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Technischer
Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrefft
Absorptionsfasern und gewebe für
saure oder basische Gase, die in der Lage sind, saure und basische
Gase reversibel zu absorbieren und freizugeben, deren Gasabsorptionsrate
hoch ist und die für
wiederholte Verwendung dauerhaft sind.
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Bereich der
Erfindung
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Mit der jüngsten Veränderung der Lebensweise, die
eine erhöhte
Dichte und Luftdichtigkeit in Wohnräumen umfasst, wurden störende Gerüche problematisch
und es besteht ein großer
Bedarf zur Entfernung von Gerüchen.
Vor allem saure Gase – beispielsweise
Essigsäure – und basische
Gase – beispielsweise
Ammoniak und Trimethylamin – werden
als typische Gase genannt, die störende Gerüche ergeben, zusammen mit den
Gasen Schwefelwasserstoff und Methylmercaptan.
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Als desodorierende Fasern sind z.
B. Fasern mit einer desodorierenden Substanz bekannt, die auf ihren
Faseroberflächen
anhaftet oder fixiert ist, und Aktivkohlefasern. Die ersteren sind
in ihrer Dauerhaftigkeit und ihrem Griff problematisch, während die
letzteren in ihren Kosten und der Desodorierung von Ammoniak problematisch
sind, und außerdem
darin mangelhaft sind, dass sie hohe Temperaturen zur Regeneration
erfordern und speziell Chemikalien zur chemischen Regeneration erfordern.
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Bekannte Fasern, die in der Lage
sind, entweder basisches Gas oder saures Gas zu absorbieren, nutzen
den Desodorserungsmechanismus der Neutralisation. Auf diese Weise
offenbaren RU-2044748, US-A-5292822
und GB-A-2194752 Fasern, die saures Gas bedingt durch Vorhandensein
von Carboxylgruppen absorbieren, die alle in Form von Natriumcarboxylat
vorliegen. US-A-5109028 offenbart Fasern zum Absorbieren von basischem
Gas, das Carboxylgruppen enthält,
die alle in der freien Säureform
vorliegen. Es ist jedoch keine Faser bekannt, die in der Lage ist,
sowohl saures Gas wie basisches Gas zu absorbieren, deren Eigenschaften
einander widersprechen. Die herkömmlichen
Fasern mit einer durch Nachbehandlung der Fasern daran anhaftenden
Substanz zur Teilnahme an der Neutralisation weisen keine große Desodorierungsfähigkeit
auf. Als ein Mittel zum Einführen
funktioneller Gruppen in Fasern ist ein Verfahren zum Einführen von Carboxylgruppen
in Acrylfasern bekannt, bei dem jedoch die Anzahl der funktionellen
Gruppen in der resultierenden Fasern erhöht ist, mit der Folge, dass
die physikalischen Eigenschaften der Fasern verschlechtert sind. Derzeit
gibt es deshalb keine bekannte Faser mit großer Desodorierungsfähigkeit,
während
sie gute mechanische und physikalische Eigenschaften aufweist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung kann Fasern
und textile Flächengebilde
(Gewebe) zur Verfügung
stellen, die in der Lage sind, sowohl saures Gas und basisches Gas
zu absorbieren, deren Eigenschaften einander entgegengesetzt sind.
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Die bevorzugte Faser und Flächengebilde
gemäß der Erfindung
sind vorteilhaft, in dem sie leicht zu handhaben sind, dass sie
gute mechanische und physikalische Eigenschaften in einem solchen
Maß aufweisen,
dass sie in jegliche gewünschte
Form verarbeitet und bearbeitet werden können, und dass sie leicht regeneriert
werden können.
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Die vorliegende Erfindung stellt
eine Faser zum Absorbieren von saurem oder basischem Gas zur Verfügung, dadurch
gekennzeichnet, dass sie aufweist (a) einen Carboxylgruppengesamtgehalt
von 2,5 bis 6,0 mmol/g, von denen Carboxylgruppen von 30 bis 95
mol % freie Carbo xylgruppen sind und die übrigen 70 bis 5 mol % in Salzform
vorliegen, mit (i) einem oder mehreren Metallen ausgewählt aus
K, Na, Ca, Mg und Al und gegebenenfalls auch mit (ii) anderem Metall
oder anderen Metallen, wobei der Gesamtgehalt an dem anderen Metallcarboxylat
in der Faser von 0 bis 0,4 mmol/g liegt; und (b) sowohl einen Absorptionsgrad
an saurem Gas, gemessen nach dem folgenden Testverfahren I, von
70 oder mehr, wie einen Absorptionsgrad an basischem Gas, gemessen
nach dem folgenden Testverfahren II, von 80% oder mehr:
Testverfahren
I
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Ein Gramm einer Faserprobe absolut
getrocknet bei 105°C
verweilt in einer Standardatmosphäre bei 20°C und 65% relativer Feuchte
10 Stunden oder länger,
wird dann luftdicht in einem Tedlar-Beutel zusammen mit 1000 ml
eines Mischgases umfassend Luft und mit einer Essigsäurekorizentration
von 50 ppm versiegelt und bei 20°C
2 Stunden darin belassen; und die Essigsäurekonzentration im Mischgas
in dem Beutel wird gemessen, woraus die Abnahme an Essigsäuregas darin
erhalten wird, die den Absorptionsgrad des sauren Gases in der Faserprobe
angibt;
Testverfahren II
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Ein Gramm einer Faserprobe absolut
getrocknet bei 105°C
verweilt in einer Standardatmosphäre bei 20°C und 65% relativer Feuchte
10 Stunden oder länger,
wird dann luftdicht in einem Tedlar-Beutel zusammen mit 1000 ml
eines Mischgases umfassend Luft und mit einer Ammoniakkonzentration
von 100 ppm versiegelt und bei 20°C
2 Stunden darin belassen; und die Ammoniakkonzentration im Mischgas
in dem Beutel wird gemessen, woraus die Abnahme an Ammoniakgas darin
erhalten wird, die den Absorptionsgrad des basischen Gases in der
Faserprobe angibt.
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Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Faser
eine vernetzte Acrylfaser, bei der die Zunahme des Stickstoffgehaltes
aus einer Hydrazinvernetzung resultiert und zwischen 1,0 und 8,0
Gew.-% beträgt;
sie weist von 2,5 bis 6,0 mmol/g, bevorzugt 3,0 bis 6,0 mmol/g Carboxylgruppen
auf, die in einem Teil der verbleibenden Nitrilgruppen eingebracht
sind, während
sie Amidgruppen aufweist, die in den übrigen Teil davon eingebracht sind,
während
der Anteil der Menge an freien Carboxylgruppen zur Menge der gesamten
Carboxylgruppen zwischen 30 und 95 mol-% liegt, bevorzugt zwischen
40 und 90 mol-%.
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Eine Absorptionsfaser gemäß der vorliegenden
Erfindung, die, wenn sie in einer Menge von einem Gramm pro 500
ml in Wasser dispergiert ist, einen pH im Gleichgewicht von 5,0
bis 8,0 aufweist, ist ferner bevorzugt, da sie bessere Ergebnisse
liefert. Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Absorptionsgewebe
für saures
oder basisches Gas, das die Absorptionsfasern für saures oder basisches Gas
in einer Menge von 5 Gew.-% oder mehr enthält.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird nun
nachfolgend ausführlich
beschrieben. Die Absorptionsfaser für saures oder basisches Gas
gemäß der vorliegenden
Erfindung weist sowohl einen Absorptionsgrad für saures Gas, gemessen nach
dem Testverfahren I von 70% oder mehr auf, bevorzugt 80% oder mehr,
und einen Absorptionsgrad für
basisches Gas, gemessen nach dem Testverfahren II von 80% oder mehr
auf, bevorzugt 90% oder mehr. Wenn die Gasabsorptionsgrade der Faser
geringer sind als die definierten Bereiche, ist dies für die praktische
Verwendung der Faser ungünstig,
da die Konzentrationen an saurem und basischem Gas, die in der Faser
bleiben, hoch sind.
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Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Faser
eine vernetzte Acrylfaser, die von Acrylfaser ausgeht, die aus einem
Acrylnitrilpolymer hergestellt ist (nachfolgend als AN bezeichnet)
mit einem AN-Gehalt von 40 Gew.-% oder mehr, insbesondere 50 Gew.-%
oder mehr. Die Faser kann in jegli cher Form vorliegen, beispielsweise
als Kurzfaser, Kabel, Maschenware oder Gewebe und Vliesstoff (Nonwoven),
und es kann auch ein Halbzeug sein, das auf halbem Wege der Faserherstellung
erhältlich
ist, Abfallfaser oder dergleichen. Das AN-Polymer kann irgendeines
von AN-Homopolymeren
und AN-Copolymeren sein, die AN und andere Comonomere umfassen.
Die Comonomere umfassen, beispielsweise, Vinylhalogenide und Vinylidenhalogenide; (Meth)acrylate
[der hier verwendete Ausdruck (Meth) soll sowohl Meth-freie Verbindungen
und Meth-haltige Verbindungen umfassen]; Sulfonsäuregruppen enthaltende Monomere,
wie Methallylsulfonsäure
und p-Styrolsulfonsäure
und ihre Salze; Carbonsäuregruppen
enthaltende Monomere wie (Meth)acrylsäure und Itaconsäure und
ihre Salze; und andere Monomere wie Acrylamid, Styrol und Vinylacetat.
Die Mittel zum Herstellen der Ausgangsacrylfaser sind nicht speziell
beschränkt
und können
irgendeines der bekannten sein.
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Um eine Hydrazinvernetzungsstruktur
in die Acrylfaser einzubringen, ist jedes Mittel einsetzbar, das die
Zunahme des Stickstoffgehalts der Faser so steuert, dass er zwischen
1,0 und 8,0 Gewichts-% liegt. In der Industrie ist jedoch ein Mittel
bevorzugt, bei dem die Faser bei einer Temperatur von 50 bis 130°C, bevorzugt von
85 bis 130°C, über 1 bis
8 Stunden, bevorzugt von 1 bis 4 Stunden behandelt wird, um dadurch
der Faser eine Hydrazinkonzentration von 3 bis 80 Gewichts-%, bevorzugt
von 5 bis 40 Gewichts-% zu geben Die hier angegebene Zunahme des
Stickstoffgehalts der Faser gibt den Unterschied zwischen dem Stickstoffgehalt
der Acrylfaser am Anfang und dem der mit Hydrazin vernetzten Acrylfaser
an.
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Wenn die Zunahme des fraglichen Stickstoffgehalts
unter der untersten Grenze des definierten Bereichs liegt, kann
die hier erhaltene fertige Faser keine zufriedenstellenden physikalischen
Eigenschaften aufweisen, was dazu führt, dass dieses bevorzugte
Ziel der Erfindung nicht erreicht wird. Wenn sie hingegen über dem
obersten Grenzwert liegt, kann die fertige Faser keine Fähigkeit
zum zufriedenstellenden Absorbieren von sauren und basischen Gasen
aufweisen, was auch dazu führt,
dass das wesentliche Ziel der Erfindung nicht erreicht wird. Die
zur Erhöhung
des fraglichen Stickstoffgehalts notwendigen Bedingungen, der hier
spezifisch so definiert ist, dass er zwischen 1,0 und 8,0 Gewichts-%
liegt, können
leicht bestimmt werden, indem der Zusammenhang zwischen den Reaktionsfaktoren
wie Reaktionstemperatur, Konzentration der Reaktionspartner und
Umsetzungsdauer und der Zunahme des Stickstoffgehalts der erhaltenen
Faser durch Experimente geklärt
wird. Das einsetzbare Hydrazin umfasst, zum Beispiel, Hydrazinhydrat,
Hydrazinsulfat, Hydrazinhydrochlorid, Hydrazinnitrat und Hydrazinhydrobromid.
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Um die Nitrilgruppen durch Hydrolyse
im Wesentlichen zu entfernen, die ohne Vernetzung mit Hydrazin in
der Faser verbleiben, um dadurch schließlich in die Faser Carboxylgruppen
von 2,5 bis 6,0 mmol/g zusammen mit Amidogruppen zum Ausgleich einzuführen, ist
ein Mittel einsetzbar, bei dem die Ausgangsfaser in eine wässrige Lösung einer
basischen Substanz wie einem Alkalimetallhydroxid oder Ammoniak
oder in eine wässrige
Lösung
einer Mineralsäure
wie Salpetersäure,
Schwefelsäure
oder Salzsäure
getaucht wird, oder ein Mittel, bei dem sie in eine solche wässrige Lösung unter
Wärmeanwendung
eingetaucht wird. Falls es gewünscht
ist, kann die Ausgangsfaser zusammen mit der Einführung der
Vernetzungsbindungen darin hydrolysiert werden. Wenn jedoch der
Carboxylgruppengehalt der fertigen Faser unter der untersten Grenze
des definierten Bereichs liegt, kann die Faser nicht die praktische
Anwendbarkeit aufweisen, um saure oder basische Gase zufriedenstellend
zu absorbieren. Wenn er hingegen über der obersten Grenze liegt,
kann die Faser keine zufriedenstellenden physikalischen Eigenschaften
aufweisen.
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Die zur Steuerung des Carboxylgruppengehalts
der erfindungsgemäßen Faser
auf zwischen 2,5 und 6,0 mmol/g notwendigen Bedingungen kön nen leicht
durch Klären
des Zusammenhangs zwischen den Reaktionsfaktoren wie Reaktionstemperatur,
Konzentration der Reaktionspartner und Umsetzungsdauer und der Menge
der in die Faser einzuführenden
Carboxylgruppen durch Experimente bestimmt werden.
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Die auf diese Weise eingeführten Carboxylgruppen
sollen im Wesentlichen aus ihren Salzen bestehen mit mindestens
einem oder mehreren Metallen ausgewählt aus K, Na, Ca, Mg und Al
und freien Carboxylgruppen von 30 bis 95 mol-% bezogen auf die Gesamtmenge
an Carboxylgruppen, die in der Faser vorhanden sind. Zu diesem Zweck
ist, zum Beispiel, ein Verfahren einsetzbar, bei dem der pH der
Faser auf zwischen 4,0 und 7,0 durch Zugabe von mindestens einem
oder mehreren Hydroxiden zur Faser eingestellt wird, wobei eines
oder mehrere ausgewählt
sind aus K, Na, Ca, Mg und Al, wenn die Faser mit einer Säure hydrolysiert
wurde; oder ein Verfahren, bei dem der pH der Faser auf zwischen
4,0 und 7,0 durch Zugabe von mindestens einer oder mehreren Säuren zur
Faser eingestellt wird, wobei eine oder mehrere ausgewählt sind
aus Schwefelsäure,
Salzsäure,
Salpetersäure
und Phosphorsäure,
um dadurch einen Teil der Carboxylgruppen in der Faser in saure
umzuwandeln, wenn die Faser mit Alkali hydrolysiert wurde. Insbesondere
wenn eines oder mehrere divalente Metallsalze in die Faser eingeführt werden,
wird bevorzugt ein Verfahren eingesetzt, bei dem ein Teil der Carboxylgruppen
in der Faser in salzartige mit K und/oder Na umgewandelt werden
und danach eines oder mehrere Metallsalze ausgewählt aus Nitraten, Hydrochloriden
und Phosphaten mit Ca, Mg und Al zur Faser hinzugegeben werden,
um dadurch einen Teil der Carboxylgruppen in der Faser in ihre Metallsalze
umzuwandeln. Dieses Verfahren ist besonders bevorzugt, da die Feinstruktur
der dadurch behandelten Faser halb gequollen sein kann und die Umwandlung
der Carboxylgruppen in ihre Metallsalze schnell und gleichmäßig in die Tiefe
der Faser vorgenommen werden kann. Die so behandelte Faser mit den darin
enthaltenen Metallsalzen wird dann mit Wasser gewaschen, mit Öl nachbehandelt
und getrocknet.
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Wenn der Gehalt an freien Carboxylgruppen
in der Faser unter dem untersten Grenzwert des definierten Bereichs
liegt ist die Fähigkeit
der Faser zum Absorbieren von basischem Gas gering und die Gasabsorptionsrate
der Faser ist auch gering. Wenn er jedoch über dem obersten Grenzwert
liegt, ist die Fähigkeit
der Faser zum Absorbieren von saurem Gas gering und die Gasabsorptionsrate
der Faser ist auch gering. Da die Faser der vorliegenden Erfindung
dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Vielzahl von Gasen absorbieren kann,
deren Eigenschaften einander widersprechen, dass die Gasabsorptionsmenge
der Faser groß ist
und dass die Gasabsorptionsrate der Faser hoch ist, ist das Verhältnis der
freien Hydroxylgruppen zu den Metallcarboxylatgruppen in der Faser
ein besonders bedeutender Faktor. Ferner kann, wie ausführlich nachfolgend erwähnt wird,
die durch die vorliegende Erfindung herstellbare Faser leicht regeneriert
werden. Insbesondere da die durch die Faser der Erfindung zu erreichende
Absorption von saurem oder basischem Gas eine reversible Reaktion
ist und da die Menge an durch die Faser zu absorbierendem Gas einer
Einheitsmenge in Abhängigkeit
von der Konzentration an saurem oder basischem Gas in der umgebenden
Atmosphäre
bestimmt ist, können
die sauren und basischen Gase, wenn sie von der Faser absorbiert
sind, davon freigesetzt werden, nachdem die Faser reiner Luft ausgesetzt
wird, wodurch die Gasabsorptionsfähigkeit der Faser leicht regeneriert
werden kann oder das heißt,
die Faser wird leicht in ihren ursprünglichen Zustand wiederhergestellt.
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Wenn andere Metallcarboxylate als
Carboxylate mit K, Na, Ca, Mg oder Al in der Faser sind, sind sie zum
Absorbieren von sauren oder basischen Gasen unwirksam oder für den menschlichen
Körper
schädlich, und
diese sind nicht immer als Bestandteil in der erfindungsgemäßen Faser
empfohlen. In der Faser der vorliegenden Erfindung ist die Ge genwart
anderer Metalle, die aus irgendwelchen besonderen Verfahren zur
Faserherstellung erhalten sind, nicht ausgeschlossen, aber der Metallgehalt
soll, bezogen auf die Metallcarboxylate, höchstens bis zu 0,4 mmol/g oder
weniger betragen.
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Um die Faser der vorliegenden Erfindung
mit einer besonders hohen Zugfestigkeit herzustellen, ist es wünschenswert,
eine Acrylfaser mit hohen Dichroismus als Ausgangsfaser auszuwählen, wie
es nachfolgend ausführlich
beschrieben wird.
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Als Mittel zum Erreichen der vorliegenden
Erfindung wird bevorzugt ein Gerät
eingesetzt, das einen mit einem Pumpenzirkulationssystem ausgerüsteten Reaktionstank
umfasst, in den in der Reihenfolge die Ausgangsacrylfaser in den
Reaktor eingebracht wird, die vorgesehene Vernetzungsstruktur in
die Faser eingeführt
wird und die Faser hydrolysiert und verarbeitet wird, um dadurch
Metallsalze darin auszubilden, da das Gerät sicher ist und der Prozess
gleichmäßige Umsetzungen
erreichen kann. Ein typisches Beispiel dieses Gerätetyps (umfassend
einen mit einem Pumpenzirkulationssystem ausgerüsteten Reaktionstank) ist ein
Druckreaktor.
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Damit die vorliegende Erfindung die
gewünschte
saures oder basisches Gas absorbierende Faser mit praktikablen physikalischen
Eigenschaften und mit einem hohen Grad an Absorptionsfähigkeit
für saures
oder basisches Gas zur Verfügung
stellen kann, ist es besonders wünschenswert,
als Ausgangsfaser eine Acrylfaser mit den folgenden Merkmalen einzusetzen.
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Spezifisch ist als Ausgangsfaser
eine Acrylfaser eines AN-Polymers wünschenswert, derart, dass die Polymermoleküle, die
die Faser bilden, gut orientiert sind und dass der Dichroismus mit
Kongorot (nachfolgend als CR bezeichnet) der Faser 0,4 oder mehr;
bevorzugt 0,5 oder mehr beträgt.
Der CR-Dichroismus kann gemäß dem in
Polymer Chemistry 23 (252), 193 (1966) beschriebenen Verfahren erhalten
werden.
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Das Mittel zum Herstellen der Acrylfaser
dieses Typs ist nicht spezifisch definiert und jegliches bekannte
Mittel ist einsetzbar, sofern die produzierte Faser den oben definierten
CR-Dichroismus ertüllt.
insbesondere wird bevorzugt ein industrielles Mittel zum Erreichen
eines Gesamtstreckungsgrades der Faser von 4-fach oder höher eingesetzt,
bevorzugt 8- fach
oder höher,
und Erreichen eines Schrumpfgrades der Faser bei ihrem Produktionsprozess
von 40% oder weniger, bevorzugt 30% oder weniger, wodurch die gewünschte Acrylfaser mit
Vorteil hergestellt werden kann.
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Es ist speziell wünschenswert, als Ausgangsfaser
eine gestreckte, aber nicht wärmebehandelte
Acrylfaser einzusetzen (diese Faser wird durch Verspinnen einer
Spinnmasse eines AN-Polymer auf übliche
Art gewonnen, und diese wird gestreckt und orientiert, aber keiner
Wärmebehandlung
wie einer Verdichtungsbehandlung in trockener Hitze oder einer Relaxationsbehandlung
unter nasser Hitze unterzogen; außerdem besitzt diese in Wasser
gequollene, gelartige Faser nach dem Nass- oder Trocken/Nass-Spinnen
gefolgt vom Strecken einen Wasserquellungsgrad von 30 bis 150%).
Die Ausgangsacrylfaser dieser Art weist ein hohes Dispersionsvermögen in Reaktionsflüssigkeit
auf, und außerdem
wird ein schnelles Eindringen der Reaktionsflüssigkeit in die Faser erreicht.
Deshalb kann die Einführung
von Vernetzungsbindungen in die Faser und die Hydrolyse der Faser
gleichmäßig und
schnell erreicht werden. Es braucht nicht erwähnt zu werden, dass der hier
genannte Wasserquellungsgrad einen Prozentanteil des Wassergehalts
der Faser ausgedrückt
relativ zum Gewicht der trockenen Faser angibt.
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Die erfindungsgemäße Faser ist dadurch gekennzeichnet,
dass sie eine Vielzahl von Gasen absorbieren kann, deren Eigenschaften
einander widersprechen, der Betrag der Gasabsorption der Faser hoch
ist und dass die Gasabsorptionsrate der Faser hoch ist. Dementsprechend
sind das Verhältnis
der Menge an freien Carboxylgruppen zu der der gesamten Carboxylgruppen
im Filter und der bevorzugte Gleichgewichts-pH der Faser dispergiert
in Wasser in einer Menge von einem Gramm pro 500 ml Wasser wichtige
Faktoren bei der vorliegenden Erfindung. Der Gleichgewichtswert
fällt bevorzugt
zwischen 5,0 und 8,0 z. B. zwischen 5,5 und 8,0. Wenn er unter oder über dem
definierten Bereich liegt, kann die Faser die Vielzahl von Gasen
ungünstig absorbieren,
was dazu führt,
dass nicht nur die Gasabsorptionsfähigkeit der Faser einseitig
ist, sondern auch die Farbechtheit der Faser verringert ist und
zusätzlich
die gefärbte
Faser verfärbt
wird. Wenn außerdem
der Gleichgewichts-pH-Wert
der Faser außerhalb
des definierten Bereichs liegt, ist dies ungünstig, da die Faser, wenn sie
in direktem Kontakt mit der Haut ist, oft die Haut aufrauhen kann.
Da die Faser der vorliegenden Erfindung sowohl salzartige Carboxylgruppen
(Carboxylatgruppen) und saure Carboxylgruppen (freie Carboxylgruppen)
darin eingeführt
aufweist, weist sie eine pH-Pufferwirkung auf, oder das heißt, die
Fähigkeit,
ihren pH-Wert so zu einzuhalten, dass er in den Bereich zwischen
neutral und schwach sauer fällt,
von dem angenommen wird, das er für die Haut gut ist. Eine solche
pH-Pufferwirkung der Faser der Erfindung wird hier besonders als
bemerkenswerter Effekt der Faser genannt.
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Die Bedingungen zum Erreichen des
Gleichgewichts-pH-Werts der Faser von 5,0 bis 8,0 können schwanken,
in Abhängigkeit
von Verhältnis
der Anzahl freier Carboxylgruppen zu der der gesamten Carboxylgruppen
in der Faser und sogar von der Art der Carboxylatgruppen darin,
kann aber durch Abklären
des Verhältnisses
zwischen den Reaktionsfaktoren durch Experimente leicht bestimmt
werden, wie des ReaktionspH bei der Metallsalzbehandlung, der Konzentration
der Reaktionspartner und der Reaktionsdauer der Behandlung und dem
Wert des Gleichgewichts-PH der Faser.
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Das hier genannte saure Gas kann
Gase von sauren Verbindungen umfassen wie beispielsweise organische
Säuren
wie Ameisensäure,
Essigsäure,
Propionsäure,
Buttersäure
und Valeriansäure
und anorganische Säuren,
während
das basische Gas Gase von basischen Verbindungen umfassen kann wie
beispielsweise Amine wie Methylamin, Ethylamin, Propylamin, Diethylamin,
Trimethylamin, Triethylamin und Ammoniak.
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Die vorliegende Erfindung umfasst
ein Flächengebilde
zur Absorption für
saure oder basische Gase, das teilweise die Faser zum Absorbieren
von saurem oder basischem Gas der Erfindung in einer Menge von 5
Gew.oder mehr umfasst. Die äußere Erscheinung
des erfindungsgemäßen Flächengebildes
kann irgendeines von Fäden,
Garne (darunter Wickelgarn), Filamente, gewebte Flächengebilde,
Maschenware, Vliesstoffe (Nonwovens), papierartige Flächengebilde,
Bahnen, Laminate und Flockmaterial (darunter kugelförmige und bauschige)
umfassen, die von äußeren Überzügen bedeckt
sein können.
Bezüglich
der Form der Faser der Erfindung, die für das Flächengebilde vorgesehen ist,
kann die Faser mit anderem Material gemischt sein und in ein Flächengebilde
ausgebildet sein, das die Faser im Wesentlichen gleichmäßig darin
enthält.
Wenn das Flächengebilde
eine Vielzahl von Schichten umfasst, kann die Faser in irgendeiner
oder mehreren der Schichten vorhanden sein oder kann in allen Schichten
in einem bestimmten Verhältnis
verteilt sein.
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Dementsprechend umfasst das Flächengebilde
der vorliegenden Erfindung zahllose Varianten von Kombinationen
seiner äußeren Erscheinung
und der Form der für
das Flächengebilde
vorgesehenen Faser, wie die hier oben erwähnten. Deshalb kann, da die
Faser der vorliegenden Erfindung viele Funktionen aufweist, wie
die hier oben erwähnten,
das fertige Flächengebilde
der Erfindung in geeigneter Weise bestimmt werden und Betrachtung
beispielsweise der Verwendungsweise (zum Beispiel unter Betrachtung,
wann es in welcher Jahreszeit verwendet wird; unter Betrachtung
der Eignung für
sportliche Betätigung;
unter Betrachtung wie es für
Unterbekleidung, Oberbekleidung oder Kleidung zum Tragen zwischen
Unterbekleidung und Oberbekleidung verwendet wird; unter Betrachtung
seiner Verwendung als Vorhänge,
Teppiche, Bettzeug, Kissen oder Einlegesohlen; und unter Betrachtung
seiner Verwendung in Klimaanlagen), seiner notwendigen Funktionen
und der Art wie die Faser der Erfindung wirkt, um ihre Funktionen
zu äußern.
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Mit ausführlichem Bezug zur Struktur
des Flächengebildes
der Erfindung umfasst es gleichmäßige Mischungen
wie sie durch einfaches Mischen nur der Fasern der Erfindung oder
durch einfaches Mischen der Fasern der Erfindung und anderer Materialien
hergestellt werden, und Laminate aus 2 bis 5 Schichten wie sie durch
Anbringen von Schichten anderer Materialien an Schichten solcher
Mischungen oder sandwichartige Schichtung anderer Materialien zwischen
Schichten solcher Mischungen, zum Beispiel über einen Klebstoff dazwischen
oder durch Heißversiegeln
gefolgt vom Integrieren hergestellt werden.
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Es kann ferner von einem Träger getragene
Laminate umfassen, bei denen Aufbauschichten nicht positiv integriert
sind.
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Die Verwendung des fertigen Produkts
gebildet aus dem Flächengebilde
der Erfindung ist breit, wie es oben erwähnt ist. Zum Beispiel kann
das Flächengebilde
als Bekleidung für
Menschen verwendet werden, als Bettwaren wie Bettdecken, Kissen
und Polster, in Innendekorationen wie typisch als Vorhänge und
Teppiche, und sogar in verschiedenen anderen Bereichen zur Klimatisierung
und Desodorierung.
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Deshalb sind in Abhängigkeit
von der Verwendung des Flächengebildes,
einschichtige Strukturen oder mehrschichtige Laminatstrukturen mit
dem Flächengebilde
hergestellt, die ferner von irgendwelchen anderen Über zügen bedeckt
sein können,
damit das Flächengebilde
zufriedenstellend die vorgesehenen Funktionen in diesen Produkten
zeigen kann.
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Das Flächengebilde der vorliegenden
Erfindung umfasst die Absorptionsfaser für saures oder basisches Gas
der Erfindung in einer Menge von 5 Gew.-% oder mehr. Deshalb kann
es irgendwelche andere Materialien, wie Fasern, Gummi, Harze und
Kunststoffe in einer Menge von 95 Gew.-% des Gesamtgewichts enthalten.
Wenn das Flächengebilde
nur aus der erfindungsgemäßen Faser
gebildet ist oder aus 100 Gew.-% der erfindungsgemäßen Faser
gebildet ist, umfasst es kein anderes Material. Im allgemeinen ist,
wo das Flächengebilde
der Erfindung aus einer Mischung gebildet ist, die die erfindungsgemäße Faser
und andere Materialien enthält,
die Menge der erfindungsgemäßen Faser
im Flächengebilde
5 Gew.-% oder mehr, bevorzugt 10 Gew.-% oder mehr. Wenn es weniger
als 5 Gew.-% sind, kann das Flächengebilde,
obwohl es die erfindungsgemäße Faser
umfasst, die günstigen
Funktionen der Faser nicht zufriedenstellend zeigen.
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Die Kombination der erfindungsgemäßen Faser
und anderer Materialien zur Konstruktion des erfindungsgemäßen Flächengebildes
ist bevorzugt, da es die Funktionen des Flächengebildes weiter verbessert. Obwohl
die erfindungsgemäße Faser
verschiedene vorteilhafte Funktionen aufweist, wie die oben genannten, wird
sie bevorzugt in modischere Flächengebilde
mit viel stärker
verbesserten Funktionen, Griff und Färbbarkeit in lebhaften Farben
ausgebildet. Wo außerdem
die Faser der Erfindung mit irgendeiner andersartigen Faser gemischt
ist, kann und die Verarbeitbarkeit und Bearbeitbarkeit der erhaltenen
Mischung sehr verbessert sein.
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Andere Fasern zum Kombinieren mit
der erfindungsgemäßen Faser
zur Ausbildung eines Flächengebildes
sind in keiner Weise beschränkt,
sondern können
alle gewöhnlichen
sein, darunter beispielsweise, Natur fasern, Synthesefasern, halbsynthetische
Fasern, Kunstfasern und sogar anorganische Fasern und Glasfasern,
wenn sie akzeptabel sind. Die Materialien zum Kombinieren mit der
Faser oder dem Flächergebilde
der Erfindung sind nicht nur auf Fasern beschränkt, sondern können irgendwelche
anderen sein. Wie oben erwähnt,
kann das Flächengebilde
mit Folie laminiert sein; oder die Faser kann in Folie eingebettet
sein, um ein Flächengebilde
auszubilden. Auf diese Weise sind auch Kunststoffe und Gummimaterialien
darin einsetzbar. Besonders bevorzugte Beispiele anderer Fasern,
die zum Kombinieren mit der erfindungsgemäßen Faser geeignet sind, umfassen
Naturfaser wie beispielsweise Wolle oder Baumwolle; Synthesefaser
wie Polyester-, Polyamid- oder Polyacrylfaser; und sogar Rayon und
polynosische Faser.
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Das Flächengebilde, das die Faser
der Erfindung in einer Menge von 5 Gew.-% oder mehr umfasst, kann
die Funktionen der Faser aufgrund des synergistischen Effekts der
Faser der Erfindung und damit kombinierten anderen Materialien zufriedenstellend
zeigen, obwohl der Gehalt der erfindungsgemäßen Faser im Flächengebilde
gering ist. Da das erfindungsgemäße Flächengebilde
ferner aus einer Kombination der erfindungsgemäßen Faser und anderer Materialien
ausgebildet ist, kann es zusätzliche
Funktionen aufweisen. Auf diese Weise kann die vorliegende Erfindung
eine Vielfalt an Endprodukten mit verschiedenen Funktionen zur Verfügung stellen.
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Eine beliebte Ausführungsform
des Flächengebildes
ist ein Vliesstoff (Nonwoven). Wo die Faser der Erfindung in ein
solches Vlies ausgebildet wird, ist es wünschenswert, dass die Faser
eine Kurzfaser ist und mit irgendwelchen anderen Materialien vermischt
ist, zum Beispiel mit Cellulosefaser, Zellstoff und Synthesefaser.
Insbesondere ist Vliesstoff zur Verwendung empfohlen, die hohe Dimensionsstabilität erfordert,
der die erfindungsgemäße Faser
und heißklebbare
Faser umfasst und in dem der Anteil der erfindungsgemäßen Faser
bevorzugt von 5 bis 80 Gew.-% beträgt. Die hier einsetzbare heißklebbare
Faser kann irgendeine sein, die Klebfähigkeit unter Wärmeeinfluss
zeigt und kann zum Beispiel Mischfasern gebildet aus einer Komponente mit
niedrigem Schmelzpunkt und einer Komponente mit hohem Schmelzpunkt
umfassen, wie Polyethylen-Polypropylenfaser, Polyethylen-Polyesterfaser
und Polyester-Polyesterfaser. Der Vliesstoff mit der erfindungsgemäßen Faser
ist, wenn er mit dem menschlichen Körper in Kontakt gehalten ist,
gut für
die Haut, während
er Wasserabsorptionsvermögen
aufweist und deshalb zur Verwendung geeignet ist, wo das Flächengebilde
seine Absorptionsfähigkeit
für saures
oder basisches Gas zeigen soll.
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Zum Beispiel ist der Vliesstoff mit
der erfindungsgemäßen Faser
geeignet zur Verwendung für
Windeln und Inkontinenzvorlagen. Er kann nicht nur für die Deckschicht
verwendet werden, sondern auch als deren Rückenschicht. Zur Verwendung
des Vliesstoffes für
Windeln oder Vorlagen kann deshalb die Menge an in hohem Maß Wasser
absorbierendem Polymer darin reduziert sein. Da außerdem die
Faser der vorliegenden Erfindung ein hohes Wasserabsorptionsvermögen aufweist
und eine mikrobiozide Eigenschaft aufweist, sind aus dem Flächengebilde
hergestellte Kleidungsstücke
ferner vorteilhaft, indem der Träger
sich nicht mufflig fühlt, während seine/ihre
Haut dadurch nicht aufgerauht wird, obwohl es über einen langen Zeitraum getragen
wird. Um die Merkmale der Faser der vorliegenden Erfindung noch
effektiver zu nutzen, ist es wünschenswert,
dass die Faser im Flächengebilde
auf der Seite ist, auf die die sauren oder basischen Gase einwirken.
-
Der Grund, weshalb die Faser zum
Absorbieren von saurem oder basischem Gas der vorliegenden Erfindung
einen solch hohen Grad an Absorptionsvermögen für saures oder basisches Gas
aufweist, während sie
gute physikalische Eigenschaften aufweist, ist noch nicht vollständig geklärt, kann
aber wie folgt betrachtet werden.
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Wenn die Faser der vorliegenden Erfindung
von einem AN-Polymer ausgeht, kann sie im Wesentlichen keine Nitrilgruppe
darin aufweisen. In der Faser dieses Typs können deshalb die an jede Polymerkette gebundenen
Seitenketten stickstoffhaltige Vernetzungsstrukturen aufweisen,
wie sie durch die Umsetzung mit Hydrazin gebildet werden, und freie
Carboxylgruppen, Metallcarboxylatgruppen und Amidogruppen, wie sie durch
Hydrolyse von Nitrilgruppen gebildet werden. Dementsprechend ist
der Grund, weshalb die erfindungsgemäße Faser saure und basische
Gase absorbiert, dass basisches Gas mit den freien Carboxylgruppen
umgesetzt werden kann, die in der Faser vorhanden sind, durch Säure-Base-Reaktion zwischen
diesen, während saures
Gas mit den Metallcarboxylatgruppen umgesetzt werden kann, die darin
vorhanden sind, auch durch Säure-Base-Reaktion
zwischen diesen. Da die Säure-Base-Reaktion eine reversible
Reaktion ist, kann die Gasabsorptionsfähigkeit der Faser leicht regeneriert
werden, oder das heißt,
die Faser kann leicht in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt
werden. Wie oben erwähnt
weist die Faser der Erfindung einen hohen Grad an Absorptionsfähigkeit
für saures
oder basisches Gas auf, während
sie gute physikalische Eigenschaften aufweist. Dies kann so betrachtet
werden, dass die Faser, weil sie Vernetzungsstrukturen darin aufweist, noch
ihre eigene Garnbildungseigenschaft beibehalten kann, selbst nachdem
Nitrilgruppen darin, die unabdingbar sind für die Garnbildungseigenschaft
von Acrylfaser, in Carboxylgruppen umgewandelt sind.
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Zusätzlich zur Absorptionsfähigkeit
für saures
oder basisches Gas weist die Faser der Erfindung eine gute Verarbeitbarkeit
und Bearbeitbarkeit auf, die sich signifikant von ihrer orientierten
Struktur ableitet, die durch ihren CR-Dichroismuswert bestätigt werden
kann, und aus der intramolekularen und intermolekularen lonenvernetzung
mit den darin vorhandenen polyvalenten Metallen.
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Obwohl sie einen so hohen Grand an
Absorptionsfähigkeit
für saures
oder basisches Gas aufweist, kann die Faser der vorliegenden Erfindung,
nachdem sie große
Mengen an sauren und basischen Gasen absorbiert hat, leicht in ihren
ursprünglichen
Zustand zurückversetzt
werden. Wie oben erwähnt
wurde, kann die Faser der Erfindung, nachdem sie einmal saure und
basische Gase absorbiert hat, die Gase daraus abgeben, wenn sie
sauberer Luft ausgesetzt wird, was dazu führt, dass die Gasabsorptionsfähigkeit
der Faser leicht regeneriert werden kann oder das heißt, die
Faser kann leicht in ihren ursprünglichen
Zustand zurückversetzt werden.
Um die Regeneration oder Wiederherstellung der Faser weiter zu erleichtern,
kann irgendein zusätzliches
Mittel darin eingesetzt sein. Zum Beispiel, wo es gewünscht ist,
das Absorptionsvermögen
für basisches Gas
zum ursprünglichen
Wert wiederherzustellen, kann die Faser mit einer schwachen Säure behandelt
werden, wie Essigsäure
oder Ameisensäure,
oder mit einer verdünnten
anorganischen Säure
und danach mit Wasser gewaschen werden; und wo es gewünscht ist,
das Absorptionsvermögen
für saures
Gas der Faser zum ursprünglichen
Wert wiederherzustellen, kann die Faser mit wässrigem Ammoniak oder mit einer
verdünnten
alkalischen Lösung
behandelt und danach mit Wasser gewaschen werden.
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Nun wird die Erfindung nachfolgend
konkret mit Bezug zu den folgenden Beispielen beschrieben, in denen
Teile und Prozente Gewichtsanteile sind, sofern nichts anders speziell
angegeben ist.
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Das Absorptionsvermögen von
Faserproben für
saures oder basisches Gas, die Menge aller Carboxylgruppen in Faserproben,
die Menge aller Metallcarboxylatgruppen darin (meq/g), die Menge
an freien Carboxylgruppen darin (meq/g), das pH-Puffervermögen der
Faserproben (μeq/g)
und der pH von Faserproben eingetaucht in Wasser, alle in den folgenden
Beispielen angegeben, wurden gemäß der unten
erwähnten Verfahren
erhalten. Alle Gasabsorptionstests wurden in Atmosphäre (bei
1 atm) ausgeführt.
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(1) Menge aller Carboxylgruppen
(meq/g)
-
Ungefähr 1 g einer Faserprobe, die
vollständig
getrocknet wurde, wurde auf (x) g eingewogen, zu der 200 ml einer
wässrigen
Lösung
von 1 N Salzsäure
hinzugegeben wurden. Nach 30 Minuten Stehenlassen wurde die erhaltene
Mischung durch einen Glasfilter filtriert und dann mit hinzugegebenem
Wasser gewaschen. Diese Behandlung mit Salzsäure wurde dreimal wiederholt.
Dann wurde die Faserprobe vollständig
mit Wasser gewaschen, bis der pH des aus der Filtration der Faserprobe
erhaltenen Filtrats einen pH von 5 oder mehr aufweist. Danach wurde
die Probe in 200 m Wasser gegeben, das dann durch Zugabe einer wässrigen
Lösung von
1 N Salzsäure
auf einen pH von 2 eingestellt wurde. Danach wurde die Titrationskurve
der Probe nach einem gewöhnlichen
Verfahren unter Verwendung einer wässrigen Lösung von 0,1 N Natriumhydroxid
erhalten. Aus der Titrationskurve wurde die Menge (Y ml) der wässrigen
Natriumhydroxidlösung
erhalten, die von den in der Faserprobe vorhandenen Carboxylgruppen
beansprucht wurde. Daraus wurde gemäß der folgenden Gleichung die
Menge an Carboxylgruppen erhalten, die in der Faserprobe vorhanden
sind.
-
Menge aller Carboxylgruppen (meq/g)
= 0,1 Y/X
-
(2) Menge an freien Carboxylgruppen
(meq/g)
-
Ungefähr 1 g einer Faserprobe, die
vollständig
getrocknet wurde, wurde auf (x) g eingewogen, zu der 200 ml Wasser
und (Z1) ml einer wässrigen
Lösung
von 0,1 N Natriumhydroxidlösung
zugegeben wurden, die der Menge aller Carboxylgruppen equivalent
ist, die in der Probe vorhanden sind. Die erhaltene Mischung wurde
1 Stunde lang gerührt
und dann durch einen Glasfilter filtriert, um die Faser abzutrennen.
Dann wurde das erhaltene Filtrat durch Neutralisation mit einer
wässrigen
Lösung
von 0,1 N Salzsäure
titriert, wobei Phenolphthalein als Indikator verwendet wurde. Die
Menge (Z2 ml) der wässrigen
Lösung
von Salzsäure,
die zur Neutralisation verbraucht wurde, wurde erhalten, aus der
gemäß der folgenden
Gleichung die Menge an freien Carboxylgruppen erhalten wurde, die
in der Probe vorhanden ist.
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Menge an freien Carboxylgruppen (meq/g)
= [0,1 (Z1 – Z2)]/X
-
(3) Absorptionsvermögen für basisches
Gas
-
Ein Gramm einer Faserprobe, die bei
105°C absolut
getrocknet wurde, wurde in einer Standardatmosphäre bei 20°C und 65% rel. Feuchte über 10 Stunden
oder länger
konditioniert. Die so konditionierte Faserprobe wurde in einen Tedlar®-Beutel gegeben
und darin eingesiegelt, in den basisches Gas eingeführt wurde, bis
eine bestimmte Konzentration erreicht ist. Dann wurde die Probe
wie sie ist über
2 Stunden bei 20°C
unter den Bedingungen gehalten, und danach wurde die Gaskonzentration
im Beutel mit einem Gasdetektor gemessen. Aus der auf diese Weise
gemessenen Gaskonzentration, die im Beutel verblieb, und der Ausgangsgaskonzentration,
die darin war, wurde die Verringerung des basischen Gases im Beutel
erhalten.
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(4) Absorptionsvermögen für saures
Gas
-
Ein Gramm einer Faserprobe, die bei
105°C absolut
getrocknet wurde, wurde in einer Standardatmosphäre bei 20°C und 65% rel. Feuchte über 10 Stunden
oder länger
konditioniert. Die so konditionierte Faserprobe wurde in einen Tedlar®-Beutel gegeben
und darin eingesiegelt, in den saures Gas eingeführt wurde, bis eine bestimmte
Konzentration erreicht ist. Dann wurde die Probe wie sie ist über 2 Stunden
bei 20°C unter
den Bedingungen gehalten, und danach wurde die Gaskonzentration
im Beutel mit einem Gasdetektor gemessen. Aus der auf diese Weise
gemessenen Gaskonzentration, die im Beutel verblieb, und der Ausgangsgaskonzentration,
die darin war, wurde die Verringerung des sauren Gases im Beutel
erhalten.
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(5) pH-Puffervermögen (μeq/g):
-
Ungefähr 0,4 g einer Faserprobe,
die bei 105°C
absolut getrocknet wurde, wurde auf (X) g eingewogen, wozu 200 ml
Wasser hinzugegeben wurden. Dann wurde eine wässrige Lösung von 0,1 N Salzsäure oder eine
wässrige
Lösung
von 0,1 N Natriumhydroxid tropfenweise hinzugegeben, bis ein pH
von 5,0 für
die erstere oder pH von 7,0 für
die letztere erreicht wurden, worauf die verbrauchte Menge (Y ml)
der wässrigen
Lösung von
Salzsäure
oder Natriumhydroxid erhalten wurde. Aus den Daten wurde das pH-Puffervermögen der
Faserprobe für
die Säure
oder das Alkali gemäß der folgenden
Gleichung erhalten.
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pH-Puffervermögen (μeq/g) = 1000 Y/X
-
(6) pH der in Wasser getauchten
Faser
-
Ein Gramm einer Faserprobe, die bei
105°C vollständig getrocknet
wurde, wurde eingewogen, wozu 500 ml Wasser hinzugegeben wurden.
Dann wurde dies gerührt
und bei 20°C
1 Stunde lang dispergiert, worauf der Gleichgewichts-pN-Wert der
erhaltenen Faserdispersion gemessen wurde.
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Beispiel 1:
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12 Teile eines AN-Polymers zusammengesetzt
aus 90% AN und 10 Methylacrylat (nachfolgend als MA bezeichnet)
(das Polymer weist eine Grenzviskosität [h] von 1,5 in Dimethylformamid
bei 30°C
auf) wurden in 88 Teilen einer wässrigen
Lösung
von 48% Natriumrhodanid gelöst,
um eine Spinnlösung
herzustellen. Diese wurde auf übliche
Weise versponnen und gestreckt (bei einem Gesamtstreckverhältnis von
10fach), dann in einer Atmosphäre
mit einer trocken/nass-Temperatur = 120°C/60°C, danach in Hochdruckdampf
bei 125°C entspannt
(auf einen Schrumpfgrad von 30%) und schließlich gekräuselt, so dass eine Rohfaser
mit einer Einzelfaserfeinheit von 1,0 d (und mit einem CR-Dichroismus
von 0,56) erhalten wurde.
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Die oben hergestellte Rohfaser wurde
einer Vernetzungsbehandlung mit Hydrazin unterzogen und unter den
unten in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen hydrolysiert, dann 30 Minuten
lang in eine wässrige
Lösung von
1 N Salpetersäure
getaucht und mit Wasser gewaschen. Die Gewichtszunahme der Faser
nach der Vernetzung und die Menge an Carboxylgruppen, die in der
Faser nach der Hydrolyse vorhanden sind, wurde gemessen und unten
in Tabelle 2 gezeigt. Danach wurden diese faserproben zur pH-Einstellung
unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen bearbeitet, um modifizierte
Faserproben zu erhalten, wo ein Teil der darin vorhandenen Carboxylgruppen
in monovalente Metallcarboxylatgruppen umgewandelt wurden.
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Die Proben Nr. 1 bis 3 und 6 der
Erfindung und Vergleichsprobe Nr. 7 wurden dann mit einem der Metallsalze
unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen behandelt. Nach vollständigem Waschen
mit Wasser wurden sie getrocknet. Auf diese Weise wurden die Proben
Nr. 1 bis 9 wie in Tabelle 1 erhalten. Die charakteristischen Werte
und der Grad der Absorptionsfähigkeit
für saures
oder basisches Gas dieser Proben sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle
1
Tabelle
2
-
Es wurde gefunden, dass die Proben
Nr. 1 bis 5 der Faser zum Absorbieren von saurem oder basischem
Gas der vorliegenden Erfindung nicht nur die Fähigkeit aufweisen, in großem Umfang
sowohl saures Gas wie basisches Gas zu absorbieren, deren Eigenschaften
einander widersprechen, sondern auch ausgezeichnete Fasereigenschaften
und es wurde gefunden, dass sie bei Nachbehandlung wie Kandieren
beständig sind.
Außerdem
wurde gefunden, dass sie ein ausgezeichnetes pH-Puffervermögen aufweisen.
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Im Gegensatz zu diesen war die Probe
Nr. 6, bei der die Zunahme des Stickstoffgehalts aus der Hydrazinbehandlung
gering war, spröde
mit einer geringen Zugfestigkeit, obwohl sie die Fähigkeit
hatte, saure und basische Gase zu absorbieren. Deshalb war sie nicht
haltbar bei Nachbehandlung wie Kandieren. Die Vergleichsprobe Nr.
7, die schlecht hydrolysiert wurde und die Vergleichsprobe Nr. 8,
die zu stark vernetzt wurde, zeigten beide eine geringe Fähigkeit
zum Absorbieren von sauren und basischen Gasen, da die Menge der darin
vorhandenen Carboxylgruppen gering war. Die Vergleichsprobe Nr.
9, bei der das Verhältnis
der freien Carboxylgruppen zu allen darin vorhandenen Carboxylgruppen
hoch war, wies beim Eintauchen in Wasser einen niedrigen pH auf,
obwohl sie eine hohe Fähigkeit
zum Absorbieren von basischem Gas aufwies.
-
Beispiel 2:
-
10 Teile der Faserprobe Nr. 1 der
Erfindung, die in Beispiel 1 hergestellt wurde, wurden gleichmäßig mit
90 Teilen Acrylfaser (Exlan K891 – 3 d × V64) gemischt und nach einem üblichen
Verfahren in Garn mit einer Garnnummer von 2/32 Metern und einer
Zwirnung von 360 T/M versponnen. Diese Garne wurden gefärbt und
weich gemacht, unter Verwendung einer Hank-Färbemaschine, dann nach einem üblichen
Verfahren verstrickt, unter Verwendung einer Rippenpolrundstrickmaschine und
danach aufgerauht, poliert und geschoren, so dass ein Polgebilde
mit einer Polhöhe
von 6 mm und einem Metsuke-Gewicht von 400 g/m2 erhalten
wurde. Andererseits wurden 50 Teile der Faserprobe Nr. 1 der Erfindung,
die in Beispiel 1 hergestellt wurde, und 50 Teile einer Polyesterhohlfaser
(3 d × 51
mm) in einem Fasermischer geklopft und dann unter Verwendung einer Walzenkarde
zu einer Kardenbahn geformt. Die Kardenbahn wurde als Füllung und
das Polgebilde als Abdeckung verwendet, um wattierte Probestiücke zu bilden.
-
Fünf
weibliche Versuchspersonen verwendeten die Probenstücke jeweils über einen
Monat und beantworteten Fragebögen.
Sie erklärten
alle, dass sie bei Verwendung der Probe in einem Raum keine störenden Gerüche im Raum
wahrnahmen. Insbesondere erklärten
Raucherinnen, dass der Geruch ihrer Zigaretten im Raum geringer
sei. Diese Ergebnisse können
die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Faser als Füllmaterial,
zum Beispiel in Bettdecken, Kissen, Polstern und Schweißbändern nahelegen.
-
Wie oben ausführlich beschrieben wurde, ist
es spezieller Erwähnung
wert, dass die vorliegende Erfindung die industrielle und vorteilhafte
Bereitstellung einer Faser zum Absorbieren von saurem oder basischem
Gas mit physikalischen Eigenschaften ohne praktische Probleme erreicht
hat. Selbst nachdem sie mit absorbierten Gasen gesättigt ist,
kann die Gasabsorptionsfaser der vorliegenden Erfindung leicht in
ihren ursprünglichen
Zustand zurückgeführt werden,
wenn sie sauberer Luft ausgesetzt wird. Deshalb ist diese Faser für wiederholte
Verwendung anwendbar. Die Faser zum Absorbieren von saurem oder
basischem Gas der vorliegenden Erfindung ist selbst schwach sauer
und weist deshalb ein pH-Puffervermögen auf, das derart ist, dass
selbst wenn die Faser von äußeren Säuren oder
Alkalien angegriffen wird, sie noch ihren pH hält, dass er zwischen 5 und
7 fällt.
Da außerdem
das Flächengebilde
in verschiedene Formen gearbeitet werden kann, zum Beispiel Vlies stoff,
Maschenware und Gewebe, kann es in weitem Umfang in verschiedenen
Bereichen verwendet werden, die Absorption von sauren oder basischen
Gasen erfordern. Zum Beispiel kann die erfindungsgemäße Faser
in gewöhnlicher
Kleidung verwendet werden wie Innenkleidung, Unterwäsche, Damenwäsche, Schlafanzüge, Babyartikel,
Gürtel,
Büstenhalter,
Socken, Strumpfhosen, Trikots, Sporthosen usw.; Innenoder Außenkleidung
wie Pullover, Sweatshirts, Anzüge,
Sportbekleidung, Schals, Taschentücher, Halstücher, Kunstleder, Babybekleidung
usw.; Tuch für
Bettdecken; Füllung
für Bettdecken,
Kissen, ausgestopfte Puppen und Spielsachen; Bettwaren wie Tücher, Decken,
Kissen usw.; Innenausstattungsartikel wie Vorhänge, Teppiche, Matten, Tapeten,
ausgestopfte Waren, Kunstblumen, künstliche Bäume usw.; Hygieneartikel wie Masken,
Inkontinenzhosen, Feuchttücher
usw.; Fahrzeugausrüstungen
wie Bezüge,
Polster usw.; Badeartikel wie Toilettenabdeckungen, Badematten,
Haustiertoiletten usw.; Auskleidungen von Küchengeräten wie Kühlschränken, Abfallbehältern usw.;
Wasserreinigungselemente wie Filter für dekorative Aquarien und Fischzuchtbecken,
Filter für
Bäder,
Filter für
Abflüsse
usw.; Klimaanlagenelemente wie Filter für Klimageräte, Filter für Luftreiniger,
Luftfilter für
Reinräume,
Filter für
Entfeuchter, Filter für
Gasprozessoren in der Industrie; industrielle Materialien wie Füllstoffe
für Gasabsorptionstürme usw.;
und ver- schiedene andere Gegenstände wie Einlegesohlen, Schuhe,
Handschuhe, Handtücher,
Mops, Auskleidungen für
Gummihandschuhe, Einlegesohlen in Stiefeln, Klebstoffe, Küchenabfallgeräte, Absorptionsmittel,
Träger,
Schweißaufnehmer,
Polster für
Kleidungsstücke
usw.
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Die Faser der vorliegenden Erfindung
kann allein und sogar in Kombination mit irgendwelchen anderen Fasern
verwendet werden, die damit vermischt und versponnen werden. Die
letztgenannte Mischspinnfaser kann effektiver in verschiedenen Bereichen
verwendet werden, wie es oben erwähnt ist. Wo es zum Beispiel
gewünscht
ist, die Faser der Erfindung als Füllung in Bettdecken oder als
Vliesstoff zu verwenden, kann sie mit anderen Fasern vermischt und
versponnen werden, wie mit Polyesterfasern, so dass bauschigere
Garne erhalten werden. Wenn die Faser der Erfindung mit anderen
Absorptionsmitteln als Absorbentien für saures oder basisches Gas
kombiniert wird, ist es möglich,
nützlichere
Absorptionsmittel zu erhalten, die für noch vielfältigere
Anwendungen geeignet sind. Daher kann die Faser, um die Faser der
Erfindung mit zusätzlichen Funktionen
zu versehen oder um das Mischungsverhältnis der Faser in Mischgarnen
zu reduzieren, mit verschiedenen anderen Materialien kombiniert
werden. Die Faser der Erfindung ist auch verwendbar in lonenaustauschersubstanzen
zur Anwendung beispielsweise in Wasserprozessoren und Metallabsorptionsmitteln.
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Die Testverfahren I und II verwenden
Tedlar-Beutel (Marke), die aus Polyvinyl hergestellt sind, das gegen
saure und basische Gase beständig
ist, die Übertragung
von Inhalt nach außen
verhindert und flexibel sind, so dass das Volumen des Gases darin
entsprechend dem Druck schwankt.
