NO841794L - Absorberende, ikke-delingnifisert tremasse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår absorberende produkter, som

i seg som en del av det absorberende legeme i produktene har ikke-delignifisert tremasse og mer spesielt termomekanisk tremasse.

Bruken av ikke-delignifisert tremasse som termomekanisk tremasse, har allerede vært foreslått i produkter for absorb-

sjon av kroppsvæsker. Flere faktorer gjør et slik materiale attraktivt. For det første er de' fremgangsmåter som benyttes for omdanning av råstoffene, d.v.s. trær, grener o.l., til ikke-delignifisert tremasse, vesentlig mer effektive enn de for fremstilling av delignifisert tremasse, f.eks. kjemisk tremasse. Det er anslått at i enkelte termomekaniske tremasseprosesser gjenvinnes opptil 90 vekt-% av utgangsmaterialet som masse, i motsetning til gjenvinningsgrader i størrelsesorden ca. 50% for kjemiske msseprosesser. Videre, lider det ikke-kjemiske termomekaniske tremasseprosesser ikke fra det problem at de danner luft- og vannforurensninger eller avløp som inneholder slike forurensninger, slik tilfelle er ved kjemiske masse-kokingsprosesser. Disse ikke-forurensende karakteristika koblet med den ovenfor nevnte effektivitet, resulterer i en relativt rimelig form for tremasse. De lave omkostninger er således en hovedgrunn for tidligere forslag, til at ikke-delignif isert tremasse skal innarbeides i engangs-absorbsjons-produkter slik som sanitærduker, bleier, tamponger, sårbandasjer o.l.

Fra et funksjonelt synspunkt, har det i denne teknikk vært be-merket at ikke-delignifiserte tremassefibre er stivere enn kjemisk tremasse og således har en mindre tendens til å falle sammen og gi slipp på absorbert fluid.

De foregående fordelaktige trekk ved ikke-delignifisert tremasse til tross, har slik tremasse ennå ikke vært benyttet i vesentlig grad i kommersiell fremstilling for absorbsjon av kroppsvæsker. Hovedgrunnen til dette er den uheldige egen-skap ved slike fibre, at nærværet av høye mengder lignin som omgir cellulosefibrene, gjør produktet i det vesentlige hydrofobt, sammenlignet med kjemisk tremasse. I henhold til dette har væske som treffer overflaten av en pute av ikke-delignifisert tremasse en tendens enten til å renne av eller kun langsomt absorberes i putens legeme. De dårlige fukteegenskaper for slik tremasse forhindrer god kapillær væskeoverføring i puten, og således dårlig fordeling av den absorberte væske.

I henhold til dette er det et behov for å tilveiebringe ikke-delignif isert masse, for et absorberende produkt som ikke bare bibeholder de lave omkostninger og god motstandsevne mot å falle sammen i våt tilstand, men også har en forbedret hydro-filitet.

I henhold til oppfinnelsens lære tilveiebringes det meget absorberende, hurtig oppsugende, ikke-delignifisert tremasse for anvendelse i det absorberende legeme av et produkt for absorbsjon av kroppsvæsker. Slik tremasse karakteriseres ved at den eksponeres til en koronautladningsbehandling der en elektrisk bue dannes mellom oppladete plater, i det denne så ioniserer det omgivende gassformige medium. Ved å føre den ikke-delignifiserte tremasse gjennom dette ioniserende gass-medium, korona, er det oppdaget at det opptrer en vesentlig økning i absorbsjonshastigheten.

Fortrinnsvis benyttes termomekanisk tremasse som ikke-delignifisert tremasse og i sin enkleste form ifølge oppfinnelsen er tremassen i form av flate elementer.

Det er foretrukket at tremasseoverflaten underkastes en korona indusert ved en energitilførsel på minst ca. 10 kilojoule pr. kvadratfot flateelement overflate (kj/ft<2>) og fortrinnsvis minst ca. 50 kj/ft2 . Redusert forbedring bemerkes når behandlingen overskrider 250 kj/ft2 .

Den således behandlete tremasse kan innarbeides i slike kropps-fluidabsorberende produkter som sanitærduker, tamponger, bleier, bandasjer o.l. Når tremassen behandles i flateelementform kan den benyttes direkte i denne form eller alternativt males til tremassefluff. Videre kan det behandlete materiale kombi-neres med andre absorberende midler, slik som f.eks. såkalte superabsorberende midler, f.eks. hydrokolloidale materialer, generelt polymerer som er i stand til å svelle i vanndige opp-løsninger, og således i stand til å holde tilbake mer enn 10 ganger mer enn sin egen vekt av nevnte vanndige oppløsninger. Denne kombinasjon av behandlet ikke-delignifisert tremasse

og superabsorberende stoffer, er spesielt effektiv i det at den hurtige oppsugningsevne for den behandlete tremasse ut-fyller den høye fluidretensjonsegenskap for de superabsorberende midler, og gir således hurtig fluidopptak med høy retensjons-evne og full bruk av de superabsorberende egenskaper.

Oppfinnelsen omfatter å tilveiebringe et absorberende legeme omfattende ikke-delignifisert tremasse som har vært behandlet i den ioniserende luftomgivelse i en koronautladningsenhet.

Det ikke-delignifiserte tremasseutgangsmateriale foreligger generelt i form av termomekanisk tremasse, selv om andre former for ikke-kjemisk tremasse kan benyttes, slik som f.eks. raffinørmasse eller mekanisk masse. De termomekaniske masse-prosesser har vært kjent i en viss tid og utføres vanligvis under trykk ved bruk av en, to eller flere skiveraffinerings-trekk. Generelt benytter slike prosesser en hvilken som helst av de forskjellige myke trær, slik som gran, balsam, western hemlock gran, douglas edelgran, hvit edelgran og de forskjellige furuer, spesielt southern furu slik som loblolly og slash furu. Veden kuttes til å begynne med til flis og underkastes damp-behandling i ett eller flere fordampingstrinn for bløtgjøre middellamellene og tillate massen å bli lettere beareidbar og defibrert under skiveraffineringen. Fordampet flis trykkraffi-neres så ved damptemperaturer på over 250°F, i et eller flere trinn for å gi den termomekaniske masse som generelt omdannes til masseflateelementer. Hyppig blir slik termomekanisk masse kombinert med konvensjonell kjemisk masse før omdanningen til flateelementer.

I henhold til oppfinnelsens lære blir den ikke-delignifiserte tremasse underkastet en ioniserende luftomgivelse, fortrinnsvis oppnådd ved en koronautladningsbehandling. Det antas at den operative faktor ved forbedringen av absorbsjonsytelsen som oppnås ved oppfinnelsens lære, er kontakten mellom overflaten av tremassen og en tilstrekkelig konsentrasjon av ioni- . sert luft og spesielt oksygenioner i et tilstrekkelig tidsrom. Når man benytter en koronautladningsbehandling kan behandlingsintensiteten måles ved pålagt kraft pr. overflateareal pr. tids-enhet av masseoverflaten som behandles eller enklere, tilført energi pr. overflateareal som behandles. Denne parameter kan f.eks. uttrykkes ved kilojoule pr. kvadratfot. Det skal være klart at ved å benytte denne empiriske metode for å betegne intensiteten for behandlingen, deffineres overflatearealet for tremassen som det areal av et plan som går gjennom det øverste sjikt av tremassefibrene og ikke det virkelige overflateareal for fibrene selv. Det skal altså bemerkes at en hver annen behandlingsgrad som underkaster fibrene i det vesentlige den samme konsentrasjon av ionisert oksygen, i det vesentlige det samme tidsrom er antatt å være en ekvivalent med energien pr. flateenhetparametrene som angitt her med henblikk på koronautladningsbehandlingen.

Det er oppdaget at ved å behandle ikke-delignifisert tremasse

i koronaen i en koronautlader i den grad som representeres ved en energitilførsel pr. arealenhet på minst 10 kj/ft<2>medfører en signifikant forbedring av absorbsjonsgraden. Fortrinnsvis oppnås ennå større bedring når energitilførselen er minst ca. 50 kj/ft2 . Det er imidlertid funnet at man ut over en energi-tilførsel på ca. 250 kj/ft<2>oppnår lite ytterligere forbedring.

Oppfinnelsen og fordelene som følger med den vil forstås bedre under henvisning til eksemplene.

Prøve 1

Et masseflateelement bestående av 100% termomekanisk tremasse, oppnådd fra Eastex Compani iSilsbee, Texas, underkastes en koronautladningsbehandling. Elementet har en basisvekt på 1,28oz/ft<2>, en bredde på 8 tommer og en tykkelse på 0,073 tommer. Elementet innføres i en hastighet av 1 fot pr. minutt til en Lepel High Corona Treatment Unit, i det denne er oppnådd fra Lepel High Frequency Laboratory, Inc. i Maspeth, New York,

og selges som modell ST-2, type 19110185. Generelt omfatter utstyret valser for innmating av plateelementet i enheten, justerende positive stangelektroder over prøven og en hard ledende gummidrivvalse under prøven som virker som negativ elektrode. Gapet mellom elektrodene kan justeres ved å senke eller heve den positive elektrode'. Det er tilveiebragt midler for å føre vekk den ozon som enheter danner. Prøven behandles med en likestrømsspenning på 165 volt, en likestrømsamper på

1,2 til 2 amp., mens gapet er satt til 3/16.tommer. Flere prøver av Eastex TMP flateelementer behandles ved forskjellige energitilførselsnivåer fra 0 til ca. 475 kj/ft2 .

Prøve 2

Et flateelement bestående av 50% termomekanisk masse og 50% bleket kjemisk masse, oppnådd fra Weyerhauser Company i Seattle, Washington, underkastes en koronautladningsbehandling. Elementet hadde en basisvekt på 1,98 oz/ft2 , en bredde på 5,5 tommer og en tykkelse på 0,044 tommer. Arket innføres i den ovenfor beskrevne enhet, også nå i en hastighet av 1 fot pr. minutt. Prøven behandles ved en likestrømsspenning på 175,

en likestrømsamper på 3,8 og et gap på 3,6 tommer. Flere prøver av denne 50-50 plate behandles ved forskjellige energi-tilf ørselsnivåer fra 0 til 950 kj/ft2 .

Prøve 3 ( Sammenlignende)

Som sammenlignende prøve underkastes et masseark bestående helt av kjemisk tremasse og spesielt 100% bleket kraftmasse fra ITT Rayonier Company i Stanford, Connecticut, en koronautladningsbehandling. Arket hadde en basisvekt på 2,24 ox/ft2 , en bredde på 5,5 tommer og en tykkelse på 0,051 tommer. Arket innføres i koronaenheten i en hastighet av 1 fot pr. minutt og behandles ved en likestrømsspenning på 165 volt, en likestrømsstrømstyrke på 1,2-2 amper med et gap på 3/16 tommer. Flere prøver av denne totalt kjemiske tremasse behandles ved forskjellige energi-tilf ørselsnivåer fra 0 til ca. 950 kj/ft2 .

EKSEMPEL 1

Prøve 1 serien av tremasseark bestående av koronabehandlet 100% termomekanisk tremasse, prøves på relativ absorbsjon ved bruk av 7 cm<3>absorbsjonsprøven. I henhold til denne prøveprosedyre anbringes prøven på et absorberende substrat slik som en pute av kjemisk tremasse. En 12,7 mm tykk pleksiglassplate med en eliptisk munning anbringes på prøven som skal behandles. Den', eleptiske munning har en hovedakse på lh tomme og en minsteakse på 3/4 tomme. En vanndig oppløsning med et saltinnhold på 1,0% natriumklorid på yektbasis, helles i munningen mens man holder denne fylt inntil.til sammen 7 cm<3>væske er tilført. Ved bruk av en stoppeklokke måles tiden fra den første kontakt for væske med prøven til det øyeblikk den siste rest av fluidet er absorbert fra munningen og noteres som absorbsjonstid. Hver prøve som ble undersøkt målte 5 cm x 22,5 cm. Tabell 1 nedenfor viser absorbsjonstiden som en funksjon av intensiteten av koronautladningsbehandlingen, uttrykt som kj/ft2 .

Tabell 1 viser klart, at økningen i behandlingsintensitet resulterer i en vesentlig reduksjon av absorbsjonstiden, inntil et punkt der ytterligere behandling ikke har noen ytterligere effekt.

EKSEMPEL 2

Prøve 1 platene i form av koronautladningsbehandlete 100% termomekanisk tremasse, prøves på oppsugingshastighet ved bruk av 15° vekeplateprøve. I henhold til den prøve blir en strimmel av arket som måler 1,5 x 10 cm anbragt på en plate som har en vinkel på 15° med horisontalen. Platen hviler på en horisontal plate med en munning deri, og munningen er i strømningskommu-nikasjon med et reservat for vanndig oppløsning med en salt-konsentrasjon på 1,0% natriumklorid på vektbasis. Oppløsnings-nivået holdes jevnt med overflaten av platen. Kanten av prøven nærmest platen justeres til å berøre overflaten av fluidet i munningen. Den tid som er nødvendig for at fluidet blir suget opp gjennom arket måles for hver centimeter fluidfronten skrider frem. Resultaten av denne prøven angis nedenfor som midlere oppsugingshastighet i cm pr. minutt, som funksjon av intensiteten av koronautladningsbehandlingen.

Som tabell 2 antyder, øker intensiteten av behandlingen opp-suging shas ti ghe ten .

EKSEMPEL 3

Hver av prøvene 1-3, d.v.s. 100% termomekanisk tremasse, 50% termomekanisk og 50% kjemisk tremasse og 100% kjemisk tremasse, prøves på absorbsjonsgrad ved bruk av kurvsynkeprøven. I henhold til denne prøve blir en sylindrisk trådkurv fylt med en 5 g prøve av disintegrert prøvemateriale, d.v.s. materiale som er fluffet opp i en Waring-blander. Kurven holdes over et reservoar av vann med kurvaksen parallelt med overflaten av vannet. Kurven slippes så i vannet og man måler den tid som går med for at kur.ven helt synker ned i vannet, og angis som kurvsynketid. Prøver undersøkes umiddelbart etter koronautladningsbehandlingen og deretter etter 1 uke, 3 uker og 5 uker etter behandlingen. Resultatene er angitt under i tabell 3 som en funksjon av behandlingsintensiteten.

Som tabell 3 antyder, viste den 100%-ige termomekaniske tremasse en vesentlig reduksjon i synketiden, d.v.s. en økning i absorbsjonshastigheten etter hvert som intensiteten økes. Dette for-hold gjelder også etter aldring i perioder på 1-5 uker, noe som antyder en permanent forbedring i absorbsjonshastigheten, p.g.a. koronautladningsbehandlingen.

Prøve 2, omfattende 50% termomekanisk masse og 50% kjemisk masse, viser bedre absorbsjonshastighet p.g.a. nærværet av hydrofil kjemisk tremasse. Ikke desto mindre ser man en vesentlig forbedring i absorbsjonshastigheten både til å begynne med og etter aldring ved økning av behandlingsintensiteten. Man skal bemerke seg at denne forbedring reduseres ved høyere intensitetsgrader.

Prøve 3, sammenligningseksemplet bestående av 100% kjemisk tremasse, viser likeledes en forbedring i absorbsjonshastigheten umiddelbart etter behandling. Det skal imidlertid påpekes at etter en periode på 1-5 uker har denne begynnende forbedring forsvunnet og det er ingen forskjell i absorbsjonsgraden uan-sett behandlingsgrad.

Claims (12)

1. Produkt for absorbsjons av kroppsvæsker, karakterisert ved at det inneholder et absorberende legeme,, omfattende ikke-delignifisert tremasse, i det denne er behandlet ved å føre tremassen gjennom et ionisert gassformig medium hvorved kroppsfluidabsorbsjonshastigheten for massen økes.

2. Produkt ifølge krav 1, karakterisert ved at tremassen føres gjennom koronaen i et koronautladnings-apparatur.

3. Produkt ifølge krav 2, karakterisert ved at tremassen behandles i flateelementform.

4. Produkt ifølge krav 3, karakterisert ved at platen behandles ved en intensitetsekvivalent en energitil-førsel til koronautladningsenheten på minst 10 kj/ft <2> masse-overflate.

5. Produkt ifølge krav 4, karakterisert ved at platen behandles ved en intensitetsekvivalent ved en energi-tilførsel til koronautladningsenheten på minst ca. 5 kj/ft <2> flateelementoverflate, og fortrinnsvis innen området 50 til ca. 250 kj/ft <2> flateelementoverflate.

6. Produkt ifølge krav 1, karakterisert ved at den ikke-delignifiserte tremasse er termomekanisk tremasse, mekanisk tremasse eller raffinørtremasse.

7. Produkt ifølge krav 1, karakterisert ved at det absorberende legeme videre omfatter et superabsorberende materiale.

8. Fremgangsmåte for fremstilling av et absorberende legeme ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter: å underkaste ikke-delignifisert tremasse et ionisert gassformig medium for vesentlig å øke kroppsvæskeabsorbsjonshastigheten for tremassen, og å tildanne et absorberende legeme omfattende nevnte behandlete ikke-delignifisert tremasse.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den ikke-delignifiserte masse behandles i flateelement-f orm.

10. Fremgangsmåte, ifølge krav 9, karakterisert ved at den ikke-delignifiserte tremasse underkastes en inten-sitet ekvivalent med den ioniserte gasskorona i en koronautladningsenhet indusert ved en energitilførsel på minst 10 kj/ft <2> av flateelementer, fortrinnsvis minst 50 kj/ft <2> og allerhelst fra ca. 5 til ca. 250 kj/ft <2> av flateelementet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at man som tremasse anvender termomekanisk tremasse, mekanisk tremasse eller raffinørtremasse.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at man videre innarbeider et superarbsorberende materiale i det absorberende legeme.