CH634234A5

CH634234A5 - Absorbierendes material.

Info

Publication number: CH634234A5
Application number: CH1567577A
Authority: CH
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: 1983-01-31
Also published as: US4256877A; DE2757096C2; YU302577A; GB1570040A; NO149972C; IE46213L; CA1108364A; DK568477A; FI68410B; JPS5384050A; AT367298B; SE7614342L; IT1093078B; NO774387L; ATA908177A; FI68410C; AU504848B2; BE862130A; JPS5745179B2; FR2375362B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf absorbierendes Material, das beispielsweise geeignet ist für die Verwendung in Körperpflegeartikeln, auf ein Verfahren zur Herstellung des Materials und auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Für das erfindungsgemässe Material besonders geeignet 65 sind Celluloseäther, geeignet sind jedoch auch Cellulose-ester. Carboxymethylcellulose (CMC), vorzugsweise in Form des Alkali- oder Ammoniumsalzes, ist beispielsweise ein geeigneter Celluloseäther.

3

634 234

Es ist bekannt, Carboxymethylcellulose als Absorptionsmaterial in Tampons für die Absorption von Menstrualflüs-sigkeiten einzusetzen. Hierfür wurde die Carboxymethylcellulose auf konventionelle Art ohne Fixierung des Materi-algefüges in einer Trockentrommel getrocknet und danach raffiniert. Der durchschnittliche Substitutionsgrad derartiger Carboxymethylcellulose, d.h. die Anzahl Carboxymethyl-gruppen pro Anhydroglukoseeinheit in der Cellulose, betrug höchstens 0,35. Derartiges Material zeigt jedoch ähnliche Eigenschaften wie unsubstituiertes Material, d.h. praktisch die gleich geringe Absorptionsfähigkeit, so dass die Kosten der Substitution nicht gerechtfertigt sind.

Es ist ebenfalls bereits bekannt, Carboxymethylcellulose mit einem durchschnittlichen Substitutionsgrad von mehr als 0,35 für Absorptionszwecke zu verwenden, wobei diese Cellulose nach verfügbaren Angaben solcherart hitzebehandelt wurde, dass sie wasserunlöslich wurde. Die Hitzebehandlung erfolgte dabei so, dass das Material in einem Ofen unter Druck während 1-20 h auf 120-170 °C erhitzt wurde, wobei die CMC Vernetzungsbedingungen ausgesetzt war. Einige CMC-Derivate wurden auf diese Art hergestellt und zeigen relativ gute Absorptionsfähigkeit. Bei solcherart hergestelltem Material werden jedoch die Absorptionsfähigkeit und -geschwindigkeit in einem gewissen Ausmass voneinander abhängig, so dass ein Material mit hoher Absorptionsfähigkeit eine geringere Absorptionsgeschwindigkeit aufweist und umgekehrt. Ein weiterer Nachteil sind die relativ hohen Herstellungskosten. Grosses Flüssigkeits-Rückhaltevermögen und schnelle Absorption, verbunden jedoch mit hohen Herstellungskosten, sind erzielbar bei Herstellung des Absorptionsmaterials nach der US-PS 3 589 364 durch Vernetzung nasser CMC mit einem durchschnittlichen Substitutionsgrad von 0,4-1,6 mit Epichlorhydrin, wobei ein wasserunlösliches Endprodukt erhalten wird.

Nach der US-PS 3 919 385 wird ein absorbierendes Material hergestellt durch Vermischen einer cyanoäthylierten Viskose und einer wässrigen Lösung von Polyvinylpyrr-olidon mit einer nichtsubstituierten, faserbildenden Viskose als Hauptbestandteil des Gemischs und Verarbeitung dieses Gemischs zu Fasern aus nicht substituierter regenerierter Cellulose, in denen regenerierte Cyanoäthylen-Cellulose und Polyvinylpyrrolidon homogen verteilt sind. Im Patentgesuch SE 7 507 172 ist ein Verfahren zur Trocknung von modifiziertem, Cellulose enthaltendem Material beschrieben, wobei dieses zuerst durch Waschen mit Wasser zu höchstmöglicher Quellung gebracht, danach auf einen pH-Wert, bei welchem die Quellung auf ein Minimum herabgesetzt wird, angesäuert und dann in einem Lösungsmittel ohne Quellung in Salzform überführt und anschliessend zwecks Verdampfung des Lösungsmittels in einem Ofen getrocknet wird.

Nach der SE-AS 305 714 ist es schwierig oder unmöglich, verätherte Celluloseprodukte mit einem Substitutionsgrad von 0,1-0,7 in gequollenem Zustand zu behandeln. Ausserdem wird angeführt, dass Wärmetrocknung üblicherweise zur Bildung eines hornartig harten Material führt, das als Absorptionsmaterial kaum geeignet ist. Dies ist ein technisches Vorurteil, das durch die Erkenntnisse der vorliegenden Erfindung leicht behoben werden kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Absorptionsmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung aus Cellulosederivaten, vorzugsweise Carboxymethylcellulose, zu schaffen, das die grösstmögliche Absorptionsfähigkeit aufweist.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, ein möglichst billiges Herstellungsverfahren zu schaffen, das die Herstellung des Endproduktes bei geringstmöglichen Kosten ermöglicht.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, die Verwendung von bereits zur Verfügung stehenden Einrichtung für die Trocknung des absorbierenden Materials zu ermöglichen.

Gegenstand der Erfindung ist das im Patentanspruch 1 definierte absorbierende Material.

Erfindungsgemäss wird das beschriebene Material noch dem im Patentanspruch 8 definierten Verfahren hergestellt.

Die Trocknung kann mittels mindestens einer dampfbeheizten Trocknungswalze erfolgen, auf deren Oberfläche das Cellulosematerial in einer Quetschspalte zwischen dieser und einer weiteren dampfbeheizten Trocknungswalze oder einer Zuführwalze durch eine Beschichtungsdüse aufgetragen wird, die über die Breite der Walze axial hin und her bewegbar ist, so dass das Cellulosematerial, das pastenförmig ist, gleichmässig über die Quetschspalte verteilt wird und an der Walzenoberfläche haftet. Während des Trocknens in fixiertem Zustand wird eine zusammenhängende Matte auf der Walzenoberfläche gebildet, die mittels einer Rakel von der Walzenoberfläche abgelöst wird, wobei die Rakel solcherart einstellbar ist, dass der Matte während des Ablösens ein Kreppgefüge verliehen werden kann.

Durch die Erhitzung wird das Kristallgefiige der Cellulose beeinflusst, und die Kristallinität kann auch durch Substitution beeinflusst werden. Durch Auswahl eines entsprechenden Substituenten, beispielsweise Carboxymethylgrup-pen, wird eine sterische Wirkung erzielt, welche die normale intramolekulare Bindung zwischen den Glukoseeinheiten wirksam verhindert. Die Carboxymethylgruppen wirken als Abstandhalter zwischen den Fasern und führen zum sogenannten Balloneffekt, der sich durch Quellung zwischen den Stellen ausdrückt, an denen die kristalline Faserstruktur erhalten bleibt. Der sterische Effekt wird weiterhin durch die hydrophilen Eigenschaften der Carboxymethylgruppen verstärkt. Die hydrophilen Eigenschaften der Carboxymethylcellulose können praktisch ausgenützt werden durch grösstmögliche Quellung der Fasern und anschliessende Entfernung des Quellmittels in solcher Art, dass die Rückbildung der ursprünglichen Faserform verhindert wird.

In einem hochsubstituierte Carboxymethylcellulose enthaltenden Fasergemisch erfolgt die Absorption sehr langsam oder endet vollständig, da die Carboxymethylcellulose an ihrer Oberfläche so stark aufquillt, dass weiterer Flüssigkeitstransport durch das Material verhindert wird. Dies wird als Aufhaltewirkung bezeichnet. Zur Erzielung einer guten Absorption muss das Carboxymethyl-Cellulosematerial niedrigsubstituiert sein.

Carboxymethylcellulose mit niedrigem Substitutionsgrad hat in der Literatur eher geringes Interesse gefunden, und in einigen Fällen zeigte sich Interesse nur in Verbindung mit der Herstellung von Carboxymethyl-Celluloseblättern. Überraschend wurde nun gefunden, dass Carboxymethylcellulose (CMC) mit einem durchschnittlichen Subsitutions-grad von bis zu 0,40, vorzugsweise bis zu 0,30, insbesondere von 0,24, eine optimale Absorptionsfähigkeit zeigt. Der Substitutionsgrad soll jedoch zweckmässig so eingestellt werden, dass die Faserstruktur erhalten bleibt und die Pulpe noch unlöslich ist.

Zur Erzielung eines Materials mit grösstmöglicher Absorptionsfähigkeit wurde Carboxymethylcellulose mit unterschiedlichem Substitutionsgrad aus unterschiedlichen Pulpen hergestellt. Es wurde gefunden, dass CMC aus Birkensulfat-cellulose bei niedrigerem Substitutionsgrad löslich wird, während CMC aus gebleichter Kiefernsulfatcellulose bei einem Substitutionsgrad von ungefähr 0,40 wasserlöslich wird. Gute Resultate wurden erhalten bei der Herstellung von CMC aus Viskosepulpe und gebleichter Kiefernsulfatcellulose.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

634234

Nach der Herstellung der CMC in der gewünschten Qualität wird diese solcherart getrocknet, dass die grösstmögli-che Absorptionsfähigkeit erzielt wird.

Seit vielen Jahren erfolgt die Trocknung auf erhitzten Walzen für die Herstellung von wasserlöslicher CMC, Tapetenleim und dergleichen, wie beispielsweise in der SE-PS 147 713 beschrieben, wobei die Pulpe in Form eines dünnen Films auf die auf ungefähr 150 °C erhitzte Walzenoberfläche aufgetragen wird. Der Film wird dann bis zur Sprödigkeit getrocknet und danach zu Flocken verarbeitet. Trotzdem dieses Verfahren seit langem zur Anwendung gelangt, wurde es bisher nie zum Trocknen von wasserunlöslicher CMC eingesetzt, da es als unmöglich erachtet wurde, durch Wärmetrocknung absorbierendes Material zu erhalten, wie dies in der bereits erwähnten SE-AS 305 714 angeführt ist. Bisher wurde durch Wärmetrocknung ein hornartig hartes Material erhalten, das als absorbierendes Material nicht verwendet werden konnte.

Nach seiner Herstellung soll das CMC-Material solcherart getrocknet werden, dass die grösstmögliche Absorptionsfähigkeit erzielt wird. Dies kann vorzugsweise auf zwei verschiedene Arten erfolgen, nämlich Gefriertrocknung und Walzentrocknung. Wie nachstehend eingehend erläutert, wird das Material zuerst zu grösstmöglicher Quellung gebracht. Erfindungsgemäss wird dieser Zustand während der Trocknung durch Fixierung der Fasern beibehalten, wodurch die erwünschte hohe Absorptionsfähigkeit erzielt werden kann. Gefriertrocknung wurde in erster Linie in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt und erfolgt im Vakuum bei einer Temperatur unterhalb 0 °C. Dieses Vorgehen gelangt zum Trocknen von CMC zum Einsatz, wobei das Material gefroren und dann getrocknet wird, indem das Wasser aus seiner festen Eisphase direkt in Dampfform entfernt wird. Gegenwärtig ist dies ein eher unwirtschaftliches Verfahren, das jedoch auch heutzutage gerechtfertigt ist, da das Material in einer sehr vorteilhaften Form anfällt, nämlich als Granulat mit sehr guten Absorptionseigenschaften, da die Fasern während der Trocknung durch das Einfrieren in gequollenem Zustand fixiert sind. Das erhaltene Granulat kann gewünschtenfalls weiter bearbeitet werden.

In bezug auf Walzentrocknung wurde überraschenderweise gefunden, dass wenn es gelingt, das Material auf der Oberfläche einer Trocknungswalze zum Haften zu bringen, dies für die Fixierung des Materials zwecks Beibehaltung von dessen Gefüge, so dass die Trocknung unter Verhinderung von Schrumpfung erfolgt, genügt. Bei normaler Trocknung von Fasern wird das im Faserinnern befindliche Wasser entfernt und die Fasern schrumpfen ein. Durch die erfindungsgemässe Fixierung der Fasern, beispielsweise durch Einfrieren oder auf der Oberfläche einer Trocknungswalze, wird das Einschrumpfen der Fasern mechanisch verhindert und anstelle dessen bersten die Fasern, sobald die einwirkenden mechanischen Kräfte genügend gross sind. Das Bersten erfolgt solcherart, dass die Fasern längs einer Hauptlinie aufbrechen, so dass die für die Absorption von Wasser verfügbare Faseroberfläche gegenüber derjenigen einer normal ohne Quellung und Bersten getrockneten Faser um ein Mehrfaches vergrössert wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Pulpe mit Wasser auf einen Festkörpergehalt von ungefähr 10 Gew.-% verdünnt und zu einer Paste geknetet, die dann mittels einer speziellen Pumpe zu der Trocknungswalze gepumpt wird. Die Trocknungsvorrichtung kann entweder zwei Trocknungswalzen oder eine Trocknungswalze und eine Zuführwalze aufweisen, welche in Zusammenwirkung eine Quetschspalte bilden. Die Paste ist so viskos, dass deren Verteilung über die Walzenoberfläche mittels einer Düse erfolgen kann, die axial über die Walzenbreite hin und her bewegt wird.

Nach Verteilung der Paste auf der Oberfläche der Trock-nungswalze(n) erfolgt Bildung und Fixierung eines Films auf s der Walzenoberfläche in der Quetschspalte, und die Dicke des Films kann durch Einstellung des Abstandes zwischen den Walzenoberflächen in der Quetschspalte reguliert werden. Nach ungefähr % Umdrehung der Trocknungswalze ist der Film aufgrund des Wasserverlustes in eine Matte über-io führt, die mittels einer Rakel von der Walzenoberfläche abgelöst wird und gegebenenfalls dabei mit einem Kreppgefüge versehen werden kann. Der Festkörpergehalt der Paste ist wichtig, jedoch nicht kritisch. Bei übermässig hohem Festkörpergehalt wird ein hartes, pergamentähnliches Material i5 mit sehr schlechter Absorptionsfähigkeit gebildet, und bei übermässig niedrigem Festkörpergehalt wird der Mengenanteil Wasser, der verdampft werden muss, übermässig hoch. Ein hartes, pergamentähnliches Material kann auch auftragen, wenn die Oberflächentemperatur der Trocknungs-20 walze zu hoch oder die Quetschspalte zu eng eingestellt ist, da die vor dem Durchlauf des Materials durch die Quetschspalte eintretende Verdampfung so schnell erfolgt, dass der Festkörpergehalt zu hoch wird. Bei zu geringem Festkörpergehalt kann es schwierig sein, ein Anhaften des Materials an 25 der Walzenoberfläche zu erzielen, da zwischen der Rolleroberfläche und dem Material eine Dampfschicht auftritt, was als «Leidenfrost's Phänomen» bezeichnet wird.

Die durch die beschriebene Walzen-Wärmetrocknung erhaltenen Resultate zeigen im Vergleich zu konventionell ge-30 trocknetem Material eine deutliche Erhöhung der Absorptionsfähigkeit, die voll mit deqenigen vergleichbar ist, wie sie durch Gefriertrocknung erhältlich ist.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise erläutert. In den Zeichnun-35 gen zeigen:

Fig. 1-4 elektronenmikroskopische Photographien von konventionell im Vergleich zu erfindungsgemäss getrockneter, faserförmiger CMC;

Fig. 5 graphische Vergleichskurven von erfindungsge-40 mäss und konventionell getrockneter, faserförmiger CMC; und

Fig. 6 eine Trocknungswalzenanordnung für die erfindungsgemässe Trocknung von faserförmiger CMC.

Zur weiteren Erläuterung der Unterschiede und Er-45 klärung, warum durch erfindungsgemässe Trocknung von faserförmiger CMC eine Verbesserung der Absorptionsfähigkeit erzielbar ist, wurde mittels Elektronenmikroskopie eine morphologische Untersuchung ausgeführt.

Die Muster wurden nach einer speziellen Methode herge-50 stellt, wobei das Prüfmaterial im Hochvakuum mit einer metallischen Goldbeschichtung einer Dicke von ungefähr 500Â bedampft wurden. Die photographischen Bilder von Fig. 1 -4 wurden mittels eines Abtast-Elektronenmikroskops «Cambridge Stereoscan 600» hergestellt.

55 Fig. 1 zeigt konventionell getrocknete, faserförmige CMC mit DS 0,25 aus Viskosepulpe in 50facher Vergrös-serung. Fig. 3 zeigt die gleichen Fasern nach erfindungsge-mässer Quellung und Walzentrocknung in 50facher Vergrös-serung, und Fig. 4 zeigt die gleiche Aufnahme in 200facher 6o Vergrösserung.

Aus den Photographien geht hervor, dass der grösste Unterschied in der deutlichen Vergrösserung der Faseroberfläche und der damit einhergehenden Erhöhung der Absorptionsfähigkeit der erfindungsgemäss getrockneten Fasern 65 liegt. Die Faserstruktur ist praktisch vollständig aufgespalten, was darauf zurückzuführen ist, dass die Fasern während des Trocknens bersten, da sie sich aufgrund der Fixierung nicht bewegen und nicht schrumpfen können. Es ist ersieht-

5

634 234

lieh, dass die Oberflächen der Fasern, die erfindungsgemäss in gequollenem Zustand walzengetrocknet wurden, um ein Mehrfaches grösser sind als diejenigen der konventionell getrockneten Fasern.

Wenn das erfindungsgemässe absorbierende Material durch Walzentrocknung in gequollenem Zustand hergestellt wird, fällt es in Form eines papierähnlichen Blattes an, das vorzugsweise zur Erhöhung der Weichheit und Elastizität, die für das Produkt und den Herstellungsvorgang wichtig sind, mit einem Kreppgefüge versehen wird. Das erhaltene Material kann als einziges Absorptionsmaterial für die Absorption von Körperflüssigkeiten in verschiedenen Artikeln für Körperpflege, Hygiene und Spitalverwendung zum Einsatz gelangen, kann jedoch zweckmässig auch mit konventionellen Absorptionsmaterialien, wie Cellulosewatte und chemisch oder mechanisch zerfaserter Pulpe oder Gemischen davon, kombiniert werden. Ob in Blattform oder zerfaserter Form wird das beschriebene Material zweckmässig in Form einer separaten Schicht eingesetzt. Im zerfaserten Zustand kann es auch in beliebigem Verhältnis mit anderen organischen oder anorganischen Absorptionsmaterialien vermischt werden, um deren Flüssigkeits-Aufnahmevermögen zu erhöhen. Die Kombination mit anderen möglichen Absorp-tionsmaterielien kann auch vor der beschriebenen Trocknungsbehandlung erfolgen.

Der Grund für die grosse Freiheit der Auswahl der Einsatzmöglichkeiten liegt darin, dass das erfindungsgemässe absorbierende Material keine Wirkung einer Aufhalteschicht zeigt. Eher wirkt es mit umgebendem Material zusammen, indem es Flüssigkeit aus diesem absorbiert, wobei die absorbierte Flüssigkeit im absorbierenden Material selbst verteilt wird.

Eine Prüfmethode für derartige Materialien, in denen die Kapillarabsorption vollständig oder teilweise durch Quellungsabsorption ersetzt ist, wird «Aufnahme-Benetzbarkeit» genannt, d.h. die Flüssigkeitsabsorption wird vollständig durch das Material reguliert, und eine allfällige Aufhaltewirkung führt zu langsamer oder sehr langsamer Absorption selbst bei Überschreitung der Prüfdauer. Eine Prüfmethode, die dem beschriebenen Material und dessen Wirkungsweise sehr leicht angepasst werden kann, ist der SIS (schwedischer Industriestandard) 25 12 28.

Im vorliegenden Fall kann ein Presswerkzeug verwendet werden, das sehr gute Reproduzierbarkeit ergibt, selbst wenn sich das Prüfmaterial bei Absorption von Flüssigkeit in seitlicher Richtung stark ausdehnt. Das Presswerkzeug besteht aus einem Ring, der eine Oberfläche von 25 cm2 ergibt und mit einer entfernbaren Grundplatte unterschiedlicher Höhe zusammenwirkt, so dass durch Kompression in einer Presse unterschiedliche Dichten, beispielsweise von 0,3, 0,4,0,5 bzw. 0,6gcm3, erhältlich sind.

Die Presskörper werden dann in einen Zylinder eingesetzt, der seitliche Ausdehnung verhindert, und mit einem Gewicht belastet. Durch eine Öffnung im Boden des Zylinders steht das Prüfmuster über einen Schlauch mit der zu absorbierenden Flüssigkeit in Berührung. Dieser Schlauch ist mit einer Bürette verbunden, die so eingerichtet ist, dass der über den Schlauch einwirkende Flüssigkeitsdruck durch das auf dem Prüfmuster im Zylinder einwirkende Belastungsgewicht genau ausgeglichen ist und die Absorption der Flüssigkeit nur durch die Absorptionsfähigkeit des Prüfmusters erfolgt, wobei der hydrostatische Druck Null beträgt. Sobald das Prüfmuster gesättigt ist, endet der Flüssigkeitstransport. Der Mengenanteil der absorbierten Flüssigkeit kann dann an der Bürette abgelesen werden und die Prüfeinrichtung ermöglicht auch die Bestimmung der Absorptionsgeschwindigkeit.

Die beschriebene Art der Prüfung gibt bei Verwendung einer lgew.%igen wässrigen Kochsalzlösung als Prüfflüssigkeit realistischen Aufschluss über die wirkliche Absorptionsfähigkeit eines absorbierenden Materials für verschiedene Körperflüssigkeiten. Da die meisten Absorptionsartikel im Gebrauch unter Belastung stehen oder im Fall von Tampons in bereits komprimierten Zustand zum Einsatz gelangen, wurden die Prüfungen bei unterschiedlichen Dichten ausgeführt.

Im Diagramm gemäss Fig. 5 ist vergleichsweise die Absorptionsfähigkeit von erfindungsgemässem absorbierendem Material in der ausgezogenen Kurve und von allgemein üblichem Absorbtionsmaterial in Form von zerfaserter bzw. ge-flockter Sulfatpulpe in der gestrichelten Kurve dargestellt. Da das erfindungsgemässe absorbierende Cellulosematerial bei der beschriebenen Prüfung weder allein noch im Gemisch mit anderen absorbierenden Materialien eine Aufhaltewirkung zeigte, ist im Diagramm nur die Gesamtabsorption des unvermischten Prüfmaterials angegeben.

Aus den Kurven von Fig. 5 ist ersichtlich, dass die Absorptionsfähigkeit des erfindungsgemässen Materials von dessen Dichte praktisch unabhängig ist, während die Absorptionsfähigkeit des konventionellen Vergleichsmaterials mit zunehmender Dichte stark abnimmt.

Der vertikale Abstand zwischen den beiden Kurven bei einer bestimmten Dichte zeigt den Vorteil der Verwendung des erfindungsgemässen Materials.

In Fig. 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Trocknen von faserförmigem Cellulosematerial und deren Wirkungsweise schematisch dargestellt. Die Vorrichtung umfasst zwei dampfbeheizte Trockenwalzen la und lb, die zusammenwirkend eine Quetschspalte 2 bilden. Pastenförmiges Material 3 wird der Quetschspalte 2 über eine Beschichtungsdüse 4 zugeführt, die axial über die Breite der Walzen hin und her bewegbar ist und das pastenförmige Material gleichmässig über die Länge der Quetschspalte 2 verteilt. Das pastenförmige Material 3 wird in der Quetschspalte 2 auf den Oberflächen der Walzen la und lb zu Filmen 5a und 5b verformt, die an den Walzenoberflächen haften, und deren Dicke durch Regulierung der lichten Weite der Quetschspalte 2 variierbar ist. Nach % Umdrehung der Walzen werden die nun in ein mattenähnliches Material überführten Filme mit Hilfe von Rakeln 6a und 6b, die solcherart einstellbar sind, dass den Matten ein Kreppgefüge verliehen werden kann, in Form von zusammenhängenden bahnförmigen Matten 7a und 7b abgelöst und zu Rollen 8a und 8b aufgerollt.

Nachstehend wird beispielsweise die Herstellung von CMC als Ausgangsmaterial für die folgenden Beispiele erläutert. Die prozentualen Konzentrationsangaben sind ge-wichtsmässig.

10 kg «trockene» Pulpe mit einem Festkörpergehalt von 94% wurden innert 20 min in einen «Drais»-Mischer SCA-Fs von 1601 Volumen eingeleitet und gleichzeitig mit 24%iger wässriger Sodalösung und 5 kg 96%igem Äthanol besprüht. Mittels Kaltwasser im Kühlmantel wurde die Temperatur im Mischer auf 20 °C gehalten. Das Rapid-Zer-faserungsmesser im Mischer war ununterbrochen in Bewegung. 1 h nach Beginn wurden 2,95 kg Monochloressig-säure, 0,5 Mol/Mol Cellulose, gelöst in 5 kg 96%igem Äthanol unter Kühlung innert 10 min zugegeben und während weiteren 20 min gekühlt. Danach wurde mit der Aufheizung auf 60 °C begonnen, was 30 min dauerte, und gleichzeitig wurde das Zerfaserungsmesser auf unterbrochenen Betrieb von 1 min Dauer in Zeitabständen von 10 min geschaltet. Die Reaktion wurde während 2 h fortgesetzt. Dann wurde das Gemisch abgekühlt und mit 3,81 Salzsäure, gelöst in 501

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

634 234

6

30%igem Äthanol, neutralisiert. Anschliessend wurde das Material mit Äthanol und/oder Wasser gewaschen.

In den nachstehenden Beispielen sind Ausführungsformen der Erfindung erläutert, und die mit den jeweiligen Produkten erhaltenen Prüfresultate sind in einer anschliessenden Tabelle zusammengefasst.

Beispiel 1

Die direkt der vorstehend beschriebenen Herstellung entnommene, noch alkoholfeuchte CMC mit einem Festkörpergehalt von ungefähr 30% wurde mit Wasser auf einen Festkörpergehalt von 10% verdünnt, wobei zwecks Beschleunigung des Verfahrens warmes Wasser verwendet wurde. Durch Kneten mittels eines Nautamischers wurde innert etwa 15 min eine dicke, viskose Paste erhalten, die mittels einer speziellen Pumpe transportierbar war.

Die erhaltene Paste, enthaltend das Natriumsalz von Carboxymethylcellulose in Faserform, mit einem DS von 0,24, wurde mit Wasser von 100 °C zu einer gleichmässigen Aufschlämmung mit einem Festkörpergehalt von 4% vermischt. Die erhaltene Aufschlämmung wurde bei einem Druck von 1,33 Pa/10"2 mm Hg eingefroren und getrocknet.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass die Aufschlämmung auf einen Festkörpergehalt von ungefähr 10% eingestellt wurde.

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass die Aufschlämmung einer Temperatur von höchstens 60 °C bei einem Druck von etwa 267 Pa/2 mm Hg gefriergetrocknet wurde.

Beispiel 4

Beispiel 2 wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass die Aufschlämmung einer Temperatur von 80 °C getrocknet wurde.

Beispiel 5

Nach dem in den Beispielen 2 und 3 beschriebenen Vorgehen wurde eine Aufschlämmung mit einem Festkörpergehalt von ungefähr 10% nach Schollenbildung und anschliessender Granulierung gefriergetrocknet.

Beispiel 6

Nach dem in den Beispielen 1-4 beschriebenen Vorgehen wurde das Natriumsalz von CMC mit einem DS von 0,24 mit Wasser zu einem Festkörpergehalt von etwa 10% verarbeitet und gefriergetrocknet.

Beispiel 7

Natriumsalz von CMC mit einem DS von 0,24 wurde mit Wasser zu einem Festkörpergehalt von etwa 10% verarbeitet und dann bei einer Temperatur von 140 °C nach dem vorstehend beschriebenen bevorzugten Walzentrocknungsverfahren getrocknet.

Beispiel 8

Beispiel 7 wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass die Trocknung bei einer Oberflächentemperatur der Trocknungswalzen von 175 °C erfolgte.

Beispiel 9

Die Beispiele 1-7 wurden mit der Ausnahme wiederholt, dass Natriumsalz von CMC mit einem DS von 0,28 verwendet wurde.

Beispiel 10

Die Beispiele 1-7 wurden mit der Ausnahme wiederholt, dass Natriumsalz von CMC mit einem DS von 0,19 verwendet wurde.

Beispiel 11

Das Natriumsalz von CMC mit einem DS von 0,24 gemäss Beispiel 1 wurde nach dem Walzentrocknungsverfahren gemäss Beispiel 7 getrocknet.

Beispiel 12

Beispiel 11 wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass anstelle des Natriumsalzes von CMC Cellulosesulfat verwendet wurde.

Die Absorptionsfähigkeit der in den vorstehenden Beispielen erhaltenen, niedrig verätherten, durch Quellung geborstenen CMC-Derivate für wässrige, l%ige Kochsalzlösung wurde nach der vorstehend beschriebenen Prüfmethode bei einer Dichte der Prüfmuster von 0,5 g/cm3, einer Belastung der Prüfmuster von 15 g/dm2 und einem hydrostatischen Druck von Null ermittelt. Die jeweiligen Prüfmuster und die damit erhaltenen Prüfresultate sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst.

Tabelle

Beispiel Substitutionsgrad Absorption, ml/g unbehandeltes

Vergleichsmuster

0,24

6,3

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

Aus der Tabelle geht hervor, dass das nach dem beschriebenen Verfahren hergestellte erfindungsgemässe Material eine sehr gute Absorptionsfähigkeit aufweist und dass die Erfindung auch andere Cellulosederivate als CMC mit ähnlichen Eigenschaften umfasst, beispielsweise Carboxy-äthylen-, Carboxymethylhydroxyäthylen-, Hydroxyäthylen-, Hydroxypropylen-, Methylcellulose und auch Celluloseester, wie Cellulosesulfat und -phosphat.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

S

3 Blatt Zeichnungen

Claims

634234

PATENTANSPRÜCHE

1. Absorbierendes Material, dadurch gekennzeichnet, dass es absorbierendes Cellulosederivat in Form von faser-förmigem Celluloseäther oder -ester mit einem durchschnittlichen Substitutionsgrad von höchstens 0,40 enthält, dessen Fasern geborsten sind und dadurch eine beträchtlich ver-grösserte Oberfläche aufweisen.
2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mehr als 10 Gew.-% Cellulosederivatfasern, bezogen auf das Gesamtgewicht, enthält.
3. Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Cellulosederivat faserförmige Carboxyme-thylcellulose ist.
4. Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Cellulosederivat faserförmige Hydroxy-äthylcellulose oder faserförmiges Cellulosesulfat ist.
5. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Cellulosederivat einen Substitutionsgrad von weniger als 0,30, vorzugsweise weniger als 0,24, aufweist.
6. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ausserdem anderes absorbierendes Material, wie geflockte Pulpe und/oder Bentonit, enthält.
7. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es die Cellulosederivatfasern in Form einer Schicht und ausserdem eine weitere Schicht aus anderem absorbierendem Material enthält.
8. Verfahren zur Herstellung von absorbierendem Material gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Cellulosederivat in Form von faserförmigem Celluloseäther oder -ester mit einem durchschnittlichen Substitutionsgrad von höchstens 0,40 zum Quellen bringt und in gequollenem Zustand fixiert und trocknet, wobei der Hauptanteil des Quellmittels unter Erhaltung des Gefüges des gequollenen Materials und unter Verhinderung der Schrumpfung entfernt wird und die Fasern bersten.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Trocknen mittels Gefriertrocknung ausführt, wobei das Gefüge des gequollenen Materials durch Einfrieren fixiert und das Quellmittel danach direkt aus der festen Phase in die Dampfphase überführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Trocknen mittels Trocknungswalzen ausführt, wobei eine Aufschlämmung des faserförmigen Materials mittels einer bewegten Beschichtungsdüse auf dampfbeheizte Walzen aufgetragen und solcherart durch eine Quetschspalte zwischen Walzen geleitet wird, dass ein Film gebildet wird und das Material an der Walzenoberfläche haftet und auf dieser unter Bildung einer Matte getrocknet wird, die dann nach ungefähr % Umdrehungen der Walze mittels einer Rakel von der Walzenoberfläche abgelöst wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörpergehalt der Aufschlämmung vor dem Auftragen auf die Walzen ungefähr 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Aufschlämmung, beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfdruck zur Beheizung der Walzen 3,5 -10 bar beträgt.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man der Matte während des Ablösens von der Walzenoberfläche ein Kreppgefüge verleiht.
14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich-s net, dass man das Material nach dem Trocknen zerfasert.
15. Verfahren nach Anspruch 8 zur Herstellung eines absorbierenden, wasserunlösliche Cellulosederivate enthaltenden Materials für die Verwendimg in Körperpflegeartikeln, dadurch gekennzeichnet, dass man einen faserförmigen,

io wasserunlöslichen Celluloseäther oder -ester mit einem durchschnittlichen Substitutionsgrad von höchstens 0,40, zusammen mit Wasser und unter Erhaltung der Faserstruktur solcherart mechanisch bearbeitet, dass höchstmögliche Quellung der einzelnen Fasern erzielt und eine Paste mit ei-15 nem Festkörpergehalt von ungefähr 10 Gew.-% erhalten wird, wonach man die Paste in die Quetschspalte zwischen -Walzen einführt, die mittels Dampf eines Drucks von 3,5-10 bar beheizt sind, so dass ein Film erhalten wird, der die Fasern im gequollenen Zustand enthält und an der Walzen-20 Oberfläche solcherart haftet, dass die einzelnen Fasern im Film relativ zueinander die während der Filmbildung angenommene Lage beibehaltèn, wonach man den Hauptanteil des in der Paste enthaltenen Wassers schnell entfernt, so dass die Fasern, während der Film unter Verhinderung von Fa-25 serschrumpfung an der Walzenoberfläche haftet, bersten und dass man das getrocknete Material in Form einer zusammenhängenden, bahnförmigen Matte mittels einer Rakel, gegebenenfalls unter Verleihung eines Kreppgefüges, von der Walzenoberfläche ablöst und aufrollt. 30 16. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine dampfbeheizte Trocknungswalze, eine zwischen dieser und einer weiteren, dampfbeheizten Trocknungswalze oder einer Zuführungswalze gebildete Quetschspalte, eine über die Walzenbreite 35 axial hin und her bewegbare Beschichtungsdüse zum gleich-mässigen Verteilen einer Aufschlämmung des Cellulosederi-vates vor der Quetschspalte, und eine Rakel zum Ablösen einer beim Betrieb der Vorrichtung während des Fixierens und Trocknens der Aufschlämmung auf der Oberfläche der 40 Trocknungswalze gebildeten Matte aus faserförmigem Cellulosederivat, wobei die Rakel solcherart einstellbar ist, dass der Matte während des Ablösens ein Kreppgefüge verliehen werden kann.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn-

45 zeichnet, dass die lichte Weite der Quetschspalte in Abhängigkeit vom Festkörpergehalt des zu trocknenden Materials und von der Temperatur des für die Walzenbeheizung verwendeten Dampfs regulierbar ist.
18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 und 17, da-50 durch gekennzeichnet, dass die Quetschspalte (2) zwischen zwei Trocknungswalzen (la und lb) gebildet ist und dadurch die gleichzeitige Bildung von zwei bahnförmigen Matten (7a und 7b) aus dem faserförmigen Cellulosederivat ermöglicht wird.

55 19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine dampfbeheizte Trocknungswalze und eine Zuführwalze aufweist, zwischen denen die Quetschspalte gebildet wird.