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Formkörper, insbesondere Verpackungsmaterial, auf Basis
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von mit synthetischem Polymerem auf Alkylenoxidbasis modifiziertem
Cellulosehydrat sowie Verfahren zur flerstellung der Formkörper Die Erfindung betrifft
Formkörper, insbesondere Verpackungsmaterial, bevorzugt Folien, insbesondere bevorzugt
Schläuche, auf Basis von Cellulosehydrat, das durch teilweisen chemischen Umsatz
mit zur Reaktion von OH-Gruppen desselben befähigten,synthetischen, reaktiven Polymeren
auf Alkylenoxidbasis partiell chemisch modifiziert ist.
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Die Erfindung betrifft auch Schlauchhüllen des genannten chemischen
Aufbaus zur Verwendung als künstliche Wursthülle.
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Die Erfindung umfaßt ferner Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Formkörper.
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Formkörper aus Cellulosehydrat, insbesondere Verpackungsmaterial,
lassen sich nach dem Gebrauch problemlos verbrennen und sind auch deshalb vorteilhaft,
weil sie relativ schnell der bakteriellen Zersetzung unterliegen.
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Ein weiterer Vorteil von Formkörpern aus Werkstoff der genannten Art
ist, daß sich bestimmte Eigenschaften desselben während seines bestimmungsgemäßen
Gebrauchs, beispielsweise als Packmaterial, in erwünschter Weise ändern. Diese Eigenschaftsänderung
von Cellulosehydratfilmen,bei Wasser-und/oder Weichmacherverlust als Ergebnis desselben
zu schrumpfen, ist besonders bei der Verwendung als Wursthüllen wichtig, weil es
erforderlich ist, daß sich die Wursthülle jeweils dem schrumpfenden Wurstgut anpaßt,
und deshalb sets pralle, ansehnliche Würste geliefert werden.
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Schlauchhüllen aus synthetischen Polymeren, wie Polyamid, Polyester,
Polyvinylidenchlorid oder ähnliche, zeigen dieses vorteilhafte Verhalten wegen ihrer
inerten Eigenschaften nicht in dem geforderten Ausmaß. Würste mit Hüllen aus den
genannten Polymeren werden deshalb häufig in unerwünschter Weise faltig und unansehnlich
und daher unverkäuflich.
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Durch die Eigenschaften und die Zusammensetzung der Viskose, den Durchschnittspolymerisationsgrad,
die Spinn-und Trockenverhältnisse beim Herstellen der Formkörper und deren Weichmachergehalt
lassen sich die Eigenschaften und Struktur des sie bildenden Cellulosehydrats in
weiten Grenzen variieren.
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Es ist auch vorgeschlagen worden, die Geschmeidigkeit weichmacherfreien
Cellulosehydrats durch Zusatz fettähnlicher, vernetzungsfähiger chemischer Substanzen
zu verbessern.
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Es ist bisher jedoch noch nicht gelungen, die insbesondere durch Wässern
und/oder Trocknen der Formkörper, insbesondere
in Gestalt von Schläuchen
zur Verwendung als künstliche Wursthülle, bei deren bestimmungsgemäßer Verwendung
durch weitgehenden Verlust ihres Anteils an chemischem Weichmachungsmittel eintretende
sehr starke Struktur- und Eigenschaftsveränderung des den Formkörper bildenden Cellulosehydrats
völlig zu verhindern oder auch nur hinreichend zu begrenzen.
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Bei synthetischen Wursthüllen auf Basis von mit sekundärem chemischem
Weichmachungsmittel weichgemachtem Cellulosehydrat, die auf ihrer Innenseite einen
wasserdampfundurchlässigen Überzug aus polymerem Material aufweisen, kommt es nach
Verlust des sekundären chemischen Weichmachungsmittels infolge des dadurch eintretenden
starken Schrumpfens der Wursthülle zu einem hohen Innendruck in der Wurst; bei der
durch den Weichmacherverlust eingetretenen Versprödung der Wursthülle besteht dann
die Gefahr, daß die Wursthülle beim Anschneiden der Wurst über ihre gesamte Länge
reißt.
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Wird das Reißen der Hüllen dadurch verhindert, daß man die Wursthüllen
zuvor anfeuchtet oder kühlt, dann wird das Wurstgut aus der Schnittfläche durch
den hohen Innendruck zu einem erheblichen Teil in unerwünschter Weise herausgedrückt.
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Durch die Versprödung der Wursthülle infolge Weichmacherverlusts sind
die Hüllen stoßanfällig beim Transport derartiger Würste.
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Die vorgenannten unerwünschten Eigenschaften an Cellulosehydratwursthüllen
lassen sich auch nicht vermeiden, wenn
solche verwendet werden,
bei denen die Hüllen einen Anteil an fettähnlichen chemischen Vernetzungsmitteln
aufweisen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Formkörper, insbesondere
Verpackungsmaterial, insbesondere Folien1 ganz besonders Schläuche, auf Basis von
chemisch modifiziertem Cellulosehydrat vorzuschlagen, die die Nachteile der aus
bekannten Werkstoffen auf Basis von Cellulosehydrat bestehenden Formkörper nicht
aufweisen, d. h. bei denen das den Formkörper bildende Cellulosehydrat in der Weise
teilweise chemisch modifiziert ist, daß die infolge Wässerns des Formkörpers bei
seiner bestimmungsgemäßen Verwendung und anschließender Trocknung eintretenden erwünschten
Eigenschaftsänderungen hinreichend weitgehend erhalten bleiben, nachteilige Eigenschaften,
vor allem Versprcdung des Formkörpers jedoch im wesentlichen völlig vermieden werden.
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Ohne daß die sonstigen erwünschten bekannten Gebrauchseigenschaften
der Wursthüllen sich ändern, sollen die vorgeschlagenen Hüllen erfindungsgewollt
eine für den Verwendungszweck hinreichende Schrumpffähigkeit aufweisen sowie ausreichend
geschmeidig sein, so daß unter Verwendung derselben hergestellte Würste auch bei
niedriger relativer Feuchtigkeit der Umgebungsluft problemlos transportiert sowie
ohne Gefahr zu reißen angeschnitten werden können. Der Erfindung liegt demnach die
Aufgabe zugrunde, Formkörper, insbesondere Verpackungsmaterial, auf Basis von Cellulosehydrat
vorzuschlagen,
das einerseits durch die bekannten guten Eigenschaften
charakterisiert ist, andererseits aber Eigenschaften aufweist, die Wursthüllen aus
synthetischem polymerem Material eigen sind.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch Formkörper,
insbesondere Folien sowie schlauchförmige Hüllen, auf Basis von chemisch modifiziertem
Cellulosehydrat, die außer diesem Wasser und gegebenenfalls sekundäres chemisches
Weichmachungsmittel enthalten und dadurch gekennzeichnet sind, daß sie aus 1. chemischem
Umsetzungsprodukt, erhältlich durch chemische Reaktion von Cellulosehydrat, und/oder
chemischem Reaktionsprodukt aus Cellulosehydrat mit Alkylamid- bzw. Alkylamin-bisdimethylen-triazinontetramethylol
mit wenigstens eine endständige N-Methylolcarbamat-Gruppe entsprechend der Formel
aufweisendem, synthetischem, unverzweigtem und/oder verzweigtem Polymerisat auf
Basis von Alkylenoxid, 2. Wasser und gegebenenfalls 3. sekundärem chemischem Weichmachungsmittel
bestehen.
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Der Begriff "wenigstens eine endständige N-Methylolcarbamat-Gruppe
aufweisende, synthetische, unverzweigte und/oder verzweigte Polymere auf Basis von
Alkylenoxid" soll definitionsgemäß essentielle Polymere folgenden chemischen Aufbaus
umfassen: 1. Essentielle Polymere, bestehend aus durch Additionspolymerisation von
Alkylenoxid, insbesondere Äthylenoxid oder Propylenoxid, oder durch Additionscopolymerisation
einer Mischung aus Äthylenoxid und Propylenoxid herstellbaren unverzweigten Basispolymeren,
bei denen wenigstens eine endständige "-CH2-OH"-Gruppe durch chemische Reaktion
in eine N-Methylolcarbamat-Gruppe der zuvor angegebenen Formel übergeführt ist.
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2. Essentielle Polymere1 bestehend aus durch Additionscopolymiersation
einer Mischung aus Alkylenoxid - insbesondere Äthylenoxid, Propylenoxid oder ein
Gemisch beider - und zur Copolyaddition mit diesen befähigten, chemischen, aliphatischen
und/oder aromatischen, reaktiven Molekülen, deren chemische Reaktivität auf jeweils
eine alkoholische OH-Gruppe, Carboxylgruppe, primäre Aminogruppe oder sekundäre
Aminogruppe mit einer Kohlenstoffanzahl im Bereich von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen
zurückgeht, herstellbarem unverzweigtem Basispolymerem, bei dem wenigstens eine
endständige "-CH2-OH"-2 Gruppe durch chemische Reaktion in eine N-Methylolcarbamat-Gruppe
der zuvor angegebenen Formel übergeführt ist.
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3. Essentielle Polymere1 bestehend aus durch Additionscopolymerisation
einer Mischung aus Alkylenoxid - insbesondere Äthylenoxid, Propylenoxid oder ein
Gemisch beider - und zur Copolyaddition mit diesen befähigten, chemischen, aliphatischen
und/oder aromatischen, wenigstens bifunktionellen Molekülen, deren chemische Funktionalität
auf jeweils wenigstens zwei alkoholische OH-Gruppen, wenigstens zwei Carboxylgruppen,
wenigstens zwei primäre Aminogruppen oder wenigstens zwei sekundäre Aminogruppen
mit einem Alkylrest einer Kohlenstoffanzahl im Bereich von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen
zurückgeht, herstellbarem verzweigtem Basispolymerem, bei dem wenigstens eine "
"-CH2-OH"-Gruppe in eine N-Methylolcarbamat-Gruppe der zuvor angegebenen Formel
übergeführt ist.
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4. Essentielle Polymere1 bestehend aus durch Additionscopolymerisation
einer Mischung aus Alkylenoxid - insbesondere Äthylenoxid, Propylenoxid oder ein
Gemisch beider - und zur Copolyaddition mit diesen befähigten, chemischen, aliphatischen
und/oder aromatischen, wenigstens bifunktionellen Molekülen, deren Bifunktionalität
darauf zurückzuführen ist, daß sie in ihrer Molekülkette wenigstens zwei chemisch
unterschiedliche reaktive
Gruppen aufweisen, wobei diese jeweils
alkoholische OH-Gruppen, Carboxylgruppen, primäre Aminogruppen oder sekundäre Aminogruppen
mit einem Alkylrest einer Kohlenstoffanzahl im Bereich von 1 bis 8 Kohlenstoffatomen
sind, herstellbarem verzweigtem Basispolymerem, bei dem wenigstens eine "-CH2-OH"-Gruppe
in eine N-Methylolcarbamat-Gruppe der zuvor angegebenen Formel übergeführt ist.
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5. Der Begriff "essentielles Polymeres" soll vereinbarungsgemäß auch
Mischungen von wenigstens zwei bezüglich ihres qualitativen chemischen Aufbaus unterschiedlichen,
durch chemische Umwandlung wenigstens einer "-CH2-OH"-Gruppe in N-Methylolcarbamat-Gruppen
chemisch modifizierten Basispolymeren umfassen.
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Bevorzugte essentielle Polymere sind dabei die vorangehend unter 1.1
2. und Sogenannten sowie essentielle Polymere nach 5., die aus Abmischungen dieser
bestehen.
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Das essentielle Polymere ist wesentlicher funktioneller Bestandteil
des ersten bzw. zweiten chemischen Umsetzungsproduktes, das wesentlicher Anteil
des den Formkörper bildenden Werkstoffs ist.
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Das essentielle Polymere ist auch wesentlicher Bestandteil des Verfahrens
nach der Erfindung, bei dem Cellulosehydrat
oder chemisches Reaktionsprodukt
aus Cellulosehydrat und Alkylamid- und/oder Alkylamin-bisdimethylen-triazinon-tetramethylol
in chemische Reaktion mit essentiellem Polymerem mit dem Ergebnis gebracht wird,
daß das Verfahrenserzeugnis aus erstem bzw. zweitem chemischem Umsetzungsprodukt
besteht.
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Im Rahmen der Erfindungsbeschreibung umfaßt der Begriff "Formkörper"
Profilkörper, wie beispielsweise Fasern, insbesondere jedoch Verpackungsmaterial,
insbesondere Folien, ganz besonders bevorzugt schlauchförmige Hüllen.
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Die Bezeichnung "schlauchförmige Hülle" umfaßt dabei auch solche Schlauchhüllen,
in deren Wandung eine Verstärkung aus faserigem Material, beispielsweise ein Faservlies,
ganz besonders ein langfaseriges Papierfaservlies, als Matrix eingelagert ist.
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Unter "Cellulosehydrat" ist ein bekanntes Produkt zu verstehen, das
entsteht, wenn man bekannte wäßrige alkalische Viskoselösung in Kontakt mit wäßrigen
Flüssigkeiten, beispielsweise mit wäßrigem Schwefelsäure/Natriumsulfat-Bad, bringt,
das die Koagulation des gelösten Anteils der Viskoselösung unter chemischer Regeneration
derselben in Cellulosehydrat bewirkt. Dabei ist das Koagulat je nach Form, die man
ihm verleiht, nach seiner Trocknung befähigt, selbsttragende Formgebilde, wie Fasern,
Filme oder Schläuche, zu
bilden. Die Herstellung derartiger Formgebilde
auf Basis von koaguliertem Cellulosehydrat in Gestalt von Fasern oder von Schläuchen
mit Fasereinlage ist bekannt. Zu ihrer Herstellung werden bekannte Vorrichtungen
verwendet, die im Falle der Schlauchherstellung eine Ringschlitzdüse aufweisen,
durch die die zu koagulierende Viskoselösung in eine bekannte Fällflüssigkeit in
Schlauchform eingesponnen wird.
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Formkörper nach der Erfindung enthalten außer essentiellem erstem
oder zweitem chemischem Umsetzungsprodukt, Wasser und gegebenenfalls sekundärem
chemischem Weichmachungsmittel im wesentlichen keine anderen chemischen Substanzen
in Mengen, die für den Formkörper funktionsessentiell sind, d.h. seine Gebrauchseigenschaften
wesentlich beeinflussen.
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Das "Zwischenprodukt" auf Basis von Cellulosehydrat besteht bevorzugt
aus einem chemischen Reaktionsprodukt, das entsteht, wenn man Cellulosehydrat mit
bevorzugt 10 Gew.-%, bezogen auf Gewicht Cellulosehydrat, Alkylamid- und/oder Alkylamin-bisdimethylen-triazinon-tetramethylol,
bei dem die Alkylgruppe im Bereich von 9 bis 24, bevorzugt im Bereich von 14 bis
19, insbesondere bevorzugt 17 Kohlenstoffatome aufweist, chemisch umsetzt.
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Der Wassergehalt der Formkörper liegt im Bereich zwischen 5 und 25
Gew.-%, bevorzugt im Bereich zwischen 8 und
12 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht des Formkörpers.
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Formkörper, die sekundäres Weichmachungsmittel und/oder zweites chemisches
Umsetzungsprodukt aufweisen, können auch einen wesentlich niedrigeren Wassergehalt,
beispielsweise einen solchen von ca. 4 Gew.-%, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, aufweisen,
ohne daß dadurch die angestrebten Gebrauchseigenschaften der Formkörper beeinflußt
werden.
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Bevorzugte Formkörper enthalten außer essentiellem chemischem Umsetzungsprodukt
Wasser in einer Menge im Bereich zwischen 8 und 18 Gew.-%, bezogen auf ihr Gesamtgewicht,
und sekundäres Weichmachungsmittel in einer Menge im Bereich zwischen 1 und 35 Gew.-%,
vorteilhaft im Bereich zwischen 4 und 18 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht
des Formkörpers, sowie gegebenenfalls zweites chemisches Umsetzungsprodukt in einer
Menge im Bereich zwischen 1 und 35 Gew.-%, bezogen auf Cellulosehydrat.
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Die über mehrere Reaktionsstufen verlaufende chemische Umsetzung,
mit Hilfe derer "-CH2-OH"-Endgruppen chemischer Verbindungen in N-Methylolcarbamat-Gruppen
überführbar sind, ist bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Die dreistufige chemische Reaktionsfolge,mittels derer es möglich
ist, OH-Gruppen chemischer Verbindungen in N-Methylolcarbamat-Gruppen überzuführen,
ist bekannt. Nachfolgend soll beispielhaft die Herstellung von Polyglykol (1000)-biscarbamid-bi-s
N, N'-Methylol aus Polyglykol (1000) beschrieben werden.
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In analoger Weise sind bei anderen chemischen Verbindungen mit "-CH2-OH"-Endgruppen
deren OH-Gruppen in N-Methylolcarbamat-Gruppen überführbar.
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Erste Reaktionsstufe: Phosgenierung von Polyglykol: 1000 g (1 Mol)
Polyglykol mit Molekulargewicht 1000 werden in einem 2 l-Rührkolben vorgelegt und
darin erwärmt. Sobald das Polyglykol geschmolzen ist (450C) leitet man unter Wasserkühlung
des Kolbens 220 g (2,2 Mol) Phosgen in die Schmelze ein.
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Die Einleitung von Phosgen erfolgt während einer Gesamtzeit von ca.
2 h.
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Nachdem ein Drittel (ca. 70 g) der Gesamtmenge Phosgen in die erwärmte
Schmelze eingeleitet ist, hält man die Temperatur derselben bis zur Beendigung der
Einleitung bei 35 bis 400C.
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Durch das Reaktionsprodukt im Kolben wird dann bei einer Temperatur
von 30 bis 350C desselben trockener Stickstoff durch dieses hindurchgeleitet, wobei
die Durchleitungszeit ca. 2 h beträgt.
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Anschließend setzt man die Reaktionsmasse im Kolben während einer
Zeit von ca. ß h unter laborübliches Vakuum.
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Analysenprobe des Phosgenierungsprodukts (Polyglykolbis-Chlorkohlensäureester):
Chlor: insgesamt 6,0 bis 7,3% (Theorie 6,3%) Ausbeute: 1.125 g (Theorie 1.125 g)
Das in der ersten Reaktionsstufe hergestellte Produkt wird nachfolgend mit A bezeichnet.
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Zweite Reaktionsstufe: Amidierunq des in der ersten Reaktionsstufe
hergestellten Polyglykolbis-Chlorkohlensäureesters.
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960 g (1,2 1) Isobutanol werden in einem 4 l-Rührkolben vorgelegt,
die Flüssigkeit wird dann mit ca. 20 g Ammoniak gesättigt.
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Unter Rühren tropft man in die Flüssigkeit, die eine Temperatur von
20 bis 300C aufweist, gleichmäßig während eines Zeitraums von 3 bis 4 h insgesamt
1120 g Phosgenierungsprodukt A (in flüssigem Zustand), entsprechend einem Mol Polyglykolbis-Chlorkohlensäureester,
ein.
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Gleichzeitig werden ca. 70 g Ammoniakgas in die Flüssigkeit eingeleitet,
so daß stets überschüssiges Ammoniak im Reaktionsgefäß vorhanden ist.
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Man heizt dann die Flüssigkeit im Reaktionsgefäß auf 90 bis 95 0C
auf 1 wobei überschüssiges Ammoniak aus der Flüssigkeit entweicht, und filtriert
ausgefallenes Ammoniumchlorid (ca. 110 g) durch einen Filter, beispielsweise einen
Seitz-Druck-Filter, von der Flüssigkeit ab.
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Der Filterrückstand wird mit 120 g (150 ml) Isobutanol einer Temperatur
von 80 bis 90 0C ausgewaschen.
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Das Filtrat wird bei laborüblichem Vakuum von Isobutanol befreit,
am Ende des Vorgangs beim Vakuum einer Wasserstrahlpumpe und 1000C Flüssigkeitstemperatur.
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Analysenprobe des in der zweiten Reaktionsstufe hergestellten Polyglykol-biscarbaminsäureesters:
Stickstoff: gesamt 2,4 bis 2,8% Ausbeute: 1050 g (Theorie 1086 g) Der in der zweiten
Reaktionsstufe hergestellte Polyglykolbiscarbaminsäureester wird nachfolgend mit
B bezeichnet.
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Dritte Reaktionsstufe: Umsetzung von Produkt B mit Formaldehyd: 1050
g Produkt B (entsprechend 1 Mol Polyglykol (1000)-biscarbaminsäureester
)
werden in einem Reaktionsgefäß vorgelegt, unter Rühren werden 250 g Wasser und 150
g 40%ige wäßrige Formalinlösung (2 Mol Formaldehyd) zugefügt.
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Die Reaktionsmischung heizt man nun langsam auf eine Temperatur von
65 bis 70 0C unter stetigem Zusatz gesättigter Sodalösung, um jeweils einen pH-Wert
von 8 bis 9 in der Flüssigkeit zu erhalten. Die Gesamtmenge der zugesetzten Sodalösung
beträgt 60 ml.
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Nach erfolgter Zugabe der Sodalösung wird die Flüssigkeit noch eine
Stunde bei einer Temperatur von 65 bis 70 0C gerührt. Die Ausbeute des Endprodukts
in der dritten Reaktionsstufe Polyglykol (1000)-biscarbamid-bis-N, N'-Methylol beträgt
1500 g. Das Endprodukt liegt in wäßriger Lösung vor.
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Die erste Reaktionsstufe ist beschrieben im Lehrbuch "Methoden der
organischen Chemie", Houben-Weyl, Band VIII, Seite 138 (1952). Die zweite Reaktionsstufe
ist bekannt aus dem gleichen Lehrbuch, Band VIII, Seiten 101 bis 104. Die dritte
Reaktionsstufe ist aus " "Kunststoff-Handbuch", Carl-Hanser-Verlag, München, 1968,
Band X, Seiten 153 bis 227, bekannt.
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Bevorzugte Formkörper bestehen dabei aus chemischem Umsetzungsprodukt,
das durch chemische Reaktion von Cellulosehydrat oder "chemischem Zwischenprodukt"
und essentiellem Polymerem,das zwei oder mehr als zwei endständige N-Methylolcarbamat-Gruppen
aufweist, herstellbar ist.
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Essentielle Polymere sind chemisch reaktiv und sind infolge ihres
chemischen Aufbaus der ihnen zugrunde liegenden Grundpolymeren befähigt, weichmachend
zu wirken. Chemische Reaktionsfähigkeit einerseits und Fähigkeit zur Weichmachung
andererseits charakteriseren die essentiellen Polymeren als zur permanenten Weichmachung
befähigte chemische Mittel. Das zur permanenten Weichmachung befähigte Mittel ist
nämlich im Formkörper durch kovalente chemische Bindung an Cellulosehydratmoleküle
und/oder chemisches Zwischenprodukt fest gebunden.
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Bevorzugte essentielle Polymere sind solche, die auf Basispolymere
zurückgehen, die durch Additionspolymerisation von Äthylenoxid oder Propylenoxid
oder durch Additionscopolymerisation eines Gemischs aus zur Additionscopolymerisation
befähigten chemischen Verbindungen entstehen, das Äthylenoxid oder Propylenoxid
oder Äthylen- und Propylenoxid im Mischungsverhältnis 90 : 10 bis 10 : 90, bevorzugt
in einem Verhältnis mit überwiegendem Äthylenoxid-Anteil, sowie folgende chemische
Verbindungen enthält:
a) aliphatische Mono- und/oder Polyalkohole
oder/und aromatische Mono- oder Polyalkohole, b) aliphatische Mono- und/oder Polyamine
oder/und aromatische Amine, c) aliphatische Mono- oder Polycarbonsäuren und/oder
aromatische Mono- oder Polycarbonsäuren, d) aliphatische Oxicarbonsäuren, e) aliphatische
Hydroxyamine oder f) Mischungen der unter a) bis e) genannten chemischen Substanzen.
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Nachfolgend werden insbesondere zur Copolyaddition mit Alkylenoxid
geeignete, reaktive, chemische Verbindungen zur Herstellung entsprechender Basispolymerer
genannt: Aliphatische Monoalkohole mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 2 bis
12 Kohlenstoffatomen, insbesondere Äthanol, Butanol, n-Propanol, Isopropanol, Hexylalkohol,
Cetylalkohol sowie Stearylalkohol und Laurylalkohol.
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Aromatische Alkohole, wie Benzylalkohol und Phenyl-äthyl-Alkohol.
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Insbesondere geeignete Diole, insbesondere aliphatische, sind: Äthan-diol,
Propan-diol und Butan-diol.
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Besonders geeignete Polyole, insbesondere aliphatische, sind: Glycerin,
Pentaerythrit, Hexite, wie Sorbit, Mannit, Dulcit, Glukose, Saccharose.
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Besonders geeignete aliphatische Monocarbonsäuren sind Essigsäure,
Propionsäure, Buttersäure, Valeriansäure, Capronsäure, Caprylsäure, Palmitinsäure,
Stearinsäure.
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Besonders geeignete mehrwertige Carbonsäuren sind Oxalsäure, Malonsäure,
Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure.
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Besonders geeignete aromatische Carbonsäuren sind Benzoesäure, Phenylessigsäure,
Benzylsäure, Mandelsäure.
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Besonders geeignete aromatische mehrwertige Carbonsäuren sind Phthalsäure,
Isophthalsäure, Terephthalsäure sowie Mellitsäure.
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Besonders geeignete Oxicarbonsäuren sind Milchsäure, Monooxibernsteinsäure
und Dioxibernsteinsäure, Tartronsäure, Mesoxalsäure, Zitronensäure.
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Besonders geeignete Aminocarbonsäuren sind Glykokoll, Aminopropionsäure,
Aminovaleriansäure sowie Aminocapronsäure.
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Besonders geeignete Amine sind insbesondere aliphatische Diamine mit
einer Kohlenstoffkette im Bereich von 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Äthylendiamin
und Hexamethylendiamin.
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Ein geeignetes Hydroxyamin ist beispielsweise l-Hydroxy-6-amino-hexan.
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Bevorzugte essentielle Polymere, die zwei oder mehr als zwei endständige
N-Methylolcarbamat-Gruppen im Molekül aufweisen, sind solche, die auf Basispolymere
zurückgehen, die durch Additionscopolymerisation einer Mischung aus Äthylenoxid
oder Propylenoxid oder Mischungen beider und Glycerin, Diglycerin, Trimethylolmethan,
Pentaerythrit sowie Triäthanolamin, Äthylendiamin,
Diäthylentriamin
und Triäthylentetramin entstehen.
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Dabei weisen die ersteren Basispolymeren auf je eine OH-Gruppe vorteilhaft
eine Äthylenoxid- oder Propylenoxideinheit auf,und bei letzteren können je aktivem
Wasserstoff in den Hydroxyl-amino- und sekundären Aminogruppen bis zu 50, bevorzugt
bis zu 20 Äthylenoxid- und/oder Propylenoxideinheiten vorhanden sein.
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Besonders geeignete Basispolymere sind Polyglykole, wie insbesondere
Polyäthylenglykol der allgemeinen Formel HO-(-CH2-CH2-O-)n-CH2-CH2-OH in der n eine
ganze Zahl im Bereich zwischen 1 und 120, vorzugsweise im Bereich zwischen 50 und
60, ist, insbesondere Diglykol, Triglykol, Polyäthylenglykol 200, Polyäthylenglykol
1000, oder Polypropylenglykol der allgemeinen Formel HO-(-CH2-CH2-CH2-O-)n-CH2-CH2-CH2-OH
in der n eine ganze Zahl im Bereich zwischen l und 120, vorzugsweise im Bereich
zwischen 50 und 60, ist.
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Besonders vorteilhafte, zur Copolyaddit@on befähigte, wenigstens bifunktionelle,
chemische Verbindungen sind nachtolgend durch ihre Formel charakterisierte, wobei
w für eine qanze
Zahl im Bereich von 1 bis 50, vorzugsweise im
Bereich von 1 bis 20, steht: HOCH2CH(OH)CH2OH HOCH2CH(OH)CH2OCH2CH2OH HOCH2CH2OCH2CH(OH)CH2OCH2CH2OH
HOCH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH3 CH3CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH3 HOCH2CH20CH2CH(OH)CH20CH2CH(oH)
CH3 HOCH2CH(OH)CH20CH2CH(OH)CH20H HOCH2CH2OCH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OH HOCH2CH20CH2CH(OH)CH20CH2CH(OH)CH20CH2CH20H
CH3CH(OH)C2OCH2CH(OH)CH20CH2CH(OH)CH2OH CH3CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH3
HOCH2CH2OCH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH3
Das Molekulargewicht essentieller Polymerer liegt im Bereich zwischen 200 und 6000,
bevorzugt im Bereich zwischen 600 und 2500; in den angegebenen Molekulargewichtsbereichen
sind essentielle Polymere wasserlöslich.
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Essentielle Polymere mit zwei jeweils endständigen N-Methylolcarbamat-Gruppen,
die auf unverzweigte Basispolymere zurückgehen und ein Molekulargewicht im Bereich
von 800 bis 2500 aufweisen, sind besonders vorteilhaft.
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Der Ausdruck "unverzweigt" soll bedeuten, daß die Molekülkette des
Basispolymeren keine Seitenkette aufweist, die reaktionsfähige OH-Gruppen trägt.
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Essentielle Polymere mit mehr als zwei jeweils endständigen N-Methylolcarbamat-Gruppen,
die auf verzweigte Basispolymere zurückgehen, haben bevorzugt ein Molekulargewicht
im
Bereich zwischen 600 und 1800. Derartige bevorzugte essentielle
Polymere gehen auf Basispolymere zurück, die durch Additionscopolymerisation von
Alkylenoxid, bevorzugt Äthylenoxid, und zur Polyaddition mit diesem befähigten aliphatischen,
chemischen Verbindungen, die im Molekül mehr als zwei reaktive Gruppen, insbesondere
OH-Gruppen, aufweisen1 beispielsweise Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit,
Saccharose und ähnliche, herstellbar sind.
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Aus diesen Basispolymeren geht das essentielle Polymere durch Umwandlung
von mehr als zwei ihrer endständigen "-CH2-OH"-Gruppen in N-Methylolcarbamat-Gruppen
hervor.
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Unter der Bezeichnung "sekundäre chemische Weichmachungsmittel" sollen
im Rahmen der Erfindungsbeschreibung chemische Verbindungen verstanden werden, die
infolge ihres chemischen und strukturellen Aufbaus ihrer Moleküle hebefähigt sind,
im Formkörper inkorporiert weichmachend auf diesen zu wirken.
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Sekundäre chemische Weichmachungsmittel sind dabei dadurch charakterisiert,
daß sie nicht durch kovalente chemische Bindung, sondern nur durch zwischenmolekulare
Kräfte an dem essentiellen Bestandteil des Formkörpers gebunden sind (sogenannte
"äußere" Weichmachung).
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Geeignete sekundäre chemische Weichmachungsmittel sind beispielsweise
Glycerin, Glykol oder Polyglykol; die Verwendung dieser Substanzen als chemisches
Weichmachungsmittel ist bekannt.
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Cellulosehydrat, das durch die Wirkung von mit ihm durch chemische
Bindung fest verbundenen chemischen Substanzen aufgrund deren weichmachender Wirkung
infolge ihrer chemischen und physikalischen Struktur weichgemacht ist, soll als
"innerlich" weichgemachtes Cellulosehydrat bezeichnet werden.
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Formkörper gemäß der Erfindung enthalten gegebenenfalls neben durch
chemische Reaktion zwischen Cellulosehydrat und essentiellem Polymerem und/oder
chemischem Zwischenprodukt und essentiellem Polymerem herstellbaren Basispolymeren
sowie Wasser als im Formkörper mengenmäßig überwiegende und funktionell wesentliche
Bestandteile zusätzlich noch sekundäres chemisches Weichmachungsmittel. Die den
Formkörper bildenden chemischen Bestandteile liegen in diesem physikalisch im wesentlichen
gleichmäßig verteilt vor.
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Alkylamid- bzw. Alkylamin-bisdimethylen-triazinon-tetramethylol, aus
dem durch chemischen Umsatz mit Cellulosehydrat chemisches Zwischenprodukt herstellbar
ist, bei dem die Alkylgruppe im Bereich von 9 bis 24, bevorzugt im Bereich von 14
bis 19, insbesondere bevorzugt 17 Kohlenstoffatome aufweist, hat aufgrund seiner
chemischen Zusammensetzung und Molekularstruktur die Fähigkeit, weichmachend zu
wirken. Es ist aufgrund der reaktiven Methylolgruppen
im Molekül
zur chemischen Reaktion befähigt. Chemische Zwischenprodukte auf Basis chemischer
Umsetzungsprodukte aus Cellulosehydrat und Alkylamid- bzw. Alkylamin-bisdimethylen-triazinon-tetramethylol
sowie ihre Herstellung sind bekannt (BE-PS 823 410). Sie sind als solche nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung.
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Insbesondere bevorzugte Formkörper sind solche, die aus den folgenden
chemischen Substanzen aufgebaut sind: 1. Essentielles chemisches Umsetzungsprodukt,
herstellbar durch chemische Reaktion von Cellulosehydrat mit essentiellem Polymerem
mit wenigstens zwei endständigen N-Methylolcarbamat-Gruppen, beispielsweise Polyäthylenglykol-di-N-Methylolcarbamat
mit Molekulargewicht des Båsispolymeren von 200 oder 1000, 2. Wasser, 3. sekundäres
chemisches Weichmachungsmittel, beispielsweise Glycerin, Glykol oder Polyglykol.
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Eine andere ebenfalls bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Formkörpers unterscheidet sich im chemisch qualitativen Aufbau von dem vorgenannten
dadurch, daß der Formkörper zusätzlich zu den genannten chemischen Komponenten noch
zweites chemisches Umsetzungsprodukt, erhältlich durch chemische Reaktion von Cellulosehydrat
mit Stearylamid- bzw. Stearylamin-bisdimethylen-triazinon-tetramethylol
und
anschließende chemische Reaktion dieser Verbindung mit essentiellem Polymerem mit
wenigstens zwei endständigen N-Methylolcarbamat-Gruppen, das auf ein Basispolymeres
zurückgeht, das durch Additionspolymerisation von Äthylenoxid herstellbar ist, enthält.
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Das essentielle Polymere ist aus dem Basispolymeren erhältlich durch
Umwandlung beider endständigen "-CH2-OH"-Gruppen desselben in N-Methylolcarbamat-Gruppen
der zuvor angegebenen Formel.
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Bei der Additionscopolymerisation von Alkylenoxidmolekülen mit damit
polyadditionsfähigen chemischen aliphatischen oder aromatischen Verbindungen, die
eine oder mehrere OH-, NH2-, sekundäre Amino- oder Carboxylgruppen aufweisen, lagern
sich letztere Verbindungen unter Ringspaltung des Alkylenoxidmoleküls und Ausbildung
einer OH-Gruppe an dieselben an.
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Die weitere Polyaddition von Alkylenoxidmolekülen erfolgt dann in
der Weise, daß sich die durch die Anlagerungsreaktion des ursprünglichen Alkylenoxidmoleküls
gebildete OH-Gruppe ihrerseits an weitere Alkylenoxidmoleküle unter Ringspaltung
anlagert und diese Reaktion sich unter Ausbildung einer Molekülkette aus Äthylenoxideinheiten
fortsetzt, wobei zwangsläufig die Endgruppe der entstandenen Molekülkette durch
eine reaktionsfähige OH-Gruppe gebildet wird. Entsprechend verläuft die Anlagerung
von Alkylenoxidmolekülen
an chemische Verbindungen mit mehreren
OH-Gruppen im Molekül und führt dabei zu Basispolymeren, deren Molekülkette aus
einer Mehrzahl von Alkylenoxideinheiten besteht1 wobei die Molekülkette jeweils
endständig OH-Gruppen aufweist.
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Der Aufbau des Formkörpers aus seinen Bestandteilen wird beispielhaft
in vereinfachter und schematischer Darstellung durch die Zeichnung erläutert, deren
Figuren mögliche Varianten des Formkörpers darstellen.
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Fig. 1 zeigt schematisch und im Querschnitt den Aufbau eines Schlauchs
1, 2, 3 aus chemischem Umsetzungsprodukt 4 und Wasser 5.
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Fig. 2 zeigt im Querschnitt und in schematischer Darstellung den Aufbau
eines Schlauchs aus den Bestandteilen: chemisches Umsetzungsprodukt 4, Wasser 5
und sekundärer Weichmacher 6.
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Fig. 3 zeigt im Querschnitt und in schematischer Darstellung den Aufbau
eines Schlauchs, dessen Bestandteile chemisches Umsetzungsprodukt 4, Wasser 5, sekundärer
Weichmacher 6 sowie zweites chemisches Umsetzungsprodukt 7 sind, wobei im rechten
Bereich der Fig. 2 und 3 zur getrennten, graphischen Symbolisierung die Bestandteile
gestaffelt ausgeführt sind.
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Es bedeutet dabei in Fig. 1 1 den Schlauchhohlraum, 2 die Außenseite
des Schlauchs, 3 die dem Schlauchhohlraum zugewendete Innenseite des Schlauches,
4 chemisches Umsetzungsprodukt und 5 Wasser.
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In Fig. 2 haben die Ziffern 1, 2, 3, 4 und 5 dieselbe Bedeutung wie
in Fig. 1. 6 bedeutet sekundäres Weichmachungsmittel.
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In Fig. 3 haben die Ziffern 1 bis 6 dieselbe Bedeutung wie in Fig.
1 und 2. 7 bedeutet zweites chemisches Umsetzungsprodukt.
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Der Schlauch wird von den chemischen Komponenten 4 und 5 bzw. 4, 5
und 6 bzw. 4, 5, 6 und 7 gebildet, dabei lieqen diese jeweils in gleichmäßiger Mischung
nebeneinander vor1 die Schlauchwand ist demnach nicht aus mehreren übereinander
angeordneten Werkstoffschichten aufgebaut, sondern besteht aus einem homogenen Gemenge
der chemischen Komponenten.
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Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung von Formkörpern,
insbesondere solchen in Gestalt von Schläuchen auf Basis von chemisch modifiziertem
Cellulosehydrat, die gegebenenfalls sekundäres chemisches Weichmachungsmittel enthalten,
bei denen man wäßrige alkalische Viskoselösung, die reaktive chemische Verbindungen
mit weichmachenden Fähigkeiten enthält, durch die formgebende
Öffnung
eines Düsenkörpers in Fällflüssigkeit preßt, den Formkörper wäscht und ihn dann
trocknet, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man Viskoselösung
oder Viskoselösung, die zusätzlich zur chemischen Vernetzung von Cellulosehydrat
befähigtes chemisches Mittel enthält, durch die formgebende Öffnung eines Düsenkörpers
in Fällflüssigkeit einpreßt, auf den gebildeten, im Gelzustand befindlichen Formkörper
wäßrige Lösung von wenigstens eine endständige N-Methylolcarbamat-Gruppe der allgemeinen
Formel
aufweisendem, synthetischem, unverzweigtem und/oder verzweigtem Polymerem auf Basis
von Alkylenoxid einwirken läßt, wobei die Lösung gegebenenfalls zusätzlich sekundäres
chemisches Weichmachungsmittel enthält, und danach den Formkörper der Einwirkung
hinreichender Wärme aussetzt und trocknet und den Schlauch nach erfolgter Trocknung
gegebenenfalls anschließend mit Wasser befeuchtet und auf einen vorbestimmten Wassergehalt
bringt.
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Zur Herstellung eines Formkörpers in Gestalt eines Schlauches wird
die Lösung durch den RingschLitz eines Düsenkörpers in die Fällflüssigkeit eingepreßt.
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Die das synthetische Polymere enthaltende wäßrige Lösung wird nachfolgend
kurz als "Polymerenlösung" bezeichnet.
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Das Verfahren soll nachfolgend beispielhaft an der Herstellung eines
Formkörpers in Schlauchgestalt erläutert werden.
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Bei der verwendeten Viskoselösung handelt es sich um eine solche,
die beispielsweise folgende Kennwerte aufweist: Cellulosegehalt 7 Gew.-%, Alkaligehalt
5,8 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, g-Wert 29,4; Na-Cl-Reife
2,5; Viskosität 137 Kugelfallsekunden (bei 200C).
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Die alkalische Viskoselösung wird durch den Ringspalt eines Düsenkörpers
fortlaufend in Schlauchform in Fällflüssigkeit, beispielsweise eine wäßrige Lösung,
die Schwefelsäure und Salz der Schwefelsäure gelöst enthält, eingepreßt.
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Der durch den Ausfällvorgang gebildete Schlauchkörper besteht aus
Cellulosehydrat, das sich nach der Behandlung mit dem Fällmittel im Gelzustand befindet,
d .h. sein Wassergehalt beträgt wenigstens 270 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Schlauchs.
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Der Schlauch wird dann gewaschen, beispielsweise dadurch, daß man
Wasser auf ihn einwirken läßt, indem man ihn beispielsweise fortlaufend durch eine
Wanne führt, die mit Waschwasser gefüllt ist.
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Die Herstellung von im Gelzustand befindlichen Schläuchen aus Cellulosehydrat
ist bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Auf den im Gelzustand befindlichen Schlauch aus Cellulosehydrat läßt
man dann wäßrige Lösung von essentiellem Polymerem mit Molekulargewicht im Bereich
von 600 bis 2500 einwirken, beispielsweise Polyäthylenglykol-di-N-methylolcarbamat
mit Molekulargewicht von 1000.
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Als essentielle Polymere sind die vorstehend näher beschriebenen geeignet.
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Die wäßrige Lösung des essentiellen Polymeren enthält dieses in einer
Menge im Bereich zwischen 5 und 30 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge im Bereich
zwischen 8 und 20 Gew.-%, beispielsweise in einer Menge von 12 Gew.-%, jeweils bezogen
auf das Gesamtgewicht der Polymerenlösung.
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Die Polymerenlösung hat einen pH-Wert im Bereich von 1 bis 5, vorzugsweise
einen solchen im Bereich von 1,5 bis 3, beispielsweise einen solchen von 2,5.
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Der pH-Wert wird durch Zugabe einer entsprechenden Menge einer Säure,
beispielsweise durch Zugabe einer entsprechenden Menge von Schwefelsäure, zur Polymerenlösung
eingestellt.
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Die wäßrige Polymerenlösung hat bei ihrer Anwendung vorteilhaft eine
Temperatur im Bereich zwischen 20 und 90°C, vorzugsweise eine solche im Bereich
zwischen 40 und 80°C, beispielsweise eine solche von 600C.
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Wäßrige Polymerenlösungen enthalten chemische Substanzen, die katalytisch
zu wirken vermögen und befähigt sind, die chemische Reaktion zwischen reaktiven
Gruppen des gelösten essentiellen Polymeren und reaktiven Gruppen von Cellulosehydrat
zu beschleunigen. Die Katalysatoren sind in Mengen im Bereich zwischen 5 und 50
g/l Polymerenlösung, vorzugsweise in einer Menge im Bereich zwischen 10 und 2Q g/l
Polymerenlösung, beispielsweise in einer Menge von 15 g/l Polymerenlösung, in dieser
enthalten.
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Geeignet sind alle als Katalysatoren bekannten Salze, die die genannte
chemische Reaktion beschleunigen, beispielsweise MgCl2 oder NH4C1.
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Die in den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Erzeugnissen
vorhandenen Mengen chemischer Katalysatoren sind nur in so geringer Menge in diesen
enthalten, daß sie keinen feststellbaren Einfluß auf die Gebrauchseigenschaften
des Verfahrenserzeugnisses ausüben.
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Die Behandlung des im Gelzustand befindlichen Schlauchs aus Cellulosehydrat
mit wäßriger Polymerenlösung erfolgt beispielsweise dadurch, daß man auf den Schlauch
dadurch fortlaufend Polymerenlösung einwirken läßt, daß man ihn mit stetiger Geschwindigkeit
durch eine Wanne hindurchführt, die mit dieser gefüllt ist.
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Die Verweilzeit des Schlauchs in der Polymerenlösung wird dabei so
bemessen, daß sie einer Einwirkungsdauer im Bereich von 120 min bis 30 sec, insbesondere
30 min bis 1 min, beispielsweise 5 min, entspricht.
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Nach der Einwirkung der Polymerenlösung auf den Schlauch wird dieser
mit Wärme einer Temperatur im Bereich zwischen 70 und 1400C, vorzugsweise im Bereich
zwischen 90 und 1200C, beispielsweise einer Temperatur von 1100C, unterworfen, wobei
die hohen Temperaturen jeweils den kurzen Verweilzeiten zugeordnet sind.
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Die Wärmeeinwirkung auf den Schlauch erfolgt beispielsweise dadurch1
daß man ihn fortlaufend mit stetiger Geschwindigkeit durch einen mit Heißluft entsprechender
Temperatur beschickten Trockenkanal geeigneter Länge, beispielsweise einen Kanal
von 50 m Länge, hindurchführt.
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Die Verweilzeit im Trockenkanal liegt dabei im Bereich von einer halben
bis 20 min, abhängig von der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Schlauchs in längsaxialer
Richtung, die im Bereich von 5 bis 30 m/min liegt.
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Während der Wärmeeinwirkung befindet sich der Schlauch in aufgeblähtem
Zustand, der durch Stützluft bewirkt wird, die sich im Schlauchinneren befindet.
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Die Stützluft wird vor Beginn der Trocknung des Schlauchs in diesen
eingeführt; der Schlauch wird dabei vor dem Einfahren in den Trockenkanal durch
den Quetschspalt eines ersten Walzenpaars und nach Verlassen des Trockenkanals durch
den Quetschspalt eines zweiten Walzenpaars hindurchgeführt.
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Durch die Wärmeeinwirkung wird der Schlauch hinreichend weitgehend
getrocknet und weist danach einen Wassergehalt im Bereich von 3 bis 10 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht des Schlauchs, auf.
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Eine vorteilhafte Abwandlung des Verfahrens besteht darin, daß bei
dessen Durchführung wäßrige Polymerenlösung zur Einwirkung auf den Schlauch im Gelzustand
gelangt, die zusätzlich zum gelösten Polymeren sekundäres chemisches Weichmachungsmittel,
beispielsweise Glycerin, im Verhältnis 10 : 1 bis 1 : 10 enthält. Derartige Lösungen
werden durch Zugabe der geeigneten Menge sekundären chemischen Weichmachungsmittels,
beispielsweise des genannten, zu der Polymerenlösung hergestellt.
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Vorteilhaft wird der Schlauch nach erfolgter Trocknung durch Befeuchten
mit Wasser auf einen Wassergehalt von beispielsweise 10 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht des Schlauchs, gebracht.
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Die zur Trocknung des Schlauchs führende Wärmeeinwirkung hat zugleich
die Folge, daß der chemische Umsatz zwischen reaktiven OH-Gruppen des Cellulosehydrats
bzw. reaktiven Gruppen des chemischen Zwischenprodukts und endständigen N-Methylolcarbamat-Gruppen
des essentiellen Polymeren hinreichend schnell und nahezu quantitativ erfolgt.
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Zur Durchführung des Verfahrens nach einer Variante,gemäß der die
Viskoselösung bifunktionelle, zur chemischen Vernetzung von Cellulosehydrat befähigte
chemische Mittel enthält, geht man von einer Viskoselösung aus, die Alkylamid
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bzw. Alkylamin-bisdimethylen-triazinon-tetramethylol, bei dem der Alkylrest im Bereich
von 9 bis 24, vorzugsweise im Bereich von 16 bis 18, vorteilhaft 17 Kohlenstoffatome
aufweist, enthält. Die Viskoselösung enthält die genannte zur chemischen Vernetzung
befähigte chemische Verbindung beispielsweise in einer Menge von 10 Gew.-%, bezogen
auf den Cellulosegehalt der Lösung.
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Bevorzugt ist dabei eine Viskoselösung, die Stearylamidbisdimethylen-triazinon-tetramethylol
als chemisches Vernetzungsmittel enthält.
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Es ist auch möglich, daß die Viskoselösung eine Mischung von Stearyl
amid-bisdimethylen-triazinon-tetramethylol und Stearylamin-bisdimethylen-triazinon-tetramethylol
enthält.
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Die das chemische Vernetzungsmittel enthaltende Viskoselösung wird
beispielsweise hergestellt, indem man 1000 g der Viskoselösung mit den vorgenannten
Kenndaten 29,2 g einer 24 Gew.-%igen wäßrigen Lösung von beispielsweise Stearylamid-bisdimethylen-triazinon-tetramethylol
zumischt.
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Die Herstellung von Alkylamid- bzw. Alkylamin-bisdimethylentriazinon-tetramethylol
enthaltenden Viskoselösungen ist bekannt, ebenso die Herstellung von Schläuchen
aus diesen Lösunqen (DT-OS 23 62 551 sowie DT-OS 22 41 689).
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in beiden Varianten
können wäßrige Lösungen aller derjenigen essentielen Polymeren herangezogen werden,
die im Rahmen der vorstehenden Erfindungsbeschreibung genannt sind.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es in einfacher Weise möglich,
Formkörper aus Cellulosehydrat, insbesondere Schläuche, ohne änderung der üblichen
Herstellungsbedingungen und ohne zusätzliche Verfahrensschritte zu modifizieren.
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Die nach dem Verfahren herstellbaren Formkörper, insbesondere die
nach dem Verfahren herstellbaren Schläuche, sind bezüglich einer ganzen Anzahl von
Eigenschaften gegenüber nach bekannten Verfahren hergestellten Formkörpern auf Basis
von chemisch modifizierter Cellulose verbessert.
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Diese Verbesserungen sind insbesondere bei Schläuchen von Vorteil,
die nach Beschichtung ihrer Innenseite mit einem wasserdampfundurchlässigen Oberzug
als künstliche Wursthüllen verwendet werden.
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Infolge der eigenartigen chemischen Zusammensetzung der Formkörper
sowie der chemischen eigenartigen Struktur der sie bildenden Werkstoffe, zeichnen
sich die Formkörper durch besondere Eigenschaften aus.
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Aus dem besonderen chemischen Aufbau der Formkörper, insbesondere
der Schläuche, ergibt sich, daß die bei bekannten Schläuchen auf Basis von Cellulosehydrat
sonst unvermeidliche Versprödung infolge des Verlustes von chemischem sekundärem
Weichmachungsmittel bei der Wurstherstellung durch vorbereitendes Wässern der Wursthüllen
sowie Heißwasser- oder Heißdampfbehandlung der Wurst im wesentlichen nicht auftritt.
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Die Dehnungs- und Weiterreißfestigkeitswerte von erfindungsgemäß hergestellten
Schläuchen sind so hoch, daß die Würste, die unter Verwendung derartiger Schläuche
als Wursthülle hergestellt sind, angeschnitten werden können, ohne zu reißen.
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Eine Verdichtung der Wandungen der Formkörper in Gestalt von Schläuchen
beim Wässern und Tränken derselben setzen die mit den Cellulosehydratmolekülen chemisch
verbundenen raumerfüllenden chemischen Substanzen Widerstand entgegen; dadurch wird
auch der Schrumpf und damit der Innendruck von Würsten erheblich vermindet, deren
Wursthülle aus einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schlauch
besteht. Die Folge davon ist, daß das Herausdrücken des Wurstgutes nach dem Anschneiden
der Wurst wesentlich verringert ist.
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Werden besonders bevorzugte,sekundäres chemisches Weichmachungsmittel
enthaltende Schläuche als künstliche Wursthüllen verwendet, dann entstehen bei der
Wurstherstellung Würste mit prall an dem Füllgut anliegender Hülle dadurch, daß
durch Maßnahmen bei der Wurstherstellung der sekundire Weichmacher ganz oder teilweise
aus der Hülle extrahiert wird, so daß infolge des dadurch bewirkten Schrumpfs der
Hülle diese dem Füllgut in erwünschter Weise faltenfrei eng anliegt. Ein wesentlicher
Vorteil der verfahrensgemäß herstellbaren Schläucheist, daß die sonstigen Eigenschaften
von Cellulosehydrathüllen, die als künstliche Wursthaut verwendet werden, erhalten
bleiben, weil die chemische Modifizierung des Cellulosehydrats erst dann vorgenommen
wird, nachdem die für diese Eigenschaften verantwortliche Molekularstruktur des
Cellulosehydrats sich bereits ausgebildet hat.
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Erfindungsgemäße Formkörper, insbesondere Schlauch, haben demnach
gegenüber bekannten Schläuchen den Vorteil, daß sie die vorteilhaften Eigenschaften
von Cellulosehydratschläuchen aufweisen, jedoch deren Nachteile nicht haben.
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Die erfindungsgemäßen Formkörper, insbesondere Schläuche, sind demnach
durch die Kombinationseigenschaften einerseits von natürlichen, andererseits von
synthetischen Polymeren charakterisiert.
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Beispiel 1 Ein Cellulosehydratschlauch - Kaliber 60 - mit Papierfasereinlage
in seiner Wandung, bei dem das den Schlauch bildende Cellulosehydrat sich im Gelzustand
befindet (Wassergehalt 320 Gew.-%, bezogen auf Gesamtgewicht) wird in flachgelegter
Form mit gleichbleibender Geschwindigkeit von 10 m/min durch eine Wanne hindurchgeführt,
die mit einer Flüssigkeit folgender Zusammensetzung gefüllt ist: 12 Gew.-% Polyäthylenglykol-di-N-methylolcarbamat,
bei dem das durch Polyadditionsreaktion von Äthylenoxid herstellbare Polyäthylenglykol-Grundpolymere
ein Molekulargewicht von 200 hat, 8 Gew.-% Glycerin sowie 80 Gew.-% Wasser, jeweils
bezogen auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit.
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Die wäßrige Lösung vorgenannter Zusammensetzung wird durch Zugabe
einer entsprechenden Menge Schwefelsäure auf einen pil-Wert von 2,2 eingestellt,
sie wird mit einer Temperatur von 700C zur Anwendung gebracht.
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Der Schlauch wird dann, durch Stützluft in seinem Wohlraum aufgebläht,
horizontal und in Richtung seiner Längsachse durch einen mit Warmluft betriebenen
Trockenkanal, bei dem die Temperatur am Kanaleingang 90°C und am Kanalausgang 120°C
beträgt, mit einer Geschwindigkeit von 10 m/min hindurchgeführt und dabei so weit
getrocknet, daß er nach Verlassen des Trockenkanals einen Wassergehalt von ca. 3
bis 4 Gew.-%, bezogen auf sein Gesamtgewicht, aufweist.
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Das Führen des Schlauches, der durch Stützluft in seinem Hohlraum
aufgebläht ist, durch den Trockenkanal erfolgt dabei dadurch, daß zunächst der flachgelegte
Schlauch vor Eintritt in den Trockenkanal durch den Spalt eines ersten Quetschwalzenpaares
hindurchgeführt wird; nach dem Austritt des Schlauchs aus dem Trockenkanal wird
dieser durch den Spalt eines zweiten Quetschwalzenpaares hindurchgeleitet.
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Zu Beginn der Verfahrensdurchführung wird in den Hohlraum des Schlauchstücks
zwischen den beiden Quetschwalzenpaaren Stützluft eingeführt, die dann bei weiterer
Verfahrensdurchführung den vorgenannten Schlauchbereich stetig in aufgeblähtem Zustand
erhält.
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Der Schlauch wird dann durch Befeuchten mit Wasser auf einen Wassergehalt
von 10 Gew.-e;, bezogen auf sein Gesamtgewicht, eingestellt.
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Da der Schlauch für seine bestimmungsgemäße Verwendung als künstliche
Wursthülle jedoch auf seiner Innenseite einen besonderen Oberzug benötigt, wird
der Schlauch üblicherweise nach der Behandlung mit der vorgenannten Lösung und bevor
er durch den Trockenkanal geführt wird, zweckmäßig auf seiner Innenseite zunächst
mit einer Schicht aus chemischem Verankerungsmittel versehen, das aus einem
in
der britischen Patentschrift 1 417 419 angegebenen Epichlorhydrin-Polyamin-Polyamidharz
besteht. Das chemische Mittel wird dabei in Form einer wäßrigen Lösung, beispielsweise
einer 10 Gew.-°,Óigen, auf die Innenseite des Schlauches aufgebracht, durch Wärmeeinwirkung
auf den Schlauch wird dann das flüchtige Mittel der Schicht verdampft und dadurch
die Vorverankerungsschicht auf der Innenseite des Schlauches erzeugt. Anschließend
daran wird auf die vorbeschichtete Innenseite des Schlauches eine beispielsweise
8 Gew.-%ige wäßrige Dispersion eines Copolymerisat, das zu 88 Gew.-% aus Vinylidenchlorid,
zu 2 Gew.-°/O aus Acrylsäure und zu 10 Gew.-% aus Methacrylsäureäthylester besteht,
aufgetragen. Der Schlauch wird dann einer Wärmeeinwirkung einer Temperatur von 1000C
unterworfen, indem man ihn durch einen entsprechend beheizten Trockenkanal hindurchführt.
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Dabei wird das wäßrige Dispersionsmittel aus der flüssigen Schicht
auf der Innenseite des Schlauchs vertrieben, wodurch sich auf der Schlauchinnenseite
ein polymerer Filmüberzug ausbildet; durch diese Wärmeeinwirkung wird der Schlauch
gleichzeitig auf einen Wassergehalt von etwa 6 Gew.-%, bezogen auf sein Gesamtgewicht,
getrocknet. Der getrocknete Schlauch wird dann durch Befeuchtenmit Wasser auf einen
Wassergehalt von 10 Gew.-%, bezogen zuf sein Gesamtgewicht, eingestellt.
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Das Verfahren zur Innenbeschichtung des Schlauches aus Cellulosehydrat
ist bekannt (britisches Patent 1 201 830).
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Die Herstellung von Cellulosehydratschläuchen, die auf ihrer Innenseite
einen haftvermittelnden überzug aus chemischen Polymeren aufweisen, sind nach dem
britischen Patent 1 417 419 bekannt; diesbezügliche Einzelheiten werden deshalb
im Rahmen der Erfindungsbeschreibung nicht beschrieben.
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Ein Probestück des wie oben hergestellten Schlauches wird 30 min in
Wasser von Raumteniperatur eingelegt, nach Entnahme des Probestücks aus der Flüssigkeit
wird dem Probestück äußerlich anhaftendes Wasser durch Abtupfen mit saugfähigem
Papier entfernt. An Proben des wie vorgenannt vorbereiteten Schlauchstücks werden
die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Eigenschaften ud eit tsprech -enden
meßdaten ermittelt: Eigenschaft Vergleichs- verfahrensgemäß schlauch hergestellter
Schlauch Platzdruck mWS 11,5 10,6 Platzdehnung, ; 4,4 5,6 Reißlänge, längs, m 3
400 3 350 Reißlänge, quer, m 3 000 3 100 Reißdehnung, längs, 30 30 Reißdehnung,
quer, % 36 38 m2-Gelicht, g 108 116 Schrumpf 45 @ weniger als Vergleichsschlauch
Ein
anderes Probestück des wie oben hergestellten Schlauches wird in 80°C heißem wasser
20 min gewässert; danach wird das Probestück getrocknet, sein Wassergehalt betragt
danach 4 Gew.-., bezogen auf das Gesamtgewicht des Probestücks.
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Durch Gewichtsvergleich mit einem in gleicher Weise mit Heißwasser
extrahierten Cellulosehydratschlauch, der ursprünglich 25 Gew.-' sekundäres Weichmachungsmittel
enthielt (Vergleichsschlauch), ergibt sich, daß der nach dem Verfahren hergestellte
Schlauch 16 Gew.-% chemisch an Cellulosehydrat gebundene Stoffkomponenten enthält.
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Beispiel 2 Wie Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß man nicht
von alkalischer Viskoselösung ausgeht, sondern von einer alkalischen Viskoselösung,
die zusätzlich 10 Gew.-% Stearylamid-bisdimethylen-triazinon-tetramethylol, bezogen
auf Cellulose, enthält, diese durch den Schlitz der formgebenden Düse in das Fällbad
einpreßt und auf den durch Ausfällunq gebildeten Formkörper in Schlauchgestalt die
wäßrige Polymerenlösung gemäß Beispiel 1 zur Einwirkung bringt. Die sonstigen Verfahrensparameter
sind die in Beispiel 1 angegebenen.
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Die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Werte für die entsprechenden
Eigenschaften werden unter den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen ermittelt.
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Eigenschaft Vergleichs- verfahrensgemäß schlauch hergestellter Schlauch
Platzdruck mWS 11,5 11,4 Platzdehnung, % 4,4 5,5 Reißlänge, längs, m 3 400 3 250
Reißlänge, quer, m 3 000 3 000 Reißdehnung, längs, % 30 30 Reißdehnung, quer, %
36 36 m2-Gewicht, g 108 114 Schrumpf 45 % weniger als Vergleichsschlauch Die, wie
in Beispiel 1 angegeben, ermittelte Menge von Cellulosehydrat festgebundenem chemischen
Mittel beträgt 14 Gew.-°h, bezogen auf einen Schlauch aus Cellulosehydrat mit originär
25 Gew.-% sekundärem Weichmachungsmittel in Form von Glycerin.
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Der nach dem Verfahren hergestellte Schlauch ist nach dem Enternen
des sekundären Weichmachungsriiittels (durch Heißwasser-Extraktion) so geschmeidig,
däß bei seiner Verwendung als künstliche Wursthülle Würste auch bei
prallem
Ausfüllen der Hülle mit Wurstgut und bei einer relativen Feuchtigkeit bis zu 30%
angeschnitten werden können, ohne zu reißen.
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Beispiel 3 Wie Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß die verwendete
Flüssigkeit folgende Zusammensetzung hat: 12 Gew.-% Polyäthylenglykol-di-N-methylolcarhamat,
bei dem das Polyäthylenglykol-Basispolymere ein Molekulargewicht von 1000 aufweist,
8 Gew.-% Glycerin sowie 80 Gew.-% Wasser jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der
Flüssigkeit.
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Eigenschaft Vergleichs- verfahrensgemäß schlauch hergestellter Schlauch
Platzdruck MWS 12,0 10,0 Platzdehnung, % 6,6 5,6 Reißlänge, längs, m 3 550 3 575
Reißlänge, quer, m 3 200 2 675 Reißdehnung, längs, c, 28 28 Reißdehnung, quer, ,',
30 32 m2-Gewicht, g 106 112 Schrumpf 35 ' weniger als Vergleichsschlauch An Cellulosehydrat
festgebundenes chemisches Mittel: 18 Gew.-%, bezogen auf einen Cellulosehydratschlauch
mit
originär 25 Gew.-:, sekundärem Weichmachungsmittel in Form
von Glycerin.
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Würste, die mit Hüllen der vorgenannten Art hergestellt sind, sind
nicht anfällig gegen Platzen und Reißen beim Aufschneiden auch bei niedriger relativer
Feuchtigkeit (20 bis 40 %). Das Wurstgut wird beim Anschneiden nicht aus der Schnittfläche
herausgedrückt.
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Beispiel 4 Wie Beispiel 3, jedoch mit der Abwandlung, daß man von
einem Schlauch entsprechend Beispiel 2 ausgeht.
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Festeingebauter chemischer Bestandteil im Schlauch: 20 Gew.-%, bezogen
auf einen Cellulosehydratschlauch mit originär 25 Gew.-% sekundärem Weichmachungsmittel
in Form von Glycerin.
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Der Schrumpf des Schlauches beträgt : 45 , weniger als der des vorgenannten
Vergleichsschlauchs.
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Beispiel 5 Wie Beispiel 1, jedoch mit dem Unterschied, daß die verwendete
70°C heiße Flüssigkeit Folgende Zusammensetzung hat: 12 Gew.-% Prop.oxyliertes Butandiol-di-N-methylolcarbamat,
Molekulargewicht 1 600 8 Gew.-t Glycerin 80 Gew.V Wasser, jeweils bezogen auf das
Gewicht der Flüssigkeit.
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Beispiel 6 Wie Beispiel 1, jedoch mit der Abwandlung, daß die verwendete
70°C heiße Flüssigkeit folgende Zusammensetzung hat: 12 Gew.-% Äthoxyliertes Hexamethylendiamin-di-N-methylolcarbamat,
Molekulargewicht 1 200 8 Gew.-' Glycerin 80 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf das
Gesamtgewicht der Flüssigkeit.
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Beispiel 7 Wie Beispiel 1, jedoch mit der Abwandlung, daß die verwendete
70'C heiße Flüssigkeit folgende Zusammensetzung hat: 12 Gew.-% Äthoxyliertes Pentaerythrit-di-N-methylolcarbamat,
Molekulargewicht 1 500 8 Gew.-% Glycerin 80 Gew. -7> Wasser, jeweils bezogen
auf das Gesamtgewicht der Flüssigkeit.
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Beispiele 8 bis 10 Wie Beispiel 2, jedoch mit der Abwandlung, daß
die auf den Schlauch zur Einwirkung gelangende Flüssigkeit in ihrer Zusammensetzung
jeweils der des Beispiels 5 bzw. des Beispiels 6 bzw. der des Beispiels 7 entspricht.
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L e e r s e i t e