DD240396A5

DD240396A5 - Saugfaehiges material auf basis von mineralfasern

Info

Publication number: DD240396A5
Application number: DD85284301A
Authority: DD
Inventors: Daniel Guyot; Jean-Baptiste Rieunier; Michel Conche
Original assignee: ��@��`��@ ��@�� k��
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1985-12-13
Publication date: 1986-10-29
Also published as: AU576922B2; DE3565463D1; FI84879B; FR2574820A1; ES8706870A1; DK583285A; CN1014912B; NO855055L; FI854984A; AU5112085A; EP0188942B1; ATE37782T1; FR2574820B1; DK583285D0; FI854984A0; US4748977A; BR8506293A; PT81679B; CN85109625A; GR853023B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mineralfaserstoff, der als Absorptionsmittel, insbesondere fuer Hygieneartikel wie Windeln, Monatsbinden, Verbaende und aehnliche Erzeugnisse, dient. Das erfindungsgemaesse Material besteht zumindest teilweise aus diesen Mineralfasern, deren Oberflaechenkennzahl groesser ist als 0,25 m2. Das erfindungsgemaesse Material weist eine deutlich bessere Saugfaehigkeit auf als die gebraeuchlichen Produkte auf Basis von Zellulosefaserflocken (engl. "fluff", d. Ue.).

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Mineralfaserstoff, der als Absorptionsmittel, insbesondere für Hygieneartikel.wie Windeln, Monatsbinden, Verbände und ähnliche Erzeugnisse, dient.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die für diesen Anwendungszweck bestimmten Materialien müssen vielfältige Bedingungen erfüllen. Vor allem müssen sie eine ausreichende Saugfähigkeit aufweisen. Es wird noch gezeigt, wie diese Größe in der Praxis bestimmt wird und welches die verschiedenen Aspekte sind, die diesen Begriff vervollständigen.

Diese Materialien müssen ferner für den beabsichtigten Anwendungszweck vollkommen unschädlich sein, und, ganz allgemein gesagt, allen Anforderungen genügen, die für Hygieneartikel, insbesondere die in direktem Kontakt mit dem Körper benutzten,

bestehen. . '

Die Wahl dieser Materialien ergibt sich aus einer Anzahl von Erwägungen, unter denen die speziell für diesen Anwendungszweck geforderten Eigenschaften, aber auch ihre relativ niedrigen Kosten eine Hauptrolle spielen.

Diese letzte Erwägung führte kürzlich zur verstärkten Verwendung von Zellulosefasern, die nach Techniken der Papierherstellung aus Holz gewonnen werden. Diese Fasern werden in Form der sogenannten „Faserflocken", d.h. in Form eines Fasergeflechts geringer Dichte, hergestellt. Es sind kurze, unregelmäßige Fasern, die aus diesem Grund ein Material bilden, das eine schwache Kohäsion aufweist und dessen mechanische Eigenschaften insgesamt mittelmäßig, wenn für den hauptsächlich beabsichtigten Verwendungszweck nicht sogar ungenügend sind. Faserflocken werden, da sie vor allem eine zu geringe Kohäsion aufweisen, normalerweise in Verbindung mit anderen Materialien eingesetzt. So werden Faserflocken, die als saugfähiges Material für Windeln dienen, immer in einer ihnen als Stütze dienenden Hülle angeordnet.

Darüber hinaus ist die Saugfähigkeit dieser Faserflocken begrenzt, wie in den weiter unten zum Vergleich gegebenen Beispielen

zu sehen ist. :

Auch aus anderen Gründen genügen Faserflocken den Anforderungen nicht vollständig. So sind sie auf Grund der sehr kurzen Fasern, aus denen sie bestehen, gegen Kompression nicht sehr widerstandsfähig, ob nun bei ihrer Lagerung oder auch bei ihrer Anwendung. Nachdem sie zusammengedrückt sind, ist ihre natürliche Fähigkeit, ihr anfängliches Volumen wiederzuerlangen, sehr schwach, wodurch auch ihre Saugfähigkeit wesentlich vermindert wird.

Ebenso ist ihre Eigenschaft, bei Belastung im nassen Zustand eingedrückt zu werden, d.h. ihre Setzung, eine für den Verwendungszweck dieser Materialien wichtige Eigenschaft, sehr stark, denn sie beträgt 50%.

Es wurden Maßnahmen vorgeschlagen, um diesen mechanischen Mangel zu beseitigen. Es handelt sich dabei insbesondere darum, die Faserflocken durch Mischen mit anderen Materialien zu verstärken. Neben dem Umstand, daß es nicht immer leicht ist, eine zufriedenstellende vollkommen homogene Verbindung zu erhalten, nimmt die Herstellung dieser Mischmaterialien den

Faserflocken den Vorteil ihrer niedrigen Kosten. ,.

Überdies zeigen Faserflocken in rohem Zustand eine für Hygieneartikel unerwünschte gelbe oder braune Färbung. Ihr Bleichen durch insbesondere in der Papierindustrie traditionelle Techniken ist zwar möglich, bringt jedoch zusätzliche Kosten mit sich, die um so höher sind, je nötwendigeres ist, anschließend eine gründliche Neutralisation der Rückstände der verwendeten Chemikalien vorzunehmen.

Auch synthetische organische Materialien wurden vorgeschlagen, um diese Art von saugfähigem Material herzustellen. Dabei handelt es sich vor allem um Materialien auf Basis von veredelten Zellulosefasern. Ihre Saugfähigkeit ist gewöhnlich sehr gut, aber ihre Herstellungskosten setzen ihrer Anwendung Grenzen.

Es handelt sich auch um Materialmischungen, die aus einer Fäserhülle bestehen, in der Teilchen oder Pulver von Materialien der verschiedensten Arten verteilt sind, die jedoch eine besonders starke Absorption gewährleisten. Neben ihren hohen Kosten verleihen diese saugfähigen Stoffe dem Ganzen keinerlei mechanische Qualität. Außerdem können bei der Verwendung ihre Saugeigenschaften durch ihre Tendenz zur Aggregatbildung reduziert werden.

Mineralfaserfilze wurden bereits als saugfähiges Material vorgeschlagen, insbesondere als Mittel zur Bekämpfung der Meeresverschmutzung durch Kohlenwasserstoffe. Auch andere industrielle Anwendungen nutzen direkt oder indirekt die Saugfähigkeit von Mineralfaserfilzen, vor allem von Glasf^serfilzen.

Bei diesen Anwendungen sind die auf Grund ihrer Kosten gewählten Filze solche, die gewöhnlich in den größten Produktionsbereichen verwendet werden, nämlich zur Isolation dienende Filze. Durch die für diese Anwendungen geforderten Eigenschaften, mit den Zwängen der Produktionskosten verbunden, sind diese Produkte als Artikel für die Körperhygiene nicht einsetzbar. Vor allem bei den verbreitetsten handelsüblichen Produkten führen die Maßeigenschaften der Fasern und vor allem das Vorkommen von Fasern mit einem Durchmesservon 10 Mikrometer oder mehr, selbst in geringem Anteil, im Kontaktmitder Haut zu Reizungen, die sie für diesen Zweck unbrauchbar machen.

Ferner sind lange, feine und sehr regelmäßige Mineralfasern bekannt, die für sehr spezifische Anwendungen hergestellt werden.

Die Herstellung dieser Fasern erfolgt gewöhnlich durch Techniken, die als Verstrecken unter Wärmeeinwirkung bezeichnet werden.

Nach diesen Techniken werden feste Primärfäden mit einem Durchmesservon einem Millimeter in einen Gasstrom hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit gebracht. Durch Einwirkung dieses Gasstromes werden die Fäden wieder erweicht und zu feinen Fasern ausgezogen, die unter bestimmten Bedingungen praktisch endlos sein können. Die mit Hilfe dieser sehr feinen Fasern hergestellten Filze haben den Vorteil, daß sie in sehr geringen Mengen ausgezeichnete Isolationseigenschaften bieten, jedoch ist die Herstellungstechnologie sehr energieintensiv. Aus diesen Gründen sind ihre hauptsächlichen Anwendungen auf spezielle Bereiche, beispielsweise die Raumfahrtindustrie, beschränkt, wo die Frage des Gewichts ein vorrangiger Bewertungsfaktor ist und die Kosten zweitrangig sind.

Wie dem auch sei, bei dieser Anwendung tritt der Aspekt der Absorption dieser Filze nicht in Erscheinung. Ganz im Gegenteil, man ist bemüht, die wasserabweisenden Eigenschaften so weit als möglich zu erhalten, und zwar durch Zugabe besonderer Schmälzen, beispielsweise solche auf Basis von silikonhaltigen Produkten.

Es wurde gezeigt, daß es möglich ist, Mineralwolle zu verwenden, um saugfähige Materialien und insbesondere Hygieneartikel herzustellen, und dies mit Kosten, die vergleichbar, wenn nicht sogar günstiger sind als die bei Verwendung herkömmlicher Materialien, vor allem von Zellulosefaserflocken.

Es wurde ferner gezeigt, daß bei diesen Anwendungen diese saugfähigen Materialien noch andere Vorteile und vor allem bessere mechanische Eigenschaften haben. Überdies sind sie bereits weiß.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Herstellung feiner Fasern in großen Mengen mit gewöhnlich für die Herstellung von Isoliermaterialien benutzten Geräten liegt dieser Erfindung zugrunde, der gemäß als saugfähiges Material und insbesondere als saugfähiges Material für hauptsächlich wäßrige Körperflüssigkeiten, ggf. aber auch für andere Flüssigkeiten, Lösungsmittel, Farben usw. ein aus Mineralfasern wie Glasfasern bestehender Filz verwendet wird, wobei die Fasern so fein sind, daß ihre Oberflächenkennzahl mindestens 0,25 m²/g Fasern und vorzugsweise größer als 0,5 m²/g ist.

Gewöhnlich entsprechen diese Oberflächenkennzahlen Fasern, deren mittlerer Durchmesser immer kleiner als δμ,Γη und sogar kleiner als 2,5μπι ist. Aber die erfindungsgemäßen Materialien können noch beachtlich feiner sein. Der mittlere Durchmesser der Fasern kann sogar kleiner als 1 Mikrometer sein.

Ebenso wie ihre Feinheit ist es wichtig, wie bereits gezeigt, daß diese Fasern vollkommen homogen sind, und vor allem, daß das gewählte Material frei von nichtfaserigen oder Klebeteilchen ist, deren Durchmesser 20μπ\ erreichen oder überschreiten kann. Im allgemeinen bestehen die erfindungsgemäßen saugfähigen Materialien aus Fasern mit einem Durchmesser, der zwischen dem 0,5-und dem 2fachen mittleren Durchmesser liegt.

Es sei an dieser Stelle betont, daß die erfindungsgemäßen Materialien eine faserige Struktur haben. Es sind nämlich pulverförmige Materialien mit sehr großer Oberflächenkennzahl bekannt, die aus diesem Grund als Absorptionsmittel verwendet werden. Selbstverständlich erlauben derartige Materialien keine Verwendung, die mit der der erfindungsgemäßen Materialien vergleichbar wäre. Neben dertypischen Kohäsipn der Faserstoffe ist es möglich, die Faserstoffe und die pulverförmigen Stoffenach den geometrischen Eigenschaften zu unterscheiden. Die Faserstoffeweisen eine Streckung, d.h. ein sehr großes Verhältnis Länge/Durchmesser auf, in jedem Fall über 100 und im allgemeinen über 1 000, während dieses Verhältnis bei den pulverförmigen Stoffen nahe 1 und normalerweise nie über 10 liegt.

In der Praxis beträgt die Länge der verwendeten Fasern, wie in den Beispielen zu sehen sein wird, vorteilhaft mehrere Zentimeter. In Anbetracht der zuvor angegebenen Feinheiten betragen die Streckungsverhältnisse normalerweise mehrere Tausend. Neben ihrer Feinheit sollen die Fasern bestimmte.andere Eigenschaften aufweisen. Insbesondere ist ihre Anordnung im Filz, die zugleich von ihrer Länge als auch von der Art und Weise abhängt, in der die Herstellung des Filzes und die spätere Konditionierung des so hergestellten Filzes erfolgt, vorteilhaft eine isotrope Anordnung. Mit anderen Worten, die Fasern müssen im Material eine zufällige Orientierung haben; noch anders ausgedrückt, damit der Filzdie besten Absorptionseigenschaften hat, dürfen die Fasern in keiner vorherrschenden Richtung angeordnet sein.

Bei flüssigkeitsaufnehmenden Materialien ist die isotrope Verteilung günstig, da sie geringen Dichten und infolgedessen einer starken Saugfähigkeit im Verhältnis zur Masse der Fasern entspricht. Des weiteren begünstigt diese Anordnung die Wiedererlangung der Filzdicke, wenn der Filz zuvor zusammengepreßt wurde. Diese Eigenschaft ist insofern vorteilhaft, als die Konditionierung dieser Stoffe geringer Dichte über eine längere Kompression führen kann, ohne daß die ursprünglichen Eigenschaften des Stoffes wesentlich beeinträchtigt werden dürfen. Die Saugfähigkeit hängt nämlich von der Porosität des Filzes ab, d. h. bildlich gesprochen, von dem zwischen den Fasern „verfügbaren" Raum. Je geringer die Dichte ist, um so saugfähiger ist das Material. Der Umstand, daß das Material nach dem Komprimieren seine Dicke wiedererlangt, und somit eine Garantie für seine Absorptionseigenschaften, und aus diesem Grund ist diese Besonderheit erfindungsgemäß von Bedeutung. Die Eigenschaften der „Festigkeit" gegenüber Kompression, von denen eben die Rede war, spielen auch auf andere Art und Weise eine Rolle. Für Materialien mit starker Saugfähigkeit entsteht das Problem der Setzung des saugfähigen Materials durch Einwirkung der aufgesaugten Flüssigkeitsmenge, wodurch die Absorptionsfähigkeit vermindert wird. Wenn das Material vollkommen verformungsfest ist, ist die Saugfähigkeit bei gleicher anfänglicher Porosität größer. Dieses Phänomen wird um so deutlicher, je dicker das Material ist.

Darüber hinaus sind die Materialien bei ihrer Anwendung selbst Druck ausgesetzt. Es ist wichtig, daß die Setzung des Materials, das Flüssigkeit aufgesaugt hat und dieser Belastung oder diesem Druck ausgesetzt war, so gering wie möglich ist. Von dieser Setzung hängt ganz offensichtlich die effektive Saugfähigkeit ab.

Bei den Materialprüfungen wird noch zu sehen sein, daß die Standardmessung der Saugfähigkeit unter Belastung bei einem Druck von 2 500 Pa erfolgt. Unter diesen Bedingungen liegt der Grad der Setzung der erfindungsgemäßen Materialien im nassem Zustand vorteilhaft unter 30% und vorzugsweise unter 20%.

Selbstverständlich werden diese Eigenschaften nicht nur durch die Verteilung, sondern auch durch die Länge der Fasern begünstigt, da lange Fasern dem Filz leichter eine „Federwirkung" verleihen.

Natürlich werden die eben beschriebenen Eigenschaften nur erreicht, wenn die hergestellten Fasern in ihrer Struktur keine Fehler aufweisen, durch die sie bei Druckbeanspruchungen reißen können. Insbesondere darf der Faserdurchmesser einer gleichen Faser nicht um sehr viel schwanken. Dennoch können diese Fasern, wenn auch ihr Durchmesser möglichst konstant sein soll, vorteilhaft Krümmungen oder Wellungen aufweisen, die die Verflechtung und die Isotropie fördern. Diese letzte Eigenschaft bildet einen Unterschied der erfindungsgemäß verwendeten Mineralfasern zu den nach den Techniken des Verstreckens unter Wärmeeinwirkung hergestellten Fasern, von denen weiter oben die Rede war, da letztere nur schwach gewellte Formen aufweisen. .

Die isotropen Eigenschaften der Filze können experimentell bestimmt werden, indem beispielsweise der Widerstand gemessen wird, den sie dem Luftdurchlaß in eine senkrechte und in eine parallele Richtung zu ihren Seiten entgegensetzen. Besagte Seiten werden bei der Abnahme der hergestellten Fasern bestimmt. Eine dieser Seiten kommt mit der Abnahmefördereinrichtung in Berührung und die andere bildet die obere Grenze des mit dieser Anlage abgenommenen Faservlieses. Der isotrope Charakter des Filzes ist um so stärker, je näher diese beiden Widerstände aneinanderliegen. Es empfiehlt sich, Filz zu verwenden, dessen' Luftdurchlaßwiderstandsverhältnis oder Isotropie-Verhältnis nicht über 2 liegt.

Wenn isotrope Faserstrukturen für die Absorption auch vorteilhaft sind, so ist in der Praxis jedoch oftmals festzustellen, daß eine ' vollkommene Isotropie nicht erreicht wird. Die klassischen Verfahren der Abnahme der gerade hergestellten Fasern, nämlich „das Filtrieren" der Fasern an einem gasdurchlässigen (Teppich-)Förderband, das die durch Gasströme transportierten Fasern auffängt, begünstigen eine Anordnung parallel zur Abnahmefördereinrichtung.

Diese natürliche Tendenz wird durch die Abmessung der Fasern und vor allem-ihre Wellungen und Krümmungen, wie weiter oben gezeigt, gehemmt. -

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß eine Orientierung, die die parallele Anordnung zu den Seiten des Filzes begünstigt, gewisse Vorteile haben kann, sofern sie nicht ausschließlich vorliegt. So ist festzustellen, daß die Tendenz zu einer „Schichtung" parallel zur Fördereinrichtung zu Materialien führt, bei denen die Verteilung der aufgesaugten Flüssigkeit vergleichsweise schneller erfolgt als bei einem vollkommen isotropen Material. Je nach den geforderten Eigenschaften, d. h. je nach der beabsichtigten Verwendung, kann es somit günstig sein, ein teilweise in Schichten angeordnetes Material zu wählen, um die Verteilungsgeschwindigkeit zu verbessern, selbst wenn dies mit einer geringfügigen Verminderung der Saugfähigkeit erreicht wird.

Infolge der Feinheit und der mechanischen Eigenschaften der Fasern, aus denen die erfindungsgemäßen Materialien bestehen, können diese in nichtkomprimiertem Zustand relativ hohe Dichten erreichen. Normalerweise weist ein erfindungsgemäßes saugfähiges Material auf Basis von Glasfasern eine Dichte über 15 cm³ je Gramm Fasern und vorzugsweise über 20 cm³/g auf und kann 50cm³/g erreichen und sogar überschreiten..

Dieses weitere Merkmal unterscheidet die erfindungsgemäßen Materialien ebenfalls von den pulverförmigen saugfähigen Materialien, von denen weiter oben gesprochen wurde und deren Dichte viel niedriger ist.

In Anbetracht der hohen Dichte beträgt die Saugfähigkeit dieser Materialien gewöhnlich über 15g Wasser je Gramm Fasern und vorteilhaft über 20 g/g, wobei sie sogar 25g/g übersteigen kann, wenn die Saugfähigkeit ohne Belastung gemessen wird. Wenn die Messung an Proben wiederholt wird, die einer Standardbelastung von 2 500 Pa ausgesetzt werden, liegt die Saugfähigkeit der erfindungsgemäßen Materialien über 12g Wasser je Gramm Fasern und für bessere Materialien über 15g/g. Bei den nachstehend beschriebenen Prüfungen werden vier erfindungsgemäße Materialien, die mit A, B, C bzw. D bezeichnet werden, mit industriell zur Herstellung von Windeln verwendeten Faserflocken verglichen.

Bei dem Herstellungsverfahren der Glaswolle handelt es sich um den in der unter Nr. 0091381 veröffentlichten europäischen Patentanmeldung beschriebenen Typ.

Bei diesem Herstellungsverfahren fließt die aus einem Schmelzofen kommende Glasschmelze in eine Zentrifuge. Vorteilhaft entspricht die verwendete Glaszusammensetzung der in der zuvor angegebenen europäischen Patentanmeldung definierten, nämlich folgendem Gewichtsverhältnis: SiO₂ 61-66 Na₂O 12,55-16,5

AI₂O₃ ' 2,5-5 K₂O 0-3

CaO 6-9 . B₂O₃ 0-7,5 . ·

MgO 0-5 Fe₂O₃ <0,6.

Die Glasschmelze wird mit einer Temperatur von 1 500°C in Form eines ununterbrochenen Glasstromes in eine Verteileinrichtung geleitet, die in der die Fasern formenden Zentrifuge angeordnet ist. Das in dicke Streifen (von 3 bis 4mm Durchmesser) geteilte Glas wird an die Innenwand der Zentrifuge geschleudert.

Die Zentrifuge weist eine große Anzahl von Öffnungen auf, durch die das Glas unter Einwirkung der Zentrifugalkraft quillt. Die Öffnungen sind sehr klein; ihr Durchmesser beträgt 1 mm.

Die Bedingungen der Zuführung des Glases, insbesondere Temperatur und Menge je Zeiteinheit, Temperatur der Zentrifuge, werden so eingestellt, daß ein ununterbrochener Materialstrom aus den Öffnungen der Zentrifuge aufrechterhalten wird.

Die aus den Öffnungen in der Wand derZentrifuge quellenden feinen Elementarfäden gelangen in einen heißen Gasstrom hoher Geschwindigkeit, der so eingerichtet ist, daß er die Wand der Zentrifuge in eine nahe ihrer Achse liegende Richtung verlängert.

Die Elementarfäden werden von diesen traditionell von durch einen Brenner mit innerer Verbrennung entwickelten heißen .

Gasen mit sich gerissen und verstreckt.

Die gebildeten Fasern verfestigen sich im Kontakt mit der umgebenden Luft. Sie werden von einer gasdurchlässigen Fördereinrichtung aufgefangen. An dieser Fördereinrichtung werden sie in Form von Filz geringer Dichte abgelegt, dessen Dicke von der Leistung des Faserherstellungsgerätes, von der Breite der Fördereinrichtung und von deren Laufgeschwindigkeit abhängt. Gegebenenfalls können die Bedingungen so eingestellt werden, daß der aufgefangene Filz unmitteibarzur Herstellung der erfindungsgemäßen saugfähigen Materialvliese verwendet werden kann, nachdem er auf die entsprechenden Maße zugeschnitten wurde.

Die erfindungsgemäßen saugfähigen Faserstoffe können so wie sie sind verwendet werden. Es ist ferner möglich, die Fasern einer Behandlung zu unterziehen, um ihnen noch bessere Eigenschaften zu verleihen. Eine mögliche Behandlung besteht beispielsweise darin, auf die Fasern während ihres Durchlaufs, und bevor sie an der Fördereinrichtung aufgefangen werden, eine Schmälzmasse zu sprühen.

Im Gegensatz zu Isolierfilzen sind die erfindungsgemäßen Faserstoffe gewöhnlich nicht durch Harze zusammengeleimt. Das natürliche Zusammenhaften des Faserstoffes reicht normalerweise für die beabsichtigte Verwendung aus. Außerdem schlägt sich die Zugabe eines Harz-Bindemittels, neben den dadurch entstehenden zusätzlichen Kosten, gewöhnlich in einer Verminderung der Saugfähigkeit der Fasern nieder. Aus all diesen Gründen empfiehlt es sich, die Fasern nicht zusammenzukleben, im Gegensatz zu der üblichen Praxis im Bereich der Isolierfilze.

Gegebenenfalls kann jedoch ein geringer Anteil eines Bindemittels verwendet werden, durch das die Hydrophilie nicht vermindert wird, z.B. eine Stärkeverbindung.

Es können auch andere Verbindungen auf die Fasern aufgesprüht werden, um beispielsweise ihren Griff zu verändern.

Die Eigenschaften der Vliese aus erfindungsgemäßem saugfähigem Material schwanken beachtlich, wie aus den weiter unten angegebenen Ergebnissen ersichtlich ist, je nach ihren Herstellungsbedingungen. Wenn auch allgemein, wie bereits gesagt wurde, die angewandte Technik die in der genannten Patentanmeldung beschrieben ist, können spezifische Bedingungen bevorzugt werden, um die besten Ergebnisse zu erreichen.

Unter Berücksichtigung der beabsichtigten Verwendungszwecke werden bei der Anwendung dieser Techniken die Bedingungen gewählt, die insbesondere die Feinheit der Fasern und, in geringerem Maße, ihre Länge günstig beeinflussen, selbst dann, wenn diese Wahl zu einer vergleichsweise geringeren Produktionsleistung führt.

Praktisch liegt ein Vorteil der in der zuvor genannten Patentanmeldung beschriebenen Technik darin, daß die Wirkung der Gasströme in dem zum Verstrecken der Fasern führenden Prozeß abgeschwächt wird. Die Erfahrungen zeigen nämlich bei dieser Technik, daß für eine bestimmte Menge und eine bestimmte Faserfeinheit die Länge der Fasern von den Blasbedingungen abhängt. Je stärker der Gasstrom ist, umso feiner, aber auch um so kurzer sind die Fasern. Das Erreichen eines guten Streckens, ohne den Blasvorgang zu verstärken, wie nach besagterTechnik vorgesehen, ermöglicht somit, feine Fasern in relativ reichlicher Menge und mit Längen, die für den betreffenden Verwendungszweck ausreichend sind, zu erhalten.

Wie aus dem vorstehenden Text ersichtlich ist, können erfindungsgemäß verwendbare Materialien unter Bedingungen hergestellt werden, die den in der genannten Patentanmeldung definierten Rahmen verlassen, dies jedoch zum Nachteil der Leistung und folglich der Herstellungskosten, die ein wichtiger Faktor dafür bleiben, daß diese Materialien vorteilhaft die .

herkömmlichen saugfähigen Materialien ersetzen.

Zur Information sei angeführt, daß die Materialien hergestellt wurden, indem der Betrieb des heißgaserzeugenden Brenners so eingestellt wurde, daß die Gasemission mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 bis 200 m/s und mit einer Temperatur von 1380 bis 1 550°C erfolgte. Die Temperatur der Zentrifuge betrug unter diesen Bedingungen 920 bis 1 050⁰C.

Selbstverständlich hängt für ein gleiches Gerät, d. h. vor allem für die gleiche Anzahl von Öffnungen und infolgedessen die gleiche Zahl von Elementarfäden, die hergestellte Fasermenge von der Feinheit der Fasern ab. Je feiner die Fasern sind, um so

geringer ist die Masse. '

Die folgende Tabelle zeigt für die vier erfindungsgemäßen Materialien die pro Tag hergestellte Fasermenge für jede Zentrifuge.

Die Tabelle gibt ferner die Oberflächenkennzahl jedes der erhaltenen Materialien und ihre Dichte an.

Fasern	Leistung	Oberflächenkennzahl	Dichte	bei Belastung von 2 500 Pa
	in 10³ kg/Tag	m²/g	cm³/g
A	0 .	0,30	24	19
B	10	0,75	32	. 20,3
C	7	1,25	35	22,7
D	4 .	2,6	38,5	25,6

Die hergestellten Fasern sind sehr regelmäßig und praktisch frei von Fremdstoffpartikeln wie solchen, die in Isoliermaterialien enthalten sein können und durch Fehler bei der Glasfaserherstellung verursacht werden.

Die gewonnenen unbehandelten Fasern sind weiß und weich im Griff. Der Eindruck ist mit dem einer Baumwollwatte vergleichbar. Die Fasern einer mittleren Länge von 3 bis 4cm sind weich.

Zum Vergleich dazu sind Zellulosefaserflocken dicker, viel kürzer und ihre etwas geringere Dichte beträgt 20cm³/g.

Aus diesen verschiedenen Materialien wurden Proben bestimmter Abmessungen hergestellt, um die Saugfähigkeit zu testen.

In einer ersten Serie von Prüfungen wurden Proben unter den in der skandinavischen Norm SCAN C 33-80 empfohlenen Bedingungen für gewöhnlich an Faserflocken durchgeführte Messungen hergestellt.

Das Prinzip des Verfahrens ist folgendes.

Die zuvor für die Prüfungen entsprechend vorbereiteten Proben des saugfähigen Materials (hinsichtlich Masse, Form, Temperatur,..-.) werden auf einem Rost angeordnet.

Der mit einer gleichmäßig verteilten Belastung von 2500Pa zusammengepreßte Rost wird so aufgestellt, daß er mit einer Wasserfläche in Berührung kommt. Die Probe sickert ein. Wenn das Gleichgewicht erreicht ist, wird der Rost herausgenommen.

Die aufgenommene Wassermenge wird durch die Differenz,des Gewichts der Probe vor und nach Kontakt mit dem Wasser

bestimmt. , ':

Während dieser Prüfungenvvird gleichzeitig die Zeit ermittelt, die notwendig ist, damit das Wasser von der mit dem Wasser in

Berührung kommenden Seite bis zur Oberseite des Materials sickert. ' '

Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt. : ·

Fasern Wasseraufnahme in Dauer der Verteilungsgeschwindigkeit

in g/g bei 2 500 Pa Durchfeuchtung (s) mm/s

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

Aus den vorhergehenden Ergebnissen ist allgemein festzustellen, daß die erfindungsgemäßen Materialien, was die Saugfähigkeit anbelangt, sehr empfindlich sind, empfindlicher als Faserflocken.

Der Vergleich der vier erfindungsgemäßen Materialien zeigt die zwischen der Oberflächenkennzahl und der Saugfähigkeit bestehende Beziehung. Je größer die Oberfläche ist, um so größer ist die aufgesaugte Menge Wasser bei gleicher Fasermasse.

Diese Tendenz ist jedoch durch die relative Setzung der Probe unter Einwirkung der aufgesaugten Flüssigkeitsmenge begrenzt.

Eine Messung der Höhe der Probe im trockenem und im durchtränktem Zustand zeigt dieses Phänomen sehr gut. Deshalb weist die aus den feinsten Fasern bestehende Probe D eine geringere Absorption auf als die Probe C. Die Absorptionsdifferenz widerspiegelt genau die Differenz der Höhe. Während die Probe D trocken voluminöser ist als die Probe C, wird ihr Volumen in nassem Zustand durch Senkung kleiner als das der Probe C. Selbst bei dieser Probe ist festzustellen, daß ihre

Absorptionsfähigkeit größer als die von Faserflocken bleibt. ^^

Wenn in dieserTabelle die Durchfeuchtungsdauer der erfindungsgemäßen Proben größer erscheint, so heißt dies nicht, daß die Absorption langsamer erfolgt. Die Durchfeuchtungsdauer entspricht nämlich der Zeit, die nötig ist, damit die an der Unterseite der Probe aufgesaugte Flüssigkeit den höchsten Punkt erreicht. Da die Höhe der erfindungsgemäßen Proben am Ende der Prüfung über der der Proben von Faserflocken liegt, oder, da sie auch noch weiter Flüssigkeit aufsaugen, ist es nicht verwunderlich, daß diese Dauer langer ist. Wenn man diese Dauer zu der Höhe der Probe oder zu der aufgenommenen Flüssigkeitsmenge ins Verhältnis setzt, ist festzustellen, daß die Verteilungsgeschwindigkeit (oder die Absorptionsgeschwindigkeit) genauso groß ist wie die von Faserflocken. Die zu bemerkende leichte Differenz ergibt sich daraus, daß die Verteilungsgeschwindigkeit in der Probe von der Höhe der Probe abhängig ist. Die Verteilung ist in Höhe des Kontakts mit der Oberfläche der Flüssigkeit schneller und verringert sich je nachdem, wie hoch der betreffende Punkt in bezug zur Oberfläche liegt. Durchgeführte Messungen der Verteilung der Flüssigkeit in gleichen Höhen in Proben von Flockenfasern einerseits und in Proben des erfindungsgemäßen saugfähigen Materials andererseits zeigten eine große Ähnlichkeit mit Faserflocken mit der größten Absorptionsgeschwindigkeit. Im Durchschnitt ergaben die gleichen, an Faserflocken verschiedener Herkunft durchgeführte Messungen insgesamt eine deutlich niedrigere Verteilungsgeschwindigkeit als bei den erfindungsgemäßen saugfähigen Materialien.

In Anbetracht der eben dargestellten Ergebnisse ist klar ersichtlich, daß sich die erfindungsgemäßen Materialien zur Herstellung von saugfähigen Produkten wie Windeln und ähnlicher Artikel, die zu Beginn dieses Textes genannt wurden, gut eignen.

Für diesen Verwendungszweck können diese saugfähigen Materialien allein oder im Gemisch mit anderen saugfähigen Stoffen eingesetzt werden. Insbesondere können Glasfasern, solche wie zuvor beschrieben, mit traditionell verwendeten Zellulosefaserflocken gemischt werden.

Gegebenenfalls ist es auch möglich, Glasfasern mit unterschiedlichen Eigenschaften zu mischen, um der Mischung die besten, mit der Feinheit verbundenen Absorptionseigenschaften und eine gute Festigkeit gegen Setzung in nassem Zustand zu verleihen.

Das erfindungsgemäße Material B wurde in einer „Faserflocken-HerstellungsanlageTmit Faserflocken, in verschiedenen Verhältnissen, gemischt. Anschließend wurden die Änderungen der Eigenschaften des so hergestellten Materials in Abhängigkeit vom Gewichtsanteil der Glasfasern untersucht.

% Glasfasern Dichte Saugfähigkeit bei einer Belastung

cm/g . von 2 500 Pa

10 ' '

20

30 .50 100

24	8,0
26	9,2
28	10,0
29	10,2
30,5	12,2
33	15,8

Die Ergebnisse dieser Tabelle zeigen eine gute Übereinstimmung mit denen der vorhergehenden Prüfungen. Sie zeigen vor allem, daß die erfindungsgemäßen Glasfasern mit anderen saugfähigen Materialien verwendet werden können, um dadurch die

Eigenschaften, insbesondere die Saugfähigkeit, zu verändern. . '

Neben der Verbesserung der Absorptionseigenschaften werden die Glasfasern mit Faserflocken vor allem gemischt, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verändern. Eine Eigenschaft von Faserflocken ist, wie gezeigt wurde, ihre schlechte Kohäsion, die dadurch bedingt ist, daß sie aus äußerst kurzen Fasern bestehen.

Die Verbesserung der Eigenschaften der Faserflocken ermöglicht, ihre Einsatzbedingungen zu verändern. In der Praxis müssen Faserflocken, um beispielsweise saugfähige Windeln herzustellen, unbedingt in Hüllen eingelagert werden, die dem Ganzen die erforderlichen Maßeigenschaften verleihen, und die Wahl des Materials, aus dem diese Hülle besteht, wird von dieser geforderten Festigkeit bestimmt. Die Verwendung eines Materials wie des erfindungsgemäßen ermöglicht, wenn auch nicht, die Hülle wegfallen zu lassen, so doch, daß man in der Wahl der Eigenschaften dieser weniger eingeengt ist.

Unter den zuvor beschriebenen Herstellungsbedingungen ist es ferner wichtig zu unterstreichen, daß die Kosten des aus Glasfasern bestehenden saugfähigen Materials dieses zu einem Produkt werden lassen, daß vorteilhaft die traditionellen Materialien wie Faserflocken ersetzen kann. Selbst, wenn die Herstellungskosten je Gewichtseinheit ein wenig höher sind, ermöglichen die hinsichtlich der Saugfähigkeit erreichten Leistungen, eine viel geringere Menge von Fasern für die gleiche Wirkung zu verwenden. Darüber hinaus können, wie zu sehen war, durch die Wahl der erfindungsgemäßen Materialien andere,

insbesondere die mechanischen Eigenschaften spürbar verbessert werden. .

In diesem Zusammenhang ist zu betonen, daß die weiter oben dargelegten Absorptionsprüfungen an Proben durchgeführt wurden, deren Eigenschaften nicht durch Konditionierung oder Lagerung verändert wurden. In der Praxis ist es selbstverständlich, daß das saugfähige Material während dieser Prüfungen Belastungen und insbesondere Druck ausgesetzt wird. Durch die „Elastizität" des aus Glasfasern bestehenden Filzes können diese Materialien ihre ursprünglichen Eigenschaften leicht zu rückerlangen, wenn diese Belastungen aufhören. Infolgedessen sind die Absorptionseigenschaften wenig oder gar nicht verändert. Im Gegensatz dazu erlangen die saugfähigen Materialien auf Basis von Faserflocken ihre ursprünglichen Eigenschaften nicht wieder zurück.

Es wurde geprüft, ob die Absorptionseigenschaften der erfindungsgemäßen Materialien nicht zerstört werden, wenn sie vor ihrer Verwendung einem relativ hohen Druck ausgesetzt werden. Dadurch sollten die Veränderungen nachgeahmt werden, die das Material beispielsweise bei seiner Lagerung erleidet.

Dazu wurden Proben des Materials C 1 h einem Druck in Richtung ihrer Dicke ausgesetzt und es wurde die diesem Druck entsprechende Verringerung der Dicke gemessen. Dann erfolgte eine 24stündige Entspannung und anschließend wurde die Saugfähigkeit nach der skandinavischen Norm SCAN C 33-80 (d.h. bei einem Druck von 2500Pa) gemessen.

Es ist festzustellen, daß, selbst bei härtesten Behandlungen in Form eines vorher ausgeübten Druckes, die Saugfähigkeit der erfindungsgemäßen Materialien nur relativ wenig verändert ist.

vorher ausgeübter	Dicke der Probe	% Verringerung	Saugfähigkeit
Druck	(mm)	der Dicke	bei 2 500 Pa (g/g)
2 500,	37	0	19
5000 .	27	27	19
10000	20 '	46	18,5 (-2,6%)
20 000	14	62	.17,5 (-8%)

Der von den erfindungsgemäßen saugfähigen Materialien gebotene Vorteil liegt nicht nur in ihrer Fähigkeit, Flüssigkeiten aufzunehmen; auch ein erhöhter mechanischer Widerstand ist festzustellen, der ihre Anwendung vereinfacht. Dieser mechanische Widerstand wurde durch einen Eindringtest untersucht, der an Proben durchgeführt wurde, die wie für die Prüfung nach SCAN C 33-80 vorbereitet wurden. Die Probe in Form einer Scheibe wurde am Umfang gehalten. Ein Kolben mit einer Geschwindigkeit von 20 mm/min wurde am Mittelpunkt der Scheibe angelegt und bestimmt die notwendige Kraft zur Durchbohrung der Probe. Bei Anwendung dergleichen Bedingungen ist für die erfindungsgemäßen Materialien ein im Vergleich zu herkömmlichen Faserflocken drei- bis viermal höherer Widerstand festzustellen.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Saugfähiges Material in Form von Vlies aus verwickelten Mineralfasern, gekennzeichnet dadurch, daß ihre Oberflächenkennzahl mindestens 0,25 m²/g beträgt.
2. Material nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Fasern eine Oberflächenkennzahl zwischen 0,5 und 1,5m²/g . aufweisen.
3. Material nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis der mittleren Länge der Fasern zu ihrem mittleren Durchmesser größer als 100 ist.
4. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Dichte in nichtkomprimiertem Zustand gleich 15cm³ pro Gramm Fasern beträgt.
5. Material nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Dichte größer als 20cm³/g ist.
6. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Saugfähigkeit durch Kapillarwirkung bei einem Druck von 2500Pa über 12g Wasser je Gramm Fasern liegt.
7. Material nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Saugfähigkeit durch Kapillarwirkung bei einem Druck von 2500Pa über 15g Wasser je Gramm Fasern liegt.
8. Material nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Setzung bei einer Belastung von 2500Pa unter 20% liegt.
9. Material nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Fasern durch Durchgang der Glasschmelze durch die am Umfang einer Zentrifuge vorgesehenen Öffnungen hergestellt, die hergestellten Fasern durch einen Gasstrom transportiert und in Form von Filz an einer Abnahmeeinrichtung aufgefangen werden, wobei der aufgefangene Filz gegebenenfalls kardiert wird, um seine Dichte zu erhöhen.
10. Saugfähiges Vlies, gekennzeichnet dadurch, daß es ein Material nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9 enthält.
11. Saugfähiges Vlies nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, daß das aus Glasfasern bestehende Material mit einem anderen saugfähigen Material in einem Gewichtsverhältnis, das nicht kleiner als 10%:90% ist, gemischt ist.
12. Saugfähiges Vlies nach Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Glasfasern in einem Gewichtsverhältnis, das nicht kleiner ist als 50%:50%, mit Zellulosefasern gemischt sind.