CZ290239B6

CZ290239B6 - Absorpční produkt a způsob jeho výroby

Info

Publication number: CZ290239B6
Application number: CZ19983018A
Authority: CZ
Inventors: Ingemar Thebrin; Svante Wahlen; Erik Lindgren; Kerstin Malmborg
Original assignee: Eka Chemicals Ab
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 2002-06-12
Also published as: ID16308A; JP2000508033A; DE69713310D1; PL328992A1; RU2141546C1; EP0889994B1; AU707581B2; NZ330307A; CN1205041A; BR9708289A; MX9803751A; SK130998A3; EP0889994A1; CZ301898A3; DK0889994T3; DE69713310T2; ES2176724T3; AU2314397A; CN1089388C; WO1997036047A1

Abstract

Zp sob v²roby absorp n ho materi lu se zv² enou sorp n kapacitou obsahuj c ho celul zov vl kna zahrnuje o et°en vl ken hydrofobn l tkou, v p° tomnosti vody, maj c specifickou povrchovou plochu alespo 50 m.sup.2.n./g, uveden m t to l tky do kontaktu s vl kny, kter maj obsah su iny alespo 20 %.\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby absorpčního materiálu se zvýšenou sorpční kapacitou, absorpčního materiálu vyrobeného tímto způsobem a absorpčních výrobků obsahujících tento materiál. Vynález se dále týká způsobu výroby absorpční struktury obsahující tento absorpční materiál.

Dosavadní stav techniky

Výraz sorpční kapacita, jak je zde použit, označuje rychlost, kterou absorpční materiál sorbuje tekutiny, například vodu nebo vodné roztoky včetně tělních tekutin, například moči, krve a menstruačních tekutin, nebo kapacitu zadržování tekutiny absorpčního materiálu nebo obě tyto vlastnosti. Sorpčním mechanizmem může být adsorpce nebo absorpce nebo kombinace těchto mechanizmů.

Výraz absorpční materiál, jak je zde použit, zahrnuje mimo jiné libovolný papír nebo papíru podobnou strukturu, jejichž hlavní složkou jsou celulózová vlákna a které nachází uplatnění zejména při absorpci kapalin, například vody nebo vodných roztoků, včetně tělních tekutin, například moči, krve a menstruačních tekutin. Příkladem takových papírů jsou hygienický papír a papír, který se impregnuje termosetovými pryskyřicemi při výrobě dekorativních laminátů.

Jak uvádí Ullmamťs encyclopedia of industrial chemistry, sv. A 18, strana 663, 1991, výraz hygienický papír zahrnuje celulózový savý papír, hedvábný a krepový papír, které se používají v domácnosti nebo ve zdravotnictví. Je známo, že rychlost sorpce kapaliny a kapacita zadržování kapaliny jsou důležité pro využití hygienického papíru ve zmíněných oblastech. To platí zejména pokud jde o absorpční výrobky, jakými jsou například hygienické vložky, vložky slipového typu, tampony, dětské pleny, bandáže, inkontinentní kalhotky pro dospělé apod. Dobrá absorpce kapaliny a kapacita zadržování kapaliny jsou zjevně nezbytným předpokladem pro funkčnost těchto produktů. Nicméně při použití je produkt tohoto druhu konstantě vystaven tlaku, který vyvolává hmotnost a pohyby nositele, a je tedy důležité, aby byla kapacita zadržování tekutiny absorpčního výrobku dostatečně vysoká pro zadržení absorpční tekutiny i pod tlakem. Pro pohodlí nositele je dále důležité, aby nedocházelo ke zpětnému smáčení kůže nositele tekutinou absorbovanou absorpčním produktem. Tento požadavek ještě zvyšuje nároky na kapacitu zadržování kapaliny absorpčního produktu. Pro zvýšení sorpční kapacity těchto výrobků se běžně používají určité polymemí materiály, které, pokud přijdou do kontaktu s vodou, tvoří hydrogely. Tyto materiály jsou známé jako superabsorbenty. Nicméně i když se zvýší sorpční kapacita výrobku, v důsledku navázání kapaliny na částice superabsorbentu, sorpční aktivita celulózových vláken, která tvoří hygienický papír jako takový, se ve skutečnosti použitím těchto superabsorbentů nezvýší.

Další oblastí, pro kterou je sorpční kapacita celulózových materiálů důležitá, jsou lamináty, zejména tzv. dekorativní lamináty, které popisuje například patentový dokument US 3 373 071. Tyto lamináty běžně obsahují alespoň tři vrstvy: nosnou povrchovou vrstvu, potištěnou nebo strukturovanou vrstvu, která leží pod nosnou povrchovou vrstvou; střední vrstvu nesoucí nosnou povrchovou vrstvu; a potištěnou vrstvu. Všechny tyto vrstvy tvoří papírovou fólii impregnovanou termosetovou pryskyřicí. Nosnou povrchovou vrstvu zpravidla tvoří průsvitný papír, impregnovaný melaminovou pryskyřicí. Tato impregnace se provádí ponořením papim do vodného roztoku pryskyřice. Je zjevné, že sorpční kapacita papim je kritickým parametrem pro účinnost impregnace.

- 1 CZ 290239 B6

Cílem vynálezu je tedy poskytnout způsob výroby absorpčního materiálu se zlepšenou sorpční kapacitou.

Podstata vynálezu

Jak již bylo uvedeno, vynález poskytuje způsob výroby absorpčního materiálu se zlepšenou sorpční kapacitou, přičemž tento materiál obsahuje celulózová vlákna. Tento způsob zahrnuje ošetření vláken hydrofobní látkou, v přítomnosti vody, mající specifickou povrchovou plochu alespoň 50 m²/g, uvedením této látky do kontaktu s vlákny, která mají obsah sušiny alespoň 20 %.

Dá se předpokládat, že důvodem zlepšených sorpčních vlastností, které vykazují hydrofobní látky uvedeného druhu, může být to, že tyto látky absorbují povrchově účinné látky, které se přirozeně vyskytují v celulózových vláknech nebo na celulózových vláknech.

Ošetření vláken hydrofobní látkou znamená, že se částice látky uvedou do blízkosti vláken nebo do kontaktu s vlákny, jejichž obsah sušiny je alespoň 20 %, výhodněji alespoň 25 % a nejvýhodněji alespoň 30 %. To znamená, že způsob podle vynálezu lze provádět v rámci způsobu výroby absorpčního papíru, a to po odvodnění rouna papíroviny. Částice se udržují v blízkosti, nebo v kontaktu, s vlákny alespoň 10 sekund, výhodněji alespoň 5 sekund a zvláště výhodně alespoň 2 sekundy.

Specifická povrchová plocha částic hydrofobní látky, stanovená standardní metodou DIN 66131 modifikovanou níže popsaným způsobem, je alespoň 50 m²/g, výhodně alespoň 100 m²/g a nej výhodněji alespoň 200m²/g. Specifická povrchová plocha aktivního uhlí je 1000 m²/g, zeolitu typu ZSM-5 a typu A je 500 m²/g, zatímco jak zeolit X, tak zeolit Y mají specifickou povrchovou plochu 800 m²/g.

Hydrofobní látkou může být libovolná látka, která je v podstatě nerozpustná ve vodě. Hydrofobní látka nemá při výše naznačené specifické povrchové ploše rozpustnost vyšší než 1 g/100 g vody a výhodně ne vyšší než 0,1 g/100 g vody. Příkladem použitelných hydrofobních látek jsou aktivní uhlí, hydrofobní zeolity a polytetrafluorethyleny (tj. teflon). Tyto látky jsou výhodně porézní. U zvláště výhodného provedení je hydrofobní látkou aktivní uhlí nebo zeolit, který má hydrofobicitu nižší než 0,99 %, výhodně nižší než 0,90 % a vhodně nižší než 0,70 % hmotnosti reziduálního butanolu, stanoveno pomocí níže popsaného Testu reziduálního butanolu. Zvláště výhodnými zeolity jsou ty, které mají molární poměr SiO₂/Al₂O3 5.

I když hydrofobní látka může být kontaktována s vlákny jak v suchém, tak v mokrém stavu, je výhodné, pokud je tato látka obsažena ve vodné směsi, zpravidla ve formě disperze nebo suspenze. Směs se na rouno papíroviny aplikuje postřikem, a to v množství 0,1 až 10 kg/t suché papíroviny, výhodně v množství 0,5 až 5 kg/t. Hydrofobní látku lze případně aplikovat poléváním rouna touto látkou, výhodně obsaženou ve vodné směsi, nebo ponořením rouna do této směsi.

Ošetření lze provádět v přítomnosti retenčního činidla, jehož úkolem je zajistit aby se dostatečné množství částici hydrofobní látky udrželo v kontaktu s vlákny nebo v jejich blízkosti dostatečně dlouho pro dosažení dostatečného efektu. Příkladem výhodných retenčních činidel jsou polysacharidy, například škrob, deriváty celulózy, xantanová guma, guarová guma a synteticky připravené homopolymery, například polyakrylamid (PAM), polyamidamin (PAA), polydialyldimethylamoniumchlorid (polyDADMAC), polyethylenimin (PEI) a polyethylenoxid (PEO) nebo jejich kopolymery.

-2 CZ 290239 B6

I když může tato látka po ošetření zůstat v absorpčním papíru, nelze tuto podmínku považovat za podstatnou pro vynález. Ve skutečnosti i když po ošetření zůstane v absorpčním papíru méně než 65 %, řekněme méně než 30 % nebo dokonce jen 1 %, látky použité při ošetřování, dojde k poměrně podstatnému zvýšení sorpčního účinku v porovnání s neošetřeným papírem. Nicméně v některých případech může být ponechání podstatnějšího množství na papíře výhodné, například pokud je touto látkou hydrofobní zeolit, který eliminuje zápach charakteristický pro absorpční výrobky, jakými jsou například pleny a dámské hygienické absorpční produkty, viz patent US 4 826 497 a přihláška WO 91/11977. Nicméně je třeba říci, že uvedené patentové dokumenty nepopisují použití zeolitu pro ošetření vláken v přítomnosti vody.

Vynález se rovněž týká absorpčního materiálu vyrobeného způsobem podle vynálezu, zejména hygienického papíru a absorpčních výrobků, jakými jsou například pleny, hygienické vložky, vložky slipového typu, tampony, bandáže, inkontinentní kalhotky pro dospělé, toaletní papír, kapesníčky, utěrky, ručníky na ruce, ručníky na obličej, ubrousky a podobné výrobky obsahující tento papír. Vynález se dále týká způsobu výroby absorpční struktuiy obsahující tento absorpční materiál.

U dalšího provedení je absorpčním materiálem papír, který má být napuštěn termosetovou pryskyřicí a použit při výrobě laminátů, zejména jako vrchní vrstvy dekorativních laminátů.

Absorpční materiál, například hygienický papír, lze vyrábět libovolným vhodným papírenským způsobem. Hedvábný papír a celulózový savý papír se zpravidla vyrábí pomocí tzv. stroje Yankee, tj. papírenského stroje, ve kterém se provádí sušení na válci Yankee, neboli sušičce Yankee, což je sušicí válec s velkým průměrem a leštěným povrchem, kteiý velkou měrou odpovídá za sušení rouna papíroviny. Mokré rouno se zpravidla přichytí pomocí jednoho nebo dvou tlakových válců při 20 % až 35 % vysušení k válci Yankee, takže ošetření podle vynálezu lze provádět pomocí rozprašovacích sprch umístěných před prvním tlakovým válcem.

Vlákna tvořící rouno se zpravidla získávají dezintegrací dřeva, které se běžně nachází ve formě třísek, na vlákna nebo svazky vláken, přičemž v rámci vynálezu lze svazek vláken považovat za ekvivalent výrazu vlákna. Separovaná vlákna lze pro tyto účely získat způsobem odborníkům v daném oboru známým, například mechanickým způsobem výroby buničiny (MP), dezintegrováním buničiny pomocí kamení (SGW), tlakovým dezintegrováním buničiny (PGW), rafinérským mechanickým způsobem (RMP), termomechanickým způsobem výroby buničiny (TMP), chemickomechanickým způsobem výroby buničiny (CMP) nebo chemickotermomechanickým způsobem výroby buničiny (CTMP). Výhodnými buničinami jsou chemické buničiny, například sulfátová nebo sulfitová buničina. Celulózovými vlákny mohou být rovněž bavlněná vlákna. Dalším možným zdrojem vláken jsou recyklovaná vlákna z odpadního papíru.

Vynález bude dále podrobněji popsán pomocí následujících příkladů. Není-li stanoveno jinak, je třeba níže uvedené díly a procenta považovat za hmotnostní. V uvedených příkladech se u získaného absorpčního materiálu testovala kapacita zadržování kapaliny a/nebo rychlost absorpce kapaliny. Pro určení rychlosti absorpce se použila metoda SCAN-P 61-87 a pro test se použil vzorek tvořený šesti vrstvami absorpčního papíru, který se testoval zařízením speciálně navrženém pro tuto testovací metodu, které bylo opatřeno elektrodami pro detekci vody pronikající v podélném směru a v příčném směru, resp. ve směru kolmém, k povrchu absorpčního papíru. Při testu se zaznamenávala doba, která uběhla od aplikace určitého množství vody na papír do okamžiku, kdy elektrody detekovaly penetraci v příslušných směrech. Čím kratší je doba potřebná pro proniknutí materiálem, tím vyšší je rychlost absorpce uvedeného materiálu.

-3 CZ 290239 B6

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1-2

Pro tento příklad se použil papír vyrobený z buničinové kompozice obsahující 40 % sulfátové buničiny z eukalyptového dřeva, 36 % sulfátové buničiny z borovice a 24 % sulfitové buničiny ze smrku. Plošná hmotnost papíru byla 18,6 g/m². Na vzorek se nastříkal vodný roztok obsahující 0,2 % zeolitu typu Y, který měl hydrofobicitu 0,28 % hmotn. reziduálního butanolu, stanoveno Testem reziduálního butanolu, a poměr SiO2/Al2O3 29. Specifická povrchová plocha činila 800m²/g, stanoveno modifikovanou metodou DIN 66131 (tzv. BET metodou), při které se plocha stanoví v jednom místě při relativním tlaku P/Po 0,03. Množství zeolitu přidaného do vzorku odpovídalo 3 kg zeolitu/tuna suchého papíru. Papírový vzorek se nechal uschnout a následně se použil pro testy stanovující rychlost absorpce. Příklad 1 představuje kontrolní příklad bez přidání zeolitu. Výsledky jsou shrnuty v níže uvedené tabulce I.

Tabulka I

Př.	Rychlost absorpce v podélném směru, s	Rychlost absorpce v příčném směru, s	Rychlost absorpce ve směru kolmém k povrchu papíru, s
1	2,88	0,81	0,06
2	2,42	0,68	0,04

Z tabulky je zřejmé, že papír ošetřený způsobem podle vynálezu absorbuje rychleji než neošetřený papír.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby absorpčního materiálu se zvýšenou sorpční kapacitou obsahujícího celulózová vlákna, vyznačený tím, že se celulózová vlákna, v přítomnosti vody, ošetří hydrofobní látkou mající specifickou povrchovou plochu alespoň 50m²/g, uvedením této látky do kontaktu s vlákny, která mají obsah sušiny alespoň 20 %.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se celulózová vlákna ošetří uvedenou hydrofobní látkou potom, co se z nich odvodněním vodné suspenze celulózových vláken vytvoří rouno a potom, co se toto rouno lisuje a/nebo suší.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že se vlákna postříkají směsí obsahující hydrofobní látku a vodu.
4. Způsob podle některého z nároků 1 až 3, v y z n a č e n ý t í m, že hydrofobní látkou je aktivní uhlí nebo zeolit mající hydrofobicitu nižší než 0,99 % hmotn. reziduálního butanolu, stanoveno Testem reziduálního butanolu.