SE427848B

SE427848B - CELLULO MATERIAL FOR ABSORBING SANITARY PRODUCTS AND SETS FOR ITS MANUFACTURING

Info

Publication number: SE427848B
Application number: SE7714188A
Authority: SE
Inventors: A H Karlsson; H E Lundstrom; L-H Olsson
Original assignee: Sca Development Ab
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1977-12-14
Publication date: 1983-05-09

Description

77141 88-5 härvid värmebehandlats så att den enligt uppgift blivit olöslig i vatten. Värmebehandlingen utföres så att materialet upphettas i en ugn under tryck vid en temperatur av 120-170°C under en tid av 1-20 timmar. Härvid undergâr CMCn tvärbindningsreaktioner (cross-linking). 77141 88-5 has been heat-treated so that it has reportedly become insoluble in water. The heat treatment is performed so that the material is heated in an oven under pressure at a temperature of 120-170 ° C for a period of 1-20 hours. In this case, the CMC undergoes cross-linking reactions.

På marknaden finns CMC-produkter som framställts på detta sätt och som har relativt god absorption. Dock blir med detta förfarande egen- skaperna absorptionskapacitet och -hastighet i viss mån beroende av varandra, så att ett material med hög absorptionskapacitet har lägre uppsugningshastighet och vice versa. Som nackdel kan även noteras re- lativt höga tillverkningskostnader.There are CMC products on the market that are produced in this way and that have relatively good absorption. However, with this method, the properties of absorption capacity and velocity become to some extent dependent on each other, so that a material with a high absorption capacity has a lower absorption rate and vice versa. Relatively high manufacturing costs can also be noted as a disadvantage.

Stor vätskehållande förmåga och snabb uppsugning men också hög kost- nad erhålles då absorptionsmaterial framställes enligt amerikanska pa- tentskriften 3 589 364 genom att våt CMC med medelsubstitutionsgrad på 0,4-1,6 tvärbindes med epiklorhydrin till en vattenolöslig produkt.High liquid-holding capacity and fast absorption but also high cost are obtained when absorbent materials are prepared according to U.S. Patent No. 3,589,364 by crosslinking wet CMC with an average degree of substitution of 0.4-1.6 with epichlorohydrin to a water-insoluble product.

Enligt den amerikanska patentskriften 3 919 385 framställes ett absor- berande fibermaterial genom att blanda en "cyanoetylerad viskos" och en vattenlösning av polyvinylpyrrolidon med en osubstituerad filament- bildande viskos, som utgör huvudparten av blandningen. Denna blandning omvandlas till fibrer bestående av osubstituerad regenererad cellulo- sa vari regenererad cyanoetylcellulosa och polyvinylpyrrolidon är ho- Q mogent fördelade. ~ .According to U.S. Pat. No. 3,919,385, an absorbent fibrous material is prepared by mixing a "cyanoethylated viscose" and an aqueous solution of polyvinylpyrrolidone with an unsubstituted filament-forming viscose, which constitutes the bulk of the mixture. This mixture is converted to fibers consisting of unsubstituted regenerated cellulose in which regenerated cyanoethylcellulose and polyvinylpyrrolidone are homogeneously distributed. ~.

Den svenska patentansökningen 7507172 beskriver ett sätt för torkning av ett modifierat cellulosahaltigt material, där produkten först brin- gas till maximal svällning genom tvättning med vatten och därefter surgöres till ett pH som minskar svällningen till ett minimum. Pro- dukten överföres sedan till saltform under icke-svällande lösningsme- delsbetingelser och torkas i en ugn genom avdrivning av lösningsmedlet.Swedish patent application 7507172 describes a method for drying a modified cellulosic material, where the product is first brought to maximum swelling by washing with water and then acidified to a pH which reduces the swelling to a minimum. The product is then transferred to salt form under non-swelling solvent conditions and dried in an oven by evaporating the solvent.

Enligt den svenska utläggningsskriften 305 714 är det svårt eller omöjligt att behandla företrade cellulosaprodukter med en substitu- tionsgrad av 0,1-0,7 i svällt tillstånd. Vidare påstås att torkning medelst värme vanligtvis leder till bildandet av hornaktigt hårt ma- terial som är föga lämpat som absorbentmaterial. Detta är en teknisk fördom i så måtto att svårigheten lätt kan övervinnas genom tillämp- ning av föreliggande uppfinning, såsom beskrives utförligare nedan. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt för framställning av absorberande material av cellulosaderivat, företrä- 7714188-5 desvis karboximetylcellulosa med största möjliga absorptionskapacitet.According to Swedish Offenlegungsschrift 305 714, it is difficult or impossible to treat etherified cellulose products with a degree of substitution of 0.1-0.7 in a swollen state. Furthermore, it is claimed that drying by heat usually leads to the formation of horny hard material which is unsuitable as an absorbent material. This is a technical prejudice to the extent that the difficulty can be easily overcome by practicing the present invention, as described in more detail below. The object of the present invention is to provide a method for producing absorbent material of cellulose derivatives, preferably carboxymethylcellulose with the greatest possible absorption capacity.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en så ekonomisk tillverkningsprocess som möjligt, dvs som ger en så låg kostnad som möjligt för slutprodukten.Another object of the invention is to achieve as economical a manufacturing process as possible, ie which gives as low a cost as possible for the final product.

Ett önskemål för uppfinningen är också att man skall kunna använda be- fintliga anläggningar vid torkning av det absorberande materialet.A wish of the invention is also that it should be possible to use existing plants when drying the absorbent material.

Produkten enligt uppfinningen kännetecknas av att den innehåller cel- lulosaderivat såsom cellulosaetrar, t.ex. karboximetylcellulosa, karb- oxietylcellulosa, karboximetylhydroxietylcellulosa, hydroxietylcellu- losa, hydroxipropylcellulosa eller metylcellulosa, eller cellulosa- estrar, t.ex. cellulosasulfat eller cellulosafosfat, i fiberform, med en medelsubstitutionsgrad (DS) på högst 0,40, vari fibrerna sprängts vid torkningen så att deras ytor avsevärt förstorats.The product according to the invention is characterized in that it contains cellulose derivatives such as cellulose ethers, e.g. carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, carboxymethylhydroxyethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose or methylcellulose, or cellulose esters, e.g. cellulose sulphate or cellulose phosphate, in fibrous form, having an average degree of substitution (DS) of not more than 0,40, wherein the fibers are blasted during drying so that their surfaces are considerably enlarged.

Enligt uppfinningen åstadkommas detta genom att ett cellulosaderivat såsom en cellulosaeter, t.ex. karboximetylcellulosa, karboxietylcel- lulosa, karboximetylhydroxietylcellulosa, hydroxietylcellulosa, hydr- oxipropylcellulosa eller metylcellulosa, eller en cellulosaester,tnex. cellulosasulfat eller cellulosafosfat 1 fiberform, med en nedelsubstitutionsgrad (DS) påkﬁgst0,40bringas till svällt tillstànd, fixeras i detta tillstånd och därefter torkas, varvid den huvudsakliga mängden svällningsmedel avlägsnas under bibehållande av den svällda materialstrukturen och under förhindrande av krympning.According to the invention this is achieved by a cellulose derivative such as a cellulose ether, e.g. carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, carboxymethylhydroxyethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose or methylcellulose, or a cellulose ester, tnex. cellulosic sulphate or cellulosic phosphate in fibrous form, with a degree of sub-substitution (DS), is brought to a swollen state, fixed in this state and then dried, removing the major amount of swelling agent while maintaining the swollen material structure and preventing shrinkage.

Uppfinningen kan genomföras med hjälp av en eller flera ånguppvärmda torkvalsar, varpå cellulosamaterialet fixeras i ett valsnyp mellan valsarna eller mellan en påföringsvals och torkvalsen, ett pâläggnings- munstycke rörligt fram och åter längs torkvalsen eller torkvalsarna för att cellulosamaterialet som har formen av en pasta skall fördelas någorlunda jämnt över valsnypet och en schaber för frigörande av den matta som bildas vid fixeringen och torkningen på valsen, och inställ- bar till att ge den avdragna banan en kräppad struktur.The invention can be carried out by means of one or more steam-heated drying rollers, whereupon the cellulosic material is fixed in a roller nip between the rollers or between an application roller and the drying roller, an application nozzle movable back and forth along the drying roller or rollers to distribute the paste. reasonably evenly over the roll nip and a scraper for releasing the mat formed during fixing and drying on the roll, and adjustable to give the peeled web a creped structure.

Vid kokning påverkas cellulosans kristallina struktur och kristalli- niteten kan också påverkas genom substitution. Genom att välja en lämp- lig substituent, t.ex. karboximetylgrupper, erhålles en sterisk effekt som effektivt förhindrar den normala intermolekylära bindningen mellan glukosenheterna. Karboximetylgrupperna fungerar härvid som avstånds- 7714188-5 hållare mellan fibrerna och en s.k. ballongeffekt erhålles. Denna består i att ansvällningar uppkommer mellan områdena den där kristal- lina fiberstrukturen kvarstår. Den steriska effekten förstärks ytter- ligare genom CM-gruppens hydrofila egenskaper. De hydrofila fördelar- na hos CMC kan sedan utnyttjas praktiskt genom maximal fibersvällning av CMCn följt av att svällningsmedlet avlägsnas på sådant sätt att den normala konfigurationen ej kan återbildas.During boiling, the crystalline structure of the cellulose is affected and the crystallinity can also be affected by substitution. By selecting a suitable substituent, e.g. carboxymethyl groups, a steric effect is obtained which effectively prevents the normal intermolecular bonding between the glucose units. The carboxymethyl groups here function as spacers between the fibers and a so-called balloon effect is obtained. This consists of swellings occurring between the areas where the crystalline fiber structure remains. The steric effect is further enhanced by the hydrophilic properties of the CM group. The hydrophilic benefits of CMC can then be utilized practically by maximum fiber swelling of the CMC followed by the swelling agent being removed in such a way that the normal configuration cannot be regenerated.

Vid blandningar med högsubstituerad CMC går absorptionen mycket lång- samt eller avstannar_helt på grund av att karboximetylcellulosan sväl- ler så kraftigt på ytan att vidare vätsketransport genom materialet förhindras, "spärrskiktseffekt“, och för att ge ett gott absorptions- resultat måste CMC-materialet vara lågsubstituerat.In mixtures with highly substituted CMC, the absorption is very slow or stops completely because the carboxymethylcellulose swells so strongly on the surface that further liquid transport through the material is prevented, "barrier layer effect", and to give a good absorption result, the CMC material must be low substituted.

CMC med låg substitutionsgrad har tilldragit sig ganska litet intres- se i litteraturen, och i förekommande fall endast i samband med fram- ställning av CMC-ark. Nu har det emellertid fullkomligt överraskande visat sig, att man kan erhålla en optimal absorptionskapacitet för CMC med en medelsubstitutionsgrad på upp till 0,40, företrädesvis upp till-0,30 och speciellt har ett DS på 0,24 visat sig lämpligt. Substi- tutionsgraden skall emellertid avpassas så att fiberstrukturen bibe- hålles, men att massan ändå förblir olöslig.CMC with a low degree of substitution has attracted quite a bit of interest in the literature, and where applicable only in connection with the production of CMC sheets. Now, however, it has been completely surprisingly found that an optimal absorption capacity for CMC can be obtained with an average degree of substitution of up to 0.40, preferably up to-0.30, and in particular a DS of 0.24 has proved suitable. However, the degree of substitution must be adjusted so that the fiber structure is maintained, but that the pulp still remains insoluble.

För åstadkommande av ett material med maximal absorptionskapacitet framställdes karboximetylcellulosa med varierande substitutionsgrad (DS) och på basis av olika massor. Härvid visade det sig att CMC från björksulfatcellulosa blir löslig vid ett lägre DS medan CMC från blekt tallsulfatcellulosa blir löslig vid ett DS på omkring 0,40.To provide a material with maximum absorption capacity, carboxymethylcellulose with varying degrees of substitution (DS) was prepared and based on different pulps. It was found that CMC from birch sulphate cellulose becomes soluble at a lower DS while CMC from bleached pine sulphate cellulose becomes soluble at a DS of about 0.40.

Goda resultat har erhållits vid framställning av CMC från viskosmas- sa och blekt tallsulfatcellulosa.Good results have been obtained in the production of CMC from viscose pulp and bleached pine sulphate cellulose.

Sedan den ifrågavarande CMC-kvaliteten framställts, torkas den på ett sådant sätt att absorptionskapaciteten blir maximal.After the CMC grade in question has been produced, it is dried in such a way that the absorption capacity is maximized.

Vid framställning av löslig karboximetylcellulosa, tapetklister och liknande, har man sedan många år använt sig av torkning på uppvärmda valsar, se t.ex. svenska patentskriften 147 713. Enligt denna patent- skrift pâlägges massa som en tunn film på valsar med en temperatur av ca 150°C. Filmen torkas därvid till spröda flak, som sedan males ned till flingor. Trots att detta är en sedan länge tillbaka använd metod 7714188-5 har den aldrig använts för att torka olöslig CMC, beroende på att man ansett det omöjligt att erhålla absorberande material genom tork- ning i värme, vilket kommit till uttryck i den ovannämnda svenska utläggningsskriften 305 714. Vid torkning i värme har man alltså hit- intills erhållit ett hornaktigt hårt material som varit otjänligt som absorbentmaterial.In the production of soluble carboxymethylcellulose, wallpaper paste and the like, drying has been used for many years on heated rollers, see e.g. Swedish patent specification 147 713. According to this patent specification, pulp is applied as a thin film to rollers with a temperature of about 150 ° C. The film is then dried into brittle flakes, which are then ground down to flakes. Although this is a long-used method 7714188-5, it has never been used to dry insoluble CMC, due to the fact that it was considered impossible to obtain absorbent material by drying in heat, which has been expressed in the above-mentioned Swedish exposition. 305 714. In drying in heat, a horn-like hard material has thus far been obtained which has been unsuitable as an absorbent material.

Det framställda CMC-materialet skall sedan torkas så att maximal ab- sorptionskapacitet erhålles, vilket företrädesvis kan ske på två olika sätt, nämligen frystorkning och valstorkning. Såsom beskrives närmare nedan försättes materialet först i sitt maximalt svällda tillstånd.The CMC material produced must then be dried so that maximum absorption capacity is obtained, which can preferably take place in two different ways, namely freeze-drying and roll-drying. As described in more detail below, the material is first placed in its maximum swollen state.

Enligt uppfinningen bibehålles detta tillstånd under torkningen genom att fibern fixeras, och därigenom kan den eftersträvade, höga absorp- tionskapaciteten uppnås. Frystorkning har främst kommit till användning inom livsmedelsindustrin och sker under vakuum vid en temperatur under OOC. Detta förfarande utnyttjas för torkning av karboximetylcellulosa så att materialet infryses och sedan torkas genom att vattnet bortgår i ângform direkt från sin fasta isfas. För närvarande är detta en relativt oekonomisk metod, som dock redan nu kan rättfärdigas genom att materialet erhålles i en mycket fördelaktig form, nämligen såsom granuler med mycket goda absorptionsegenskaper, tack vare fibrernas torkning medan de genom frysning är fixerade i svällt tillstånd. Dessa granuler kan sedan vidare förädlas allt efter önskemål.According to the invention, this condition is maintained during drying by fixing the fiber, and thereby the desired, high absorption capacity can be achieved. Freeze-drying has mainly been used in the food industry and takes place under vacuum at a temperature below 0 ° C. This process is used to dry carboxymethylcellulose so that the material is frozen and then dried by steam escaping directly from its solid ice phase. At present, this is a relatively uneconomical method, which, however, can already be justified by obtaining the material in a very advantageous form, namely as granules with very good absorption properties, thanks to the drying of the fibers while they are fixed in the swollen state by freezing. These granules can then be further processed as desired.

Vad beträffar valstorkning har det nu överraskande visat sig att om man kan få materialet att fästa på en torkvals är detta tillräckligt för att fixera materialet och konservera dess struktur så att tork- ningen sker utan krympning.With regard to roller drying, it has now surprisingly been found that if the material can be attached to a drying roller, this is sufficient to fix the material and preserve its structure so that the drying takes place without shrinkage.

Vid en vanlig torkning av fibrer får man en bortgång av vattnet inuti fiberns väggar och hela fibern skrumpnar samman. Genom fixeringen av fibrerna enligt uppfinningen, exempelvis genom frysningen eller på en torkvals, hindras fibern mekaniskt från att skrumpna, och då de meka- niska krafterna blir tillräckligt stora, brister fibern i stället.During a normal drying of fibers, the water inside the walls of the fiber is lost and the whole fiber shrinks. By fixing the fibers according to the invention, for example by freezing or on a drying roller, the fiber is mechanically prevented from shrinking, and when the mechanical forces become sufficiently large, the fiber breaks instead.

Bristningen sker i form av en uppfläkning av fibrerna och den för vattenabsorption tillgängliga ytan hos en på så sätt uppfläkt fiber blir flera-gånger större än hos en fiber torkad på vanligt sätt utan svällning och bristning.The rupture takes place in the form of a peeling of the fibers and the surface available for water absorption of a fiber thus peeled up is several times larger than of a fiber dried in the usual way without swelling and rupture.

Enligt en föredrágen utföringsform spädes massan sedan med vatten till en torrhalt av ca 10% och knâdas till en pasta, som pumpas till 7714188-5 torkvalsen eller torkvalsarna med en specialpump. Torkanordningen kan vara utformad med tvâ torkvalsar som bildar ett valsnyp eller som en torkvals och en pâföringsvals, som ligger an mot torkvalsen och bil- dar ett valsnyp. Pastan är så trögflytande att fördelningen över val- sen lämpligen bör ske genom att pasta tillföres medelst ett munstycke som rör sig fram och tillbaka längs valsen.According to a preferred embodiment, the pulp is then diluted with water to a dry content of about 10% and kneaded into a paste, which is pumped to the drying roller or rollers with a special pump. The drying device can be designed with two drying rollers which form a roller nip or as a drying roller and an application roller which abuts the drying roller and forms a roller nip. The paste is so viscous that the distribution over the roller should suitably take place by adding paste by means of a nozzle which moves back and forth along the roller.

När pastan fördelas över torkvalsen eller torkvalsarna, sker i nypet en fixering av en film på torkvalsen, och tjockleken på denna film regleras genom inställning av avståndet mellan valsarna i nypet.When the paste is distributed over the drying roller or rollers, a film is fixed in the nip on the drying roller, and the thickness of this film is controlled by adjusting the distance between the rollers in the nip.

Efter ca 3/4 varv av torkvalsen har filmen genom vattenbortgången övergått till en matta, som avskrapas med en schaber. Mattan kan här- vid ges ett kräppat utseende. Pastans torrhalt är av betydelse men icke kritisk. Vid alltför höga torrhalter bildas ett hårt, pergament- liknande material med mycket dålig absorptionsförmâga, och vid alltför - liten torrhalt blir den vattenmängd som skall avdrivas för stor. Ett hårt, pergamentliknande material kan också uppkomma om temperaturen på torkvalsarna är för hög eller om valsnypet är för trångt, beroen- de på att förångningen innan materialet passerar valsnypet då blir så snabb, att torrhalten blir för hög. Om torrhalten är för låg, kan det vara svårt att få materialet att fästa vid valsarna genom att ett ångskikt mellan valsarna och materialet bildas, vilket kallas Leiden- frost's fenomen. ._ De resultat som erhållits med torkning enligt uppfinningen visar att man får en markant ökning av absorptionskapaciteten jämfört med kon- ventionellt torkade material, fullt jämförbar med den som erhålles med frystorkning.After about 3/4 turn of the drying roller, the film has passed through the water passage to a mat, which is scraped off with a scraper. The carpet can be given a creped look. The dry content of the pasta is important but not critical. At too high dry contents a hard, parchment-like material is formed with very poor absorbency, and at too low a dry content the amount of water to be evaporated becomes too large. A hard, parchment-like material can also arise if the temperature of the drying rollers is too high or if the roll nip is too narrow, due to the evaporation before the material passes the roll nip then becoming so fast that the dry content becomes too high. If the dry content is too low, it can be difficult to get the material to adhere to the rollers by forming a vapor layer between the rollers and the material, which is called the Leidenfrost's phenomenon. The results obtained with drying according to the invention show that there is a marked increase in the absorption capacity compared with conventionally dried materials, fully comparable with that obtained with freeze-drying.

Uppfinningen skall förklaras utförligare i samband med de åtföljande ritningarna, som visar på fig. 1, 2, 3 och 4 elektronmikrofotografier av konventionellt torkad CMC jämfört med CMC torkad enligt uppfinnin- gen, på fig. 5 absorptionskurvor för CMC torkad enligt uppfinningen och konventionellt torkad, samt på fig. 6 en valstork för torkning av CMC enligt uppfinningen.The invention will be explained in more detail in connection with the accompanying drawings, which show in Figs. 1, 2, 3 and 4 electron micrographs of conventionally dried CMC compared to CMC dried according to the invention, in Fig. 5 absorption curves for CMC dried according to the invention and conventionally dried , and in Fig. 6 a roller dryer for drying CMC according to the invention.

För att ytterligare belysa skillnaderna och förklara varför man kan erhålla en förbättrad absorptionskapacitet med enligt uppfinningen torkat CMC-material har en morfologisk undersökning genomförts medelst elektronmikroskopering.In order to further elucidate the differences and explain why one can obtain an improved absorption capacity with CMC material dried according to the invention, a morphological examination has been carried out by means of electron microscopy.

Proverna preparerades vid STFI genom en speciell teknik som bygger pâ att i högvakuum belägga materialet med metalliskt guld till en tjocklek av ca 500 Å. Bilderna som visas i fig. 1-4 är avtryck av fotografier som tagits i STFI's svepelektronmikroskop, Cambridge Stereoscan 600. ~ Fig. 1 visar konventionellt torkad CMC-fiber med DS 0,25 från viskos- massa i 50 ggr förstoring och fig. 2 samma fiber i 200 ggr förstoring.The samples were prepared at STFI by a special technique based on coating the material in a high vacuum with metallic gold to a thickness of about 500 Å. The images shown in Figs. 1-4 are impressions of photographs taken in STFI's scanning electron microscope, Cambridge Stereoscan 600. Fig. 1 shows conventionally dried CMC fiber with DS 0.25 from viscose pulp at 50 times magnification and Fig. 2 the same fiber at 200 times magnification.

Pig. 3 visar CMC-fiber med DS 0,25 från viskosmassa som svällts och valstorkats, i 50 ggr förstoring och fig. 4-samma fiber i 200 ggr förstoring. ' Såsom framgår av figurerna ligger den största skillnaden i den markan- ta ökningen av fiberytans storlek och därmed sammanhängande ökning av absorptionskapaciteten. Fiberstrukturen är i det närmaste helt uppfläkt, vilket torde bero på att de svällda fibrerna vid torknin- gen sprängts upp, eftersom de på grund av fixeringen ej kan förflytta sig eller krympa ihop. Ytorna på de fibrer som valstorkats efter sväll- ning enligt uppfinningen är som synes flera gånger större än ytan hos fibrerna på konventionellt torkad CMC.Pig. Fig. 3 shows CMC fiber with DS 0.25 from viscous pulp which has been swollen and roll-dried, at 50 times magnification, and Fig. 4 shows the same fiber at 200 times magnification. As can be seen from the figures, the biggest difference lies in the marked increase in the size of the fiber surface and the associated increase in the absorption capacity. The fiber structure is almost completely inflated, which is probably due to the swollen fibers being blown up during drying, as they cannot move or shrink due to the fixation. The surfaces of the fibers which have been roll-dried after swelling according to the invention are apparently several times larger than the surface of the fibers of conventionally dried CMC.

Då absorptionsmaterialet enligt uppfinningen framställes genom sväll- ning följt av valstorkning, erhålles det i form av en pappersliknan- de bana som företrädesvis kan ges en kräppad struktur för ökad mjuk- het och elasticitet som är“viktigt för produkt- och produktionsanpass~ ning. Materialet kan användas som enda absorptionsmaterial för uppta- gande av kroppsvätskor i olika sanitets-, hygien- och sjukhusproduk- ter men kan också med fördel kombineras med traditionella absorptions- material såsom cellstoff och defibrerad massa, kemisk eller mekanisk eller blandningar därav.When the absorbent material according to the invention is produced by swelling followed by roll drying, it is obtained in the form of a paper-like web which can preferably be given a creped structure for increased softness and elasticity which is important for product and production adaptation. The material can be used as the only absorption material for the absorption of body fluids in various sanitary, hygiene and hospital products, but can also be advantageously combined with traditional absorption materials such as cellulose and defibrated pulp, chemical or mechanical or mixtures thereof.

Oavsett om materialet användes i arkform eller defibrerat,placeras det lämpligen i ett separat skikt. I defibrerat tillstånd kan det ock- så blandas i godtyckliga proportioner med andra, organiska eller oor- ganiska, absorptionsmaterial för att öka deras vätskehâllande förmå- ga. Kombination med andra eventuellt absorberande material kan även ske före den ovan beskrivna torkprocessen.Whether the material is used in sheet form or defibrated, it is conveniently placed in a separate layer. In the defibrated state, it can also be mixed in arbitrary proportions with other, organic or organic, absorbent materials to increase their liquid-holding ability. Combination with other possibly absorbent materials can also take place before the drying process described above.

Orsaken till den stora valfriheten i appliceringen är att det nya absorptionsmaterialet ej ger spärreffekter utan samverkar med omgi- vande material genom att det såväl tar upp vätska från dessa som fördelar vätskan inom sig.The reason for the great freedom of choice in the application is that the new absorption material does not give blocking effects but interacts with surrounding materials in that it both absorbs liquid from these and distributes the liquid within itself.

En typ av provningsmetod som är lämplig att använda på denna grupp av material där kapillärabsorptionen helt eller delvis ersatts av svällningsabsorption kallas "demand wettability", dvs vätskeupptag- ningen styrs helt av materialet och eventuella spärreffekter resulte- rar i långsamt eller mycket låg absorption även om provningstiden ut- sträckes. En provningsmetod som lätt kan anpassas till de aktuella material- och produktförutsättningarna är SIS 25 12 28.A type of test method that is suitable for use on this group of materials where the capillary absorption has been completely or partially replaced by swelling absorption is called "demand wettability", ie the fluid uptake is completely controlled by the material and any barrier effects result in slow or very low absorption even if the test time is extended. A test method that can be easily adapted to the current material and product conditions is SIS 25 12 28.

.I föreliggande fall användes ett pressverktyg, som ger en mycket god reproducerbarhet även då materialet expanderar kraftigt i sidled vid absorption av vätska. Pressverktyget utgöres av en ring som ger en yta på 25 cmz och som vilar mot en löstagbar bottenplatta. Denna bottenplatta finns med olika höjder, så att olika densiteter kan er- hållas vid sammanpressning med hjälp av en presskropp i en domkraft, sex. 0,3, 0,4, 0,5 och 0,6 g/¿m3_ Provkropparna placerades sedan i en cylinder som förhindrar expansion i sidled och belastas med en vikt. Genom ett hål i botten på cylin- dern stâr provet i kontakt med den vätska som skall absorberas genom en slang. Denna slang är förbunden med ett byrett, som är så beskaf- fad att trycket från vätskan genom slangen exakt kompenseras av vik- ten på provet i cylindern, så att det endast är provets absorptions~ benägenhet som gör att vätska absorberas. Det hydrostatiska trycket är alltså noll. Så snart provet är mättat, upphör vätsketransporten.In the present case, a pressing tool is used, which gives a very good reproducibility even when the material expands sharply laterally when absorbing liquid. The pressing tool consists of a ring which gives an area of 25 cmz and which rests against a removable bottom plate. This base plate is available with different heights, so that different densities can be obtained when compressed with the help of a compact in a jack, six. 0.3, 0.4, 0.5 and 0.6 g / ¿m3_ The specimens were then placed in a cylinder that prevents lateral expansion and loaded with a weight. Through a hole in the bottom of the cylinder, the sample is in contact with the liquid to be absorbed through a hose. This hose is connected to a burette which is so shaped that the pressure from the liquid through the hose is precisely compensated by the weight of the sample in the cylinder, so that it is only the tendency of the sample to absorb that the liquid is absorbed. The hydrostatic pressure is thus zero. As soon as the sample is saturated, the fluid transport ceases.

Den absorberade vätskemängden kan sedan avläsas på byretten. Med denna apparatur kan även absorptionshastigheten bestämmas.The amount of liquid absorbed can then be read on the burette. With this apparatus the absorption rate can also be determined.

Denna typ av provningsmetod ger ocksâ, med 1%-ig NaCl-lösning som _provvätska en realistisk uppfattning om vad ett absorptionsmaterial i praktiken förmår ta upp av olika kroppsvätskor. Då de flesta ab- sorptionsprodukter utsättes för belastning då de användes eller som tamponger redan är komprimerade då de börjar användas, har provning- arna genomförts pâ olika densitetsnivåer.This type of test method also, with 1% NaCl solution as the test liquid, gives a realistic idea of what an absorbent material is able to absorb in practice from different body fluids. As most absorbent products are subjected to stress when they are used or as tampons are already compressed when they are used, the tests have been carried out at different density levels.

I fig. 5 återges i diagramform en jämförelse mellan ett i dag vanligt absorptionsmaterial, defibrerad sulfatmassa eller fluffmassa, och absorptionsmaterialet enligt uppfinningen. Då några spärreffekter icke observerats varken då absorptionsmaterialet använts som enda komponent eller i blandning med andra material vid provningar,som här beskrivits, återges i diagrammet endast totalabsorptionen för mate- rialet enligt uppfinningen. _ _ 7714188-5 Av kurvorna framgår att medan absorptionskapaciteten sjunker kraf- tigt med ökande densitet för konventionellt material, är absorptions- kapaciteten i det närmaste oberoende av densiteten för materialet enligt uppfinningen.Fig. 5 shows in diagrammatic form a comparison between a currently common absorbent material, defibrated sulphate pulp or fluff pulp, and the absorbent material according to the invention. As no barrier effects were observed either when the absorbent material was used as a single component or in admixture with other materials in tests described here, only the total absorption of the material according to the invention is shown in the diagram. 7714188-5 The curves show that while the absorption capacity decreases sharply with increasing density of conventional material, the absorption capacity is almost independent of the density of the material according to the invention.

Det vertikala avståndet mellan de uppritade kurvorna för en given den- sitet visar den vinst som erhålles med användning av absorptionsmate- rialet enligt uppfinningen.The vertical distance between the plotted curves for a given density shows the gain obtained using the absorbent material according to the invention.

I fig, 6 visas en föredragen anordning för torkning av materialet en- ligt uppfinningen. Anordningen består av två ånguppvärmda torkvalsar 1a och 1b. som tillsammans bildar ett valsnyp 2. Till valsnypet 2 till- föres det pastaliknande materialet 3 med ett påläggningsmunstycke 4.Fig. 6 shows a preferred device for drying the material according to the invention. The device consists of two steam-heated drying rollers 1a and 1b. which together form a roll nip 2. To the roll nip 2, the paste-like material 3 is applied with an application nozzle 4.

Påläggningsmunstycket 4 är rörligt fram och tillbaka längs valsarna och lägger ut strängar av materialet i valsnypet 2. I valsnypet 2 fixeras materialet 3 till en film 5a resp. 5b på valsarna 1a och 1b.The application nozzle 4 is movable back and forth along the rollers and lays strands of the material in the roll nip 2. In the roll nip 2 the material 3 is fixed to a film 5a resp. 5b on rollers 1a and 1b.

Filmtjockleken kan varieras genom styrning av valsnypets vidd. Efter 3/4 varv på valsarna skrapas det nu mattliknande materialet av med hjälp av schabrar 6a och 6b, som kan styras så att materialet får en kräppad struktur. Materialbanorna 7a och 7b kan sedan rullas upp med hjälp av upprullningsanordningar 8a och 8b.The film thickness can be varied by controlling the width of the roller nip. After 3/4 turn on the rollers, the now carpet-like material is scraped off with the help of scrapers 6a and 6b, which can be controlled so that the material has a creped structure. The material webs 7a and 7b can then be wound up by means of winding devices 8a and 8b.

Här följer nu ett exempel pâ hur CMC-utgångsmaterialet kan framstäl- las. Detta material användes i de efterföljande utföringsexemplen. 4 10 kg "torrtänkt" massa med torrhalten 94% satsades i SCA-Ps 160 l i Drais-blandare under samtidig pâsprayning av 18 kg 24%-ig natronlut och 5 kg 96%-ig etanol under en tidsperiod av 20 minuter. Temperatu- ren hölls vid 20°C genom kallvattentillförsel i en yttre mantel.Here is an example of how the CMC starting material can be produced. This material was used in the following working examples. 4 kg of "dry-solid" pulp with a dry content of 94% was charged to SCA-Ps 160 l in Drais mixers while simultaneously spraying 18 kg of 24% sodium hydroxide solution and 5 kg of 96% ethanol over a period of 20 minutes. The temperature was maintained at 20 ° C by cold water supply in an outer jacket.

Blandarens snabbgående knivdefibrör kördes kontinuerligt. 1 timme efter starten satsades under kylning 2,95 kg monoklorättiksy- ra, 0,5 mol/mol cellulosa, löst i 5 kg 96%-ig etanol under en tid av ca 10 minuter. Blandningen fortsattes under kylning i 20 minuter.The mixer's high - speed knife defibrillator was run continuously. 1 hour after the start, 2.95 kg of monochloroacetic acid, 0.5 mol / mol of cellulose, dissolved in 5 kg of 96% ethanol, were charged under cooling for a period of about 10 minutes. The mixing was continued under cooling for 20 minutes.

Uppvärmning till 60°C startades, vilket tog 0,5 timme samtidigt som knivdefibrören omställdes till intermittent drift med 1 minuts drift var tionde minut. Reaktionen fortsattes under 2 timmar. Blandningen kyldes och neutraliserades med 3,8 1 saltsyra löst i_50 l 30%-ig eta- nol. Materialet tvättades därefter med etanol och/eller vatten.Heating to 60 ° C was started, which took 0.5 hour at the same time as the knife defibrillator was switched to intermittent operation with 1 minute of operation every ten minutes. The reaction was continued for 2 hours. The mixture was cooled and neutralized with 3.8 l of hydrochloric acid dissolved in 50 l of 30% ethanol. The material was then washed with ethanol and / or water.

Uppfinningen skall i det följande närmare belysas medelst'några ut- föringsexempel och med hänvisning till försöksresultaten i nedanstå- 7714188-5 10 enda tabell.The invention will be further elucidated in the following by means of a few exemplary embodiments and with reference to the experimental results in the following table.

Exempel 1 Den fortfarande spritfuktiga CMCn med en torrhalt av ca 30%, tagen direkt från tillverkningen, späddes med vatten till en torrhalt av 10%; Üarmt vatten användes för att underlätta behandlingen. Genom knådning på en Nautamixer erhölls efter ca 15 minuter en tjock, trög- flytande pasta, som kunde vidaretransporteras med en specialpump.Example 1 The still alcoholic CMC with a dry content of about 30%, taken directly from the manufacture, was diluted with water to a dry content of 10%; Warm water was used to facilitate treatment. By kneading on a Nautamixer, a thick, viscous paste was obtained after about 15 minutes, which could be transported further with a special pump.

Denna pasta, som bestod av natriumsaltet av karboximetylcellulosa i fiberform och med DS 0,24, >landades med vatten av 100°C så att en jämn uppslamning med torrhaLten 4% erhölls. Denna uppslamning infrys~ tes och torkades vid ett tryck av 1,33 Pa (10-2 mm Hg).' Exempel 2 Utfört enligt exempel 1 men med en torrhalt i uppslamningen av ca 10%.This paste, which consisted of the sodium salt of carboxymethylcellulose in fibrous form and with DS 0.24, was landed with water of 100 ° C so that an even slurry with a dry content of 4% was obtained. This slurry was frozen and dried at a pressure of 1.33 Pa (10-2 mm Hg). Example 2 Carried out according to Example 1 but with a dry content in the slurry of about 10%.

Exempel 3” _ Utfört enligt exempel 1 men produkten frystorkades vid en maximal temperatur av 60°C hos det torra materialet vid ett tryck av ca 267 Pa (ca 2 mm Hg).Example 3 "_ Carried out according to Example 1 but the product was lyophilized at a maximum temperature of 60 ° C of the dry material at a pressure of about 267 Pa (about 2 mm Hg).

Exempel 4 Utfört enligt exempel 2 men vid en maximal temperatur hos det torra materialet av 80°C.Example 4 Carried out according to Example 2 but at a maximum temperature of the dry material of 80 ° C.

Exempel 5 .Example 5.

Pastan med en torrhalt av ca 10% infrystes i form av flak, som granu- lerades och frystorkades enligt något av exemplen 2 eller 3.The pasta with a dry content of about 10% was frozen in the form of flakes, which were granulated and lyophilized according to one of Examples 2 or 3.

Exempel 6 Natriumkarboximetylcellulosa med DS 0,24 knâdades med vatten till en torrhalt av ca 10% och torkades enligt något av exemplen 1-4.Example 6 Sodium carboxymethylcellulose having DS 0.24 was kneaded with water to a dry content of about 10% and dried according to any one of Examples 1-4.

Exempel 7 Natriumkarboximetylcellulosa med DS 0,24 knådades med vatten till en torrhalt av ca 10% och valstorkades enligt den föredragna utförings- formen, se sid. 5 och 6, vid en temperatur av 140°C.Example 7 Sodium carboxymethylcellulose with DS 0.24 was kneaded with water to a dry content of about 10% and roll dried according to the preferred embodiment, see p. 5 and 6, at a temperature of 140 ° C.

^ Exempel 8 Utfört enligt exempel 7, men valstorkad vid 175°C. 7714188-5 11 Exempel 9 Natriumkarboximetylcellulosa med DS 0,28 behandlades enligt något fav exemplen 1-7.Example 8 Prepared according to Example 7, but roll dried at 175 ° C. Example 9 Sodium carboxymethylcellulose having DS 0.28 was treated according to one of Examples 1-7.

Exempel 10 Natriumkarboximetylcellulosa med DS 0,19 behandlades enligt något av exemplen 1-7.Example 10 Sodium carboxymethylcellulose having DS 0.19 was treated according to any one of Examples 1-7.

Exempel 11 Natriumhydroxietylcellulosa med DS 0,24 knâdades på samma sätt som natriumkarboximetylcellulosa enligt exempel 1 och valstorkades en- ligt exempel 7.Example 11 Sodium hydroxyethylcellulose having DS 0.24 was kneaded in the same manner as sodium carboxymethylcellulose according to Example 1 and roll dried according to Example 7.

Exempel 12 På samma sätt som i exempel 11 provades uppfinningen på cellulosa- sulfat.Example 12 In the same manner as in Example 11, the invention was tested on cellulose sulfate.

Tabell Absorptionskapaciteter hos~lâgföretrade och svällda CMC-derivat, av 1% NaCl i vatten vid en belastning av 15 g/cmz och ett hydrosta- tiskt tryck av 0. Densitet 3,5 g/cm3.Table Absorption capacities of et low-density and swollen CMC derivatives, of 1% NaCl in water at a load of 15 g / cm2 and a hydrostatic pressure of 0. Density 3.5 g / cm3.

CMC Absorption Exempel DS ml/g Anm.CMC Absorption Example DS ml / g Note.

A 0,24 6,3 Obehandlat prov 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 s 0,24 ' 11,0 9 0,24 12,0 10 0,19 11,2 11 0,24 11,0 12 - 0,24 11,0 Av tabellen framgår att.mycket goda aösorptionskapaciteter erhålles för materialen som fxamställts med sättet enligt uppfinningen, och att uppfinningen också kan tillämpas på andra cellulosaderivat som har egenskaper som liknar karboximetylcellulosa, såsom cellulosaet- 7714188=5 12 rar, t.ex. karboxietylcellulosa, karboximetylhydroxietylcellulosa, hydroxietylcellulosa, hydroxipropylcellulosa eller metylcellulosa, eller cellulosaestrar, t.ex. cellulosasulfat eller cellulosafosfat.A 0.24 6.3 Untreated sample 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 s 0.24 '11.0 9 0.24 12.0 10 0.19 11.2 11 0.24 11.0 12 - 0.24 11.0 From the table It can be seen that very good absorption capacities are obtained for the materials prepared by the method of the invention, and that the invention can also be applied to other cellulose derivatives having properties similar to carboxymethylcellulose, such as cellulose ethers, e.g. carboxyethylcellulose, carboxymethylhydroxyethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose or methylcellulose, or cellulose esters, e.g. cellulose sulfate or cellulose phosphate.

Claims

21-7141 ss-s 13 Patent claim F

Cellulose material for absorbent sanitary products, characterized in that it contains Qellulose derivatives such as cellulose ethers, e.g. carboxymethylcellulose, carboxyethylloellulose, carboxymethylhydroxyethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose or methylcellulose, or cellulose esters, e.g. cellulose sulphate or cellulose phosphate, in fibrous form, with an average degree of substitution (DS) of not more than 0,40, in which the fibers are blasted during drying so that their surfaces are considerably enlarged.

Cellulose material according to Claim 1, characterized in that it contains more than 10% of cellulose derivative fibers.

Cellulose material according to claims 1-2, characterized in that the cellulose derivative is CMC.

4. F 4. Cellulose material according to claims 1-2, characterized in that the cellulose derivative is hydroxyethylene cellulose or cellulose sulfate.

Cellulose material according to any one of the preceding claims, characterized in that the cellulose derivative has a DS of less than 0.30.

Cellulose material according to claims 1-4, characterized in that the cellulose derivative has a DS of less than 0.24.

Cellulose material according to claims 1-6, characterized in that it also contains other absorbent materials, e.g. thermomechanical pulp and bentonite.

Cellulose material according to claims 1-6, characterized in that it consists of layers of other absorbent materials in addition to layers of the cellulose derivative.

9. A method for producing absorbent cellulosic material according to claim 1, characterized in that an cellulose derivative such as a cellulose ether, e.g. carboxymethylcellulose, carboxymethylcellulose, carboxymethylhydroxyethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose or methylcellulose, or an cellulose ester, e.g. cellulose sulphate or fibrous cellulose phosphate, having an average substitution B 81.101? 14 ° C (DS) of not more than 0.40 is brought to a swollen state, fixed in this state and then dried, the main amount of swelling agent being removed while maintaining the swollen material structure and preventing shrinkage.

The method of claim 9, wherein the cellulase derivative is cmc.

11. A method according to claim 9, characterized in that the cellulose derivative is hydroxyethylcellulose or cellulose sulphate.

12. A method according to claim 9, characterized in that the cellulose derivative has an average degree of substitution (DS) of less than 0.50.

13. A method according to claim 9, characterized in that the cellulose derivative has a DS of less than 0.24.

14. A method according to claims 9-13, characterized in that the drying takes place by means of freeze-drying, wherein the material structure is fixed by freezing and the swelling agent then departs directly from its solid phase to the vapor phase.

15. A method according to claims 9-13, characterized in that the drying takes place by means of roller drying, wherein a slurry of the material is applied to steam-heated rollers by means of a reciprocating application nozzle, a pinch passes between the rollers so that a film is formed and the material is fixed on the roll, and dried to a mat which is then scraped off the roll by means of a scraper after about 5/4 turns on the roll.

16. A method according to claim 15, characterized in that the slurry has a dry content of about 10% when applied to the roll.

17. A method according to claims 15-16, characterized in that the rollers are heated with steam at a pressure of 3.5-10 bar.

18. A method according to claims 15-17, characterized in that the web is given a creped structure when it is scraped off the roller. '

19. A method according to claims 9-18, characterized in that the material is defibrated after drying.

A method of preparing an absorbent cellulosic material for use in sanitary products containing water-insoluble cellulose derivatives according to claims 9-13, characterized in that a water-insoluble cellulose ether, e.g., carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, carboxymethyl hydroxyethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose or methylcellulose, or a cellulose ester, e.g. cellulose sulphate or cellulose phosphate with an average degree of substitution of not more than 0.40 with retained fibrous form, water is added during mechanical processing, for example kneading to achieve maximum swelling of the individual fibers, whereby a material in the form of a paste of about 10 % dry matter, that the paste is fed to a roll nip between rollers heated by steam with a pressure of 3.5-10 bar, so that a film containing the material in a swollen state is formed, the film being fixed to the roll so that the individual fibers of the material is kept in the mutual relation to each other achieved during the swelling, that the essential part of the water in the paste is removed quickly and under the explosive action when the film is fixed on the roller so that shrinkage of the material is avoided, that it is on. in this way the dried material is then removed from the roll by means of a scraper in the form of a continuous mat, which can be given a creped structure, to be finally rolled up.