DE2638654B2

DE2638654B2 - Hochsaugfähiges Faserstoffmaterial zur Verwendung in hygienischen Artikeln

Info

Publication number: DE2638654B2
Application number: DE19762638654
Authority: DE
Inventors: Walter Horn; Helmut Dipl.-Chem. Dr. Pietsch
Original assignee: Vereinigte Papierwerke Schickedanz & Co 8500 Nuernberg
Current assignee: Vereinigte Papierwerke Schickedanz & Co 8500 Nuernberg
Priority date: 1976-08-27
Filing date: 1976-08-27
Publication date: 1980-01-24
Also published as: NL7708032A; BE858128A; DK146265C; ES461894A1; CH636014A5; LU78013A1; FR2362637A1; DE2638654A1; FR2362637B1; DE2638654C3; GB1583974A; ATA494277A; DK338077A; DK146265B; IT1086064B; GR66093B; AT352897B; BR7705619A

Description

Die Erfindung betrifft ein hochsaugfähiges Faserstoffmaierial zur Verwendung in hygienischen Artikeln nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Als Beispiele für hygienische Artikel werden Tampons für die Frauenhygiene, Uamenbinden, Kinderwindeln und Krankenunterlagen genannt. Derartige Artikel haben die Aufgabe, die bei Benetzung anfallende physiologische Flüssigkeit möglichst schnell aufzunehmen und sie auch bei Druckeinwirkung festzuhal'en.

Als Saugstoff wird in diesen Artikeln auch heute noch in der Regel Zellstoff in Form von Kurz- oder Langfasern verwendet. Es ist aber auch bekannt, andere Stoffe hierzu einzusetzen, wie beispielsweise hydrophile Polyurethan-Schaumstoffe (DE-PS 1198 060) oder geeignete Polymerisate, etwa Polyacrylamide oder Poly-N-Vinylpyrrolidone u.a. (DE-OS 16 17 998). Des weiteren ist es bereits bekannt, als Absorptions-Hilfsmittel, also als Zusatzstoff, naß vernetzte Zellulosefasern einzusetzen, insbesondere formalisierte Baumwolloder Kunstseidefasern (DE-AS 14 92 365).

Aus der DE-OS 23 24 589 ist es bekannt, als hochsaugfähiges Material für Wattebäusche, Polsterkissen oder dergl. Mischfasern aus Zelluloseregenerat und Natrium-Carboxymethylcellulose zu verwenden. Des weiteren ist es aus der DE-OS 23 57 079 bekannt, unlösliche Zelluloseäther aus Carboxymethylcellulose dadurch herzustellen, daß man diese Äther mit Hilfe von polyfunktionellen Reaktionsmitteln vernetzt, wobei die Vernelzungsreaktion zur Unterdrückung von Materialverlusten in Gegenwart von Isopropylalkohol durchgeführt wird.

Aus der US-PS 38 58 585 ist es bekannt, eine im wesentlichen wasserunlösliche faserförmige Carboxyalkylcellulose, die als Absorptionsmittel für Körperflüssigkeiten geeignet ist, durch Wärmebehandlung eines Alkalisalzes der Carboxymethylcellulose herzustellen. Die Durchführung derartiger Polymerisationen durch einfache Wärmebehandlung in technischem Maße ist schwierig und führt zu Produkten mit nicht immer gleichmäßigen Absorptionseigenschaften.

Der Einsat; der vorbekannten Stoffe zusätzlich oder anstelle von Zellulosefasern ist wirtschaftlich und technisch nur dann sinnvoll, wenn diese Stoffe ein gegenüber reiner Zellulose beträchtlich gesteigertes Flüssigkeits-Ansaiig- und Rückhaltevermögen aufweisen. Jede mögliche Steigerung dieser Eigenschaften bedeutet technisch einen erheblichen Gewinn und macht wirtschaftlich den Einsatz der genannten Stoffe in vielen Fällen erst möglich. Wesentlich ist aber in allen Fällen, daß die genannten Stoffe physiologisch völlig unbedenklich sind, was beispielsweise nach neueren

Untersuchungen bei Polyacrylaten nicht der Fall ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Faserstoffmaterial, welches zur Verwendung in hygienischen Artikeln geeignet ist, mit einem Gehalt an flüssigkeitsaufnehmenden Fasern auf Basis leiivernetzter, insbesondere formalisierter Zellulose hinsichtlich des Flüssigkeitsansaug- und Rückhaltevermögens weiter zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die teilvernetzten, insbesondere formalisierten Zellulosefasern 5—20 Gew.-% Natrium-Carboxymethylcellulose enthalten. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Fasern einen Titer von 1,5 bis 10,0 dtex und eine Länge von 20 bis 120 mm aufweisen. Des weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Fasern mit Polyäthylenglykol vom Molgewicht 200 bis 20.000 .wiviert sind.

Zur Verdeutlichung wird besonders hervorgehoben, daß mit dem Ausdruck »daß die teilvernetzten, insbesondere formalisierten Zellulosefasern 5 bis 20 Gew.-% Natriun Carboxymethylcellulose enthalten« gemeint ist, daß _s sich hierbei nicht etwa um eine Fasermischung handelt, sondern um eine physikalisch einheitliche Faser, welche lediglich aus den beiden genannten chemischen Bestandteilen besteht.

Zur Erfindungshöhe wird vorgebracht, daß nicht erwartet werden konnte, daß Mischfasern aus Zellulose regenerat einerseits und Natrium-Carboxymethylcellulose andererseits durch Naßvernetzung hinsichtlich ihres Saugvermögens, insbesondere unter Gegendruck, noch weiter verbessert werden können. Es mußte vielmehr erwartet werden, daß die Vernetzungs-, insbesondere Formalisierungsreaktion bei derartigen Mischfasern ohne Abwanderung ^J2r vorhandenen Natrium-Carboxymethylcellulose nicht möglich ist.

Voraussetzung für die Durchführung der Naßvernetzung ist es, daß die Faser bei Einleitung der Vernetzungsreaktion gequollen ist. Das Anquellen der Faser ist ein zeitabhängiger Vorgang, bei dem die Carboxmethylcellulose noch als Natriumsalz vorliegt. Das Salz ist zwar in der Faser vorhanden, zu diesem Zeitpunkt jedoch noch nicht mit den Zellulosemolekülen vernetzt. Es besteht also die Gefahr der Abwanderung dieses Bestandteiles und damit einer Veränderung der Zusammensetzung der Grundfaser.

In der DE-OS 23 57 079 ist zwar ein Verfahren wr Herstellung von unlöslichen Zelluloseäthern beispielsweise aus Carboxymethylcellulose beschrieben. Dort handelt es sich jedoch nicht um das (wasserlösliche) Natriumsolz, sondern um eine freie Saure. Dennoch wird in der Vorveröffentlichung vorgeschlagen, die Vernetzungsreaktion in Gegenwart von Isopropylalko-

hol durchzuführen, um Verluste weitgehend zu vermeiden. Wurden tatsächlich Verluste eintreten, so wären diese — da es sich um reine Carboxymethylcellulose handelt — lediglich von präparativem Interesse; beim Anmeldungsgegenstand würde aber eine Veränderung der Fasereigenschaften eintreten, was nicht zu tolerieren !SL

Nach dem Stande der Technik waren also naßvernetzte Mischfasern aus Zelluloseregenerat und Natrium-Carboxymethylcellulose noch unbekannt Es war folglich auch unbekannt, daß diese Fasern besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Des weiteren war es unbekannt, das Natriumsalz der Carboxymethylcellulose überhaupt naß zu vernetzen. Man hat vielmehr lediglich die freie Säure versucnt naß zu vernetzen und dabei noch verlustunterdrückende Umwege einschlagen müssen. Der Versuch, eine Naßvernetzung auch bei der grundsätzlich bekannten Mischfaser auszuführen, ist vermutlich unterblieben, weil hier Abwanderungen des Natriumsalzes und damit Veränderungen der Fasereigenschaften zu befürchten oder möglicherweise auch nach Ansicht der Fachweit nicht zu vermeiden waren. Dennoch wurde durch die Erfinder festgestellt, daß in der Herstellung derartiger naßvernetzter Mischfasern doch ein technisch vorteilhafter Weg liegt, eine weitere Erhöhung des Flüssigkeitsbindevermögens unter Gegendruck zu erreichen.

Zur Herstellung der vorgeschlagenen Fasern wird von dem an sich bekannten Viskoseverfahren ausgegangen. Dabei wird Cellulose-Xanthogenat durch Auflösen in wäßriger Natronlauge und Reifenlassen der Lösung zu einer viskose". Spinnlösung verarbeitet. Diese Spinnlösung wird alsdann in ei" saures Spinnbad gesponnen und sodann die entstandenen Fäden gereinigt und getrocknet. Zur Herstfllung der vorgeschlagenen Fasern wird der Spinnlösung 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.-%, Natrium-Carboxymelhylcellulose, bezogen auf die in der Lösung enthaltene Cellulose, zugesetzt und der beim Spinnen erhaltene Faden nach seiner Reinigung in an sich bekannter Weise in saurer Lösung teilvernetzt, insbesondere formalisiert und alsdann das Nalriumsalz durch Waschen der Faser mit Natriumhydrogencarbonatlösung oder in ähnlicher Weise zurückgebiluet.

Durch dieses Verfahren gelingt es, die angegebene Menge Nalrium-Carboxymethylcellulose in die Faser einzubauen und durch die angegebene Teilvernetzung, insbesondere Formalisierung, mit den übrigen CeIIuIosemolekülen derart zu verbinden, daß insgesamt ein chemisch einheitliches Gebilde entsteht, aus dem das Natrium-Carboxymeihylcellulose-Molekül nicht mehr durch Waschen entfernt werden kann. Es resultiert auf diese Weise ein Fasermaterial mit stark erhöhten Saugwerten, wobei diese Werte gegenüber den meisten anderen in Betracht kommenden physiologisch einwandfreien Saugstoffen nahezu verdoppelt sind. Um die vorteilhaften Eigenschaften des vorgeschlagenen Saugstoffes zu demonstrieren, wurden die im folgenden iiiifgeführten Vergleichsbeispiele ausgeführt:

Beispiel 1
Herstellen des vorgeschlagenen Saugstoffes

Es wurde von einer Mischfaser aus 90% Cellulose und 10% Natrium-Carboxymethylcellulose ausgegangen.

Die Faser hatte einen Titer von 1,7 dtex und eine Schnittlänge von 50 mm.
Zur Formalisierung wurde folgendes Bad bereitet:

1125 ml Wasser

i 875 ml konzentrierte Salzsäure (37%ig)
750 ml Formaldehyd-Lösung

3750 ml

In dieses Bad wurden bei einer Temperatur von 20° C 100 g der oben bezeichneten Stapelfaser gegeben. Nach 20 Minuten Verweilzeit wurde die Faser entnommen und mit Wasser neutral gewaschen. Danach wurde die Faser in 2 1 einer 10%igen Natrium-Hydrogencarbonat-Lösung gegeben, um das Natriumsalz der Carboxymethylcellulose zurückzubilden. Die Einwirkungszeit betrug 10 Minuten.

Nach Rückbildung der Salzform wurden die Fasern erneut neutral gewaschen, wobei das letzte Waschwasser 0,5% Polyäthylenglykol vom Molekulargewicht 400 enthielt. Danach wurde bei 11b"C getrocknet.

Beispiel 2
Herstellung von Versuchstampons

Die gemäß Beispiel 1 vorbereitete Faser wurde in üblicher Weise kardiert, zu 50 mm breiten Bändern geformt und durch Wickeln und Pressen Tamponkörper hergestellt.

In gleicher Weise wurden aus verschiedenen Vergleichsfasern Tampons erzeugt, wobei das Tampon-Rohgewicht in jedem Fall ca. 3,0 g betrug. Als Vergleichsfasern wurden folgende herangezogen:

1. 100% Zellwolle, 3,6 dtex, 30 mm;

2. nicht-formalisierte Mischfaser aus Zellwolle und 10% Carboxymethylcellulose. Es handelt sich hier um die gleiche Faser, die oben als Ausgangsprodukt für die Formalisierung genommen wurde.

Titer: 1,7 dtex, 50 mm Faserlänge.

3. Zellwolle, Titer 5,2 dtex, 40 mm Stapellänge: formalisiert.

An allen Versuchstampons wurde die Expansion nach 1 Minute, nach 3 Minuten und nach 15 Minuten gegen einen Druck von 170 mm Wassersäule gemessen und die Volumenausdehnung in Abhängigkeit von der Zeit dadurch bestimmt, daß die verdrängte Wassermenge aufgefangen und gewogen wurde. Die verwendete Blutersatzflüssigkeit hatte folgende Zusammensetzung:

70 g wasserlösl. Celluloseether
[Tylose® H 20(Hoechst)]
Wg NaCI
20g NaHCO₁
5 g roter Farbstoff
500 g Glycerin
Wasser ad 5000 ml.

Die W«:rte für die Flüssigkeitsaufnahme nach 15 Minuten wurden durch Zurückwiegen bestimmt. Die erhaltenen Werte gehen aus der nachstehenden Tabelle hervor:

Tampon aus:

Gewicht

(g) Expansion (ml)
IMin. 3 Min.

15 Min.

Flüssigkeitsaufnahme

nach IS Min.

(ml)

100% Zellwolle; 3,6 dtex	3,02	3,4	6,8	10,8	13,8
30 mm
Zellwolle 1,7/50+10% CMC	2,93	3,6	7,2	12,2	16,4
Zellwolle 5,2/40 formaiisiert	2,89	5,8	12,0	17,8	22,6
Zellwolle 1,7/50+ 10% CMC	3,00	9,1	20,4	22,3	26,9
Mischfaser formaiisiert

Die Versuche zeigen, daQ sämtliche Werte gegenüber den vorbekannten stark angestiegen sind und teilweise eine Steigerung von über 100% zeigen. Interessant ist. daß die vorgeschlagene formaiisierte Mischfaser auch gegenüber der nicht-formalisierten Mischfaser stark erhöhte Saugwerte aufweist.

Claims

Patentansprüche:

1. Hochsaugfähiges Faserstoff material zur Verwendung in hygienischen Artikeln mit einem Gehalt an flüssigkeitsaufnehmenden Pasern auf Basis teilvernetzter, insbesondere formalisierter Cellulose, dadurch gekennzeichnet, daß die teilvernetzten, insbesondere formalisierten Cellulosefasern 5—20 Gew.-% Natrium-Carboxymethylcellulose enthalten.

2. Faserstoff material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einen Titer von 1,5 bis lO.Odtex und eine Länge von 20 bis 120 mm aufweisen.

3. Faserstoffmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern mit Polyäthylenglykol vom Molgewicht 200 bis 20.000 aviviert sind.