FI84879B - Absorberande material baserat pao mineralfibrer. - Google Patents

Description

1 84879

Mineraalikuituperustainen absorboiva aine

Keksintö liittyy mineraalikuituaineeseen, joka toimii absorboivana aineena hygieniatuotteissa, kuten vaipoissa, terveyssiteissä, haavasiteissä ja senkaltaisissa tuotteissa.

Tämäntyyppiseen käyttöön tarkoitettujen aineiden tulee täyttää monenlaisia edellytyksiä. Niillä täytyy ennen kaikkea olla hyvä absorptiokyky. Näemme tuonnempana, kuinka tämä kyky käytännössä määritetään, ja muut eri seikat, jotka täydentävät tätä käsitettä.

Välttämätöntä on myös, että nämä aineet ovat täysin vaarattomia tarkoitetussa käytössä ja yleisemmin että ne vastaavat kaikkia vaatimuksia, jotka koskevat hygieniatuotteita ja etenkin sellaisia, joita käytetään suorassa kosketuksessa kehoon.

Näiden aineiden valintaan vaikuttaa joukko syitä, joihin sisältyvät pääasiassa niiden hyvä sopivuus tämänlaatuiseen käyttöön, mutta myös niiden suhteellisen alhaiset tuotantokustannukset.

Juuri viimeksi mainittu syy on viime aikoina johtanut paperinvalmistustekniikalla puuaineesta valmistettujen selluloo-sakuitujen käytön kehittämiseen. Nämä kuidut valmistetaan muotoon, jota nimitetään "fluffiksi", toisin sanoen revin-näismassaksi, jonka tiheys on pieni. Ne ovat epäsäännöllisiä lyhyitä kuituja, jotka tästä syystä muodostavat aineen, jonka kiinnevoima on vähäinen ja jonka mekaaniset ominaisuudet ovat kaiken kaikkiaan vaatimattomat, jollei peräti huonot niiden pääasiallista käyttötarkoitusta ajatellen. Koska revinnäismassalta puuttuu nimenomaan kiinnevoima, sitä käytetään muiden aineiden yhteydessä. Senpä vuoksi vaipoissa absorboivana osana käytetty revinnäismassa sijoitetaan 2 84879 aina sen tukena toimivaan suojukseen.

Lisäksi näiden revinnäismassojen absorptiokyky on rajallinen, kuten näemme tuonnempana esitettävistä vertailuesi-merkeistä.

Muistakaan syistä revinnäismassa ei ole täysin tyydyttävää. Niinpä kun sen muodostavat kuidut ovat erittäin lyhyitä, se kestää huonosti puristusta yhtä hyvin sen pakkaamisen kuin sen käytönkin yhteydessä. Kun se puristetaan kasaan, sen luonnollinen palautuminen alkuperäiseen tilavuuteensa on heikkoa, mikä heikentää huomattavasti sen absorptiokykyä.

Samaten sen kokoonpainuminen kosteana kuormitettuna, mikä on tärkeä ominaisuus näiden aineiden käytön kannalta, on hyvin suurta, noin 50 %.

Erilaisia järjestelyjä on ehdotettu näiden mekaanisten puutteiden korjaamiseksi. Ennen kaikkea on ehdotettu revinnäis-massan vahvistamista sekoittamalla siihen muita aineita. Sen lisäksi, että aina ei helposti onnistuta aikaansaamaan hyvää, täysin tasaista yhdistelmää, näiden yhdistelmäainei-den valmistus tekee tyhjäksi revinnäismassan alhaisten valmistuskustannusten suoman edun.

Lisäksi revinnäismassa on käsittelemättömänä väriltään keltaista tai ruskeaa, mikä ei ole toivottavaa, kun kysymys on hygieniatuotteista. Niiden valkaiseminen erityisesti paperiteollisuudessa tavanomaisia menetelmiä käyttäen on mahdol- ____ lista, mutta se aiheuttaa lisäkustannuksia, jotka ovat sitä suurempia, mitä välttämättomämpää on sen jälkeen suorittaa pitkälle viety käytettyjen kemiallisten aineiden jäämien neutralointi.

Synteettisiä orgaanisia tuotteita on myös ehdotettu tämän-tyyppist®11 absorboivien aineiden raaka-aineiksi. Niitä ovat etenkin oksastettuihin selluloosakuituihin perustuvat tuotteet. Niiden absorptiokyky on tavallisesti erittäin hy vä, mutta niiden tuotantokustannukset rajoittavat niiden käyttöä.

3 84879

Niitä ovat myös yhdistelmäaineet, jotka muodostuvat kuitu-alustasta, jolle dispergoidaan ainehiukkasia tai -jauheita, jotka ovat laadultaan erilaisia, mutta joiden absorptiokyky on erityisen hyvä. Korkean hintansa lisäksi nämä absorboivat aineet eivät lisää millään tavoin kokonaisuuden mekaanista lujuutta. Lisäksi käytössä niiden absorptiokykyä saattaa rajoittaa niiden taipumus muodostaa aggregaatteja.

Mineraalikuituhuopia on jo ehdotettu absorboivina aineina erityisesti välineiksi kamppailtaessa hiilivetyjen aiheuttamaa meriveden saastumista vastaan. Muissakin teollisuuden sovellutuksissa käytetään samoin hyväksi suoraan tai epäsuoraan mineraalikuituhuopien, erityisesti lasikuituhuopien absorptiokykyä.

Tällaisissa käytöissä huovat, jotka valitaan hintansa vuoksi, ovat sentyyppisiä, joita tavallisesti käytetään aloilla, joilla tuotanto on runsainta, nimittäin eristykseen tarkoitettujen huopien valmistuksessa. Tällaisen käytön edellyttämät vaatimukset yhdessä tuotantokustannusten sanelemien seikkojen kanssa aikaansaavat sen, että näitä tuotteita ei voida käyttää kehon hygieniaan liittyvinä tuotteina.

Erityisesti yleisimmissä kaupallisissa tuotteissa kuitujen koko ja varsinkin läpimitaltaan noin 10 mikrometrin tai suurempien kuitujen läsnäolo aiheuttaa ihon joutuessa kosketukseen niiden kanssa ärsytystä, mikä tekee niistä sopimattomia tällaiseen käyttöön.

Pitkiä, ohuita ja hyvin säännöllisiä mineraalikuituja tunnetaan myös ja niitä valmistetaan erittäin erityisiin tarkoituksiin. Näitä kuituja valmistetaan tavallisesti liekkive-tomenetelmänä tunnetulla tekniikalla.

4 84879 Näillä menetelmillä kiinteät esifilamentit, joiden läpimitta on noin yksi millimetri, ohjataan kaasuvirtaukseen, jonka lämpötila ja nopeus ovat korkeat. Tämän virtauksen vaikutuksesta filamentit pehmenevät ja vedetään ohuiksi kuiduiksi, jotka määrätyissä olosuhteissa voivat olla käytännöllisesti katsoen jatkuvia. Näistä erittäin ohuista kuiduista valmistettujen huopien etuna on, että niillä saadaan erinomainen eristyskyky erittäin ohuilla massoilla, mutta valmistusmenetelmässä kuluu kovin paljon energiaa. Näistä syistä niiden pääasiallinen käyttö rajoittuu erityisaloille, esimerkiksi lentokoneenrakennusteollisuuteen, jossa paino on ensisijainen arvostuskysymys ja hinta vasta toissijainen kysymys.

Joka tapauksessa tällaisessa käytössä näiden huopien absorp-tiokyvyllä ei ole merkitystä. Sitävastoin niiden hydrofobiset ominaisuudet pyritään pitämään mahdollisimman hyvinä liittämällä niihin erityisiä voiteluaineita, esimerkiksi silikoniperustaisia aineita.

Keksijät ovat osoittaneet, että mineraalivillaa voidaan käyttää absorboivien tuotteiden ja etenkin hygieniatuotteiden valmistukseen kustannusten ollessa vertailukelpoiset, jollei peräti edullisemmat verrattuna kustannuksiin, jotka vastaavat perinteisten materiaalien, varsinkin selluloosa-fluffimassan käyttöä.

Keksijät ovat osoittaneet myös, että tällaisessa käytössä näihin absorboiviin aineisiin liittyy muitakin etuja ja etenkin niiden mekaaniset ominaisuudet ovat paremmat. Ne ovat lisäksi tavallisesti väriltään valkoisia.

Ohuiden kuitujen valmistus suurina määrinä laitteilla, joita käytetään tyypillisesti eristysaineiden valmistukseen, juontaa juurensa keksinnöstä, jonka mukaan absorboivana aineena ja erityisesti nesteitä, pääasiassa vettä ja fysiologisia, mutta myös muita nesteitä, liuottimia, musteita jne.

5 84879 absorvoivana aineena käytetään kerrosta toisiinsa takertuneita mineraalikuituja, joiden ominaispinta on välillä 0,25 - 1,5 m2/g ja mieluiten kuitujen ominaispinta on yli 0,5 m2/g.

Tyypillisesti tällaiset ominaispinnat vastaavat kuituja, joiden keskiläpimitta on aina alle 5 mikrometriä ja jopa alle 2,5 mikrometriä, mutta keksinnön mukaiset aineet voivat olla vielä huomattavasti ohuempia. Kuitujen keskiläpimitta voi olla jopa alle 1 mikrometrin.

Yhtä tärkeätä kuin kuitujen ohuus, on se, että kuidut ovat erittäin homogeenisia ja varsinkin se, että valitussa aineessa ei esiinny kuiduttumattomia tai toisiinsa liimautuneita partikkeleita, joiden läpimitta saattaa olla jopa 20 mikrometriä ja sitä suurempi.

Riittää, että tässä korostetaan sitä, että keksinnön mukaisilla aineilla on kuitumainen rakenne. Tunnetaan nimittäin jauhemaisia aineita, joilla on erittäin suuri ominaispinta ja joita sen vuoksi käytetään absorboivina aineina. On selvää, että tällaiset aineet eivät voi johtaa käyttöön, joka on verrattavissa keksinnön mukaisten aineiden käyttöön. Puuttumatta kuituaineiden luonteenomaiseen kiinnevoimaan kuitumaiset ja jauhemaiset aineet voidaan erottaa geometristen tunnusmerkkien avulla. Kuitumaisten aineiden venymä eli pituuden suhde läpimittaan on erittäin suuri ja joka tapauksessa suurempi kuin 100 ja yleensä suurempi kuin 1000, kun taas jauhemaisilla aineilla tämä suhde on yhden yksikön luokkaa eikä yleensä ylitä 10.

Käytännössä, kuten nähdään esimerkeistä, käytettyjen kuitujen pituus on edullisesti useita senttimetrejä. Edellä mainitut ohuusarvot huomioonottaen venymäsuhteet ovat tavallisesti useita tuhansia.

Ohuuden lisäksi kuiduilla tulee olla tiettyjä ominaisuuk- 6 84879 siä. Erityisesti niiden järjestys huovassa, joka järjestys riippuu samalla kertaa sekä niiden pituudesta että tavasta, jolla huovan muodostus tapahtuu ja jolla näin muodostettu huopa myöhemmin pakataan, on edullisesti isotrooppinen. Toisin sanoen aineen sisällä olevien kuitujen suunnan tulee olla sattumanvarainen? toisin sanoen jotta huovalla olisi parhaat mahdolliset absorptio-ominaisuudet, kuidut eivät saa sijoittua hallitsevasti mihinkään määrättyyn suuntaan.

Kun kysymys on absorboivista tuotteista isotrooppinen jakautuminen on suotuisa, sillä se vastaa pieniä tiheyksiä ja siten kuitumassaan nähden korkeata absorptiokykyä. Lisäksi tällainen järjestys edistää huovan palautumista alkuperäiseen paksuuteensa, kun se on ensin puristettu kasaan. Tämä ominaisuus on edullinen, mikäli näiden tuotteiden, joiden tiheys on pieni, pakkaukset joutuvat olemaan pitkään kokoon-puristettuina ilman että tuotteen alkuperäiset ominaisuudet sanottavasti muuttuvat. Absorptiokyky riippuu nimittäin huovan huokoisuudesta eli ajatellusta käytettävissä olevasta tilasta kuitujen välissä. Mitä pienempi on tiheys, sitä absorptiokykyisempi tuote on. Se seikka, että tuote palautuu hyvin paksuuteensa kokoonpuristuksen jälkeen, on siis sen absorboivien ominaisuuksien tae ja juuri tältä kannalta katsottuna tämä erityispiirre on keksinnön mukaan tärkeä.

"Puristuslujuusominaisuudet", joista edellä puhuttiin, tulevat kysymykseen myös muilla tavoilla. Tuotteilla, joiden absorptiokyky on suuri, ongelmana on absorboivan tuotteen kokoonpainuminen absorboituneen nesteen painon vaikutuksesta, mikä pyrkii supistamaan absorptiomahdollisuuksia. Jos tuote kestää hyvin muodonmuutoksen, absorptiokyky on suurem-pi lähtöhuokoisuuden pysyessä samana. Ilmiö on sitäkin sel-: vempi kun tuote ulottuu suuremmalle paksuudelle.

Lisäksi itse käytössä tuotteet joutuvat puristumaan kokoon. On tärkeätä, että nestettä absorboineen ja tälle kuormitukselle ja kokoonpuristukselle alttiiksi joutuneen aineen i 84879 kokoonpainuminen on mahdollisimman vähäistä. Tästä kokoon-painumisesta riippuu näet aivan selvästi tehollinen absorp-tiokyky.

Näemme aineiden testien yhteydessä, että standardin mukainen absorption mittaus kuormitettuna tapahtuu käyttämällä 2500 Pa:n puristusta. Näissä olosuhteissa keksinnön mukaisten tuotteiden kokoonpainuminen kosteana ei ole edullisesti yli 30 % ja mieluiten ei yli 20 %.

Ymmärretään, että näitä ominaisuuksia edistävät ei ainoastaan kuitujen jakautuminen, vaan myös niiden pituus, pitkien kuitujen antaessa helpommin "joustovaikutuksen" huovalle.

On selvää, että edellä mainitut ominaisuudet saadaan aikaan vain silloin, kun valmistettujen kuitujen rakenteessa ei ole vikoja, jotka saattaisivat aiheuttaa niiden katkeamisen puristusrasitusten vaikutuksesta. Erityisesti kuitujen läpimitta ei saa muuttua merkittävästi samassa kuidussa, ‘f Vaikka kuitujen läpimitan tuleekin olla jokseenkin vakio, kuidut voivat edullisesti muodostaa silmukoita tai aallotuk-sia, jotka edistävät niiden takertumista toisiinsa ja iso-trooppisuutta. Viimeksi mainittu tunnusmerkki onkin erona keksinnön mukaan käytettyjen mineraalikuitujen ja liekkive-tomenetelmillä valmistettujen kuitujen, joista edellä oli puhe, välillä, viimeksi mainittujen ollessa vähän aaltomaisia .

Huopien isotrooppisuutta voidaan arvioida kokeellisesti mittaamalla esimerkiksi vastus, jonka ne antavat niiden pintaa vastaan kohtisuoralle ja niiden pinnan kanssa samansuuntaiselle ilmavirralle. Kysymyksessä olevat pinnat määritellään sen mukaan, miten valmistetut kuidut tulevat huopaan. Toinen näistä pinnoista on kosketuksessa vastaanottokuljet-timen kanssa, toinen vastaa tälle kuljettimelle levitetyn β 84879 kuitukerroksen yläreunaa. Huopa on sitä isotrooppisempi, mitä lähempänä nämä vastukset ovat toisiaan. On todettu hyväksi käyttää huopia, joiden ilmanvastussuhde eli isotroop-pisuussuhde ei ole yli 2.

Vaikka absorption kannalta onkin edullista, että kuituraken-ne on isotrooppinen, käytännössä todetaan kuitenkin usein, että täydelliseen isotrooppisuuteen ei päästä. Valmistuneiden kuitujen perinteiset kokoamistavat, nimittäin kuitujen "suodattuminen" hihnakuljettimelle, joka läpäisee kaasut ja pidättää kaasuvirtausten kuljettamat kuidut, edistää kuitujen sijoittumista vastaanottokuljettimeen nähden kohtisuoriin suuntiin.

Tätä luonnollista pyrkimystä haittaa kuitujen koko ja ennen kaikkea niiden aaltoilut ja silmukat, kuten edellä mainittiin.

Vielä on täsmennettävä, että suuntautuminen ensisijaisesti valmiin huovan pintoja vastaan kohtisuorissa tasoissa saattaa, mikäli se ei ole yksinomaista, olla tietyssä mielessä edullistakin. Niinpä todetaankin, että pyrkimys "kerrostumaan" kuljettimen kanssa samansuuntaisiin tasoihin johtaa sellaisten tuotteiden syntymiseen, joissa absorboituneen nesteen diffuusio on suhteellisesti nopeampaa kuin täysin isotrooppisessa aineessa. Vaadituista ominaisuuksista eli tarkoitetusta käytöstä riippuen saattaa siis olla eduksi päätyä aineeseen, joka on osaksi kerroksellinen, diffuusio-nopeuden parantamiseksi, vaikka tähän päästäänkin pienentämällä hieman absorptiokykyä.

Keksinnön mukaiset aineet muodostavien kuitujen ohuuden ja mekaanisten ominaisuuksien vuoksi niiden ominaistilavuus voi olla suhteellisen suuri kokoonpuristamattomassa tilas-:.i sa. Tyypillisesti keksinnön mukaisen lasikuituperustaisen absorboivan aineen tilavuus on yli 15 cm3/gramma kuitua ja mieluiten yli 20 m3/g ja se voi olla jopa 50 m3/g ja 9 84879 ylikin.

Myös tämän toisen tunnusmerkin perusteella keksinnön mukaiset aineet erottuvat jauhemaisista absorboivista aineista, joista edellä oli puhe ja joiden ominaistilavuus on paljon pienempi.

Ottaen huomioon tämän suuren ominaistilavuuden näiden aineiden absorptiokyky on tavallisesti yli 15 g vettä/gramma kuitua ja edullisesti yli 20 g/g ja se voi jopa olla yli 25 g/g, kun tämä kyky mitataan ilman kuormitusta. Kun mittaus toistetaan testikappaleilla, joihin kohdistetaan standardin mukainen 2500 Pa:n kuormitus, keksinnön mukaisten aineiden absorptiokyky on yli 12 g vettä/gramma kuitua ja hyväksi todettujen tuotteiden absorptiokyky yli 15 g/g.

Tuonnempana selostetuissa kokeissa verrattiin kolmea keksinnön mukaista ainetta, jotka on merkitty tunnuksilla A, B Ja C sekä vertailuainetta D, teollisuudessa vaippojen valmistukseen käytettyyn fluffimassaan.

Lasivillan valmistusmenetelmä on julkistetussa EP-hakemuk-sessa 0 091 381 kuvattua tyyppiä.

Tässä valmistusmenetelmässä sulatusuunista tulevaa lasisula-tetta virtaa keskipakolaitteeseen.

Edullisesti käytetty lasikoostumus vastaa mainitussa EP-hakemuksessa määriteltyä eli sen painosuhteet ovat:

Si02 61 - 66 Na20 12,55 - 16,5 A1203 2,5 - 5 K20 0 - 3

CaO 6-9 B203 0 - 7,5

MgO 0-5 Fe203 alle 0,6

Lasisulate ohjataan noin 1500°C:n lämpötilassa jatkuvana virtana jakeluelimeen, joka on sovitettu kuidut muodostavan 10 84879 keskipakolaitteen sisään. Suuriksi (läpimitaltaan 3-4 mm:n) säikeiksi jakautunut lasi suihkuaa keskipakolaitteen sisäkehälle.

Keskipakolaitteessa on suuri määrä reikiä, joista lasi poistuu keskipakovoiman vaikutuksesta. Reiät ovat pieniä, läpimitaltaan noin 1 mm.

Syöttöolosuhteet, etenkin lasin lämpötila ja virtausnopeus, sentrifugin lämpötila, säädetään sellaisiksi, että aine virtaa jatkuvasti keskipakolaitteen rei'istä.

Keskipakolaitteen seinämän rei’istä suihkuavat ohuet fila-mentit menevät suurella nopeudella etenevään kuumaan kaasu-virtaukseen, joka on järjestetty kulkemaan pitkin keskipakolaitteen seinämää lähes sen akselin suuntaisesti.

Nämä perinteisesti polttimesta tulevat kuumat kaasut kuljettavat mukanaan ja vetävät nämä filamentit kuiduiksi.

Muodostuneet kuidut jähmettyvät joutuessaan kosketukseen ympäröivän ilman kanssa. Ne kerätään kaasuja läpäisevälle kuljettimelle. Tälle kuljettimelle ne levittyvät huovaksi, jonka tiheys on pieni ja jonka paksuus riippuu kuitujenmuo-dostuslaitteen virtausnopeudesta, kuljettimen leveydestä ja sen liikkumisnopeudesta. Olosuhteet voidaan säätää sellaisiksi, että koottua huopaa voidaan käyttää välittömästi keksinnön mukaisen absorboivan ainekerroksen muodostamiseen, kun se on leikattu sopiviin mittoihin.

Keksinnön" mukaisia absorboivia kuituaineita voidaan käyttää sellaisinaan. Kuituja voidaan myös käsitellä, jotta niiden ominaisuudet saadaan vielä paremmiksi. Eräässä mahdollisessa käsittelyssä esimerkiksi sumutetaan kuitujen radalle, ennen niiden keräytymistä kuljettimelle, jotakin voiteluainetta.

n 84879 Päinvastoin kuin eristyshuovissa keksinnön mukaan valmistettuja kuitukerroksia ei tavallisesti sidota hartseilla. Kui-tukerroksen luonnollinen kiinnevoima on tavallisesti riittävä tarkoitettuun käyttöön. Lisäksi hartsisideaineen lisääminen, sen lisäksi että se aiheuttaa lisäkustannuksia, vähentää tavallisesti kuitujen hydrofiilisyyttä. Kaikista näistä syistä on todettu hyväksi olla sitomatta kuituja päinvastoin kuin yleensä on tapana erityshuopia valmistettaessa .

Tarvittaessa kuitenkaan pieni määrä jotakin sideainetta ei vähennä vesihakuisuutta, esimerkiksi jotakin tärkkelysperus-taista koostumusta voidaan käyttää.

Muitakin koostumuksia vidaan sumuttaa kuituihin esimerkiksi niiden tunnun muuttamiseksi.

Keksinnön mukaisten absorboivien ainemattojen ominaisuudet vaihtelevat olennaisesti, kuten näemme tuonnempana esitettävistä tuloksista, niiden vaImistusolosuhteiden mukaan. Jos yleisesti ottaen, kuten jo mainittiin, käytetty menetelmä on mainitussa EP -patenttihakemuksessa kuvattu, on todettu hyväksi käyttää erityisolosuhteita parhaisiin tuloksiin pää-semiseksi.

Tarkoitetut sovellutukset, huomioonottaen valitaan nimittäin " näitä menetelmiä käytettäessä olosuhteet, jotka edistävät varsinkin kuitujen hienoutta ja vähäisemmässä määrin niiden pituutta, vaikka tällainen valita johtaakin määrältään suhteellisesti vähäisempään tuotantoon.

Käytännössä eräs mainitussa hakemuksessa kuvatun menetelmän eduista on, että se hillitsee kaasuvirtausten vaikutusta : : : kuitujen vetämiseen johtavassa prosessissa. Kokemus osoit- taa nimittäin tämäntyyppisessä menetelmässä, että määrättyä syöttönopeutta ja annettua kuituhienoutta käytettäessä kuitujen pituus riippuu puhal1usolosuhteista. Mitä voimakkaam- i2 84879 pi kaasuvirtaus on, sitä ohuempia mutta samalla sitä lyhyempiä kuidut ovat. Kun hyvä veto saadaan aikaan puhallusta lisäämättä, kuten kyseessä olevassa menetelmässä edellytetään, mahdollistaa se siis ohuiden kuitujen aikaansaamisen suhteellisen suurena määränä ja riittävän pituisina ajatellun käytön kannalta.

Kuten edellä olevasta ilmenee, keksinnön mukaan käytettävät aineet voidaan valmistaa olosuhteissa, jotka poikkeavat mainitussa hakemuksessa määritellyistä, mutta tämä tapahtuu tuotoksen kustannuksella ja siten tuotantohinnan kustannuksella, joka on edelleen tärkeä tekijä, jotta nämä aineet voisivat edullisesti korvata perinteiset absorboivat aineet.

Näitä aineita on valmistettu esimerkiksi säätämällä kuumia kaasuja synnyttävän polttimen teho sellaiseksi, että sen puhallusnopeus on noin 100 - 200 m/s ja lämpötila 1380 -1550eC. Keskipakolaitteen lämpötila on tällöin 920 - 1050°C.

Selvää on myös, että samalla laitteella, toisin sanoen etenkin reikien lukumäärän ja sen seurauksena filamenttien lukumäärän pysyessä samana, syntyvä kuitupaino vaihtelee kuitujen hienouden funktiona. Mitä ohuempia kuidut ovat, sitä pienempi on paino.

Seuraavassa taulukossa annetaan mainituista neljästä aineesta A, B, C ja D valmistunut kuitupaino vuorokaudessa kussakin keskipakolaitteessa. Taulukossa on lisäksi kunkin valmistetun aineen ominaispinta ja niiden ominaistilavuus.

13 84879

Kuidut Valm. Ominais- Ominais- 2500 Pa:n määrä pinta tilavuus kuormituk- 103kg/vrk m2/g cm3/g sella A 0 0,30 24 19 B 10 0,75 32 20,3 C 7 1/25 35 22,7 D 4 2,6 38,5 25,6

Valmistuneet kuidut ovat erittäin säännöllisiä ja niistä puuttuu lähes täysin heterogeeniset partikkelit, kuten sellaiset, joita saattaa esiintyä eristystuotteissa ja jotka johtuvat kuitujenvedossa esiintyneistä puutteista.

Käsittelemättä talteenotetut kuidut ovat valkoisia ja pehmeän tuntuisia. Vaikutelma on verrattavissa puuvillapumpu-liin. Kuidut, joiden keskipituus on noin 3-4 cm, ovat taipuisia .

Vertailun vuoksi selluloosafluffimassakuidut ovat paljon paksumpia, paljon lyhyempiä ja niiden hieman pienempi omi-naistilavuus on noin 20 cm3/g.

Näistä eri aineista valmistettiin tarkasti tietynkokoisia koekappaleita absorptiokyvyn testaamiseksi.

Ensimmäissä koesarjassa koekappaleet valmistettiin skandinaavisen standardin SCAN C 33-80, jota käytetään tavallisesti fluffimassan mittauksiin, mukaisissa olosuhteissa.

Menetelmä on periaatteeltaan seuraava.

Etukäteen valmistetut (paino, muoto, lämpötila jne.) absorboivaa ainetta olevat koekappaleet asetetaan ritilälle.

Ritilä, johon kohdistetaan tasaisesti jakautuva 2500 Pa:a i4 84879 vastaava kuormitus, asetetaan kosketukseen vesikerroksen kanssa. Koekappale kostuu. Kun tasapaino on saavutettu, ritilä postetaan. Absorboituneen veden määrä määritetään koekappaleen painon erolla ennen ja jälkeen sen joutumisen kosketukseen veden kanssa.

Näiden kokeiden aikana määritetään samanaikaisesti aika, joka tarvitaan veden etenemiseen kosketuspinnasta aineen yläpintaan.

Näiden kokeiden tulokset selostetaan seuraavassa taulukossa.

Kuidut Absorptio Kostumisaika Diffuusio- 2500 Pa:n (s) nopeus kuormituksella mm/s

Fluffi 9 - 11,6 4,8 4,6 A 12-15 8-12 2,3 - 3,4 B 14-19 8-12 2,4 - 3,6 C 19-21 12 - 14 2,3 - 2,7 D 13 - 16 20

Edellä olevista tuloksista todetaan yleisesti ottaen, että keksinnön mukaiset aineet ovat absorptiokyvyn kannalta erittäin olennaisesti parempia kuin fluffimassa.

Absorptiokyky on parhaimmissa kokeissa käytännöllisesti katsoen kaksinkertainen ja huonoimmissa noin 50 % parempi. Edistys on siis merkittävä.

Keksinnön mukaisten tuotteiden vertailusta käy ilmi ominais-pinnan ja absorptiokyvyn välinen suhde. Mitä suurempi pinta on, sitä suurempi on absorboituneen veden paino samaa kuitu-painoa kohti.

is 84879 Tätä taipumusta kuitenkin rajoittaa koekappaleen suhteellinen kokoonpainuminen absorboituneen nestemassan vaikutuksesta. Koekappaleen korkeuden mittaaminen kuivana ja kastuneena osoittaa selvästi tämän ilmiön. Sen vuoksi koekappaleen D, joka muodostuu ohuimmista kuiduista, absorptiokyky on vähäisempi kuin koekappaleen C. Absorption ero näkyy tarkasti korkeuserona. Jos koekappale D on tilavuudeltaan suurempi kuin koekappale C, sille tapahtuu kokoonpainuminen, joka tekee siitä märkänä tilavuudeltaan pienemmän kuin koekappale C. Huomattakoon, että tämänkin koekappaleen absorptiokyky pysyy korkeampana kuin fluffimassan.

Vaikka tässä taulukossa keksinnön mukaisten koekappaleiden kostumisaika näyttää pitemmältä, se ei tarkoita, että absorptio tapahtuu hitaammin. Kostumisaika vastaa näet aikaa, joka tarvitaan koekappaleen pohjasta absorboituneen nesteen tulemiseen sen korkeimpaan kohtaan. Koska keksinnön mukaiset koekappaleet ovat kokeen päättyessä korkeammat kuin fluffimassakappaleet tai koska ne absorboivat enemmän nestettä, ei ole yllättävää, että kostumisaika on pitempi. Jos tätä aikaa verrataan koekappaleen korkeuteen tai absorboituneen nesteen painoon, todetaan, että diffuusionopeus (tai absorptionopeus) on aivan samaa suuruusluokkaa kuin fluffimassankin. Pieni ero, joka voidaan todeta, johtuu siitä, että diffuusionopeuteen koekappaleessa vaikuttaa koekappaleen korkeus. Diffuusio on nopeinta kohdassa, jossa koekappale on kosketuksessa nesteeseen, ja hidastuu tarkas-telukohdan noustessa tähän pintaan nähden korkeammalle. Nesteen diffuusion mittaukset Selmoilla korkeuksilla toisaalta fluffimassakoekappaleessa ja toisaalta keksinnön mukaisessa absorboivassa ainekappaleeessa osoittavat suurta samankaltaisuutta fluffimassassa, jossa absorptionopeus on suurin. Keskimäärin samat mittaukset alkuperältään erilaisista fluffimassoista osoittavat kaiken kaikkiaan diffuusio-nopeuden olevan olennaisesti pienemmän kuin keksinnön mukaisissa absorboivissa tuotteissa.

ie 84879

Edellä esitetyistä tuloksista käy selvästi ilmi, että keksinnön mukaiset aineet sopivat hyvin absorboivien tuotteiden, kuten vaippojen ja sentapaisten tuotteiden, joista tekstin alussa oli puhe, valmistukseen.

Tämäntyyppisessä käytössä kysymyksessä olevia absorboivia aineita voidaan käyttää yksinään tai yhdistettynä muihin absorboiviin tuotteisiin. Etenkin on mahdollista sekoittaa edellä kuvattujen kaltaisia lasikuituja perinteisesti käytettyihin selluloosaperustaisiin revinnäismassoihin.

Samoin voidaan tarvittaessa sekoittaa tunnusmerkeiltään erilaisia lasikuituja samalla kertaa sekä seoksen kuitujen hienouteen liittyvien absorptio-ominaisuuksien parantamiseksi että hyvän kokoonpainumisvastuksen aikaansaamiseksi kosteana .

Keksinnön mukaista tuotetta B sekoitetaan "flufferissä" fluffikuituihin eri suhteissa. Seurataan näin valmistetun tuotteen ominaisuuksien muuttumista lasikuitujen painosuhteen funktiona.

Lasikuituja Ominaistilavuus Absorptiokyky % cm^/g 2500 Pa:n kuormituksella 0 24 8,0 10 26 9,2 20 28 10,0 30 29 10,2 50 30,5 12,2 100 33 15,8 Tämän taulukon tulokset osoittavat hyvää yhtenevyyttä edellä olevia kokeita vastaavien tulosten kanssa. Ne osoitta- 84879 vat ennen kaikkea, että keksinnön mukaisia lasikuituja voidaan käyttää muiden absorboivien aineiden kanssa niiden ominaisuuksien, erityisesti absorptiokyvyn, muuttelemiseksi.

Absorptio-ominaisuuksien parantumisen ohella lasikuitua sekoitetaan fluffimassaan ennen kaikkea sen mekaanisten ominaisuuksien muuttamiseksi. Eräs fluffimassan tunnusmerkeistä on, kuten mainittiin, sen kiinnevoiman puuttuminen, mikä johtuu siitä, että se muodostuu äärettömän lyhyistä kuiduista.

Fluffimassan ominaisuuksien paraneminen antaa mahdollisuuden muuttaa sen käyttöolosuhteita. Käytännössä nimittäin esimerkiksi absorboivien vaippojen valmistamiseksi fluffi-massa joudutaan panemaan suojuksiin, jotka antavat tuotteelle tarvittavat mitat ja tämän suojuksen muodostavan aineen valinnan määrää lujuusvaatimus. Keksinnön mukaisen aineen käyttö mahdollistaa jollei suojuksen poisjättämisen, niin ainakin sen ominaisuuksien väljemmän valinnan.

Edellä mainituissa valmistusolosuhteissa on lisäksi tärkeätä korostaa, että lasikuiduista valmistetun absorboivan aineen hinta tekee siitä tuotteen, jolla voidaan edullisesti korvata perinteiset materiaalit, kuten fluffimassan. Vaikka tuotantohinta on painoyksikköä kohti hieman korkeampi, saavutettu absorptiota koskeva suorituskyky mahdollistaa paljon pienemmän kuitumassan käyttämisen saman tehon saavuttamiseksi. Lisäksi, kuten jo näimme, valitsemalla ____ keksinnön mukaiset aineet voidaan parantaa tuntuvasti muita ominaisuuksia, varsinkin mekaanisia ominaisuuksia.

Tässä yhteydessä on korostettava, että edellä selostetut ab-sorptiokokeet tehtiin koekappaleilla, joiden ominaisuuksia eivät pakkaus ja varastointi olleet muuttaneet. On selvää, että käytännössä näiden toimenpiteiden aikana absorboivaan aineeseen kohdistuu rasituksia, varsinkin puristusta. Lasikuiduista valmistettujen huopien "joustavuus" tekee is 84879 mahdolliseksi näiden aineiden alkuperäisten ominaisuuksien hyvän palautumisen rasitusten loppuessa. Tästä johtuen absorptio-ominaisuudet muuttuvat vähän tai eivät ollenkaan. Sitävastoin fluffimassaan perustuvien absorboivien tuotteiden alkuperäiset ominaisuudet eivät palaudu.

Tarkistettiin, että keksinnön mukaisten tuotteiden absorptio-ominaisuudet eivät huonone, kun niihin kohdistetaan etukäteen suhteellisen voimakas puristus, jonka tarkoituksena on simuloida ensimerkiksi varastoinnin aikana tapahtuvia muutoksia.

Tätä varten tuotteen C koekappaleita puristettiin niiden paksuussuunnassa tunnin ajan. Mitattiin tätä puristusta vastaava paksuuden pieneneminen. Puristus hellitettiin 24 tunniksi ja sitten mitattiin absorptiokyky skandinaavisen standardin SCAN C 33-80 mukaisissa olosuhteissa (eli 2500 Pa:n puristuksessa).

Todettiin, että vieläpä mitä voimakkaimpia esipuristuskäsit-telyjä käytettäessä keksinnön mukaisten tuotteiden absorptiokyky muuttuu vain suhteellisen vähän.

Esipuristus Koekappaleen Paksuuden Absorptio paksuus (mm) supistus 2500 Pa:n % kuormituksella (g/g) 2500 37 0. 19 5000 27 27 19 10000 20 46 18,5 ( - 2,6 %) 20000 14 62 17,5 ( - 8 %)

Keksinnön mukaisten absorboivien tuotteiden tuoma etu ei ole yksinomaan niiden nesteiden pidätyskyvyssä? havaitaan 19 84879 myös kasvanut mekaaninen lujuus, joka tekee niiden käytön mukavammaksi.

Tätä mekaanista lujuutta tutkittiin puhkaisukokeella, joka suoritettiin koekappaleille, jotka valmisteltiin kuten SCAN C 33-80 standardin mukaista koetta varten. Koekappaletta, joka oli kiekon muotoinen, pidettiin kiinni reunasta. Piikki, joka eteni 20 mm/min, työnnettiin kiekon keskipisteeseen ja määriteltiin voima, joka tarvittiin koekappaleen puhkaisemiseen. Toistamalla samat olosuhteet keksinnön mukaisilla tuotteilla todettiin 3-4 kertaa suurempi lujuus perinteisiin fluffimassoihin verrattuna.

Claims (11)

2o 84879

1. Absorboiva aine, tunnettu siitä, että se on kerroksena toisiinsa takertuneita mineraalikuituja, joiden ominaispinta on välillä 0,25-1,5 m^/g.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen aine, tunnettu siitä, että kuitujen keskipituuden ja niiden keskiläpimitan suhde on yli 100.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen aine, tunnettu siitä, että sen ominaistilavuus kokoonpuristamattomassa tilassa on vähintään 15 cm^/gramma kuituja.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen aine, tunnettu siitä, että sen ominaistilavuus on yli 20 cm^/g.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että sen absorptiokyky kapillaari-ilmiön avulla 2500 Pa:n puristuksella on suurempi kuin 12 g vettä/-gramma kuituj a.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen aine, tunnettu siitä, että sen absorptiokyky kapillaari-ilmiön avulla 2500 Pa:n puristuksella on suurempi kuin 15 g vettä/gramma kuituja.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen aine, tunnettu siitä, että sen kokoonpainuminen 2500 Pa:n puristuksella on alle 20 %.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen aine, tunnettu siitä, että kuidut on valmistettu ohjaamalla la-sisulatetta keskipakolaitteen kehällä olevien reikien läpi, kaasuvirtauksen kuljettamien valmistuneiden kuitujen kerääntyessä jollekin vastaanottoelimelle huovaksi, jolla mahdollisesti suoritetaan karstaus sen ominaistilavuuden suurentamiseksi . 2i 84879

9. Absorboiva kerros, tunnettu siitä, että se käsittää jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukaisen aineen.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen absorboiva kerros, tunnettu siitä, että siinä lasikuiduista valmistettu aine on sekoitettu johonkin muuhun absorboivaan aineeseen painosuhteessa, joka ei ole pienempi kuin 10 %/90 %.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen absorboiva kerros, tunnettu siitä, että siinä lasikuidut on sekoitettu sellu-loosakuituihin painosuhteessa, joka ei ole pienempi kuin 50 %/50 %. 22 84879