DE3031200A1 - Fluessigkeitsabsorbierender formkoerper - Google Patents

Fluessigkeitsabsorbierender formkoerper

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DE3031200A1
DE3031200A1 DE19803031200 DE3031200A DE3031200A1 DE 3031200 A1 DE3031200 A1 DE 3031200A1 DE 19803031200 DE19803031200 DE 19803031200 DE 3031200 A DE3031200 A DE 3031200A DE 3031200 A1 DE3031200 A1 DE 3031200A1
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Genji Shinnanyo Yamaguchi Taga
Takanori Tokuyama Yamaguchi Teshima
Yoshiaki Hikari Yamaguchi Watanabe
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Tokuyama Corp
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Description

Dffl.-ING. W. NIEMANN D-8 0 0 0 MDNCH EN 2 OFCOUNSEl HERZOG-WILHELM-STR. 16
18. August 1980 W. 43766/80 - Ko/He
Tokuyama Soda Kabush.iki Kaisha Tokuyama-sM, Yamaguclii-ken, (Japan )
Flüssigkeitsabsorbierender Formkörper
Die Erfindung betrifft einen neuen flüssigkeitsabsorbierenden Formkörper. Insbesondere betrifft die Erfindung einen flüssigkeitsabsorbierenden Formkörper, der sowohl ausgezeichnet hinsichtlich der Flüssigkeitsabsorptionskapazität als auch der Flüssigkeitsbeibehaltung se igen schaft ist.
Als flüssigkeitsabsorbierende Materialien wurden geformte Faserkörper bisher verwendet, welche durch Nassformung von Fasern, wie Pulpe- oder Papierbreifasern und Eajonfasern unter verringertem Druck erhalten wurden, beispielsweise absorbierende Papiere.
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Obwohl diese faserförmigen Formkörper von ausgezeichneter Flüssigkeitsabsorbierkapazität sind, d. h. der Menge der absorbierten Flüssigkeit (Flüssigkeitsabsorptionsverhalten) und der Flüssigkeitsabsorbiergeschwindigkeit, sind sie hinsichtlich der Flüssigkeitsbeibehaltungseigenschaft sehr schlecht. Wenn deshalb übliche absorbierende Papiere, wie vorstehend abgehandelt, als Fliesspapier oder Löschpapier verwendet werden, wird der Nachteil beobachtet, dass die Tinte auf dem Papier in dem absorbierenden Papier absorbiert wird und wenn man die Tinte erneut mit dem gleichen Teil des A.bsorbierpapieres zu absorbieren wünscht, sickert die vorhergehend absorbierte Tinte durch den Druck bei der Auftragung des Absorbierpapieres auf die Papieroberfläche aus.
Verschiedene stärkemodifizierte Polymere, wie Stärke-Acrylsäureester-Copolymere wurden in letzter Zeit als flüssigkeitsabsorbierende Materialien vorgeschlagen. Diese stärkemodifizierten Polymeren sind speziell ausgezeichnet hinsichtlich der Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit für Wasser und haben eine relativ gute Flüssigkeitsbeibehaltung se ige η sch aft .
Diese stärkemodifizierten Polymeren sind jedoch mangelhaft insofern, als, wenn die stärkemodifizierten Polymeren extrem auf Grund der Absorption von Flüssigkeiten quellen, die Flüssigkeitsdurchgänge geschlossen werden, insbesondere wenn Teilchen des stärkemodifizierten Polymeren in dem Zustand vorliegen, wo sie in enger Nachbarschaft zueinander stehen, so dass sich eine Verringerung der Flüssigkeitsabsorptionsgeschwindigkeit ergibt. Ferner ist es sehr schwierig, diese stärkemodifizierten Polymeren
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in bestimmte Formen zu formen. Infolgedessen werden diese Polymeren unvermeidlich in Pulverform verwendet und infolgedessen sind die -Anwendungsgebiete und -verfahren begrenzt. Obwohl die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit dieser stärkemodifizierten Polymeren für Wasser ausgezeichnet ist, ist gewöhnlich die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit für wässrige Lösungen anorganischer Salze oder für organische Lösungen sehr schlecht.
Infolge ausgedehnter Untersuchungen im Hinblick auf die Überwindung der Fehler der vorstehend ausgeführten Absorbiermaterialien wurde nun gefunden, dass ein ein anorganisches Pulver mit dem Gehalt einer spezifischen Menge an spezifischen Feinporen und ein Fasermaterial umfassender Formkörper ausgezeichnete Flüssigkeitsbeibehaltungseigenschäften besitzt, welche nicht auf Grund der schlechten Flüssigkeitsbeibehaltungseigenschaften der vorstehend aufgeführten üblichen faserförraigen Formkörper erwartet werden können,und dass diese Formkörper auch eine ausgezeichnete Flüssigkeitsabsorptionskapazität besitzen. Auf diesem Sachverhalt beruht die vorliegende Erfindung.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ergibt sich ein flüssigkeitsabsorbierender Formkörper, der aus einem Fasermaterial und einem aus aggregierten Scheiben bestehenden anorganischen Pulver besteht, worin das Volumen der feinen Poren mit einem Porenradius von weniger als 0,5/um mindestens 2,5 cm /g beträgt.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung sind die
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Verte für den Porenradius und das Porenvolumen diejenigen, wie sie unter Anwendung eines Quecksilberporosimeters bestimmt wurden.
Formkörper zur Anwendung bei der Absorption von Flüssigkeiten, welche ein Fasermaterial und ein anorganisches Pulver umfassen, wurden kaum vorgeschlagen. Der Grund ist folgender.
In den vorstehend abgehandelten faserförmigen Formkörpern wurden Versuche zur Erhöhung der Hohlräume innerhalb der Fasern unternommen, um dadurch die Flüssigkeitsabsorptionseignung zu erhöhen. Infolgedessen wurde angenommen, dass die Einverleibung eines anorganischen Pulvers in derartige faserförmige Formkörper zwecks Anwendung zur Absorption von Flüssigkeiten, beispielsweise absorbierendes Papier, eine Verringerung der Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit des faserförmigen geformten Körpers ergibt, da die vorstehend erwähnten Hohlräume innerhalb der Fasern mit dem anorganischen Pulver gefüllt werden. Infolgedessen wird gewöhnlich kein anorganisches Pulver in faserförmige für die Absorption von Flüssigkeiten bestimmte Materialien einverleibt.
Aus diesem technischen Hintergrund der faserförmigen Forragegenstände zur Absorption von Flüssigkeiten wird leicht verständlich, dass die flussxgkeitsabsorbierenden Formkörper gemäss der Erfindung ein faserförmiges Material und ein spezifisches^ anorganischen Pulver umfassenund ein neues flüssigkeitsabsorbierendes Material darstellen.
Die flussxgkeitsabsorbierenden Formkörper gemäss der Erfindung umfassen ein faserförmiges Material und ein an-
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organisch.es Pulver. In den !Formkörpern gemäss der Erfindung bildet das faserförmige Material hauptsächlich die Flüssigkeitsdurchgänge für die prompte Absorption von Flüssigkeiten und das anorganische Pulver übt hauptsächlich die Funktion der Zurückhaltung in dem Formkörper der Flüssigkeiten in den feinen Poren desselben aus. Der Mechanismus der Zurückhaltung einer Flüssigkeit in den feinen Poren des anorganischen Pulvers ist völlig unterschiedlich von dem Mechanismus der Eückbehaltung einer Flüssigkeit in Hohlräumen innerhalb von Fasern bei den üblichen faserförmigen Formkörpern und dieser Unterschied des Flüssigkeitszurückhaltungsmechanismus wird als eindeutiger Unterschied der Flüs sigke it sz urückhaltungskapazität zwischen dem Formkörper gemäss der vorliegenden Erfindung und dem üblichen faserförmigen Formkörpern betrachtet. Insbesondere sickern die in den Hohlräumen in den Fasern enthaltenen Flüssigkeiten leicht unter Anwendung eines geringen Druckes aus, wohingegen die in den feinen Poren des anorganischen Pulvers zurückgehaltenen Flüssigkeiten kaum aussickern, selbst wenn ein Druck angewandt wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im einzelnen erläutert.
Im Rahmen der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen können bekannte organische Fasern und anorganische Fasern als Fasermaterial gemäss der Erfindung ohne irgendeine spezielle Begrenzung eingesetzt werden. Als organische Fasern können beispielsweise Cellulosefasern, wie Eajonfasern, Holzbreifasern und Baumwollfasern, Nylonfasern, Polypropylenfasern und Polyäthylenfasern aufgeführt werden. Als anorganische
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Fasern können beispielsweise Asbestfasern, Glasfasern und Keramikfasern aufgeführt werden. Diese organischen und anorganischen Fasern können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Unter diesen Fasern werden Cellulosefasern besonders bevorzugt, da sie, falls sie zu einem Formkörper nach dem nachfolgend abgehandelten ITassformungsverfahren geformt wurden, eine gute Haftung zwischen den Fasern zeigen und die Stärke im Formkörper verbessert werden kann.
Die Grosse und Länge des Fasermaterials kann entsprechend gemäss der Verträglichkeit mit dem anorganischen Pulver und der Stärke des erhaltenen Formkörpers bestimmt v/erden. Gewöhnlich wird es jedoch bevorzugt, dass in den erfxndungsgemäss eingesetzten Fasermaterialien der durchschnittliche Durchmesser der Fasern 0,01 bis 100/um und die Faserlänge 0,1 bis 50 mm betragen.
Für die vorliegende Erfindung ist es wichtig, dass im anorganischen Pulver das Volumen der feinen Poren mit einem Porenradius von weniger als 0,5/u mindestens 2,5 cm /g vorzugsweise mindestens 3,0 cnr/g und besonders bevorzugt mindestens 5,0 cnr/g beträgt. Infolge von statistischen im Rahmen der Erfindung durchgeführten Versuchen im Hinblick auf die Absorption von Flüssigkeiten durch anorganische Pulver wurde gefunden, dass unter den von anorganischen Pulvern aufgewiesenen Poren diejenigen Poren mit einem Eadius von weniger als 0.5/U wichtig sind und dass das Volumen dieser Poren einen signifikanten Einfluss auf die Flüssigkeitsabsorbiereigenschaften der anorganischen Pulver besitzt. Zusammenfassend festgestellt,
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werden Flüssigkeitsbeibehaltungseigenschaft und Flüssigkeitsabsorptionskapazität hauptsächlich durch das Volumen der feinen Poren mit einem Porenradius von weniger als 0,5/um bestimmt.
Falls das Volumen der feinen Poren mit einem Porenradius von weniger als 0,5/um kleiner als 2,5 cnr/g in dem anorganischen Pulver ist, werden die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit und die Flüssigkeitsbeibehaltungseigenschaften des erhaltenen flüssigkeitsabsorbierenden Formkörpers drastisch verringert und ein in der Praxis anwendbares flüssigkeitsabsorbierendes Material kann nicht erhalten werden. Bei dem anorganischen Pulver wird es bevorzugt, dass das vorstehend aufgeführte feine Porenvolumen so gross wie möglich ist. Jedoch ist es zur Zeit auf Grund von Herstellungsschwierigkeiten gewöhnlich schwierig, ein anorganisches Pulver mit einem grösseren Feinporenvolumen als 15 cnr/g zu erhalten. Infolgedessen wird ein anorganisches Pulver, worin das Volumen der feinen Poren mit einem Porenrradius von weniger als 0,5/um den Wert von 3,0 bis 15 cm /g besitzt, vorzugsweise gemäss der Erfindung eingesetzt.
Als Beispiele für bevorzugt im Rahmen der Erfindung eingesetzte anorganische Pulver seien strukturelle Pulver, wie Calciumsilicat mit einer Kristallstruktur vom Gyrolittyp und einem SiC^/CaO-Mblarverhältnis von 1,6 bis 6,5, vorzugsweise etwa 1,6 bis etwa 4-,2, ein Calciumsilicat/ Calciumsulfat-Konplex mit einem Gehalt bis zu 13 Gew.% des im Calciumsilicat enthaltenen Calciumsulfats, eine durch eine Säurebehandlung des vorstehenden Calciurasiiicats oder Calciumsilicat/Calciumsulfat-Komplex und einem Komplex
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aus dem vorstehenden Calciumsilicat oder Calciurasilicat/ Calciumsulfat-Komplex mit Aluminiumoxid erhaltenes Silicat und Gemische von zwei oder mehr derartiger struktureller Pulver aufgeführt.
Das Verfahren zur Herstellung der vorstehend aufgeführten strukturellen Pulver ist nicht besonders kritisch, sondern die strukturellen Pulver können nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden. Typische Verfahren werden nachfolgend beschrieben. Beispielsweise wird das vorstehend angegebene Calciumsilicat nach einem Verfahren hergestellt, wobei gewöhnlich ein wasserlösliches Silicat, wie Natriumsilicat oder Kaliumsilicat mit einem wässrigen Medium aus Calciumchlorid, Calciumnitrat, ungelöschtem Kalk, gelöschtem Kalk oder Calciumsulfat vermischt wird und das Gemisch einer Hydrothermalbehandlung bei einer Temperatur von 150 bis 250 C unterworfen wird, oder nach einem Verfahren, wobei unlösliches Siliciumdioxid, beispielsweise eine als "weisser Kohlenstoff" bezeichnete hydratisierte Kieselsäure oder Diatomeenerde mit einem wässrigen Medium aus ungelöschten Kalk oder gelöschtem Kalk vermischt wird und das Gemisch einer Hydrothermalbehandlung bei einer Temperatur von 15O bis 250 C unterworfen wird. Bei diesen Verfahren ist das Verfahren unter Anwendung des wasserlöslichen Silicats als Ausgangsmaterial vorteilhaft, da ein Calciumsilicat, worin das Volumen der feinen Poren mit einem Porenradius von weniger als 0,5/U mindestens 3 cm /g, gewöhnlich 4,0 bis 10,0 cnr/g, beträgt, erhalten wird. Infolgedessen wird ein nach diesem Verfahren hergestelltes Calciumsilicat unter Anwendung des wasserlöslichen Silicats als Ausgangsmaterial am stärksten bevorzugt als anorganisches Pulver im Rahmen der Erfindung eingesetzt.
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Bei dem vorstehend abgehandelten Herstellungsverfahren liegt, falls ein wasserlösliches Silicat als Ausgangsmaterial verwendet wird, das erhaltene Calciumsilicat in einer Form vor, wo das amorphe Siliciumdioxid in den Kristallen des Calciumsilicats vom Gyrolittyp komplexgebunden ist. Die Korngrenzfläche zwischen dem amorphen Siliciumdioxid und dem Calciumsilicatkristall kann mittels einen Elektronenmikroskops selbst bei etwa 100 000-facher Vergrösserung nicht unterschieden werden. Ferner kann das Siliciumdioxid nicht aus dem kristallinen Calciumsilicat selbst unter einer Dispersion mit Ultraschallvibrationen von 50 W abgetrennt werden. Falls das unlösliche Silicat als Aussangsmaterial verwendet wird, kann bei jeden der vorstehend abgehandelten Verfahren das in das kristalline Calciumsilicat einverleibte Siliciumdioxid unterschieden werden. Im Hinblick auf das Vorstehende lässt sich das unter Anwendung eines wasserlöslichen Silicats als Ausgangsmaterial erhaltene Calciumsilicat durch die folgende allgemeine Formel wiedergeben:
2CaO-3Si O2-nSi O2-InH2O ,
worin η eine Zahl von 0,2 bis 10 und m eine positive Zahl darstellen.
Falls das unter Anwendung eines wasserlöslichen Silicats als Ausgangsmaterial erhaltene Calciumsilicat mittels einer elektrönenmikroskopischen Photographie beobachtet wird (Vergrösserung 3000 bis 10 000) ähnelt die Form, womit die Schnitte aggregiert sind, den Blütenblättern von Eosenblüten. Die Grosse und Form-derartiger Schnitte variiert in Abhängigkeit von der Art des Aus-
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gangsmaterials, dem Verhältnis von Ausgangsmaterial und Herstellungsbedingungen, jedoch, haben in zahlreichen Formen die Schnitte eine Kreisform oder eine ovale Form, wobei der durchschnittliche Durchmesser in der Längsrichtung 0,1 bis 30 /um und die Stärke etwa 0,005 bis etwa 0,1/U betragen.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird das vorstehende Calciumsilicat häufig als "blütenblattartiges Calciutusilicat" bezeichnet. Falls das vorstehend aufgeführte wasserlösliche Silicst und Calciumsulfat, d. h. Gips, wobei nicht nur Gipsdihydrat, sondern auch Gipshemihydrat und wasserfreier Gips unter den Begriff Gips im Eahmen der Erfindung umfasst sind, als Ausgangsmaterialien verwendet werden, wird das wasserlösliche Silicat allmählich zu einer wässrigen Suspension von Gips zur Umsetzung zugesetzt und das erhaltene Reaktionsgemisch oder die durch Gewinnung des Niederschlages aus dem Reaktionsgemisch durch Filtration, Waschen des gewonnenen Niederschlages und Zugabe desselben zu Wasser gewonnene Aufschlämmung einer Hydrothermalbehandlung unterworfen, wodurch blütenblattartiges Calciumsilicat erhalten wird. Falls das Molarverhältnis von CaSO^/Ns^O oder K3O in den Ausgangsmaterialien den Wert 1,1 überschreitet, wird ein Komplex aus blütenblattartigem Calciumsilicat und Gips erhalten. Dieser Gips liegt in einem innerhalb des blütenbiattartigen Calciumsilicats enthaltenen Zustand vor, wie im Fall des vorstehend abgehandelten amorphen Siliciumdioxids. Falls der Gipsgehalt bis zu etwa 13 Gew. % beträgt, können die Korngrenzflächen oder der strukturelle Bindungszustand nicht durch ein Elektronenmikroskop selbst bei 100 000-facher Vergrösserung ermittelt werden. Wenn
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-Al-
jedoch der Gipsgehalt 13 Gew.% überschreitet, wird gewöhnlich ein Gemisch aus dem vorstehend abgehandelten blütenblattähnlichen Calciumsilicat/Gip s-Komplex und Gips erhalten. EaIls in diesem Gemisch die Mange des in dem Calciumsilicat/Gips-Komplex eingemischten Gipses erhöht wird, zeigt sich eine Abnahme des Volumens der feinen Poren mit einem Porenradius von weniger als 0,5/Um . Infolgedessen wird es bevorzugt, dass der Gehalt an Gips in dem blütenblattartigen Calciumsilicat/Gips-Komplex bis zu 13 Gew.% beträgt.
Der blütenblattartige Calciumsilicat/Gips-Komplex wird durch die folgende allgemeine Formel:
2CaO-3SiO2-nSi O2-ICaSO4-InH2O
wiedergegeben, worin η eine Zahl von 0,2 bis 10 und m und 1 positive Zahlen bedeuten.
Wenn das vorstehend abgehandelte blütenblattartige Calciumsilicat oder blütenblattartige Calciumsilicat/ Gips-Komplex mit Aluminiumsulfat /Al2(SO4)^·18Η2θ7 umgesetzt wird, wird ein Calciumsilicat/Aluminiumoxid-Komplex erhalten. Dieser Komplex wird durch die folgende allgemeine Formel wiedergegeben:
aA1203"^i^ -Ca0.bSi02-mH20
worin a eine Zahl von 0,06 bis 0,2, b eine Zahl von 1,6 bis 6,5 und m eine positive Zahl angeben.
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-AS.
Auch dieser Komplex wird vorzugsweise als anorganisches Pulver im Rahmen der Erfindung eingesetzt.
Wenn das blütenblattartige Calciumsilicat oder blütenblattartige Galciumsilicat/Gips-Eomplex, wie es nach dem vorstehenden Verfahren erhalten wurde, zusammen mit einer Mineralsäure, wie Salzsäure, zur zwangsweisen Extraktion von Calcium erhitzt wird, kann ein Siliciumdioxid erhalten werden, das die ursprüngliche blütenblattartige Form beibehält. Auch dieses Siliciumdioxid, welches nachfolgend als "blütenblattartige Kieselsäure" bezeichnet wird, welches aus dem blütenbl attartigen Calciumsilicat oder blütenblattartigen Calciumsilicat/Gips-Komplex erhalten wurde, wird vorzugsweise als anorganisches Pulver gemäss der Erfindung verwendet. Wenn diese blütenblattartige Kieselsäure mittels einer elektronenmikroskopischen Photographie (Vergrösserung 3000 bis 10 000) betrachtet wird, wird bestätigt, dass diese blütenblattförmige Kieselsäure ein Aggregat von Schnitten darstellt, worin der durchschnittliche Durchmesser in der Längsrichtung 0,1 bis 30/um und die Stärke etwa 0,005 bis etwa 0,1,um betragen. Diese Schnitte haben kreisförmige oder ovale Form und in zahlreichen Fällen stellt diese Kieselsäure ein Aggregat von Schnitten mit einer Form dar, die den Blütenblättern einer Eosenblüte ähneln. Aus den Ergebnisse der Röntgenbeugung wird bestätigt, dass diese Kieselsäure aus amorphem oder halbkristallinem Siliciumdioxid besteht.
Bei der Herstellung des vorstehenden blütenblattartigen Calciumsilicats oder dessen Komplex mit anderen Verbindungen ist, falls das Molarverhältnis SiOVCaO in den Ausgangsmaterialien zu hoch ist, wie vorstehend
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unter Bezugnahme auf den blattartigen Calciumsilicat/Gips-Komplex abgehandelt, das amorphe Siliciumdioxid in einem in dem blütenblattartigen Calciumsilicat oder dessen Komplex vermischten Zustand enthalten. Die Anwesenheit von amorphen Siliciumdioxid im vermischten Zustand, d. h. eines ausserhalb der Kristallstruktur des blütenblattartigen Calciumsilicats vorhandenen Siliciumdioxids, zeigt eine Neigung zur Verringerung des Volumens der feinen Poren mit einem Porenradius von weniger als 0,5/um in dem erhaltenen blütenblattartigen Calciumsilicat oder dessen Komplex mit anderen Verbindungen. Infolgedessen wird es bevorzugt, dass die Einverleibung eines derartig eingemischten amorphen Siliciumdioxids soweit als möglich vermieden wird.
Um das Ausmass der Verwicklung des anorganischen Pulvers mit dem faserförmigen Material zu verbessern, wird es gewöhnlich bevorzugt, wenn der Formkörper gemäss der Erfindung entsprechend dem nachfolgend abgehandelten Nassformungsverfahren hergestellt wird, das in dem anorganischen Pulver der Gehalt der Teilchen mit einer Grosse von 2 bis 50/um mindestens 90 Gew.% beträgt.
Das vorstehend abgehende]te strukturelle anorganische Pulver, insbesondere das strukturelle anorganische Pulver, welches unter Anwendung eines wasserlöslichen Silicats als Ausgangsmaterial hergestellt wurde, wird bevorzugt als anorganisches Pulver gemäss derErfindung verwendet, da es eine ausgezeichnete lOrmgebungseigenschaft und Verwicklung mit dem faserförmigen Material zeigt.
Der flussxgkeitsabsorbierende Formkörper gemäss der
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ORiGtNAL ENSPECTED
Erfindung umfasst dab vorstehend abgehandelte faserförmige Material und das anorganische Pulver.
Vom Gesichtspunkt der Verbesserung der Flüssigkeitsbeibehaltungseigenschaft des flüssigkeitsabsorbierenden Formkörpers wird es bevorzugt, dass das Verhältnis des anorganischen Pulvers zu dem faserförmigen Material so hoch als möglich ist. Selbstverständlich kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Mischverhältnis von anorganischem Pulver entsprechend der beabsichtigten Aufgabe und dem beabsichtigten Gebrauchszweck bestimmt werden. Falls beispielsweise der Formkörper hauptsächlich zur Absorption von Flüssigkeiten verwendet werden soll, wird es gewöhnlich bevorzugt, dass das Mischverhältnis des anorganischen Pulvers erhöht wird und, falls die Absorption einer grossen Menge an Flüssigkeit nicht erforderlich ist, kann das Mischverhältnis des anorganischen Pulvers verringert werden. Gewöhnlich wird es bevorzugt, wenn die Absorption eines grossen Menge einer Flüssigkeit gewünscnt wird, dass in dem flüssigkeitsabsorbierenden Formkörper gemäss der Erfindung das anorganische Pulver in einer Menge von mindestens 26 Gew.teilen, insbesondere mindestens 50 Gew.teilen, auf 100 Gew.teile des faserförmigen Materials enthalten ist. Falls allgemein das Mischverhältnis des anorganischen Pulvers zu hoch ist, nehmen die Flüssigkeitsströmungsdurchgänge, die durch das faserförmige Material gebildet sind, ab und eine einheitliche Absorption der Flüssigkeit wird_in dem erhaltenen Formkörper schwierig. Infolgedessen wird es gewöhnlich bevorzugt, dass die Menge des in dem Formkörper vorliegenden anorganischen Pulvers kleiner als 2000 Gew.teile, insbesondere kleiner als 500 Gew.teile, auf 100 Gew.teile des faserförmigen Materials ist.
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!alls die Absorption einer grossen Menge einer Flüssigkeit nicht erforderlich ist, beispielsweise wenn der Formkörper gemäss der Erfindung als Druckpapier verwendet wird, wird es gewöhnlich bevorzugt, dass das anorganische Pulver in einer Menge von 0,5 bis 25 Gew.-teilen in 100 Gew.teile des Papierbreis oder der Pulpe einverleibt wird. In diesem Fall wird die Druckfarbe hauptsächlich im anorganischen Pulver absorbiert und die Wanderung der Druckfarbe zu der rückseitigen Oberfläche kann wirksam verhindert werden. Ferner kann die Festigkeit des Papiers verbessert werden.
Falls ,der Formkörper gemäss der Erfindung hauptsächlich zur Absorption von Flüssigkeiten verwendet wird, wird es bevorzugt, dass die Flüssigkeitsabsorption des Forwkörpers mindestens 5,0 cm^/g beträgt. Der Formkörper mit einer zurückgehaltenen Flüssigkeitsmenge von mindestens 3,0 cm /g, insbesondere mindestens 4,5 cur/g, unter einen Druck von 0,8 kg/cm Überdruck wird am stärksten bevorzugtr um als flüssigkeitsabsorbierendes Material verwendet zu werden.
Die vorstehend abgehandelte Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit stellt die maximale Menge dar, d. h. das Volumen der Flüssigkeit, welche unter Atmosphärendruck durch einen Formkörper je Einheitsgewicht des Formkörpers absorbiert werden kann und die zurückgehalrene Flüssigkeitsmenge unter einen Druck von 0,8 kg/cm Überdruck ist die maximale Menge, d. h. das Volumn, der Flüssigkeit, welche unter einem Druck von 0,8 kg/cm Überdruck durch den Formkörper je Einheitsgewicht des Formkörpers absorbiert vier den kann. Der Wert des Kompressionsdruckes von
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0,8 kg/cm Überdruck ist ein Durchschnittswert für den mit dem Finger ausgeübten Druck, wenn der Formkörper tatsächlich verwendet wird. Da die zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge unter der Anwendungsbedingung gewöhnlich wichtig ist, ist der Wert der zurückgehaltenen Flüssigkeitsmenge unter einer Kompression von 0,8 kg/cm Überdruck als Kriterium gemäss der vorliegenden Erfindung geeignet.
Das Verfahren zur Herstellung der flüssigkeitsabsorbierenden Formkörper gemäss der Erfindung ist nicht besonders kritisch. Beispielsweise werden gewöhnlich Kassformung sver fahr en angewandt, beispielsweise ein Verfahren, bei dem das Fasermaterial mit dem anorganischen Pulver in Wasser oder einea anderen Lösungsmittel, vermischt wird, die erhaltene Aufschlämmung unter Saugwirkung geformt wird und der geformte Körper getrocknet wird, sowie ein Verfahren, bei dem die vorstehend angegebene Aufschlämmung in eine Form einer bestimmten Gestalt eingebracht wird und der Formkörper getrocknet wird, sowie Trockenformungsverfahren, wie ein Verfahren, wobei das faserförmige Material trocken mit dem anorganischen Pulver gemischt wird und das Gemisch pressgeformt wird. Bei dem vorstehend abgehandelten Nassformungsverfahren wird es zur Erhöhung der Aufnahme des anorganischen Pulvers in das faserförmige Material und der Verhinderung der Staubbildung des Formkörpers bevorzugt, dass ein Formungshilfsmittel, wie lösliche Stärke oder Leim, verwendet wird, sofern die Flüssigkeitsabsorbiereigenschaft des erhaltenen Formkörpers nicht verringert wird. Gleichfalls beim Nassformungsverfahren kann die Festigkeit erhöht werden, indem der Formkörper gepresst wird, wie im Fall des Trockenformungsverfahrens. Falls jedoch ein zu hoher
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Pressdruck angewandt wird, besteht eine Neigung zur Verringerung der Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit und anderer Flüssigkeitsabsorbiereigenschaften. Palls deshalb ein Druck beim Formungsverfahren ausgeübt wird, wird es, um die Flüssigkeitsabsorbierfähigkeit bei einem Wert von
■7.
mindestens 5 cm /g aufrechtzuerhalten, bevorzugt, dass der Pressdruck niedriger als 20 kg/cm Überdruck, insbesondere niedriger als 10 kg/cm Überdruck ist.
Wie sich leicht aus der vorstehenden Erläuterung ergibt, besitzt der flüssigkeitsabsorbierende Formkörper gemäss der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Flüssigkeitsabsorbierkapazität und Flüssigkeitsbeibehaltungseigenschaft nicht nur für Wasser, sondern auch für wässrige Lösungen anorganischer Salze, wie wässrige Lösungen von Natriumchlorid und Natriumhydroxid und organische Lösungen, wie Alkohole und geniessbare Öle.
Der flüssigkeitsabsorbierende Formkörper gemäss der Erfindung kann in geeigneter Weise auf verschiedenen Gebieten verwendet werden, wo die Absorption von Flüssigkeiten erforderlich ist.Beispielsweise kann das papierartige Absorbiermaterial des Formkörpers gemäss der Erfindung für absaugende Binden und Sanitärgegenstände und als absorbierendes Papier, Druckpapier und Blutabsorbierpapier für chirurgische Operationen, verwendet werden-Ferner kann ein kartonartiges Absorbiermaterial aus dem •Formkörper gemäss der Erfindung auf den gleichen Gebieten wie vorstehend hinsichtlich der papierartigen Absorptionsmaterialien und auch als Fussabstreifer für Baderäume verwendet werden. Ferner wird ein kornförmiges Absorbiermaterial aus dem Formkörper gemäss der Erfindung bevor-
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zugterweise als Wasserbeibehaltungsmittel für den Gartenbau und als Füllstoff für Ölfeider verwendet.
Gemäss der Erfindung wird somit ein flüssigkeitsabsorbierender Formkörper vorgeschlagen, der ein Fasermaterial und ein anorganisches Pulver, worin das Volumen der feinen Poren mit einem Porenradius von niedriger als 0,5/um mindestens 2,5 cnr/g beträgt, umfasst. Dieser Formkörper besitzt eine ausgezeichnete Flüssigkeitsabsorbierkapazität und Flüssigkeitsbeibehaltungseigenschaften für verschiedene Arten von Flüssigkeiten.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im einzelnen anhand der folgenden Beispiele erläutert, ohne dass die Erfindung hierauf begrenzt ist.
In den folgenden Beispielen und Bezugsbeispielen wurden die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeiten und die zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge des Formkörpers und das spezifische Massenvolumen, die Teilchengrössenverteilung, der Feinporenradius und das Feinporenvolumen entsprechend den folgenden Verfahren ermittelt.
(A) Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit:
Das Gewicht (W,,) des Formkörpers wurde gemessen und der Formkörper wurde in eine Flüssigkeit während 3 Minuten eingetaucht und dann entnommen. Der Formkörper wurde auf ein Metallnetz mit 4-2 Maschen gegeben und 5 Minuten stehengelassen. Das Gewicht (V2) des Formkörpers wurde gemessen. Die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit wurde entsprechend der folgenden Formel berechnet:
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Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit = ———rr-
worin £> die Dichte (g/cnr) der Flüssigkeit angibt.
(B) Zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge:
Das Gewicht (V^) des Formkörpers wurde gemessen und der Formkörper wurde in die Flüssigkeit während 3 Minuten eingetaucht und entnommen. Der Formkörper wurde auf ein Filterpapier gesetzt und während 5 Minuten unter einem Druck von ρ kg/cm Überdruck gepresst. Dann wurde das Gewicht (V.,) des Formkörpers gemessen. Das Filterpapier wurde in ausreichender Menge zur genügenden Absorption des im Formkörper absorbierten Wassers verwendet. Die zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge nach der Kompression wurde entsprechend der folgenden Formel berechnet:
Zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge _ 5 1 (p kg/cm^ Überdruck) ~ η · W1.
worin ρ die Dichte der Flüssigkeit angibt.
(C) Spezifisches Massenvolumen:
Das Pulver wurde in einem Mörser so pulverisiert, dass 80 % der Teilchen durch ein Sieb mit einer Feinheit von 74-/-"wa(200 mesh) ging und unter Anwendung des pulveri sierten Pulvers wurde das spezifische Massenvolumen nach dem Verfahren gemäss Absatz 6.8 von JIS E-6220 bestimmt.
(D) -Teilchengrössenverteilung:
Die Teilchengrössenverteilung wurde unter Anwendung
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der Coulter Counter Modells TA-II der Coulter Electronics Co. be stimmt.
(E) Feinporenradius und Feinporenvolumen:
Der Feinporenradius und das Feinporenvolumen wurden unter Anwendung eines Quecksilber-Porosimeters Modell 1520 der Oarloerba Co. (Dilatometer Type SM3, Kapillar, 3 mm Durchmesser, 0,07065 cm ) bestimmt.
Bezugsbeispiel 1
Unter Atmosphärendruck wurden 100 cnr einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt von 0,3144 Mol/l Calciumchlorid mit 100 cm einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt von 0,3144 Mol/l Natriumsilicat (Molarverhältnis Si02/Na20 von 2,6) bei 25° C (eingebrachtes Molarverhältnis SiOp/CaO = 2,6) vermischt. Ein weisser Niederschlag wurde gleichzeitig beim Vermischen gebildet, jedoch wurde das Gemisch direkt in einen Autoklaven eingebracht und verschlossen. Die Umsetzung wurde bei 200° C während 5 Stunden durchgeführt. Bei dieser Eatkion betrug der Druck 15 kg/cm Überdruck und das Wasserverhältnis betrug 30.
Das Reaktionsgemisch wurde filtriert und das gewonnene
■χ
Produkt wurde mit 100 cm entionisiertem Wasser zweimal gewaschen und während 8 Stunden bei 100° C getrocknet. Die Ausbeute an Trockenprodukt betrug 7»35 g-
Das Trockenprodukt war weich und es wurde während des Trocknens weder kontrahiert noch verfestigt und konnte leicht gepulvert werden. Das Produkt zeigte ein spezifisches Massenvolumen von 14,2 cm /g und das Volumen der Poren mit einem Porenradius weniger als 0,5/um betrug 4,32 cm5/g.
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Aus den Ergebnissen der chemischen .Analyse zeigt sich, dass das nach den vorstehenden Verfahren erhaltene Calciumsilicat durch die folgende Formel wiedergegeben wird:
2Ca0-3Si02-2,05Si02-2,4H20
Falls eine Photographic dieses Calciumsilicats unter Anwendung eines Rasterelektronen-Mikroskops bei 10 00Ofacher Vergrösserung aufgenommen wurde und diese Photographie untersucht wurde, zeigte es sich, dass das Calciumsilicat aus Aggregaten von Schnitten mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 2/um in der Längsrichtung und einer kleineren Stärke als 0,1/um aufgebaut war.
Falls eine Photographie mit einem Transmissionselektronen-Mikroskop bei 10000Ofacher Vergrösserung aufgenommen wurde und die Photographie untersucht wurde, konnte die Korngrenze oder der Bindungszustanü nicht unterschieden werden, obwohl das Produkt Siliciumdioxid enthielt.
Aus den Ergebnissen der Röntgenbeugung des vorstehenden Calciumsilicats wurde gefunden, dass das Calciumsilicat eine Gyrοlit-Kristallstruktur besass. Falls 1 g des erhaltenen blütenblattartigen Calciumsilicats in 100 cm Wasser gegossen wurde und das Gemisch während 30 Minuten mittels einer Tischultraschall-Waschmaschine (50 W) dispergiert wurde, wurde das Siliciumdioxid nicht abgetrennt. Infolgedessen wurde bestätigt, dass das Siliciumdioxid nicht im vermischten Zustand, sondern in der Kristallstruktur eingeschlossen entnalten war.
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Bezugsbeispiel 2
Zu 10 g des in der gleichen Weise wie in Bezugsbeispiel 1 hergestellten blütenblattartigen Calciumsilicats wurden 100 ml einer 6n-Salzsäurezugesetzt und die Beaktion wurde bei 70° C unter Atmosphärendruck ausgeführt. Das Reaktionsprodukt wurde abfiltriert, mit 100 ml entionisiertem Wässern zweimal gewaschen und bei 100° C während 8 Stunden getrocknet. Die Ausbeute an Trockenprodukt betrug 7,75 g- Das Produkt war weich und wurde während der Trocknung nicht kontrahiert oder verfestigt. Das spezifische Massenvolumen des Trockenproduktes betrug 12,9 cm /g und das Volumen der feinen Poren mit einem Porenradius niedriger als 0,5/um betrug 3*60 cm /g-
Das nach den vorstehenden Verfahren erhaltene Trockenprodukt bestand aus einem Siliciumdioxid mit einem Gehalt von 8,5 Gew.% Wasser. Falls eine Photographie dieses Siliciumdioxids unter Anwendung eines Elektronenmikroskops mit 10 00Ofacher Vergrösserung gemacht wurde und die Photographie untersucht wurde, wurde gefunden, dass das Produkt eine Form ähnlich derjenigen des in Bezugsbeispiel 1 erhaltenen blütenblattartigen Calciumsilicats hatte.
Bezugsbeispiel 3
In 98 cm Wasser wurden 6,5 g Gipsdihydrat, wobei die Gesamteilchen durch ein Sieb mit einer Feinheit von 149/um (100 mesh) gingen, gegossen und das Gemisch wurde während 20 Minuten gerührt. Dann wurden 100 cm einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt von 0,3144 Mol/l Na-
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triumsilicat (Mblarverhältnis 8102/Ua2O = 2,6) zu der Aufschlämmung in einer Geschwindigkeit von 6 cm /min im Verlauf von 16 Minuten und 40 Sekunden unter Atraosphärendruck bei 25° C zugesetzt, während die Aufschlämmung gerührt wurde. Die anschliessenden Arbeitsgänge wurden in der gleichen Veise wie in Bezugsbeispiel 1 ausgeführt, wobei 8,2 g eines Pulvers erhalten wurden.
Aus den Ergebnissen der Eöntgenbeugung wurde gefunden, dass die Spitzen von wasserfreiem Gips vom lyp II und des Calciumsilicats vom Gyrolittyp vermischt waren. Aus den Ergebnissen der chemischen Analyse wurde bestätigt, dass das Pulver durch die folgende Formel wiedergegeben wurde:
2CaO-3SiO2-2,05SiO2*O,20CaSO^-2,
Falls das Pulver mittels eines Rasterelektronen-Mikroskopes mit 10 00Ofacher Vergrösserung untersucht wurde, wurde bestätigt, dass das Pulver aus Blütenblättern nat einem Durchmesser von 2/um in der Längsrichtung und einer Stärke kleiner als 0,1/um aufgebaut war. Das spezifische Massenvolumen des Pulvers betrug 15,2 cm /g und das Volumen der feinen Poren mit einem Porenradius niedriger als 0,5 /u betrug 4,4-2 cm /g.
Bezugsbeispiel 4
Eine 10%ige Aufschlämmung wurde unter Anwendung von 10 g eines in gleicher Weise wie in Bezugsbeispiel 1 hergestellten blütenblattartigen Calciumsilicats und 40 ml Aluminiumsulfat Zkl2^S04')3*'l8H20^'' die
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zugegeben wurden, hergestellt, wobei die Umsetzung während Λ Stunde unter Bühren durchgeführt wurde. Das Reaktionsprodukt wurde abfiltriert, mit 100 cm entionisiertem Wasser zweimal gewaschen und bei 100° C während 8 Stunden getrocknet- Das trockene Produkt zeigte sich stabil, wenn es getrocknet und pulverisiert wurde oder wenn es zu einer Aufschlämmung geformt wurde. Das spezifische Massenvolumen des Trockenproduktes betrug 13,8 cm /g und das Volumen der feinen Poren mit einem Porenradius kleiner als 0,5/um betrug 4,15 cm /g. Das bei den vorstehenden Verfahren erhaltene Trockenprodukt bestand aus einem Calciumsilicat/ Aluminiumoxid-Komplex. Auf Grund der Ergegnisse der chemischen Analyse wurde bestätigt, dass der Komplex durch die folgende Formel wiedergegeben wird:
0,11 Al2O3-0,835 CaC-2,52 SiO2*2,4 H2O
Bezugsbeispiel 5
Calciumsilicat wurde unter Anwendung eines wasserunlöslichen Siliciumdioxids als Ausgangsmaterial hergestellt. Unter Atmosphärendruck wurde eine 5%ige Aufschlämmung von Weisskohlenstoff (4,35 g als SiO2) mit einer 5%igen Aufschlämmung von Calciumhydroxid (2,03 6 als CaO) bei 25° C während 1 Stunde vermischt (eingebrachtes Molarverhältnis Si02/Ca0 = 2,0). Das Gemisch wurde in einen Autoklaven eingebracht und eingeschlossen und die Umsetzung wurde bei 200° C während 15 Stunden durchgeführt. Das Eeaktionsprodukt wurde abfiltriert, mit 100 cnr ent-
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ionisierten Wasser zweimal gewaschen und bei 100° C während 8 Stunden getrocknet. Die Ausbeute an Trockenpro dukt betrug 7,91 g·
Das Trockenprodukt war weich, und wurde während der Trocknung nicht kontrahiert oder verfestigt. Das spezifische Massenvolumen des Trockenproduktes betrug 5,8 cm /g und das Volumen der feinen Poren raitjeinem Porenradius weniger als 0,5/um betrug 2,6 cnr/g.
Es wurde gefunden, dass das nach den vorstehenden Verfahren hergestellte Calciumsilicat durch die folgende Formel wiedergegeben wurde:
CaO-1,98 SiO2-2,5 H?_0
Falls eine Photographie dieses Calciumsilicats unter Anwendung eines Rasterelektronen-Mikroskops bei 5000facher Vergrösserung gemacht wurde und die Photographie untersucht wurde, wurde gefunden, dass das Produkt eine ähnliche Form wie das im Bezugsbeispiel 1 erhaltene blütenblattähnliche Calciumsilicat hatte. Falls dieses Calciumsilicat durch ein Transmissionselektronen-Mikroskop bei 50 00Ofacher Vergrösserung untersucht wurde, wurde klar bestätigt, dass unumgesetztes Siliciumdioxidteilchen im Produkt eingemischt waren. Die unumgesetzten Siliciumdioxidteilchen wurden nach dem folgenden Verfahren abgetrennt. Speziell wurden100 cnr destilliertes Wasser zu 1 g dieses Calciumsilicats zugesetzt und das Gemisch wurde durch Ultraschallvibrationen in der gleichen Weise wie in Bezugsbeispiel 1 dispergiert. Das Gemisch wurde in eine Phase aus unumgesetzten Siliciumdioxid und eine
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«9
Phase aus Calciumsilicat aufgetrennt. Die Phase mit dem unumgesetzten Siliciumdioxid (obere Phase in diesem Fall) wurde entfernt und wenn das Molarverhältnis SiOo/CaO in dem Calciumsilicat entsprechend der chemischen Analyse ermittelt wurde, betrug dieses Molarverhältnis 1,8. Dadurch wurde bestätigt, dass die Menge des in dem Calciumsilicat eingemischten Siliciumdicxids 4,84- Gew.% betrug.
Beispiel 1
In der gleichen Weise wie in den Bezugsbeispielen 1, 2, 3 und 4· erhaltene anorganische Pulver wurden nach der Pulverisierung mit einer Micron Mill, Produkt der Hosokaxiia Tekkosho, verxvendet. Die Teilchengrössenverteilungen der anorganischen Pulver nach der Pulverisierung sind aus Tabelle I ersichtlich.
Flüssigkeitsabsorbierende Formkörper wurden unter Anwendung dieser anorganischen Pulver zusammen mit einer geholländerten Pulpe (Koniferen-Sulfitpulpe) hergestellt. Speziell wurde eine bestimmte Menge des anorganischen Pulvers in Wasser einverleibt und dispergiert und der Papierbrei wurde dann einverleibt und dispergiert, um die Aufschlämmung zu erhalten. Ein nassgeformter Körper wurde aus dieser Aufschlämmung durch Nassformung der Aufschlämmung entsprechend der Papierherstellungsvorschrift für handgemachtes Papier entsprechend JIS P-8209 hergestellt. Dann wurde ein flüssigkeitsabsorbierender Formkörper aus diesem nassgeformten Formkörper entsprechend (A) einem Verfahren, wobei der nassgeformte Körper direkt getrocknet wurde, (B) einem Verfahren, wobei der nassgeformte Körper unter 2,0 kg/cm Überdruck gepresst und dann
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getrocknet wurde, oder (C) einem Verfahren, wobei der nassgeformte Körper getrocknet und dann unter 2,0 kg/c Überdruck gepresst wurde, hergestellt.
Die Menge des anorganischen Pulvers auf 100 Gew.teile der Papierbreis (absolut trocken) in dem erhaltenen flüssigkeitsabsorbierenden Formkörper und die Stärke und das Grundgewicht der flüssigkeitsabsorbierenden Formkörper ergeben sich aus Tabelle II. Die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit und die zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge (unter Atmosphären druck und 0,8 kg/cm Überdruck) des flüssigkeitsabsorbierenden Formkörpers wurden ermittelt und die in Tabelle II aufgeführten Ergebnissen wurden erhalten. Zur Bestimmung der Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit und der zurückgehaltenen Flüssigkeitsmenge wurde Wasser als Flüssigkeit verwendet.
Es wurde gefunden, dass die flüssigkeitsabsorbierenden Formkörper gemäss der Erfindung nach der Absorption des Wassers weder quollen noch kontrahierten und dass sie hinsichtlich der Wasserrückbehaltungseigenschaft unter Druck besonders ausgezeichnet waren. Zum Zeitpunkt der Nassverformung betrug das Bückbehaltungsausmass des anorganischen Pulvers 50 bis 70 %-, bezogen auf die eingesetzten Mengen und der Zustand der Verwicklung der anorganischen Pulver mit dem faserförmigen Material war sehr gut. Ferner wurde eine Staubbildung nach der Formgebung praktisch verhindert.
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Tabelle I
Anorganisches Bezugs- Teilchengrössenverteilung Pulver beispiel Ur.
A 1 Gehalt an Teilchen mit 3 bis
40 ,um 96 Gew.%, durchschnittliche Teilchengrösse 20,2,um
B 2 Gehalt an Teilchen mit 3
bis 40/um 96 Gew.%, durchschnittliche TeilchengrösGe 16,0 -am
C 3 Gehalt an Teilchen mit 3 bis
40/um 97 Gew.%, durchschnittliche Teilchengröße 20,2/um ^
D 4 Gehalt an Teilchen mit 3 bis
40/um 97 Gew.%, durchschnittliche Teilchengrösce 20,2/um
130012/0677 BAD ORIGINAL
Tabelle II
CjO
CD
Ver-
such-
Nr.
1
2
3
4
5
6
10
11
12
Art des For- Menge (Gew. anorga- mungs- teile) des nischen verfah- anorgani-Pulvers ren sehen Pulvers
A
A
A
A
A
A
B
B
B
B
B
(A)
(A)
(A)
(B)
(C)
51,3 130,6 253,2 538,2 230,2 242,5
103,2 250,5 350,3 230,3 233,1 Flüssigkeitsabsor- Flüssigbierender Formkörper keitsabütärke ürundgewicht sorptions-(mm) (g/m ) fähigkeit
(cm3/g)
90,3
101,3
98,6
97,3
102,5
98,1
99,9
98,4 99,6
97,9
99,8
97,9
12,9 10,2
10,9 13,4 16,2 12,1 12,6
11,5 14,2 15,8 12,0 13,1
Zurückgehalten») Flüssigkeit smenge (< Atraosphärendruck
U,8 kg/cm^ Überdruck
0,85 4,82 6,01 6,30 8.20 4,26 4,32
6,05 6,50 7,67 4,59 5,05
0,54 4,20 5,50 5,81 7,42 3,45 3,72
5,41 5,98 6,45 3,99 4.02
Fussnote
Versuch Nr. 1 in Tabelle II stellt einen Vergleichsversuch dar
Tabelle II (Portsetzung)
Ve r-
such-
Art des
anorga
For-
mungs-
Menge (Gew.-
teile) des
Flüssigkeitsabsor-
bierender Formkörper
C-j? undge wicht
(ξ/π»2)
Flüssig
keit sab-
Zurückgehaltene Flüssig-
keitsmenge (cm3/p;)
0,8 kg/cm*
Überdruck
Nr. nischen
Pulvers
verfah-
ren
anorgani
schen Pul
vers
Stärke
(mm)
102,3 sorptions-
fähigkeit
(cm3/g)
Atmosphären
druck
5,42
13 C (A) 109,3 0,769 99,8 12,1 6,01 6,02
14 C (A) 245,2 0,900 97,8 14,3 6,64 7.06
15 C (A) 430,9 0,983 98,5 16,2 7-98 4,52
16 C (B) 250,3 0,522 99,2 11,9 5,02 4,38
*
co
17 C (C) 252,2 0,531 95,9 12,2 5,62 5,42
CD
CD
18 D (A) 103,7 0,752 96,3 12,2 6.20 5,89
K> 19 D (A) 246,5 0,912 98,2 14,5 6,76 6,72 {
Oo
/0677 20 D (A) 390,8 0,973 17,2 7,87
Beispiel 2
Die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit und die zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge des in Beispiel 1- erhaltenen flüssigkeitsabsorbierenden Formkörpers (Versuch Fr. 4 von Tabelle II) für eine wässrige Lösung mit 5 Gew.% Natriumchlorid, eine wässrige Lösung mit 5 G-ew.% Natriumhydroxid, ein geniessbares Öl und Äthanol wurden bestimmt und die in Tabelle III aufgeführten Ergebnisse wurden erhalten. Es ergibt sich aus Tabelle III, dass gute Ergebnisse unabhängig von der Art der Flüssigkeit wie im Fall von Wasser erhalten wurden. Die Flüssigkeitsabsorbiergeschwindigkeit bei diesem "Versuch war so,
dass, falls 10 cm der Flüssigkeit je g des flüssigkeitsabsorbierenden Formkörpers in einem Moment aufgetropft wurden, die Flüssigkeit homogen innerhalb von 10 Sekunden absorbiert wurde.
Flüssigkeit Tabelle III Flüssigkeits
Vers
such
Flüssigkeits-
absorptions
Zurückgehaltene
menge (cm3/g)
0,ö kg/ctn^
Überdruck
Nr. 5% NaCl fähigkeit
( Cm1Vg)
Atmoap hären
druck
5,81
1 5% NaOH 13,2 6,20 5,82
2 essbares
Öl
14,0 6,30 5,79
3 Äthanol 11,2 6,10 5,83
4- 13,1 6,32
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Beispiel 3
Flüssigkeit sab sorbierende Formkörper wurden unter Anwendung des anorganischen Pulvers A von Beispiel 1 geraäss Tabelle I und Baumwoll- oder Glasfasern als Fasermaterial entsprechend dem in Beispiel 1 beschriebenen Formungsverfahren (B) oder (C) hergestellt. Die Ifenge des anorganischen Pulvers auf 100 Gew.teile des Fasermaterials (absolut trocken) in dem flüssigkeitsabsorbierenden Formkörper und die Stärke und das Grundgewicht des Formkörpers sind aus Tabelle IV ersichtlich. Die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit und die zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge ("unter Atmosphärendruck und
0,8 kg/cm Überdruck) wurden bestimmt und die in
Tabelle IV aufgeführten Ergebnisse wurden erhalten. Wasser
wurde als Flüssigkeit verwendet.
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Ver
such
Nr.
Faser-
material
Formungs
verfahren
1 Baumwoll
fasern
(B)
2 ebenso (B)
3 ebenso (B)
4 ebenso (C)
CjO
σ
5 Glas
fasern
(B)
ο 6 ebenso (B)
K) 7 ebenso (C)
ο
CD
8 ebenso (C)
Tabelle IV
Menge (Gew.- Flüssigkeitsabsor- Flüssigteil) des an- bierender Formkörper keitsaborganisehen Stärke Grundgewxcht sorptions- Atmo Sphären-Pulvers (mm) (g/ω ) fähigkeit druck
(cm3/g)
Zurückgehaltene
keitsmenge (cm-
Flüssig-
129,2 0,432
252,2 0,501
401,3 0,600
253,9 0,482
135,3 0,401
248,3 0,452
128,5 0,388
254,2 0,442
98,2
10,2
101,3 12,2
102,2 14,3
98,8 12,3
100,2 11,5
98,5 12,8
97,3 12,1
105,2 12,5
5,80
6,25
6-91
5,92
5,32
6,12
5,45
6,21
U,ö kg/cm^ Überdruck
5,21
5,62 6,42 5,57 4,91
5,62 4,84
NJ CD O
Beispiel 4
Eartonartige flüssigkeitsabsorbierende Formkörper wurden aus dem anorganischen Pulver A von Beispiel 1 entsprechend Tabelle I und einem Papierbrei (Koniferen-Sulfitpulpe) oder Glasfasern als faserförmiges Material entsprechend (D) nach einem Verfahren hergestellt, bei dem der nasse Formkörper aus dem anorganischen Pulver und dem Fasermaterial durch Nassverformung in der gleichen Weise wie in Beispiel Λ gebildet wurde, der nassgeformte
Formkörper unter 4,5 kg/cm Überdruck gepresst wurde und der gepresste Formkörper bei 100° C während 4 Stunden getrocknet wurde oder (E) nach einem Verfahren hergestellt, bei dem das anorganische Pulver mit dem Fasermaterial
ο trockvermischt wurde und das Gemisch unter 4,5 kg/cm Überdruck gepresst wurde. Die Menge des anorganischen Pulvers auf 100 Gew.teile des Fasermaterials (absolut trocken) in dem flüssigkeitsabsorbierenden Formkörper und die Stärke und das Grundgewicht des Formkörpers ergeben sich aus Tabelle V. Die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit und die zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge (unter Atmosphärendruck und 0,8 kg/cm Überdruck) wurden ermittelt und die in Tabelle V aufgeführten Ergebnisse wurden erhalten. Wasser wurde als Flüssigkeit verwendet. Es ergibt sich aus den Werten der Tabelle V, dass auch
die unter Druck mit 4,5 kg/cm Überdruck hergestellten flüssigkeitsabsorbierenden Formkörper ausgezeichnete Flüssigkeitsabsorptionseigenschaften hatten- Falls die Absorptionseigenschaften dieser Formkörper gegenüber einer wässrigen Lösung mit 5 % Natriumchlorid und essbarem Öl in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 getrestet wurden, wurden praktisch gleiche Ergebnisse zu den in Beispiel 2 erhältlichen erhalten.
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Tabelle V
Ver
such
Faser
material
Formungs
verfahren
Menge (Gew.-
teile) des an
Flüssigkeitsabsor-
bierenäer Formkörper
Gründgewicht
(g/m2)
Flüssig
keit sab-
Zurückgehaltene ]
keitsmenge (cm3/<
.4,20
er. organischen
Pulvers
Stdrke
(mm)
420,5 sorptions-
fähigkeit
(cm3/g)
?lüssig- 4,21
1 Papierbrei (D) 150,2 1,52 420,3 6,71 Atmosphären- 0,8 kg/cm^
druck Überdruck
4,02
2 Papierbrei (E) 149,3 1,50 432,5 6,50 5,00 4,00
3 Glasfasern (D) 148,2 1,49 431,0 5,91 4,82 Λ
I
CaJ
O
4 Glasfasern (E) 153,3 1,45 5,62 4,52
012/067 4,42
NJ CD CD
Beispiel 5
Das in Bezugsbeispiel 1 hergestellte blütenblattartige Calciumsilicat, welches in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde als anorganisches Pulver verwendet und ein Papierbrei (Koniferen-Sulfitpulpe) oder Glasfasern wurden als Fasermaterial verwendet. Ein Formkörper in Säuienfora wurde durch Trockenvermischen von 100 Teilen des Fasermaterials mit 200 Teilen des blütenblattartigen Calciumsilicates unter Bildung einer homogenen Dispersion, Einbringung der Dispersion in eine Form und Pressverformung
der Dispersion unter einem Druck von 4-,5 kg/cm Überdruck hergestellt. Höhe und Gewicht des dabei erhaltenen säulenförmigen flüssigkeitsabsorbierenden Formkörpery ergeben sich aus Tabelle YI* Die Flüssigkeitsabsorptions- , fähigkeii; und die zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge des Formkörpers wurden ermittelt. Die erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 71 enthalten.
Tabelle VI
Vex- Faser— Formkörper Flüssig- Zurückgehaltene Flüssuch material Höhe Gewicht keitsab- sigkeitsmenge (cm3/g)
(mm) (g) sorptions- Atmosphären- 0,8 kg/ca fähigkeit druck Überdruck
(cm3/g)
1 Papierbrei 3,01 0,007 6,03 5,03 4,35
2 Glasfasern 3,00 0,007 5,95 5,00 4,22
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Beispiel 6
Eine in der gleichen Weise wie in Bezugsbeispiel 5 hergestelltes Calciumsilicat wurde durch, eine MLcron-Mühle zur Bildung eines anorganischen Pulvors mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 20,2/um pulverisiert. Ein papierartiger Formkörper wurde in der gleichen Veise wie in Beispiel 1 nach dem Formgebungsverfahren (A) hergestellt, wobei jedoch das vorstehende pulverisierte Calciumsilicat als anorganisches Pulver eingesetzt wurde.
Die Menge des anorganischen Pulvers auf 100 Gew.teile des Fasermaterials (absolut trocken) in dem Formkörper und die Stärke und das Grundgewicht des Formköi-pers ergeben sich aus Tabelle VII. Die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit> und die zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge des Forrakörpers wurden ermittelt, wobei die in Tabelle VII angegebenen Ergebnisse erhalten wurden. Wasser wurde als Flüssigkeit verwendet.
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Tabelle VII
Versuch. Nr. 1 Versuch Nr. 2
Anorganisch.es Material Calciumsilicat Calciumsilicat
Formgebungsverfahren (A) (A)
Msnge (Gew.teile des an
organischen Pulvers) 90,2 142,3
Formkörper
Stärke (mm) 0,790 0,823
Grundgev/icht (g/m ) 97,8 98,3
Flüs sigke it sab sorption sfähigkeit (cm^/g)
Zurückgehaltene Flüssigkeit smenge (cm3/g)
10,3
10,8
Atmosphärendruck Beispiel 4 ,06 4,95
Ο,δ kg/cm Überdruck 3 ,81 4,23
7
Die zurückgehaltenen Flüssigkeitsmengen (unter Atmosphärendruck) von üblichen Abosrbiermaterialien, nämlich absorbierendem Papier und Stärke-Acrylsäureester-Copolymeren für verschiedene Flüssigkeiten wurden gemessen und die in Tabelle VIII enthaltenen Ergebnisse wurden erhalten. Es ergibt sich leicht aus den Werten der Tabelle VIII, dass ein Absorbiermaterial, welches hohe flüssigkeitsabsorbierende Eigenschaften für sämtliche Flüssigkeiten zeigt, bis jetzt nicht entwickelt ist. Es wurde bestätigt, dass die Flüssigkeitsabsorbiergeschwindigkeit des Stärke-Acrylsäureester-Copolymeren etwa 1/3 bis etwa 1/2 des absorbierenden Papiers betrug.
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-U-
Tabelle VIII
Ver- Absorbiesuchrendes Material
Zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge (cm /g) (unter Atmosphärendruck)
ge- AcJaanol Wasser wässrige wässrige niess-Lösung Lösung bares von Na- von Na- Öl trium- triumchlorid hydroxid
1 Absorbieren
des Papier
1,20 1, 12 1 ,18 o, 02 Λ ,22
2 Stärke-
Acrylsäure
ester- Co
polymer es
4,92 4, 32 0 ,10 10 5 ,43
Beispiel 8 ν
Papierartige Formkörper mit einer zu geringen Menge des anorganischen Pulvers wurden unter Anwendung des anorganischen Pulvers A von Beispiel 1 gemäss Tabelle I nach den Formgebungsverfahren (A) und (B) hergestellt. Die Menge des anorganischen Pulvers auf 100 Gew.teile des Fasermaterials (absolut trocken) im Formkörper und die Stärken und das Grundgewicht des Formkörpers ergeben sich aus Tabelle IX. Die Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit und die zurückgehaltene Flüssigkeitsmenge (unter Atmosphärendruck und 0,8 kg/cm Überdruck) wurden bestimmt und es wurden die in Tabelle IX aufgeführten Ergebnisse erhalten.
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Tabelle Formgebungsverfahren IX Versuch. Nr. P
Menge (Gew.teile) des Versuch Nr. 1 (B)
anorganisehen Pulvers (A)
Formkörper 20, 3
Stücke (mm) 20,5
Grundgewicht (g/m ) 172
0,582 99, 7
100,5
Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit (cm^/g) Zurückerhaltene Flüssigkeit smenge (cr/g) Atme Sphären druck 0,8 g/cm Überdruck
13,5
3,6
9 2 ,56 2, 01
1 ,78 1, 56
Beispiel
Das blütenblattartige Calciumsilicat mit einem Molarverhältnis Si02/Ca0 von 2,52, das im Bezugsbeispiel 1 erhalten worden war, wurde mittels einer Micron MLIl der Hosokawa Tekkosho so pulverisiert, dass der Gehalt mit Teilchen einer Grosse von 2 bis 30 /um 97 Gew.% betrug und die durchschnittliche Teilchenrösse 16/um betrug, wobei das pulverförmige Calciumsilicat als Beschwerung verwendet wurde. Aluminiumsulfat /H2(SO^) · 18H2O/ wurde zu einem geholländertem Papierbrei in einer Menge von 2,0 Gew.%, bezogen auf Papierbrei, (absolut trocken) zugesetzt. Die Menge des Papierbreis wurde so eingestellt, dass das Grundgewicht des beschwerungsfreien Papieres 48 g/m betrug. Dann wurde die Beschwerung in Form einer Aufschlämmung zu dem Papierbrei zugesetzt und ein Papier nach dem Verfahren zur Herstellung eines handgefertigten Papieres entspre-
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chend JIS P-8209 hergestellt. Die Menge (Gew.%, bezogen auf äen Papierbrei (absolut trocken)) der Beschwerung ergibt sich aus Tabelle X-
Papiere wurden in der gleichen "Weise wie vorstehend unter Anwendung der im Bezugsbeispiel 2 erhaltenen blütenblattartigen Kieselsäure, des im Bezugsbeispiel 3 hergestellen blütenblattartigen Calciumsilicat/Gips-Komplexes und den im Bezugsbeispiel 4 erhaltenen blütenblattartigen Calciumsilicat/Aluminiumoxid-Eomplexes als Beschwerungsmittel hergestellt.
Zum Vergleich wurde ein Papier in gleicher Weise ohne Zusatz irgendeines Besctrwerungsmittels nergestellt.
Diese Papiere wurden untersucht und es wurden die in Tabelle X aufgeführten Ergebnisse erhalten.
Aus den Werten der in Tabelle X angegebenen Ergebnisse zeigt es sich, dass die blütenblattartigen Beschwerungen ge'mäss der vorliegenden Erfindung ausgezeichnet hinsichtlich der Wirkungen zur Mässigung der Verringerung der Bruchfestigkeit und der Verhinderung der Wanderung einer Tinte zu der rückseitigen Oberfläche sind und dass sie weiterhin eine Funktion zur Verbesserung der Weissheit und Undurchsichtigkeit ausüben. Ferner wurde gefunden, dass, da die blütenblattartigen Beschwerungen gemäss der vorliegenden Erfindungen aus relativ lose aggregierten Teilchen aufgebaut sind, worin Verunreinigungen praktisch nicht einverleibt sind, die Drähte während des Papierherstellungsarbeitsganges praktisch nicht abgenützt werden.
Versuch Hr. 1 in Tabelle X ist ein Vergleichsversuch, wobei keine Beschwerung angewandt wurde.
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Ver
such
Beschwe
rung (Be
*
* * .
♦ ♦♦.
Zuge
setzte
G-rund-
ge-
Stärke
(mm)
Tabelle Opa
zi
X ■ Porenvolumen ober
halb
7,5/um
Weissgrad nach dem Druck*** i 3031200
Nr. zugsbei
spiel Nr.)
Menge wicht
(g/m2)
(Durch
schnitts
wert)
Veiss
grad
tät Bruch
länge *
unter
halb
0,75/Uia
0,110 8,5 g/m"* 4, ü g/m2*
1 - 0 48,0 0,079 (#) 64,5 0,05 0,112 16,2 32,0 ι "P
2 1 4,0 49,8 0,080 68 71,4 1,0 0,191 0,120 42,1 53,5
3 1 7,8 51,5 0,083 71,2 75,2 0,9 0,324 0,131 58,2 61,8
4 1 · 10,0 52,5 0,086 74,1 77,5 0,8 0,402 0,132 65,2 66,7
5 2 3,4 49,5 0,079 68,1 0,77 0,125 0,155 30,2 38,6
6 2 5,6 50,4 0,082 70,6 70,6 0,9 0,186 0,172 37,2 47,2
co
O
7 2 7,1 51,2 0,083 72,4 71,9 0,8 0.205 0,113 43,5 55,9
O 8 3 4,1 49,8 0,080 73,6 71,4 0,74 0,192 0,121 42,2 53,6
ro 9 3 7,8 51,5 0,082 71,2 75,4 0,9 0,323 0,133 58,2 61,9
σ 10 3 10,1 52,6 0,084 74,3 77,9 0,8 0,409 0,114 66,0 67,0
co
-j
11 4 4,2 49,9 0,081 75,8 71,5 0,77 0,192 0,129 42,3 53,9
12 4 8,0 51,6 0,083 71,9 75,5 0,9 0,322 0,130 59,0 61,2
13 4 10,9 52,9 0,084 74,2 78,0 0,8 0,412 65,8 66,9
Fussnoten 76,0 0,77
Relativwert, berechnet auf der Basis, dass die Bruchlänge C5,93 km) des
beschwerungsfreien Papieres den Wert Λ hat
Menge der aufgenommenen'Tinte
Veissgrad der Oberfläche entgegengesetzt zur Druckoberfläche

Claims (12)

  1. Patentansprüche
    1- Formkörper mit ausgezeichneter Flüssigkeitsabsorbiereigenschaft, bestehend aus einem Fasermaterial und einem anorganischen Pulver, welches aus aggregierten Schnitten aufgebaut ist, worin das Volumen der feinen Poren mit einem Porenradius weniger als 0,5/um mindestens 2,5 cnr/g beträgt.
  2. 2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Pulver in einer Menge von 0,5 bis 2000 Gew.teilen auf 100 Gew.teile des Fasermaterials enthalten ist.
  3. 3. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Pulver in einer Menge von 26 bis 2000 Gew.teilen auf 100 Gew.teile des Fasermaterials enthalten ist.
  4. 4-. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Pulver in einer Menge von 0,5 bis 25 Gew.teile auf 100 Gew.teile des Fasermaterials enthalten ist.
  5. 5· Formkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im anorganischen Pulver das Volumen der feinen Pcren mit einem Porenradius kleiner als 0,5/um mindestens 3?0 cnr/g beträgt.
  6. 6. Formkörper nach Anspruch 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Pulver aus einem Aggregat von Schnitten mit einem Durchschnittsdurchmesser von 0,1
    130 012/067 7
    bis 30/um in der Längsrichtung und einer Dicke von 0,005 bis O,1yum besteht.
  7. 7. Formkörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Pulver mindestens aus einem der Materialien Calciumsilicat mit einer Gyrolit-Kristallstruktur, worin das Molarverhältnis SiOp/CaO den Wert 1,6 bis 6,5 besitzt, einem Calciumsilicat/Calciumsulfat-Komplex, der aus einem derartigen Calciumsilicat und bis zu 13 Gew.% darin enthaltenem Calciumsulfat besteht, einer durch eine Säurebehandlung eines derartigen Calciumsilicats oder derartigen Calciumsilicat/Calciuiasulfat-Komplex erhaltenen Kieselsäure und/oder einem Komplex aus einem derartigen Calciumsilicat oder Calciumsilicat/Calciumsulfat-Eomplex mit Aluminiumoxid besteht.
  8. 8- !Formkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumsilicat amorphes Siliciumdioxid im Kristall enthalten enthält.
  9. 9. Formkörper nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er in Form eines Papieres vorliegt.
  10. 10. Formkörper nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er in Form eines Kartons vorliegt.
  11. 11. Formkörper nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er in Kornform vorliegt.
  12. 12. Formkörper nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial aus Cellulosefasern aufgebaut ist.
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    13- Formkörper nach. Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial and das anorganische Pulver einheitlich dispergiert sind.
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