DE4206827A1 - Tieftemperatur-isolationsmaterial vom gel-typ - Google Patents
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Tieftemperatur-Isolations
material vom Gel-Typ und insbesondere auf ein Tieftemperatur-
Isolationsmaterial vom Gel-Typ, das zum Kühlen frischer Lebens
mittel o. ä. und ebenfalls für medizinische Zwecke usw. vorteil
haft ist.
Das Tieftemperatur-Isolationsmaterial besteht aus zwei unter
schiedlichen Typen. Bei einem dieser Typen ist es erforderlich,
daß er eine hervorragende Formbeständigkeit aufweist, dies be
deutet, daß er im Verlauf der Zeit durch äußeren Druck nicht de
formiert wird, der vor dem Tiefkühlen oder wenn er aufgetaut
wird angewendet wird. Beim anderen Typ ist es erforderlich, daß
er bei tiefen Temperaturen, oder sogar wenn er tiefgekühlt ist,
flexibel ist.
Das allgemein bekannte Tieftemperatur-Isolationsmaterial des er
steren, formbeständigen Typs, das zum Kühlen frischer Lebensmit
tel oder ähnlicher verwendet wird, umfaßt ein körniges wasser
aufnehmendes Gel, das in einem Beutel aus Nylon, Polyolefin oder
einem ähnlichen Material oder in einem harten Kunststoffbehälter
enthalten ist.
Ein solches Tieftemperatur-Isolationsmaterial weist jedoch eine
schlechte Formbeständigkeit auf. Das bedeutet, daß es deformiert
wird, wenn vor dessen Tiefkühlung ein äußerer Druck angewendet
wird. Folglich ist es schwer, die gewünschte Form zu erhalten.
Es wird auch leicht durch äußeren Druck deformiert oder unter
Spannung gesetzt, wenn es im Verlauf der Zeit aufgetaut wird.
Als allgemein bekanntes Tieftemperatur-Isolationsmaterial des
letzteren Typs, das eine Flexibilität bei geringer Temperatur
aufweist, gelten ein Typ, bei dem ein wasseraufnehmendes ver
netztes Polymer, das Wasser enthält, in einer kontinuierlichen
Phase dispergiert wird, die aus einem tere-Blockcopolymer-Ela
stomer und einer Ölkomponente zusammengesetzt ist, wie es zum
Beispiel in der japanischen Patentanmeldung, Offenlegungsnr.
79 061/1985 beschrieben ist, und ein Typ, der ein Vinylchlorid
harz enthält, das zusammen mit einem Weichmacher und einem was
serhaltigen Hydrogel oder einem wasserlöslichen Polymer geliert
ist, wie es zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldung, Of
fenlegungsnr. 1 78 156/1988 beschrieben ist.
Dieses Tieftemperatur-Isolationsmaterial weist jedoch eine un
zureichende Isolationszeit auf. Außerdem wird seine Tieftempera
turflexibilität verringert, wenn es häufig und wiederholt ange
wendet wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein formbeständiges
Tieftemperatur-Isolationsmaterial zu schaffen, das die oben für
den Stand der Technik beschriebenen Nachteile nicht aufweist und
eine verbesserte Formbeständigkeit liefern kann.
Eine spezifischere Aufgabe dieser Erfindung liegt in der Schaf
fung eines Tieftemperatur-Isolationsmaterials, das nicht defor
miert wird oder zerbröckelt, selbst wenn es gestapelt und einer
großen Belastung ausgesetzt wird, die Aufgabe besteht auch in
einem Verfahren zu dessen Herstellung.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung eines
Tieftemperatur-Isolationsmaterials und eines Verfahrens zu des
sen Herstellung, das eine längere Isolationszeit bei Tieftempe
ratur und eine hervorragende Flexibilität aufweist und dessen
Tieftemperaturflexibilität bei wiederholter Verwendung nicht ab
nimmt.
Zur Lösung der oben genannten Aufgaben dieser Erfindung hin
sichtlich eines formbeständigen Tieftemperatur-Isolationsmateri
als wird ein Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ ge
schaffen, das ein wasseraufnehmendes Gel eines wasserunlösli
chen, wasseraufnehmenden Polymers und ein wäßriges Gel eines
wasserlöslichen Polymers umfaßt.
Beim oben genannten erfindungsgemäßen Tieftemperatur-Isolations
material vom Gel-Typ beträgt die Wasseraufnahmekapazität des
wasserunlöslichen, wasseraufnehmenden Polymers für reines Wasser
vorzugsweise 100 bis 1000 ml/g.
Darüber hinaus wird beim oben genannten Tieftemperatur-Isolati
onsmaterial vom Gel-Typ das wasserlösliche Polymer vorzugsweise
durch Polymerisation oder Copolymerisation von zumindest einem
Monomer erhalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus
Acrylamid, (Meth)acrylsäure, einem Salz von (Meth)acrylsäure, 2-
Methyl-2-acrylamidpropansulfonsäure, 2-Methyl-2-acrylamidpropansulfonat,
einem quaternären (Meth)acryloyloxyethyltrimethylammoniumsalz
und (Meth)acryloyloxyethyldialkylaminsalz besteht. Der
Begriff "(Meth)acryl-" bedeutet "Acryl" und/oder "Methacryl-".
Diese Ausdrucksweise wird nachfolgend verwendet.
Darüber hinaus hat das oben genannte Tieftemperatur-Isolations
material vom Gel-Typ vorzugsweise eine Spinnfähigkeit des was
serlöslichen Polymers in einer wäßrigen Lösung mit 0,1 Gew.-%
von 20 mm oder mehr.
Darüber hinaus werden beim oben genannten Tieftemperatur-Isola
tionsmaterial vom Gel-Typ das wasseraufnehmende Gel und das
wäßrige Gel vorzugsweise in eine Verpackung gegeben.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zur Herstel
lung eines Tieftemperatur-Isolationsmaterials vom Gel-Typ ge
schaffen, das das Gelieren einer pulverförmigen Mischung eines
wasserunlöslichen, wasseraufnehmenden Polymers und eines wasser
löslichen Polymers durch Zugabe von Wasser umfaßt.
Beim oben genannten Verfahren zur Herstellung eines Tieftempera
tur-Isolationsmaterials vom Gel-Typ beträgt das Gewichtsverhält
nis des wasserunlöslichen, wasseraufnehmenden Polymers zum was
serlöslichen Polymer vorzugsweise 1 : 0,1 bis 10.
Hinsichtlich des erfindungsgemäßen flexiblen Tieftemperatur-Iso
lationsmaterials wird ein Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom
Gel-Typ geschaffen, das ein Gelmaterial umfaßt, das ein wasser
unlösliches, wasseraufnehmendes Polymer, ein wasserlösliches Po
lymer, Wasser und einen hydrophilen Alkohol enthält.
Beim oben genannten Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-
Typ beträgt die Wasseraufnahmekapazität des wasserunlöslichen,
wasseraufnehmenden Polymers für reines Wasser vorzugsweise 100
bis 1000 ml/g.
Beim oben genannten Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-
Typ ist das wasserlösliche Polymer vorzugsweise ein Polymer oder
Copolymer, das eine Struktureinheit aufweist, die von zumindest
einem Monomer gebildet wird, das aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus Acrylamid, (Meth)acrylsäure, einem Salz von (Meth)acrylsäure,
2-Methyl-2-acrylamidpropansulfonsäure, 2-Methyl-2-acrylamidpropansulfonat,
einem quaternären (Meth)acryloyloxyethyltrimethylammoniumsalz
und (Meth)acryloyloxyethyldialkylaminsalz besteht.
Vorzugsweise beträgt beim oben genannten Tieftemperatur-Isolati
onsmaterial vom Gel-Typ die Spinnfähigkeit des wasserlöslichen
Polymers in einer wäßrigen Lösung mit 0,1 Gew.-% 20 mm oder
mehr.
Darüber hinaus ist beim oben genannten Tieftemperatur-Isolati
onsmaterial vom Gel-Typ der hydrophile Alkohol vorzugsweise min
destens eine Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die
aus Ethanol, Glycerin, Diethylenglycol, Ethylenglycol und hydro
philem Polyether besteht.
Beim oben genannten Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-
Typ werden das wasseraufnehmende Gel und das wäßrige Gel vor
zugsweise in eine Verpackung gegeben.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zur Herstel
lung eines Tieftemperatur-Isolationsmaterials vom Gel-Typ ge
schaffen, das das Gelieren einer Mischung eines wasserunlösli
chen, wasseraufnehmenden Polymers, eines wasserlöslichen Poly
mers und eines hydrophilen Alkohols und das erneute Gelieren des
resultierenden Gels gemeinsam mit Wasser und falls erforderlich
einem hydrophilen Alkohol umfaßt.
Beim oben genannten Verfahren zur Herstellung des Tieftempera
tur-Isolationsmaterials vom Gel-Typ beträgt das Gewichtsverhält
nis des wasserunlöslichen, wasseraufnehmenden Polymers zum was
serlöslichen Polymer vorzugsweise 1 : 0,1 bis 10.
Das erfindungsgemäße Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom form
beständigen Typ weist die folgenden Vorteile auf.
- 1) Mit dieser hervorragenden Formbeständigkeit weist das erfin dungsgemäße Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ kein Zerbrechen der Formen oder keine Deformierung auf, sogar wenn es gestapelt wird. Somit ist eine einfache Handhabung möglich.
- 2) Mit dieser hervorragenden Formbeständigkeit gibt es beim er findungsgemäßen Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ keine derartigen Probleme, daß es zum Beispiel aufgrund seines Gefrierens und seiner Verfestigung im deformierten Zustand un möglich wird, das Material in den gewählten Transportbehälter der frischen Lebensmittel einzusetzen.
- 3) Beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hat das Mate rial durch Ausnutzung des Unterschieds der Gelierzeit zwischen dem wasseraufnehmenden Polymer und dem wasserlöslichen Polymer eine geringe Viskosität, wenn es in die Verpackung, z. B. einen Beutel, gegeben wird, und zwar kann das Material leicht zuge führt werden, und das Härten oder Gelieren tritt nach der Be schickung im Beutel auf. Somit kann das Tieftemperatur-Isolati onsmaterial vom Gel-Typ einfach hergestellt werden.
Mit den oben genannten Wirkungen ist das erfindungsgemäße Tief
temperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ vorteilhaft, wenn es
zum Transport, zur Behandlung oder Lagerung von frischen Lebens
mitteln verwendet wird, zum Beispiel für Fisch, Schalentiere,
Gemüse usw.
Das erfindungsgemäße Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-
Typ weist die folgenden Vorteile auf.
- 1) Es kann im Vergleich mit dem aus dem Stand der Technik eine lange Tieftemperatur-Isolationszeit liefern.
- 2) Es ist gewöhnlich gebrauchsfertig, indem es auf -30 bis -5°C
tiefgekühlt wird. In diesem tiefgekühlten Zustand ist es flexi
bel und seine Flexibilität wird bei wiederholter Anwendung nicht
verändert.
Das herkömmliche Tieftemperatur-Isolationsmaterial wird im tief gekühlten Zustand, wenn es wiederholt verwendet wird, weniger flexibel und verfestigt sich eventuell. Ein derartiger Nachteil ist beim erfindungsgemäßen Tieftemperatur-Isolationsmaterial ausgeschlossen. - 3) Es ist so flexibel, daß es sich selbst der Form des zu küh lenden Gegenstandes anpaßt und somit im engen Kontakt mit diesem Gegenstand verwendet werden kann. Dies bleibt gleich, wenn es wiederholt verwendet wird.
Mit den oben genannten Wirkungen ist das erfindungsgemäße Tief
temperatur-Isolationsmaterial dieses Typs für die Tieftempera
tur-Isolierung von Kühlkissen, Blut, Proben, Kuchen, Getränke
und so weiter vorteilhaft. Es ist außerdem zur Verhinderung von
Problemen bei Rennpferden während des Trainings oder zum Abküh
len nach dem Rennen oder zur Tieftemperatur-Isolierung während
der Behandlung der Beine oder der Hufe des Pferdes oder für die
Kühlbehandlung der menschlichen Muskulatur nach körperlicher
Übung vorteilhaft, da es flexibel ist.
Nach dieser Erfindung kann das wäßrige Gel des wasserunlösli
chen, wasseraufnehmenden Polymers ein natürlich vorkommendes, z. B.
Agar-Gel oder Gelatinegel, oder ein Gel sein, das synthetische
wasseraufnehmende Polymere umfaßt. Unter diesen wäßrigen Gelen
ist das letztere bevorzugt, und zwar das aus synthetisierten
wasseraufnehmenden Polymeren. Beispiele dieses synthetischen
wasseraufnehmenden Polymers sind die, die durch Polymerisation
der wesentlichen Komponenten (a) Stärke oder Zellulose, (b) min
destens ein Monomer, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus
wasserlöslichen Monomeren mit einer Carbonsäure- oder Sulfonsäu
regruppe und Monomeren besteht, die durch Hydrolyse wasserlös
lich werden können, und (c) ein Vernetzungsmittel und falls er
forderlich anschließende Durchführung der Hydrolyse erhalten
werden können.
Details und Verhältnisse der Materialien (a), (b) und (c), die
zur Herstellung des oben genannten wasseraufnehmenden Polymers
verwendet werden, und das Herstellungsverfahren und spezifische
Beispiele davon sind in der japanischen Patentanmeldung, Offen
legungsnr. 25 886/1977, der japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 46 199/1978, der japanischen Patentveröffentlichung Nr.
46 200/1978 und der japanischen Patentveröffentlichung Nr.
21 041/1980 beschrieben.
Zusätzlich zu den oben genannten Beispielen des synthetischen
wasseraufnehmenden Polymers können auch die, die durch Polyme
risation der Komponenten (a) und (b) erhalten werden können
(z. B. das Hydrolysat des Stärke-Acrylnitril-Pfropfcopolymers und
das Hydrolysat des Zellulose-Acrylnitril-Pfropfcopolymers),
das vernetzte Material von (a) (z. B. vernetzte Carboxymethylzel
lulose), Copolymere der Komponenten (b) und (c) (z. B. das
teilweise hydrolysierte Produkt von vernetztem Polyacrylamid,
vernetztem Acrylsäure-Acrylamid-Copolymer, vernetztem sulfonier
tem Polystyrol, dem verseiften Copolymer aus Vinylester/ungesät
tigter Carbonsäure, das in den japanischen Patentanmeldungen,
Offenlegungsnr. 14 689/1977 und 27 455/1977 beschrieben ist, ver
netztem Polyacrylsäuresalz, vernetztem Acrylsäure-Acrylsäure
ester-Copolymer, vernetztem Isobutylen-Maleinsäureanhydrid-Copo
lymer und vernetztem Carbonsäure/modifiziertem Polyvinylalko
hol), und das Polymer (b) verwendet werden, das eine selbsttä
tig vernetzende Eigenschaft aufweist (z. B. das selbsttätig ver
netzende Polyacrylsäuresalz). Die oben aufgeführten Beispiele
des wasseraufnehmenden Polymers können allein oder in Kombina
tionen verwendet werden.
Unter den oben aufgeführten Beispielen des wasseraufnehmenden
Polymers sind die Beispiele und das teilweise hydrolysierte
Produkt von vernetztem Polyacrylamid, vernetztem Acrylsäure-
Acrylamid-Copolymer, vernetzter Polyacrylsäure oder deren Alka
limetallsalze oder Ammoniumsalz, vernetztem Copolymer aus Acryl
säure-Acrylsäureester, vernetztem Isobutylen-Maleinsäureanhy
drid-Copolymer und vernetztem Carbonsäure/modifiziertem Polyvi
nylalkohol bevorzugt.
Die Wasseraufnahmekapazität der oben genannten Polymere für rei
nes Wasser beträgt üblicherweise mindestens 50 ml/g, vorzugswei
se 100 bis 1000 ml/g.
Bei dieser Erfindung kann als wasserlösliches Polymer eine hoch
viskose gelartige wäßrige Lösung von natürlichen wasserlösli
chen Polymeren und/oder synthetischen wasserlöslichen Polymeren
verwendet werden. Beispiele der natürlichen wasserlöslichen Poly
mere sind Stärke, Carboxymethylzellulose, Methylzellulose, Na
triumalginat, Guar-Gummi, Xanthan-Gummi, Bean-Gummi und Cara
geenan. Beispiele des synthetischen wasserlöslichen Polymers
sind nichtionische Polymere wie Poly(meth)acrylamid, Polyvinylalkohol
und Polyethylenoxid usw., anionische Polymere wie Poly(meth)acrylsäure
oder Salze davon, Copolymere von (Meth)acrylsäure
oder Salzen davon und (Meth)acrylamid, Acrylsäure-Acrylsäureester-
Copolymer, Isobutylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymer,
das teilweise hydrolysierte Produkt von Poly(meth)acrylamid und
ein ternäres Copolymer von (Meth)acrylsäure oder Salzen davon,
(Meth)acrylamid und 2-Acrylamid-2-methylpropansulfonsäure oder
Salzen davon, oder Vinylsulfonsäure oder Salzen davon usw.,
kationische Polymere wie Poly(meth)acryloyloxyethyltrimethylammoniumchlorid
und das Copolymer von (Meth)acrylamid und quaternärem
(Meth)acryloyloxyethyltrimethylammoniumsalz.
Von diesen Beispielen sind Polymere und/oder Copolymere eines
Monomers bevorzugt, z. B. Acrylamid, (Meth)acrylsäure oder Salze
davon, 2-Acrylamid-2-methylpropansulfonsäure oder Salze davon,
quaternäres (Meth)acryloyloxyethyltrimethylammoniumsalz und
(Meth)acryloyloxyethyldialkylaminsalz.
Noch bevorzugtere Polymere sind ein ternäres Copolymer von
Acrylsäure oder Salzen davon, Acrylamid und 2-Acrylamid-2-me
thylpropansulfonsäure oder Salzen davon.
Wenn bei den oben genannten Beispielen Monomere vom Salztyp ver
wendet werden, sind Alkalimetallsalze und Ammoniumsalz die be
vorzugten Salze.
Bei der vorliegenden Erfindung beträgt die Spinnfähigkeit des
wasserlöslichen Polymers in einer wäßrigen Lösung mit einer
Konzentration von 0,1 Gew.-% 20 mm oder mehr, vorzugsweise 50 mm
oder mehr, noch bevorzugter 80 mm oder mehr. Durch Verwendung
eines Polymers mit hoher Spinnfähigkeit wird die Formbeständig
keitseigenschaft des Tieftemperatur-Isolationsmaterials verbes
sert.
Die Spinnfähigkeit wird nach dem folgenden Verfahren gemessen.
Das wasserlösliche Polymer wird in dem Ionenaustausch unterzo
genem Wasser gelöst, um eine wäßrige Lösung herzustellen, deren
Konzentration als trockener Feststoffgehalt 0,1 Gew.-% beträgt.
Diese Lösung wird bei 25°C gehalten und ein Glasstab, der am un
teren Ende mit einer Glaskugel mit einem Durchmesser von 8 mm
versehen ist, wird senkrecht bis zu 11 mm unter die Oberfläche
der Lösung eingetaucht. Der Glasstab wird senkrecht mit einer
Geschwindigkeit von 16 mm/s angehoben und die Höhe der angeho
benen Glaskugel (in mm) von der Oberfläche der Lösung wird ge
messen, wenn der angehobene Faden der Lösung zerrissen ist. Die
ser Meßwert ist die Spinnfähigkeit.
Das Molekulargewicht des wasserlöslichen Polymers ist vorzugs
weise größer, da das erfindungsgemäße Tieftemperatur-Isolations
material dann eine bessere Formbeständigkeit aufweist. Üblicher
weise hat das wasserlösliche Polymer eine Eigenviskosität von
10 dl/g oder mehr, noch bevorzugter von 15 dl/g oder mehr, in einer
1 n NaCl-Lösung bei 30°C.
Das Gewichtsverhältnis des wasserunlöslichen, wasseraufnehmenden
Polymers zum wasserlöslichen Polymer im erfindungsgemäßen Tief
temperatur-Isolationsmaterial beträgt üblicherweise 1 : 0,1 bis
1 : 10, vorzugsweise 1 : 0,2 bis 1 : 3. Wenn der Anteil des was
serlöslichen Polymers geringer als 0,1 ist, wird die Anzahl der
möglichen wiederholten Anwendungen verringert. Wenn andererseits
dieser Anteil oberhalb 10 liegt, ist eine lange Zeit erforder
lich, um bei der Gelherstellung ein Gel mit hoher Spinnfähigkeit
aus der Produktionsanlage zu gewinnen. Der oben genannte Bereich
ist auch in Hinblick auf Formbeständigkeit bevorzugt.
Das erfindungsgemäße Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-
Typ kann andere Tieftemperatur-Isolationsmaterialien enthalten
(z. B. Pulpe bzw. Zellstoff (pulp) oder Sägemehl als allgemein
bekanntes Tieftemperatur-Isolationsmaterial). Der höhere Gehalt
des wasserunlöslichen, wasseraufnehmenden Polymers und des was
serlöslichen Polymers ist jedoch bevorzugter.
Das erfindungsgemäße Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-
Typ wird üblicherweise nach dem Gefrieren in Form einer Platte,
zum Beispiel in einer Gefriervorrichtung o. ä. verwendet. Bei
Verwendung nach dem Tiefkühlen ist es jedoch gelegentlich erfor
derlich, daß es genauso flexibel wie vor dem Tiefkühlen ist. Bei
einer solchen Verwendung wird dem oben genannten Tieftemperatur-
Isolationsmaterial vom Gel-Typ ein hydrophiler Alkohol zuge
setzt.
Der Begriff "hydrophil" bedeutet "wasserlöslich oder in Wasser
dispergierbar".
In der vorliegenden Erfindung kann als hydrophiler Alkohol Glycerin,
Ethylenglycol, Diethylenglycol, Ethanol und hydrophiler
Polyether verwendet werden (z. B. Polyethylenglycol, Poly(oxyethylen-
oxypropylen)triol, Poly(oxyethylen-oxypropylen)glycol,
Poly(oxyethylen-oxypropylen)glycolmonoalkylether usw.). Die oben
genannten hydrophilen Alkohole können allein oder in Kombinationen
verwendet werden. Von diesen Beispielen sind hydrophile Polyether,
Diethylenglycol und Glycerin bevorzugt, die entweder
allein oder in Kombinationen verwendet werden. Glycerin oder
eine Kombination aus Glycerin und hydrophilem Polyether und/oder
Diethylenglycol ist bevorzugter.
Beim flexiblen Typ des erfindungsgemäßen Tieftemperatur-Isolati
onsmaterials beträgt das Gewichtsverhältnis von Wasser zum hy
drophilen Alkohol, der im Tieftemperatur-Isolationsmaterial ent
halten ist, üblicherweise 100 : 1 bis 80, vorzugsweise 100 : 10
bis 65. Wenn der Anteil des hydrophilen Alkohols geringer als 1
ist, ist die Flexibilität des Isolationsmaterials im tiefgekühl
ten Zustand unzureichend niedrig. Wenn der Anteil 80 übersteigt,
wird die Tieftemperatur-Isolationszeit verringert.
Beim flexiblen Typ des erfindungsgemäßen Tieftemperatur-Isolati
onsmaterials beträgt das Gewichtsverhältnis des wasserlöslichen
Polymers zum hydrophilen Alkohol im Gel üblicherweise 1 : 10 bis
60, vorzugsweise 1 : 20 bis 40. Besonders bevorzugt ist ein Ver
hältnis von 1 : 25 bis 35. Wenn der Anteil des letzteren gerin
ger als 10 ist, ist die Flexibilität im tiefgekühlten Zustand
unzureichend gering. Wenn auf der anderen Seite der Anteil 60
übersteigt, wird die Anzahl der wiederholten Anwendungen verrin
gert.
Das erfindungsgemäße Tieftemperatur-Isolationsmaterial kann
Glaspulver oder andere Füllstoffe in einem Bereich enthalten,
der bei der Verwendung keine Probleme hervorruft. Beispiele an
derer Füllstoffe sind Calciumcarbonat, Aluminiumoxid, Aluminium
octylat, Glimmerpulver, Polyethylenschaum, Polystyrolschaum,
Urethanschaum, Talkum, Kork usw. Beispiele des Glaspulvers sind
Boratglas, Silicatglas, Phosphatglas und Oxidglas. Oxidglas wird
verwendet, nachdem daraus eine Glasplatte geschmolzen wurde,
diese abgekühlt und anschließend pulverisiert wird. Die Korn
größe des Glaspulvers ist nicht begrenzt. Es ist jedoch eine ge
ringere und einheitliche Größe erwünscht.
Das erfindungsgemäße Tieftemperatur-Isolationsmaterial kann bei
Bedarf ein Färbemittel, zum Beispiel Pigment o. ä., einen wärme
empfindlichen Farbstoff, ein antiseptisches Mittel, ein UV-Ab
sorptionsmittel, ein Antioxidationsmittel und andere Additive
enthalten.
Das wasseraufnehmende Gel des wasserunlöslichen, wasseraufneh
menden Polymers kann leicht hergestellt werden, indem man ein
körniges wasserunlösliches, wasseraufnehmendes Polymer Wasser
absorbieren läßt. Das Gewichtsverhältnis des wasseraufnehmenden
Polymers zum Wasser beträgt üblicherweise 1 : 10 bis 1 : 1000.
Das wäßrige Gel des wasserlöslichen Polymers kann ebenfalls
leicht hergestellt werden, indem zum Beispiel ein körniges was
serlösliches Polymer in Wasser gelöst wird. Das Gewichtsverhält
nis des wasserlöslichen Polymers zum Wasser beträgt üblicherwei
se 1 : 1 bis 1 : 100. Bei oder nach der Herstellung dieser Gele
können die oben genannten anderen wasseraufnehmenden Materia
lien, Füllstoffe, wasserlöslichen Mittel und anderen Additive in
der gewünschten Weise zugegeben werden.
Das erfindungsgemäße Tieftemperatur-Isolationsmaterial wird ge
wöhnlich in der Weise verwendet, daß die Gele in ein Ver
packungsmaterial gegeben werden. Dieses Verpackungsmaterial kann
jede gewünschte Form haben, z. B. die eines Beutels, eines Ka
stens, zylindrisch, kugelförmig, sphärisch usw. Die Größe kann
in Abhängigkeit vom Verwendungszweck ausgewählt werden, so daß
die gewünschte Tieftemperatur-Isolationskapazität geschaffen
werden kann.
Das Verpackungsmaterial kann jedes Material umfassen, das in
Wasser unlöslich oder schwerlöslich ist. Zum Beispiel können ein
wasserdichter Polyethylen/Nylon-Laminatfilm, ein Laminatfilm aus
Polyethylen/Nylon/Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und ähnliche
Kunststoffilme, die dünn sind und trotzdem eine hervorragende
Filmfestigkeit und Wasserbeständigkeit, Heißsiegelfähigkeit und
Verarbeitungseigenschaften aufweisen, bequem in Form von Beuteln
verwendet werden. Es ist außerdem möglich, Aluminiumfolie, einen
Laminatfilm, der Aluminiumfolie und einen Kunststoffilm umfaßt,
einen Kunststoffbehälter mit großer Wanddicke, einen Gummibehäl
ter und einen Metallbehälter zu verwenden.
Das erfindungsgemäße Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-
Typ wird zum Beispiel hergestellt, indem ein Verpackungsmaterial
(und zwar ein Behälter für das Tieftemperatur-Isolationsmate
rial) mit der bestimmten Form und Größe und mit einer Öffnung
aus einem wasserdichten Kunststoffilm o. ä. Verpackungsmaterial
hergestellt wird, danach die Mischung des wasseraufnehmenden
Gels aus dem wasserunlöslichen, wasseraufnehmenden Polymer und
eines wäßrigen Gels aus dem wasserlöslichen Polymer in das Ver
packungsmaterial gegeben und danach die Öffnung durch Heißsiege
lung oder mit einem Klebemittel usw. abgedichtet wird.
Bei einem anderen Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemä
ßen Tieftemperatur-Isolationsmaterials vom Gel-Typ werden ein
körniges wasserunlösliches, wasseraufnehmendes Polymer und ein
pulverförmiges wasserlösliches Polymer vermischt und Wasser und
bei Bedarf andere Komponenten, wie sie oben aufgeführt sind,
werden dieser Mischung zugegeben, und diese Mischung wird an
schließend in das Verpackungsmaterial gegeben. Insbesondere das
letztere stellt das bessere Verfahren dar. Falls das wasserun
lösliche, wasseraufnehmende Polymer und das wasserlösliche Poly
mer die gleiche Partikelgröße aufweisen, geliert gewöhnlich das
erstere mit höherer Geschwindigkeit. In diesem Fall absorbiert
das wasserunlösliche, wasseraufnehmende Polymer bei Wasserzusatz
einen Hauptanteil des Wassers und bildet Gelpartikel, und das
wasserlösliche Polymer wird schrittweise durch eine geringe Was
sermenge aufgelöst, die zwischen den Gelpartikeln gehalten wird,
so daß ein hochviskoses (oder hochkonzentriertes) wäßriges Gel
entsteht. Es hat sich gezeigt, daß dieses hochviskose wäßrige
Gel die wasseraufnehmenden Gelpartikel des wasserunlöslichen,
wasseraufnehmenden Polymers bindet (oder verbindet), wodurch für
die verbesserte Formbeständigkeit des erfindungsgemäßen Tieftem
peratur-Isolationsmaterials gesorgt wird.
Da das wasserunlösliche, wasseraufnehmende Polymer durch Absorp
tion von Wasser ein wasserunlösliches Gel bildet, kann das Tief
temperatur-Isolationsmaterial, das das wasserunlösliche, wasser
aufnehmende Polymer und das wasserlösliche Polymer umfaßt,
leicht in einen Behälter gegeben werden, wenn sich das wasser
lösliche Polymer noch nicht in großem Umfang in Wasser aufgelöst
hat, da die Viskosität zu diesem Zeitpunkt noch gering ist. Da
die Auflösung des wasserlöslichen Polymers in diesem Behälter
fortschreitet, nachdem das Tieftemperatur-Isolationsmaterial
eingebracht wurde, ist es möglich, ein hartes Tieftemperatur-
Isolationsmaterial vom Gel-Typ zu bilden, das eine befriedigende
Formbeständigkeit aufweist.
Das erfindungsgemäße flexible Tieftemperatur-Isolationsmaterial
vom Gel-Typ wird zum Beispiel wie folgt hergestellt. Das wasser
unlösliche, wasseraufnehmende Polymer und das wasserlösliche Po
lymer werden in pulverförmigem Zustand vermischt, wobei ein Uni
versalmischer o. ä. verwendet werden. Dieser pulverförmigen Mi
schung werden eine oder mehrere Arten des oben genannten hydro
philen Alkohols zugegeben und diese Mischung wird bei 50 bis
60°C ausreichend gerührt, um ein Gel zu erhalten. Diesem Produkt
vom Gel-Typ werden dann Wasser und bei Bedarf eine Lösung, die
ein oder mehrere Alkohole enthält, und bei Bedarf ein Füllstoff,
Glaspulver oder andere Additive zugegeben. Das resultierende Ma
terial wird danach unter Anwendung eines Universalmischers aus
reichend gerührt, um wieder ein Gel herzustellen. Dieses Gel
wird in ein wasserdichtes Verpackungsmaterial aus Kunststoff ge
geben, das dann durch Heißschmelzen oder mit einem Klebemittel
abgedichtet wird. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße
Tieftemperatur-Isolationsmaterial erhalten werden. Wenn zur Her
stellung des endgültigen Gels wiederum ein hydrophiler Alkohol
verwendet wird, ist es bei diesem Verfahren wirksam, einen hy
drophilen Alkohol zu verwenden, der sich von dem unterscheidet,
der bei der Herstellung des ersten Gels verwendet wird.
Das erfindungsgemäße Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom fle
xiblen Typ wird üblicherweise verwendet, indem es 0,5 bis 24
Stunden lang bei -40 bis -5°C tiefgekühlt wird.
Ein handelsüblicher Nylon/Polyethylen-Laminatfilm wurde in eine
rechteckige Form von 16 cm×21 cm geschnitten. Zwei Streifen
dieses Films wurden überlappt, wobei die Polyethylenseite nach
innen zeigte, und entlang der drei Kanten mit einer Breite von
etwa 1 cm heißversiegelt, wodurch ein Beutel hergestellt wurde.
In der Zwischenzeit wurde eine pulverförmige Mischung aus 10 g
SANWET IM-2200®, ein wasseraufnehmendes Acrylsäure-Stärke-Poly
mer vom Pfropftyp von Sanyo Chemical Industries, Ltd., und 10 g
wasserlöslichem Natriumpolyacrylat (mit einer Eigenviskosität
von 19 und einer Spinnfähigkeit von 65 mm) mit 480 g Leitungs
wasser vermischt, um eine Lösung zur Bildung des Gels herzustel
len. Zwei Minuten nach dem Mischen wurde die gesamte Lösung in
den oben genannten Beutel gefüllt und die Öffnung wurde heißver
siegelt. Etwa 20 Minuten danach war der gesamte Inhalt fest. So
mit konnte das erfindungsgemäße formbeständige Tieftemperatur-
Isolationsmaterial vom Gel-Typ in befriedigender Weise erhalten
werden.
Dieses Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ wurde in
einen Kühlschrank gegeben und 5 Stunden lang bei -20°C abge
kühlt, um es in Plattenform zu gefrieren. Dieses plattenartige
Tieftemperatur-Isolationsmaterial wurde in einen Behälter aus
Schaumpolystyrol gegeben, der mit Garnelen gefüllt war. Diese
Behälter wurden zu zehnt übereinander gestapelt und 17 Stunden
lang von einem LKW transportiert und es zeigte sich, daß die
Frische der Garnelen durch den guten Tieftemperatur-Isolations
effekt erhalten werden konnte.
Ein handelsüblicher Laminatfilm aus Nylon/Polyethylen/Ethylen-
Vinylacetat-Copolymer wurde in eine rechteckige Form von 16 cm×21 cm
geschnitten. Zwei Streifen dieses Films wurden überlappt,
wobei die Ethylen-Vinylacetat-Copolymerseite nach innen zeigte,
und danach wurden die drei Kanten etwa 1 cm breit heißversie
gelt, wodurch der Beutel hergestellt wurde.
In der Zwischenzeit wurden eine pulverförmige Mischung von 7,5 g
SANWET IM-2200D®, ein wasseraufnehmendes Acrylsäure-Stärke-Poly
mer vom Pfropftyp von Sanyo Chemical Industries, Ltd., und 7,5 g
eines wasserlöslichen Polymers vom Acrylamid-Natriumacrylat-2-
Acrylamid-2-methylpropannatriumsulfonat-Copolymertyp (mit einer
Eigenviskosität von 20 und einer Spinnfähigkeit von 120 mm) mit
480 g Leitungswasser vermischt, um die Lösung zur Bildung des
Gels herzustellen. Zwei Minuten nach dem Mischen wurde die ge
samte Lösung in den oben genannten Beutel gefüllt und die Öff
nung wurde heißversiegelt. Etwa 20 Minuten danach war der ganze
Inhalt verfestigt. Somit konnte das hervorragende erfindungsge
mäße formbeständige Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-
Typ erhalten werden.
Dieses Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ wurde in
einen Kühlschrank gegeben und 5 Stunden lang bei -20°C gekühlt,
um es in Plattenform zu gefrieren. Dieses plattenartige Tieftem
peratur-Isolationsmaterial wurde in einen Behälter aus Schaumpo
lystyrol gegeben, der mit Krabben gefüllt war. Diese Behälter
wurden zu acht übereinander gestapelt und 20 Stunden lang von
einem LKW transportiert. Es zeigte sich, daß die Frische der
Krabben durch den hervorragenden Tieftemperatur-Isolationseffekt
erhalten werden konnte.
4 Teile SANWET IM5000®, ein wasseraufnehmendes Polymer von
Sanyo Chemical Industries, Ltd., und 4 Teile SANFLOC AH-210P®,
ein auf Acrylamid basierendes Copolymer von Sanyo Chemical Indu
stries, Ltd., wurden unter Anwendung eines Universalmischers
ausreichend vermischt. Der resultierenden Mischung wurden 64
Teile Glycerin zugegeben, und die Mischung wurde 1,5 Stunden
lang bei 50°C gerührt und danach auf 25°C abgekühlt. Danach wur
den 116 Teile Wasser, 6 Teile Diethylenglycol und 6 Teile Poly
ethylenglycol (mit einem Molekulargewicht von weniger als 300,
nachfolgend als "PEG-300" abgekürzt) zugegeben, und die resul
tierende Mischung wurde unter Anwendung eines Universalmischers
ausreichend vermischt, wodurch das erfindungsgemäße weiße gelar
tige Tieftemperatur-Isolationsmaterial erhalten wurde.
Beim so erhaltenen Tieftemperatur-Isolationsmaterial wurde die
Tieftemperatur-Isolationszeit, die Flexibilität während der
Tieftemperatur-Isolierung und die Flexibilität (oder das Umkehr
vermögen) nach 20facher Verwendung geprüft, und darüber hinaus
wurden diese Eigenschaften nach dem Tiefkühlen geprüft. Die Er
gebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 1 gezeigt.
Ein erfindungsgemäßes weißes gelartiges Tieftemperatur-Isolati
onsmaterial konnte in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 er
halten werden, außer daß anstelle von Diethylenglycol NEWPOL
50HB-600®, ein Poly(oxyethylen-oxypropylen)glycolmonobutylether
verwendet wurde, der von Sanyo Chemical Industries, Ltd. gelie
fert wird. Die Ergebnisse der Leistungsversuche dieses Tieftem
peratur-Isolationsmaterials sind in Tabelle 1 gezeigt.
Ein erfindungsgemäßes weißes gelartiges Tieftemperatur-Isolati
onsmaterial konnte in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 er
halten werden, außer daß zusätzlich 20 Teile Talkumpulver zusam
men mit dem Wasser, Diethylenglycol und PEG-300 zugegeben wur
den. Die Ergebnisse der Leistungsversuche sind für dieses Tief
temperatur-Isolationsmaterial in Tabelle 1 gezeigt.
Ein erfindungsgemäßes weißes gelartiges Tieftemperatur-Isolati
onsmaterial konnte in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 er
halten werden, außer daß anstelle von 4 Teilen SANFLOC AH-210P®
5 Teile Stärke verwendet wurden. Die Ergebnisse der Leistungs
versuche dieses Tieftemperatur-Isolationsmaterials sind in Tabel
le 1 gezeigt.
Ein erfindungsgemäßes weißes gelartiges Tieftemperatur-Isolati
onsmaterial konnte in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 er
halten werden, außer daß zusätzlich 0,5 Teile Boratglaspulver
zusammen mit Wasser, Diethylenglycol und PEG-300 zugegeben wur
den. Die Ergebnisse der Leistungsversuche sind für dieses Tief
temperatur-Isolationsmaterial in Tabelle 1 gezeigt.
Claims (15)
1. Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ, dadurch ge
kennzeichnet, daß es ein wasseraufnehmendes Gel eines
wasserunlöslichen, wasseraufnehmenden Polymers und ein
wäßriges Gel eines wasserlöslichen Polymers umfaßt.
2. Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserunlösliche,
wasseraufnehmende Polymer eine Wasseraufnahmekapazität von
100 bis 1000 ml/g für reines Wasser hat.
3. Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ nach einem
der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das wasserlösliche Polymer ein Polymer ist, das durch Poly
merisation oder Copolymerisation von zumindest einem Mono
mer erhalten wurde, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die
aus Acrylamid, (Meth)acrylsäure, einem Salz von (Meth)acrylsäure,
2-Methyl-2-acrylamidpropansulfonsäure, 2-Methyl-
2-acrylamidpropansulfonat, einem quaternären
(Meth)acryloyloxyethyltrimethylammoniumsalz und
(Meth)acryloyloxyethyldialkylaminsalz besteht.
4. Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ nach einem
der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das wasserlösliche Polymer eine Spinnfähigkeit in einer
wäßrigen Lösung von 0,1 Gew.-% von 20 mm oder mehr auf
weist.
5. Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ nach einem
der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das wasseraufnehmende Gel und das wäßrige Gel in eine
Verpackung eingefüllt sind.
6. Verfahren zur Herstellung eines Tieftemperatur-Isolations
materials vom Gel-Typ, gekennzeichnet durch Gelieren
einer pulverförmigen Mischung eines wasserunlöslichen, was
seraufnehmenden Polymers und eines wasserlöslichen Polymers
durch Zugabe von Wasser zu dieser pulverförmigen Mischung.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gewichtsverhältnis des wasserunlöslichen, wasser
aufnehmenden Polymers zum wasserlöslichen Polymer 1 : 0,1
bis 10 beträgt.
8. Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ, dadurch ge
kennzeichnet, daß es ein Gelmaterial umfaßt, das ein
wasserunlösliches, wasseraufnehmendes Polymer, ein wasser
lösliches Polymer, Wasser und einen hydrophilen Alkohol um
faßt.
9. Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ nach Anspruch
8, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserunlösliche,
wasseraufnehmende Polymer eine Wasseraufnahmekapazität von
100 bis 1000 ml/g für reines Wasser aufweist.
10. Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ nach einem
der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das wasserlösliche Polymer ein Polymer oder Copolymer mit
einer Struktureinheit ist, die von zumindest einem Monomer
gebildet wird, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus
Acrylamid, (Meth)acrylsäure, einem Salz von (Meth)acrylsäure,
2-Methyl-2-acrylamidpropansulfonsäure, 2-Methyl-2-
acrylamidpropansulfonat, einem quaternären (Meth)acryloyloxyethyltrimethylammoniumsalz
und (Meth)acryloyloxyethyldialkylaminsalz besteht.
11. Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ nach einem
der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das wasserlösliche Polymer eine Spinnfähigkeit in einer
wäßrigen Lösung von 0,1 Gew.-% von 20 mm oder mehr auf
weist.
12. Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ nach einem
der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der hydrophile Alkohol zumindest eine Verbindung ist, die
aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethanol, Glycerin,
Diethylenglycol, Ethylenglycol und hydrophilem Polyether
besteht.
13. Tieftemperatur-Isolationsmaterial vom Gel-Typ nach einem
der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gel in eine Verpackung eingefüllt ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines Tieftemperatur-Isolations
materials vom Gel-Typ, gekennzeichnet durch das Ge
lieren einer Mischung eines wasserunlöslichen, wasserauf
nehmenden Polymers, eines wasserlöslichen Polymers und
eines hydrophilen Alkohols und die erneute Gelierung des
resultierenden Gels zusammen mit Wasser und bei Bedarf mit
einem hydrophilen Alkohol.
15. Verfahren zur Herstellung eines Tieftemperatur-Isolations
materials vom Gel-Typ nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des wasserunlösli
chen, wasseraufnehmenden Polymers zum wasserlöslichen Poly
mer 1 : 0,1 bis 10 beträgt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6803191 | 1991-03-06 | ||
JP3089531A JPH0723467B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | 保冷材とその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4206827A1 true DE4206827A1 (de) | 1992-09-10 |
DE4206827C2 DE4206827C2 (de) | 1994-03-31 |
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---|---|
DE (1) | DE4206827C2 (de) |
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- 1992-03-04 DE DE19924206827 patent/DE4206827C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4206827C2 (de) | 1994-03-31 |
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