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Dokumentenidentifikation DE19809765A1 09.09.1999
Titel Verfahren zum Herstellen einer Cellulosefaser aus Hydratcellulose
Anmelder Neumayr, Achim, Dr., 89444 Villenbach, DE;
Hasl, Herbert, 86150 Augsburg, DE
Erfinder Neumayr, Achim, Dr., 89444 Villenbach, DE;
Hasl, Herbert, 86150 Augsburg, DE
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, Anwaltssozietät, 80538 München
DE-Anmeldedatum 06.03.1998
DE-Aktenzeichen 19809765
Offenlegungstag 09.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.09.1999
IPC-Hauptklasse D01F 2/06
IPC-Nebenklasse C08B 1/08   C08B 9/00   C09K 3/32   D06N 7/00   D01D 5/06   D01D 5/18   D01D 4/02   D03D 27/02   A41D 31/00   A61L 15/28   C11D 17/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Cellulosefaser aus Hydratcellulose mit einer extrem großen Oberfläche, die zur Herstellung eines Gewebes verwendet werden kann, das sich durch eine hohe Saugfähigkeit, ein hohes Flüssigkeitsrückhaltevermögen, ein hohes Fettlösungsvermögen sowie durch Partikel adsorbierende Eigenschaften auszeichnet, das zur Herstellung leicht zu reinigender Produkte geeignet ist, das zum Reinigen und Dekontaminieren sowie zum Verringern der Oberflächenspannung von Wasser verwendet werden kann und das umweltfreundlich entsorgt werden kann.

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Cellulosefaser aus Hydratcellulose, eine nach diesem Verfahren erhältliche Cellulosefaser, ein Gewebe, das diese Cellulosefaser enthält, und Verwendungen dieses Gewebes.

Saugfähige Fasermaterialien, die auch zu Reinigungszwecken verwendet werden können, sind bereits bekannt. Beispiele dafür sind vernetzte Carboxymethylcellulose, die nach dem in der CH-A-491 140 beschriebenen Verfahren hergestellt werden kann, oder Viskosefasern, die hydrophile polymere Substanzen, wie Polyacrylsäure (BE-A-2324589), Poly-N-Vinylpyrrolidon oder Carboxymethylcellulose (DE-A-25 50 345), Alginsäure (DE-A-27 50 622) oder andere Copolymere (DE-A-27 50 900), enthalten. Diese Fasern haben neben einer hohen Saugfähigkeit auch ein hohes Wasserrückhaltevermögen. Die Herstellung dieser Fasern erfordert jedoch einen erheblichen verfahrenstechnischen Aufwand, und die Fasern enthalten teilweise biologisch nicht oder nur schwer abbaubare Substanzen, so daß eine natürliche Entsorgung (z. B. Kompostierung) der Fasern nach deren Verwendung nicht möglich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer biologisch leicht abbaubaren Cellulosefaser aus Hydratcellulose mit einer extrem großen Oberfläche bereitzustellen. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gewebe unter Verwendung dieser Faser bereitzustellen, das sich durch eine hohe Saugfähigkeit, ein hohes Flüssigkeitsrückhaltevermögen, ein hohes Fettlösungsvermögen sowie durch Partikel adsorbierende Eigenschaften auszeichnet, das zur Herstellung leicht zu reinigender Produkte geeignet ist, das zum Reinigen und Dekontaminieren sowie zur Verringerung der Oberflächenspannung von Wasser verwendet werden kann und das umweltfreundlich entsorgt werden kann.

Die zuvor genannten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Bereitstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer Cellulosefaser aus Hydratcellulose, das die folgenden Schritte umfaßt:

  • a) das Behandeln von Zellstoff aus höchstens 1-jährigen Schößlingen von Laub- oder Nadelhölzern mit einer Alkalimetallhydroxidlösung, um eine Alkalicellulose zu erhalten,
  • b) das Abpressen der überschüssigen Alkalimetallhydroxidlösung aus der erhaltenen Alkalicellulose,
  • c) das Zerfasern der Alkalicellulose,
  • d) das Vorreifen der zerfaserten Alkalicellulose bis zu einer Reife von 5° bis 30° Hottenroth,
  • e) das Behandeln der vorgereiften Alkalicellulose nach dem Naßsulfidverfahren, um die Cellulose zu xanthogenieren,
  • f) das Spülen und Verdünnen der xanthogenierten Cellulose mit Wasser, um eine Spinnlösung herzustellen,
  • g) das Nachreifen der gespülten und verdünnten Cellulose bis zu einer Reife von 5° bis 30° Hottenroth,
  • h) das Filtrieren und anschließende Entlüften der Spinnlösung,
  • i) das Einpressen der Spinnlösung in ein Fällbad unter Verwendung von Spinndüsen,
  • j) das Abziehen der koagulierenden Fasern unter gleichzeitigem Verdrillen der Fasern, um eine verdrillte Faser herzustellen,
  • k) das Entwässern der verdrillten Faser,
  • l) das Entschwefeln der verdrillten Faser,
  • m) das Waschen der verdrillten Faser mit Wasser,
  • n) das Vorentwässern der verdrillten Faser und
  • o) das Trocknen der verdrillten Faser,

    und durch ein Gewebe, umfassend ein Grundgewebe und einen darin eingewobenen Flor, der diese Faser enthält, gelöst.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen die Mikrostruktur von erfindungsgemäßen Fasern.

Die Fig. 7 bis 15 zeigen die Makrostruktur von erfindungsgemäßen Fasern.

Die Fig. 16 zeigt ein Beispiel für das erfindungsgemäße Gewebe.

Die Fig. 17 bis 20 zeigen elektronenmikroskopische Aufnahmen von Bakterien, die an die Lamellen der erfindungsgemäßen Faser adsorbiert sind.

Die Fig. 21 zeigt eine Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser mit verringerter Oberflächenspannung.

Die Fig. 22 zeigt ein Tensiometer zur Messung der Oberflächenspannung.

Die Fig. 23 bis 28 zeigen die oberflächenentspannende Wirkung von erfindungsgemäßen Geweben in Abhängigkeit der Spülungen der Gewebe.

Die Fig. 29 zeigt den zeitlichen Verlauf der Oberflächenspannung mit im Wasser verbleibenden Geweben.

Die Fig. 30 zeigt die oberflächenentspannende Wirkung des erfindungsgemäßen Gewebes vor bzw. nach einer Trocknungsphase.

Die Fig. 31 zeigt einen Versuchsaufbau zur Messung des Wasseraufnahmevermögens des erfindungsgemäßen Gewebes.

Die Fig. 32 zeigt ein Modell zur Berechnung der spezifischen Oberfläche des erfindungsgemäßen Gewebes.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung einer biologisch leicht abbaubaren Cellulosefaser aus Hydratcellulose (C6H10O5)n, deren Mikrostruktur faserparallele Lamellen mit einem Lamellenabstand im Bereich von 1 nm bis 5 µm, bevorzugt im Bereich von 1 nm bis 1 µm und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 20 nm aufweist, und die doppelt lichtbrechend ist. Infolge dieser Mikrostruktur besitzt die Faser eine extrem große Oberfläche. Die Mikrostruktur sowie die Makrostruktur der erfindungsgemäßen Fasern wurden mit den im folgenden beschriebenen Verfahren bestimmt.

Die Mikrostruktur von verschiedenen erfindungsgemäßen Fasern, die in den durchgeführten Untersuchungen mit L1, L2 und S2 bezeichnet wurden, ist in den Fig. 1 bis 6 gezeigt. Bei diesen Untersuchungen wurden die Fasern als gesamte Fasern hinsichtlich der Oberflächenstruktur im Rasterelektronenmikroskop untersucht. Die Makrostruktur der Fasern, die in den Fig. 7 bis 15 gezeigt ist, wurde im Mikrotomschnitt untersucht. Zur Erstellung der Mikrotomschnitte wurden die Fasern in PMMA eingebettet, geschnitten und danach wieder aus dem Einbettmittel herausgelöst. Die Temperaturbelastung der Fasern wurde dabei so gering wie möglich gehalten.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen die Mikrostrukturen, die in der Aufsicht erhalten wurden. Alle erfindungsgemäßen Fasern besitzen eine faserparallele Lamellenstruktur. Aus diesen Figuren können jedoch keine Hinweise auf die Querschnittsstruktur (Makrostruktur) gewonnen werden. Erst die Mikrotomschnitte zeigen die Querschnittsstrukturen, die in den Fig. 7 bis 15 dargestellt sind. Die Faser L1 wurde unter Verwendung einer ovalen Spinndüse hergestellt, während die Fasern L2 und S2 unter Verwendung einer langgestreckt-schlitzförmigen Spinndüse hergestellt wurden. Die qualitativen Ergebnisse der Untersuchungen sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt. TABELLE 1



Zum Herstellen der erfindungsgemäßen Faser wird ein Zellstoff aus höchstens einjährigen Schößlingen von Laub- oder Nadelhölzern verwendet. Aus solch einem Ausgangsmaterial läßt sich Lignin besonders leicht entfernen. Bevorzugt wird Zellstoff aus höchstens 1-jährigen Schößlingen von Rubiniengehölz, Teakholz, Bongassiholz oder Bambus verwendet. Der Ligningehalt der verwendeten höchstens 1-jährigen Schößlinge sollte so gering wie möglich sein und beträgt bevorzugt nicht mehr als 7%. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Ligningehalt des Ausgangsmaterials nicht mehr als 5%, besonders bevorzugt beträgt er nicht mehr als 2%.

Dieser Zellstoff wird mit einer Alkalimetallhydroxidlösung behandelt, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 15 bis 25°C, um eine Alkalicellulose herzustellen. Es ist bevorzugt, daß eine Natronlauge mit einem Gehalt an Natriumhydroxid im Bereich von 150 bis 350 g/l als Alkalimetallhydroxidlösung verwendet wird. Ein Gehalt an Natriumhydroxid von etwa 300 g/l ist besonders bevorzugt.

Aus der erhaltenen Alkalicellulose wird dann die überschüssige Alkalimetallhydroxidlösung abgepreßt, z. B. unter Verwendung einer Tauchpresse.

Danach wird die Alkalicellulose zerfasert, wobei das Zerfasern einen Grobzerkleinerungsschritt (z. B. in einem Vorzerreißer) und einen Feinzerkleinerungsschritt (z. B. in einer Scheibenmühle) umfassen kann.

Die zerfaserte Alkalicellulose wird dann z. B. einer Reifetrommel zugeführt und bis zu einer Reife von 5° bis 30° Hottenroth, bevorzugt bis zu einer Reife von 8° bis 12° Hottenroth und besonders bevorzugt bis zu einer Reife von etwa 10° Hottenroth vorgereift. Die Temperatur beim Vorreifen beträgt bevorzugt 60 bis 80°C, besonders bevorzugt 65 bis 75°C und ganz besonders bevorzugt etwa 72°C. Anschließend kann der Vorreifeprozeß durch Senkung der Temperatur auf 40 bis 50°C, bevorzugt auf etwa 45°C, abgebremst werden.

Die vorgereifte Alkalicellulose wird dann entsprechend dem gewöhnlichen Naßsulfidverfahren weiterverarbeitet, um die Cellulose zu xanthogenieren. Das Naßsulfidverfahren wird bevorzugt in einer Lösung mit Schwefelkohlenstoff, Natriumhydroxid und Berol durchgeführt. Dabei beträgt der Gehalt an Schwefelkohlenstoff bevorzugt 150 bis 250 g/l, besonders bevorzugt 180 bis 210 g/l, der Gehalt an Natriumhydroxid beträgt bevorzugt 250 bis 350 g/l, besonders bevorzugt 280 bis 320 g/l, und der Gehalt an Berol beträgt bevorzugt 100 bis 200 g/l, besonders bevorzugt etwa 150 g/l.

Nach dem Xanthogenieren erfolgt das Spülen und Verdünnen der xanthogenierten Cellulose mit Wasser, um eine Spinnlösung herzustellen. Danach wird die Cellulose bis zu einer Reife von 5° bis 30° Hottenroth, bevorzugt bis zu einer Reife von 8° bis 12° Hottenroth, nachgereift. Der beim Vorreifen erreichte Reifegrad wird durch die Xanthogenierung der Cellulose und das Spülen und Verdünnen der xanthogenierten Cellulose zunächst wieder vermindert, so daß eine Nachreifung erst wieder den gewünschten Reifegrad erbringt. In der Praxis kann es sich als schwierig erweisen, den Reifegrad exakt zu steuern. In diesem Fall können zwei oder mehrere Chargen von Spinnlösungen miteinander vermischt werden, um den gewünschten Reifegrad einzustellen.

Das nachträgliche Filtrieren der Spinnlösung erfolgt z. B. unter Verwendung von Filterpressen. Dann wird die Spinnlösung entlüftet.

Die entlüftete Spinnlösung wird unter Verwendung von Spinndüsen in ein Fällbad bei einer Temperatur von bevorzugt 35 bis 45°C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von etwa 40°C, eingebracht. Ein geeignetes Fällbad enthält 70 bis 160 g/l, bevorzugt 90 bis 140 g/l und besonders bevorzugt etwa 120 g/l Schwefelsäure, 0,3 bis 4 g/l, bevorzugt 0,5 bis 2 g/l und besonders bevorzugt etwa 1 g/l Zinksulfat, sowie 0,05 bis 1 g/l, bevorzugt 0,1 bis 0,7 g/l und besonders bevorzugt etwa 0,4 g/l Berol. Die verwendeten Spinndüsen, die oval bis langgestreckt schlitzförmig sein können, werden durch Beheizen auf einer Temperatur im Bereich von bevorzugt 55 bis 75°C, besonders auf einer Temperatur im Bereich von 65 bis 70°C und ganz besonders bevorzugt auf einer Temperatur von etwa 67°C gehalten.

Die koagulierenden Fasern werden unter gleichzeitigem Verdrillen der Fasern abgezogen, um eine verdrillte Faser herzustellen, die nachfolgend entwässert wird. Zum Entwässern kann z. B. eine Schwefelsäurelösung verwendet werden, die bevorzugt bis zu 15 g/l und besonders bevorzugt bis zu 10 g/l Schwefelsäure enthält.

Die Entschwefelung der verdrillten Faser wird üblicherweise in einer Natriumsulfatlösung durchgeführt, die bevorzugt 2 bis 5 g/l und besonders bevorzugt etwa 3 g/l Natriumsulfat enthält. Andere Entschwefelungsverfahren sind ebenfalls möglich. Danach wird die Faser mit Wasser gewaschen.

Nach dem Waschen der Faser kann die Faser weiterhin präpariert werden, um z. B. die optischen Eigenschaften der Faser zu modifizieren. Das Präparieren kann z. B. mit Titandioxid durchgeführt werden, um der Faser ein mattes Aussehen zu verleihen.

Dann wird die Faser vorentwässert und getrocknet. Dabei sollte die Faser so wenig wie möglich mechanisch belastet werden, um die Lamellenstruktur der Faser nicht zu zerstören. Das Vorentwässern kann z. B. unter Verwendung von Druckluft, und das Trocknen z. B. unter Verwendung von Kanaltrocknern erfolgen, obwohl für diesen Zweck auch andere geeignete Verfahren und Vorrichtungen verwendet werden können, die dem Fachmann bekannt sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird eine Faser erhalten, die im wesentlichen kein Lignin mehr enthält und die weitgehend frei von Schwefelsäure und Schwefelkohlenstoff ist. Diese Faser besitzt infolge ihrer lamellenförmigen Mikrostruktur eine extrem große Oberfläche. Eine solch große Oberfläche kann bei üblichen Fasern, die aus Sulfit-Zellstoff hergestellt werden, nicht erreicht werden, da das Sulfit-Verfahren zu einer Zerstörung der Lamellenstruktur führt.

Die auf diese Weise erhaltene Faser hat bevorzugt einen Titer von 330 dtex oder mehr.

Die wie zuvor beschrieben erhaltene Faser kann zum Herstellen eines Gewebes verwendet werden, das sich durch eine hohe Saugfähigkeit, ein hohes Flüssigkeitsrückhaltevermögen, ein hohes Fettlösungsvermögen und durch Partikel adsorbierende Eigenschaften auszeichnet.

Das erfindungsgemäße Gewebe umfaßt ein Grundgewebe und einen darin eingewobenen Flor, der die Faser enthält, die entsprechend dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt wurde.

Das Grundgewebe besitzt bevorzugt eine gitterförmige Struktur. Das Grundgewebe und der Flor können, müssen aber nicht aus der gleichen Faserart bestehen. Haltbarkeitskriterien können z. B. stärkere Grundgewebefasern erfordern. Es ist bevorzugt, daß das Grundgewebe Viskose-Spinnfasern enthält; besonders bevorzugt besteht das Grundgewebe aus solchen Fasern.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet der Flor einen Faserrasen von etwa 0,5 cm Länge zum Grundgewebe. Es ist bevorzugt, daß der Flor ovale Fasern, bändchenförmige Fasern oder eine Mischung dieser Fasern umfaßt. Ein Gewebe, dessen Flor viele ovale Fasern, aber nur wenig bändchenförmige Fasern umfaßt, besitzt insbesondere fettadsorbierende Eigenschaften. Ein Gewebe, dessen Flor wenig ovale Fasern, aber viele bändchenförmige Fasern umfaßt, eignet sich insbesondere zur Verringerung der Oberflächenspannung von Wasser.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Flor aus 50% ovalen und 50% bändchenförmigen Fasern. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht der Flor aus je 50% Fasern der Dimension 330 dtex F 60 oval und 330 dtex F 80 bändchenförmig. Ein solches Gewebe ist in Fig. 16 gezeigt.

Das erfindungsgemäße Gewebe zeichnet sich insbesondere durch die folgenden Eigenschaften aus:

  • - es kann Bakterien und Schmutzpartikel reversibel binden und danach chemiefrei gereinigt werden,
  • - es besitzt eine sehr große spezifische Oberfläche,
  • - es besitzt ein hohes spezifisches Flüssigkeitsbindevermögen und
  • - es kann umweltfreundlich entsorgt werden.

Aufgrund der zuvor genannten Eigenschaften ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten für das erfindungsgemäße Gewebe.

Da das erfindungsgemäße Gewebe pH-neutral ist, kann es z. B. zur Herstellung von hautverträglichen Hygieneartikeln, wie z. B. Monatsbinden, als Kosmetiktuch zur Körperpflege und Hautreinigung, insbesondere zur Reinigung der Schleimhaut (Stoma- Reinigung), zur begleitenden Hautreinigung bei Hautinfektionskrankheiten und bei Neurodermitis sowie als Hautreinigungstuch im Bereich der Altenpflege verwendet werden. Bei der Verwendung als Hautreinigungstuch können ohne Verwendung von Hautreinigungsmitteln wasserlösliche und fetthaltige Kosmetika allergenfrei und pH-neutral von der Hautoberfläche entfernt werden. Das Gewebe kann anschließend durch einfache mechanische Reinigung (Ausspülen und Ausdrücken) in kaltem Wasser bakterienfrei und kosmetikafrei gemacht werden. Besondere Relevanz erhält dieser Aspekt bei empfindlicher oder geschädigter Körperhaut, z. B. bei Neurodermitis oder bei Akne. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Gewebes nur in Verbindung mit Wasser ist jede zusätzliche Reizung oder Schädigung der Haut ausgeschlossen. Keime können so z. B. besser von der Haut beseitigt werden als mit waschaktiven Substanzen oder mit Desinfektionsmitteln.

Das erfindungsgemäße Gewebe kann weiterhin zum Reinigen und Dekontaminieren, z. B. als Eutertuch zum Reinigen und Dekontaminieren von Kuheutern vor deren Anschluß an die Melkmaschine, verwendet werden. In die beim Melken erhaltene Milch werden somit keine Keime eingebracht.

Andererseits kann das erfindungsgemäße Gewebe selbst zur Herstellung von leicht zu reinigenden Produkten, wie z. B. Textilien und Bekleidungsmaterialien, verwendet werden; solche Produkte können selbst bei starker Verschmutzung durch z. B. Lebensmittelrückstände ohne die Anwendung von Chemikalien gereinigt werden. Beispiele für solche Produkte umfassen Bettwäsche, Tischwäsche, Berufskleidung oder Babyartikel (z. B. Babywindeln, Babytücher und Babylätzchen), Polsterbezüge für Möbel oder Autositze sowie Bezugsstoffe für sogenannte Plüsch- oder Kuscheltiere. Von diesen Produkten können Rückstände von z. B. Ketchup, Säften, Rotwein, Lippenstift oder Blut leicht durch Abspülen mit kaltem Wasser rückstandslos entfernt werden. Produkte wie z. B. Babywindeln, Babytücher oder Babylätzchen können nach Gebrauch durch mechanische Reinigung ohne Zusatz von Waschmitteln bei Temperaturen von bis zu 40°C rückstandsfrei gereinigt werden. Es ist auch möglich, die Produkte in die Waschmaschine zu geben und kalt oder bei einer Temperatur von bis zu 40°C im Spülgang ohne Zugabe von Waschmitteln zu reinigen. Anschließend können die Produkte an freier Luft oder auch im Trockner bis 40°C getrocknet werden.

Ein weiterer Einsatzbereich für das erfindungsgemäße Gewebe ist die Verwendung als Fußbodenbelag für Spezialräume (wie z. B. Feuchträume) oder hygienisch empfindliche Räume.

Das erfindungsgemäße Gewebe kann weiterhin als Kondensationskatalysator zur Kondensation von Wasserdampf oder Luftfeuchtigkeit, z. B. als Abdeckung von Dusch- oder Badekabinen oder Feuchträumen, verwendet werden. Dabei wird die Feuchtigkeit aufgenommen und in einem langsamen Trocknungsvorgang wieder verzögert an die Raumluft abgegeben. Dadurch wird ein schnelles Kondensieren von Dampf oder Feuchtigkeit an den Raumwänden verhindert, selbst wenn der betreffende Raum schlecht belüftet wird (z. B. in Altbauten). Die Abdeckung aus dem erfindungsgemäßen Gewebe bleibt dabei pilz-, bakterien- und algenfrei.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Gewebes ist die Verwendung als Partikelfilter, z. B. zum Entfernen von Partikeln oder Mikroorganismen aus organischen und anorganischen Flüssigkeiten. Dabei kann das Gewebe z. B. in Form von parallelen Gewebeschichten oder in aufgerollter Form verwendet werden.

Die biophysikalischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Gewebes werden einerseits durch die lamellenförmige Mikrostruktur der Fasern und andererseits durch die Anordnung der Fasern an der Oberfläche des Gewebes hervorgerufen.

Im folgenden wird zuerst die Verwendung des erfindungsgemäßen Gewebes zum Reinigen und Dekontaminieren beschrieben. Diese Verwendung ermöglicht die Reinigung von organischen Oberflächen (wie z. B. der Haut) oder anorganischen Oberflächen (wie z. B. Gegenständen, Fußböden und Fenstern) sowie das Entfernen von Bakterien von diesen Oberflächen ohne Einsatz von Desinfektionsmitteln, so daß die zu reinigenden Oberflächen nicht chemisch oder thermisch belastet werden. Bei der Dekontamination werden, im Vergleich mit der Dekontamination mit Desinfektionsmitteln, gleiche oder bessere keimverhindernde Effekte erzielt, ohne daß Selektionsprozesse durch chemische Resistenzen auftreten.

Das erfindungsgemäße Gewebe wird mit Wasser benetzt, so daß es eine gewisse Restfeuchte (z. B. etwa 20%) aufweist. Bei diesem Restfeuchtegehalt kann dann die zu dekontaminierende Oberfläche mechanisch dekontaminiert werden, wobei die Eigenschaft des Gewebes, die Oberflächenspannung von Wasser herabzusetzen, zu einer verbesserten Lipidlöslichkeit führt. Mit einem Gewebe mit einer Fläche von etwa 600 cm2 kann z. B. eine hochkontaminierte Fläche von 1 m2 optimal gereinigt werden. Danach erfolgt die Dekontamination des Gewebes unter Wasserüberschuß und mechanischer Bewegung im Wasser. Durch diese Reinigung unter Wasserüberschuß tritt eine völlige Dekontamination des Gewebes unter Abgabe aller Partikel an das Aufnahmewasser auf. Das Gewebe selbst bleibt dabei biologisch und chemisch völlig inert. Eine Kontaminationssättigung des Reinigungswassers ist bei etwa 30 m2 Reinigungsfläche für 10 l Wasser erreicht, jedoch abhängig vom Kontaminationsgrad der Fläche. Der bei etwa 20% Restfeuchte bestehende Adsorptionseffekt des Gewebes bleibt für jede Reinigung aufrechterhalten, solange keine unzulässigen chemischen, mechanischen oder thermischen Belastungen die Faserstruktur zerstören. Der optimale Verwendungsbereich des Gewebes liegt zwischen 5 und 30°C. Der Adsorptionseffekt wird bei Temperaturen von über 60°C zerstört. Der intensive Kontakt (Tränkung) mit Reinigungsmitteln führt zu einer Zerstörung der Funktion des Gewebes durch Schädigung der Oberflächenstruktur. Der Kontakt mit 0,1 normalen Säuren oder Laugen sowie mit alkoholischen Lösungen ist unproblematisch.

Die Fig. 17 bis 20 zeigen elektronenmikroskopische Aufnahmen (2000-, 5000-, 20000- und 30000-fache Vergrößerung) von Bakterien (hier Staphylokokken), die an die Lamellen der erfindungsgemäßen Faser adsorbiert sind.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Gewebe auch die Oberflächenspannung von Wasser, ohne Verwendung von Chemikalien, um z. B. 20% oder mehr verringert werden kann. Solch ein Wasser mit verringerter Oberflächenspannung kann bei Extraktions- und Syntheseprozessen sowie bei Fermentationsvorgängen eingesetzt werden, wie z. B. bei Brauvorgängen.

Zur Verringerung der Oberflächenspannung wird das Wasser mit dem erfindungsgemäßen Gewebe in Kontakt gebracht. Die Verringerung der Oberflächenspannung tritt nach kurzer Zeit ein, ist weitgehend unabhängig von der Temperatur des Wassers und hält etwa zwei Stunden lang an.

Fig. 21 zeigt eine Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser mit verringerter Oberflächenspannung. Die Vorrichtung umfaßt z. B. einen mit Wasser gefüllten Behälter, der mit einem Überlauf und einem Ablauf versehen ist. Es können mehrere erfindungsgemäße Gewebe gleichzeitig in den Behälter eingebracht werden.

Die folgenden Beispiele und die Figuren erläutern die Erfindung.

Beispiel 1 Gewebe zum Reinigen kontaminierter Oberflächen Versuchsaufbau 1.1 Geprüfte Bakterienstämme
  • - E. coli
  • - Staphylokokkus aureus
  • - Streptokokkus pyogenes
  • - Enterokokken (S. fäkalis)
  • - Streptokokkus bovis
  • - Pseudomonas pyocyanea
1.2. Kultivierung

Inkubation in Nährbouillon oder Lackmusmilch (ein Gemisch aus Lackmus und Milch) bzw. Nähragar bei etwa 25° bis 30°, bis Keimzahl > 106 Keime/ml. Die Anzahl der Keime wurde bestimmt (entspricht der primären Keimmenge = 100%).

1.3 Versuchsablauf

Das Gewebe wurde etwa 15 Minuten lang in das zuvor beschriebene Medium mit einer Keimkonzentration > 106 Keime/ml eingebracht. Dann wurde das Gewebe 1 bis 3 Minuten lang in 10 bis 20°C kaltes Wasser eingelegt (keine Spülung). Danach wurde das Gewebe aus dem Wasser genommen und in eine keimfreie Nährlösung eingebracht, die dann inkubiert und bebrütet wurde. Nach 24 bis 72 Stunden wurde die Keimkonzentration in der Nährlösung bestimmt. Die ermittelten Werte wurden auf die primäre Keimmenge bezogen, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden:





Die gemessenen Keimdichten/Konzentrationen nach erneuter Inkubation zeigen bei allen Keimspezies hochsignifikant erniedrigte Werte.

Beispiel 2 Keimreduzierende Eigenschaften des erfindungsgemäßen Gewebes bei der Reinigung von Eutern von Milchkühen

Die Untersuchungen wurden in 3 Milcherzeugungsbetrieben bei je 5 Kühen insgesamt während 10 Melkzeiten durchgeführt. Die eine Euterhälfte wurde mit dem im Betrieb üblichen Reinigungstuch mit desinfektionsmittelgetränktem Wasser gereinigt, die andere Hälfte des Euters mit dem erfindungsgemäßen Gewebe. Die Euterhälften wurden bei jeder Melkzeit gewechselt. Nach der Reinigung wurde das erfindungsgemäße Gewebe in Wasser ohne Reinigungs- und Desinfektionsmittel gelegt. Die Tücher der Vergleichsgruppe wurden ebenfalls in Wasser gelegt, wobei dem Wasser in einem Betrieb zusätzlich noch ein Desinfektionsmittel zugesetzt worden war. Von dem erfindungsgemäßen Gewebe und dem Vergleichstuch wurden vor und nach der Euterreinigung auf Ass. Agar (Antibiotika-Sulfonamid-Sensibilitäts-Agar) eine Abklatschkultur gemacht und bei 38 bis 40°C 18 Stunden lang gebrütet.

Ergebnisse

Bei der Keimdifferenzierung mittels Selektivnährböden wurden in erster Linie folgende Keime gefunden:

  • - E. coli
  • - Streptokokken
  • - Staphylokokken
  • - Enterokokken.

Setzt man die primäre Bakterienmenge gleich 100%, ergaben sich folgende Werte:





Die statistische Auswertung der Ergebnisse zeigt eindeutig die hohe keimverhindernde Eigenschaft des erfindungsgemäßen Gewebes. Dadurch wird die Gefahr der Übertragung von Krankheitserregern von einer Kuh auf die andere beim Melken deutlich reduziert.

Beispiel 3 Reinigung eines kontaminierten erfindungsgemäßen Gewebes - Vergleich mit einem herkömmlichen Baumwollgewebe

Das erfindungsgemäße Gewebe wurde in etwa 6 × 6 cm große Stücke geschnitten, die zum Abwischen von kontaminierten Flächen benutzt wurden. Als Vergleichsmaterial diente mehrfach gewaschenes Baumwollgewebe, aus dem Lappen von ungefähr gleichem Gewicht (siehe Tabellen 2 bis 6) geschnitten wurden. Als Versuchsflächen dienten glasierte Keramikfliesen (5 × 5 cm), welche wahlweise mit den Versuchskeimen Enterococcus faecium, Escherichia coli und Staphylococcus aureus beimpft wurden. Die Fliesenstücke wurden mit 50 µl einer Übernachtkultur der Testkeime beimpft, so daß die Zahl der von den Fliesen wieder zu gewinnenden Keime zwischen 3,4 × 105 und 8,9 × 106 lag. Der Grad der Kontamination der Testflächen wurde durch Keimzahlbestimmung in der Impfsuspension einerseits und Bestimmung auf den beimpften Flächen durch Abspülen nach dem Antrocknen andererseits kontrolliert. Das Antrocknen erfolgte durch 20-minütige Exposition in einer Laminar Flow Werkbank bei ca. 25°C. Danach wurden die Flächen mit den Versuchsgeweben abgewischt und auf den Fliesen durch Abspülen in 100 ml sterilem, destilliertem Wasser und Ausspateln von Anteilen der Spüllösung auf Nähragarplatten die Keimzahl bestimmt. In den Versuchsgeweben wurde die von den Fliesen aufgenommene Keimzahl ebenfalls durch Ausspülen bei Zimmertemperatur in 200 ml destilliertem Wasser, welches durch Ausdrücken mit der Hand unterstützt wurde, und Verimpfen der Spülflüssigkeit auf Nähragarplatten, bestimmt. Die in den Versuchsgeweben nach dem Ausspülen noch verbliebene Keimmenge wurde durch ein zweites Ausspülen und in der letzten Versuchsreihe durch ein drittes Ausspülen ermittelt. In den folgenden Tabellen sind daher Keimzahlen aus folgenden Suspensionen angegeben:

Übernachtkultur (Impfsuspension)

Spülflüssigkeit der beimpften Fläche

Spülflüssigkeit der abgewischten Fläche

Spülflüssigkeit aus dem Gewebe nach dem Abwischen der Fliesen

Spülflüssigkeit aus dem Gewebe nach dem ersten Ausspülen

Spülflüssigkeit aus dem Gewebe nach dem zweiten Ausspülen.

Die Versuchsergebnisse sind in den folgenden Tabellen zusammengefaßt: Tabelle 2: E. coli ATCC 11229, Tabelle 3: Enterococcus faecium, Tabelle 4: ebenfalls Enterococcus faecium, Tabelle 5: Staphylococcus aureus ATCC 6538 und Tabelle 6: Versuche mit allen drei Testkeimen. Die Versuchsdurchführung war für die Tabellen 2 bis 5 im wesentlichen identisch. Tabelle 3 und 4 (beide mit Enterococcus faecium) unterscheiden sich durch eine geringere Einsaat auf den beimpften Flächen. Bei Tabelle 6 wurde zusätzlich das Versuchsgewebe und das Kontrollgewebe ein zusätzliches Mal ausgespült um festzustellen, ob sich ein Unterschied im Keimgehalt des Gewebes nach einmaligem Ausspülen ergibt.



















Die quantitative Auswertung der Versuchsergebnisse zeigt, daß die Fliesen ungefähr im gleichen Ausmaß vom erfindungsgemäßen Gewebe und vom Baumwollgewebe gereinigt werden. Andeutungsweise ergibt sich ein besserer Reinigungseffekt durch das erfindungsgemäße Gewebe. Ein deutlicher Unterschied zeigt sich bei der Keimzahlbestimmung in den Wischgeweben nach dem Gebrauch. Zu diesem Zeitpunkt nach dem Abwischen der Fliesen verbleibt im erfindungsgemäßen Gewebe eine größere Anzahl der Mikroorganismen als im Baumwollgewebe. Nach dem ersten Ausspülen sind die Keimzahlen in den beiden Geweben in etwa gleich, nach dem zweiten Ausspülen (Tabelle 6) liegen die Keimzahlen im erfindungsgemäßen Gewebe bei allen drei Ansätzen unter denen im Baumwollgewebe.

Die Ergebnisse zeigen, daß das erfindungsgemäße Gewebe durch einfaches Ausspülen in zusatzstofffreiem Wasser besser von den aufgenommenen Keimen befreit werden kann als konventionelles Baumwollgewebe und bei der Reinigung von Oberflächen dem Baumwollgewebe überlegen ist. Das erfindungsgemäße Gewebe ist daher zur Reinigung von Oberflächen und andere Verwendungen, bei denen es auf eine reversible Aufnahme von bakterienhaltigem Material ankommt, besonders gut geeignet.

Beispiel 4 Herstellung von Wasser mit reduzierter Oberflächenspannung

Für die Demonstration der Herstellung von Wasser mit reduzierter Oberflächenspannung kann vorzugsweise Trinkwasser mit einem Härtegrad von 5 bis 25 mit beliebigen Ionengemischen verwendet werden; das Verfahren ist in einem Temperaturbereich von bevorzugt 5 bis 30°C, optimalerweise zwischen 15 und 25°C durchführbar und führt zu Wasser mit deutlich reduzierter Oberflächenspannung. Es ist bevorzugt, ein Gefäß mit völlig homogener Oberfläche, z. B. aus Glas, Metall, Emaille oder Keramik, zu verwenden, in dem das Wasser in Kontakt mit dem erfindungsgemäßen Gewebe kommen kann.

Die erfindungsgemäße Faser sollte bevorzugt in ein Gewebe mit einem Faserrasen von 0,5 cm Länge gewoben werden. Unter diesen Voraussetzungen ist bei entsprechender gleichmäßiger Verteilung des Gewebes im Wasser für eine Menge von 0,16 m3 Wasser eine Fläche von 1 m2 Gewebe mit beidseitigem Faserrasen für eine Inkubationsdauer von 5 bis 10 Sekunden erforderlich. Der verwendete Wasserbehälter kann jede beliebige Form besitzen. Es ist möglich, das Gewebe in einem Becken fest zu installieren oder bei Bedarf durch eine entsprechende Mechanik in ein Becken einzutauchen. Der Zustand der reduzierten Oberflächenspannung bleibt nach dem Entfernen des Gewebes aus dem Behältnis bzw. Entfernen des Wassers aus dem Behältnis bei einer Temperatur bis zu 40°C für die Dauer von mindestens 60 Minuten in vollem Umfang aufrechterhalten, nach 120 Minuten tritt ein langsamer Wiederanstieg der Oberflächenspannung auf normale Werte (72 bis 78 mN/m) ein. In diesem Zeitraum ist es möglich, das erzeugte Wasser mit oder auch ohne Faserkontakt in Synthese-, Extraktions- oder Fermentationsprozesse einzubringen. Dabei ist es z. B. auch möglich, zur Verbesserung und Beschleunigung von Fermentationsprozessen beim Brauen das Wasser in alle Fermentationsstufen, auch bei Temperaturen über 40°C, einzubringen.

Ebenso ist es auch möglich, nach Abkühlen der Maische vor Zusetzen der Hefe im Tauchverfahren die Oberflächenspannung entsprechend herabzusetzen, um ein verbessertes Brauergebnis zu erzielen.

Beispiel 4.1

Es wurden 3 erfindungsgemäße Gewebeproben "S10", "L01" und "L02" untersucht, die sich hinsichtlich der Qualität ihrer Oberflächenstruktur unterscheiden.

Die Messungen wurden in Glasgefäßen durchgeführt, wobei eine wirksame Fläche der Gewebeproben von 400 cm2 in 4 Liter Wasser untersucht wurde. Die Untersuchungstemperatur lag bei 20°C.

Die Messungen erfolgten

  • 1. ohne vorherige Spülung
  • 2. nach drei Spülungen
  • 3. nach sechs Spülungen
  • 4. nach neun Spülungen
des jeweiligen Gewebes.

Die Vergleichsmessungen erfolgten in bidestilliertem Wasser und ortsüblichem Trinkwasser.

Die Messung der Oberflächenspannung erfolgte in dem in Fig. 22 dargestellten Tensiometer.

Versuchsbeschreibung

Ein 5-Liter-Becher aus Duranglas wird mit 4 Litern ortsüblichem Trinkwasser von 20°C befüllt, wovon eine Probe zur Messung der Oberflächenspannung entnommen wird. Danach wird das zu untersuchende Gewebe eingetaucht, mehrfach durchgeknetet und unter Auswinden wieder entfernt. Von dem zurückbleibenden Wasser werden mehrfach Proben entnommen und die Oberflächenspannung bestimmt. Nun wird das Gewebe in gleicher Weise zweimal ohne anschließende Messung in jeweils 4 Liter frischem Wasser gespült. Der gesamte Vorgang wird dreimal wiederholt.

Die Messung der Oberflächenspannung erfolgt folgendermaßen: Die Wasserprobe wird in das dem Tensiometer zugehörige Probengefäß eingefüllt und dieses in das bewegliche Tischchen eingestellt und hochgefahren, bis der Platinring in die Probe eintaucht. Dann wird der Servomotor aktiviert, der die Wasserprobe nach unten fährt, wobei eine Wasserlamelle am Ring herausgezogen wird. Der Motor stoppt am Spannungsmaximum, wenn der Oberflächenfilm nachgibt und keine Zugkraft mehr auf die Waage, an der der Ring hängt, einwirkt. Der Maximalwert kann nun an der Digitalanzeige abgelesen werden.

Einseitiges Gewebe

Zunächst wird die Wirkung von einseitigen Gewebeproben der Größe 400 cm2 untersucht. Hierzu wird das jeweilige Gewebe in 4 Liter Trinkwasser bei 20°C gegeben und nach mehrfachem Umrühren wieder entfernt. Dies geschieht zunächst mit ungespülten Geweben. Anschließend wird eine Probe entnommen und die Oberflächenspannung bestimmt.

Im Anschluß daran wird das Gewebe 3-fach gespült und der Versuch wiederholt. Eine Versuchswiederholung erfolgt ebenfalls nach einer 6-fachen bzw. 9-fachen Spülung des geweiligen Gewebes.

In den Fig. 23 bis 25 sind die Oberflächenspannungen nach 0, 3, 6 und 9 Spülungen denen von bidestilliertem Wasser bzw. Trinkwasser gegenübergestellt. Bei allen Spülungen ist ein starker Lufteintrag ins Versuchswasser sowie "Fusseln" zu beobachten, was zu schwankenden Meßwerten führt. Daher wurden mehrere Messungen durchgeführt und jeweils die arithmetischen Mittelwerte angegeben.

Bei den Fig. 23 bis 25 kann tendentiell die gleiche Aussage getroffen werden: Durch das Eintauchen des jeweiligen Gewebes in das Versuchswasser wird die Oberflächenspannung um 30-40% von ca. 71 mN/m auf 40-50 mN/m herabgesetzt. Mit zunehmender Anzahl der Spülungen des jeweiligen Gewebes wird die oberflächenentspannende Wirkung der Gewebe geringer.

Doppelseitiges Gewebe

Die doppelseitigen Gewebe weisen im Vergleich zu den einseitigen Geweben bei gleicher Fläche von 400 cm2 mehr als die doppelte Masse auf. In Tabelle 7 sind die ermittelten Massen der jeweiligen Gewebe angegeben. TABELLE 7 Masse der untersuchten Gewebe



In den Fig. 26 bis 28 ist die oberflächenentspannende Wirkung der doppelseitigen Gewebe in Abhängigkeit der Spülungen angegeben.

Die doppelseitigen Gewebe L01 und S10 reduzieren die Oberflächenspannung der Probe von etwa 72 mN/m auf 60-62 mN/m. Dies entspricht einer Reduzierung um 14-17%. Diese Wirkung ist unabhängig von der Anzahl der Spülungen und bleibt auch nach 9 Spülungen auf diesem Niveau bestehen.

Beim doppelseitigen Gewebe L02 wird die Oberflächenspannung zunächst um 42% von 72 mN/m auf 42 mN/m reduziert. Anschließend nimmt die oberflächenspannungsreduzierende Wirkung jedoch mit zunehmender Anzahl von Spülungen ab und erreicht nach 9 Spülungen einen Wert von 70,4 mN/m.

Oberflächenspannung mit im Wasser verbleibenden Geweben

In diesem Versuch wurden die jeweiligen Gewebe nicht aus dem Wasser entfernt, bevor die Oberflächenspannung gemessen wurde. Es erfolgten mehrere zeitlich direkt nacheinander folgende Messungen. Der Verlauf der Oberflächenspannung der Gewebe L01, L02 und S10 in Abhängigkeit von der Zeit ist in Fig. 29 dargestellt. Ein konstanter Wert pendelte sich erst nach ca. 10 Minuten ein. Die Wassertemperatur betrug konstant 20°C.

Während sich das Wasser mit den Geweben L01 und L02 auf einen Wert von 69 bzw. 68 mN/m einpendelt, weist das Wasser mit Gewebe S10 einen deutlich geringeren Endwert von 62 mN/m auf.

Zusammenfassend wird festgestellt

Beim primären Kontakt des erfindungsgemäßen Gewebes mit Wasser konnte die Oberflächenspannung von Trinkwasser von etwa 72 mN/m um bis zu 40% auf Werte um 40 mN/m reduziert werden. Dieser Effekt wird jedoch bei den einseitigen Geweben mit zunehmender Anzahl der Spülungen der Gewebe bei Wiederholung des Versuches geringer. Bei den doppelseitigen Geweben L01 und S10 konnte auch nach jeweils 9-facher Spülung des Gewebes noch eine Reduzierung der Oberflächenspannung von Trinkwasser um 14-17% festgestellt werden. Hier pendelte sich ein konstanter Wert ein, der sich nur geringfügig von den Werten nach 3- bzw. 6-facher Spülung des Gewebes unterschied.

Das doppelseitige Gewebe L02 verhielt sich analog den einseitigen Geweben, bei denen die oberflächenentspannende Wirkung mit zunehmender Anzahl der Spülungen der Gewebe sank.

Werden die Gewebe im Wasser belassen, so pendelt sich im günstigsten Fall ein konstanter Wert von 62 mN/m für die Oberflächenspannung nach etwa 10 Minuten ein. Im Vergleich zu Trinkwasser (72 mN/m) bedeutet dies eine Verminderung der Oberflächenspannung um 14%.

Beispiel 4.2

In diesem Versuch wurde die oberflächenentspannende Wirkung bei Wasser des in Beispiel 4.1 beschriebenen doppelseitigen Gewebes "L01" nach einer Austrocknungsphase von mehreren Monaten getestet.

Die Messungen wurden in Glasgefäßen durchgeführt. Eine wirksame Fläche von 400 cm2 des Gewebes wurde in 4 Liter Wasser untersucht. Die Messung erfolgte bei 20°C.

Die Vergleichsmessungen erfolgen in bidestilliertem Wasser und ortsüblichem Trinkwasser.

Die Messung der Oberflächenspannung erfolgte mit dem in Fig. 22 dargestellten Tensiometer.

Versuchsbeschreibung

Ein 5-Liter-Becher aus Duranglas wird mit 4 Litern ortsüblichem Trinkwasser bzw. mit bidestilliertem Wasser mit einer Temperatur von 20°C befüllt, wovon jeweils eine Probe zur Messung der Oberflächenspannung entnommen wird. Danach wird das zu untersuchende Gewebe eingetaucht, mehrfach durchgeknetet und unter Auswinden wieder entfernt. Von dem zurückbleibenden Wasser werden mehrfach Proben entnommen und die Oberflächenspannung bestimmt.

Die Messung der Oberflächenspannung erfolgt folgendermaßen: Die Wasserprobe wird in das dem Tensiometer zugehörige Probengefäß eingefüllt und dieses in das bewegliche Tischchen eingestellt und hochgefahren, bis der Platinring in die Probe eintaucht. Dann wird der Servomotor aktiviert, der die Wasserprobe nach unten fährt, wobei eine Wasserlamelle am Ring herausgezogen wird. Der Motor stoppt am Spannungsmaximum, wenn der Oberflächenfilm nachgibt und keine Zugkraft mehr auf die Waage, an der der Ring hängt, einwirkt. Der Maximalwert kann nun an der Digitalanzeige abgelesen werden.

In Fig. 30 ist die Oberflächenspannung von Wasser nach dem Kontakt mit dem nach der Trocknungsphase untersuchten Gewebe "L01" derjenigen desselben Gewebes vor der Trocknungsphase bzw. denjenigen von ortsüblichem Trinkwasser bzw. bidestilliertem Wasser gegenübergestellt. Bei der Messung war ein starker Lufteintrag ins Versuchswasser zu beobachten, was zu schwankenden Meßwerten führte. Daher wurden mehrere Messungen durchgeführt und der arithmetische Mittelwert angegeben. Die Einzelmessungen sind in Tabelle 8 angegeben. TABELLE 8 Oberflächenentspannende Wirkung des erfindungsgemäßen Gewebes "L01" vor bzw. nach der Trocknungsphase (Einzelwerte)



Die oberflächenspannungsreduzierte Wirkung des doppelseitigen Gewebes "L01" hat sich nach der Trocknungsphase nicht verschlechtert. Die Oberflächenspannung konnte von 71,4 mN/m auf 58,4 mN/m, also um 18%, reduziert werden.

Dieser Versuch zeigt, daß die oberflächenentspannende Wirkung des erfindungsgemäßen Gewebes auf die Faserstruktur, und nicht auf aus dem Gewebe ausgelaugte Stoffe, zurückzuführen ist. Die oberflächenentspannende Wirkung bleibt also auch nach einer längeren Trocknungsperiode erhalten.

Beispiel 4.3

Die folgenden Tabellen 9 und 10 zeigen Ergebnisse von weiteren durchgeführten Untersuchungen. Die Gewebe wurden vor den Untersuchungen jeweils ein- oder zweimal mit Wasser gespült, um eventuelle Verunreinigungen aus dem Herstellungsprozeß zu entfernen.



Bestimmung des Wasseraufnahmevermögens des erfindungsgemäßen Gewebes

Das gewichtsbezogene Wasseraufnahme- bzw. Rückhaltevermögen der erfindungsgemäßen Gewebe wurde untersucht. Das Wasserrückhaltevermögen der Gewebe wurde auf einer 45° geneigten Fläche für 60 Sekunden bei Raumtemperatur und Wassersättigung untersucht. Dabei wurde die in Fig. 31 gezeigte Anordnung verwendet.

Versuchsbeschreibung

Das trockene Gewebe wird zuerst gewogen, anschließend 20 Minuten in ausreichender Wassermenge eingeweicht. Dann wird das tropfnasse Gewebe 60 Sekunden auf eine schiefe Ebene (Fig. 31) gelegt und danach sofort gewogen. Das Wasseraufnahmevermögen ergibt sich aus der Differenz der Masse des jeweils vollgesogenen Gewebes und der Trockenmasse des Gewebes. Dieser Versuch wird ca. 8 mal wiederholt, wobei das Gewebe zwischen den Versuchen jeweils 2 Minuten zum Vollsaugen wieder in das Wasser gelegt wird. Aus den Werten der Einzelversuche wird der arithmetische Mittelwert ermittelt. Der Versuch wird bei Raumtemperatur (ca. 22°C) durchgeführt.

Die folgende Tabelle 11 zeigt das Wasserrückhaltevermögen der Gewebe. Die Gewebe wurden jeweils vor Beginn der Untersuchungen 20 Minuten eingeweicht. Zwischen den Messungen erfolgte eine Pause von jeweils 2 Minuten. TABELLE 11 Wasserrückhaltevermögen der Gewebe



Die vom jeweiligen Gewebe zurückgehaltene Wassermenge wurde aus der Differenz von Abtropfmasse und Trockenmasse ermittelt. Die Tabelle 11 zeigt, daß die jeweiligen Gewebe zwischen dem 4- bis 6-fachen ihrer Trockenmasse an Wasser zurückhalten können.

Modell zur Berechnung der spezifischen Oberfläche des erfindungsgemäßen Gewebes

Für die Berechnung wurden beispielhaft folgende Werte angenommen (siehe Fig. 32):

Filamentbreite: 80 µm

Filamentgrundstrukturhöhe: 4 µm

Lamellenhöhe: 4 µm

Lamellenbreite: 1 µm.

Daraus ergeben sich

  • 1. Querschnittslinienlänge eines Filamentes

    2 × 40 × 6 µm + 2 × 4 µm = 488 µm
  • 2. produktionsbedingte Filamentlänge: 0,5 cm

Oberfläche eines Einzelfilamentes:

488 µm × 0,5 cm =244 × 10-4cm2.

Eine Faser enthält als Produktionsmerkmal 80 Filamente, die durchschnittliche Faserzahl pro Quadratmillimeter beträgt 9 Fasern.

Daraus ergibt sich eine spezifische Oberfläche pro Quadratzentimeter von 72000 × 244 × 10-4cm2 = 1756,8 cm2 Oberfläche pro Quadratzentimeter Gewebefläche.

Ein Tuch aus doppelseitigem Gewebe von 20 cm × 23 cm (460 cm2) besitzt somit eine Oberfläche von 161,62 m2.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Herstellen einer Cellulosefaser aus Hydratcellulose, das die folgenden Schritte umfaßt:
    1. a) das Behandeln von Zellstoff aus höchstens 1-jährigen Schößlingen von Laub- oder Nadelhölzern mit einer Alkalimetallhydroxidlösung, um eine Alkalicellulose zu erhalten,
    2. b) das Abpressen der überschüssigen Alkalimetallhydroxidlösung aus der erhaltenen Alkalicellulose,
    3. c) das Zerfasern der Alkalicellulose,
    4. d) das Vorreifen der zerfaserten Alkalicellulose bis zu einer Reife von 5° bis 30° Hottenroth,
    5. e) das Behandeln der vorgereiften Alkalicellulose nach dem Naßsulfidverfahren, um die Cellulose zu xanthogenieren,
    6. f) das Spülen und Verdünnen der xanthogenierten Cellulose mit Wasser, um eine Spinnlösung herzustellen,
    7. g) das Nachreifen der gespülten und verdünnten Cellulose bis zu einer Reife von 5° bis 30° Hottenroth,
    8. h) das Filtrieren und anschließende Entlüften der Spinnlösung,
    9. i) das Einpressen der Spinnlösung in ein Fällbad unter Verwendung von Spinndüsen,
    10. j) das Abziehen der koagulierenden Fasern unter gleichzeitigem Verdrillen der Fasern, um eine verdrillte Faser herzustellen,
    11. k) das Entwässern der verdrillten Faser,
    12. l) das Entschwefeln der verdrillten Faser,
    13. m) das Waschen der verdrillten Faser mit Wasser,
    14. n) das Vorentwässern der verdrillten Faser und
    15. o) das Trocknen der verdrillten Faser.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellstoff aus höchstens 1-jährigen Schößlingen von Rubiniengehölz, Teakholz, Bongassiholz und Bambus ausgewählt ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ligningehalt der höchstens 1-jährigen Schößlinge nicht mehr als 7%, bevorzugt nicht mehr als 5% und besonders bevorzugt nicht mehr als 2% beträgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Behandlung des Zellstoffes in Schritt a) verwendete Alkalimetallhydroxidlösung eine Natronlauge mit einem Gehalt an Natriumhydroxid im Bereich von 150 bis 350 g/l ist.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Natronlauge etwa 300 g/l Natriumhydroxid enthält.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Zellstoffes in Schritt a) bei einer Temperatur im Bereich von 15°C bis 25°C durchgeführt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerfasern der Alkalicellulose in Schritt c) einen Grobzerkleinerungsschritt und einen Feinzerkleinerungsschritt umfaßt.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zerfaserte Alkalicellulose in Schritt d) bei einer Temperatur im Bereich von 60°C bis 80°C vorgereift wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zerfaserte Alkalicellulose bei einer Temperatur im Bereich von 65°C bis 75°C vorgereift wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zerfaserte Alkalicellulose bei einer Temperatur von etwa 72°C vorgereift wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zerfaserte Alkalicellulose in Schritt d) bis zu einer Reife von 8° bis 12° Hottenroth vorgereift wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zerfaserte Alkalicellulose bis zu einer Reife von etwa 10° Hottenroth vorgereift wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Naßsulfidverfahren in Schritt e) in einer Lösung mit Schwefelkohlenstoff, Natronlauge und Berol durchgeführt wird.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Schwefelkohlenstoff 150 bis 250 g/l und der Gehalt an Natriumhydroxid 250 bis 350 g/l beträgt.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Schwefelkohlenstoff 180 bis 210 g/l und der Gehalt an Natriumhydroxid 280 bis 320 g/l beträgt.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachreifen der Cellulose in Schritt g) bis zu einer Reife von 8° bis 12° Hottenroth durchgeführt wird.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnlösung nach dem Nachreifen der Cellulose und vor dem Filtrieren der Spinnlösung mit mindestens einer weiteren Spinnlösung vermischt wird, die mit einem Verfahren hergestellt wurde, das die Schritte a) bis g) gemäß Anspruch 1 umfaßt.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Fällbades in Schritt i) 35°C bis 45°C beträgt.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Fällbades etwa 40°C beträgt.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fällbad in Schritt i) 70 bis 160 g/l, bevorzugt 90 bis 140 g/l und besonders bevorzugt etwa 120 g/l Schwefelsäure enthält.
  21. 21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fällbad in Schritt i) 0,3 bis 4 g/l, bevorzugt 0,5 bis 2 g/l und besonders bevorzugt etwa 1 g/l Zinksulfat enthält.
  22. 22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fällbad in Schritt i) 0,05 bis 1 g/l, bevorzugt 0,1 bis 0,7 g/l und besonders bevorzugt etwa 0,4 g/l Berol enthält.
  23. 23. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinndüsen in Schritt i) durch Beheizen auf einer Temperatur im Bereich von 55°C bis 75°C gehalten werden.
  24. 24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinndüsen auf einer Temperatur von 65°C bis 70°C, bevorzugt etwa 67°C gehalten werden.
  25. 25. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinndüsen in Schritt i) oval bis langgestreckt schlitzförmig sind.
  26. 26. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwässern der Faser in Schritt k) mit einer Schwefelsäurelösung durchgeführt wird, die bis zu 15 g/l Schwefelsäure enthält.
  27. 27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Entwässern der Faser verwendete Schwefelsäurelösung bis zu 10 g/l Schwefelsäure enthält.
  28. 28. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entschwefeln der Faser in Schritt l) mit einer Natriumsulfatlösung durchgeführt wird, die 2 bis 5 g/l Natriumsulfat enthält.
  29. 29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Entschwefelung der Faser verwendete Lösung etwa 3 g/l Natriumsulfat enthält.
  30. 30. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verdrillte Faser nach dem Waschen mit Wasser und vor dem Entwässern mit Titandioxid präpariert wird.
  31. 31. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorentwässern der Faser in Schritt n) mit Druckluft durchgeführt wird.
  32. 32. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknen der Faser in Schritt o) unter Verwendung von Kanaltrocknern durchgeführt wird.
  33. 33. Cellulosefaser, erhältlich mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 32.
  34. 34. Gewebe, umfassend ein Grundgewebe und einen darin eingewobenen Flor, der die Faser nach Anspruch 33 enthält.
  35. 35. Gewebe nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgewebe eine Gitterstruktur besitzt.
  36. 36. Gewebe nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Flor einen Faserrasen von etwa 0,5 cm Länge zum Grundgewebe bildet.
  37. 37. Gewebe nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgewebe Viskose-Spinnfasern enthält.
  38. 38. Gewebe nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgewebe aus Viskose-Spinnfasern besteht.
  39. 39. Gewebe nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Flor ovale und bändchenförmige Fasern umfaßt.
  40. 40. Gewebe nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Flor aus 50% ovalen und 50% bändchenförmigen Fasern besteht.
  41. 41. Gewebe nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Flor aus je 50% Fasern der Dimension 330 dtex F 60 oval und 330 dtex F 80 bändchenförmig besteht.
  42. 42. Verwendung des Gewebes nach einem der Ansprüche 34 bis 41 zum Reinigen und Dekontaminieren.
  43. 43. Verwendung des Gewebes nach einem der Ansprüche 34 bis 41 zum Verringern der Oberflächenspannung von Wasser.
  44. 44. Verwendung des Gewebes nach einem der Ansprüche 34 bis 41 zur Herstellung von Textilien.
  45. 45. Verwendung des Gewebes nach einem der Ansprüche 34 bis 41 zur Herstellung von Bekleidungsmaterialien.
  46. 46. Verwendung des Gewebes nach einem der Ansprüche 34 bis 41 zur Herstellung von Hygieneartikeln.
  47. 47. Verwendung des Gewebes nach einem der Ansprüche 34 bis 41 als Partikelfilter.
  48. 48. Verwendung des Gewebes nach einem der Ansprüche 34 bis 41 als Kondensationskatalysator.
  49. 49. Verwendung des Gewebes nach einem der Ansprüche 34 bis 41 als Bodenbelag.
  50. 50. Verwendung des Gewebes nach einem der Ansprüche 34 bis 41 als Bezugsmaterial.






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