DE4120053C2 - Absorbierendes Fasergebilde und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Absorbierendes Fasergebilde und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Absorptionsfasergebilde gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren
zu dessen Herstellung.
Das erfindungsgemäße Absorptionsfasergebilde hat die
Eigenschaft, daß es auch nach Wasserabsorption seine ur
sprüngliche Gestalt besitzt. So kann die Innenseite eines
Behälters für Lebensmittel mit einem Tuch aus absorbie
renden Fasern ausgelegt und darin der Saft, die Braten
sauce oder das Kondenswasser der Speisen absorbiert wer
den. Das absorbierende Fasertuch ist auch zum Einwickeln
von Gemüsen und Früchten geeignet - der Erhalt der Fri
sche erfolgt durch Absorption des abgegebenen Kondens
wassers. Das absorbierende Fasertuch ist auch als Bau
stoff geeignet. So können Decken und Wände eines Gebäudes
oder die Innenwand eines Containers damit ausgelegt wer
den. Das Kondenswasser im Gebäude bzw. im Container wird
dann in dem Tuch absorbiert. Das absorbierende Fasertuch
kann auch vor dem Einwickeln der Speisen mit Wasser ge
tränkt werden. So eingewickelte Speisen können im Mikro
wellenofen erhitzt werden, da dabei im absorbierenden Fa
sertuch Wasserdampf entsteht. Werden Fisch oder Fleisch
in das Tuch eingewickelt, so wird deren Frische durch das
im Fasertuch enthaltene Wasser erhalten. Die Anwendung
des erfindungsgemäßen Absorptionsfasergebildes beschränkt
sich jedoch nicht auf blatt- und tuchähnliche Gebilde,
die absorbierenden Fasern können zu beliebigen Formen
geformt werden.
Viele Lebensmittel werden für den Verkauf in tablett
artigen Packungen mit einem Folienüberzug ausgestellt.
Die frischen Lebensmittel werden dazu auf ein Tablett aus
Polystyrolschaum gelegt und mit einem transparenten Film
abgedeckt. Das Aussehen der so abgepackten Lebensmittel
wird jedoch oft durch Flüssigkeiten wie Blut oder Sauce,
die aus dem Fisch oder Fleisch austreten, getrübt. Daher
ist zwischen den Lebensmitteln und der Schale irgendeine
Art eines absorbierenden Tuches erforderlich. Das Tuch
nimmt die Flüssigkeit auf und die ursprüngliche Gestalt
des Lebensmittels bleibt erhalten. Das absorbierende Tuch
ist auch geeignet, um gekochten Reis zu entfeuchten. Bei
einigen Speisen, wie Gemüsen, Früchten kann auch zum Er
halt der Frische das Kondenswasser im Tuch absorbiert
werden. Dies gilt auch für die Absorption des in einem
Raum oder Gebäude gebildeten Kondenswassers. Hierzu muß
das Tuch für die Innenausstattung geeignet sein. Die bis
her verwendeten Tücher waren Wasserabsorptionstücher. Sie
werden hergestellt, indem ein nichtgewebter Stoff oder
ein Kunststofftuch mit einem Pulver aus wasserabsorbie
rendem Harz gemeinsam mit Binder beschichtet wird. Ein
anderes Beispiel für konventionelle Absorptionstücher
sind ungewebte Trocken-Kettwaren mit hochabsorbierenden
Fasern.
Die bisher üblichen Absorptionstücher haben jedoch erheb
liche Nachteile: Zum einen lösen sich gequollene Gelpar
tikel leicht von den harzbeschichteten Absorptionstüchern
ab. Da der Binder die Absorption beeinträchtigt, kann das
Tuch auch nicht genügend Wasser absorbieren. Zum anderen
ist wegen des Aussehens der ungewebten Trocken-Kettwaren
deren Verwendung auf Gewebe beschränkt.
Für das Verpacken von Lebensmitteln sind verschiedene Ab
sorptionstücher beschrieben:
(i) Laminierte Gebilde sind durch Schichten von gas
durchlässigen Schaumsubstanzen mit Polyethylen auf einem
Tuch aus Cellulosefasern erhältlich (jap. Gebrauchsmu
steranmeldung [Kokoku] Nr. 54-5 349). Derartige laminierte
Gebilde haben kein großes Wasserabsorptionsvermögen und
können absorbiertes Wasser nicht sicher halten.
(ii) Laminierte Tücher sind durch Schichten einer wasserabsorbierenden
Harzschicht mit quervernetztem Polynatriumacrylat
oder dgl. auf gas- und flüssigkeitsdurchlässigen
Schichten, wie Papieren, Stoffgeweben oder porösen
Trägerbögen (japanische Gebrauchsmusteranmeldung (Kokai)
Nr. 58-49779) erhältlich. Die Harzschicht ist dabei auf
einer Seite einer durchlässigen Schicht oder zwischen
durchlässigen Schichten angeordnet. Zum Herstellen derartiger
geschichteter Tücher sind jedoch für das Zusammenfügen und
Verbinden der Gebilde Klebstoffe erforderlich. Die Herstellung
solcher Gebilde ist daher nicht einfach.
(iii) In der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung (Kokai)
Nr. 1-163123 ist ein wasserabsorbierendes Tuch offenbart.
Dieses Tuch ist durch Anbringen poröser Schutzfilme auf
beiden Seiten eines ungewebten Absorptionsmaterials mit
einem faserförmigen wasserabsorbierenden Polymer, wie
Acrylnitril-Acrylat-Copolymer, erhältlich. Das Tuch ist
also auf beiden Seiten mit Schutzschichten versehen, die
thermisch verbindbare Fasern aufweisen. Der Film besteht
daher aus thermoplastischem Harz oder einem ungewebten
Stoff aus thermoplastischen Harzfasern. Die Schutzschicht
sollte nämlich mit einem Klebstoff laminiert sein. Alternativ
kann der Film oder das Gewebe auch erhitzt werden, so daß
alles zusammenklebt.
Bei den o.g. bisherigen Absorptionstüchern ist nachteilig,
daß sie erstens nicht genügend Wasserabsorptionskapazität
besitzen; zweitens, daß die konventionellen Absorptionstücher
mit gesonderten Oberflächenschichten versehen
sein müssen, da die Tücher oft nicht direkt in Kontakt
mit den Speisen kommen dürfen - ferner müssen das
wasserabsorbierende Harz in der Absorptionsschicht und
die absorbierenden ungewebten Stoffe bedeckt sein und die
Oberflächen der konventionellen Absorptionstücher glatt
sein, so daß kein Schleim entstehen kann; drittens können
die konventionellen Absorptionstücher nicht auf geformte
Gebilde aufgebracht werden, d. h., daß nur blattähnliche
Gebilde verwendet werden können.
Dabei ist folgendes Phänomen bekannt: Werden zu wasserlöslichen
Salzen der faserförmigen Carboxymethylcellulose
(nachstehend CMC-Faser genannt) multifunktionelle Chemikalien
gegeben, so tritt eine Quervernetzung auf. Die
CMC-Salze werden dabei wasserunlöslich, und es entsteht
ein gequollenes Gel. Dieser Effekt ist auch bei Cellulosefasern
zu beobachten (siehe US 35,89,364). Die Cellulosefasern
werden dabei schwammartig aufsaugend. Ein Absorptionsfasertuch
aus solchen Fasern ist nicht ausreichend
fest. Ein solches Tuch kann daher nicht wirklich
für die vorgenannten Anwendungen eingesetzt werden. Die
Quervernetzung kann durch Zufügen von multifunktionellen
Harzen wie Polyamid-Polyamin-Epichlorhydrin zu den CMC-Fasern
herbeigeführt werden. Die quervernetzten CMC-Fasern
werden dann mit einer alkalischen Lösung behandelt,
so daß wasserlösliche CMC-Fasersalze entstehen und ein
Papierherstellungsprozeß durchgeführt werden kann. Ein
solches absorbierendes Fasertuch besitzt eine höhere Naßwebstärke.
Die Oberfläche eines solchen absorbierenden
Fasertuchs ist alkalisch. Das Tuch ist somit für den direkten
Kontakt mit Speisen oder dem menschlichen Körper
ungeeignet. Auch wird das absorbierte Wasser hauptsächlich
als gequollenes Gel auf den wasserlöslichen Salzen
der CMC-Fasern gespeichert. An der Oberfläche bildet sich
daher Schleim, so daß Oberflächenschichten erforderlich
sind.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe liegt somit in
der Schaffung eines Absorptionsfasergebildes mit hoher
Wasserabsorption und ausreichender Naßwebstärke, wobei
das Absorptionsfasergebilde neutral sein, keine weiteren
gesonderten Oberflächenschichten erfordern und auch für
geformte Gebilde und nicht nur für blattähnliche Gebilde
geeignet sein sollte.
Die Aufgabe wird durch ein Absorptionsfasergebilde mit
den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Absorptionsfasergebilde weist Fasern
von Salzen der Carboxymethylcellulose auf, wobei mindestens
ein Teil der diese Salze bildenden ionischen Gruppen
der Carboxymethylcellulose mit kationischen wasserlöslichen
Polymeren Polyelectrolytkomplexe bildet, wobei
diese kationischen wasserlöslichen Polymere als repetitive
Einheiten primäre, sekundäre, tertiäre oder quartäre
Stickstoffatome aufweisen und wobei außer diesen Stickstoffatomen
keine funktionellen Quervernetzungs-Gruppen
in einer die Ausbildung der Polyelectrolytkomplexe behindernden
Menge vorliegen.
Ein an ein Kohlenstoffatom und zwei Wasserstoffatome gebundenes
Stickstoffatom wird als primäres Stickstoffatom
bezeichnet. Ein primäres Stickstoffatom ist Teil einer
Aminogruppe bzw. einer primären Aminogruppe. Eine Verbindung
mit einem primären Stickstoffatom ist ein primäres
Amin. Ein an zwei Kohlenstoffatome und ein Wasserstoffatom
gebundenes Stickstoffatom wird als sekundäres Stickstoffatom
bezeichnet. Das sekundäre Stickstoffatom ist
gemeinhin Teil einer sekundären Aminogruppe. Eine Verbindung
mit einem sekundären Stickstoffatom ist ein sekundäres
Amin. Ein an drei Kohlenstoffatome gebundenes
Stickstoffatom wird als tertiäres Stickstoffatom bezeichnet.
Das tertiäre Stickstoffatom ist gemeinhin Teil einer
tertiären Aminogruppe. Eine Verbindung mit einem tertiären
Stickstoffatom ist ein tertiäres Amin. Wenn schließlich
das Stickstoffatom an vier Kohlenstoffatome gebunden
ist, so wird es als quartäres Stickstoffatom bezeichnet.
Ein quartäres Stickstoffatom ist über eine ionische Bindung
zu Anionen verknüpft und Teil eines quartären Ammoniumsalzes.
Die Erfindung stellt ferner ein Herstellungsverfahren für
die Absorptionsfasergebilde zur Verfügung. Es weist folgende
Schritte auf:
Zugeben von wasserlöslichen kationischen Polymeren mit repetitiven Einheiten mit mindestens einem primären, sekundären, tertiären oder quartären Stickstoffatom, die außer den Stickstoffatomen keine funktionellen, zur Quervernetzung geeignete Gruppen, die die Bildung von Polyelectrolytgruppen beeinträchtigen, aufweisen, zu einer Suspension von Fasern mit Salzen der Carboxymethylcellulose und Dehydratisieren des so erhaltenen Grundmaterials.
Zugeben von wasserlöslichen kationischen Polymeren mit repetitiven Einheiten mit mindestens einem primären, sekundären, tertiären oder quartären Stickstoffatom, die außer den Stickstoffatomen keine funktionellen, zur Quervernetzung geeignete Gruppen, die die Bildung von Polyelectrolytgruppen beeinträchtigen, aufweisen, zu einer Suspension von Fasern mit Salzen der Carboxymethylcellulose und Dehydratisieren des so erhaltenen Grundmaterials.
Das erfindungsgemäße Absorptionsfasergebilde besitzt folgende
Vorteile:
(i) Da das Gebilde eine hohe Naßwebstärke besitzt, kann
es sehr rasch und ausreichend Wasser absorbieren.
(ii) Auch nach Absorption von Wasser in dem Gebilde behält
es seine ursprüngliche Gestalt. Es ist keine Oberflächenschicht
auf dem Gebilde erforderlich, da sich auf
der Oberfläche des Gebildes kein Schleim bildet.
(iii) Die Oberfläche des Gebildes ist neutral, so daß
dieses direkt mit den Speisen in Kontakt kommen kann; das
Gebilde benötigt daher keine gesonderte Oberflächenschicht.
(iv) Das absorbierende Fasergebilde kann nicht nur als
blattähnliches Gebilde sondern auch in anderer Gestalt
verwendet werden.
Es ist allgemein bekannt, daß Salze der CMC-Fasern durch
multifunktionelle Chemikalien und multifunktionelle Harze
quervernetzt werden können. Derartige Chemikalien und
Harze werden erfindungsgemäß nicht verwendet. Statt dessen
werden wasserlösliche kationische Polymere eingesetzt,
wie Polyaminharz, Polyethylenimin, ionisches Polymer
(Ionenpolymer) und andere kationische Polymere. Dadurch
werden zumindest in einem Teil der CMC-Fasersalze
Polyelectrolytkomplexe gebildet.
Das wasserlösliche kationische Polymer (eine hochmolekulare
Verbindung) weist basische Gruppen auf. Es besteht
aus sich wiederholenden Einheiten (Monomeren). Jede repetitive
Einheit besitzt mindestens ein primäres, sekundäres,
tertäres oder quartäres Stickstoffatom. Chitosan
ist ein natürliches Polymer und ein Beispiel für ein wasserlösliches
kationisches Polymer. Als geeignete synthetische
kationische wasserlösliche Polymere seien genannt:
(1) Polymere, die an den Seitenketten mindestens ein primäres,
sekundäres, tertiäres oder quartäres Stickstoffatom
besitzen; und
(2) Polymere, die in der Hauptkette mindestens primäres,
sekundäre, tertiäre oder quartäre Stickstoffatom
besitzen.
Es folgen Beispiele einzelner Polymere des ersten Typs:
(1-a) Homopolymer aus Monomeren mit mindestens einem primären,
sekundären, tertiären oder quartären Stickstoffatom.
Das Monomer weist neben dem Stickstoffatom
weitere zur Polymerisation geeignete Gruppen auf, wie
bspw. eine Vinylgruppe. Geeignete Monomere sind: N,N-
Dialkylvinylamin, Vinyltrialkylammonium, N-Alkylami
noalkylacrylat, N-Alkylaminoalkylmethacrylat, N-Al
kylaminoalkylacrylamid, N-Alkylaminoalkylmethacrylamid,
N,N-Dialkylaminoalkylacrylat, N,N-Dialkylamino
alkylmethacrylat, N,N-Dialkylaminoalkyacrylamid,
N,N-Dialkylaminoalkylmethacrylamid, Acryloyloxyalkyl
trialkylammonium, Methacryloyloxyalkyltrialkylammonium, Acrylamidalkyltrialkylammonium, Methacrylamidalkyl
trialkylammonium, Vinyloxyalkylamin, N-
Alkylvinyloxyalkylamin, N,N-Dialkylvinyloxyalkylamin,
N,N,N-Trialkylvinyloxyalkylammonium.
Bei den o.g. Monomeren liegt die Zahl der Kohlenstoffatome
in der jeweiligen Alkylgruppe zwischen
eins und vier. In den o.g. Monomeren sind anstelle
der Alkylgruppe auch Alkanolgruppen geeignet. Des weiteren
können Monomere verwendet werden, wo anstelle
der Alkylgruppe am Stickstoffatom des quartären
Ammoniumsalzes eine Alkoxy-, eine Carbonyl- oder
Alkylengruppe eingeführt ist.
Ein Beispiel für ein Homopolymer nach (1-a) ist poly-
Methacryloyloxyethyltrimethylammoniumchlorid.
Es folgen nun Beispiele für Polymere nach (1) mit mindestens
einem primären, sekundären, tertiären oder quartären
Stickstoffatom in den Seitenketten:
(1-b) Copolymer mit zwei verschiedenen Monomeren, die
copolymerisieren können: Das erste Monomer besitzt
mindestens ein primäres, sekundäres, tertiäres oder
quartäres N-Atome und daneben polymerisationsfähige
Gruppen. Das heißt, die ersten Monomere gleichen denen der
Homopolymere nach (1-a). Als zweite Monomere sind polymerisationsfähige
Gruppen geeignet. Dann ergeben
die ersten und zweiten Monomere gemeinsam ein Copolymer
(1-b). Zweite Monomere sind bspw.: Acrylamid, Methacrylamid,
Acrylnitril, Methacrylnitril, Alkylacrylat,
Alkylmethacrylat, Vinylacetat, Styrol, α-Methylstyrol,
4-Vinylpyridin, 2-Vinylpyridin. Ein Beispiel
für das o.g. Copolymer (1-b) ist Poly-(3-Acrylamid-3-
Methylbutyltrimethyl-Ammoniumchlorid-Co-acrylamid).
Es folgt nun ein Beispiel eines Polymeren (1), das in den
Seitenketten mindestens ein primäres, sekundäres, tertiäres
oder quartäres Stickstoffatom aufweist:
(1-c) Kationisches Polymer aus Homopolymeren wie Polyacrylamid,
erhältlich über eine Mannich-Reaktion
oder Hoffman-Umlagerung.
Beispiele für ein Polymer nach (2) mit mindestens einem
primären, sekundären, tertiären oder quartären Stickstoffatom
in der Hauptkette sind:
(2-a) Ionisches Polymer (Ionenkettenpolymer), (2-b) Polyethylenimin,
(2-c) Polyaminharz im engeren Sinn, gemäß
nachstehender Definition.
Das ionische Polymer (2-a) ist ein Polymer mit ionischen
Aminogruppen, insbesondere quartären Ammoniumgruppen,
in den Hauptketten. Die meisten der Stickstoffatome
sind quartäre Atome. Es folgt nun ein Beispiel
eines ionischen Polymers (2-a):
(2-a-i) Polymer durch Polyaddition von Dihalogen-Verbindungen
und Ditertiäraminen. Die Dihalogen-Verbindung
besitzt an beiden Enden Halogenatome und das
Di-tert.-amin an beiden Enden tertiäre Stickstoffatome.
Das ionische Polymer besitzt die allgemeine Formel
(I):
In der Formel (I) ist R eine Alkylgruppe. In einigen Fällen
besitzt diese Alkylgruppe Substitutionsgruppen wie Hydroxyl,
Hydroxymethyl und Hydroxyethyl. Die Alkylgruppe besitzt
zwischen 1 und 4 C-Atome. In dieser Zahl sind die C-Atome der
Substitutionsgruppen nicht beinhaltet. Y ist eine Alkylengruppe
oder eine Arylalkylengruppe, wie Ethylenphenethylen.
Die Alkylen- und Arylalkylengruppen können auch Substitutionsgruppen
wie Hydroxyl, Hydroxymethyl und Alkyl mit 1-3 C-
Atomen aufweisen. Die Alkylen- und Arylalkylengruppen
besitzen jeweils zwischen 1 und 10 C-Atomen; in dieser Zahl
sind nicht die C-Atome der Substitutionsgruppen enthalten.
Ferner steht X für ein Halogenatom, und A ist eine Methylengruppe.
A kann auch eine Methylengruppe mit einer Substitutionsgruppe
wie Hydroxyl, Hydroxymethyl, Alkyl mit 1-4 C-
Atomen sein. k und f sind ganze Zahlen zwischen 1 und 10.
B steht ferner für eine divalente Gruppe der Formel:
B steht ferner für eine divalente Gruppe der Formel:
m steht für eine positive ganze Zahl.
(2-a-ii) Polymer durch Polyaddition einer Vorverbindung
(tertiäres Amin mit Chlor an beiden Enden) und Di-tert.-Aminen.
Der Vorläufer ist polymerisierbar.
1 Mol einer Vorverbindung ist durch Additionsreaktion
unter Ringöffnung von 2 Mol Epichlorhydrin und einem
Mol primären Amin erhältlich. Das Ditertiäramin besitzt
andererseits an beiden Enden tertiäre Stickstoffatome.
Dieses Polymer besitzt die allgemeine
Formel (II):
In der Formel (II) sind:
R¹ eine Alkylgruppe. Die Alkylgruppe kann Substitutionsgruppen wie Hydroxyl, Hydroxymethyl und Hydroxyethyl aufweisen. Die Alkylgruppe besitzt zwischen 1 und 20 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C- Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten.
R² eine Alkylgruppe. Die Alkylgruppe kann auch Substitutionsgruppen wie Hydroxyl, Hydroxylmethyl, Hydroxyethyl oder dgl. aufweisen. Die Alkylgruppe besitzt zwischen 1 und 6 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C-Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten.
Y eine Alkylen- oder eine Arylakylen-Gruppe, wie eine Ethylenphenethylen-Gruppe. Die Alkylen- und Arylalkylen-Gruppen können auch Substitutionsgruppen, wie Hydroxyl, Hydroxymethyl, Alkyl mit 1 bis 3 C-Atomen, tragen. Die Alkylen- und Arylalkylen-Gruppen besitzen jeweils zwischen 1 und 10 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C-Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten.
m ist eine positive ganze Zahl.
R¹ eine Alkylgruppe. Die Alkylgruppe kann Substitutionsgruppen wie Hydroxyl, Hydroxymethyl und Hydroxyethyl aufweisen. Die Alkylgruppe besitzt zwischen 1 und 20 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C- Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten.
R² eine Alkylgruppe. Die Alkylgruppe kann auch Substitutionsgruppen wie Hydroxyl, Hydroxylmethyl, Hydroxyethyl oder dgl. aufweisen. Die Alkylgruppe besitzt zwischen 1 und 6 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C-Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten.
Y eine Alkylen- oder eine Arylakylen-Gruppe, wie eine Ethylenphenethylen-Gruppe. Die Alkylen- und Arylalkylen-Gruppen können auch Substitutionsgruppen, wie Hydroxyl, Hydroxymethyl, Alkyl mit 1 bis 3 C-Atomen, tragen. Die Alkylen- und Arylalkylen-Gruppen besitzen jeweils zwischen 1 und 10 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C-Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten.
m ist eine positive ganze Zahl.
(2-a-iii) Polymer, erhältlich durch Polyaddition von Verbindungen,
die an einem Ende ein Chloratom und am
anderen Ende ein tertiäres Stickstoffatom aufweisen.
Ein Mol dieser Verbindung ist erhältlich durch
eine ringöffnende Additionsreaktion von einem Mol
Epichlorhydrin und einem Mol sekundären Amin. Das
Polymer hat folgende allgemeine Formel (III):
In der Formel (III) sind:
R¹ und R² eine Alkyl- oder eine Aralkylgruppe, wie eine Phenethylgruppe. Die Alkyl- und Aralkylgruppen können Substitutionsgruppen wie Hydroxyl, Hydroxymethyl, und Hydroxyethyl etc. aufweisen. Die Alkyl- und Aralkylgruppen besitzen zwischen 1 und 10 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C-Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten. R¹ und R² können sowohl gleich als auch verschieden sein.
m ist eine positive ganze Zahl.
R¹ und R² eine Alkyl- oder eine Aralkylgruppe, wie eine Phenethylgruppe. Die Alkyl- und Aralkylgruppen können Substitutionsgruppen wie Hydroxyl, Hydroxymethyl, und Hydroxyethyl etc. aufweisen. Die Alkyl- und Aralkylgruppen besitzen zwischen 1 und 10 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C-Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten. R¹ und R² können sowohl gleich als auch verschieden sein.
m ist eine positive ganze Zahl.
Polyethylenimin (2-b) ist durch eine ringöffnende Polymerisation
von Ethylenimin erhältlich. Dieses Molekül besitzt
in der Hauptkette und den verzweigten Ketten primäre,
sekundäre und tertiäre Stickstoffatome.
Für den Begriff Polyaminharz (2-c) gibt es keine feste
technische Definition. Im engeren Sinn soll es Harze mit
primären, sekundären, tertiären oder quartären Stickstoffatomen
beinhalten, deren Anzahl quartärer Stickstoffatome
weniger als die Hälfte der Gesamtzahl der Stickstoffatome
ist. Das Harz unterscheidet sich von den o. g.
ionischen Polymeren (Ionenpolymeren) insoweit, als die
Zahl der quartären Stickstoffatome im Harz klein ist. Es
folgen Beispiele solcher Harze:
(2-c-i) Polyamin, erhältlich durch Polykondensation von
Verbindungen, synthetisiert durch Addition unter
Ringöffnung von einem Mol Epichlorhydrin und einem
Mol primären Amins: Während der Polykondensation wird
die Bildung quartärer Stickstoffatome gesteuert. Das
Polyamin besitzt die allgemeine Formel (IV).
Das als Hydrochlorid-Verbindung hergestellte Polyamin
besitzt die allgemeine Formel (V):
In den Formeln (IV), (V) sind:
R eine Alkylgruppe. Die Alkylgruppe kann Substitutionsgruppen wie Hydroxyl, Hydroxymethyl und Hydroxyethyl tragen. Die Alkylgruppe besitzt zwischen 1 und 20 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C-Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten.
m ist eine positive ganze Zahl.
R eine Alkylgruppe. Die Alkylgruppe kann Substitutionsgruppen wie Hydroxyl, Hydroxymethyl und Hydroxyethyl tragen. Die Alkylgruppe besitzt zwischen 1 und 20 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C-Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten.
m ist eine positive ganze Zahl.
(2-c-ii) Kondensationspolymer aus Alkylendiamin und Epichlorhydrin
mit der allgemeinen Formel (VI):
In der Formel (VI) ist:
Y eine Alkylengruppe. Die Alkylengruppe kann Substitutionsgruppen wie Hydroxyl, Hydroxymethyl und Hydroxyethyl tragen. Die Alkylengruppe besitzt zwischen 1 und 10 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C-Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten;
m ist eine positive ganze Zahl.
Y eine Alkylengruppe. Die Alkylengruppe kann Substitutionsgruppen wie Hydroxyl, Hydroxymethyl und Hydroxyethyl tragen. Die Alkylengruppe besitzt zwischen 1 und 10 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C-Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten;
m ist eine positive ganze Zahl.
(2-c-iii) Kondensationspolymer aus Alkylendiamin und Alkylendihalid
mit der allgemeinen Formel (VII):
In der Formel (VII) sind:
Y und Y′ jeweils Alkylengruppen. Die Alkylengruppen können Substitutionsgruppen wie Hydroxyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl tragen. Die Alkylengruppe hat zwischen 1 und 10 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C-Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten;
X ist ein Halogenatom;
m ist eine positive ganze Zahl.
Y und Y′ jeweils Alkylengruppen. Die Alkylengruppen können Substitutionsgruppen wie Hydroxyl, Hydroxymethyl, Hydroxyethyl tragen. Die Alkylengruppe hat zwischen 1 und 10 C-Atomen; in dieser Zahl sind die C-Atome der Substitutionsgruppen nicht enthalten;
X ist ein Halogenatom;
m ist eine positive ganze Zahl.
(2-d) Als weitere Kondensationspolymere seien genannt:
(2-d-i) Polyamin-Polyamid, erhältlich durch Polykondensation
von Alkylenpolyamin und Dicarbonsäure; z. B. durch
Polykondensation von Diethylentriamin und Adipinsäure.
(2-d-ii) Polymer, erhältlich durch folgendes Verfahren: Zu
dem vorgenannten Polyaminpolyamid gemäß (2-d-i) werden
Epichlorhydrin und Dimethylamin zugefügt. Dabei
erfolgt eine Addition des Chlors aus Epichlorhydrin
an die Amidgruppe von Polyamin-Polyamid, so daß das
Polymer zu einem quartären Polymer wird. Gleichzeitig
erfolgt eine Additionsreaktion von Epichlorhydrin
und Dimethylamin unter Ringöffnung. Das quartäre
Polymer besitzt daher sekundäre, tertiäre und
quartäre Stickstoffatome in der Hauptkette und tertiäre
Stickstoffatome in den Seitenketten.
Ferner können beim o.g. Chitosan, den Homopolymeren,
den Copolymeren und den chemisch modifizierten Polymeren
die primären, sekundären und tertiären Stickstoffatome
mit Hilfe eines Reagens zu quartären
Stickstoffatomen modifiziert werden. Solche quartären
Polymere sind gleichfalls als kationische wasserlösliche
Polymere verwendbar.
Durch dieses Agens können Alkylgruppen oder Alkoxy-,
Carbonyl-, Alkylengruppen an das primäre, sekundäre
oder tertiäre Stickstoffatom angefügt werden. Als
derartige Agentien seien genannt: Alkylhalogenid
(Methylchlorid, Ethylchlorid und Methylbromid), Dimethylsulfat
und Methylchloracetat. Diese Agentien
können auch vor der Polymerisation verwendet werden,
um quartäre Stickstoffatome in den Monomeren herzustellen.
Nach der Polymerisation können diese Agentien
für die repetitiven Einheiten im Polymer verwendet
werden.
Das kationische wasserlösliche Polymer enthält mindestens
ein primäres, sekundäres, tertiäres oder
quartäres Stickstoffatom. Es besitzt ferner im wesentlichen
keine anderen aktiven Gruppen, wie Glycidyl,
Aldehyd, Carboxyl, Vinyl, Allyl, N-Methylol,
Thiol, Isocyanat, Isothiocyanat. Grund dafür ist,
daß das wasserlösliche kationische Polymer keine anderen
Quervernetzungen als Polyelectrolytkomplexe
mit CMC-Fasern bewirken soll.
Der Ausdruck "das Polymer besitzt im wesentlichen
keine" bedeutet: Wenn die Quervernetzung durch kovalente
Bindungen mit den o.g. aktiven funktionellen
Gruppen erfolgen würde, dann wäre die Bildung von Polyelectrolytkomplexen
gestört bzw. vermindert. Das
absorbierende Fasergebilde würde quellen und es entstünde
Schleim. Da jedoch außer den oben genannten
Stickstoffatomen erfindungsgemäß nur wenige aktive
funktionelle Gruppen vorhanden sind, können ohne Hinderung
Polyelectrolytkomplexe entstehen; und somit
auch kein Schleim an dem gequollenen
Absorptionsfasergebilde.
Das kationische Äquivalent (nachstehend
als "ca" bezeichnet) des wasserlöslichen kationischen
Polymers liegt zwischen 0,1-20 × 10-3 Äquivalent/g,
vorzugsweise zwischen 1-15 × 10-3 Äquivalent/g, besonders
bevorzugt zwischen 2-10 · 10-3 Äquivalent/g,
bei einem pH zwischen 3 und 10. Das mittlere Molekulargewicht
des Polymers liegt somit zwischen 5000 und
100 000, vorzugsweise zwischen 5000 und 70 000, besonders
bevorzugt zwischen 5000 und 20 000.
Als Salze der CMC-Fasern sind geeignet: das Lithiumsalz,
das Natriumsalz, das Kaliumsalz, das Calciumsalz, das
Magnesiumsalz, das Ammoniumsalz oder ein Aminsalz, wie
Methylamin, Ethanolamin. Der Substitutionsgrad der CMC-
Fasern liegt zwischen 0,1 und 1,0, vorzugsweise zwischen
0,3 und 0,8, besonders bevorzugt zwischen 0,4 und 0,6.
Der Grad der Basensättigung, d. h. das Verhältnis der
freien Carboxylgruppen zu deren Salzen, liegt zwischen 50
und 100%, vorzugsweise zwischen 80 und 100%, besonders
bevorzugt zwischen 90 und 95%.
Das kationische wasserlösliche Polymer wird zu den CMC-
Fasersalzen zugefügt. Das Mischungsverhältnis des wasserlöslichen
Polymers - als kationisches Äquivalent des Polymers
- liegt zwischen 0,1 und 100% bezogen auf das
Anionenäquivalent der CMC-Fasern. Das Verhältnis ist entsprechend
dem kationischen wasserlöslichen Polymer wählbar.
Bei der Zugabe des kationischen wasserlöslichen Polymers
zu den Salzen der CMC-Fasern entstehen Polyelectrolytkomplexe.
Diese Polyelectrolytkomplexe entstehen
aufgrund der Coulombschen Kräfte der entgegengesetzten
elektrischen Ladung der Salze der CMC-Fasern und des
kationischen wasserlöslichen Polymers. Die Struktur dieses
Komplexes ist nicht genau geklärt. Es scheint jedoch
so zu sein, daß zwischen dem CMC-Faser-Molekül und dem
wasserlöslichen kationischen Polymer eine ionische Quervernetzung
stattfindet. Es kann aber auch sein, daß das
kationische wasserlösliche Polymer nur direkt bei der Molekülkette
der CMC-Faser liegt.
Das erfindungsgemäße absorbierende Fasergebilde ist wie
folgt erhältlich:
Zunächst wird eine Suspension von faserförmigen Salzen der Carboxymethylcellulose hergestellt. Dann wird das kationische wasserlösliche Polymer zugefügt. Das kationische wasserlösliche Polymer besitzt mindestens ein primäres, sekundäres, tertiäres oder quartäres Stickstoffatom. Das kationische wasserlösliche Polymer besitzt neben den vorgenannten Stickstoffatomen im wesentlichen keine weiteren funktionellen Gruppen, durch die eine Quervernetzung erfolgen kann. Bei dem Hinzufügen des wasserlöslichen kationischen Polymers zur Suspension wird das Grundmaterial erhalten. Im Grundmaterial liegen zumindest bei einem Teil der faserförmigen Carboxylmethylcellulosesalze Polyelectrolytkomplexe vor. Das geformte Gebilde ist dann schließlich über die Dehydratation des Grundmaterials erhältlich.
Zunächst wird eine Suspension von faserförmigen Salzen der Carboxymethylcellulose hergestellt. Dann wird das kationische wasserlösliche Polymer zugefügt. Das kationische wasserlösliche Polymer besitzt mindestens ein primäres, sekundäres, tertiäres oder quartäres Stickstoffatom. Das kationische wasserlösliche Polymer besitzt neben den vorgenannten Stickstoffatomen im wesentlichen keine weiteren funktionellen Gruppen, durch die eine Quervernetzung erfolgen kann. Bei dem Hinzufügen des wasserlöslichen kationischen Polymers zur Suspension wird das Grundmaterial erhalten. Im Grundmaterial liegen zumindest bei einem Teil der faserförmigen Carboxylmethylcellulosesalze Polyelectrolytkomplexe vor. Das geformte Gebilde ist dann schließlich über die Dehydratation des Grundmaterials erhältlich.
Die erfindungsgemäßen geformten Gebilde sind auf verschiedenen
Wegen erhältlich. Zunächst bestehen Verfahren
zur Herstellung von blattähnliche Gebilden: Die Papierherstellung
und das Trocknen erfolgt bei dem o. g. Grundmaterial
mittels üblicher Papierherstellungsverfahren. So
sind absorbierende blattähnliche Fasergebilde erhältlich.
Zur Herstellung geformter Gebilde können Formverfahren
verwendet werden. Zum Beispiel durch Eintauchen eines konvexen
Drahtnetzes in das vorstehend genannte Grundmaterial. Der
Innendruck im Drahtnetzwerk wird sodann reduziert, so daß
sich die Fasern auf dem Netzwerk sammeln. Nach Pressen
und Trocknen wird das Netzwerk entfernt und ein der Form
des Netzwerks entsprechendes Fasergebilde erhalten. Die
Verwendung von beliebig gestalteten Drahtnetzwerken erlaubt
die Herstellung von verschieden geformten Adsorptionsfasergebilden.
Bei der Herstellung des Absorptionsfasergebildes können
neben den o.g. Substanzen Holzpulpe, holzfreie Pulpe, gelöste
Pulpe, semisynthetische Fasern für die Papierherstellung,
synthetische Fasern für die Papierherstellung,
und anorganische Fasern für die Papierherstellung miteinander
vermischt werden. Das Mischungsverhältnis liegt
vorzugsweise bei weniger als 50%, insbesondere bei weniger
als 25%. Ferner können geringe Mengen von Chemikalien
zugefügt werden, die die Naßwebstärke des Absorptionsfasergebildes
erhöhen.
Das wasserlösliche kationische Polymer besitzt wie gesagt
außer primären, sekundären, tertiären und quartären
Stickstoffatomen keine zur Quervernetzung befähigten
funktionellen Gruppen. Die Polyelectrolytkomplexe mit dem
wasserlöslichen kationischen Polymer werden daher in mindestens
einem Teil der Salze der CMC-Fasern gebildet. Das
absorbierende Fasergebilde besitzt daher ausreichende
Naßwebstärke. Die CMC-Fasern sind durch das kationische
wasserlösliche Polymer miteinander verbunden. Die Verknüpfung
der CMC-Fasern erfolgt so, daß die Carboxylgruppen
der CMC-Fasern mit den quartären Stickstoffatomen des
wasserlöslichen kationischen Polymers ionische Bindungen
eingehen. Die Carboxylgruppen können auch mit primären
und sekundären Stickstoffatomen (den primären oder sekundären
Aminogruppen) reagieren. Beim Trocknen erfolgt eine
Dehydratation und die Bildung von Amiden. Wenn nach der
Bildung der Polyelectrolytkomplexe noch freie
Carboxylgruppen
vorhanden sind, so werden diese im Trocknungsschritt
zu entsprechenden Säureanhydriden dehydratisiert.
Somit bleibt auch nach dem Quellen und dem Gelieren das
Fasergebilde der Salze der CMC-Fasern erhalten. In den
vielen Poren zwischen den Fasern ist daher ausreichend
Wasser speicherbar.
Werden jedoch kationische Polymere mit anderen funktionellen
Gruppen an Stelle von Glycidylgruppen, verwendet,
würde eine Quervernetzung der CMC-Fasern über kovalente
Bindungen erfolgen. Dies würde die Bildung der
Polyelectrolytkomplexe stören. Wasser wäre hauptsächlich
in dem gequollenen Gel auf den CMC-Fasersalzen gespeichert.
Das in einem gequollenen Gel auf den CMC-Fasersalzen
absorbierte Wasser kann nicht mittels einer äußeren
Kraft entfernt werden. Ist zuviel Wasser absorbiert, so
entsteht zumeist Schleim.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das Wasser in den Poren
zwischen den Fasern absorbiert, wie in etwa bei einem
porösen Schwamm. Das Wasser in den Poren zwischen den Fasern
kann bei Einwirken einer äußeren Kraft leicht austreten.
Obwohl das erfindungsgemäße absorbierende Fasergebilde
zwischen dem 7- und 15fachen seines Eigengewichts
Wasser absorbieren kann, entsteht dennoch kein
Schleim. Daher ist auch keine eigene Oberflächenschicht
zur Vermeidung der Schleimbildung erforderlich. Das Absorptionsfasergebilde
kann daher als blattähnliches Gebilde
ohne besondere Oberflächenschichten verwendet werden.
Das Absorptionsfasergebilde kann auch in andere Gebildeformen
gebracht werden. Das erfindungsgemäße Absorptionsfasergebilde
kann auch beliebig wiederverwendet werden,
da das Wasser bei Einwirken einer äußeren Kraft austritt.
Bei der Herstellung ist zum Schluß auch keine alkalische
Beschichtung des Absorptionsfasergebildes erforderlich.
Das Absorptionsfasergebilde besitzt somit einen
neutralen pH. Das erfindungsgemäße Fasergebilde kann daher
ohne Probleme direkt mit Nahrungsmitteln oder dem
menschlichen Körper in Kontakt kommen.
Selbstverständlich können mit Hilfe einer Papiermaschine
auch einzelne Blattgebilde aus dem Grundmaterial mit den
Absorptionsfasern hergestellt werden. Es können aber mit
Hilfe einer mehrzylindrigen Papiermaschine auch Mehrfach-
Naßgewebe aus dem gleichen absorbierenden Fasergrundstock
hergestellt werden. Mehrere Naßgewebe werden dann zu einem
Tuch mit hohem Grundgewicht verbunden. Es können auch
mehrere Naßgewebe aus verschiedenen Arten von absorbierenden
Fasergrundmaterialien hergestellt und zu einem
mehrschichtigen Papiergewebe verbunden werden. Das Naßgewebe
des Absorptionsfasergebildes kann auch mit einem
synthetischen Harzfilm beschichtet sein. Fazit: Es sind
alle Arten von beschichteten Gebilden möglich.
Die Erfindung wird nun anhand einiger Beispiele näher beschrieben.
Der Wasserabsorptionsgrad, die Naßzugfestigkeit,
die Schleimbildung im Nassen und der pH der Probenoberfläche
wurden in den Beispielen wie folgt gemessen:
Die Testproben (10 cm Breite × 12 cm Länge) wurden zuerst
30 min in 1000 ml Leitungswasser eingetaucht. Dann wurden
sie herausgezogen und eine Minute an einem Ende hochgehalten,
so daß überschüssiges Wasser abtropfen konnte.
Dann wurde das Gewicht der Testproben gemessen. Die Wasserabsorption
wurde nach folgender Gleichung berechnet:
Wasserabsorption (g/g)= [{Gewicht der Testprobe nach Entfernen des überschüssigen Wassers (g)} - {Gewicht der luftgetrockneten Testprobe (g)}] ÷ [Gewicht der luftgetrockneten Testprobe (g)]
Wasserabsorption (g/g)= [{Gewicht der Testprobe nach Entfernen des überschüssigen Wassers (g)} - {Gewicht der luftgetrockneten Testprobe (g)}] ÷ [Gewicht der luftgetrockneten Testprobe (g)]
Die Testproben (15 mm Breite × 200 mm Länge) wurden
30 min in 20°C warmes Leitungswasser getaucht. Danach
wurden die Proben aus dem Wasser gezogen und anhaftendes
Wasser mit Filterpapier entfernt. Die Naßzugfestigkeit
wurde mit einem Schopper-Zugfestigkeitsmesser ermittelt.
Die Testproben (10 cm Breite × 12 cm Länge) wurden 3 min
in 1000 ml Leitungswasser getaucht. Dann wurden die Proben
aus dem Leitungswasser genommen und die Fühlung der
Oberfläche mit Hilfe eines Befühltests bewertet.
Die Testproben wurden mit pH-Indikatorlösung benetzt und
dessen Färbung anhand eines Standards bewertet.
NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad (D.S.): 0,43; Grad der
Basensättigung: 90%) wurden in Wasser zu einer 1,5%-
Suspension dispergiert. Dann wurde Polyaminharz (das Harz
enthält quartäre und tertiäre N-Atome; mittleres Molekulargewicht:
10 000; ca.: 5,8×10-3 Äquivalent/g bei pH 6;
dieses Harz wird in den nachstehenden Beispielen mit "FR-
2P" abgekürzt) zu der vorgenannten Suspension unter Rühren
bis zu einem Mischungsverhältnis von 2,0 Gew.-% bezogen
auf die NaCMC-Fasern zugefügt. Damit war das Grundmaterial
fertig. Aus dem Grundmaterial wurde dann in einer
Zylinderpapiermaschine ein absorbierendes Faserblatt mit
einem Grundgewicht von 70 g/m² gefertigt.
Dann wurde die Wasserabsorption, die Naßzugfestigkeit,
die Schleimbildung im Nassen an dem resultierenden Absorptionsfasertuch
untersucht und bewertet. Die Ergebnisse
für dieses Absorptionsfasertuch sind in Tabelle 1
gezeigt. Daneben wurde auch ein Papiergewebe unter den
gleichen Bedingungen untersucht. Auch die Ergebnisse für
das Papiergewebe sind in Tabelle 1 zum Vergleich gezeigt.
Der Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß das Tuch nach Beispiel 1
zwischen dem 1- und 12fachen seines Eigengewichts
Wasser absorbieren konnte. Sogar nach der Wasserabsorption
besaß das Gewebe eine hohe Naßzugfestigkeit
und konnte daher seine Blattstruktur halten. Die NaCMC-
Fasern in dem Tuch mit dem absorbierten Wasser besaßen
eine hohe Gelfestigkeit und Flexibilität. Das Tuch war
daher gleichfalls flexibel und es war keine Schleimbildung
zu beobachten. Der pH auf der Tuchoberfläche betrug
6 bis 7; er war also neutral.
Als nächstes wurden damit zwei Einweg-Lunchpaketschachteln
hergestellt. Die Schachteln bestanden jeweils aus
Polystyrolschaum und enthielten je ein Gefäß mit einem
Deckel. Auf der Innenseite der Schachtelklappe wurde ein
Haftschmelzkleber aufgebracht und dann das o.g. Absorptionsfasertuch
auf die Innenseite der Klappe aufgeklebt.
Dann wurde jede Lunchschachtel mit 300 g frisch gekochtem
Reis gefüllt und die Schachtel wieder verschlossen. Eine
Schachtel hatte also eine Klappe mit einem absorbierenden
Fasertuch und die andere nicht. Die Lunchschachteln mit
dem Reis wurden vier Stunden stehengelassen. Danach wurden
die Klappen geöffnet und der Zustand des Reises begutachtet.
Der Reis in der Schachtel mit der Klappe und
dem Absorptionsfasertuch besaß eine Feuchtigkeit, wie sie
gekochtem Reis entspricht, da das Kondenswasser aus dem
Reis im Absorptionsfasertuch absorbiert war. Der Reis war
daher nicht wässerig. Demgegenüber war der Reis in der
ursprünglichen Schachtel ohne Fasertuch wässerig, denn
das Kondenswasser war hier im Reis absorbiert. Der Reis
war somit erheblich schlechter.
Das Kondenswasser aus dem Dampf wurde also im erfindungsgemäßen
Absorptionsfasertuch gespeichert. Das Absorptionsfasertuch
verhinderte also, daß sich Kondenswasser
an der Speise, bzw. dem Reis, niederschlagen konnte. Das
Absorptionsfasertuch ist aber auch für die Verpackung
bzw. zum Einwickeln anderer Speisen geeignet.
NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad: 0,43; Grad der Basensättigung:
100%) wurden in Wasser zu einer 1,5%-Suspension
dispergiert. Dann wurde Polyethyleniminharz (das
Harz ist verzweigt und besitzt primäre, sekundäre und
tertiäre N-Atome; mittleres Molekulargewicht: 20 000) zu
der o.g. Suspension unter Rühren bis zu einem Mischungsverhältnis
von 1 Gew.-%, bezogen auf die NaCMC-Fasern, zugefügt.
Damit war das Grundmaterial fertig. Aus diesem
Grundmaterial wurde dann von Hand gemäß der JIS P8209 ein
Tuch mit einem Flächengewicht von 60 g/m² hergestellt.
Das erhaltene handgemachte Absorptionsfasertuch wurde
dann auf seine Wasserabsorption, seine Naßzugfestigkeit
sowie die Schleimbildung im Nassen getestet. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 1 gezeigt. Der Tabelle 1 ist zu
entnehmen, daß das Blatt nach Beispiel 2 bis zum 13fachen
seines Eigengewichts Leitungswasser absorbieren
konnte. Sogar nach der Wasserabsorption besaß das Blatt
eine hohe Naßzugfestigkeit, so daß es seine Blattstruktur
halten konnte. Da die CMC-Fasern in dem Blatt das Wasser
mit hoher Gelstärke absorbierten, entstand kein Schleim.
Der pH der Blattoberfläche lag zwischen 6 und 8. Das heißt,
das Absorptionsfasertuch nach Beispiel 2 ähnelt dem Tuch
aus Beispiel 1.
NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad: 0,43; Grad der Basensättigung:
95%) wurden in Wasser zu einer 1,5%igen Suspension
dispergiert. Dann wurde Polyaminharz (FR-2P) zur
vorgenannten Suspension unter Rühren bis zu einem Mischungsverhältnis
von 2 Gew.-% bezogen auf die NaCMC-Fasern
zugefügt; damit war das erste Grundmaterial fertig.
Als zweites Grundmaterial wurde eine lösliche Pulpe entfasert
und auf eine Konzentration von 1,5% eingestellt.
Das erste und zweite Grundmaterial wurden gemischt und ein
Papiergrundmaterial erhalten. Das Mischungsverhältnis vom
ersten zum zweiten Material betrug 80 Gew.-% zu 20 Gew.-%.
Aus diesem Papiergrundmaterial wurde dann mit Hilfe einer
Zylinderpapiermaschine ein Blatt mit einem Flächengewicht
von 30 g/m² hergestellt.
Das so erhaltene absorbierende Faserblatt wurde dann auf
Wasserabsorption, Naßzugfestigkeit, Schleimbildung im
Nassen untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Der Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß das Blatt nach Beispiel
3 bis zum 10fachen seines Eigengewichts Leitungswasser
absorbieren konnte. Sogar nach der Wasserabsorption
besaß das Blatt eine hohe Naßzugfestigkeit, so daß
es seine Blattstruktur halten konnte. Die CMC-Fasern in
dem Blatt mit dem absorbierten Wasser besaßen eine hohe
Gelstärke und Flexibilität. Das Blatt war daher gleichfalls
flexibel, und es trat kein Schleim auf. Der pH der
Blattoberfläche lag zwischen 6 und 7; er war somit neutral.
Auf diesem absorbtionsfähigen blattförmigen Fasergebilde
wurde ein Harz mit hohem Wasserabsorptionsvermögen mit
einem Gewicht von 15 g/m² verteilt. Das betreffende Absorptionsfaserblatt
wurde dann auf das ausgebreitete Harz
gelegt und in einem Bossierungsprozeß ein laminiertes
Gebilde hergestellt: Das erfindungsgemäße Laminatgebilde
besaß drei Schichten: Absorptionsfaserblatt/Harz mit hoher
Wasserabsorption/Absorptionsfaserblatt. Als Vergleich
dazu wurde ein beschichteter Körper mit folgenden drei
Schichten hergestellt: eine Lage Papiergewebe/Harz mit
hoher Wasserabsorption/eine weitere Lage Papiergewebe.
Das Papiergewebe wog jeweils ca. 18 g/m². Die o. g. Laminargebilde
wurden dann jeweils auf ihre Wasserabsorption
getestet. Es zeigte sich, daß die Wasserabsorptionsgeschwindigkeit
am Laminargebilde mit den absorbierenden
Faserschichten größer war als bei dem beschichteten Vergleichsgebilde.
Ferner zeigte sich, wenn Wasser auf die
absorbierenden Faserschichten des Laminargebildes fällt,
daß dann die Wassertropfen zerstäubt und in den absorbierenden
Fasertuchschichten des laminierten Gebildes absorbiert
werden. Das Wasser in den Poren zwischen den Fasern
des absorbierenden Fasertuches konnte daher schnell
vom Harz mit dem hohen Wasserabsorptionsvermögen absorbiert
werden. Die absorbierende Faserschicht selbst war
daher fast trocken. Daher wird sogar dann, wenn wieder
Wasser auf das absorbierende Fasertuch des Laminatgebildes
fällt, dieses rasch im Tuch absorbiert.
Damit wurden übliche Monatsbinden, Einwegwindeln hergestellt.
Zum einen durch Kombination einer flaumigen
Pulpe mit o.g. Vergleichslaminatstruktur (mit den drei
Schichten: Papiergewebe, Harz mit hoher Wasserabsorptionskraft,
Papiergewebe). Die flaumige Pulpe ist aber
sehr voluminös. Anstelle dieser Kombination ist auch ein
laminiertes Gebilde mit dem absorbierenden Faserblatt
geeignet. Die Monatsbinden, Wegwerfwindeln sind somit
kleiner und dünner.
Es wird ein zweilagiges Tuch mit einer Absorptionsschicht
und einer heißsiegelnden Schicht hergestellt. Dies erfolgt
folgendermaßen: NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad:
0,43, Grad der Basensättigung: 90%) werden in Wasser zu
einer 1,5%igen Suspension dispergiert. Dann wird Polyaminharz
(FR-2P) zu der Suspension unter Rühren bis zu
einem Mischungsverhältnis von 2 Gew.-% bezogen auf die
NaCMC-Fasern hinzugegeben. Damit ist das erste Grundmaterial
fertig. Auf der anderen Seite wurden viele kernhülleartige,
schmelzklebende Bikomponentenfasern (NBF®,
Warenzeichen der Fa. Daiwabo Co., Ltd., Japan; nachstehend
mit "NBF" abgekürzt) als zweites Grundmaterial mit
1,5% Endkonzentration dispergiert. Der erste und der
zweite Stock wurden gemischt und so ein erstes Papiergrundmaterial
erhalten. Das Mischungsverhältnis von erstem
zu zweitem Grundstock betrug 80 Gew.-% zu 20 Gew.-%.
Aus diesem ersten Papiergrundmaterial wurde die wasserabsorptive
Lage hergestellt. Bei diesem Verfahren wurden
NBF verwendet, um wie nachstehend erläutert die Wärmesiegelschicht
mit der wasserabsorbierenden Schicht zu
verbinden und um so die Naßzugfestigkeit der wasserabsorbierenden
Schicht zu erhöhen.
Andererseits wurde gebleichte Sulfatpulpe aus Weichholz
(nachstehend als "NBPK" bezeichnet) solange geschlagen,
bis sie eine Freiheit von 550 ml CSF (Kanadische Standardfreiheit)
besaß. Dann wurden Chemikalien (Kymene®;
Warenzeichen der Fa. Dic-Hercules Chemicals Incorporated)
zur Erhöhung der Naßzugfestigkeit des Papiers zugefügt.
Das Verhältnis der zugefügten Chemikalien lag bei 0,3
Gew.-% Feststoff bezogen auf das absolute Trockengewicht
von NBKP. Daraufhin wurden NBF und NBKP in einem Gewichtsverhältnis
von 40 Gew.-% zu 60 Gew.-% gemischt. Damit
war das zweite Papiergrundmaterial für die Herstellung
der Heißsiegelschicht fertig.
Es wurde eine Papierzylindermaschine mit zwei Zylindern
verwendet. In diese Zylinder wurden jeweils das erste und
das zweite Papiergrundmaterial gegeben. Das erste Naßgewebe
mit dem ersten Papiergrundmaterial und das zweite
Naßgewebe aus dem zweiten Papiergrundmaterial wurden dann
zu einem zweilagigen Tuch mit einem Flächengewicht von
70 g/m² verbunden. Eine Oberfläche des zweilagigen Tuchs
konnte somit Wasser absorbieren und die andere heißverschweißen.
Die wasserabsorbierende Schicht besaß ein Flächengewicht
von 50 kg/m², die Heißsiegelschicht ein Flächengewicht
von 20 g/m².
Das so erhaltende zweilagige Tuch wurde dann auf Wasserabsorption,
Naßzugfestigkeit und Schleimbildung im Nassen
bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Der Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß die laminierte Struktur
mit der Lage des erfindungsgemäßen Absorptionsfasergebildes
bis zum 8fachen seines Eigengewichts Leitungswasser
absorbieren konnte. Das Gebilde besaß auch nach
der Absorption des Wassers eine hohe Naßzugfestigkeit, so
daß sie ihre Blattstruktur halten konnte. Die CMC-Fasern
in dem Blatt mit dem absorbierten Wasser besaßen eine
hohe Gelfestigkeit. Daher war auch keine Schleimbildung
zu beobachten. Der pH der Blattoberfläche lag zwischen 6
und 7. Er war somit neutral.
Dann wurde die Heißsiegelung bei einer Temperatur von
160°C und einem Druck von 2 kg/cm² (0,196 MPa) 2 sec.
lang durchgeführt. Dabei wurden die zwei Abschnitte der
heißschweißenden Oberfläche der zwei Tuchlagen zusammengefügt.
Das mit dieser Heißverschweißung erhaltene Teststück
besaß eine Breite von 15 mm. Die Heißschweißfestigkeit
wurde mit einem T-förmigen Anhaftungstester geprüft.
Sie betrug 500 g auf 15 mm (327 N/m). Dies ist für den
Gebrauch eine ausreichende Größe.
Dem Beispiel 4 ist zu entnehmen, daß mit Hilfe des Absorptionsfasergebildes
ein Verbundblatt aus zwei Lagen,
der Heißsiegellage und der wasserabsorbierenden Lage,
erhältlich ist. Das Absorptionsfasergebilde kann somit
leicht mit anderen Materialien, wie synthetische Harzfilme,
kombiniert werden. Die Verwendung der Absorptionsfasergebildes
gemeinsam mit anderen Materialien ermöglicht
auch die einfache Herstellung von Taschen.
NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad: 0,35; Grad der Basensättigung:
95%) wurden in Wasser zu einer 1,5%igen Suspension
dispergiert. Dann wurde Polyaminharz (FR-2P) zu
dieser Suspension unter Rühren bis zu einem Mischungsverhältnis
von 3 Gew.-% bezogen auf die NaCMC-Fasern zugefügt.
Damit war das erste Grundmaterial zum Formen fertig.
Dann wurde eine konvexe schalenartige Form mit einer
Länge von 20 cm, einer Breite von 20 cm und einer Höhe
von 10 cm hergestellt. Die Seitenflächen der Form und der
Boden der Schale bestanden aus porösen Metallplatten, die
mit einem Drahtnetzwerk (150 mesh) versehen waren. Die
Form wurde mit einer Saugpumpe versehen und der Druck in
der Form herabgesetzt.
Dann wurde die Form in das vorgenannte Formgrundmaterial
eingetaucht. Dabei schied sich auf den Oberflächen des
Drahtnetzwerkes 2 bis 3 mm Fasermaterial ab, da der Druck
in der Form geringer war. Dann wurde durch Druck dehydratisiert
und getrocknet. Und schließlich wurde der geformte
Gegenstand der konvexen Form entnommen.
Der so erhaltene Formgegenstand wurde auf seine Wasserabsorption
sowie der Schleimbildung im Nassen bewertet.
Der Gegenstand konnte bis zum 10fachen seines Eigengewichts
Leitungswasser absorbieren. Sogar nach der Absorption
des Wassers besaß der Formartikel eine hohe Naßzugfestigkeit
und konnte daher seine Formstruktur halten.
Die NaCMC-Fasern in dem Formgegenstand mit dem absorbierten
Wasser hatten eine hohe Gelfestigkeit und Flexibilität.
Der Formgegenstand war daher gleichfalls flexibel.
Demgemäß entstand auch kein Schleim. Der pH auf der Oberfläche
des Artikels lag zwischen 6 und 7.
NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad: 0,43; Grad der Basensättigung:
95%) wurden in Wasser zu einer 1%igen Suspension
dispergiert. Dann wurde ein kationisches Polyacrylamidharz
(AG Fix M15; Handelsname der Fa. Meisei
Chemical Works, Ltd., Japan; das Harz besaß quartäre N-
Atome; ca.: 4,5 × 10-3 Äquivalent/g) zu der vorgenannten
Suspension unter Rühren bis zu Mischungsverhältnissen von
jeweils 2 und 4 Gew.-% bezogen auf die NaCMC-Fasern zugefügt.
Es wurden also zwei Grundmaterialien hergestellt.
Aus diesen Grundmaterialien wurde dann von Hand gemäß der
JIS P 8209 zwei Arten von Tüchern mit einem Flächengewicht
von 60 g/m² hergestellt. Die so erhältlichen von
Hand hergestellten absorbierenden Fasertücher wurden dann
auf Wasserabsorption, Naßzugfestigkeit sowie Schleimbildung
im Nassen untersucht. Die Ergebnisse der beiden von
Hand gefertigten Blättern sind in Tabelle 2 gezeigt. Zum
Vergleich dazu wurde eine celluloseartige ungewebte Trocken-Kettware
mit einem Flächengewicht von 68 g/m² in
gleicher Weise untersucht. Die Ergebnisse für diese Ware
sind neben denen für Hand gefertigte Tücher in Tabelle 2
gezeigt.
Der Tabelle 2 ist zu entnehmen, daß das erfindungsgemäße
Tuch nach Beispiel 6 bis zum 10- und 11fachen seines Eigengewichtes
Leitungswasser absorbieren konnte. Auch nach
der Absorption des Wassers besaß das Tuch eine hohe Naßzugfestigkeit
von 90 bis 120 g auf 15 mm (59 bis 78 N/m)
und konnte somit seine Blattstruktur halten. Die NaCMC-Fasern
in dem Tuch besaßen auch nach der Wasserabsorption
eine hohe Gelfestigkeit und Flexibilität. Somit trat auch
kein Schleim auf. Der pH der Tuchoberfläche lag zwischen
6 und 7; er war somit neutral.
NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad: 0,43; Basensättigungsgrad:
95%) wurden in Wasser bis zu einer 1%igen Suspension
dispergiert. Dann wurde zu der o.g. Suspension unter
Rühren Chitosan-Lösung (das Chitosan enthält primäre und
sekundäre N-Atome; ca.: 4,2 × 10-3 Äquivalent/g; erhältlich
durch Lösen von Chitosan in einer wäßrigen Lösung
mit Milchsäure bis zu einer Endkonzentration von 2,5%)
bis zu einem Mischungsverhältnis von 2,5 Gew.-% sowie
10 Gew.-% bezogen auf die NaCMC-Fasern zugefügt. Es wurden
also zwei Grundmaterialien hergestellt. Aus diesen Grundmaterialien
wurden dann gemäß der JIS P8209 zwei verschiedene
Arten von Tüchern handgefertigt, die jeweils
ein Flächengewicht von 60 g/m² besaßen.
Die so erhaltenen handgemachten Absorptionsfaserblätter
wurden dann auf Wasserabsorption, Naßzugfestigkeit sowie
Schleimbildung im Nassen - genauso wie in Beispiel 6 -
untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Der Tabelle 2 ist zu entnehmen, daß das in Beispiel 7
hergestellte Tuch zwischen dem 7fachen und dem 9fachen
seines Eigengewichtes Leitungswasser absorbieren konnte.
Sogar nach der Absorption des Wassers besaß das Tuch eine
hohe Naßzugfestigkeit zwischen 210 und 450 g/15 mm (137
bis 294 N/m) und konnte daher seine Blattstruktur halten.
Die NaCMC-Fasern in dem Tuch mit dem absorbierenden Wasser
besaßen eine hohe Gelfestigkeit. Somit entstand genauso
wie in Beispiel 6 kein Schleim. Der pH der Tuchoberfläche
betrug zwischen 6 und 7; er war somit neutral.
50 Gew.-% Methacryloyloxyethyl-trimethylammoniumchlorid und
50 Gew.-% Acrylamid wurden in Wasser bis zu einer Endkonzentration
von 10 Gew.-% aufgelöst. Dann wurde die Lösung
auf 70 bis 75°C erhitzt, so daß die zwei Verbindungen polymerisieren
konnten. Ammoniumpersulfat wurde dabei als
Initiator verwendet. Durch fraktionelle Präzipitation in
einem Wasser-Methanol-System wurde dann die Lösung gereinigt
und das Copolymer aus den zwei o.g. Verbindungen erhalten.
Das so erhältliche Polymer enthielt quartäre N-Atome
und ca. 3,2 · 10-3 Äquivalent/g bei pH 6.
Dann wurden NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad: 0,43; Basensättigungsgrad:
95%) in Wasser zu einer 1%igen Suspension
dispergiert. Das vorstehend hergestellte Copolymer
(4 Gew.-% bezogen auf NaCMC-Fasern) wurde in Wasser zu einer
1%igen Lösung aufgelöst. Die Lösung des Copolymers
wurde dann zu einer Suspension mit NaCMC-Fasern unter
Rühren zugefügt. Damit war das Grundmaterial fertig. Aus
diesem Grundmaterial wurden dann von Hand Tücher mit einem
Flächengewicht von 60 g/m² nach der JIS P8209 hergestellt.
Die so erhaltenen handgefertigten Fasertücher wurden dann
auf Wasserabsorption, Naßzugfestigkeit sowie Schleimbildung
im Nassen untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2
gezeigt. Das Tuch nach Beispiel 8 konnte bis zum 10fachen
seines Eigengewichtes Leitungswasser absorbieren.
Und auch nach der Absorption des Wassers besaß das Tuch
eine hohe Naßzugfestigkeit von 100 g auf 15 mm (65 N/m),
so daß es seine Blattstruktur halten konnte. Die NaCMC-Fasern
in dem Tuch mit dem absorbierten Wasser besaßen
eine hohe Gelfestigkeit, und eine Schleimbildung war
nicht zu beobachten. Der pH der Tuchoberfläche lag
zwischen 6 und 7; er war somit neutral.
Dimethylamin wurde zu einer Flüssigkeit auf -20°C abgekühlt.
Dann wurden 92 g Epichlorhydrin (1 Mol) mit einer
Temperatur von 15°C tropfenweise zu 45 g verflüssigtem
Dimethylamin (66 ml, 1 Mol) über zwei Stunden zugegeben.
Die resultierende Mischung wurde vier Stunden bei 15°C
stehengelassen und dann 20 ml reines Wasser zugefügt.
Die Lösung der Mischung wurde anschließend 24 Stunden auf
70°C erhitzt und eine Polyaddition von sekundärem Amin an
Epichlorhydrin durchgeführt. Um das Polymer in fester
Form zu erhalten, wurde die vorgenannte Reaktionslösung
in Aceton gegeben und präzipitiert. Das resultierende
Präzipitat wurde dann getrocknet. Der ca. des Polymers
betrug 6,2 × 10-3 Äquivalent/g bei pH 6. Das mittlere Molekulargewicht
des Polymers war 8900 (umgewandelter Wert
mit Styrol). Der Wert wurde durch Gelpermeationschromatographie
ermittelt. NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad: 0,43;
Grad der Basensättigung: 90%) wurden in Wasser zu einer 1%igen
Suspension dispergiert. Das vorstehend hergestellte feste
Polymer (2 Gew.-% bezogen auf die NaCMC-Fasern) wurde
in Wasser zu einer 1%igen Lösung gelöst. Diese Feststoff-Lösung
wurde unter Rühren zur NaCMC-Faser-Suspension
gegeben. Damit war das Grundmaterial fertig. Aus
diesem Grundmaterial wurde nach der JIS P8209 von Hand
ein Tuch mit einem Flächengewicht von 70 g/m² hergestellt.
Das so erhaltene Fasertuch wurde auf Wasserabsorption,
Naßzugfestigkeit sowie Schleimbildung im Nassen
untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Das
Tuch aus Beispiel 9 konnte bis zum 12fachen seines Eigengewichts
Leitungswasser absorbieren. Auch nach der Wasserabsorption
besaß das Tuch eine hohe Naßzugfestigkeit
von 110 g auf 15 mm (72 N/m), so daß es seine Tuchstruktur
erhalten konnte. Die NaCMC-Fasern im nassen Tuch besaßen
eine hohe Gelfestigkeit und Flexibilität. Das Tuch
war daher auch flexibel, und es wurde keine Schleimbildung
beobachtet. Der pH der Tuchoberfläche betrug zwischen 6
und 7; er war somit neutral.
62 g einer wäßrigen Lösung (1 Mol) mit 50 Gew.-% Monoethylamin
und 175 g Methanol wurden gemischt. Dann wurden
tropfenweise 184 g Epichlorhydrin (2 Mol) zur Mischung
gegeben, so daß die Reaktionstemperatur zwischen 30 und
40°C gehalten werden konnte. Die resultierende Mischung
wurde dann 12 h bei 40°C stehengelassen. Die Methanollösung
enthielt 51 Gew.-% partiell polymerisiertes bis-(3-
Chloro-2-hydroxypropyl)-methylamin. Dann wurden 279 g der
o.g. Methanollösung {0,5 Mol bis-(3-Chloro-2-hydroxypropyl)
methylamin}, 67 g N,N,N′,N′-Tetramethyl-1, 2-diaminoethan
(0,6 Mol) und 100 g reines Wasser gemischt und
bei 80 bis 90°C 20 Stunden stehengelassen. Dann wurden
nochmals 40 g reines Wasser zu dieser Flüssigkeit zugegeben
und gekühlt. Durch langsame Zugabe von konzentrierter
Schwefelsäure zu der gekühlten Flüssigkeit wurde
dann deren pH auf 4 eingestellt. Erhalten wurde ein Polymer
durch Polyaddition von primären Aminen, Epichlorhydrin
und Ditertiäramin. Dieses Polymer besitzt die Formel (VIII):
Der ca. dieses Polymers betrug 4,5 · 10-3 Äquivalent/g
bei pH 6. Die Viskosität einer wäßrigen Lösung mit
25 Gew.-% Polymer betrug 1,2 Pa × s.
Anschließend wurden NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad:
0,43; Grad der Basensättigung: 90%) in Wasser zu einer
1%igen Lösung dispergiert. Zu dieser NaCMC-Faser-Suspension
wurde unter Rühren eine Lösung des Polymers der Formel
(VIII) zugefügt. Die Menge an Polymer der Formel
(VIII) betrug 2 Gew.-% (als umgewandelter Wert) bezogen
auf die Gew.-% des Feststoffes mit den NaCMC-Fasern. Aus
diesem Grundmaterial wurden dann von Hand gemäß der JIS P8209
Tücher mit einem Flächengewicht von 70 g/m² hergestellt.
Die handgemachten Absorptionsfasertücher wurden dann auf
Wasserabsorption, Naßzugfestigkeit sowie Schleimbildung
im Nassen untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2
gezeigt. Das Tuch aus Beispiel 10 konnte bis zum 11fachen
seines Eigengewichts Leitungswasser absorbieren.
Auch nach der Absorption des Wassers besaß das Tuch eine
hohe Naßzugfestigkeit von 90 g/15 mm (59 N/m), so daß
es seine Blattstruktur halten konnte. Die NaCMC-Fasern in
dem Tuch mit dem absorbierten Wasser besaßen eine hohe
Gelfestigkeit und Flexibilität. Das Tuch besaß somit Flexibilität,
und es war keine Schleimbildung zu beobachten.
Der pH der Tuchoberfläche betrug 6 bis 7; er war somit
neutral.
116 g N,N,N′,N′-Tetramethylethylendiamin (1 Mol), 142 g
Dichlorethylether (1 Mol) und 150 g Wasser wurden zusammengerührt.
Die resultierende Mischung wurde dann
16 Stunden auf 80 bis 100°C erhitzt. Erhalten wurde eine
Lösung mit einem Polymer durch Polyaddition der Dihalogenverbindung
und des Ditertiäramins. Die Lösung enthielt
zu 63 Gew.-% Polymer der allgemeinen Formel (IX):
In diesem Polymer sind nahezu alle N-Atome quartär. Der
ca. des Polymers betrug 7,0×10-3 Äquivalent/g bei pH 6.
Dann wurden NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad: 0,43; Grad
der Basensättigung: 90%) in Wasser zu einer 1%igen Lösung
dispergiert. Zu der Suspension der NaCMC-Fasern
wurde dann eine Lösung des Polymers der Formel (IX) unter
Rühren zugegeben. Die Menge Polymer betrug dabei 2 Gew.-%
als umgewandelter Wert bezogen auf die Gew.-% Feststoff
der NaCMC-Fasern. Damit war das Grundmaterial fertig. Aus
diesem Grundmaterial wurden dann gemäß der JIS P8209 von
Hand Tücher mit einem Flächengewicht von 70 g/m² hergestellt.
Die so erhaltenen handgemachten Absorptionsfasertücher
wurden dann auf Wasserabsorption, Naßzugfestigkeit sowie
Schleimbildung im Nassen untersucht. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 2 gezeigt. Das Tuch aus Beispiel 11 konnte bis
zum 10fachen seines Eigengewichts Leitungswasser absorbieren.
Sogar nach der Absorption des Wassers besaß das
Tuch eine hohe Naßzugfestigkeit von 150 g/15 mm
(98 N/m), so daß es seine Blattstruktur halten konnte.
Die CMC-Fasern in dem Tuch mit dem absorbierten Wasser
besaßen eine hohe Gelfestigkeit und Flexibilität. Das
Tuch war daher gleichfalls flexibel, und es war keine
Schleimbildung zu beobachten. Der pH der Tuchoberfläche
betrug zwischen 6 und 7; er war somit neutral.
208 g Tetraethylenpentamin (1,1 Mol) wurden in 50 g reinem
Wasser aufgelöst. Zu dieser Lösung mit Tetraethylenpentamin
wurden 109 g Ethylendichlorid (1,1 Mol) tropfenweise
zugegeben. Zu der resultierenden Mischung wurden
dann weitere 50 g Wasser hinzugefügt. Diese Mischungslösung
wurde dann 3 Stunden unter leichtem Rückfluß erhitzt
und Polyethylenpolyamin-Hydrochlorid hergestellt. Daneben
wurden 90 g Natriumhydroxid (2,2 Mol) in 100 g reinem
Wasser gelöst. Diese NaOH-Lösung wurde zur Neutralisation
tropfenweise zu dem Polyethylen-Polyamin-Hydrochlorid zugegeben.
Das dabei als Nebenprodukt entstehende NaCl
wurde entfernt. Damit war die Lösung eines ersten Polyaminharzes,
nämlich Polyethylenpolyamin, fertig. Die Konzentration
der Lösung betrug 46 Gew.-%.
Dann wurden NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad: 0,43; Grad
der Basensättigung: 90%) in Wasser zu einer 1%igen Suspension
dispergiert. Zu dieser Suspension der NaCMC-Fasern
wurde dann unter Rühren eine Lösung mit Polyethylen-
Polyamin zugegeben. Die zugefügte Menge Polyethylen-Polyamin
betrug 2 Gew.-% (als umgewandelter Wert) bezogen auf
die Gew.-% des NaCMC-Faserfeststoffes. Damit war das
Grundmaterial fertig. Aus diesem Grundmaterial wurde dann
gemäß der JIS P8209 von Hand ein Tuch mit einem Flächengewicht
von 70 g/m² hergestellt.
Das so erhältliche handgemachte Fasertuch wurde dann auf
Wasserabsorption, Naßzugfestigkeit sowie Schleimbildung
im Nassen untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2
gezeigt. Das Tuch aus Beispiel 12 konnte bis zum 10fachen
seines Eigengewichts Leitungswasser absorbieren. Sogar
nach der Absorption des Wassers besaß das Tuch eine
hohe Naßzugfestigkeit von 95 g auf 15 mm (62 N/m), so daß
es seine Blattstruktur erhalten konnte. Die CMC-Fasern in
dem Tuch mit dem absorbierten Wasser besaßen eine hohe
Gelfestigkeit und Flexibilität. Das Tuch war daher
gleichfalls flexibel, und es war keine Schleimbildung zu
beobachten. Der pH der Tuchoberfläche betrug 6 bis 7; er
war somit neutral.
116 g Hexamethylendiamin (1 Mol) wurden in 108 g reinem
Wasser gelöst. In diese Lösung mit Hexamethylendiamin
wurden 92 g Epichlorhydrin (1 Mol) tropfenweise zugegeben.
Die resultierende Flüssigkeit wurde dann 20 Stunden
auf 45 bis 50°C erhitzt. Durch Zugabe von Essigsäure
wurde der pH der Flüssigkeit dann auf 5 eingestellt. Erhalten
wurde ein Polyaminharz mit einem Polykondensationspolymer
aus Diamin und Epichlorhydrin.
Dann wurden NaCMC-Fasern (Substitutionsgrad: 0,43; Grad
der Basensättigung: 90%) in Wasser zu einer 1%igen Lösung
dispergiert. Die o.g. Flüssigkeit wurde dann zu der
Suspension der NaCMC-Fasern unter Rühren zugegeben. Die
Menge zugefügten Polyaminharzes betrug 2 Gew.-% (umgewandelter
Wert) bezogen auf die Gew.-% des NaCMC-Faserfeststoffes.
Damit war das Grundmaterial fertig. Aus diesem
Grundmaterial wurde dann gemäß der JIS P8209 von Hand ein
Tuch mit einem Flächengewicht von 70 g/m² hergestellt.
Das so erhältliche handgemachte Fasertuch wurde dann auf
Wasserabsorption, Naßzugfestigkeit sowie Schleimbildung
im Nassen untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2
gezeigt. Das Tuch aus Beispiel 13 konnte bis zum 10fachen
seines Eigengewichts Leitungswasser absorbieren. Sogar
nach der Absorption des Wassers besaß das Tuch eine hohe
Naßzugfestigkeit von 90 g auf 15 mm (59 N/m), so daß es
seine Blattstruktur halten konnte. Die CMC-Faser im Blatt
mit absorbiertem Wasser besaß eine hohe Gelfestigkeit
und Flexibilität. Somit war das Tuch gleichfalls flexibel
und es war keine Schleimbildung zu beobachten. Der pH der
Tuchoberfläche lag zwischen 6 und 7; er war somit neutral.
Claims (6)
1. Absorptionsfasergebilde mit Fasern von Salzen der
Carboxymethylcellulose, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest
ein Teil der diese Salze bildenden ionischen
Gruppen der Carboxymethylcellulose mit kationischen
wasserlöslichen Polymeren Polyelectrolytkomplexe bildet,
wobei diese kationischen wasserlöslichen Polymere
als repetitive Einheiten primäre, sekundäre, tertiäre
oder quartäre Stickstoffatome aufweisen und wobei außer
diesen Stickstoffatomen keine funktionellen Quervernetzungs-
Gruppen in einer die Ausbildung der Polyelectrolytkomplexe
behindernden Menge vorliegen.
2. Absorptionsfasergebilde gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das kationische wasserlösliche Polymer
Chitosan oder ein Polymer mit mindestens einem
primären, einem sekundären, einem tertiären oder einem
quartären Stickstoffatom in der Seitenkette oder ein
Polymer mit mindestens einem primären, sekundären, tertiären
oder quartären Stickstoffatom in der Hauptkette
ist.
3. Absorptionsfasergebilde gemäß Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das kationische wasserlösliche Polymer
mindestens ein primäres, sekundäres, tertiäres
oder quartäres Stickstoffatom in der Hauptkette aufweist
und ein ionisches Polymer (Ionenpolymer), Polyethylenimin,
Polyaminharz oder Polyamin-Polyamid ist.
4. Verfahren zur Herstellung von Absorptionsfasergebilden
gemäß Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch:
Zugeben von wasserlöslichen kationischen Polymeren mit
repetitiven Einheiten mit mindestens einem primären,
sekundären, tertiären oder quartären Stickstoffatom,
die außer den Stickstoffatomen keine funktionellen, zur
Quervernetzung geeignete Gruppen, die die Bildung von
Polyelectrolytkomplexen beeinträchtigen, aufweisen, zu
einer Suspension von Fasern mit Salzen der Carboxymethylcellulose
und Dehydratisieren des so erhaltenen
Grundmaterials.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das kationische wasserlösliche Polymer ausgewählt
ist aus einer oder mehreren der nachfolgenden Verbindungen:
Chitosan, einem Polymeren mit mindestens einem
primären, sekundären, tertiären oder quartären Stickstoffatom
in der Seitenkette des Polymeren und einem
Polymer mit mindestens einem pimären, sekundären, tertiären
oder quartären Stickstoffatom in der Hauptkette.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polymer mindestens ein primäres, sekundäres,
tertiäres oder quartäres Stickstoffatom in der Hauptkette
aufweist und ausgewählt ist aus ionischen Polymeren
(Ionenpolymeren), Polyethylenimin, Polyaminharz und
Polyamin-Polyamid.
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