DE2757096C2 - Zellulosematerial für absorbierende sanitäre Produkte und Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung - Google Patents

Zellulosematerial für absorbierende sanitäre Produkte und Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung

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Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Zellulosematerial für absorbierende sanitäre Produkte, wobei das absorbierende Material speziell zur Verwendung in sanitären Produkten, wie sanitären Tüchern, Tampons, Gesichtstüchern, Windeln u. dgl. vorgesehenist
Zelluloseäther sind besonders geeignete Zellulosederivate, aber auch andere Zellulosederivate wie Zelluloseester können verwendet werden. Carboxymethylzellulose (CMC), vorzugsweise in Form ihrer Alkali- oder Ammoniumsalze wie Natriumcarboxymethylzellulose, kann als ein Beispiel von Zelluloseäthern erwähnt werden.
Es ist bereits bekannt Carboxymethylzellulose als Absorptionsmaterial in Tampons zur Absorption von Menstruationsflüssigkeit zu verwenden. Die hierbei verwendete Carboxymethylzellulose wurde in üblicher Weise in einer Trockentrommel ohne Fixierung der Materialstruktur getrocknet und danach raffiniert Der durchschnittliche Substitutionsgrad (DS) für diese Carboxymethylzellulose, d. h. die Zahl der Carboxymethylgruppen pro Anhydroglukoseeinheit in der Zellulose beläuft sich auf höchstens 035. Jedoch besitzt dieses Material Eigenschaften, die so ähnlich den Eigenschaften des nicht-substituierten Materials sind, d.h. es besitzt mehr oder weniger die gleiche niedrige Absorptionskapazität daß die Kosten der Substitution nicht gerechtfertigt werden können.
Es ist auch bereits bekannt, Carboxymethylzellulose
mit einem durchschnittlichen Substitutionsgrad von mehr als 035 zu Absorptionszwecken zu verwenden, wobei diese Zellulose so mit Hitze behandelt wurde, daß gemäß den zur Verfügung stehenden Informationen sie in Wasser unlöslich wurde. Die Hitzeb^handlung wird so durchgeführt, daß das Material in einem Ofen unter Druck bei einer Temperatur von 120- 1700C innerhalb einer Zeit von 1—20 Stunden erhitzt wird und so die CMC Vernetzungsbedingungen unterworfen wird. Einige CMC-Derivate wurden in dieser Weise hergestellt und besitzen eine gute Absorption. Jedoch werden bei dieser Methode die Absorptionskapazität und die Absorptionsgeschwindigkeit voneinander in gewissem Umfang abhängen, so daß ein Material mit einer hohen Absorptionskapazität eine niedrigere Absorptionsgeschwindigkeit besitzen wird und umgekehrt Die relativ hohen Herstellungskosten können auch als ein weiterer Nachteil angegeben werden.
Eine große Rückhaltungsfähigkeit von Flüssigkeit und eine sehr schnelle Absorption, aber auch hohe Kosten werden erhalten, wenn das Absorptionsmaterial gemäß der US-PS 35 89 364 mittels feuchter CMC mit einem durchschnittlichen Stibstitutionsgrad von 0,4 —1,6 hergestellt wird, die mit Epichlorhydrin zu einem wasserunlöslichen Produkt vernetzt ist.
Gemäß der US-PS 39 19 385 wird ein Absorptionsmaterial mittels Mischen von einer »cyanoäthylierten Viskose« mit einer wäßrigen Lösung von Polyvinylpyrrolidon mit einer nicht-substituierten, Fasern bildenden Viskose hergestellt, die den Hauptteil der Mischung bildet. Diese Mischung wird in Fasern umgewandelt, die aus nicht-substituierter regenerierter Zellulose bestehen, in der regenerierte Cyanoäthylenzellulose und Polyvinylpyrrolidon homogen verteilt sind.
Die schwedische Patentanmeldung 75 07 172 beschreibt ein Verfahren zur Trocknung eines eine modifizierte Zellulose enthaltenden Materials, wobei das Produkt erst auf eine maximale Quellung mittels Waschen mit Wasser gebracht wird, wonach es auf einen pH-Wer» angesäuert wird, der die Quellung auf ein Minimum reduziert. Das Produkt wird dann in Salzform unter den Bedingungen eines nicht quellenden Lösungsmittels umgewandelt und in einem Ofen mittels Verdampfung des Lösungsmittels getrocknet.
Gemäß der schwedischen Offenlegungsschrift 3 05 714 ist es schwer oder unmöglich, verätherte Zelluloseprodukte mit einem Substitutionsgrad von 0,1-0,7 im gequollenen Zustand zu behandeln. Weiterhin wird angegeben, daß die Trocknung mittels Hitze üblicherweise zur Bildung von hornähnlichem, hartem Material führt, das kaum als Absorptionsmaterial geeignet ist Dies ist ein technisches Vorurteil gegen die Möglichkeit, daß die Schwierigkeit leicht durch Anwendung der Erfindung, wie sie iir> einzelnen beschrieben wird, behoben werden könnte. Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Absorptionsmaterials aus Zellulosederivaten, vorzugsweise Carboxymethylzellulose, mit größtmöglicher Absorptionskapazität zu liefern.
Aufgabe der Erfindung ist ferner, ein möglichst wirtschaftliches Verfahren zu liefern, d. h. ein Verfahren, das so geringe Kosten wie möglich für das Endprodukt ergibt.
Schließlich besteht die Aufgabe der Erfindung noch darin, die Verwendung von verfügbaren Anlagen für die Trocknung des Absorptionsmaterials möglich zu machen.
Das erfindungsgemäße Zellulosematerial für absorbierende sanitäre Produkte ist dadurch gekennzeichnet, daß es hergestellt worden ist indem, gegebenenfalls unter Zusatz anderer üblicher absorbierender Materialien, ein Zelluloseäther oder Zellulo.seester in Faserform mit einem durchschnittlichen Substitutionsgrad (DS) von höchstens 0,4 in gequollenen Zustand gebracht, in diesem Zustand Fixiert und danach unter Bersten der Fasern getrocknet wird. Dabei wird der Hauptteil des Quellungsmittels entfernt und die gequollene Material-ο struktur ohne Schrumpfen aufrechterhalten.
Als Zelluloseäther kann z. B. Carboxymethylzellulose, Carboxyäthylen- (bzw. Carboxyäthyl-) -Zellulose, Carboxymethylhydroxyäthylenzellulose, Hydroxyäthylenzellulose, Hydroxypropylen- (bzw. Hydroxypropyl-) -zellulose oder Methylzellulose und als Zelluloseester z. B. Zellulosesulfat oder Zellulosephosphat eingesetzt werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung des Zellulosematerials, das dadurch gekennzeichnet ist, daß, gegebenenfalls unter Zusatz anderer üblicher absorbierender Materialien, ein Zelluloseäther oder Zelluloseester in Faserform mit einem durchschnittlichen Substitutionsgrad (DS) von höchstens 0,4 in gequollenen Zustand gebracht in diesem Zustand fixiert und danach unter Bersten der Fasern getrocknet wird, wobei der Hauptteil des Quellungsmittels entfernt wird und die gequollene Materialstruktur ohne Schrumpfen aufrechterhalten wird.
Die Erfindung kann durchgeführt werden mittels
κ einer oder mehrerer dampfbeheizter Walzen, auf denen das Zellulosematerial in einem Walzenspalt zwischen den Walzen oder zwischen einer Auftragswalze und der Trocknungswalze fixiert ist, wobei eine Überzugsdüse bewegbar reziprok entlang der Trocknungswalze oder den Trocknungswalzen angebracht ist, so daß das Zellulosemateriai, das die Form einer Paste besitzt, relativ genau über dem Walzenspalt verteilt werden wird und eine Rakel zur Entfernung der Bahn vorgesehen ist, die sich während der Fixierung und Trocknung auf der Walze bildet, wobei die Rakel einstellbar ist, um die entfernte Bahn mit einer Kreppstruktur zu versehen.
Während des Kochens wird die kristalline Struktur der Zellulose angegriffen, und die Kristallinität kann auch durch die Substitution angegriffen werden. Mittels Auswahl eines geeigneten Substituenten z. B. von Carboxymethylgruppen wird ein sterischer Effekt erhalten, der wirksam die normale intermolekulare Bindung zwischen den Glukoseeinheiten verhindert. Die
so Carboxymethylgruppen wirken als Abstandhalter zwischen den Fasern, und es wird ein sog. Balloneffekt erhalten. Dieser Effekt besteht aus dem Vorkommen von Quellungen zwischen den Zonen, wo die kristalline Faserstruktur verbleibt. Der sterische Effekt wird weiter durch die hydrophilen Eigenschaften der CM-Gruppen verstärkt Die hydrophilen Vorteile der CMC können für die praktische Verwendung mittels einer maximalen Faserquellung der CMC umgesetzt werden, gefolgt von der Entfernung des Quellungsmittels auf solche Weise, daß die normale Konfiguration nicht mehr aufgebaut werden kann.
In Mischungen von hochsubstituierter CMC erfolgt die Absorption sehr langsam oder bleibt völlig aus infolge der Tatsache, daß die Carboxymethylzellulose so stu.-k an ihrer Oberfläche quillt, daß eine weitere Transportierung von Flüssigkeit durch das Material verhindert wird. Dies ist der sog. Stoppschichteffekt. Das CMC-Material muß langsam substituiert werden,
um ein gutes Absorptionsresultat zu erreichen.
CMC mit einem niedrigen Substitutionsgrad hat eher geringeres Interesse in der Literatur gefunden, und in einigen Fällen richtet sich das Interesse nur auf die Herstellung von CMC-Bögen. Jedoch konnte jetzt unerwartet gezeigt werden, daß eine optimale Absorptionskapazität erhalten werden kann für CMC mit einem durchschnittlichen Substitutionsgrad von bis zu 0,40, vorzugsweise bis zu 0,30, und eine DS von 0,24 wurde als speziell geeignet befunden. Jedoch soll der m Substitutionsgrad so eingestellt werden, daß die Faserstruktur aufrechterhalten wird, während die Pulpe noch unlöslich bleibt.
Um ein Material mit einer maximalen Absorptionskapazität zu erzielen, wurde Carboxymethylzellulose mit variierenden Substitutionsgraden (DS) hergestellt, wobei verschiedene Pulpen zugrunde gelegt wurden. Es wurde gefunden, daß CMC aus Birkensulfatzellulose bei einer niedrigeren DS löslich wird, während CMC aus gebleichter Fichten- bzw. Kiefernsulfatzellulose bei einer DS von etwa 0,40 löslich wird. Gute Resultate wurden bei der Herstellung von CMC aus Viskosepulpe und gebleichter Fichten- bzw. Kiefernsulfatzellulose erhalten.
Nachdem die in Frage stehende CMC-Qualität j-, hergestellt ist wird sie in solcher Weise getrocknet daß eine maximale Absorptionskapazität erzielt wird.
Viele Jahre lang wurde eine Trocknung auf erhitzten Walzen bei der Herstellung von löslicher Carboxymethylzellulose, Tapetenleim u. dgl. verwendet (siehe jo schwedische Patentschrift 1 47 713). Gemäß dieser Patentschrift wird Pulpe als dünner Film auf Walzen mit einer Temperatur von etwa 150° C aufgebracht. Der Film wird bis zur Sprödigkeil getrocknet und dann zu Flocken verarbeitet. Abgesehen von der Tatsache, daß J5 dies eine Methode ist die schon lange Zeit angewendet wurde, wurde sie niemals angewendet um unlösliche CMC zu trocknen, und zwar deshalb, weil es als unmöglich erachtet wurde, ein Absorptionsmaterial mittels Trocknen in der Hitze zu erhalten. Dies ist in der vorstehend erwähnten schwedischen Offenlegungsschrift 3 05 714 ausgeführt Bis heute erhielt man durch Trocknen in der Hitze ein hornartiges Material, das nicht als Absorptionsmaterial verwendet werden kann.
Das hergestellte CMC-Material sollte dann getrocknet werden, so daß eine maximale Absorptionskapazität erhalten wird. Dies kann vorzugsweise auf zwei verschiedene Arten erfolgen, nämlich durch Gefriertrocknung und durch Walzentrocknung. Wie nachfolgend genauer ausgeführt wird, wird das Material zuerst 5η in den maximal gequollenen Zustand gebracht Gemäß der Erfindung wird dieser Zustand während der Trocknung dadurch aufrechterhalten, daß die Fasern fixiert sind, und die gewünschte hohe Absorptionskapazität kann hierbei erhalten werden. Die Gefriertrocknung wird in erster Linie in der Lebensmittelindustrie verwendet und erfolgt in einem Vakuum bei einer Temperatur unter 0°C Dieses Verfahren wird für die Trocknung von Carboxymethylzellulose verwendet so daß das Material gefroren wird und dann mittels des in Dampfform direkt aus der festen Eisphase entfernten Wassers getrocknet wird. Gegenwärtig ist dies eine eher unwirtschaftliche Methode, die jedoch selbst im gegenwärtigen Zeitpunkt gerechtfertigt sein kann, weil das Material in einer sehr fortschrittlichen Form erhalten wird, nämlich als Granula, die sehr gute Absorptionseigenschaften besitzen dank der Fasern, die getrocknet werden, während sie in gequollenem Zustand mittels des Gefrierens fixiert werden. Diese Granula werden dann weiter wie gewünscht verarbeitet.
Was die Walzentrocknung anbetrifft, wurde nun überraschenderweise gefunden, daß, wenn man das Material auf einer Trocknungswalze befestigen kann, dies ausreichend ist, um das Material zu fixieren und seine Struktur zu erhalten, so daß eine Trocknung ohne jede Schrumpfung erfolgt.
Bei einer normalen Trocknung von Fasern wird das Wasser auf der Innenseite der Wände der Fasern entfernt, und die Fasern schrumpfen zusammen. Durch das Fixieren der Fasern gemäß der Erfindung z. B. durch Gefrieren oder auf einer Trocknungswalze wird die Faser mechanisch arn Quellen gehindert, und die Faser bricht entlang einer Geraden oder dem Hauptriß auf, und in einem solchen Fail wird die Oberfläche der geborstenen Faser, die für die Wasserabsorption zugänglich ist, um das Mehrfache größer als bei einer auf normale Weise ohne Quellen und Bersten getrockneten Faser.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird dann die Pulpe mit Wasser auf einen Trockengehalt von etwa 10% verdünnt und in eine Paste geknetet, die zu der Trocknungswalze oder den Trocknungswalzen mittels einer Spezialpumpe gepumpt wird. Die Trocknungsanordnung kann so angeordnet sein, daß sie zwei Trocknungswalzen aufweist, die einen Walzenspalt bilden, oder sie kann eine Trocknungswalze und eine Auftragswalze, die an die Trocknungswalze angrenzt und so einen Walzenspalt bildet enthalten. Die Paste ist so viskos, daß die Verteilung über die Walze geeigneterweise dadurch bewirkt werden sollte, daß die Paste mittels einer Düse aufgebracht wird, die sich reziprok vor und zurück entlang der Walze bewegt.
Wenn die Paste über die Trocknungswalze oder die Trocknungswalzen verteilt ist, findet eine Fixierung eines Films auf der Trocknungswalze in dem Walzenspalt statt und die Dicke dieses Films wird mittels Festsetzen des Abstandes zwischen den Walzen in dem Spalt reguliert Nach etwa einem Dreiviertelumlauf der Trocknungswalze wird der Film durch den Verlust an Wasser in eine Bahn überführt, die von der Walze mittels einer Rakel abgekratzt wird. Die Bahn kann so ein kreppartiges Aussehen erhalten. Der Trockengehait der Paste ist von Wichtigkeit aber nicht kritisch. Im Fall eines außergewöhnlich hohen TrockengehaJtes wird ein hartes, pergamentartiges Material mit sehr niedriger Absorptionsfähigkeit gebildet und im Falle eines außerordentlich niedrigen Trockengehalts wird der Anteil an Wasser, der verdampft werden muß, außerordentlich groß. Ein hartes, pergamentartiges itiatbi icu ivaiiii uti«ii ^Πιαινιι^ΐΐ ^Ä-'
üi! u!C a ΟϋϊΟΟΓ
Trocknungswalze zu hoch ist oder wenn der Walzenspalt zu eng ist wodurch die Verdampfung zu schnell vor dem Durchlaufen des Materials durch den Walzenspalt erfolgt daß der Trockengehalt zu groß wird. Wenn der Trockengehalt zu niedrig ist, kann es schwierig sein, das Material auf die Walzen zu bekommen, weil ein Wasserdampfspiegel zwischen den Walzen und dem Material gebildet wird. Dies ist das sog. Leidenfrost'sche Phänomen.
Die mittels der Trocknung gemäß der Erfindung erhaltenen Resultate zeigen, daß ein markanter Anstieg der Absorptionskapazität im Vergleich mit dem auf übliche Weise getrockneten Material erhalten wird, wobei die gesteigerte Absorptionskapazität völlig vergleichbar ist derjenigen, die mittels Gefriertrocknung erhalten wird. Die Erfindung soll im einzelnen in
Verbindung mil den Zeichnungen beschrieben werden, von denen die I" i g. I. 2, J und 4 Elckironenmikrofotografien von auf übliche Weise getrockneter CMC im Vergleich mit erfindungsgemäß getrockneter CMC /eigen, die F i g. 5 Absorptionskurven für crfindungsgcmaß und üblicherweise getrocknete CMC zeigt, und I" i g. b eine Trocknungswalzc zur Trocknung von CMC gemäß der Erfindung darstellt.
Um weiter die Unterschiede zu erläutern und zu erklären, warum eine verbesserte Absorptionskapazität mit dem erfindungsgemäß getrockneten CMC-Material erhallen werden kann, wurde eine morphologische Untersuchung mittels Elektronenmikroskop durchgeführt.
Die Proben wurden bei STFI mittels einer Spezialtechnik hergestellt, die auf einem Überziehen des Materials im Hochvakuum mittels metallischem Gold auf eine Dicke von etwa 500 Ä beruht. Die in den Fig. 1 —4 gezeigten Bilder sind Abzüge von Fotografien, die im Raster-Elektronenmikroskop, Cambridge Stercoscan 600 der STFI aufgenommen wurden.
F i g. 1 zeigt eine üblicherweise getrocknete CMC mit einer DS von 0,25 aus einer Viskosepulpe 50fach vergrößert. Fig. 2 zeigt die gleiche Faser 200fach vergrößert. F i g. 3 zeigt eine CMC-Faser mit einem DS von 0,25 aus Viskosepulpe, die gequollen und walzengetrocknet wurde, 50fach vergrößert, und F i g. 4 zeigt die gleiche Faser 200fach vergrößert.
Wie aus diesen Figuren ersehen werden kann, liegt die größte Differenz in dem merklichen Anstieg der Größe der Faseroberfläche und dem begleitenden Anstieg in der Absorptionskapazität. Die Faserstruktur ist im wesentlichen total aufgespalten, was wohl die Tatsache bewirkt, daß während der Trocknung die Fasern aufbrechen, weil sie wegen der Fixierung nicht fähig sind, sich zu bewegen oder zu schrumpfen. Die Oberflächen der Fasern, die nach dem Quellen erfindungsgemäß walzengetrocknet wurden, sind, wie zu sehen ist, um ein Vielfaches größer als die Oberflächen der Fasern von konventionell getrockneter CMC.
Wenn das erfindungsgemäße Absorptionsmaterial mittels Quellung, gefolgt von einer Walzentrocknung, hergestellt wird, wird es in Form einer papierähnlichen Bahn erhalten, die vorzugsweise mit einer kreppähnlichen Struktur für gesteigerte Weichheit und Elastizität versehen werden kann, was wichtig für die Produkt- und Produktionsanpassung ist. Das Material kann als alleiniges Absorptionsmaterial zur Absorption von Körperflüssigkeiten in verschiedenen sanitären, hygienischen oder Krankenhausprodukten verwendet werden. Es kann auch vorteilhaft mit üblichem Absorptionsmaterial wie Zellulosewatte und defibrierter Pulpe, chemischer oder mechanischer oder Mischungen davon verwendet werden.
Gleichgültig, ob das Material in Blatt- oder defibrierter Form verwendet wird, es ist geeignet in einer separaten Schicht untergebracht zu werden. In dem defibrierten Zustand kann es auch in frei gewählten Anteilen mit anderem organischen oder anorganischen Absorptionsmaterial gemischt werden, um seine Flüssigkeitsrückhaltungsfähigkeit zu steigern. Die Kombination mit anderem möglichem Absorptionsmaterial kann auch vor dem vorstehend beschriebenen Trocknungsprozeß durchgeführt werden.
Der Grund für die große Wahlfreiheit an Anwendungen ist der, daß das erfindungsgemäße Absorptionsmaterial keinen Anlaß für Stoppschichteffekte gibt
Vielmehr arbeitet es mit dem umgebenden Material, sowohl durch die Absorption der Flüssigkeit aus demselben als auch durch Verteilung der Flüssigkeit in sich selbst zusammen.
Ein Typ einer Testmethode, die geeignet ist, für diese Gruppe von Material verwendet zu werden, wo eine kapillare Absorption total oder teilweise durch eine Quellabsorption ersetzt wird, wird »Anforderungs-Befeuchtungsfahigkeit« genannt, d. h. die Flüssigkeitsabsorption wird vollständig durch das Material reguliert und mögliche Stoppeffektc ergeben eine langsame oder sehr langsame Absorption, selbst wenn die Testzeit ausgedehnt wird. Eine Testmethode, die leicht auf die in Frage stehenden Material- und Produklvorbedingungen abgestimmt werden kann, ist SIS 25 12 28.
Im vorliegenden Fall kann ein Druckgerät, das eine sehr gute Reproduzierbarkeit ergibt, selbst wenn sich das Material stark in seitlicher Richtung ausdehnt, wenn die Flüssigkeit absorbiert wird, verwendet werden. Das Druckgerät besteht aus einem Ring, der eine Oberfläche von 25 cm2 ergibt und der sich auf eine entfernbare Bodenplatte stützt. Die Bodenplatte besitzt verschiedene Höhen, so daß verschiedene Dichten während der Kompression mittels eines Druckkörpers in einem Druckerzeuger erzielt werden können, z. B. 0,3, 0.4, 0,5 und 0,6 g/cm1.
Die Probenkörper werden dann in einen Zylinder eingebracht, der eine seitliche Ausdehnung verhindert, und mit einem Gewicht beladen. Mittels eines Lochs im Boden des Zylinders steht die Probe in Kontakt mit der Flüssigkeit, die mittels eines Schlauchs absorbiert werden soll. Dieser Schlauch oder dieses Rohr wird mit einer Bürette verbunden, die so angelegt ist, daß der Druck aus der Flüssigkeit durch den Schlauch exakt durch das Gewicht auf der Probe in dem Zylinder kompensiert wird, so daß nur die Absorptionsneigung der Probe verursacht, daß Flüssigkeit absorbiert wird. Der hydrostatische Druck ist 0. Sobald die Probe gesättigt ist, stoppt die Transportation der Flüssigkeit. Der Anteil an absorbierter Flüssigkeit kann an der Bürette abgelesen werden. Die Absorptionsgeschwindigkeit kann auch mit diesem Apparat bestimmt werden.
Mit 1% NaCI-Lösung als Probeflüssigkeit ergibt dieser Typ von Testmethode auch einen realistischen Begriff davon, was ein Absorptionsmaterial tatsächlich absorbieren kann, wenn es zu verschiedenen Körperflüssigkeiten kommt Da die meisten Absorptionsprodukte einer Belastung unterworfen werden, wenn sie verwendet werden, oder wie Tampons bereits zusammengedrückt werden, wenn sie am Anfang verwendet werden, wurden die Tests bei verschiedenen Dichten durchgeführt.
Fig.5 zeigt einen Vergleich in Diagrammform zwischen einem allgemein üblichen Absorptionsmaterial, defibrierter Sulfatpulpe oder Flockenpulpe und dem Absorptionsmaterial gemäß der Erfindung. Da keine Stoppeffekte beobachtet wurden, weder wenn das Absorptionsmaterial als alleinige Komponente verwendet wurde, noch in Mischung mit anderem Material in den beschriebenen Tests, gibt das Diagramm nur die Gesamtabsorption für das Material gemäß der Erfindung wieder.
Die Kurven zeigen, daß, obwohl die Absorptionskapazität für übliches Material stark mit zunehmender Dichte abnimmt die Absorptionskapazität für das erfindungsgemäße Material praktisch unabhängig von der Dichte ist
Der vertikale Absland /wischen den ausgezeichneten Kurven bei einer gegebenen Dichte zeigt den Gewinn. der erhalten wird, wenn das Absorptionsmatcrial gemäß der Erfindung verwendet wird.
F i g. 6 zeigt eine bevorzugte Vorrichtung zur Trocknung des Materials gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung besteht aus zwei dampfbeheizten Trocknungswalzen la und 16, die zusammen einen Walzenspalt 2 bilden. Das pastenähnliche Material 3 wird zu dem Walzenspalt 2 mittels einer Überzugsdüse 4 geführt. Die Überzugsdüse 4 kann reziprok vorwärts und rückwärts entlang den Walzen geführt werden und verteilt das Material genau entlang dem Walzenspalt 2.
Das Material 3 wird in dem Walzenspalt 2 zu einem Film 5a bzw. 56 auf den Walzen la bzw. 16 fixiert. Die Filmdicke kann mittels der Regulierung der Weite des Waizenspaltes variiert werden. Nachdem die Walzen 3/4 eines Umlaufs bewegt wurden, wird das jetzt bahnähnliche Material mit Hilfe von Rakeln 6a und 66 abgekratzt, die so eingestellt werden können, daß das Material eine Kreppstruktur erhält. Die Materialbahnen 7 a und 76 können dann mittels Aufrollvorrichtungen 8a und 86aufgerollt werden.
Im folgenden wird ein Beispiel aufgeführt, wie das CMC-Startmaterial hergestellt werden kann. Dieses Material wird in den nachfolgenden Beispielen verwendet.
10 kg einer »trockenen« Pulpe mit einem Trockengehalt von 94% wurde zu einem SCA-Fs 160-l-Drais-Mischer gegeben, während gleichzeitig eine 24%ige Sodalauge und 5 kg 96%iges Äthanol innerhalb von 20 Minuten eingesprüht wurden.
Die Temperatur wurde bei 200C mittels Aufbringen von kaltem Wasser auf das äußere Gehäuse gehalten. Der Schnellmesser-Defibrator des Mixers lief kontinuierlich.
1 Stunde nach Beginn wurden 2,95 kg Monochloressigsäure, 0,5 Mol/Mol Zellulose gelöst in 5 kg 96%igem Äthanol unter Kühlen innerhalb einer Zeitdauer von 10 Minuten zugegeben. Das Material wurde 20 Minuten lang gekühlt Ein Erhitzen auf 600C, das 03 Stunden dauerte, wurde begonnen, wobei gleichzeitig der Messer-Defibrator bei intermittierender Arbeitsweise alle 10 Minuten 1 Minute lang angestellt wurde. Die Reaktion wurde 2 Stunden lang fortgesetzt Die Mischung wurde gekühlt und mit 3,81 Chlorwasserstoffsäure gelöst in 501 30%igem Äthanol neutralisiert Das Material wurde danach mit Äthanol und/oder Wasser gewaschen.
Die Erfindung soll nun genauer mittels der Ausführungsform und in Bezug auf die Testresultate in der folgenden Tabelle beschrieben werden.
Beispiel 1
Die CMC, die noch alkoholfeucht ist und einen Trockengehalt von etwa 30% besitzt, wird direkt nach der Herstellung mit Wasser auf einen Trockengehalt von 10% verdünnt Warmes Wasser wird verwendet, um die Behandlung zu beschleunigen. Mittels Kneten in einem Nauta-Mischer wird eine dicke viskose Paste nach 15 Minuten erhalten. Diese Paste konnte weiter mittels einer Spezialpumpe transportiert werden.
Diese Paste, die aus dem Natriumsalz der Carboxymethyizellulose in Faserform bestand und einen DS von 0,24 besaß, wurde mit Wasser mit einer Temperatur von 1000C gemischt, so daß eine gleichförmige Aufschlämmung mit einem Trockengehalt von 4% erhalten wurde.
Diese Aufschlämmung wurde gefroren und bei einem Druck von 1.33 Pa(IO -' nun Hg)getrocknet.
Beispiel 2
Es wurde in gleicher Weise wie in Beispiel I gearbeitet, aber mit einer Aufschlämmung mit einem Trockengehalt von etwa 10%.
in Be i s ρ iel 3
Es wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1
gearbeitet, aber das Produkt wurde gefriergetrocknet bei einer maximalen Temperatur von 600C des
ι". trockenen Materials bei einem Druck von etwa 267 Pa (etwa 2 mm Hg).
Beispiel 4
Es wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 2 -1Ii gearbeitet, aber bei einer Maximaltemperatur des Trockenmaterials von 800C.
Beispiel 5
_'-> Die Paste mit einem Trockengehalt von etwa 10% wurde in Form einer Eisscholle gefroren, die granuliert und gemäß einem der Beispiele 2 oder 3 gefriergetrocknet wurde.
Beispiel 6
Natriumcarboxyäthylzellulose mit einem DS von 0,24 wurde mit Wasser zu einem Trockengehalt von etwa 10% geknetet und gemäß einem der Beispiele 1—4 getrocknet.
Beispiel 7
Natriumcarboxymethylzellulose mit einem DS von
0,24 wurde mit Wasser zu einem Trockengehalt von etwa 10% geknetet und gemäß der bevorzugten
Ausführungsform, mit der Vorrichtung gemäß Fig.6,
bei einer Temperatur von 140° C walzengetrocknet.
Beispiel 8
Es wurde gemäß Beispiel 7 gearbeitet, aber bei 175°C walzengetrocknet
Beispiel 9
Natriumcarboxymethylzellulose mit einem DS von 0,28 wurde gemäß einem der Beispiele 1 —7 behandelt
Bei spie! 10
Natriumcarboxymethylzellulose mit einem DS von 0,19 wurde gemäß einem der Beispiele 1—7 behandelt
Beispiel 11
Natriumhydroxyäthylenzellulose mit einem DS von 0,24 wurde in der gleichen Weise wie Natriumcarboxymethylzellulose gemäß Beispiel 1 geknetet und gemäß Beispiel 7 walzengetrocknet
Beispiel 12
" Die Erfindung wurde an Zellulosesulfat in der gleichen Weise wie in Beispiel 11 getestet
labclk
XbMirplicmskapa/ilälcn um einem η ι eil rig \ ei al he ilen uml gci|nollenen CMC -l)eri\.it bei I",. NaCI in VVasNcr bei .•iner Mcladnni: um 15 c/tm und einem hulrmlalNchen Druck um 0. Dichte (1.5 ι:/cm .
IkI
\U
in I/μ
\ 0.24 (ο
I 0.24 11.1
0.24 I 1.0
0.24 10.2
4 0.24 11.5
S 0.24 12.0
fl 0.24 11.5
η 0.24 10.7
S 0.24 11.(1
iy 0.24 12.0
10 O.I1) 11.2
11 0.24 11.0
12 0.24 11.0
Ι1.Ί1ΚΊ klllVjL'll
Linbehanilelte Probe
Die Tabelle zeigt, daß sehr gute Absorptionskapa/itaten für die Materialien, die mittels der erfindungsgemäßen Methode hergestellt wurden, erhalten werden und daß die Erfindung auch für andere Zellulosederivate mit ähnlichen Eigenschaften wie Carboxymethylzelliilose angewandt werden kann, wie z. B. Carboxyäihylcnzellulose. Carboxymethylhydroxyäthylenzellulose. Hydroxyäthylenzellulose, Hydroxypropylenzellulose oder Methylzellulose, oder Zolluloseester, z. B. Zellulosesulfat oder Zellulosephosphat.
I liei/u 3 liiall

Claims (18)

Patentansprüche:
1. Zellulosematerial für absorbierende sanitäre Produkte, dadurch gekennzeichnet, daß es hergestellt worden ist, indem, gegebenenfalls unter Zusatz anderer üblicher absorbierender Materialien, ein Zelluloseäther oder Zelluloseester in Faserform mit einem durchschnittlichen Substitutionsgrad (DS) von höchstens 0,4 in gequollenen Zustand gebracht, in diesem Zustand fixiert und danach unter Bersten der Fasern getrocknet wird.
2. Zellulosematerial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mehr als 10% Zellulosederivatfasern enthält
3. Zellulosematerial nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellulosederivat Carboxymethylcellulose ist
4. Zellulosematerial nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellulosederivat Hydroxyäthylenzellulose oder Zellulosesulfat ist
5. Zellulosematerial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Zellulosederivat einen DS von weniger als 0,30 besitzt
6. Zellulosematerial nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß das Zellulosederivat einen DS von weniger als 0,24 besitzt.
7. Zellulosematerial nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß es als übliches absorbierendes Material thermomechanische Pulpe oder Bentonit enthält
8. Verfahren zur Herstellung von absorbierendem Zellulosematerial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, gegebenenfalis unter Zusatz anderer üblicher absorbierender Materialien, ein Zelluloseäther oder Zelluloseester in Faserform mit einem durchschnittlichen Substitutionsgrad (DS) von höchstens 0,4 in gequollenen Zustand gebracht, in diesem Zustand fixiert und danach unter Bersten der Fasern getrocknet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Trocknung mittels einer Gefriertrocknung bewirkt wird, wobei die Materialstruktur mittels Gefrierens fixiert und das Quellmittel dann direkt von seiner festen Phase zur Dampfphase überführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Trocknung mittels einer Walzentrocknung durchgeführt wird, wobei eine Auf- schlämmung des Materials auf wasserdampferhitzte Walzen mittels einer reziproken Überzugsdüse aufgebracht wird, einen Spalt zwischen den Walzen passiert, so daß ein Film gebildet wird und das Material auf der Walze fixiert wird und wobei es zu einer Bahn getrocknet wird, die dann von der Walze mittels einer Rakel nach ungefähr einem 3/4-Umlauf der Walze abgekratzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung einen Trockengehalt von etwa 10% besitzt wenn sie auf die Walze aufgebracht wird.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen durch Wasserdampf bei einem Druck von 3,5 bis 10 bar erhitzt werden.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß die Bahn mit einer Kreppstruktur versehen wird, wenn sie von der Walze abgekratzt wird.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Material nach der Trocknung defibriert wird.
15. Vorrichtung zur Trocknung von Zellulosematerial nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine oder mehrere wasserdampferhitzte Trocknungswalzen (la und Ib), auf denen das Zellulosematerial (3) in einem Walzenspalt (2) zwischen den Walzen (la und lZ^oder zwischen einer Auftragswalze und der Trocknungswalze fixiert wird,' eine Überzugsdüse (4), die reziprok entlang der Trocknungswalze oder den Trocknungswalzen bewegbar ist, so daß das Zellulosematerial, das die Form einer Paste besitzt mehr oder weniger gerade über den Walzenspalt verteilt werden wird und eine Rakel (6a, 6b) zum Entfernen der Bahn, die während der Fixierung und Trocknung auf der Walze gebildet worden ist wobei diese Rakel so einstellbar ist daß die entfernte Bahn mit einer Kreppstruktur versehen wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß die Größe des Walzenspalts (2) durch den Trockengehalt des aufgebrachten Materials und die verwendete Temperatur des Heizdampfs reguliert wird.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet daß der Walzenspalt (2) durch zwei Trocknungswalzen (la und \b) gebildet wild und daß zwei Bahnen (7a und 7b)des Materials dadurch entstehen.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet daß die Walzen aus einer dampferhitzten Trocknungswalze und einer Auftragswalze bestehen, die zusammen einen Walzenspalt bilden, in dem das Material fixiert wird.
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