SE500858C2 - Fibrer med ökad specifik yta, sätt att framställa dessa, absorptionsmaterial för användning i hygienartiklar och användning av fibrerna som absorptionsmaterial - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 sn ess 2 med en aluminiumsaltlösning, vilka även utan tillsats av silikat ger ett material med ökad absorptionshastighet, även om närvaro av silikat ger en viss ytterligare förbättring.

Behandlingen genomföres vid vissa pH-intervall, nämligen vid pH = 5-11, företrädesvis 8,5-9,5, speciellt vid pH = 9.

Föreliggande uppfinning hänför sig till fibrer med ökad specifik yta där fibrerna uppvisar ett på fiberytan förankrat poröst skikt innefattande hydrofila kemikalier, varvid den specifika ytan för fibrerna med det porösa skiktet är minst 1,2 m2/g, lämpligen minst 1,6 m2/g, företrädesvis minst 2,1 m2/g.

Föredragna utföringsformer återfinnes i underkraven samt si- dokraven, varvid sålunda uppfinningen även avser ett sätt att framställa de i kravet 1 beskrivna fibrerna, användning av fibrerna i en fluffmassa för absorptionsändamål, och en hygi- enartikel innehållande sådana fibrer.

Sätt för framställning av fibrer med ökad specifik yta enligt uppfinningen kännetecknas av att fibrerna behandlas, eventu- ellt i vattensuspensionen, med hydrofila kemikalier för anbringande av ett poröst skikt innefattande kemikalierna på fiberytan, varvid skiktet förankras på fibrernas yta genom kemisk bindning, ytbeläggning eller utflockning medan fib- rerna är i fuktigt eller torrt tillstånd, eventuellt i när- varo av polymerer, så att den specifika ytan för fibrerna efter behandlingen är minst 1,2 m2/g, lämpligen minst 1,6 m2, företrädesvis minst 2,1 m2/g.

Vid föreliggande uppfinning åstadkommes sålunda en ökning av den specifika ytan för fibrer, i synnerhet avsedda som absor- berande material i hygienartiklar, varvid ytförstoringen med- för en klart förbättrad absorptionshastighet och vätsketrans- port hos fibermaterialet. Fiberytan uppvisar efter behand- lingen med hydrofila kemikalier ett poröst skikt, som är relativt tunt, d v s uppvisar en tjocklek av mindre än zooo Å.

Det porösa skiktet åstadkommes genom behandling (impregner- ing) av fibermaterialet med hydrofila kemikalier, varvid fib- 10 15 20 25 30 35 40 45 3 500 858 rerna befinner sig i torrt tillstånd, eller i fuktigt till- stånd, i form av en avvattnad fibermassa, eller i form av en vattensuspension av fibrerna. Denna behandling kan genomföras genom att fibrerna i någon av ovanstående former bringas i kontakt med de hydrofila kemikalierna, t ex genom att fibrer- na i torrt eller fuktigt tillstånd, eventuellt i format till- stånd, exempelvis i form av ett absorberande skikt, besprutas (sprayas) med en kemikalielösning, eller genom omblandning av kemikalierna och en fibersuspension, där kemikalierna till- sättes i fast, i handeln förekommande form eller i form av en lösning. Omblandning resp. besprutning kan ske med sedvanlig, inom denna teknik förekommande apparatur.

Lämpliga övriga betingelser vid behandlingen är av konventio- nellt slag, och optimala betingelser kan lätt fastställas av fackmannen, t ex avseende pH, temperatur, omblandningshastig- het, kemikaliemängder, tider för impregneringen etc.

Interaktionen mellan fibrer och fällningskemikalier kan ka- raktäriseras på flera sätt. Mellan fibrer och fällningskemi- kalier existerar van der Waals interaktion och/eller elektro- statisk interaktion (här ingår då bl a adsorption av fäll- ningskemikalier till fiberytan). Dessutom sker en utflock- ning/utfällning enbart eller i kombination med ovan beskrivna interaktionsfenomen. Denna utflockning/utfällning förankras på fiberytan mycket beroende på de ytojämnheter som förekom- mel' .

De använda hydrofila kemikalierna kan även betraktas som "fällningskemikalier" d v s det porösa skiktet bildas genom en "utfällning" eller "utflockning" av kemikalierna som sedan förankras på fiberytan genom någon av ovannämnda mekanismer och ger den ytförstoring, som medför den eftersträvade för- bättringen av absorptionsegenskaperna.

Med “kemisk bindning" avses sålunda en elektrostatisk bind- ning mellan fiberns negativa grupper och den positiva katjon- en i fällningskemikalien, alternativt van der Waals krafter.

För att åstadkomma "ytbeläggning" sprayas kemikalien på fib- rerna och förankras där genom intorkning. Med uttrycket "ut- fällning" avses att en löslig substans övergår till fast tillstånd genom att lösningens koncentration förändras så att löslighetsprodukten överskrides. Med utflockning menas i det- ta fall en sammanslagning av s k mikropartiklar till större aggregat som dock fortfarande är kolloidalt stabila. Vid den- 10 15 20 25 30 35 40 45 4 580 858 na process kan även en ytterligare destabilisering äga rum där dessa utflockade mikropartiklar ytterligare destabiliser- as och därmed fälles ut i icke-kolloidalt stabilt tillstånd.

Denna sistnämnda process benämnes i detta fall koagulering.

Dessa sistnämnda fällningar antages ha en tätare struktur.

Det mest relevanta namnet för de kemikalier som användes för att fästa det hydrofila komplexet till fiberytan och på så sätt åstadkomma det porösa skiktet, anses i föreliggande fall vara fällningskemikalier. Dock skall det noteras att fäll- ningskemikalien i sig kan utgöra en del av den hydrofila fällningen.

Den exakta mekanismen för de vid föreliggande uppfinning in- volverade förankringsmekanismerna är ej helt klarlagda och torde vara utan betydelse för uppfinningens effekt. Uppenbar- ligen sker en rad olika processer av kemisk och fysikalisk natur.

Exempelvis kan ytbeläggningen åstadkommas genm att den till- förda fällningskemikalien utfälles och därefter koagulerar, och då detta sker på fiberytan har alltså ett poröst skikt bildats på fiberns yta. I detta fall är sålunda två mekanism- er involverade, dels en utfällning med åtföljande partikel- sammanslagning, och dels en kemisk bindning till fiberytan.

Ordningsföljden för dessa processer är ej klarlagd.

Bindningen sker till de elektronegativa grupperna på fiber- ytan, t ex hydroxyl-, karboxyl- samt sulfonsyragrupper. Så- dana grupper förekommer t ex på lignin, cellulosa, hemicel- lulosa samt extraktivämnen.

Ett konkret exempel på en förankringssituation kan t ex inne- bära att järn- eller aluminiumjoner binds till karboxylgrupp- en, -COOH, på t ex hemicellulosa. Till katjonen kan därefter exempelvis två hydroxylgrupper adderas. Detta är sannolikt den process som sker vid låga pH.

I fibersuspensionen ingår normalt en mängd olika substanser, härrörande dels från utgångsmaterialet vid framställning av fibrerna, och dels tillsatta material, t ex kolloidalt ma- terial med partikelstorlekar i storleksordningen 0,01-5 pm (1O_6 m), såsom fettsyror, hartssyror, sulfonater, hemicellu- losa av olika slag, ligninfragment, vattenglas, oorganiska salter (t ex Ca och Mg från processvattnet) samt mindre fi- bermaterial, s k "fines". 10 15 20 25 30 35 500 858 5 En förklaring till de erhållna reaktionerna kan t ex vara att den kraft, varmed en jon attraherar joner med motsatt ladd- ning, ökar när jonladdningens numeriska värde ökar. En orsak till den höga effektiviteten hos flervävda katjoner kan vara den effekt som beskrives via den s k Schulze-Hardys regel, d v s att effektiviteten hos katjonen, ur koaguleringssyfte, ökar med (jonvalensen)2 alternativt (jonvalensen)6. Dessutom kan fällningskemikalien bryggbilda två fibrer med elektro- statisk bindning.

Flockningen beror sålunda av pH och koncentrationen av jonen och är specifik för resp fällningskemikalie. En kemisk ut- fällning av en förening sker när produkten av de molära kon- centrationerna av de i föreningen ingående jonerna överskrid- er löslighetsprodukten. Vid flockningen bildas troligen en voluminös flock som genom laddningsneutralisering koagulerar de i massasuspensionen förekomande kolloiderna och inneslut- er dem i den bildade flocken.

De bildade komplexen är metallhydroxidkomplex och även me- talloxidkomplex. Vid denna flockningsreaktion kan även en medfällning ske där "främande" substans blir inbyggd.

Dessa fällningskemikalier kan även betecknas som koagulanter, d v s ett ämne som reducerar kolloidernas motstånd mot par- tikelsammanslagning. Fällningsmedel eller koagulanter reager- ar med någon komponent så att en kemisk utfällning bildas.

När en koagulant tillsatts sker en kolloiddestabilisering och en utfällning. I en destabiliserad kolloid förlöper till en början partikelsammanslagningen spontant under inverkan av termisk energi (Brownska rörelser). Sedan partikelaggregat 6 med en storlek av > 1 pm (l0' m) bildats minskar inverkan av de Brownska rörelserna. Hydrodynamiska krafter kommer då att styra tillväxtförloppet.

I ett konkret fall, där aluminiumklorid utnyttjas som fäll- ningskemikalie och fibersuspensionen innehåller cellulosa- fibrer, vars absorptionsegenskaper man önskar förbättra, kan 10 15 20 25 30 35 500 858 s mekanismen för utfällning och förankring av det porösa skikt- et förklaras enligt följande modell: Mellan aluminiumklorid och cellulosafibrer kan två växel- verkansmekanismer ske, dels ett jonutbyte av aluminiumjon med katjon, som är associerad med karboxylgruppen på fibern, och dels bildning av aluminiumflockar. Den inbördes storleksord- ningen av dessa två mekanismer beror bl a på neutralisations- graden hos aluminiumkloriden. Genom växelverkan mellan alumi- niumjonerna och hydroxyljonerna bildas laddade hydroxyl- aluminiumpolymerer. Dessa komplexa aluminiumföreningars höga laddning gynnar koaguleringen av negativa partiklar.

Polyaluminiumjoner synes fungera mer effektivt än vanliga aluminiumjoner. Förklaringen kan eventuellt vara deras höga jonladdning, vilket enligt den tidigare nämnda Schulze-Hardys regel gör att motjoner med hög valens (s k CCC-värden) ger mycket låga kritiska koaguleringskoncentrationer. Då ladd- ningen är mycket hög för polyaluminiumlösningar skulle detta förklara deras överlägsna egenskaper jämfört med vanliga alu- miniumjoner. Aluminiumsilikatkomplexen är negativt laddade vid basiska pH och binder då olika katjoner som motjoner.

Förankringen av det porösa skiktet kan även förbättras genom tillsats av nativa och/eller syntetiska polymerer, t ex kat- joniska stärkelsederivat.

A) Kedjereaktionspolymerer framställda från monomerer av typen etylakrylater med kvartära ammoniumsalter som ändgrupp.

B) Modifierade polyakrylamider där polyakrylamiden reageras med HCHO och dimetylamin.

C) Polydiallyldialkyl-ammoniumhalogenider.

D) Katjoniska amidaminer.

E) Kondensationsprodukter mellan dicyandiamid, formaldehyd och ett ammoniumsalt. 10 15 20 25 30 35 v 500 858 F) Reaktionsprodukter mellan epiklorhydrin eller polyepiklor- hydrin och ammoniak, aminer.

G) Polymerer bildade genom reaktion mellan aminer och dihalo- alkaner.

H) Polymerer bildade genom polymerisation av etylenimin.

I) Polymerer bildade genom polymerisering av N-(dialkylamino- alkyl)-akrylamid-monomerer.

J) Naturliga polymerer som specificeras i "Industrial Gums", R.L. Whistler, Academic Press, New York, London 1959.

Det är väsentligt att förankringen av det porösa, hydrofila skiktet på fiberytan är stark nog för att motstå fibrernas ytterligare behandling i alla tänkbara former, t ex defibrer- ingen av massan, lufttransport och andra processer i samband med konverteringen.

Det porösa skiktet, som förankras på fiberytan, består i huvudsak av fällningskemikalier, men även en inblandning av t ex kolloider från omgivande vattenmiljö kan ingå genom medfällning. Fällningskemikalierna består av hydrofila posi- tiva oorganiska joner, som tillföres i form av t ex salter, hydroxider eller oxider och som bindes till exempelvis hydroxyl-, karboxyl- och eller sulfonsyragrupper vilka före- ligger på fiberytan. De positiva oorganiska jonerna är före- trädesvis alkali- och jordalkalimetaller, samt Al3+, Fe3+, Mg2+, Fe2+, Mn2+ eller Cu2+ Även blandningar av jonerna kan förekomma i det porösa skiktet. Som negativ jon i salterna av dessa oorganiska joner användes företrädesvis sulfat, klorid, karbonat, fosfat och/eller hydroxid.

I en föredragen utföringsform tillföres alkalimetalljonerna i form av natriummetasilikat, och jordalkalimetallerna i form av kalciumsulfat, -karbonat eller -klorid, eventuellt i när- varo av koldioxid. Även utfällning med kalk, Ca(OH)2 eller CaO fungerar som ytförstorande kemikalie. 10 15 20 25 30 35 560 858 8 Företrädesvis tillföres aluminiumjoner i form av polyalumi- niumklorid eller -sulfat, aluminiumfosfat eller natriumalumi- nat. Även blandningar av dessa kan användas. Även järnjonerna tillföres företrädesvis i from av polymerer t ex polyjärn- sulfat elller polyjärnklorid.

En förstärkning av den erhållna ytförstorande effekten, och därmed åtföljande förbättrade absorptionsegenskaper, erhålles om förankringen sker i närvaro av sílikat, vare sig detta tillförst vid ett separat impregneringssteg, eller medelst silikat som redan föreligger i t ex en vattensuspension av cellulosafiber som rest från blekningssteget.

Själva fibrerna kan ha olika ursprung, och kan sålunda vara cellulosahaltiga fibrer t ex kemimekaniska (CTMP) eller kemiska massafibrer, eller rayonfibrer. Fibrerna kan även bestå av syntetiska fibrer, t ex polypropylen-, polyester- och polyvinylalkoholfibrer. Vidare kan fibrerna ha naturligt ursprung, t ex härröra från gräs, vitmossa eller torv. Även blandningar av fibrer kan användas, både i fibersuspensionen som utsättes för den ytförstorande behandlingen, och i fluff- massa avsedd för absorptionsändamål, dels som en fiberbland- ning i själva absorptionskroppen och dels i olika skikt som bildar absorptionskroppen. Dessutom kan de behandlade fibrer- na blandas med obehandlade fibrer eller skikt därav, varvid även s k superabsorbenter kan ingå i absorptionsmaterialet.

Det porösa skiktet, som förankrats på fiberytan genom ovan- stående processer, medför sålunda förbättrad absorptions- hastighet p g a den ökade specifika ytan för fibern. Nedan följer en tabell över sambandet mellan specifik yta och ab- sorptionshastighet, vilket samband också visas på bifogade ritningsfigur. 10 15 20 25 30 35 9 500 858 Tabell I. Samband mellan specifik yta och absorgtionshastig- 11522 2391 Specifik yta EZ, 1 3,580 2 1,210 3 4,280 4 1,170 5 1,040 6 1,350 7 1,040 8 0,0810 9 6,440 10 1,070 11 1,030 12 0,860 13 1,030 14 1,460 15 0,970 16 2,390 17 1,430 18 1,470 19 3,510 20 4,650 21 0,870 22 1,080 23 0,249 24 2,307 25 2,644 Absorptions- hastighet mlls 4,100 1,100 4,020 0,060 1,880 3,350 1,980 0,890 5,220 3,430 2,990 2,770 1,840 1,230 1,700 3,400 2,100 3,280 3,880 4,320 1,880 2,240 0,01 0,650 0,510 Anm. Den specifika ytan är mätt enligt BET-metoden och absor- ptionshastigheten är mätt enligt "The Porous Plate Testing Apparatus" (Textile Res. J., sid. 356-366, 1967, Burgeni och Kapur: "Capillary Sorption Equilibria in Fiber Masses").

Den specifika ytan för en behandlad fiber ligger sålunda efter anbringandet av det porösa skiktet vid värden av minst 10 15 20 25 30 35 CH S 10 500 8 1,2 m2/g, lämpligen minst 1,6 m2/g och företrädesvis vid minst 2,1 m2/g för att den önskade förbättringen i absorp- tionsegenskaper skall uppnås. Den specifika ytan mätes enligt BET-metoden, och värdet t ex för obehandlade cellulosafibrer är omkring 1 m2/g, medan värdet för sådana fibrer efter behandling är 3-7 m2/g.

Vidare har det visat sig att kontaktvinkeln för det porösa skiktet, mätt på komprimerade ark av fibermaterialet, också är en faktor som uppvisar korrelation till absorptionshastig- heten. Sålunda bör kontaktvinkeln vara högst 700, lämpligen högst 650 och företrädesvis högst 600. I nedanstående ta-bell visas sambandet mellan absorptionshastighet och kontaktvinkel (se Tabell II).

Tabell II. Samband mellan absorptionshastighet och kontakt- vinkel Absorptionshastighet Kontaktvinkel (ml/s) LOl__________ 0,29 65,5 0,42 63,8 0,71 68,5 0,25 72,5 1,29 65,0 2,08 42,6 2,09 60,6 3,04 55,8 1,52 50,7 1,59 60,5 Det på fiberytan förankrade skiktet skall vara poröst, varvid porositeten definieras som den luftvolym som är fördelad i det porösa materialet. Porositeten bestämmes av förhållandet mellan luftvolym och total bulkvolym för materialet och lig- ger sålunda mellan O och 1. Porositeten är dimensionslös.

Andra storheter som är relevanta för porösa material är t ex 500 858 ll porvolym, pordiameter och porarea. Det porösa skiktet på fib- rerna enligt denna uppfinning uppvisar en hög andel porer med liten diameter, vilket sålunda ger en totalt sett stor speci- fik yta. Pordiametern för huvuddelen av porerna är mindre än soo Å, lämpligen mindre än aoo Å een företrädesvis mindre än zoo Å.

För de vid föreliggande uppfinning företrädesvis använda aluminiumkomplexen har en serie mätningar av pordiameter, porvolym resp. porarea genomförts. Resultaten redovisas i nedanstående Tabell III.

Tabell III. Samband mellan pordiameter, pgrvolyg och pgrarea Pordiameter Porvolym Porarea LA>____ uni-Pm. 122111. 2650-1840 0,092 0,002 1840-1703 0,228 0,005 1703-1482 0,336 0,009 1482-1213 0,328 0,010 1213-931 0,779 0,030 931-737 0,680 0,034 737-576 0,581 0,037 576-497 0,411 0,031 497-450 0,259 0,022 450-406 0,285 0,027 406-341 0,427 0,047 341-293 0,347 0,044 293-256 0,313 0,046 256-228 0,319 0,053 228-204 0,302 0,056 204-171 0,420 0,091 171-148 0,432 0,110 148-122 0,716 0,216 122-103 0,660 0,239 103-83 0,087 0,480 83-68 1,115 0,605 68-57 0,903 0,586 10 15 20 25 30 500 858 12 Tabell III forts... 57-49 0,746 0,565 49-43 0,589 0,514 43-38 0,464 0,461 38-34 0,648 0,728 34-30 0,087 0,110 En stor andel porer i aluminiumkomplexen finns i storleks- området 34-125 Å. Denna undersökta fiber har en specifik yta på 5,5 m2/g. Den sammanlagda ytan hos porer mindre än 125 Å är ca 4,5 m2/g. En obehandlad CTMP har så få porer i detta område att det ligger under detektionsgränsen, i den metod som användes för bestämning av porositet.

Följande utföringsexempel är avsedd att illustrera uppfin- ningen utan att begränsa dess omfattning.

Exempel 1 En CTMP-massa impregnerades med polyjärnsulfat (Kemira) i en sådan mängd att järnhalten var 2%, under en tid av 10 minut- er. Vid impregneringen justerades pH till 7.

Absorptionshastighet och absorptionskapacitet mättes i enlig- het med "The Porous Plate Testing Apparatus“ (se Textile Res.

J., sid. 356-366, 1967, Burgení och Kapur: "Capillary Sorp- tion Equilibria in Fiber Mass"). Den specifika ytan mättes enligt BET-metoden.

De erhållna resultaten var följande: Absorptions- Absorptions- Specifik hastighet (mlls) kapacitet (ml¿g) yta m2Lg Referens 2,61 9,46 1,06 Prov 3,82 9,44 2,52 10 15 20 25 35 500 858 13 Exempel 2 En CTMP-massa impregnerades med 2,3% natriummetasilikat under 30 minuter. Hassan avvattnades och impregnerades därefter med polyaluminiumklorid (2% aluminium) under 30 minuter. Vid impregneringen justerades pH till 9. Efter impregneringen avvattnades massan åter.

Absorptionshastigheten och specifik yta mättes enligt de i Exempel 1 nämnda metoderna, varvid följande resultat erhölls: Aluminium Absorptionshastighet Specifik yta 2 .(.§.)____._ wiag: 0 2,77 0,86 0,05 2,99 1,03 0,4 3,26 1,07 2 4,26 6,44 Exempel 3 En CTMP-massa impregnerades med natriumetasilikat (EKA) - kemikalieleverantör, 2% under en tid av 30 minuter.

Absorptionshastigheten och specifik yta mättes enligt de i Exempel 1 nämnda metoderna, varvid följande resultat erhölls: Absorptionshastighet Specifik yta m2m_____ Referens 1,88 0,98 Prov 2,25 1,20 Exempel 4 En CTMP-massa impregnerades med 2% natriummetasilikat under 10 minuter, varpå massan avvattnades. Därefter impregnerades den avvattnade massan med polyaluminiumklorid, innehållande 10 15 20 25 30 35 500 858 14 2% aluminium, under justering av pH till 9, under en tid av 10 minuter. Därefter avvattnades massan.

Absorptionshastighet och specifik yta mättes enligt de i Exempel 1 angivna metoderna, varvid följande resultat er- hölls: Absorptionshastighet Specifik yta (ml¿s) m2¿g Referens 1,93 1,07 Prov 4,59 4,70 Exempel 5 En CTMP-massa impregnerades med polyaluminiumklorid (2% aluminium) under 10 minuter. Massasuspensionens pH reglerades till 9. Efter impregneringen avvattnades massan.

Absorptionshastigheten och specifik yta mättes enligt de i Exempel 1 angivna metoderna. Följande resultat erhölls: Absorptionshastighet Specifik yta 1111/51 mflg Referens 1,28 0,98 Prov 3,23 1,31 En viss kvarvarande rest av silikat kan finnas kvar i massan sedan blekningen.

Exempel 6 Till en vattensuspension av CTMP-fibrer sattes CaC03 i en mängd av 3% Ca, med justering av pH till 7. För övrigt be- handlades massan som i tidigare exempel, varvid man erhöll en tillfredsställande ökning av den specifika ytan och därmed åtföljande ökning av absorptionshastigheten. 10 15 20 25 35 500 858 15 Exempel 7 Syntetiska fibrer bestående av polyesterfibrer (du Pont, "DACRON D 342 N5D") med en längd av 6 m impregnerades med aluminiumsilikatkomplex. I det ena provet impregneades fib- rerna enbart med polyaluminiumklorid (2% aluminium) medan i det andra provet polyesterfibrerna först impregnerades med natriummetasilikat (2%) under 10 minuter, och därefter im- pregnerades fibrerna med polyaluminiumklorid (2% aluminium) under pH-justering till 9.

Absorptionshastighet resp. specifik yta mättes med de i Exempel 1 angivna metoderna.

Följande resultat erhölls: Natriumeta- Aluminiumkonc Absorp.hast. Absorp.kap. Spec yta aims; m m 1m_1Ls1___ hum: mzzgm Ref. 0 0 0,01 0,18 0,25 Prov 0 2 0,65 10,19 2,31 PIOV 2 2 0,51 10,03 2,64 Exempel 8 En torkad blekt CTMP-massa impregnerades med en katjonisk polymer, bestående av "DADMAC" från Dow Chemicals, i en mängd av 100 yekv/g. Impregneringstiden var ca 30 minuter. Efter impregneringen avvattnades massan och impregnerades därefter med 6% natriumetasilikat med pH-justering till 9. Därefter avvattandes och torkades massan.

Absorptionshastighet och specifik yta mättes enligt Exempel 1 ovan, varvid följande resultat erhölls: 10 15 20 25 30 35 (Ti 'ID C.) CO (fl OO 16 Absorptions- hastighet (ml¿s) Total- Specifik absorption (mllg) yta mzlg Referens 1,90 9,39 1,09 Prov 3,20 9,64 1,51 Exemggl 9 En icke-torkad, oblekt CTMP-massa impregnerades med en kat- jonisk polymer, bestående av "DADMAC" från Dow Chemicals), i en mängd av 100 u ekv/g. Impregneringstiden var ca 30 minut- er. Efter impregneringen avvattnades massan och impregnerades därefter med 6% natriummetasilikat med pH-justering till 9.

Därefter avvattnades och torkades massan.

Absorptionshastighet och specifik yta mättes enligt Exempel 1 ovan, varvid följande resultat erhölls: Absorptíons- hastighet (mlls) Total- Specifik absorption (ml¿g) yta m2Lg Referens 1,08 10,00 0,89 Prov 3,38 10,01 1,40 Exempel 10 En icke-torkad, blekt CTMP-massa impregnerades med en katjon- isk polymer, bestående av "DADMAC“ från Dow Chemicals, i en mängd av 100 uekv/g. Impregneringstiden var ca 30 minuter.

Efter impregneringen avvattandes massan och impregnerades därefter med 6% natriummetasilikat med pH-justering till 9.

Därefter avvattnades och torkades massan.

Vid ett ytterligare försök behandlades massan enbart med natriummetasilikat och vid ett annat försök enbart med kat- joniska polymer. 10 15 20 25 35 500 858 17 Absorptionshastighet och specifik yta mättes enligt Exempel 1 ovan, varvid följande resultat erhölls: Natriummeta- Katjonisk Absorptions- Specifik silikat polymer hastighet (mlls) yta (mzlgl Referens - - 1,59 1,08 Prov + - 2,25 1,21 Prov - + 1,26 1,00 Prov + + 3,71 2,31 Anm: "-" = ej närvarande, "+" = närvarande Av ovanstående exempel 1-10 framgår att en ökning av den specifika ytan med åtföljande ökad absorptionshastighet uppnås för fibrer av olika slag, avsedda för användning främst i fluffmassa för absorptionsändamål, då fibrerna behandlas med hydrofila kemikalier, varvid kemikalierna förankras på ytan av fibrerna i form av poröst skikt.

Av Exemplen 8-10 framgår särskilt att tillsats av polymer, av syntetisk eller nativ typ, kan förbättra förankringen av skiktet på fiberytan.

Fibrerna enligt föreliggande uppfinning har även testats med avseende på sin funktion i hygienprodukter. Sådana produkter innefattar en absorptionskropp bestående av fluffmassa för att ge produkten volym, formstabilitet samt uppsugningsför- måga i kombination med viss lagring av vätska. För att för- bättra vätskelagringen har man tillfört s k superabsorbenter, vars funktion är att lagra vätska och även kvarhålla vätska under tryck.

Ett problem är härvid dock att höga halter superabsorbenter kan ge blockeringseffekter, som hämar vätskespridningen. I dag ingår ca 10-30% normalt av superabsorbenter.

Genom att ersätta, helt eller delvis, eller komplettera dessa 10 15 20 25 30 35 500 S58 m superabsorbenter med en fiber enligt uppfinningen kan för- bättrade egenskaper erhållas, särskilt högre absorptionshast- ighet och bättre vätskespridning mera perifert i produkten.

Mängden aluminiumsaltimpregnerad fiber enligt uppfinningen utgör 10-100%, räknat på absorptionsmaterialets vikt.

Spridningsmätning i X-, Y- och Z-led I ett mindre försök har "Salsorb 84" (en superabsorbent från Allied Colloids Ltd) inblandats i massa bestående av fibrer enligt föreliggande uppfinning. Provkropparna har framställts enligt en metod utformad av Brill, J.W., "New Scandinavian Fluff Test Methods", Tappi Journal, Vol. 66, No. 11, 1983. I detta fall har 20% superabsorbent inblandats. Provkropparna är utvärderade i en X-, Y- och Z-leds absorptionsspridnings- mätare. Använd apparat är en spridningsmätare framtagen av Holger Hollmark på STFI, Stockholm. (SCAN P 39 X, Holger Hollmark och Per-Olof Bethge, "Water absorption rate and capacity"). Resultat och data framgår av nedanstående tabell. Även vid dessa höga superabsorbent-inblandningar sprider fibermassan enligt föreliggande uppfinning vätskan snabbare i de tre riktningarna än vanlig CTMP.

Tabell IV Absorptionstid uppmätt i spridningsmätare Absorptionstid (s) X-led Y-led Z-led Referens 7,17 8,41 5,37 (20% “Salsorb 84") Prov 5,85 5,99 3,46 Den horisontella vätskespridningen är klart förbättrad. Även tillsammans med superabsorbenter kvarstår fibrernas förbättrade förmåga att sprida vätska, både horisontellt och vertikalt.

Claims (27)

10 15 20 25 30 500 858 19 Patentkrav

1. Fibrer med ökad specifik yta, företrädesvis i form av fluffmassa, för användning i absorptionsartiklar, t ex blöjor, inkontinensskydd etc, k ä n n e t e c k n a d e av att fibrerna uppvisar ett på fiberytan förankrat poröst skikt innefattande hydrofila kemikalier, och att den specifika ytan för fibrerna med det porösa skiktet är minst 1,2 m2/g, lämp- ligen minst 1,6 m2/g, företrädesvis minst 2,1 m2/g.

2. Fibrer enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d e av att fibrerna består av cellulosahaltiga fibrer, syntetiska fibrer eller naturfibrer, eller en blandning av två eller flera slag av sådana fibrer.

3. Fibrer enligt något av kraven 1-2, k ä n n e t e c k - n a d e av att det hydrofila, porösa skiktet uppvisar en kontaktvinkel av högst 700, lämpligen högst 650, företrädes- vis högst 600.

4. Fibrer enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k - n a d e av att det hydrofila, porösa kemikalieskiktet är förankrat på fiberytan genom kemisk bindning, intorkning och/eller har fastnat på grund av fiberytans ojämnheter, medan fibrerna är i fuktigt eller torrt tillstånd, eller i form av en vattensuspension, eventuellt i närvaro av katjon- aktiva polymerer.

5. Fibrer enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k - n a d e av att de hydrofila kemikalierna består av för- eningar av positiva oorganiska joner.

6. Fibrer enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d e av att de positiva jonerna är alkalimetalljoner eller jordalkali- metalljoner, eller Al3+-, Fe3+-, Fe2+_, Mn2+-, Cu2+-, Mg2+- joner eller blandningar av två eller flera av dessa joner, 10 15 20 25 30 35 500 858 20 och att föreningarna av dessa joner består av salter, t ex sulfat, klorid, karbonat, fosfat och/eller hydroxid. av att

7. Fibrer enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d e alkalimetalljonerna tillförts i form av natriummetasilikat.

8. Fibrer enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d e av att jordalkalimetalljonerna tillförts i form av kalciumsulfat, kalciumkarbonat eller kalciumklorid, eventuellt under till- sats av C02, eller i form av kalk, d v s Ca(OH)2 eller CaO.

9. Fibrer enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d e av att aluminiumjonerna tillförts i form av polyaluminiumklorid eller polyaluminiumsulfat eller aluminiumfosfat eller natriumaluminat.

10. Fibrer enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d e av att järnjonerna tillförts i form av polyjärnsulfat eller poly- järnklorid.

11. Fibrer enligt något av kraven 5-10, k ä n n e t e c k - n a d e av att skiktet av de hydrofila kemikalierna för- ankrats på fibrerna i närvaro av silikat.

12. Sätt för framställning av fibrer med ökad specifik yta enligt något av kraven 1-2, k ä n n e t e c k n a t av att fibrerna behandlas, eventuellt i vattensuspensionen, med hydrofila kemikalier för anbringande av ett poröst skikt innefattande kemikalierna på fiberytan, varvid skiktet föran- kras på fibrernas yta genom kemisk bindning, ytbeläggning eller utflockning medan fibrerna är i fuktigt eller torrt tillstånd, eventuellt i närvaro av polymerer, så att den specifika ytan för fibrerna efter behandlingen är minst 1,2 m2/g, lämpligen minst 1,6 m2/g, företrädesvis minst 2,1 m2/g. av att

13. Sätt enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t fibrerna behandlas genom att de bringas i kontakt med kemika- 10 15 20 25 30 35 ÛÛ 858 (fl 21 lierna medelst besprutning av de torra eller fuktiga fibrerna med en vattenlösning av kemikalierna.

14. Sätt enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t av att fibrerna behandlas genom att de bringas i kontakt med kemi- kalierna genom att en vattensuspension av fibrerna försättes med kemikalierna i torr form eller i form av en vattenlösning med åtföljande omblandning.

15. Sätt enligt något av kraven 12-14, k ä n n e t e c k - n a t av att de behandlade fibrerna torkas.

16. Sätt enligt något av kraven 12-15, k ä n n e t e c k - n a t av att fibrerna består av cellulosahaltiga fibrer, syntetiska fibrer eller naturfibrer, eller en blandning av två eller flera slag av sådana fibrer.

17. Sätt enligt något av kraven 12-16, k ä n n e t e c k - n a t av att det hydrofila, porösa skiktet uppvisar en kontaktvinkel av högst 700, lämpligen högst 650, företrädes- vis högst 600.

18. Sätt enligt något av kraven 12-13, k ä n n e t e c k - n a t av att de hydrofila kemikalierna består av föreningar av positiva oorganiska joner.

19. Sätt enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a t av att jonerna är alkalimetalljoner eller jordalkalimetalljoner, eller Al3+-, Fe3+-, Fe2+-, Mn2+-, Cu2+- eller Mg2+-joner eller blandningar av två eller flera av dessa joner, och att föreningarna av dessa joner består av salter, t ex sulfat, klorid, karbonat, fosfat och/eller hydroxid. av att

20. Sätt enligt krav 19, k ä n n e t e c k n a t alkalimetalljonerna tillföres i form av natriummetasilikat. 10 15 20 25 30 35 858 590 22

21. Sätt enligt krav 19, k ä n n e t e c k n a t av att kalciumjonerna tillförts i form av kalciumsulfat, kalcium- karbonat eller kalciumklorid, eventuellt under tillsats av C02, eller i form av kalk, d v s Ca(OH)2 eller Ca0.

22. Sätt enligt krav 19, k ä n n e t e c k n a t av att aluminiumjonerna tillföres i form av polyaluminiumklorid eller polyaluminiumsulfat, eller aluminiumfosfat eller natriumaluminat.

23. Sätt enligt krav 19, k ä n n e t e c k n a t av att järnjonerna tillföres i form av polyjärnsulfat eller poly- järnklorid.

24. Sätt enligt något av kraven 12-23, k ä n n e t e c k - n a t av att behandlingen med de hydrofila kemikalierna genomföres i närvaro av silikat.

25. Absorptionsmaterial för användning i hygienartiklar, såsom blöjor, inkontinensskydd etc, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar de med ett poröst hydrofilt skikt försedda fibrerna enligt något av kraven 1-ll i form av en fluffmassa, eventuellt i form av en fluffmassa bestående av en blandning av de skiktförsedda fibrerna och obehandlade fibrer, eller i form av fluffmassa skiktad med fluffmassa bestående av obehandlade fibrer, eventuellt i kombination med superabsorbenter.

26. Absorptionsmaterial enligt krav 25, k ä n n e t e c k - n a t av att mängden av de skiktförsedda fibrerna är 10- 100%, räknat på absorptionsmaterialets vikt.

27. Användning av fibrer enligt något av kraven 1-11 som vätskeabsorberande material i form av fluffmassa, eller i blandning med obehandlade fibrer eller skiktade med fluff- massa av obehandlade fibrer, eventuellt i kombination med superabsorbenter, för artiklar där goda vätskeabsorberande CIO 58 00 (Yi 23 och vätskespridande egenskaper eftersträvas, såsom i hygien- artiklar, t ex blöjor, inkontinensskydd etc, samt torkdukar och liknande.