
•H
E _ ___ *0 --------
•H -H
- » Ϊ S S S S f ί Ϊ a g · S S Ss5S δ •H O p-Hp‘H4J-H4J4J +j
S P
Φ < Q. ---------- o
• P
a
H X
O H
Qj (O -H
> a)
C l I
(O ^ p H i-Hi—ICSCNCOCO-P-P Ή O *H ·Ρ
CO I I I I I I G G I
X X
•H oooooooo o P>>>>>>CC >
(O r—I i—lr—I »H rH »H Q) Q) f—I
·, a (Oioioioioio-P-P to Q) +-> NNNNNNNN \ >1
m li—Ir-IrHrHrH (N
G NdNNNNNM (N
o CO I I I I I I I I I
N OCUCUCUCUCUPhCUCU CU
v <PCUCUCUCUCUCUCUG< S s j -p ιιιιιιιιλ;ι
G> W H
< O nviioininoifNioci £h i—I rH t—i I—I t> 106566 ° r—ι E-ι inOOlVOOOC^Or''^^'
05 n CSC^^C^OiOOOCOOOOO
\ 0 o.-ic'-.r-ivoinosvoeo'tf
« c coco^c^iniooocoiniN
W rH V«kSSSVVV^«k
+ 1 ^rHinocoooiOc^O
‘r1 HHMnnNn^nn
Uj
X
a> ___________ «
I—I
X, 0NNH^iO^inW(NN
” H'j'j^rHH — C^OOiHrH
N (U HCSCN^CNNr-lrH
0 0 II ___________ 0 .. (N(NvO(NCN(NOCNOm C ^svs%.vv«hv*ii
£ COCOO'J'iOOlOirOO
E NNCOnONNNNN Λ Eh^·^·'*·^·^·'*·^'^·*'·^·^
L, EZOO.-tOOin,-H,-(^0O
D οΛίησ'/ΝτΗίΝσιιη^ιη
φ V<kkSV^V«.SV
^ cNcoocoH^oro^o
£_i rHrH^T—IOJtHO O f—I <N
05 P \
E W
P ^
P> 'oi ^»CO'inHNNCON
π * -1 OLnCOOCOH^rHLDCN
Jj Q) o O^fC^O-tfvOvOlNlO-tf V \|C^C^(SC^-OOI>-lf)CSOOT-l
1*1 ^ C SSS^SV*.VVS
*y Ή vOvDOJ^C^tS^^rHCO
fN ^ ^ rH «Η rH rH rH ^ ^ c ^ <D « Ό -----------
Ή iH
. -Ό 0 Ή ^
f? 11 OCOCOfNOOOC^^CNCN
£ ^ ^Εΐηιηο·^*ί·^Γθ(ΝθΟ •F D M\cocop)NMoioicnnn
HC^INCOOOOOOCTiOOOOOO
PE π
C &H U
0 Ό v
H
CO Eh i cn - - 0 . a) * tfl 3 s = . E -μ m m »h rH iH co
rj! n (0 I I I I I I
·* <o cu cu OiCua, a< 0 H CU A d, CU Λ D-c « r is5 i, \ \ \ \ \ \ D 5 1-1 1 1 , rf^i-Oinri^iJ*—lr-HtH*iC0
s ’d I I I I I I I I I I
,rf· γ-Η0ΟΑ*-Η0Ο^ΑΑτ—IA
EH X ΑΟίΑΑΑΑΑΑΑΑ 106566 5 Εη ΑΦΘΟΝΟ
Oi n CO N S in (Jt ID
\ · o cmoScoooj
" G CO VD (N 00 CO
M H V ν'-1 V V V
+ I e »o a ίο
‘r1 H H L t-ι f-l rW
Cu X
<D _______
X
H
Ίη 2 o o 2 co o o „ ro ^ ^ Ϊ ^ ^ ^ 0 o II _______ 0
.. ^ CN <N CM
in co co O· oi co E^inininininin Λ ΗΓ'ί^'ί^'ί'ί \°\\\\\\
Ph S^ttlNO^HO
O'^uoN'CD.-iiOCn
^ S V K V V
<# η Ό H CO
g* ^ co co co cn N
K
p ~n •H *“· MINI —— — — » I » 6 w P Λ jj α (N Ο <N CO σ\ 00
n x ,r co co co m cn N
.X m O oi O oi in h in v \ioc^rHoroc^ 5 « C s N, '-I <3< CO CN CN CO 00
n H H H H H H
c *
Q) M
Ό * ------- *r| «h . o o • H ,_l
f} 11 O IN IN N CN IN IN
P _ ^gOOCOiDiDCOOD
c o MNnoaioincn
.-100000300 * ® ” 10 N N H Η M N
PE n
C Eh U
0 Ό v
•H
W Eh ,
CD
0 CO CD
® 3D
: s i> +»
5 O O
j3co 3 η 3ιθνθ
. *2 -P I ‘H I Ή I I
in XcOAHp^Hi^tl· x (0 Λ I CU A Oh o . ^ o o S , § R C SC Eh K C Eh
Γί tj < I J 1 < PJ
D -g I I I I
<· C· (N Ν' <N Ν' g-I * OS 05 OJ 01 106566 I It I II I I <s H ^ Ό 0
·' U ^ if) in CO O OO
y <I) M vv»v ' * dpÄ a “ < oo co oco
-, J CS CS rH CO Sf rH
·. ._ MÖ t—I i—! rH rH r-1 rH
*U ^ X
s -μ
• •2 -H
SO CU
ε ·· >i o ---------- c c
<1) -H CO
> « ►.
.S -h m rHrHvDCN O in ® ►. ® φ * g g 2 « « 3 «
.μ ij ^ H CS ^ 'ί rH
Ό Ä -H
\ a) x
2 H
ε o ε ----------
D C
O) en <-i in oo oo o .. jjj to in m o in co en
C0‘H έ SKKNVV
3 jo 3 in in vo in in co g u -μ •r-) so 3 q i i i i i i 3 MO (0 H ε λ; , o m oo o o o
o -H tÖ O O H CO CS O
+) a; -n q c co en n co co m alen 032 tN σι σι in o > <u 32 n co co co n ^ λ: -h i
.^3 (0 I I I I I I
x λ; a <1)3 2* O m rH o o o
+J H · O CO <N O O O
Ό h in en oo en in m <0 <0 0 COCTiOCOINCTi •H » -Γ-1 2 r-IH'S'CTiOin
(0 V CS CS CS rH CS rH
Ä I
3 ·· O
3 -H 3 ---------- m μ -μ -H O) (0 to -μ a 3' +> -coooocoNcoin •h -h*v £ (S to in m inoo £ -H ε « tN tN co o co ^ in in
o -με s CS CS i—l CS H iH rH CS
3 2
3-με I iiiii III
0) -H _ -n 3 - q rn rfo οιηοο·>ΐ0οοοω - - 3 ÄO) 31 ....." ‘ '
: +J .· 3 . HHHOIOI^ntStO
<0 .... o .31 ... en σι co m ^ “2 σι rH cs <0 aÖ:0-H ? v CSCSrHrHCO^CSCO·^ h -μ >1 tn 5,5 , 3 3-μμ 5 5 i i i i i 1 2 3 4 5 i i i - -μ -h o 0) jo n « m -rH AJ4->a j°vl tNOCOOO^COCSin 3 u U (Λ 3 12 ‘ *· ‘ " ,n ' - - X Q)3 -h 5 c lo^innin^siooio
Q) εετ3 Ärne CSCSOOCOrH'-'HHrH
0 I I
x I 1 I I I I I 1 I I I
S iNrHcnco-^Sm^o ' £ esinHcscs^oom : ^cscscscscs^cscscs «
VO
=> 5 2 D ^ CO 0 3 5 (0 C rHCSOO'tfiniOtNOOCTi 4 ·-> 51-1 lllllllll 5 Ä aaaaaaaaa -gn cuaaaacucucua 1 - I....... 106566
-H
Ό
O
•H
ä ^ h h
Si< J* μ
iH
Oh
CO
>1
Lr)>HO<NC^<NrHOO
•H<P°»P (ΒΗΗιΟιΟΊΐΝιΟ
g conm'f'i'i^O
•H
(0
^ CO
t! I M VO
2 Q
2 II VO
« I
•o D c 1 1 1 cl2 § O 1 o o o S * o o o
x O <H VO
00 00 J in o o s I ° 2 co ® ” O' o g ^ H t> ^ ^ 00 00 , 1 I I 1 'll 0 ” «· ° ° H. °- °- °. °.
1 ' , 2s"5 s s 3 -1-) UJ 1 ‘ . v j < j 3 X 1,1 'll
Hid) rv.
3 +3 0sl L ^ CO COv^fo +j ο Ό v - v - . ~ •H ^ ^ in ^ ^ -g , 0.2 « S ^ ^ S £ _ Ό , 1 . ' 1 >ii I * S O S O O ^ (0 Ό 1-1 ... T-)
VO
rH r-i CO ΙΟ o , O' O' 00 C·' Di
_y i 3 I C I E-< I I N C/J
3 o-^n <<JJOUJh 3 .-j 10 C ^
9 3 h I
m Ä ^Hcsco-^invo[>> g 2220:0:0:2¾ 106566
Referoitu kirjallisuus /1/ B. Wu:
Polymer Interface and Adhesion, Marcel Decker,
New York, 1982, 337-465
Polymer Blends I, Ed. D.R. Paul, S. Newman,
Academic Press, New York, 1978, 278-288 /2/ L. Goldfarb:
Makromol. Chem. 181, 1980, 1752-1762; 179, 1978, 2297-2303 H. Schonhorn, F.W. Ryan; J. Polym. Sei., A2, 6, 1968, 231-240; 7, 1969, 105-111
Polymer Letters, 5, 1967, 919-924 D. G. Gray:
Polymer Letters Ed., 12, 1974, 509-515 S. Y. Hobbs:
Nature Phys. Sci., 234, 1971, 12-13; 239, 1972, 28-29 /3/ US 3,507,943/21.04.70: J.J. Such, A.R. Olson US 3,501,369/13.03.70: A.H. Drelich, M.R. Fecillas US 3,485,706/23.12.69: F.J. Evans US 4,442,161/10.04.84: B. Kirayogly, P. Zafirogly US 4,902,564/03.02.88: J. Israel, S.P. Suskind US 5,459,912/24.10.93: J.M. Oathout /4/ J.P. Moreau: INDA J. of Nonwovens Res., 2, 1990, 14-22 T. F. Gilmore, R.K. Nayak, M. Mohammed: INDA-TEC, 1 92 Proceedings, Ft-Lauderdale, FL, April 7-10, 1992, 249-259 R.A. Haldon, G. Athey: TAPPI 1985, Nonwovens Symposium, 149-154 /5/ FI-hakemus 961252/18.03.96: S.Mäkipirtti, E. Lampila, H. Bergholm ' /6/ A. Gröbe: V, 117-118
Polymer Handbook, Ed. J.Brandrup, E.H. Immergut, John Wiley, New York, 1989 /7/ E. Treiber:
Die Chemie der Pflanzenzellwand, Springer, Berlin, 1957, 139-223 . /8/ 0. Ellefsen, N. Norman: J. Polym. Sci., 58, 1962, 769 W.J. Wellard: J. Polym. Sci., 1954, 471 Ch. Legraud:
Compt. Rend., 233, 1951, 407 J. Chem. Phys., 48, 1951, 33 J. Polym. Sci., 7, 1951, 333 /9/ K. Hutino, I. Sakurada:
Die Naturwissenschaften, 28, 1940, 577-578 T. Kubo: 106566 Z. Phys. Chem. (A), 187, 1940, 297 /10/ E. Ott, H.M. Spurlin, M.W. Grafflin:
Cellulose and Cellulose Derivatives, Interscience, New York 1954, 236-247 /11/ A.N.J. Heyn:
Textile Res. J., 1949, 163-172 P.H. Hermans, D. Heikens, A. Weidinger: J. Polym. Sci., 35, 1959, 145-165 J.S. Higgins, R.S. Stein: J. Appi. Cryst., 11, 1978, 346-375 /12/ F.M. Fowkes: J. Phys. Chem., 67, 1963, 2538-2541 Y. Tamai, K. Makunchi, S. Suzuki: J. Phys. Chem., 71, 1967, 4176 S. Wu: /1/, J. Polym. Sci., 34, 1971, 19-30 H.W. Fox, W.A. Zisman: J. Colloid Sci., 7, 1952, 109 A. F. Toussaint, P. Luner:
Cellulose and Wood, Proceedings of the Tenth Cellulose Conference: Ed. C. Schuerch, Wiley, 1989, 1515-1530
Contact Angle, Wettability and Adhesion: Ed. K.L. Mittal,VSP, 1993, 383-396 P. Luner, M. Sandell: J. Polym. Sci., C, 28, 1969, 115-142 T. Nguyen, W.E. Johns:
Wood Sci. Technol., 12, 1978, 63-74 B. S. Westerlind, G. Berg: J. Appi. Polym. Sci., 36, 1988, 523-534 S.B. Lee, P. Luner: TAPPI, Jan. 1972, 55, 116-121 A. Herczeg:
Forest Products J., 1965, 499-505 B. R. Ray, J.R. Anderson, J.J. Scholz: J. Phys. Chem., 62, 1958, 1220-1230 * /13/ S. Wu: /1/, 235-255 H. Schonhorn, H.L. Frisch, T.K. Kwei: J. Appi. Phys., 37, 1966, 4967-4973 J. Colloid and Interface Sci., 28, 1968, 543-546 B.W. Cherry, C.M. Holmes: J. Colloid and Interface Sci., 29, 1969, 174-176 • 46 /14/ M. Ahmed: 106566
Polypropylene Fibers - Science and Technology, Elsevier, N§ew York 1982, 146-151 H-G. Elias:
Macromolecules 1, Plenum Press, New york 1984, 400-403 /15/ FI-hakemus no 974169/07.11.97 /16/ Neste Oy, Kulloo, Finland: Research Centre: P. Eenilä, J.I. Huttunen: 13C NMR-obs.

Claims (10)

1. Menetelmä selluloosa- tai selluloosa-synteesikuituseosten, erityisesti -polyolefiinikuituseosten kuitujen välisen 5 adheesiolujuuden parantamiseksi ja säätämiseksi nonwoven- kangastuotteiden valmistusmenetelmässä, missä sanotuista kuiduista ja/tai kuituseoksista muodostettujen harsojen ja/tai formaattien muodostamien rainojen sidontaan sovelletaan vesineulaus- ja/tai termosidontamenetelmiä, 10 tunnettu siitä, että a. selluloosakuitua lämpökäsitellään polaarisessa, selluloosaa ei-liuottavassa nesteessä, kohotetussa lämpötilassa, 15 b. selluloosan sidonnassa käytettävän synteesikuidun pintakerroksen molekyyliketjujen pituutta alennetaan saattamalla kuitupinta kuidun kehruuvaiheessa sulatilaisena säädettävän hapettavan ketjudegradaation alaiseksi, 20 c. edellä kohtien a. ja/tai b. mukaisesti käsitellyistä kuiduista tai niiden seoksista muodostettu(-tut) raina(t) sidotaan termosidonta- ja/tai vesineulausmenetelmää käyttäen, 25 d. selluloosa-/synteesikuitukontaktien lukumäärää kohotetaan ja samanaikaisesti lyhyiden selluloosakuitujen irtoaminen ' nonwoven-laminaattien ja -seoskankaiden pinnoista estetään suorittamalla saadulle kankaalle korona-höyrykostutus-painekuivaus. 30
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polaarinen neste on OH-ryhmiä sisältävä orgaaninen neste, erityisesti kyllästetyn höyrynsä kanssa tasapainossa oleva vesi, lämpötila-alueella 100-250 °C. 35
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosamateriaalia lämpökäsitellään polaarisessa nesteessä siten, että ainakin tuotteena olevan selluloosakuitumateriaalin pintakerroksen kiteisyysaste 48 106566 vastaa luonnonselluloosan kiteisyysastetta, 60-75 %.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosakuitumateriaalia lämpökäsitellään polaarisessa 5 nesteessä siten, että ainakin tuotteena olevan selluloosamateriaalin pintakerroksen pitkän iderititeettiperiodin arvo on vähintään 50 Ä.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 10 että synteesikuituna käytettävän polyolefiinikuidun pintakerroksessa molekyyliketjujen degradaation määrä vastaa tuotteen keskimääräistä polymerisaatioastetta 1000 eli polypropeenilla keskimääräistä molekyylipainoa noin 42 000.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että synteesikuituna käytettävän polyolefiinin painokeskimääräistä molekyylipainoa alennetaan kuidun sulatilaisen kehruuhapetuksen avulla arvoon, missä polymeerin viskositeetti lämpötilassa 170 °C on välillä 1300-5 Pa*s, 20 leikkausnopeuden ollessa alle 1 s"1.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että synteesikuituna käytettävän polyolefiinikuidun pintakerroksen sulamispiste vastaa kehruuhapetuksella 25 tuotettavan molekyyliketjujen degradaation tuloksena saatavaa keskimääräistä polymerisaatioastetta 1000.
8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että synteesikuituna käytettävän polyolefiinikuidun 30 pintakerroksen pintaenergia vastaa sitä lukukeskimääräistä molekyylipainoa, mikä saadaan kehruuhapetuksella tuotettavan molekyyliketjujen degradaation tuloksena keskimääräisen polymerisaatioasteen ja dispersion arvoilla, vastaavasti 1000 ja 3-8, pintaenergian arvojen ollessa kuitenkin aina alle 20 35 mJ/m2 lämpötilassa 170 °C. 1 2 Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 2 että 106566 49 a. termosidottavissa kuituseoksissa on sitovan polyolefiinikuidun ohella selluloosakuituna tai -seoksena raionviskoosi, puuvilla, pitkä luonnonselluloosakuitu, puukuitu 5 b. vesineulattavissa kuituseoksissa tax -laminaateissa on neulauksen synteettisen sidontakuidun, erityisesti polyesteri-, -amidi- ja/tai polyolefiinikuidun, ohella lyhyt puuselluloosakuitu yksin tai yhdessä lyhyen 10 polyolefiinikatko- tai -mikrokuidun kanssa, raionkuitu yksin tai yhdessä puuselluloosakuitujen ja polyolefiinikuitujen kanssa.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että sidonnan jälkeen nonwoven-tuotteen kumpaankin pintaan suunnataan vähintään jaksoluvulla 20 ± 5 kHz, hapettavalla koronalaitteistolla sähköinen työmäärä, välillä 2-12 Wh/m2.
11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että sidonnan jälkeen kuivan nonwoven-tuotteen kumpaakin pintaa kostutetaan koronahapetuksen ja työstön jälkeen kyllästeisellä vesihöyryllä lämpötila-alueella 100-110 °C. 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että nonwoven-tuotetta kuivataan koronatyöstön ja höyrykostutuksen jälkeen lämpötila-alueella 100-160 °C lineaaripaineella, 0,1 - 40 kN/m, kevyesti kuormittaen. Patentkrav 106566 50
FI981366A 1998-06-12 1998-06-12 Menetelmä selluloosa- tai selluloosa-synteesikuituseosten kuitujen välisen adheesiolujuuden parantamiseksi ja säätämiseksi nonwoven-kangastuotteiden valmistusmenetelmässä FI106566B (fi)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI981366A FI106566B (fi) 1998-06-12 1998-06-12 Menetelmä selluloosa- tai selluloosa-synteesikuituseosten kuitujen välisen adheesiolujuuden parantamiseksi ja säätämiseksi nonwoven-kangastuotteiden valmistusmenetelmässä
DE69936684T DE69936684T2 (de) 1998-06-12 1999-06-03 Verfahren zur Verbesserung und Regulierung der Haftfestigkeit zwischen Cellulosefasern oder eines Cellulose-Synthesefaser-Gemischs in einem Verfahren zur Herstellung von Vlieserzeugnissen
AT99660101T ATE368762T1 (de) 1998-06-12 1999-06-03 Verfahren zur verbesserung des haftvermögens zwischen cellulosefasern oder einer cellulose- synthesefasermischung für die herstellung von vliesstoffen
EP99660101A EP0964093B1 (en) 1998-06-12 1999-06-03 Method for improving and regulating the adhesion strength between fibers of cellulose or a cellulose-synthetic fiber blend in a method for producing nonwoven fabric products

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI981366 1998-06-12
FI981366A FI106566B (fi) 1998-06-12 1998-06-12 Menetelmä selluloosa- tai selluloosa-synteesikuituseosten kuitujen välisen adheesiolujuuden parantamiseksi ja säätämiseksi nonwoven-kangastuotteiden valmistusmenetelmässä

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI981366A0 FI981366A0 (fi) 1998-06-12
FI981366A FI981366A (fi) 1999-12-13
FI106566B true FI106566B (fi) 2001-02-28

Family

ID=8551987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI981366A FI106566B (fi) 1998-06-12 1998-06-12 Menetelmä selluloosa- tai selluloosa-synteesikuituseosten kuitujen välisen adheesiolujuuden parantamiseksi ja säätämiseksi nonwoven-kangastuotteiden valmistusmenetelmässä

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0964093B1 (fi)
AT (1) ATE368762T1 (fi)
DE (1) DE69936684T2 (fi)
FI (1) FI106566B (fi)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPQ544900A0 (en) 2000-02-04 2000-02-24 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Treatment of cellulosic material
EP1124008A1 (en) * 2000-02-11 2001-08-16 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for treating cellulosic fibres
ATE424295T1 (de) * 2000-09-15 2009-03-15 Ahlstrom Nonwovens Llc Einwegwischvliesstoff und verfahren zu dessen herstellung
WO2002050355A1 (en) * 2000-12-19 2002-06-27 M & J Fibretech A/S Web consisting of a base web and air-laid fibres hydroentangled on the base web
EP1444076A4 (en) * 2001-09-21 2005-04-13 Polymer Group Inc NON-CONVENIENT DIAPHANES WITH ENHANCED ABRASIVE PERFORMANCE
JP6025486B2 (ja) * 2012-10-06 2016-11-16 ユニチカ株式会社 円盤状研磨バフの製造方法
US9422641B2 (en) 2012-10-31 2016-08-23 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Filaments comprising microfibrillar cellulose, fibrous nonwoven webs and process for making the same
TW201420054A (zh) * 2012-11-21 2014-06-01 Kang Na Hsiung Entpr Co Ltd 吸濕用不織布及其製法
EP2945993A1 (de) 2013-01-18 2015-11-25 DWI an der RWTH Aachen e.V. Behandlung von kristallinen cellulosehaltigen substraten
LT3362235T (lt) * 2015-10-16 2021-10-25 Ultracell Insulation, Llc Izoliacija celiuliozės pagrindu ir jos gamybos būdai
US11918619B1 (en) * 2022-12-01 2024-03-05 David McCoy Individual dosing of cannabis and tobacco for standardization and control

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3501369A (en) * 1965-11-17 1970-03-17 Johnson & Johnson Nonwoven fabric and method of making the same
US5459912A (en) * 1992-03-31 1995-10-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company Patterned spunlaced fabrics containing woodpulp and/or woodpulp-like fibers
SE514726C2 (sv) * 1995-02-27 2001-04-09 Sca Hygiene Prod Ab Förfarande för framställning av hydroentanglat nonwovenmaterial med förhöjd våtstyrka samt material framställt genom förfarandet
MX9709101A (es) * 1995-05-25 1998-02-28 Kimberly Clark Co Matriz de filtro.

Also Published As

Publication number Publication date
DE69936684D1 (de) 2007-09-13
FI981366A0 (fi) 1998-06-12
FI981366A (fi) 1999-12-13
ATE368762T1 (de) 2007-08-15
EP0964093B1 (en) 2007-08-01
EP0964093A1 (en) 1999-12-15
DE69936684T2 (de) 2008-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0671496B1 (en) Nonwoven fabric and process for making same
JP5020827B2 (ja) 高強度および高伸長率のワイパー
US6479150B1 (en) Layer materials treated with surfactant-modified hydrophobic odor control agents
RU2534534C2 (ru) Ламинированный нетканый материал с высоким содержанием целлюлозы
AU650406B2 (en) Hydroentangled spunbonded composite fabric and process
FI106566B (fi) Menetelmä selluloosa- tai selluloosa-synteesikuituseosten kuitujen välisen adheesiolujuuden parantamiseksi ja säätämiseksi nonwoven-kangastuotteiden valmistusmenetelmässä
CN110506139B (zh) 用多种粘合技术制成的连续长丝纤维素非织造布
EP2091492B1 (en) Absorbent article with a strongly hydrophobic layer
FI116226B (fi) Kuitukangaskomposiitti, sen käyttö ja menetelmä sen valmistamiseksi
US6433243B1 (en) Water permeable porous layer materials treated with surfactant-modified cyclodextrins
BR0207071B1 (pt) manta não tecida de uma fibra conjugada encrespada e laminado de manta não tecida.
KR20210087433A (ko) 라텍스-무함유 및 포름알데하이드-무함유 부직 천
US20010010989A1 (en) Wettable soft polyolefin fibers and fabrics
JP5172217B2 (ja) 積層不織布およびその製造方法
JPS63235558A (ja) 湿熱接着不織布及びその製造方法
JP4005276B2 (ja) スパンレース不織布の製造方法
JP3990042B2 (ja) 親水性ポリオレフィン系繊維およびこれを用いた不織布
JPH1096157A (ja) 柔軟性不織布
JPH06128855A (ja) 三層構造不織布及びその製造方法
JP2009000858A (ja) 不燃性積層不織布
JPH09279496A (ja) 吸水性シート及びその製造方法
TW404994B (en) Textured nonwoven composite material and method for making the same
JP3958548B2 (ja) 親水性ポリオレフィン系繊維、その製造方法及びこれを用いた不織布
JPH1060764A (ja) 複合不織布
KR20070017164A (ko) 상이한 층 또는 첨가제 조합을 갖는 적층을 포함하는부직포 및 이의 제조 방법