FI68410C

FI68410C - Cellulosamaterial foer absorberande sanitetsprodukter och saett foer dess framstaellning

Info

Publication number: FI68410C
Application number: FI773861A
Authority: FI
Inventors: Alf Hugo Karlsson; Hans Einar Lundstroem; Lars-Henrik Olsson
Original assignee: Sca Development Ab
Priority date: 1976-12-21
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1985-09-10
Also published as: CH634234A5; NO149972C; JPS5745179B2; NO149972B; AU504848B2; NO774387L; DK568477A; FI773861A; FR2375362B1; ATA908177A; IT1093078B; SE430609B; CA1108364A; FI68410B; NL7714216A; YU302577A; FR2375362A1; DE2757096A1; DE2757096C2; US4256877A

Description

•jito»*! KUULUTUSJULKAISU 6841 0

lJ u ; UTLÄGGN,NGSSKR|FT

C (45) Patentti myönnetty 10 09 1985 Patent oeddelat * (S1) Kv.lk.*/lnt.Cl.* c 08 L 1/08 // A 61 F 13/18 S U O M I — Fl N L A N D (21) Patenttihakemus — Patentansökning 773861 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 20.12.77 (23) Alkupäivä — Glltighetsdag 20 12 77 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 22 06 78

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja kuul.julkalsun pvm. - ' n, '

Patent- och registerstyrelsen v 1 Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad i ' · ub.öp (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 21.12.76

Ruotsi-Sverige(SE) 76IA3A2-9 (71) SCA Development Aktiebolag, Sundsvall, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Alf Hugo Karlsson, Njurunda, Hans Einar Lundström, Aino, Lars-Henrik Olsson, Njurunda, Ruotsi-Sverige(SE) (7^) Berggren Oy Ab (5*0 Selluloosa-aine imukykyisiä saniteettituotteita varten ja menetelmä sen valmistamiseksi - Cellulosamaterial för absorberande sanitetsprodukter och sätt för dess f ramstä11 ning

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään imukykyisen aineen valmistamiseksi selluloosajohdoksista, joka aine on tarkoitettu käytettäväksi erityisesti saniteettituotteissa kuten saniteettiliinoissa-, tamponeissa, kasvoliinoissa, terveyssiteissä ja sen tapaisissa.

Erityisen sopivia selluloosajohdoksia ovat selluloosaeetterit, mutta muitakin selluloosajohdoksia kuten selluloosaestereitä voidaan käyttää. Karboksimetyyliselluloosa (CMC), mieluimmin alkali- tai ammo-niumsuoloinaan kuten natriumkarboksimetyyliselluloosana*voidaan mainita esimerkkinä selluloosaeettereistä.

Ennestään on tunnettua käyttää karboksimetyyliselluloosaa absorbtio-aineena tamponeissa kuukautisvuotonesteitä absorboimaan. Tähän käytetty karboksimetyyliselluloosa on kuivatettu tavanomaiseen tapaan kuivausrummussa aineen rakennetta kiinnittämättä, ja sen jälkeen jauhettu. Tämän karboksimetyyliselluloosan keskimääräinen substituu-tioaste (DS), so. karboksimetyyliryhmien lukumäärä selluloosan an-hydroglukoosiyksikköä kohti, on ollut enintään 0,35. Tämän aineen ominaisuudet ovat kuitenkin siinä määrin samanlaiset kuin subsbituoimatto- 2 6841 0 man aineen ominaisuudet, so. sillä on enemmän tai vähemmän sama alhainen absorptiokyky, että substituutiokustannuksia ei voida motivoida.

Ennestään on myös tunnettua käyttää absorptiotarkoituksiin karboksi-metyyliselluloosaa, jonka substituutioaste on yli 0,35 ja joka selluloosa on käsitelty lämmössä niin, että se saatujen tietojen mukaan on tullut veteen liukenemattomaksi. Lämpökäsittely on suoritettu niin, että ainetta on kuumennettu uunissa, paineessa, 120-170°C lämpötilassa 1-20 h kestävä jakso jolloin CMC on joutunut alttiiksi ristiliittymisolosuhteille. Eräitä CMC-johdoksia on valmistettu tällä tavoin ja niiden absorptiokyky on verraten hyvä. Tätä menetelmää käytettäessä absorptiokyky- ja -nopeusominaisuudet kuitenkin tulevat jossain määrin toisistaan riippuviksi, niin että aineella, jonka absorptiokyky on suuri, on alempi absorptionopeus ja vice versa. Verraten korkeat valmistuskustannukset mainittakoon myös li-sähaittana.

Suuri nesteen pidätyskyky ja nopea absorptio, mutta myös korkeat kustannukset, saadaan kun absorptioaine valmistetaan US-patentti-julkaisun n:o 3 589 364 mukaan närästä CMC:stä, jonka keskimääräinen substituutioaste on välillä 0,4-1,6 ja joka on ristiliitetty epikloorihydriinillä veteen liukenemattomaksi tuotteeksi.

US-patenttijulkaisun n:o 3 919 385 mukaan absorptioainetta valmistetaan sekoittamalla "syaanietyloitua viskoosia" ja polyvinyylipyrro-lidonin vesiliuosta substituoimattoman, säikeitä muodostavan viskoosin kanssa, joka on seoksen suurimpana osana. Tämä seos muutetaan kuiduiksi, jotka koostuvat substituoimattomasta regeneroidusta selluloosasta, johon on homogeenisesti jakautuneena regeneroitua syaani-etyyliselluloosaa ja polyvinyylipyrrolidonia.

Ruotsalaisessa patenttihakemuksessa n:o 7507172 selitetään menetelmä modifioidun selluloosapitoisen aineen kuivaamiseksi, jossa tuote ensiksi saatetaan maksimaalisesti turpoamaan pesemällä sitä vedellä, minkä jälkeen se hapotetaan pH-arvoon, joka vähentää turvotuksen minimiin. Tuote muunnetaan sitten suolan muotoon turvottamattomissa liuotinolosuhteissa ja kuivatetaan uunissa haihduttamalla liuotin pois.

3 68410

Ruotsalaisen kuulutusjulkaisun n:o 305 714 mukaan on vaikeata tai mahdotonta käsitellä eetteröityjä selluloosatuotteita, joiden substituutioaste on välillä 0,1-0,7, turvonneessa tilassa. Lisäksi väitetään, että lämpökuivatus tavallisesti johtaa sarvimaisen kovan aineen muodostumiseen, joka tuskin on sopivaa absorptioaineeksi.

Tämä on tekninen ennakkoluulo sikäli, että mainittu vaikeus voidaan helposti voittaa käyttämällä esillä olevaa keksintöä, joka seuraa-vassa yksityiskohtaisemmin selitetään. Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä absorboivan aineen, jolla on suurin mahdollinen absorptiokyky, valmistamiseksi selluloosajohdoksista, mieluimmin karboksimetyyliselluloosasta.

Toisena keksinnön tarkoituksena on saada aikaan niin taloudellinen valmistusmenetelmä kuin mahdollista, so. menetelmä, jonka tuloksena on niin alhainen lopputuotekustannus kuin mahdollista.

Edelleen keksinnön tarkoituksena on mahdollistaa olemassa olevien laitosten käyttäminen absorboivan aineen kuivatukseen.

Keksinnön mukaiselle tuotteelle tunnusmerkillistä on se, että se sisältää selluloosajohdoksia kuten selluloosaeettereitä, kuten esimerkiksi karboksimetyyliselluloosaa, karboksietyyliselluloosaa, karboksihydroksimetyyliselluloosaa, hydroksietyyliselluloosaa, hydroksipropyyliselluloosaa, tai- metyyliselluloosaa, tai selluloo-saestereitä, esimerkiksi selluloosasulfaattia tai selluloosafosfaattia, kuitumuodossa, joiden keskimääräinen substituutioaste (DS) on enintään 0,40, ja joiden kuidut ovat kuivatuksen aikana haljenneet, niin että niiden pinnat ovat huomattavasti laajenneet.

Keksinnön mukaan tämä saavutetaan jollakin selluloosajohdoksella kuten jollakin selluloosaeetterillä, esimerkiksi karboksimetyyli-selluloosalla, karboksietyyliselluloosalla,. karboksimetyylihydrok-sietyyliselluloosalla, hykäroksietyyliselluloosallahydroksi-propyyliselluloosalla,. tai metyyliselluloosalla, tai jollakin sel-luloosaesterillä, esimerkiksi selluloosasulfaatilla tai selluloosa-fosfaatilla, joka on kuitumuodossa ja jonka keskimääräinen substituutioaste (DS) on enintään 0,40 ja joka on saatettu turvonneeseen tilaan, kiinnitetty tähän tilaan ja sen jälkeen kuivatettu, jolloin pääosa turvotusagenssista on poistettu turvonneen aineen rakenteen säilyessä ja kutistumisen estyessä.

6841 0

Keksintö voidaan suorittaa yhden tai useamman höyryllä lämmitettävän kuivatustelan avulla, joihin selluloosa-aine kiinnittyy telojen välisessä telanipissä tai syöttötelan ja kuivatustelan välisessä nipis-sä, päällystyssuulakkeella, joka on edestakaisin liikutettavissa kuivatustelaa tai kuivatusteloja myöten, niin että selluloosa-aine, joka on tahnan muodossa, tulee verraten tasaisesti jaetuksi pitkin telanipin pituutta, ja kaavinterän avulla, jolla kiinnittymisen ja kuivumisen aikana telalle muodostunut matto poistetaan ja joka kaa-vinterä on aseteltavissa, niin että poistetulle rainalle saadaan krepattu rakenne.

Keiton aikana selluloosan kiderakenteeseen vaikutetaan, ja substituutiokin voi vaikuttaa kiderakenteeseen. Valitsemalla sopiva subs-tituentti, esimerkiksi karboksimetyyliryhmät, saavutetaan steerinen vaikutus, joka tehokkaasti estää normaalin molekyylien keskeisen sitoutumisen glukoosiyksiköiden välillä. Karboksimetyyliryhmät toimivat välikkeinä kuitujen välillä, niin että saavutetaan niin kutsuttu ilmapallovaikutus. Tämä vaikutus koostuu turpoamisista, joita syntyy niiden alueiden välillä, joissa kuidun kiteinen rakenne säilyy. Steeristä vaikutusta voimistetaan edelleen CM-ryhmän hydrofii-listen ominaisuuksien avulla. CMC:n hydrofiiliset edut voidaan sitten saada käytännössä hyödyksi CMC:n mahdollisimman suurella kuitu-turvotuksella, jota seuraa turvotusagenssin poisto sillä tavalla, että normaali muoto ei voi rakentua uudelleen.

Korkeasti substituoidun CMC:n seoksissa absorptio tapahtuu perin hitaasti tai lakkaa kokonaan sen johdosta, että karboksimetyylisel-luloosa turpoaa pinnaltaan niin rajusti, että nesteen siirtymisen jatkuminen aineen läpi estyy. Tämä on niin sanottu pidätyskerros-ilmiö. CMC-aineen on oltava alhaisesti substituoitua jotta hyviä absorptiotuloksia saavutettaisiin.

CMC, jonka substituutioaste on alhainen, on kirjallisuudessa saanut osakseen varsin vähän kiinnostusta, ja eräissä tapauksissa se on herättänyt kiinnostusta ainoastaan CMC-arkkien valmistuksen yhteydessä. Nyt on kuitenkin odottamatta osoittautunut, että optimi ab-sorptiokyky voidaan saavuttaa CMC:llä, jonka keskimääräinen substituutioaste on enintään 0,40, mieluimmin enintään 0,30, ja substituutioaste 0,24 on todettu erityisen sopivaksi. Substituutioaste on kuitenkin aseteltava niin, että kuiturakenne säilyy, samalla kun massa silti pysyy liukenemattomana.

6841 0

Aineen, jolla on maksimi absorptiokyky, aikaansaamiseksi valmistettiin karboksimetyyliselluloosaa, jolla oli vaihteleva substituutio-aste, (DS) erilaisten massojen pohjalla. Todettiin, että koivusul-faattiselluloosasta valmistettu CMC tulee liukoiseksi alemmassa DS:ssa kun taas valkaistusta mäntysulfaattiselluloosasta valmistettu CMC tulee liukoiseksi DS:ssa likimäärin 0,40. Hyviä tuloksia on saavutettu valmistettaessa CMC:tä viskoosimassasta ja valkaistusta män-tysulfaattisellusta. Kun kyseessä oleva CMC-laatu on valmistettu, se kuivatetaan sillä tavoin, että saavutetaan maksimi absorptiokyky.

Monia vuosia on kuivatusta kuumennetuilla teloilla jo käytetty liukoisen karboksimetyyliselluloosan valmistuksessa, seinäpaperiliiman ja sen tapaisen valmistuksessa; vertaa ruotsalaiseen patenttijulkaisuun n:o 147 713. Tämän patenttijulkaisun mukaan massa kerrostetaan ohuena kalvona teloille, joiden lämpötila on likimäärin 150°C. Kalvo kuivatetaan hauraaksi, ja jauhetaan sitten hiutaleiksi. Huolimatta siitä, että tämä on menetelmä, jota on käytetty jo kauan, sitä ei ole milloinkaan käytetty liukenemattoman CMC:n kuivatukseen sen johdosta, että on pidetty mahdottomana saada absorboivaa ainetta lämmössä kuivattamalla. Tämä on ilmaistu edellä mainitussa ruotsalaisessa kuulutusjulkaisussa n:o 305 714. Tähän mennessä lämmössä kuivattamalla on saatu sarvimaista, kovaa ainetta, jota ei ole pystytty käyttämään absorboivana aineena.

Valmistettu CMC-aine on sitten kuivatettava, niin että saavutetaan maksimi absorptiokyky. Tämä voi mieluimmin tapahtua kahdella eri tavalla, nimittäin jäädytyskuivatuksella tai telakuivatuksella.

Niin kuin jäljempänä yksityiskohtaisemmin selitetään, aine saatetaan ensiksi maksimiturvotustilaansa. Keksinnön mukaan tämä tila säilyy kuivatuksen aikana sen avulla, että kuitu on kiinnitetty, ja haluttu suuri absorptiokyky voidaan sen kautta saavuttaa. Jäädytys-kuivatusta on pääasiassa käytetty ravintoaineteollisuudessa ja se suoritetaan alipaineessa, alle 0°C lämpötilassa. Tätä menetelmää käytetään karboksimetyyliselluloosankuivatukseen siten, että aine jäähdytetään ja sitten kuivatetaan poistamalla vesi höyryn muodossa välittömästi sen kiinteästä jää-muodosta. Nykyisin tämä on varsin epätaloudellinen menetelmä, jota kuitenkin voidaan jopa nykyisinkin puolustaa sillä, että aine saadaan hyvin edullisessa muodossa, nimittäin muruina, joilla on erittäin hyvät absorptio-ominaisuudet sen ansiosta, että kuidut on kuivatettu niiden ollessa kiinnitettynä

6841 O

6 turvonneeseen tilaan jäädyttämällä. Nämä murut voidaan sitten haluttaessa jauhaa edelleen.

Mitä tulee telakuivatukseen, nyt on yllättävästi todettu, että jos aine pystytään saattamaan takertumaan kuivatustelan pintaan, tämä riittää aineen kiinnittämiseen ja sen rakenteen säilyttämiseen niin, että kuivatus tapahtuu aineen lainkaan kutistumatta.

Normaalissa kuitujen kuivatuksessa kuitujen seinien sisällä oleva vesi poistuu ja kuidut käpertyvät. Kiinnittämällä kuidut keksinnön mukaisesti, esimerkiksi jäädyttämällä ne tai takerruttamalla ne kui-vatustelaan, kuitu mekaanisesti estetään käpertymästä, ja kuitu sen sijaan halkeaa, kun mekaaniset voimat tulevat riittävän suuriksi. Halkeaminen tapahtuu sillä tavalla, että kuidut halkeavat auki yhtä viivaa eli päämurtumaa myöten, ja niin tehdessään haljenneen kuidun pinta, joka on käytettävissä veden absorboimiseen, tulee moninkert-taisesti suuremmaksi kuin normaaliin tapaan ilman turpoamista ja halkeamista kuivatetussa kuidussa.

Erään ensisijaisen sovellutusmuodon mukaan massa näin ollen laimennetaan vedellä 10 % kuivapitoisuuteen ja vaivataan tahnaksi, joka pumputaan kuivatustelalle tai kuivatusteloille erikoispumpulla. Kuivatussovitus voi olla rakennettu niin, että siinä on kaksi telaa, jotka muodostavat nipin, tai yksi tela ja syöttötela, joka nojaa kuivatustelaa vasten muodostaen sen kanssa telanipin. Tahna on niin visköösiä, että sen jakaminen telalle on suoritettava syöttämällä tahna suulakkeen avulla, joka liikkuu edestakaisin telaa pitkin.

Kun tahna on jaettu kuivatustelalle tai kuivatusteloille, telani-pissä tapahtuu kalvon takertuminen kuivatustelaan, ja tämän kalvon-paksuutta säädetään asettelemalla telojen välimatkaa nipissä. Kuivatustelan pyörittyä noin kolme neljänneskierrosta kalvo on vettä menettämällä muuttunut matoksi, joka kaavitaan telalta kaavinteräl-lä. Matolle voidaan täten antaa krepattu ulkonäkö. Tahnan kuivapi-toisuus on tärkeä, mutta ei kriittinen. Siinä tapauksessa, että kuivapitoisuus on äärimmäisen korkea, muodostuu kova, pergamentti-mainen aine, jonka imukyky on perin huono. Ja siinä tapauksessa, että kuivapitoisuus on äärimmäisen alhainen, haihdutettavan veden määrä tulee liian suureksi. Kuivaa, pergamenttimaista ainetta voidaan saada myös, jos kuivatustelan lämpötila on liian korkea tai 7 6841 0 jos telanippi on liian kapea, sen johdosta, että haihtuminen ennen aineen kulkemista telanipin läpi tällöin tapahtuu niin nopeasti, että kuivapitoisuus tulee liian suureksi. Jos kuivapitoisuus on liian alhainen, saattaa olla vaikeata saada ainetta takertumaan teloihin, koska telojen ja aineen väliin muodostuu höyrykerros. Tätä sanotaan Leidenfrost'in ilmiöksi.

Kuivattamalla keksinnön mukaan saadut tulokset osoittavat, että huomattava imukyvyn suureneminen saavutetaan tavanomaiseen kuivatettuun aineeseen verrattuna, mikä suurentunut absorptiokyky on täysin verrattavissa siihen joka saavutetaan jäädytyskuivattamalla. Keksintö selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin oheisen piirustuksen yhteydessä, jonka kuviot 1, 2, 3 ja 4 esittävät elektroni-mikrovalo-kuvaa tavanomaisesti kuivatetusta CMC:stä verrattuna keksinnön mukaan kuivatettuun CMC:aan, kuvio 5 esittää keksinnön mukaan kuivatetun ja tavanomaisesti kuivatetun CMC:n absorptiokäyriä ja kuvio 6 esittää kuivatustelaa CMC:n kuivattamista varten keksinnön mukaan.

Erojen edelleen havainnollistamiseksi ja sen selittämiseksi, miksi keksinnön mukaan kuivatetulle CMC-aineelle voidaan saavuttaa entistä parempi absorptiokyky, on suoritettu morfologinen tutkimus elektronimikroskopian avulla.

Näytteet valmistettiin STFIrssa erikoistekniikalla, joka perustuu aineen päällystämiseen suuressa alipaineessa metallisella kullalla likimäärin 500 A paksuuteen. Kuvioissa 1-4 esitetyt kuvat ovat kopioita valokuvista, jotka on otettu STFI:n pyyhkijä-elektronimikroskoopissa Cambridge Stereoscan 600.

Kuvio 1 esittää tavanomaiseen tapaan kuivatettua viskoosimassasta tehtyä CMC:aa, jonka substituutioaste oli 0,25, 50-kertaa suurennettuna. Kuvio 2 esittää samaa kuituainetta 200-kertaa suurennettuna. Kuvio 3 esittää viskoosimassasta valmistettua CMC-kuituainetta, jonka substituutioaste oli 0,25 ja joka oli turvotettu ja telakuiva-tettu, 50-kertaa suurennettuna, ja kuvio 4 esittää samaa kuituainetta 200-kertaa suurennettuna.

Niin kuin kuviosta näkyy, suurimpana erotuksena on kuitupinnan koon huomattava suureneminen ja siihen liittyvä absorptiokyvyn suureneminen. Kuidun rakenne on olennaisesti kokonaan haljennut auki, joka 8 6841 0 johtunee siitä, että kuidut kuivatuksen aikana halkeavat auki, koska ne kiinnittymisensä (takertumisensa) johdosta eivät pysty liikkumaan eli kutistumaan. Niiden kuitujen pinnat, jotka on keksinnön mukaisesti turvotuksen jälkeen telakuivatettu, ovat, niin kuin näkyy, moninkertaisesti suuremmat kuin normaalisesti kuivatetun CMC:n.

Kun keksinnön mukainen absorptioaine valmistetaan turvottamalla ja sen jälkeen telakuivattamalla, se saadaan paperin kaltaisen rainan muodossa, jolle mieluimmin voidaan antaa krepattu rakenne sen pehmeyden ja joustavuuden suurentamiseksi, mikä on tärkeätä tuote- ja tuotantosovellutusten kannalta. Ainetta voidaan käyttää ainoana absorptioaineena kehon nesteiden absorboimiseen erilaisissa sani-teetti-hygieenisissä tai sairaalatuotteissa, mutta niitä voidaan myös edullisesti yhdistää perinteellisiin absorptioaineisiin kuten selluloosavanuun ja defibroituun kemialliseen tai mekaaniseen puumassaan tai näiden seoksiin.

Riippumatta siitä käytetäänkö ainetta rainan muodossa vai defibroi-tuna, se on sopivaa sijoittaa erilliseksi kerrokseksi. Defibroituna sitä voidaan myös sekoittaa mielivaltaisissa suhteissa muihin orgaanisiin tai epäorgaanisiin absorptioaineisiin näiden nesteen pidätyskyvyn suurentamiseksi. Yhdistäminen muihin mahdollisiin absorptioaineisiin voidaan myös suorittaa ennen edellä selitettyä kuiva-tusprosessia.

Syynä tähän sovellutusten suureen valintamahdollisuuteen on se, että tämä uudenlainen absorptioaine ei aiheuta lainkaan pidätyskerrosil-miötä. Päinvastoin se toimii yhdessä sitä ympäröivän aineen kanssa sen ansiosta, että se sekä absorboi siitä nestettä, että hajottaa sen sitten sisäänsä.

Erästä testausmenetelmätyyppiä, joka sopii käytettäväksi tähän aineryhmään, jossa kapillaariabsorptio on kokonaan tai osaksi korvattu turvotusabsorptiolla nimitetään "vaatimus-kostuvuus"-testiksi, so. nesteen absorptiota kokonaan säätää aine, ja mahdolliset pidä-tysvaikutukset johtavat hitaaseen tai pieneen absorptioon siinäkin tapauksessa, että testiaikaa jatketaan. Eräs testausmenetelmä, joka helposti voidaan sovittaa kyseessä oleviin aineen ja tuotteen esi-olosuhteisiin on SIS 25 12 28.

6841 0

Esillä olevassa tapauksessa voidaan käyttää puristustyökalua, joka antaa erittäin hyvän toistettavuuden siinäkin tapauksessa, että aine suuresti paisuu sivusuunnassa. Tämä puristustyökalu koostuu renkaas- 2 ta, joka antaa 25 cm pinta-alan ja joka lepää poistettavissa olevaa pohjalaattaa vasten. Pöhjalaatalla on eri suurat korkeudet, niin että väkivivussa olevan puristuskappaleen avulla kokoon puristettaessa voidaan saada eri suuria tiheyksiä esimerkiksi 0,3, 0,4, 0,5 ja 0,6 g/cm .

Näytekappaleet pannaan sitten sylinteriin, joka estää laajenemisen sivuille päin, ja kuormitetaan painolla. Sylinterin pohjassa olevan reiän kautta näyte on kosketuksessa absorboitavan nesteen kanssa letkua myöten. Tämä letku tai putki on yhdistetty byrettiin, joka on rakenteeltaan sellainen, että letkua myöten vaikuttavan nesteen paineen tarkasti kompensoi sylinterissä olevan näytteen päälle pantu paino, niin että ainoastaan näytteen absorptiotaipumus aiheuttaa nesteen absorboitumisen. Hydrostaattinen paine on nolla. Heti kun näyte on kyllästynyt, nesteen siirtyminen lakkaa. Absorboidun nesteen määrä voidaan sitten lukea byretistä. Absorptionopeuskin voidaan määrittää tällä laitteella.

1 % NaCl-liuosta koenesteenä käytettäessä tämän tyyppinen testausmenetelmä antaa myös realistisen käsityksen siitä, mitä absorptioaine itse asiassa pystyy absorboimaan, kun kyseessä on erilaiset kehon nesteet. Koska enimmät absorptiotuotteet ovat alttiina kuormitukselle niitä käytettäessä tai, kuten tamponit, ovat jo kokoonpuris-tettuina kun niiden käyttö aloitetaan, testit on suoritettu eri tiheystasoilla.

Kuvio 5 esittää diagramman muodossa vertailua nykyisin yleisen ab-sorptioaineen, defibroidun sulfaattimassan eli nöyhdäksi hierretyn massan ja keksinnön mukaisen absorptioaineen välillä. Koska mitään pidätysilmiöitä ei ole havaittu enempää silloin kun absorptioainet-ta käytettiin ainoana komponenttina, kuin silloinkaan kun sitä käytettiin sekoitettuna muuhun aineeseen tässä selitetyissä testeissä, diagramma esittää ainoastaan kokonaisabsorption keksinnön mukaisen aineen osalta.

Käyristä ilmenee, että tavanomaisen aineen absorptiokyky pienenee suuresti tiheyden suuretessa, mutta keksinnön mukaisen aineen absorptiokyky on käytännöllisesti katsoen tiheydestä riippumaton.

10 6841 0 Käyrien pystysuora välimatka tietyn tiheyden kohdalla osoittaa sitä voittoa mikä saadaan keksinnön mukaista absorptioainetta käyttämällä.

Kuvio 6 esittää sopivaa laitetta aineen kuivattamiseksi keksinnön mukaan. Laite koostuu kahdesta höyryllä lämmitettävästä kuivatuste-lasta la ja Ib, jotka yhdessä muodostavat telanipin 2. Tahnamaista ainetta 3 syötetään telanippiin 2 päällystyssuulakkeesta 4. Päällys-tyssuulaketta 4 voidaan liikuttaa edestakaisin telojen pituussuunnassa, niin että aines saadaan tasaisesti jaetuksi pitkin telanipin 2 pituutta. Aines 3 kiinnittyy telanipissä 2 kalvoiksi 5a ja 5b teloille la ja vastaavasti Ib. Kalvon paksuutta voidaan vaihdella asettelemalla telanipin leveyttä. Kun telat ovat pyörineet kolme neljännes kierrosta, aine, joka nyt on rainan muodossa, kaavitaan teloilta kaavinterillä 6a ja 6b, joita voidaan säätää niin, että aine saa krepatun rakenteen. Ainerainat 7a ja 7b voidaan sitten rullata rullauslaitteilla 8a ja 8b.

Seuraavassa annetaan esimerkki siitä, miten CMC-lähtöaine voidaan valmistaa. Tätä ainetta käytetään myöhemmissä esimerkeissä.

10 kg "kuivaa" massaa, jonka kuivapitoisuus on 94 %, lisättiin SCA-Fs 160 1 Drais-sekoittimeen samalla suihkuttaen 24 % soodalipeää ja 5 kg 96 % etanolia 20 minuutin aika.

Lämpötila pysytettiin 20°C:ssa kierrättämällä kylmää vettä ulkoisessa vaipassa. Sekoittimen nopeata veitsidefibraattoria ajettiin jatkuvasti.

Tunnin kuluttua käynnistyksestä 2,95 kg monokloorietikkahappoa, 0,5 moolia selluloosamoolia kohti, liuotettuna 5 kg:aan 96 % etanolia, lisättiin jäähdyttäen 10 minuutin aikana. Ainetta jäähdytettiin 20 minuuttia. Lämmittäminen 60°C:een aloitettiin ja se otti 0,'5 tuntia, yhtä aikaa kuin veitsidefibraattori kytkettiin käymään jaksottaisesti 1 minuutti kunkin 10 minuutin aikana. Reaktiota jatkettiin 2 tuntia. Seos jäähdytettiin ja neutraloitiin 3,8 litralla kloorivetyhappoa joka oli liuotettuna 50 litraan 30 % etanolia.

Sen jälkeen aine pestiin etanolilla ja/tai vedellä.

Keksintö selitetään yksityiskohtaisemmin seuraavassa sovellutusmuo-tojensa avulla, jolloin viitataan jäljempänä olevassa taulukossa esitettyihin koetuloksiin.

6841 O

11

Esimerkki 1 CMC, joka vielä on alkoholista märkää, niin että sen kuivapitoisuus on likimäärin 30 %, otettuna suoraan valmistuksesta, laimennetaan vedellä 10 % kuivapitoisuuteen. Käsittelyn jouduttamiseksi käytetään lämmintä vettä. Vaivaamalla Nautamixer'issä saadaan paksu, visköösi tahna noin 15 minuutin kuluttua. Mainittu tahna voidaan siirtää edelleen erikoispumpulla.

Mainittuun tahnaan, joka koostuu karboksimetyyliselluloosan natrium-suolasta kuitumuodossa ja jonka substituutioaste on 0,24, sekoitetaan vettä, jonka lämpötila on 100°C, niin että saadaan yhdenmukainen liete, jonka kuivapitoisuus on 4 %. Tämä liete jäähdytetään _2 ja kuivatetaan 1,33 Pa (10 mm Hg) paineessa.

Esimerkki 2

Suoritetaan samalla tavalla kuin esimerkki 1, paitsi että lietteen kuivapitoisuus on noin 10 %.

Esimerkki 3

Suoritetaan samalla tavoin kuin esimerkki 1, paitsi että tuote jää-dytyskuivatetaan, niin että kuiva-aineen maksimilämpötila on 60°C, noin 267 Pa (noin 2 mm Hg) paineessa.

Esimerkki 4

Suoritetaan esimerkin 2 mukaisesti, paitsi että kuiva-aineen maksimi-lämpötila on 80°C.

Esimerkki 5

Tahna, jonka kuivapitoisuus on noin 10 %, jäähdytetään jäälevyksi, joka sitten murennetaan ja jäähdytyskuivatetaan esimerkin 2 tai 3 mukaan.

Esimerkki 6

Natrium-karboksietyyliselluloosaa, jonka substituutioaste on 0,24, vaivattiin veden kanssa noin 10 % kuivapitoisuuteen, ja kuivatettiin jonkin esimerkeistä 1-4 mukaan.

Esimerkki 7

Natriumkarboksimetyyliselluloosaa, jonka substituutioaste on 0,24 vaivataan veden kanssa noin 10 % kuivapitoisuuteen, ja telakuivate- 12

6841 O

taan keksinnön ensisijaisen sovellutusmuodon mukaan, katso sivuja 5 ja 6, 140°C lämpötilassa.

Esimerkki 8

Suoritetaan esimerkin 7 mukaan paitsi että telakuivatetaan 175°C:ssa. Esimerkki 9

Natriumkarboksimetyyliselluloosaa, jonka substituutioaste on 0,28, käsitellään jonkin esimerkeistä 1-7 mukaan.

Esimerkki 10

Natriumkarboksimetyyliselluloosaa, jonka substituutioaste on 0,19, käsitellään jonkin esimerkeistä 1-7 mukaan.

Esimerkki 11

Natriumhydroksietyyliselluloosaa, jonka substituutioaste on 0,24, vaivataan samalla tavoin kuin natriumkarboksimetyyliselluloosaa esimerkissä 1, ja telakuivatetaan esimerkin 7 mukaan.

Esimerkki 12

Keksintöä testattiin selluloosasulfaattiin nähden samalla tavoin kuin esimerkissä 11.

Taulukko

Alhaisesti eetteröidyn ja turvotetun CMC-johdoksen absorptiokyvyt 1 % NaCl-vesiliuokseen nähden kuorman ollessa 15 g/cm ja hydro-staattisen paineen = 0. Tiheys 0,5 g/cm .

CMC

Esimerkki PS Absorptio ml/g Huomautuksia A 0,24 6,3 Käsittelemätön näyte 1 0,24 11,1 2 0,24 11,0 3 0,24 10,2 4 0,24 11,5 5 0,24 12,0 6 0,24 11,5 7 0,24 10,7 8 0,24 11,0 9 0,28 12,0 10 0,19 11,2 11 0,24 11,0 12 0,24 11,0

Claims

6841 0 13 Taulukosta ilmenee, että erittäin hyviä absorptiokykyjä saadaan aineille, jotka on valmistettu keksinnön mukaisella menetelmällä, ja että keksintöä voidaan käyttää muihinkin selluloosajohdoksiin, joilla on samankaltaiset ominaisuudet kuin karboksimetyylisellu-loosalla, kuten karboksietyyliselluloösaan, karboksirnetyylihyd-roksietyyliselluloosaan, hydroksietyyliselluloosaan, hydroksi-propyyliselluloosaan tai mety-yliselluloosaan, tai selluloosa-estereihin, esimerkiksi selluloosasulfaattiin tai selluloosafos-faattiin.

1. Cellulosamaterial för absorberande sanitetsprodukter, kännetecknat av att det innehäller cellulosaderi-vat säsom cellulosaetrar, t.ex. karboximetylcellulosa, karb-oxietylcellulosa, karboximetylhydroxietylcellulosa, hydroxi-etylcellulosa, hydroxipropylcellulosa eller metylcellulosa, eller cellulosaestrar, t.ex. cellulosasulfat eller cellulosa-fosfat, i fiberform, med en medelsubstitutionsgrad (DS) pä högst 0,40, väri fibrerna sprängts vid torkningen sa att deras ytor avsevärt förstorats.

1. Selluloosa-aine imukykyisiä saniteettituotteita varten, tunnettu siitä, että se sisältää kuitumuodossa selluloosa johdoksia kuten selluloosaeettereitä, esimerkiksi karboksi-metyyliselluloosaa, karboksietyyliselluloosaa, karboksimetyyli-hydroksietyyliselluloosaa, hydroksietyyliselluloosaa, hydroksi-propyyliselluloosaa tai metyyliselluloosaa, tai selluloosaeste-reitä, esimerkiksi selluloosasulfaattia tai selluloosafosfaattia, joiden keskimääräinen substituutioaste (DS) on enintään 0,40, ja joissa kuidut ovat haljenneet kuivatuksen aikana niin, että niiden pinta-alat ovat huomattavasti suurentuneet.

2. Cellulosamaterial enligt patentkravet 1, kännetecknat av att det innehäller mer än 10 % cellulosaderivatfibrer.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen selluloosa-aine, tunnet-t u siitä, että se sisältää enemmän kuin 10 % selluloosajohdos-kuitu ja .

3. Cellulosamaterial enligt patentkraven 1-2, kännetecknat av att cellulosaderivatet är karboximetylcellulosa. 1 Cellulosamaterial enligt patentkraven 1-2, kännetecknat av att cellulosaderivatet är hydroxietylcellu-losa eller cellulosasulfat. 6841 O 17

3. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen selluloosa-aine, tunnettu siitä, että selluloosajohdoksena on karboksimetyylisel-luloosa.

4. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen selluloosa-aine, tunnettu siitä, että selluloosajohdoksena on hydroksietyylisel-luloosa tai selluloosasulfaatti. 1 Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen selluloosa-aine, tunnettu siitä, että mainitun selluloosajohdoksen DS on alle 0,30. 6841 O 14

5. Cellulosamaterial enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att cellulosaderivatet har ett DS pä mindre än 0,30.

6. Cellulosamaterial enligt patentkraven 1-4, kännetecknat av att cellulosaderivatet har ett DS pä mindre än 0,24.

6. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen selluloosa-aine, tunnettu siitä, että selluloosajohdoksen DS on alle 0,24.

7. Cellulosamaterial enligt patentkraven 1-6, kännetecknat av att det även innehäller andra absorberande material, t.ex. termomekanisk massa och bentonit.

7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen selluloosa-aine, tunnettu siitä, että se sisältää muitakin absorboivia aineita, esimerkiksi termomekaanista massaa ja bentoniittia.

8. Cellulosamaterial enligt patentkraven 1-6, kännetecknat av att det bestär av skikt av andra absorberande material förutom skikt av cellulosaderivatet.

8. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen selluloosa-aine, tunnettu siitä, että se paitsi selluloosajohdoskerroksesta koostuu myös kerroksesta muuta absorboivaa ainetta.

9. Sätt för framställning av absroberande cellulosamaterial, enligt patentkravet 1,kännetecknat av att ett cellulosaderivat säsom en cellulosaeter, t.ex. karboximetyl- cellulosa, karboxietylcellulosa, karboximetylhydroxietylcellu-losa, hydroxietylcellulosa, hydroxipropylcellulosa eller me-tylcellulosa, eller en cellulosaester, t.ex. cellulosasulfat eller cellulosafosfat, i fiberform, med en medelsubstitutions-grad (DS) pä högst 0,40 bringas tili svällt tillständ, fixeras i detta tillständ och därefter torkas, varvid den huvudsakliga mängden svällningsmedel avlägsnas under bibehällande av den svällda materialsktrukturen och under förhindrande av krympning.

9. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen absorboivan selluloosa-aineen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että kuitumuodossa selluloosajohdos, kuten selluloosaeetteri, esimerkiksi karboksimetyyliselluloosa, karboksietyyliselluloosa, karboksimetyylihydroksietyyliselluloosa, hydroksietyylisellu-loosa, hydroksipropyyliselluloosa tai metyyliselluloosa, tai selluloosaesteri, esimerkiksi selluloosasulfaatti tai sellu-loosafosfaatti, jonka keskimääräinen substituutioaste (DS) on enintään 0,40, saatetaan turvonneeseen tilaan, kiinnitetään tässä tilassa ja sen jälkeen kuivatetaan, jolloin pääosa turvo-tusagenssista poistetaan säilyttäen aineen turvonnut rakenne ja estäen kutistumista.

10. Sätt enligt patentkravet 9,kännetecknat av att cellulosaderivatet är karboximetylcellulosa. , 11. Sätt enligt patentkravet 9,kännetecknat av att cellulosaderivatet är hydroxietylcellulosa eller cellulosasulfat .

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosajohdos on karboksimetyyliselluloosa.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosajohdos on hydroksietyyliselluloosa tai selluloosasulfaatti.

12. Sätt enligt patentkravet 9,kännetecknat av att cellulosaderivatet har en medelsubstitutionsgrad (DS) mindre än 0,30. 6841 0 18

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosajohdoksen keskimääräinen substituutioaste (DS) on alle 0,30.

13. Sätt enligt patentkravet 9, kännetecknat av att cellulosaderivatet har ett DS pä mindre än 0,24.

13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosajohdoksen DS on alle 0,24. 6841 0

14. Sätt enligt patentkraven 9-13, kännetecknat av att torkningen sker medelst frystorkning, varvid material-strukturen fixeras genom frysning och svällningsmedlet sedan avgär direkt frän sin fasta fas tili ängfas.

14. Patenttivaatimusten 9-13 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kuivatus suoritetaan jäädytyskuivatuksella, jolloin aineen rakenne kiinnitetään jäädyttämällä ja turvotus-agenssi sitten haihtuu suoraan kiintofaasistaan höyryfaasiinsa.

15. Sätt enligt patentkraven 9-13, kännetecknat av att torkningen sker medelst valstorkning, varvid en upp-slamning av materialet päläggs änguppvärmda valsar medelst ett fram- och ätergäende päläggningsmunstycke, passerar ett nyp mellan valsarna sä att en film bildas och materialet fixeras pä valsen, och torkas tili en matta sora sedan avskrapas frän valsen medelst en schaber efter ca 3/4 varv pä valsen.

15. Patenttivaatimusten 9-13 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kuivatus suoritetaan telakuivattamalla, jolloin ainelietettä kerrostetaan höyryllä lämmitettäville teloille edestakaisin liikkuvalla päällystyssuulakkeella, liete kulkee telojen välisen nipin läpi, niin että muodostuu kalvo, ja aine takertuu telaan, ja kuivuu matoksi, joka sitten kaavitaan irti telalta kaavinterällä sen jälkeen kun tela on pyörinyt noin kolme neljänneskierrosta.

16. Sätt enligt patentkravet 15, kännetecknat av att uppslamningen har en torrhalt pä ca 10 % vid päläggning-en pä valsen.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lietteen kuivapitoisuus on noin 10 % sitä telalle kerrostettaessa.

17. Sätt enligt patentkravet 15-16, kännetecknat av att valsarna värmes med änga vid ett tryck pä 3,5-10 bar.

17. Patenttivaatimuksen 15 ja 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että teloja lämmitetään höyryllä 3,5-10 baarin paineessa.

18. Sätt enligt patentkraven 15-17, kännetecknat av att banan ges en kräppad struktur dä den avskrapas frän valsen.

18. Patenttivaatimusten 15-17 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että rainalle annetaan krepattu rakenne kun se kaavitaan irti telalta.

19. Sätt enligt patentkraven 9-18, kännetecknat av att materialet defibreras efter torkningen.

19. Patenttivaatimusten 9-18 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että aine defibroidaan kuivatuksen jälkeen.

20. Menetelmä absorboivan selluloosa-aineen valmistamiseksi käytettäväksi saniteettituotteissa, joka aine sisältää veteen liukenemattomia patenttivaatimusten 9-13 mukaisia selluloosa-johdoksia, tunnettu siitä, että veteen liukenemattomaan selluloosaeetteriin, esimerkiksi karboksimetyyliseiluloosaan, karboksietyyliselluloosaan, karboksimetyylihydroksietyylisellu-loosaan, hydroksietyyliselluloosaan, hydroksipropyyliselluloo-saan tai metyyliselluloosaan, tai selluloosaesteriin, esimerkiksi selluloosasulfaattiin tai selluloosafosfaattiin, jonka keskimää- 6841 0 16 räinen substituutioaste on enintään 0,40, lisätään sen kuitu-muoto säilyttäen ja sitä mekaanisesti muokaten, esimerkiksi vaivaten, vettä, niin että saavutetaan erillisten kuitujen maksimi turpoaminen, jolloin saadaan tahnan muodossa oleva aine, jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 10 %, että tahna kerrostetaan 3,5-10 baarin paineisella höyryllä lämmitettävien telojen väliseen telanippiin, niin että muodostuu ainetta turvonneessa tilassa sisältävä kalvo, joka kalvo kiinnittyy telaan, niin että aineen erilliset kuidut säilyttävät keskinäisen asemansa, joka on saavutettu turpoamisen aikana, että pääosa tahnan sisältämästä vedestä poistetaan nopeasti, jolloin kuidut halkeavat kun kalvo on kiinnitetty telaan niin, että mainitun aineen kutistuminen on estetty, ja että aine, joka on kuivatettu tällä tavoin, sitten poistetaan telalta jatkuvan rainan muodossa kaavinterän avulla, jolloin mainitulle rainalle voidaan antaa krepattu rakenne, minkä jälkeen raina lopuksi kääritään rullalle.

20. Sätt att framställa ett absorberande cellulosamaterial tili användning i sanitetsprodukter innehällande vattenolösliga cellulosaderivat enligt patentkraven 9-13, kännetecknat av att en vattenolöslig cellulosaeter, t.ex. karboximetyl-cellulosa, karboxietylcellulosa, karboximetylhydroxietylcellulosa, hydroxietylcellulosa, hydroxipropylcellulosa eller metylcellulosa,