DE60217844T2

DE60217844T2 - Trocknungszusammensetzung

Info

Publication number: DE60217844T2
Application number: DE2002617844
Authority: DE
Inventors: O. Stefan Albuquerque DICK; J. Andrew Albuquerque ROBERTSON; Julian Albuquerque BENAVIDES; M. Richard Belen SHELLEY
Original assignee: Sued Chemie Inc
Current assignee: Sued Chemie Inc
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2022-04-06
Also published as: AU2002250609A2; US6689197B2; CA2444125A1; BR0208951A; CA2444125C; AU2002250609B2; US20020014305A1; EP1379320B1; NZ528715A; DE60217844D1; JP2004530541A; WO2002083273A1; CO5540327A2; CN1507367A; ATE352366T1; EP1379320A1; MXPA03009386A

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Trockenmittelbehälter. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Materialien zur Verwendung in einem Trockenmittelbehälter, enthaltend eine Kombination eines zerfließenden Salzes und einer modifizierten Stärke. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen Trockenmittelbehälter, enthaltend die Trockenmittelzusammensetzung, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Trockenmittelbehälters und die Verwendung der Trockenmittelzusammensetzung zur Absorption von Feuchtigkeit.
Stand der Technik
Trockenmittelbehälter, die Wasserdampf, Wasser, Flüssigkeiten und dergleichen absorbieren, sind bekannt. Im Allgemeinen bestehen diese Behälter aus einem wasser- oder wasser dampfdurchlässigen Verpackungsmaterial, das aus Faser- oder Filmprodukten gebildet ist, welche an den Rändern der Verpackung fest verschweißt sind. Das Verpackungsmaterial umhüllt ein Trockenmittelmaterial, wie beispielsweise ein Kieselgel. Das von dem Trockenmittelbehälter absorbierte Wasser- oder Wasserdampfvolumen wird im Allgemeinen durch die Absorptionsfähigkeit des in dem Behälter enthaltenen Trockenmittelmaterials sowie die Temperatur und die relative Feuchtigkeit der umgebenden Luft bestimmt.
Eine Art von Trockenmittelbehälter absorbiert sowohl Wasserdampf als auch flüssiges Wasser, indem beide das Verpackungsmaterial durchdringen und von dem Trockenmittelmaterial absorbiert werden können. In einigen Fällen löst sich das Verpackungsmaterial bei derartigen Produkten auf und erlaubt so, dass das in dem Trockenmittelbehälter enthaltene Trockenmittelmaterial in direkten Kontakt mit der Flüssigkeit kommt.
Eine andere Art von Trockenmittelbehälter absorbiert Wasserdampf, nicht aber flüssiges Wasser. Das Verpackungsmaterial für derartige Trockenmittelbehälter ist so ausgestaltet, dass verhindert wird, dass das als Wasserdampf in dem Trockenmittelbehälter absorbierte Wasser aus dem Trockenmittelbehälter in Form von flüssigem Wasser freigesetzt wird.
Es sind viele Produkte bekannt, die als Trockenmittel verwendet werden. Die am meisten verwendeten umfassen Kieselgel, Calciumsulfat, Calciumfluorid, Aktivkohle, Molekularsiebe, Lithiumchlorid, Calciumchlorid und andere derartige Produkte. Eine Liste von herkömmlichen Trockenmitteln findet sich beispielsweise bei Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Band 7, Seiten 378–398. Herkömmliche Trockenmittel zur Verwendung in herkömmlichen Trockenmittelbehältern sind auch in der US-Patentschrift 5,114,003 beschrieben, die die Verwendung von Montmorillonit-Ton, Kieselgel, Molekularsieben, Calciumoxid, Calciumsulfat und Calciumchlorid offenbart. Die Verwendung von Kieselgel, Aluminosilicat, Aluminiumoxid, Aktivkohle und Molekularsieben als Trockenmittel ist in der US-Patentschrift 4,464,261 offenbart.
Handelsübliches Calciumchlorid wird wegen seiner geringen Kosten und seiner hohen Hygroskopizität häufig als Trockenmittel verwendet. Calciumchlorid wird in Form von kompakten Teilchen oder Perlen als Trockenmittel verwendet, siehe beispielsweise die US-Patentschrift 3,923,944.
Es wurden Mischungen und Kombinationen von anderen Materialien mit Calciumchlorid hergestellt, um Trockenmittelprodukte zu bilden. Beispielsweise wird nach der US-Patentschrift 3,779,936 Polyethylenglykol mit Calciumchlorid gemischt, um ein Trockenmittelprodukt zu bilden. Weiterhin offenbart die US-Patentschrift 3,334,468 die Verwendung von Natriumchlorid oder Natriumcarbonat mit Calciumchlorid. Weiterhin ist eine Kombination von Calciumchlorid mit Magnesium-, Lithium- oder Ammoniumsalzen beispielsweise in der US-Patentschrift 3,885,926 offenbart. Die Verwendung von Calciumchlorid mit einem Metall, beispielsweise Eisenfeilspänen, ist in der US-Patentschrift 1,798,862 offenbart. Weiterhin ist die Verwendung von Aktivkohle mit Calciumchlorid als Trockenmittelprodukt in der US-Patentschrift 2,027,093 offenbart.
Die US-Patentschrift 3,390,511 offenbart die Verwendung von Calciumchlorid auf einem Trägermaterial als Trocknungsmittel für Gase. Das bevorzugt als Träger für das Calciumchlorid verwendete Material ist Natriumchlorid (siehe auch die US-Patentschrift 3,334,468). Das Trockenmittelprodukt nach der US-Patentschrift 3,390,511 enthält bevorzugt 90 bis 97% Natriumchlorid als Träger und etwa 10 bis etwa 3% Calciumchlorid. Zusätzlich können Natriumbichromat und Trinatriumphosphat in geringen Mengen in dem Produkt enthalten sein. Während der bevor zugte Träger für das Calciumchlorid Natriumchlorid ist, sind als Träger auch Zucker, Kaliumchlorid, Kaliumnitrat, Natriumnitrat und Stärke offenbart (siehe Spalte 3, Zeile 33). Die in diesem Produkt verwendete Menge an Calciumchlorid betrug 10% oder weniger, weil der Träger die Hauptkomponente des Produktes darstellt.
Eines der Probleme bei der Verwendung von Calciumchlorid als Trockenmittel ist, dass sich bei der Absorption von Wasser ein flüssiges Gemisch auf der Oberfläche des Calciumchlorids bildet. Dies wird in der US-Patentschrift 3,334,468 diskutiert. In herkömmlichen Trockenmittelprodukten kann diese Flüssigkeit aus der Verpackung auslaufen, was Probleme bereiten kann, beispielsweise wenn das Trockenmittelprodukt in Lagerbehältern verwendet wird.
Es gibt Fälle, wo die Absorption von Feuchtigkeit durch ein Trockenmittelprodukt auch bei niedriger Luftfeuchte und niedrigem Wasserdampfdruck notwendig ist, beispielsweise wenn das von dem Trockenmittelprodukt geschützte Erzeugnis durch Feuchtigkeit beschädigt werden kann. Üblicherweise werden in diesen Fällen herkömmliche Trockenmittel, wie beispielsweise Trockenmitteltone, Kieselgel, Molekularsiebe und Calciumsulfat verwendet. Bei einigen Anwendungen ist jedoch die Absorptionskapazität dieser Trockenmittelprodukte zu gering. Ein Beispiel, bei dem dieses Problem auftreten kann, ist die Übersee-Verschiffung von Stahlprodukten. Um ein Rosten dieser Stahlprodukte zu vermeiden, ist es wichtig, dass die relative Luftfeuchte in den diese Stahlprodukte enthaltenden Behältern bis zu mehreren Wochen unterhalb von etwa 40% bei 25°C gehalten wird. Während herkömmliche Trockenmittelprodukte, wie beispielsweise Kieselgel, in einigen Fällen Feuchtigkeit wirksam absorbieren, haben sie nicht die hohe Absorptionsfähigkeit, die für ausgedehnte Zeiträume erforderlich ist. In diesen Fällen werden Trockenmit telprodukte mit einer höheren Absorptionskapazität bei einer relativen Luftfeuchtigkeit unterhalb 40% benötigt.
In anderen Fällen beginnen herkömmliche Trockenmittelprodukte mit der Absorption von Feuchtigkeit bei einer relativen Luftfeuchte, die unnötig niedrig ist. In diesen Fällen wird ein beträchtlicher Teil der Absorptionsfähigkeit des Trockenmittelproduktes verschwendet, da die Feuchtigkeit bei einer Luftfeuchte absorbiert wird, bei der keine Schädigung der Erzeugnisse, die mit dem Trockenmittelprodukt verschifft werden, eintreten kann. Zusätzlich besteht das Risiko, dass diese herkömmlichen Trockenmittelprodukte bei einem Anstieg der Luftfeuchte keine ausreichende Restabsorptionskapazität zur Absorption von Wasserdampf aufweisen und die verschifften Erzeugnisse nicht mehr schützen können.
Weiterhin ist es manchmal schwierig, herkömmliche Trockenmittelprodukte bei Erzeugnissen zu verwenden, die einen hohen Eigenfeuchtigkeitsgehalt haben, wie beispielsweise Kakao, Kaffee, Tabak und Hundefutter. Wenn das Trockenmittelprodukt zu viel Feuchtigkeit bei relativ niedriger Luftfeuchte absorbiert, können diese Erzeugnisse beschädigt werden. Außerdem wird in diesen Fällen die hohe Kapazität einiger Trockenmittelprodukte zur Absorption von Feuchtigkeit verschwendet. Zusätzlich besteht das Risiko, dass keine ausreichende Absorptionsfähigkeit während der gesamten Verschiffung zur Verfügung steht, insbesondere bei einem Anstieg der Luftfeuchte.
Die EP 0 832 686 offenbart eine Trockenmittelzusammensetzung, enthaltend 5 bis 95 Gew.-% Calciumchlorid als zerfließendes Salz, und 95 bis 5 Gew.-% einer modifizierten Stärke, vorzugsweise einer modifizierten Maisstärke.
Die JP 2000 005553 offenbart eine Zusammensetzung, die ein homogenes Gel bilden kann, welches vom Anfang der Feuch tigkeitsabsorption an nicht flüssig wird, enthaltend Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Zinkchlorid, Lithiumchlorid oder Aluminiumchlorid als zerfließende anorganische Salze.
Die JP 61103523 offenbart ein Verbundmaterial, enthaltend Calciumchlorid und ein Gelierungsmittel, ausgewählt aus einer Gruppe, enthaltend Kartoffelstärke. Das Verbundmaterial wird verwendet, um Feuchtigkeit aus Schränken, Küchenschränken, Lagerräumen oder Schuhschränken zu entfernen.
Die JP 61141916 beschreibt eine Zusammensetzung, enthaltend ein zerfließendes Salz und ein stark hygroskopisches synthetisches Harz als Hauptbestandteile. Als zerfließendes Salz sind Calciumchlorid, Magnesiumchlorid und Lithiumchlorid erwähnt.
Die JP 01189328 beschreibt ein Regulierungsmittel aus einem Gel, das durch Mischen eines wasserabsorbierenden Harzes, dem Salz einer organischen Säure oder einer anorganischen Säure und einer gesättigten wässrigen Lösung des Salzes hergestellt wird.
Die US-Patentschrift 3,152,879 beschreibt ein Verfahren zur Erleichterung der Ernte reifer Pflanzen, indem auf die wachsende Pflanze konzentrierte Lösungen von Ammoniumsalzen aufgetragen werden.
Während manche Druckschriften die Verwendung von Calciumchlorid und anderen zerfließenden Salzen als Trockenmittel entweder alleine oder in Kombination mit einer Anzahl verschiedener Zusammensetzungen offenbaren, besteht weiterhin ein Bedürfnis für verbesserte Trockenmittelprodukte, in denen andere zerfließende Salze verwendet werden.
Zusätzlich besteht ein Bedürfnis für eine Trockenmittelzusammensetzung, die für Anwendungen sowohl bei niedriger Feuchtigkeit als auch bei hoher Feuchtigkeit brauchbar ist.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Trockenmittelzusammensetzung mit verbesserten Eigenschaften zu offenbaren.
Eine derartige Zusammensetzung ist Gegenstand des Anspruchs 1.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Trockenmittelzusammensetzung zu offenbaren, enthaltend zerfließende Salze im Gemisch mit einer signifikanten Menge einer modifizierten Stärke zur Bildung der Trockenmittelzusammensetzung.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Trockenmittelzusammensetzung zu offenbaren, die in einem Verpackungsmaterial enthalten ist, wobei die Trockenmittelzusammensetzung eine Kombination von zerfließenden Salzen und einer modifizierten Stärke darstellt.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Trockenmittelzusammensetzung, enthaltend zerfließende Salze, zu offenbaren, wobei das absorbierte Wasser nicht aus dem Trockenmittelbehälter ausläuft.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Trockenmittelzusammensetzung zu offenbaren, die in einem Verpackungsmaterial enthalten ist, wobei die Trockenmittelzusammensetzung das Auslaufen von Wasser aus der Verpackung durch Verwendung einer modifizierten Stärke verhindert.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Trockenmittelzusammensetzung zu offenbaren, die in einem Verpackungsmaterial enthalten ist und die zur Absorption von Feuchtigkeit befähigt ist, um eine relativ niedrige Feuchte zu erhalten.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Trockenmittelzusammensetzung zu offenbaren, die in einem Verpackungsmaterial enthalten ist und die zur Absorption von Feuchtigkeit befähigt ist, um eine relativ niedrige Feuchte zu erhalten.
Diese und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den einschlägigen Fachmann aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen. Die Beschreibung gibt zusammen mit den Zeichnungen ein ausgewähltes Beispiel zur Erläuterung des Produktes und des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Trockenmittelzusammensetzung zur Absorption von Feuchtigkeit in einer Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit, d.h. einer relativen Feuchtigkeit von mehr als 50%, bereitgestellt, die ein zerfließendes Salz und eine modifizierte Stärke enthält, wobei das zerfließende Salz etwa 5 bis etwa 95 Gewichtsprozent der Zusammensetzung und die modifizierte Stärke etwa 5 bis etwa 95 Prozent der Zusammensetzung ausmacht, und wobei das zerfließende Salz ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄, (NH₄)₂CO₃, NaI, NaNO₂, Na(C₃H₃O₂)·3H₂O, Na₂S₂O₃, Na₂CO₃·10H₂O, Na₂SO₃·7H₂O, KI, KBr, KHSO₄, K₂HPO₄, NaF, NH₄H₂PO₄, ZnSO₄·7H₂O und Zn(NO₃)₂.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Trockenmittelbehälter, enthaltend die Trockenmittelzusammensetzung, ein Verfahren zur Herstellung des Trockenmittelbehälters und die Verwendung der Trockenmittelzusammensetzung zur Absorption von Feuchtigkeit in einer Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit, d.h. einer relativen Feuchtigkeit von mehr als 50%, bereitgestellt.
Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Obwohl die Erfindung an eine große Vielfalt von Verwendungen angepasst werden kann, ist in den Zeichnungen zur Erläuterung die Ausführungsform eines Trockenmittelbehälters zur Absorption und Immobilisierung einer Flüssigkeit dargestellt, enthaltend ein Trockenmittel-Verpackungsmaterial, das ein Trockenmittelmaterial zur Absorption und Immobilisierung einer Flüssigkeit umhüllt.
Das Trockenmittel-Verpackungsmaterial kann jedes herkömmliche Verpackungsmaterial sein. Vorzugsweise umfasst es eine laminierte Folienschicht mit einer Innen- und einer Außenfläche, vorzugsweise aus einer unbeschichteten mikroporösen oder vliesartigen Filmschicht, die mit einer unbeschichteten, wasserdampfdurchlässigen laminierten Folie mit einer Innen- und einer Außenfläche verschweißt ist. Die Innenflächen der Schichten sind an den Rändern verschweißt.
Herkömmliche mikroporöse oder vliesartige Filme, die bei der Herstellung eines laminierten Verpackungsmaterials verwendet werden, wurden durch Binden an eine andere Schicht eines Materials zu einem Verbundfilm geformt. Üblicherweise wird die Bindung der beiden Schichten durch Verwendung eines Klebstoffs bewirkt, der eine oder beide Innenflächen der Schichten bedeckt. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass feste laminierte Trockenmittel-Verpackungsmaterialien aus unbeschichteten mikroporösen oder vliesartigen Filmen hergestellt werden können.
Der unbeschichtete mikroporöse oder vliesartige Film ist ein Film mit einer Vielzahl von feinen Öffnungen, und der Film ist gasdurchlässig, aber wasserundurchlässig, wenn zwischen der Außenseite des Films und der Innenseite des Films kein Luftdruckunterschied herrscht. Die Größe der Öffnungen liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,01 bis 50 Mikron. Der unbeschichtete mikroporöse oder vliesartige Film kann eine einzige Filmschicht sein oder kann einen Verbund von getrennten mikroporösen Filmschichten darstellen. Vorzugsweise ist der Film ein einziger mikroporöser Film, der aus einem Polyolefin-Material, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Poly(fluoriertem Ethylen), Ethylenvinylacetat, Ethylenacrylsäureester und dergleichen, gebildet wird. Der unbeschichtete mikroporöse oder vliesartige Film kann nach jedem herkömmlichen Filmherstellungsverfahren erhalten werden, einschließlich Kaltorientierung des Films, Orientierung von unterschiedliche Substanzen enthaltenden Filmen, Extraktion unterschiedlicher Substanzen aus Filmen, enthaltend unterschiedliche Substanzen, Extraktion von unterschiedliche Substanzen enthaltenden Filmen, gefolgt von einer Orientierung des behandelten Films, Über-Kreuz-Verteilung eines Faserbündels, gefolgt von einem Heißpressen des erhaltenen Films, und jedem anderen herkömmlichen Verfahren, das zur Herstellung eines mikroporösen Films angewendet wird. Viele solcher mikroporöser Filme sind im Handel erhältlich und werden beispielsweise unter dem Namen Celgard^® (Hoechst Celanese Corporation), GORETEX^® (Gore & Co. GmbH) und Tyvek^® (E.I. DuPont) vertrieben. Der bevorzugte mikroporöse Film hat eine Luftdurchlässigkeit nach Gurley von etwa 0,01 bis 10.000 sec./100 ml, vorzugsweise 1 bis 1.000 sec/100 ml, und besonders bevorzugt weniger als etwa 400 sec./100 ml. Vorzugsweise ist der mikroporöse Film ein auf Polyethylen oder Polypropylen basierender mikroporöser Film und besonders bevorzugt ein durch Spinnen verbundenes (spun-bonded) Polyethylenpapier, wie beispielsweise Tyvek^® 1025 BL, 1059B oder 107337B, hergestellt von E.I. DuPont, oder ein auf Polypropylen basierender Film, wie beispielsweise GDT IT und GDT IV, hergestellt von San Ai, Ltd., Osaka, Japan.
Die zweite Schicht des Trockenmittel-Verpackungsmaterials wird vorzugsweise aus dem unbeschichteten Laminatfilm gebildet. Der Laminatfilm kann aus herkömmlichen polymeren Materialien gebildet werden. Der kritische Aspekt der Zusammensetzung des Laminatfilms ist, dass seine Innenfläche, die an den Rändern des Verpackungsmaterials mit der Innenfläche der unbeschichteten mikroporösen oder vliesartigen Filmschicht verbunden wird, aus Materialien bestehen muss, die mit der Zusammensetzung der Innenfläche der mikroporösen oder vliesartigen Filmschicht verträglich sind. Materialien, die bei der Bildung dieses Laminatfilms verwendet werden können, umfassen herkömmliche Polyolefin-Materialien, wie beispielsweise Polypropylen, Polyethylen, Polyester und dergleichen. Vorzugsweise hat der unbeschichtete Laminatfilm eine geringere Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeit als der mikroporöse oder vliesartige Film. Es wird auch bevorzugt, dass die Erweichungstemperatur des unbeschichteten Laminatfilms geringer als oder gleich der Erweichungstemperatur der Innenfläche des unbeschichteten mikroporösen Films ist. Der Laminatfilm enthält vorzugsweise ein Material mit hohem Schmelz- oder Erweichungspunkt, wie beispielsweise einen Polyester, der auf einer Seite angebracht und mit einem Material mit niedrigerem Schmelzpunkt, wie beispielsweise Polypropylen, auf der anderen Seite verbunden ist. Beispiele akzeptabler Laminatfilme umfassen RPP91-1964 oder RPP-31-1007a, hergestellt von RollPrint.
Die Außenfläche des Laminatfilms wird vorzugsweise aus Materialien gebildet, die mit der mikroporösen Schicht unverträglich sind, wie beispielsweise Materialien mit einem höhe ren Schmelz- oder Erweichungspunkt als der der Innenfläche des mikroporösen Films, z.B. ein Polyestermaterial. Im Gegensatz dazu muss die Innenfläche des Laminatfilms aus einem Material gebildet sein, das mit der Innenfläche des mikroporösen Films verträglich ist. Wenn die beiden Innenflächen aus verträglichen Materialien gebildet sind, entsteht eine starke Bindung zwischen diesen Schichten, wenn sie miteinander verschweißt werden.
"Verträglich" bedeutet, dass die sich Materialien auf der Molekularebene vermischen und homogen kristallisieren. Obwohl diese Schichten also nicht genau den gleichen Erweichungspunkt aufweisen können, sollten sie übereinstimmende Erweichungspunkte aufweisen, so dass sich die Materialien auf der Molekularebene vermischen. Verträgliche Bindungen haben allgemein eine Bindungsfestigkeit von mindestens 0,9 kg/cm (5 lb./in.) oder mehr. Beispielsweise können die verträglichen Materialien sowohl hochdichte, niedrigdichte, oder lineare niedrigdichte Polyethylene als auch nichtorientierte, biaxial orientierte oder laminierte Polypropylene umfassen. Im Gegensatz dazu sollte die Außenfläche mindestens des Laminatfilms aus unverträglichen Materialien gebildet sein, wie beispielsweise Polyester oder Nylon oder einem Polyethylen- oder Polypropylenmaterial mit einem höheren Erweichungspunkt als die Innenfläche des Laminatfilmmaterials.
Weiterhin ist es wichtig, dass die Innenfläche sowohl des Laminatfilms und des mikroporösen oder vliesartigen Films nicht mit einem Klebstoff beschichtet ist. Beschichteter Film bildet beim Verschweißen mit anderen beschichteten oder unbeschichteten Filmen häufig schwache Verschweißungen schlechter Qualität. Zusätzlich sind die Verschweißmaschinen, die zum Verschweißen beschichteter Filme verwendet werden, kostenintensiver und komplizierter im Betrieb, so dass die Verschweißung beschichteter Filme in der Herstellung teurer wird. Weiterhin sind unbeschichtete Filme im Allgemeinen weniger kostenintensiv als beschichtete Filme, manchmal bis zu 50%.
Geeignete Trockenmittelmaterialien, welche in die Trockenmittelverpackung aufgenommen werden können, umfassen (NH₄)₂SO₄, NH₄Cl, (CaNO₃)₂·2H₂O, Mg(NO₃)·6H₂O, K₂HPO₄, NH₄H₂PO₄, KHSO₄, Na₂CO₃·10H₂O, ZnSO₄·7H₂O, Na(CHO)₃·3H₂O, Na₂S₂O₃, KBr, Na₂SO₃·7H₂O, KI, NaI, NaNO₂, NaF und NaHSO₄.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass ein bevorzugtes Trockenmittelmaterial aus einem Gemisch eines zerfließenden Salzes, wie der vorstehend diskutierten, und einer modifizierten Stärke, besonders bevorzugt einer modifizierten Maisstärke, wie beispielsweise MIRA-SPERSE^® 623, 626 und 629, hergestellt von A.E. Staley Manufacturing Company, erhalten werden kann. Die Zusammensetzung dieses Trockenmittelmaterials ist vorzugsweise etwa 5 bis etwa 95 Prozent zerfließendes Salz, gemischt mit etwa 95 bis etwa 5 Prozent modifizierte Stärke. Vorzugsweise macht das zerfließende Salz etwa 20 bis etwa 95 Prozent und die modifizierte Stärke etwa 80 bis etwa 5 Prozent der Zusammensetzung aus. Besonders bevorzugt macht das zerfließende Salz etwa 50 bis etwa 80 Prozent und die modifizierte Stärke etwa 50 bis etwa 20 Prozent der Zusammensetzung aus. Für Anwendungen bei sehr hoher Feuchtigkeit (mehr als 50 Prozent relative Feuchtigkeit) sind die zerfließenden Salze, geordnet nach Präferenz: NH₄Cl, Na₂CO₃·10H₂O, (NH₄)₂SO₄, K₂HPO₄, NH₄H₂PO₄, ZnSO₄·7H₂O, Na(C₃H₃O₂)·3H₂O, Na₂S₂O₃, KBr, Na₂SO₃·7H₂O, KI, NaI, NaNO₂, NaF, KHSO₄.
Die erfindungsgemäß verwendeten modifizierten Stärken können herkömmlich modifizierte Stärken, oxidierte Stärken, enzymatisch umgewandelte Stärken und modifizierte Stärken, enthaltend funktionelle Gruppen, wie beispielsweise Hydroxyl-, Carbonyl- und Aminogruppen, umfassen. Der Ausdruck "Stärke", wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, umfasst jedes einzelne Mitglied aus der Familie der Stärken, oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren Stärken. Die bevorzugte Stärke ist eine modifizierte Stärke, wie beispielsweise eine oxidierte, enzymatisch umgewandelte Stärke. Die Modifikation der Stärke kann chemisch erfolgen, wie beispielsweise durch Vernetzen oder Substitution, oder physikalisch, wie beispielsweise durch Granulation.
Gewöhnliche Stärke, wie beispielsweise Speisestärke, wird wegen ihrer hohen Viskosität und Retrogradation, die bei nicht modifizierten Stärken besonders problematisch sind, üblicherweise nicht im Rohzustand verwendet. Diese Probleme sind bei modifizierten Stärken, beispielsweise bei hydroxyethylierten Stärken, wesentlich geringer. Daher wird die nicht modifizierte Stärke industriell meist in modifizierte Stärke umgewandelt, beispielsweise in oxidierte, enzymatisch umgewandelte, phosphatierte oder hydroxyethylierte Stärke. Alternativ kann eine andere modifizierte Stärke, nämlich kationische Stärke, verwendet werden. Die Kosten von kationischer Stärke sind jedoch im Vergleich zu entweder nicht modifizierter oder roher Stärke erheblich. Kritisch bei der Auswahl der Stärke ist ihre Fähigkeit, Wasser zu absorbieren, vorzugsweise kaltes Wasser, d.h. mit weniger als 40–50°C.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform muss die Stärke nach der Kombination mit Wasser eine höhere Viskosität als Wasser alleine aufweisen. Die Viskosität sollte als Brookfield-Viskosität mindestens etwa 1,0 cps betragen. Die kritische Funktion der Stärke ist die Fähigkeit, sich mit Wasser zu vermischen und Wasser oder das während der Absorption von Wasser durch das zerfließende Salz gebildete Salz/Wasser-Gemisch zu verdicken oder zu gelieren.
Die Trockenmittelzusammensetzung aus zerfließendem Salz/Maisstärke kann nicht nur mit dem vorstehend beschriebenen Trockenmittelbehälter verwendet werden, sondern auch mit jedem herkömmlichen Behälter, der zur Absorption von Wasser oder Wasserdampf verwendet wird.
Das Verfahren zur Herstellung des Trockenmittelbehälters umfasst mehrere Schritte. Zuerst wird das Trockenmittel-Verpackungsmaterial hergestellt. Um das erfindungsgemäße Trockenmittel-Verpackungsmaterial herzustellen, wird zunächst der nichtbeschichtete oder vliesartige Film bezogen oder aus herkömmlichen Quellen hergestellt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der mikroporöse Film ein unbeschichteter oder vliesartiger Film, wie beispielsweise Celgard^® (hergestellt von Hoechst Celanese Corporation), Tyvek^® Nr. 1025 BL, 1059B und 1073B (hergestellt von E.I. DuPont) oder ein anderer, auf Polypropylen basierender vliesartiger Film, wie GDTI, II, IV (hergestellt von San Ai, Osaka, Japan). Wie vorstehend angegeben, sollte die Permeabilität dieses mikroporösen Films im Bereich von etwa 1 bis etwa 1.000 Gurley-Sekunden je 100 Milliliter, vorzugsweise bei weniger als 400 Sekunden je 100 Milliliter, liegen.
Nach der Herstellung des unbeschichteten mikroporösen oder vliesartigen Films wird der unbeschichtete Laminatfilm hergestellt. Wie vorstehend gesagt, kann dieser unbeschichtete Laminatfilm aus verschiedenen Schichten des gleichen oder unterschiedlicher Materialien bestehen, die miteinander verbunden sind. Das kritische Element der Zusammensetzung dieses Materials ist jedoch, dass der Film unbeschichtet sein muss und dass die Innenfläche des Laminatfilms, welche mit der Innenfläche des mikroporösen Materials verschweißt wird, aus einem Material hergestellt sein muss, welches mit der Innenfläche des unbeschichteten mikroporösen oder vliesartigen Films "verträglich" ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Laminatfilm ein Polyestermaterial an der Außenfläche und ein Polypropylenma terial an der Innenfläche, wie beispielsweise RPP 91-1964 (hergestellt von RollPrint). Eine andere bevorzugte Ausführungsform ist RPP 31-1007A, ein Material auf Polyethylen-Basis (ebenfalls hergestellt von RollPrint).
Nach der Herstellung der beiden Schichten werden die Ränder der Schichten nach einem herkömmlichen Heißversiegelungs-Verfahren miteinander verschweißt. Einer der Vorteile dieses Erzeugnisses ist, dass die zwischen den zwei miteinander verträglichen, unbeschichteten Materialien gebildete Bindung eine signifikant größere Festigkeit aufweist als herkömmliche Bindungen, bei denen eine Klebstoffbeschichtung verwendet wird. Indem die Fähigkeit verträglicher Materialien, eine feste Verschweißung ohne Verwendung eines Klebstoffs zu bilden, ausgenützt wird, wird die Festigkeit des Trockenmittel-Verpackungsmaterials signifikant gegenüber herkömmlichen Verpackungsmaterialien erhöht. Zusätzlich sind diese unbeschichteten Materialien kostengünstiger herzustellen und laufen leichter durch die Verschweißvorrichtung.
Anschließend wird das bevorzugte Trockenmittelmaterial in die Trockenmittelverpackung eingebracht. Durch Verwendung des bevorzugten Trockenmittelmaterials, hergestellt aus einem zerfließenden Salz und einer modifizierten Stärke, können kleinere Mengen des Trockenmittelmaterials erforderlich sein als in herkömmlichen Trockenmittelbehältern, und es kann das gleiche Niveau der Feuchtigkeitsabsorption erreicht werden.
Die Mischung des zerfließenden Salzes und der modifizierten Stärke wird hergestellt, indem die beiden Bestandteile in eine herkömmliche Mischapparatur, wie ein Taumelmixer, gegeben werden, oder die beiden Bestandteile können direkt aus zwei getrennten Zuführungen in die Trockenmittel-Verpackung eingefüllt werden. Außer dem physikalischen Mischen der Materialien ist keine weitere Verarbeitung der Zusammensetzung aus zerflie ßendem Salz und modifizierter Stärke erforderlich. Durch einfaches Mischen der beiden Materialien erhält man eine Trockenmittelzusammensetzung mit breitem Anwendungsspektrum.
Nach dem Einfüllen des Trockenmittelmaterials in das Trockenmittel-Verpackungsmaterial werden die verbleibenden unverschweißten Ränder des Trockenmittelbehälters verschweißt, um die Herstellung des Trockenmittelbehälters abzuschließen.
Beispiele
Beispiel 1 (Vergleich)
Es wurde die Wasserabsorptionsfähigkeit einer Trockenmittelkombination, enthaltend Maisstärke und Calciumchlorid, getestet. 133 g eines 3:1 Gemischs von Calciumchlorid und modifizierter Wachsmaisstärke (Mirasperse 629, vertrieben von Staley Food Ingredients, Decatur, Illinois), wurde in einen herkömmlichen Trockenmittelbeutel für ein Trockenmittelprodukt eingefüllt (dieses Produkt wird von United Desiccants unter dem Namen "CONTAINER DRI^®" vertrieben). Der Trockenmittelbeutel wird etwa zwei Monate in eine Umgebungskammer mit 80% relativer Feuchtigkeit bei 25°C gestellt. Die Ergebnisse dieses Tests sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 2 (Vergleich)
Die gleichen Tests wurden mit einer Zusammensetzung von Maisstärke:Calciumchlorid = 1:4 unter Verwendung des gleichen Typs von modifizierter Maisstärke (Mirasperse 624) wie nach Beispiel 1 durchgeführt. Die Wasserabsorption dieses Produktes über die Zeit ist in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 3 (Vergleich)
Die Wasserabsorption von 500 g herkömmlichem CONTAINER DRI^®-Trockenmittelprodukt (hergestellt von United Desiccants) wurde mit den Produkten nach den Beispielen 1 und 2 unter Anwendung der gleichen Verfahren wie nach Beispiel 1 verglichen. Die Wasserabsorptionsfähigkeit dieses Produktes ist gleichfalls in Tabelle 1 angegeben.
Zusätzlich wurde die Kapazität des modifizierte Stärke/Calciumchlorid-Produkts im Verhältnis 1:4 von Beispiel 2 mit 500 g herkömmlichem CONTAINER DRI^®-Trockenmittelprodukt verglichen. Die Kapazität bei 40% relativer Feuchtigkeit, die Feuchtigkeitsaufnahme bei 40% relativer Feuchtigkeit, die Kapazität bei 80% relativer Feuchtigkeit und die Feuchtigkeitsaufnahme bei 80% relativer Feuchtigkeit nach zwei Monaten sind in Tabelle 2 angegeben.
TABELLE 1
TABELLE 2
Diese Beispiele machen deutlich, dass eine Zusammensetzung aus Maisstärke und Calciumchlorid im Vergleich zu dem herkömmlichen Trockenmittelmaterial eine höhere Wasserabsorption hat. Diese Wasserabsorptionsfähigkeit ist mindestens so gut wie die von im Handel vertriebenen herkömmlichen Trockenmittelverpackungen. Zusätzlich wurde die Trockenmittelzusammensetzung nach Beispiel 2 nach 265 Stunden mit dem CONTAINER DRI^®-Produkt verglichen. Wegen der Fähigkeit der Stärke, das Wasser und das flüssige Calciumchlorid an der Oberfläche des Calciumchlorid-Produktes zu absorbieren, trat auch nach drei Monaten kein Wasser aus dem Behälter aus.
Beispiel 4 (Vergleich)
100 g Calciumchlorid wurden mit 25 g modifizierter Stärke (Mirasperse 629, hergestellt von Staley Food Ingredients) gemischt und in einen Beutel gefüllt, der nach der US-Patentschrift 5,743,942 hergestellt worden war. Die Absorptionsfähigkeit wurde bei 25°C und 80% relativer Feuchtigkeit (r.F.) gemessen und betrug nach 14 Tagen 230 Gew.-%. Der Beutel zeigte keine Anzeichen eines Wasseraustritts durch den mikroporösen Film oder an den Rändern, und der Beutel enthielt ein festes Gel (Viskosität 33 Pas bei 5 UpM, 15 Pas bei 50 UpM).
Beispiel 5 (Vergleich)
100 g Magnesiumchlorid wurden mit 25 g modifizierter Stärke (Mirasperse 629, hergestellt von Staley Food Ingredients) gemischt und in einen Beutel gefüllt, der nach der US-Patentschrift 5,743,942 hergestellt worden war. Die Absorptionsfähigkeit wurde bei 25°C und 80% r.F. gemessen und betrug nach 14 Tagen 305 Gew.-%. Der Beutel zeigte keine Anzeichen eines Wasseraustritts durch den mikroporösen Film oder an den Rändern, und der Beutel enthielt ein festes Gel (Viskosität 60 Pas bei 5 UpM, 23 Pas bei 50 UpM).
Beispiel 6 (Vergleich)
100 g Magnesiumchlorid wurden mit 20 g modifizierter Stärke (Mirasperse 629, hergestellt von Staley Food Ingredients) gemischt und in einen Beutel gefüllt, der nach der US-Patentschrift 5,743,942 hergestellt worden war. Die Absorptionsfähigkeit wurde bei 25°C und 80% r.F. gemessen und betrug nach 14 Tagen 307 Gew.-%. Der Beutel zeigte keine Anzeichen eines Wasseraustritts durch den mikroporösen Film oder an den Rändern, und der Beutel enthielt ein festes Gel (Viskosität 32 Pas bei 5 UpM, 21 Pas bei 50 UpM).
Aus den Beispielen 4 bis 6 wird deutlich, dass eine höhere Wasserabsorptionsfähigkeit erreicht wird, wenn in der Zusammensetzung eine modifizierte Stärke mit Magnesiumchlorid vermischt wird, als wenn die gleiche modifizierte Stärke mit Calciumchlorid vermischt wird. Diese gesteigerte Absorptionsfähigkeit pro Gewicht kann sehr nützlich sein, wenn hohe Feuchtigkeitsabsorptionsfähigkeiten erforderlich sind.
Beispiel 7 (Vergleich)
100 g CaCl₂, ZnCl₂, LiCl, (NH₄)₂CO₃, NH₄Cl und NaHSO₄ wurden jeweils mit 25 g modifizierter Stärke (Mirasperse 629, hergestellt von Staley Food Ingredients) gemischt und in einen Beutel gefüllt, der nach der US-Patentschrift 5,743,942 hergestellt worden war. Die Absorptionsfähigkeit wurde bei 25°C und 80% r.F., 25°C und 20% r.F. und 25°C und 90% r.F. nach 48 Stunden gemessen.
Die nachstehende Tabelle fasst die Ergebnisse der Versuche zusammen:
TABELLE 3
Alle außer einem Beutel zeigen keine Anzeichen eines Wasseraustritts durch den mikroporösen Film oder an den Rändern; die Beutel enthielten feste Gele (Viskosität > 25 Pas bei 5 UpM, > 15 Pas bei 50 UpM). Das Gemisch mit NaHSO₄ bildete wegen der chemischen Zersetzung der verwendeten Stärke kein Gel.
Die Tabelle zeigt deutlich, dass eine Kombination von ZnCl₂ oder LiCl mit Stärke bevorzugt wird, wenn große Kapazitäten bei niedriger relativer Feuchtigkeit benötigt werden.
Falls eine niedrige Absorption bei Feuchtigkeitsbedingungen unterhalb von 80% r.F. benötigt wird, werden Gemische aus Stärke und NH₄Cl und (NH₄)₂CO₃ bevorzugt, da sie bei einer Feuchtigkeit unterhalb 80% r.F. keine nennenswerten Mengen an Feuchtigkeit absorbieren, aber eine beträchtliche Absorption bei hoher Feuchtigkeit nahe dem Taupunkt zeigen.

Claims

Trockenmittelzusammensetzung zur Absorption von Feuchtigkeit in einer Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit, d.h. mit einer relativen Feuchtigkeit von mehr als 50%, enthaltend ein zerfließendes Salz und eine modifizierte Stärke, wobei das zerfließende Salz mindestens etwa 5 bis etwa 95 Gew.-% der Zusammensetzung und die modifizierte Stärke etwa 5 bis etwa 95% der Zusammensetzung ausmacht, wobei das zerfließende Salz ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄, (NH₄)₂CO₃, NaI, NaNO₂, Na(C₃H₃O₂)·3H₂O, Na₂S₂O₃, Na₂CO₃·10H₂O, Na₂CO₃·7H₂O, KI, KBr, KHSO₄, K₂HPO₄, NaF, NH₄H₂PO₄, ZnSO₄·7H₂O und Zn(NO₃)₂.
Trockenmittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das zerfließende Salz etwa 20 bis etwa 95 Gew.-% der Zusammensetzung und die modifizierte Stärke etwa 5 bis etwa 80 Gew.-% der Zusammensetzung ausmacht.
Trockenmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das zerfließende Salz etwa 50 bis etwa 80 Gew.-% der Zusammensetzung und die modifizierte Stärke etwa 20 bis etwa 50 Gew.-% der Zusammensetzung ausmacht.
Trockenmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die modifizierte Stärke eine modifizierte Maisstärke darstellt.
Trockenmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zerfließende Salz aus der Gruppe, bestehend aus Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat und Ammoniumcarbonat, ausgewählt ist.
Trockenmittelbehälter, enthaltend eine Trockenmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
Verfahren zur Herstellung eines Trockenmittelbehälters, umfassend: (a) Herstellen eines wasserdampfdurchlässigen Filmproduktes, (b) Herstellen einer Trockenmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, (c) Einbringen der Trockenmittelzusammensetzung zwischen Schichten des wasserdampfdurchlässigen Filmproduktes, und (d) Versiegeln der Ränder des wasserdampfdurchlässigen Filmproduktes um die Trockenmittelzusammensetzung, um den Trockenmittelbehälter herzustellen.
Verwendung einer Trockenmittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Absorption von Feuchtigkeit in einer Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit, d.h. mit einer relativen Feuchtigkeit von mehr als 50%.