DE2634994A1

DE2634994A1 - Matrixfasern aus rayon und copolymerisaten aus polyacryl- und methacrylsaeure

Info

Publication number: DE2634994A1
Application number: DE19762634994
Authority: DE
Inventors: Thomas Clark Allen; David Berrie Denning
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo GmbH
Priority date: 1975-08-11
Filing date: 1976-08-04
Publication date: 1977-02-24
Also published as: DE2634994C3; DE2634994B2; FR2320998A1; FR2320998B1

Description

Kardierbare Cellulosefasern mit hoher Absorptions^ähig^ext erhäife man durch Einlagerung eines Alkalimetall- ödeir Ämmönlumsalzes eines' Göpölymerisates von Acfylsäurie mit Methacrylsäure, wobei das dewichtsverhältnis der Acrylsäuröeinheiten zu &&& "Metihacaryl-: säureeiLnheiten zwischen 90 : IO und 10 : $0 liegt.

Grundlagen der Erfindung

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Fasern mit hoher Absorp- ' tipnsfähigkeit, z.B. Viscose-Rayon, Hydroxypröpylcelltilose und Hydroxyäthyicellulose, die aus Zellstoff oder anderen cellulosischen Materialien hergestellt werden und für die Produktion von VHesstoffartikeln wie Windeln, Tampons, Damenbinden, medizinischen Tupfern, Bodenmulchen, Wischtüchern usw. von Nutzen sind. In jedem dieser Einsatzgebiete wird ein Material mit einer ausgeprägten Fähigkeit, Wasser und andere wässrige Flüssigkeiten, insbesondere Körperflüssigkeiten, zu absorbieren und zurückzuhalten, benötigt. In diesen und ähnlichen Einsatzbereichen finden Cellulosefasern wegen des hydrophilen Verhaltens des Cellulosemoleküls und seiner faserartigen Struktur, die dem,Vliesstoff Zusammenhalt, Form, Saugfähigkeit und Flüssigkeitsrückhaltevermögen verleiht, in großem Umfang Verwendung.

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Einige Beispiele von Versuchen, die Absortionsfähigkeit von •Rayonfasern zu erhöhen, finden sich in der U-S.-Anmeldung Nr. 330,378., die am 7. Februar 1973 eingereicht wurde, sowie in Patent Nr. 3,844,289, nach dem Alkalimetall- und Ammoniumsalze der Polyacrylsäure in regenerierte Cellulose eingelagert sind, um die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit der daraus hergestellten Rayonfasern zu erhöhen. Ein weiteres Beispiel für die Einlagerung von hydrophilen Polymerisaten in Viskose zur Verbesserung des hydrophilen Verhaltens der Faser ist der Zusatz von Carboxymethylcellulose und Carboxyäthy1-Stärke, wie er in den U.S.-Patenten 3,423,167 bzw. 3,847,636 besehrieben ist/

Es ist bereits bekannt, daß das Wasseraufnahmevermögen eines Materials vom Grad seiner Hydrophilie abhängt. Bei Bestimmungen, des Wasseraufnahmevermögens wie der"Ermittlung des Quellwertes und des Wasserrückhaltevermögens naqh dem Schleudern kann man davon ausgehen., daß diese vom Grad der Ionisierung abhängen. Je höher also der Säüregrad eines in eine Faser eingelagerten Materials ist, desto größer ist deren Absorptionsfähigkeit. Im Falle von Polyacrylsäure würde man also angesichts ihres höheren Säure-, d.h. Iqnisationsgrades, als bei Polymethacrylsäure annehmen, daß Rayonfasern, in die Polyacrylsäure eingespritzt wurde, ein höheres Wasserrückhaltevermögen besitzen als Fasern, die Polymethacrylsäure enthalten. Dies wurde auch nachgewiesen, wie später noch gezeigt werden soll.

Ein Problem,, das bei der Einlagerung der anionischen hydrophilen Polymerisate in die Cellulosefasern aufgetaucht ist, ist die negative Auswirkung auf das Kardierverhalten. Eine wichtige Eigenschaft, die Fasern, die in den obengenannten Bereichen, insbesondere bei der Herstellung von Tampons eingesetzt werden sollen, besitzen müssen, ist die Kardierfähigkeit auf konventionellen Karden. Es wurde festgestellt, daß bei der Einlagerung von Polyacrylsäure in Viscose-Rayon-Fasern in einem Injektions-

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verfahren der Zusammenhalt des Bandes wesentlich verringert wird. Die Haftungseigenschaften sind bei der industriellen Verarbeitung von Rayonfasern zu brauchbaren Produkten wie Tampons jedoch von großer Bedeutung. Wenn die Haftung zu gering ist, hält das Fasermaterial nicht zusammen, so daß eine Verringerung der Produktionsgeschwindigkeit oder andere Verfahrensänderungen erforderlich werden oder die Faser sich überhaupt nicht mehr verarbeiten läßt. Daher ist ein wesentliches Ziel der vorliegenden Erfindung die Herstellung einer /.Rayonfaser mit verbessertem Flüssigkeitsaufnahmevermögen ohne eine übermäßige Verringerung der Faserhaftung mit den sich daraus· ergebenden Schwierigkeiten bei der Kardierung der Fasern zur Herstellung von Gebrauchsartikeln.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wurde nun festgestellt, daß Alkalimetall- oder Ammoniumsalze bestimmter Copolymerisate das Absorptions- und Rückhaltevermögen von Rayon bei Einspritzen in die Viskose weiter verbessern und daß sich auf diese Weise eine Faser mit einer stärkeren Haftung als bei den obenerwähnten bekannten Materialien herstellen läßt. Die Haftung ist äußerst wichtig unter dem Aspekt des Fasertransport5 in der Karde vor der Herstellung von handelsüblichen Fertigprodukter aus der Faser. Es ist nicht bekannt, warum die Copolymerisate der vorliegenden Erfindung eine stärkere Haftung gegenüber Polyacrylsäure aufweisen. Einer der Faktoren, von denen die Faserhaftung nach allgemeiner Ansicht wesentlich beeinflußt wird, ist die Stärke der Kräuselung in der Faser. Jedoch führen sowohl die Copolymerisate der vorliegenden Erfindung als auch Polyacrylsäure mit der Erhöhung der in die Faser eingelagerten Materialmenge zu einer Verringerung der Kräuselung. Ein weiterer Faktor, der im Susammenhagt mit der Faserhaftung für wichtig gehalten wird, ist die Oberflächenbindung der Faser.Üiese Cberflächenbindung, die bei normaler Cellulose vorliegt, soll auf Wasserstoffbrücken und möglicherweise die Steifheit der Faser zurückzuführen sein.

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Die Oberflächenbindung wird als der wichtigste Effekt der vorliegenden Erfindung angesehen, der seine Ursache möglicherweise in der Erhöhung der Glasübergangstemperatur (Tg) des Copolymerisates durch

die Methacrylsäure hat.

Es wurde gefunden, daß die Einmischung von Alkalimetall- und Ammoniumsalzen von Copolymerisaten aus Acryl- und Methacrylsäure in die Viscoselösung das Absortions-und Flüssigkeitsrückhaltevermögen der daraus hergestellten Faser verbessert und entgegen allen Erwartungen die Erhaltung der Haftung der aus der Viskose gesponnenen Faser in einem Maße bewirkt, daß die Faser ohne Schwierigkeiten auf der Karde verarbeitet werden kann, während die obenerwähnten Fasern, die die gleichen Mengen von Polyacrylsäurenätriumsalz enthalten/ sich auf konventionellen Kardieranlagen nicht in befriedigender Weise kärdieren ließen.

Beschreibung der Erfindung

Die Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung erhält man, indem man eineCopolymerisatmenge zwischen 2 und 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Cellulose in der Viscoselösung (nachfolgend we'rden alle Prozentsätze auf dieser Basis angegeben und als CIV bezeichnet), zu einem beliebigen Zeitpunkt der Viscosealterung zusetzt, vorzugsweise jedoch durch Einspritzen in die voll ausgereifte Viscoselösung. Der Bereich zwischen 10 und 20% CIV wird erfindungsgemäß bevorzugt, weil hier eine Ausgewogenheit zwischen erhöhtem Absortionsvermögen und Verarbeitungsbedingungen gegeben ist. Die das Copolymerisat enthaltende Viscoselösung wird dann durch die Öffnungen einer Spinndüse in ein Säurebad eingesponnen bzw. extrudiert, wo die Cellulosefaser regeneriert wird. Die regenerierte Faser wird in Luft um 0 100% oder, falls gewünscht, noch stärker verstreckt, vorzugsweise jedoch um ca. 30 - 50%, und dann durch ein heißes wässeriges Bad geleitet, das eine Temperatur zwischen der Raumtemperatur und 100⁰C vorzugsweise jedoch zwischen 90 und 97°C, aufweist. Das heiße

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wässerige Bad enthält verschiedene Mengen verdünnte Schwefelsäure, ZnSO. und Natriumsulfat. In dem heißen Bad wird die Faser nochmals am 0 - 100% verstreckt. Die Gesamtverstreckung aus beiden Stufen liegt vorzugsweise zwischen 50 und 70%. Wie allgemein bekannt ist, verleiht die Verstreckung der fertigen Faser die nötige Festigkeit. Die Fäden, die jetzt in Form eines dicken Bündels von endlosen Filamenten bzw. eines Kabels aus der Gesamtproduktion einer Reihe von Spinndüsen vorliegen, werden in kurze Fasern mit der gewünschten Länge geschnitten, gewaschen und bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 11% getrocknet und in Ballen verpackt.

Nach Regenerierung der Faser im Säurebad liegt das in die Faser eingeschlossene Copolymerisat in Säureform vor. Um die höchste Absorptionsfähigkeit zu erreichen, muß das Copolymerisat jedoch in Form des Alkalimetall- oder Ammoniumsalzes vorliegen. Die Umwandlung des Copolymerisate aus Acrylsäure und Methacrylsäure in die Salzform erfolgt in einer alkalischen Natriumsulfid-Waschflotte, wie man sie üblicherweise zur Entfernung von Metall- und Schwefelverunreinigungen verwendet.

In manchen Fällen, besonders wenn der Sulfidwäsche eine Säurewäsche folgt, kann es wünschenswert sein, die Faser mit einer Base, z.B. einer verdünnten Natriumbikarbonat-, Natriumhydroxyd- oder einer ähnlichen Lösung zu behandeln, um die Umwandlung abzuschließen und sicherzustellen, daß ein hoher Prozentsatz des Copolymerisates in Salzform vorliegt. Auch kann es sich als nötig erweisen, den Grad der Umwandlung in die Salzform bei bestimmten Anwendungsbereichen, wo das Material mit dem Körper in Berührung kommen kann, zu begrenzen, da ein pH-Wert, der wesentlich über 7-7,5 liegt, empfindliche Hauptpartien reizen kann und das Wachstum von schädlichen Mikroorganismen fördert. Schließlich kann noch eine Behandlung mit einer konventionellen Avivage, z.B. einem oberflächenaktiven Mitte! erfolgen. Danach wird die Stapelfaser in einem kontinuierlichen Trockner bis zu einem bestimmten Feuchtigkeitsgehalt getrocknet,

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der sich nach dem speziellen Verwendungszweck der Faser richtet.

Die Faser kann dann au Ballen zusammengefaßt oder kardiert werden, um dann zu einem der obenerwähnten Endprodukte verarbeitet zu · werden. Ein besonders geeignetes Einsatzgebiet für die Erfindungsgemäße Faser sind Tampons, die z.B. nach einem der Verfahren gemäß Patent Nr. 3,699,965 oder nach anderen bekannten Methoden hergestellt werden können.

Die erfindungsgemäßen Copolymerisate können nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Am einfachsten wird jeweils eine bestimmte Menge monomerer Acrylsäure und Methacrylsäure, die so berechnet ist, daß man das gewünschte Durchschnittsverhältnis im Copolymerisat erhält, zusammen mit einem Polymerisationsini.tiator in einem Reaktionsgefäß vei mischt, wo man sie bis zur Beendigung des Polymerisationsprozesses beläßt. Zur Herstellung von Spezialpolymerisaten können auch dem Fachmann bekannte Spezialverfahren angewandt werden, wie z.B. Einsatz von Kettenübertragungsmitteln und anderen Molekulargewichtsreglern, Netzmitteln, oberflächenaktiven Mitteln, Redox-Systemen, kontrollierter Monomer-Zusatz u.a. Bevorzugt ist ein Copolymerisat, das jeweils 50% von Acrylsäure und Methacrylsäure abgeleitete Einheiten enthält, obwohl ein Verhältnis zwischen 90 : 10 (Acrylsäure/ Methacrylsäure) und 10 : 90 ist ebenfalls brauchbar.

Die Viskosität des Copolymerisats gibt Aufschluß über dessen Polymerisationsgrad und das Molekulargewicht. Ein weiterer Bereich des \ des Polymerisationsgrades hat sich als brauchbar erwiesen, und eine Begrenzung des Polymerisationsgrades ergibt sich in erster Linie aus den Verarbeitungsbedingungen. Zum Beispiel wird ein Copolymerisat mit einem höheren Molekulargewicht im allgemeinen in größeren Mengen in der Faser zurückbleiben; soll jedoch das Copolymerisat in die Viscose eingespritzt werden, ist'das Molekulargewicht durch die Viskosität, bei der sich die Masse noch pumpen läßt, begrenzt.

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Es gibt jedoch allgemein verfügbare Pumpanlagen, mit denen sich auch Flüssigkeiten mit einer Viskosität von 10.000 cps und mehr fördern lassen. Gibt man das Copolymerisat zum Lösungsmittel, kann man auch Copolymerisate mit einem großen Viskositätsbereich verwenden. .

Die Absorptionsfähigkeit der Fasern läßt sich mit verschiedenen Testverfahren ermitteln. Ein allgemein bekanntes Maß für die Absorptionsfähigkeit ist das Wasserrückhaltevermögen oder der Quellwert ("'Q-") / der in der in dem obenerwähnten US-Patent, Änmeldung-Serial No. 330 378 beschriebenen Weise bestimmt wird, auf die hier noch einmal Bezug genommen.- wird. Bei dem Test wird die in der Faser nach 15-minütigem Schleudern bei 2500 bis 3000-facher Schwerkraft zurückbleibende Wassermenge gemessen, aus der der in der Probe zurückbleibende Wassergehalt in % (auf der Basis des Trockengewichts der Faserprobe) errechnet wird. In neuerer Zeit wurde ein Test entwickelt, der mit Praxisversuchen gut übereinstimmt, dem sogenannten "Demand Wettäbility Test" (Lichstein, Bernard, International Nonwovens and Disposables Association, 2. Jährliches Symposium über Vliesstoff-Pröduktentwicklung , 5. -6. März 1974, Washington,' D-.C.) Hier wird ein neues Gerät verwendet, mit dem sich das Volumen und die Geschwindigkeit der Aufnahme einer Flüssigkeit dadurch messen lassen, daß man das absorbierende Material auf einen hydrostatischen Druck von Null einstellt, so daß eine Befeuchtung nur nach Bedarf des absorbierenden Materials stattfindet. Somit erfolgt eine Flüssigkeitsaufnahme nur aufgrund der Fähigkeit des absorbierenden Materials, .Flüssigkeit aufzusaugen, wobei der Flüssigkeitsstrom bei Erreichen des Sättigungspunktes'sofort zum Stillstand kommt. Änderungen der Methode zur Simulierung eines Endproduktes sind möglich. Beispielsweise kann man z.B. die Fasermasse komprimieren, um einen Tampon zu simulieren. Die komprimierte Faser kann man mit dem Gerät bei verschiedenen Aussendrücken und Testflüssigkeiten prüfen.

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— 8 —

ο

Um Fasern mit Erfolg zu brauchbaren Produkten wie Tampons oder anderen Vliesstoffartikeln verarbeiten zu können, müssen die Fasern vor der Herstellung des Produktes in einer Richtung ausgerichtet werden, was häufig durch Kardieren der Fasern erreicht wird.

Die Kardierbarkeit der Faser hängt von der Haftung zwischen den Fasern ab, d.h. der Fähigkeit der einzelnen Fasern "zusammenzuhalten" und die Handhabung des Faserbandes ohne ein Auseinanderbrechen der zusammenhängenden Masse zu ermöglichen. Der hier an der kardierten Faser vorgenommene Haftungstest besteht lediglich darin, die Kraft in Gramm zu messen, die erforderlich ist, um ein Kardenband zu zerreißen oder zu zertrennen. Der Bandhaftungsfaktor wird ausgedrückt als die pro Gramm in (0,0648 gr) der Faser erforderliche Kraft in Gramm.

Beispiele

Zur Veranschaulichung der Erfindung wurden folgende Beispiele zusammengestellt:

Beispiel 1

Es wurde eine Lösung eines Copolymerisates 90/10 Acrylsäure mit Methacrylsäure hergestellt und in eine Viskoselösung mit einer Konzentration von 5 % CIV eingespritzt, gründlich mit der Viscose vermischt und in ein übliches Säurespinnbad mit 8,5 % Schwefelsäure, 5,0% MgSO₄, 3,0 % ZnSO₄, 18,2 % Na₃SO₄ und 30 bis 35 ppm Laurylpyridiniumchlorid bei 49 bis 51°C eingesponnen zwecks Koagulierung und Regenerierung der Cellulose und zur Herstellung eines Garnes von 1100 den mit 480 Filamenten. Das entstandene Garn wurde dann durch ein frisches heißes Wasserbad von 93 bis 95°C geleitet und darin um 37 % verstreckt. Dann wurde das Garn in einen Spinntopf in Kuchenform abgelegt, bei 30⁰C gewaschen, dann 40 Minuten

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bei 52°C mit 0,50%iger wässeriger Natriumsulfidlösung und 0,05 bis 0,10 Natriumhydroxyd, 80 Minuten bei 30° mit Wasser, 40 Minuten bei 30°C mit 0,01%iger Essigsäure und schließlich 40 Minuten bei 40 C mit einer 0,2%igen Emulsion eines Mineralöls mit einem pH-Wert von 7 bis 8 behandelt, 4,5 Minuten entwässert und 70 bis 80°C über Nacht getrocknet.

Weitere Faserproben wurden in der gleichen Weise hergestellt, jedoch unter Verwendung von Copolymerisaten aus Acrylsäure und Methacrylsäure mit einem Gewichtsverhältnis von 80 : 20 bzw. 50 : 50. In der nachfolgenden Tabelle ist das Wasserrückhaltevermögen dieser Fasern dem der gleichen Fasern ohne Copolymerisatzusatz gegenübergestellt.

Polymerisatzusatz

p-H %Fest- %Feststoffe Viskosität Wasserrückstoffe als freie (Brookfield) haltever-Säure berech- Spindle mögen net Nr. 2 (g/g)

90/10 Acryl- 5,6 säure/Methacrylsäure (AA/MAA)

80/20 Acryl- 5,4 säure/Methacrylsäure

50/50 Acryl- 5,0 säure/Methacrylsäure

19,44
25,08
21,32

3750

1400

2150

0,97 1,36

1,30 1,27

St zurückhaltenes Wasser in Gramm pro Gramm Faser

Eine Lösung aus einem Homopolymerisat aus Acrylsäure (Rohm and Haas Acrysol A-I) wurde bis zu einem pH-Wert von 5,2 teilweise neutralisiert und dann in eine Viscoselösung mit einer Konzentration von 10% CIV eingespritzt, gründlich mit der Viscose vermischt und in ein übliches Säurespinnbad mit ca. 5% Schwefelsäure, ca. 20% Natriumsulfat, ca. 1 % Zinksulfat und 25 ppm Laurylpyridiniumchlorid bei

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- ίο -

- IO -

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56 bis 58°C eingesponnen zum Zwecke der Koagulierung und Regenerierung der Cellulose und zur Herstellung eines Kabels von 22.488 den. mit 7496 Filamenten.,Das entstandene Kabel wurde in Luft um 40% verstreckt, durch ein zweites Bad von 92 bis 97°C, das 3,2% Schwefelsäure und insgesamt ca. 6,15% Salze (NaSO + ZnSO.) enthielt, geleitet und darin um 18 % verstreckt. Dann wurde das Kabel in Fasern von 14,3mm bis 25 ^^geschnitten. Die Stapelfaser wurde dann mit Wasser,danach mit 0,30%iger Natriumsulfid-Lösung, darauf mit Wasser, dann mit einer 0,175%igen Schwefelsäurelösung, danach mit Wasser und schließlich mit 0,20%igem Natriumbicarbonat gewaschen. Dann wurde das Material mit einer O,3O%igen wässerigen Lösung von Sorbitan-Monoleat und äthoxylierter Stearinsäure aviviert. Danach wurden die Dasern ca. 1/2 Stunde in einem kontinuierlichen Trockner bei ca. 8OC, ca. 1/2 Stunde bei ca. 70°C und nochmals ca. 1/2 Stunde bei ca. 50°C getrocknet. Der Feuchtigkeitsgehalt betrug dann ca. 11%. Zusätzliche Faserproben wurden in der gleichen Weise hergestellt, jedoch unter Verwendung eines Homopolymerisate aus Polymethacrylsäure und eines Copolymerisats (50/50 Gew.%) aus Acrylsäure und Methacrylsäure. Die nachfolgende Tabelle enthält die Testergebnisse für das Wasser- und Salzrückhaltevermögen (bei Verwendung einer l%igen Natriumchlorid-Lösung anstelle von Wasser) der verschiedenen Proben.

* mm Länge

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— ι ] —

Zugesetztes Polymer

pH

Feststoffe

% Feststoffe berechnet als freie Säure

Viskosität
Brookfield
Spindel No.2

Wasserrückhalte verm.

(g/g)

Salzrückhalteverm.

(g/g)

Polyacrylic Acid	5.2	27.8	20.9
50/50 Acrylic Acid/ Methacrylic Acid	5.2	26.3	20.9
Polymethacrylic Acid	8.3	31.6	22.9
709808/
O
OO

1300
200

1.26

1.12
1.04

1.11

0.99
0.93

ro cn co

-P-CO CD

2 6 3 A 9 9

iel 3

Gemäß Beispiel 2 hergestellte Fasern mit 5 und 10% CIV Polyacrylsäure, 5 und 10% CIV eines Copolymerisats (90/10 Gew.%) aus Acryl- mit !Methacrylsäure und 5 und 10% eines Copolymerisats (50/50 Gew.%) aus Acryl- mit Methacrylsäure wurden mit dem "Demans Wettability Test" unter Anwendung des allgemeinen Verfahrens gemäß den Testvorschriften und den in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Aussendrücken und Lösungen geprüft.

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Zusätze	PH	% Fest stoffe	% Fest stoffe ber.als freie Säure	Viskosität Brookfield Spindel No. 2	1% Natriumchlorid-Lösung O,OO7₂ O,O14₂ 0,02I₂ kg/cm kg/cm kg/cm (ml/g)+ (ml/g) (ml/g)	16.4	—	Synthetischer Urin £ - 0,007 kg/cm	16.6
	4.4	27.5	22.0	2550	18.3	16.6		(ml/g)
5% CIV Poly acrylsäure	5.0	27.4	21.2	3000	17.7	17.5		—
5% CIV 90/10 Acryls./Meth acrylsäure	5.0	26.7	21.7	1837	18.9	14.6	14.9
5% CIV 50/50 Acryls./Meth acrylsäure					16.3
10% CIV Poly acrylsäure

10% CIV 90/10 Acryls./Methacrylsäure 5.3 27.4 21.0

10% CIV 50/50 Acryls./Methacrylsäure 5.2 26.3 20.9

17.9

17.6

15.3

15.8

15.4

15.7

15.6

17.5

+ml/g= je Gramm Faser absorbierte Flüssigkeit in ml

* Beschrieben von Weaver, Fante und Doane in "Highly Absorbent Starch Based Polymers" International Nonwovens Disposable Association (INDA) 2nd Annual Symposium on Nonwoven Product Development, March 5 and 6, 1974, Washington, D.C, und bestehend aus: 97,09% dest.Wasser, 1,94% Harnstoff, 0,8% NaCl,0,11% MgSO₄.7H₂O und 0,06% CaCl₃.

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+ ml/g = ml absorb. Flüssigkeit pro Gramm Foscr

+ Beschrieben von Weaver, Fanta und Doane in "Highly Absorbent Starch Based Polymers" International Nonwovens Disposable Association (INDA) 2nd Annual Symposium on Nonwoven Product Development, March 5 and 6 , 1974, Washington, D. C, und bestehend aus: 97,09% dest. Wasser, 1,94% Harnstoff, 0,8% NaCl, 0,11% MgSO..7H₀O und 0,06% CaCl .

Beispiel 4

Die drei Fasern von Beispiel 3, die 10% CIV der drei verschiedenen Polymerisate enthielten, wurden kardiert, zu Tampons verarbeitet und im Syngina-Gerät getestet, das von G.W. Rapp in seiner Ausarbeitung mit dem Titel "A comparison of The Absorptive Efficiency Of The Commercial Catamenial Tampons", die im Juni 1958 vom Department of Research der Loyola-Universität in Chicago,Illinois, veröffentlicht wurde, beschrieben ist. Als Testflüssigkeit wurde ein synthetisches Exsudat,gemäß der Beschreibung im US-Patent . Nr. 3 589 364 verwendet, das aus 1% Natriumchlorid, 0,4% Natriumcarbonat, 10,0% Glyzerin, 0,46% Carbomethylcellulose und 88,14% dest. Wasser bestand.

Die Ergebnisse dieser Prüfung sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben. Bei den Werten handelt es sich um Durchschnittswerte aus fünf Tests.

Zusatz	Aufgenommene Flüssigkeit (g/g)
—	4.70
Polyacrylsäure 50/50 Acryl-/ Methacrylsäure	5,48 5,62
	* Beispiel 5

Die Fasern von Beispiel 3, die 10% CIV Polyacrylsäure bzw. 10% CIV eines Copolymerisats (50/50 Gew.%) aus Acryl- und Methacrylsäure enthielten, wurden zu einem Faserwattebausch kardiert.

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26 3 4 3 9 4

Durch Komprimieren und Erhitzen von 3 g dieser Fasern in einem Rohr mit einem Durchmesser von 1" (2,54 cm) wurden Scheiben hergestellt. Diese Scheiben wurden dann im "Demand Wettability Test"

2 bei einem Aussendruck von ca. 0,2 psi (0,014 kg/cm ) und unter Verwendung einer 1%-igen Natriumchloridlösung als Testflüssigkeit geprüft. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Durchschnittswerte aus 15 Prüfungen.

Polymerisatzusatz Aufgen.Flüssigkeit (g/g) Polyacrylsäure 6,2

50/50 Acryl-/

Methacrylsäure 6,4 Beispiel 6

Nach dem Verfahren von Beispiel 2, wurden Fasern hergestellt, die 15% bzw. 20% CIV eines Copolymerisats (50/50 Gew.%) aus Acrylsäure und Methacrylsäure enthielten. Die Rückhaltewerte für Wasser (WRV), Kochsalzlösung 1%-ig (SRV) und synthetisches Exsudat (ERV) (in Beispiel 4 beschrieben) zeigt die folgende Tabelle.

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Polymer
Zusätze pH

% Feststoffe

% Feststoffe ber.als freie Säure

Viskosität
Brookfield
Spindel Nr.2

Wasser- Sälzrückrückhaltehalteververmögen mögen

g/g g/g

Exudat-

rückhalte-

vermögen

Keine

15% CIV 50/50 Acryls./Methacrylsäure

acrylsäure

27.8

5.1 27.8

21.7

1475

0,77

1.28

1.37

0,76

1.10

1. 18

0,5

1.04

1.07

K) CD OJ

1 "!

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I-./-ispiel 7

Nach dem Verfahren vor; Beispiel 2, wurden Fasern hergestellt, die 15% CIV Acryl- und Methacrylsäure in einem Gewichtsverhältnis von 75:25, 25:75 und 10:90 enthielten. Die Wasser-und Salzrückhaltewerte sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

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Polymer Zusätze pH	% Fest stoffe	% Fest stoffe ber. als freie Säure	Viskosität Brookfield Spindel Nr.	2	Wasser rückhalte vermögen g/g	Salzruck- haltever- mögen g/g
75/25 Acryls. 5.5 /Methacrylsäure	29.3	19.7	3o57		1.41	1.20
50/50 Acryl- säure/Meth- acrylsäure 13.0	26.9	15.9	2950		1.37	1.14
50/50 Acryl- säure/Meth- acrylsäure 5.5	25.6	21.3	1775		1.33	1.12
25/75 Acryl säure /Methacryl säure 5.8	25.6	20.0	3950		1,28	1.11

10/90 Acrylsäure/Meth- acrylsäure

keine

5.6 31.8 28.4

looo

1.11
0,77

1.01 0,76

- 19 - 263 A 9 9 4

Beispiel 8

Nach dem Verfahren von Beispiel 2 wurden Fasern hergestellt, die 10, 15 und 20% CIV Polyacrylsäure bzw. 10, 15 und 20% CIV eines Copolymerisats (50/50 Gew.%) aus Acryl- und Methacrylsäure enthielten, diese Fasern wurden auf einer konventionellen 1 meter Deckelkarde mit einer Geschwindigkeit von 7,3 kg/Std. zu einem Band mit .einem Gewicht von 3,86 gr/m kardiert.

Die folgende Tabelle zeigt die Werte für die Bandhaftung:

Polymerisat- Bandhaftung (g/gr.) + zusatz (CIV) Polyacrylsaäure 50/50 Acryl-/ · Methacrylsäure

10% 5,3 7,9

15% 4,8 7,4

20% 5,5 13,8

7,9

Gramm pro Grain Fasern (1 Grain = 0,0648 gr)

Alle in den obigen Beispielen angegebenen Viskositätswerte wurden mit dem Brookfield-Viskosimeter mit einer Spindel Nr. 2 ermittelt.

Aus den Ergebnissen von Beispiel 1 wird deutlich, daß bei Einlagerung von Copolymerisaten/die Acrylsäure und Methacrylsäure in verschiedenen Anteilen enthielten, das Wasserrückhaltevermögen gegenüber normalem Rayon wesentlich erhöht ist. Eine weitere interessante Erscheinung bei diesem Beispiel ist der Abfall im Wasserrückhaltewert mit Erhöhung des Methacrylsäureanteils im Copolymerisat. Das höhere Wasserrückhaltevermögen von Polyacrysäure gegenüber Polymethacrylsäure konnte in Beispiel 2 klar nachgewiesen werden. Der Unterschied ist nicht überraschend, wenn man bedenkt, daß das Wasserrückhaltevermögen mit der Quellung der Faser zusammenhängt und daß die Quellung bei einem anionischen polyelektrolytischen Netzwerk beispielsweise Polyacrylsäure oder ein Copolymerisat aus Polyacrylsäure und Polymethacrylsäure, proportional zum Ionisationsgrad des Polyelektrolyts ist. Wenn man berücksichtigt, daß der Ionisationsgrad der Polyacrylsäure größer als der Ionisationsgrad der Polymethacrylsäure ist, so sind

709808/1038·

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die Ergebnisse von Beispiel 1 und 2 nicht überraschend. Das Wasserrückhaltevermögen bestimmt aber nicht allein die Wirksamkeit eines Absorptionsmaterials. In der Literatur werden zahlreiche Testverfahren beschrieben, mit denen versucht wird, das Verhalten der Fasern unter simulierten Praxisbedingungen zu bestimmen. Die Prüfung der Fasern, die die erfindungsgemäßen Copolymerisate enthielten, nach dem "Demand Wettability Test" und dem Syngina-Verfahren gemäß Beispiel 3, 4 und 5 zeigt, daß die Copolymerisate aus Acryl- und Methacrylsäure in der Tat höhere Absorptionswerte als Polyacrylsäure aufweisen. Für dieses ziemlich unerwartete Ergebnis gibt es vorerst noch keine plausible Erklärung. Es ist jedoch offensichtlich daß die Absorptionseigenschaften der Faser in bestimmten Einsatzbereichen noch von einem anderen Mechanismus als der Ionisierung der Carboxylsäuregruppe beeinflußt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Cellulosefaser mit eingelagertem Acrylpolymerisat und hoher Absorptionsfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß in die
Cellulose ein Alkalimetall- oder Ammoniumsalz eines Copolymerisates aus Acrylsäure mit Methacrylsäure eingelagert ist.

2. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Cellulosefaser aus einer Viscoselösung, in die in einer Menge von 2 bis 30 Gew.% bezogen auf das Gewicht der Cellulose in der Viscoselösung ein Copolymerisat aus Acrylsäure und
Methacrylsäure eingemischt ist, regeneriert wird.

3. Faser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis zwischen der Acrylsäure und der Methacrylsäure im Copolymerisat zwischen 10:90 und 90:10 liegt.

4. Faser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis ca. 50:50 beträgt.

5. Verwendung der Cellulosefaser gemäß Anspruch 1 bis 4 zu
Vliesstoffartikeln, wie Windeln, Tampons, Damenbinden, medizinische Tupfern, Bodenmulchen und Wischtüchern.

70 9808/1038