DE2314060A1

DE2314060A1 - Oberflaechenaktive substanz

Info

Publication number: DE2314060A1
Application number: DE19732314060
Authority: DE
Inventors: Seitaro Ando; Yoshinobu Nakamura; Hisashi Ochiai; Yoshiyuki Sasaki; Takehiro Suzuki
Original assignee: Honshu Paper Co Ltd
Current assignee: Honshu Paper Co Ltd
Priority date: 1973-03-21
Filing date: 1973-03-19
Publication date: 1974-10-10
Also published as: GB1407134A; FR2222484B1; FR2222484A1

Description

23H060

DlPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BÖNINQ PATENTANWALTf Zustelle«! res se:

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8 MÜNCHEN 80(BOGENHAUSEn) !BERLIN S3 (DAHLEM)

KOlBERGER STRASSE 21 HOTTENWEG Telefon: 08 11/98 27 04 Telelon: 03 11/8324046 Telegramme: Consideration Berlin

979/15 022 DE 19. März 1973

Patentanmeldung

der Firma

Honshu Paper Co. Ltd. No. 12-8, Ginza 5-chome, Chuo-ku, Tokyo, Japan

"Oberflächenaktive Substanz"

Die Erfindung bezieht sich auf eine oberflächenaktive Substanz für Zellstoffbahnen u.dgl. zur Erhöhung der Feuchtigkeitsabsorptionsfähigkeit und der Elastizität.

Die Zellstoffbahnen sind vorzugsweise gedacht für Monatsbinden und Windeln.

- 2 409841/0408

Postscheckkonto Berlin West 174384 Berliner Bank AG., Depositenkasse 1 DIPL-INQ. DIETER JANDER DR. INQ. MANFRED BONING

PATEN J Λ NWALTF

-2- 23U060

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Zellstoffbahnen mit den oben angegebenen Eigenschaften bekannt. So ist es beispielsweise bekannt, einen Holzzellstoffbrei in eine Bahn zu formen, die dann in einzelne Pasern zerstückelt wird. Diese Pasern werden anschließend zu einer Bahn geformt. Um den Zerstückelungsvorgang zu erleichtern und die Elastizität des Zellstoffgewebes zu verbessern, hat man gewisse oberflächenaktive Substanzen dem Brei zugefügt (siehe die japanischen Patente 41-9801 und 4-4-24682). Die auf diese Weise hergestellten Bahnen sind jedoch nicht zugleich elastisch und feuchtigkeitsabsorbierend.

Bei dem Verfahren gemäß dem japanischen Patent 4-1-9801 hat man eine oberflächenaktive Substanz vom Anion-Typ oder Nonion-Typ verwendet. Eine solche oberflächenaktive Substanz ist jedoch nicht vergleichbar mit einer solchen vom Kation-Typ, es sei denn, man verwendet die Substanz in sehr großen Mengen.

Aus dem japanischen Patent 44-24682 ergibt sich die Verwendung einer oberflächenaktiven Substanz vom Kation-Typ, die zwar sehr wirkungsvoll bezüglich der Elastizität der Zellstoffbahnen bei Verwendung kleiner Mengen ist, die jedoch wasserabstoßend wirkt.

Es wurden einige typische oberflächenaktive Substanzen der bekannten Art auf ihre Wasserabsorptionsfähigkeit und Elastizität bezüglich der Zellstoffbahnen getestet, wobei im einzelnen folgendermaßen vorgegangen wurde:

Gebleichter Sulfat-Zellstoff wurde bei 20⁰C 90 Sekunden lang zerstückelt und in einen Brei mit 2 % Zellstoff verwandelt. Anschließend wurde soviel Wasser hinzugefügt, daß der Brei eine Konzentration von 0,5 # Zellstoff aufwies. Diesem Brei

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wurde eine bestimmte Menge einer oberflächenaktiven Substanz, die als 10 /6ige Lösung vorlag, beigefügt. Die Mischung wurde ungefähr 1 Minute gerührt. Sodann wurde die Mischung von einer Papierherstellungsmaschine in eine Bahn von 230 g/m geformt, wobei die Bahn mit einem Druck von 2 kg/cm 2 Minuten lang gepreßt und dann bei 14O°C 5 Minuten lang getrocknet wurde. Jede auf diese Weise hergestellte Bahn wog 5 g und wurde zu einem Ball geformt und in einen Zylinder aus Haschendraht gelegt, der einen Durchmesser von 50 mm und eine Höhe von 80 mm hatte. Dann wurde der Zylinder mit dem Ball in V/asser von 25⁰C aus einer Höhe von 1 cm oberhalb der Wasseroberfläche fallengelassen. Es wurde die Zeit gemessen, die erforderlich war, um den Ball völlig mit Wasser zu tränken. Diese Zeit v/ar ein Maß für die Absorptionsfähigkeit des Balls. Die Elastizität wurde durch Zusammenpressen des Balls mittels der Hand geprüft.

Die folgende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Versuche.

4098 A 1 /CH08

TABELLE I

ο- co OO

CD

'. Jekannte oberflächenaktive Substanzen	Ion	Iienge in ;ό, be zogen auf das Zeilstoffgewicht	".fässer absorptions fähiglieit (see.)	elastizität
^\|)ctadec3/ldimethylammonium-chlorid	cation	2	60 oder mehr	ausgezeichnet
: )ilauryldimethylanimonium-chlorid	II	2	55.0	gut
^ridecyldimethylaminonium-chlorid		2	60 oder mehr	gut
)i-(hydrierter Talg)-dimethyl- annonium-chlorid	ti	2	!!	ausgezeichnet
latriucioleat iatriumoleylsulfat	anion It	2 2	6.2 1.9	schiecht schlecht
	ti	6	1.5	gut
IO mol Äthylen oxid adduct von palmitylalkohol	nonion	2	1.7	schlecht ¹^
t	ti	6	i.6	schlecht j>· O
3ahn ohne Substanz	-	-	2.4	O

4=" ι

- 5 - 23U060

Aus der Tabelle ergibt sich, daß keine der bekannten Substanzen vom Kation-Typ eine genügende V/asserabsorptionsfähigkeit oder Elastizität der Zellstoffbahn bewirken. Außerdem hat sich gezeigt, daß die oberflächenaktiven Substanzen vom Kation-Typ die Haut reizen. Die oberflächenaktiven Substanzen vom Anion- oder Nonion-Typ sind praktisch unbrauchbar bezüglich der Elaotizitätseigenschaften der Bahn.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine oberflächenaktive Substanz für Zellstoffbahnen u.dgl. zu schiffen, die einerseits zu einer guten FeuchtigkeitsabsoritIonsfähigkeit und andererseits zu einer Elastizität der Bahnen führt. Ferner soll die Substanz die menschliche Haut nicht reizen.

Gemäß der Erfindung ist die Substanz gekennzeichnet durch ein Imidazolin oder einen Imidazolin-Anteil einer der folgenden Formein:

- 6 409841/0408

23Η060

R-C

X - CH

R-C.

N - CH,

.N - CH₂ G^Sc2^H4^R4 J

to

O O

CII₂ ^N

CH₂ - N

C-R

R-C

N "- CH

•Ν - CH, ^{1 R}6

A098A1/0AO0

23U060

wobei R ein Akyl oder ein Alkenyl-Rest mit 13 bis 21 Kohlenstoffatomen;

R₂ -GH₃, -C₂Ii₅, -C₂II₄OII oder -C₃II₆OH; R₇ -OH, -NHOCR (R s. oben) oder

Ζ"

(R und R₀ s. oben); N - CI..

-OH oder -NHOGR (R s. oben);

R -C₂II₄OH oder -C H₆OH;

R₆ = R oder C₂H₄₂; X ein Halogen-Atom, -NO-., -CH₅SO₄ oder ; und

η 1 oder 2 ist.

Eine mit dieser Substanz getränkte Bahn besitzt einerseits eine ausgezeichnete Wasserabsorptionsfähigkeit und andererseits eine ausgezeichnete Elastizität. Ferner reizt eine solche Bahn nicht die menschliche Haut.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung von - vorzugsweise lockeren - Zellstoffbahnen, insbesondere für Monatsbinden, Windeln und Krankenhaustücher, bei dem ein nasser Brei aus Zellstoff, insbesondere Holzzellstoff, in eine Bahn geformt wird, die in Fasern zerstückelt wird, wobei die Erfindung darin besteht, daß 0,1 bis 3 Gew.-# der Substanz gemäß der Erfindung, berechnet vom totalen Zellstoffgewicht, dem Brei zugesetzt wird.

409841/0408 " ⁸ "

"⁸" 23U060

Die orfindungsgei-laße Substanz ist entweder kationisch oder anphotorisch.

Die oberflächenaktive Substanz ~enäij Formel I kann beispielsweise hergestellt v/erden aus einer höheren Fettsäure durch Dehydrokondensation mit a thy 1 end i am in, hydro::yäthylüthylendiariin oder 'rriäthylcntetramin bei einer Temperatur von 16O°C bis 25O⁰C, v/obei sich ein Inidazolin bildet, welches weiter reagiert mit hythylchlorid, ilethylbromid, Salpetersäure, Chlorsäure oder Diäthylsulfat, vn auf diese 'ieise den vierwertigen Stickstoff in dein Iriidazolinring zu schaffen. IJird Salpetersäure oder Chlorsäure verwendet, dann ist die Ilinzufügung von Äthylenoxyd oder Propylenoxyd erforderlich, um den Stickstoff in dem Imidazolinring zu quaternisieren.

D±e Substanz gemäß formel II erhält nan dadurch, daß man dac Imidczolin, welches wie oben erwähnt gebildet worden ist, mit Monochioressigsüure oder lionobromessigsäure behandelt, wonach Äthylenoxyd oder Propylenoxyd zugefügt wird, um den Stickstoff in dem Imidazolinring zu quaternisieren.

Die Substanz gemäß Formel III erhält man dadurch, daß man die oben erwähnte Imidazolinsubstanz mit Natriummonochloracetat, iiatriummonobromacetat, Ätznatron oder Ätzkalium behandelt.

Die oberflächenaktiven Substanzen gemäß der Erfindung unterscheiden sich sehr wesentlich von den bisher bekannten und sind diesen auch beachtlich überlegen. So ist es nur erforderlich, ungefähr 0,1 bis 3 Gew.-^ der Substanz, berechnet auf das Gesamtzellstoff gewicht, zu verwenden, um zu erreichen, daß die Bahn genügend elastisch und flexibel ist und eine sehr gute Feuchtigkeitsabsorptionsfähigkeit besitzt. Ferner ist die erfindungsgemäße Substanz solcher Art, daß sich die erwähnten Eigenschaften des Produktes mit der Zeit nicht verschlechtern. Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäß präparierte Bahn die Haut nicht angreift.

409841/OUQB " ⁹ "

-9- 23U060

Erfindungsgemäß ist es ferner möglich, die oberflächenaktive Substanz allein oder zusammen mit anderen oberflächenaktiven Substanzen, insbesondere nonionischen Substanzen, wie z.B. Polyoxyäthylenalkyläther und Polyäthylenglycolfettsäure, zu verwenden, wenn z.B. eine verstärkte V/asserabsorptionsfähigkeit erwünscht ist.

Zweckmäßigerweise weisen die Substanzen gemäß den Fornein I und II einen pH-Wert von 4 bis 6 auf, sie können also ohne weiteres einem Zellstoffbrei zugefügt werden. Die Substanz gemäß Formel III hat indessen erfindungsgemäß als Lösung einen pH-Wert von 7 bis 6, und es sollte daher erfindunprsgemäß eine geeignete Säure hinzugefügt werden, um den pH-Wert in den Bereich von 4- bis 6 zu bringen; bei einem solchen pH-Wert ist nämlich der günstigste Effekt vorhanden.

Beispiel

Ein Brei aus gebleichtem Sulfatzellstoff mit einer Konzentration von 2 % Zellstoff wird in einem Defibrator bei 20°C 90 Sekunden defibriert. Anschließend wird der Brei mit V/asser verdünnt, um die Konzentration auf 0,5 # zu bringen. Dem Zellstoffbrei wird eine bestimmte Menge einer 10 #igen Lösung einer oberflächenaktiven Substanz (siehe weiter unten) hinzugefügt. Die Mischung wird mit einem Glasstab ungefähr 1 Minute verrührt und danach in eine Bahn mit dem Gewicht

ο
230 g/m mittels einer Papierherstellungsmaschine geformt.

Die Bahn wird 2 Minuten lang mit einem Druck von 2 kg/cm gepreßt und anschließend bei 14O°C 5 Minuten lang getrocknet. Die Bahn, die man auf diese Weise erhält, wurde bezüglich der Wasserabsorptionsfähigkeit und der Elastizität ebenso getestet wie die Beispiele, die in der Tabelle 1 aufgeführt sind. Außerdem wurden Längentests bei den einzelnen Bahnen vorgenommen, und zwar gemäß folgender Formel:

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23UÜ60

Reißlänge (lan) =

Zugfestigkeit (kg) χ 1000 Gewicht der Bahn (kg/m ) χ Breite der Bahn (mm)

(Die Zugfestigkeit wurde bei einer Temperatur von 20⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von 65 /» gemessen.)

Die Substanzen, die verwendet wurden, sind die folgenden:

(A)

^C17^H35^C

CH,

.N - CH,

- CH,

C₂H₄OH

Br

(B)

⁰I₅ ¹¹Sl*

- CH

N - CH,

C₉H^OH 2 4

NO,

(O

N - CH

CH₀- N

C₂H₄OH

N - CH

C₀H₄OH

409841 /OAO'8

- 11 -

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(D)

^C17^Il35^C.

N - CII,

N - CHIN
O ^C2^H4^0H

C₂H₄OII

CH₂- N'-

I /^C2^H4

\rf η τι \

ClI₂- N

^CI135^Ci7

Cl

(E)

^C17^H33^C

N - CH,

CH₂COO

(F)

- CH,

CH₂COO C₂H₄OCH₂COOSa

(C)

^C17ⁿ35^C

N - CIt

N - ClI,

C₃Il₆OII

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Die Ergebnisse der verschiedenen Bahnen gemäß der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Tabelle 2:

TABELLIi

Erfindungsgemäße ober flächenaktive Substanzen	Menge in yo, bezogen auf das Zellstoffgewicht	Vasserabsorptions- faiii(jkeit (see.)	Elastizität	(km)'"'
A	1	3.2	ausgezeich net	0.28
B	1	5.8	Il	0.55 « % ma
C	2	1.6	11	JL, 0.2?
D	1	4.5	Ii	0.34
S	1	6.0	It	0.32
Ji¹		3.4	Il	0.29
G Bahn ohne Substanz	1	5.2 5.6	11	0.35 N) 0.71 °°

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(Die Beispiele E_f F wurden mit Hilfe von Chlorsäure auf einen pH-Wert von 5»O eingestellt.)

Weitere Versuche wurden im Hinblick auf die Hautverträglichkeit gemacht, wobei 720 mml Wasser, enthaltend 1 g jeweils einer der oben erwähnten Substanzen, auf die Haut von Kaninchen gegeben wurden, und zwar wurden 5 Tropfen der

Lösung auf ein Ohr eines von jeweils drei Kaninchen auf

2 2
einen Bereich von 5 cm bis 7 cm für die Dauer eines Tages gegeben, wobei gleichzeitig Äthanol auf das andere Ohr desselben Kaninchens gegeben wurde. Dieses Experiment wurde vierzehn Tage lang wiederholt, mit dem Erfolg, daß keines der Kaninchen irgendeine Reizung zeigte. Im Gegensatz dazu zeigte OctadecyldimethylammoniumchloT'id, Tridecyldimethylammoniumchlorid und Di-(hydrierter T_alg)-dimethylammoniumchlorid Reizungen an den Ohren dor Kaninchen.

Anstelle von Zellstoff kann auch irgendeine andere Pulpe (Ganzzeug) zur Anwendung kommen.

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Claims

.23H060 Patentansprüche :

1.) Oberflächenaktive Substanz für Zellstoffbahnen u.dgl. zur Erhöhung der Feuchtigkeitsabsorptionsfähigkeit und der Elastizität, gekennzeichnet durch ein Imidazolin oder einen Imidazolin-Anteil einer der folgenden Formeln

(D

S. — C

N .-.CH,

- CK

'Γ ^Τ-Γ ¹^

ζ 4 ο

(ID

R-C.

I — ^h

IN.-

1 -

CII₀ -

(in)

¹R-C

"ο

- V —

CI-I₂COO"

in,

"2

984 1/CU08

23U060

v;obei R ein Alqrl oder ein Alkenyl-Rent mit Λ-j bis 21 Kohlenstoff atomen ;

R₂ -CU-, -C₂Ii₅, -CJL₄OH oder -C^HgOH; R^ -OH, -NKOCR (R s. oben) oder

IT

RC I (R Lind R₀ g. oben);

^N - CH₂

R₄ -OH oder -KHOCR (R s. oben); ^R5 "^C2^H4^{0iI oder} "^c-,¹¹G⁰¹¹J Rr = Rf- oder C-H/ OCIIoCOOria;

X ein Halogen-Atom, -NO-.,, -CH-SO^ oder

-C₂Ii₅SO₄; mid
η 1 oder 2 ist.

2. Verfahren zur Herstellung von - vorzugsvreise lockeren Zellstoffbahnen, insbesondere für Monatsbinden und "windeln, bei dem ein nasser Brei aus Zellstoff, insbesondere Holzzellstoff, in eine Bahn geformt wird, die in Fasern zerstückelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß 0,1 bis 3 Gew.-^ der Substanz gemäß Anspruch 1, berechnet vom totalen Zellstoffgewicht, dem Brei zugesetzt wird.

3. Substanz gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Imidazolin oder der Imidazoliri-Anteil einen pH-Wert von 4 bis 6 hat.

DJ: DG

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