DE112013000200T5

DE112013000200T5 - Verfahren zur Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes und Verwendung eines solchermaßen hergestellten Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes

Info

Publication number: DE112013000200T5
Application number: DE112013000200.0T
Authority: DE
Inventors: Jung Nam Im; Song Jun Doh; Dae Young Lim; Ji Yun Lee
Original assignee: Korea Institute of Industrial Technology KITECH
Current assignee: Korea Institute of Industrial Technology KITECH
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: KR101361629B1; WO2014092328A1; US20160002859A1; DE112013000200B4; US9481963B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes sowie die Verwendung eines solchermaßen hergestellten Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes. Das erfindungsgemäße Verfahrens umfasst die Carboxymethylierung von Cellulosefasern und einen anschließenden Papierherstellungsprozess, um einen Carboxymethylcellulose-Vliesstoff zu erzeugen. Im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren, welche eine Carboxymethylierung eines Vliesstoffes selbst umfassen, weist das erfindungsgemäße Verfahren eine einfache und bequeme Prozessführung auf und ermöglicht somit eine Fertigung in Großserie. Ferner ist der erfindungsgemäß hergestellte Carboxymethylcellulose-Vliesstoff infolge eines Kontaktes mit Körperflüssigkeiten oder Wasser für eine Gelierung empfänglich und folglich zur Verwendung als medizinischer Vliesstoff oder als Maskenpackung geeignet.

Description

Technisches Gebiet:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes sowie die Verwendung eines solchermaßen hergestellten, nassgelegten Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes sowie die Verwendung des Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes, wobei das Verfahren die Carboxymethylierung von Cellulosefasern und einen anschließenden Papierherstellungsprozess umfasst. Nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Vliesstoffes möglich, welcher eine im Vergleich mit herkömmlichen Vliesstoffen, welche durch Carboxymethylierung von herkömmlichen, aus Cellulose gefertigten Vliesstoffen erzeugt worden sind, verbesserte Gleichmäßigkeit aufweist, wobei der Carboxymethylcellulose-Vliesstoff aufgrund des einfachen und bequemen Verfahrens in Großserie hergestellt werden kann. Darüber hinaus kann der mittels des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Carboxymethylcellulose-Vliesstoff bei Kontakt mit Körperflüssigkeiten oder Wasser geliert werden und bietet sich folglich als medizinischer Vliesstoff oder als Material für Maskenpackungen an.
Stand der Technik:
Vliesstoffe sind als planare Faserstrukturen definiert, welche durch Verwirren bzw. Verwickeln von beliebigen Faserarten, wie Naturfasern, Synthetikfasern, Glasfasern, Metallfasern etc., zu einer Form einer flächenförmigen Bahn erzeugt werden, wobei die individuellen Fasercharakteristika berücksichtigt werden müssen, wonach die Fasern entweder mechanisch oder physikalisch gebunden werden.
In jüngerer Zeit finden Vliesstoffe verbreitet in der Industrie sowie im menschlichen Lebensumfeld Verwendung Nachdem viele Anwendungen, Merkmale und Funktionen von Vliesstoffen dem Endverbraucher geläufig geworden sind, wurden Vliesstoffen vielfältige Verwendungsmöglichkeiten erschlossen.
Was natürliche Fasern betrifft, so stellen insbesondere Cellulosefasern die ergiebigste biologische Ressource der Erde dar, welche von der Menschheit seit einigen Jahrtausenden als kostengünstiges und erneuerbares Material genutzt werden und welche entsprechend dem natürlichen Kreislauf aus Wachstum, Zersetzung und Verbrauch wiederholt recycelt werden können. Nachdem Cellulosefasern auch als Energie- und Nährstoffquelle ins Auge gefasst worden sind, wurden hinsichtlich der Erzeugung und der Verwendung des Celluloseanteils von Pflanzen einige technische Fortschritte erzielt. Darüber hinaus hat der gegenwärtige Anstieg des Bedarfs an umweltfreundlichen Polymermaterialien zu florierenden Untersuchungen von Cellulose als Ersatzstoff für sämtliche Arten von funktionalen Polymermaterialien und als industriell verwertbare Polymerquelle geführt.
Die dritte Hydroxylgruppe des Cellulosemoleküls ist hinreichend reaktiv, um eine chemische Reaktion, wie eine Veresterung, Nitrierung oder Oxidation, einzugehen. Folglich lassen sich Cellulosefasern in einem breiten Umfeld von biomedizinischen Anwendungen in biokompatible Materialien überführen.
Im Hinblick auf das oben Gesagte weisen gewirkte bzw. gestrickte Produkte unter Verwendung von oxidierten Cellulosefasern, welche durch Oxidation von Cellolose erzeugt worden sind, hervorragende Eigenschaften hinsichtlich einer Adhäsion zu gekrümmten Organen oder Geweben auf und sind daher als Anti-Adhäsions-Barrieren bzw. -Sperren kommerziell erhältlich. Indes besitzen derartige Produkte eine solch große Porengröße, dass sie ohne weiteres für verschiedene Zellen, Blutproteine oder dergleichen permeabel sind, was folglich mit einer nur geringen Wirksamkeit als Trennmembran einhergeht. Darüber hinaus existieren kommerziell erhältliche folienartige Produkte unter Verwendung von Carboxymethylcellulose (CMC), welche durch Carboxymethylierung von Cellulose erzeugt worden sind. Solche folienartigen Produkte weisen keine Mikroporen und schlechte Adhäsionseigenschaften auf und sind ferner für eine einfache Handhabung zu steif.
Um den vorgenannten Problemen zu begegnen, wurde versucht, ein Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen aus Nanofasern mittels Elektrospinnen zu entwickeln. Ein repräsentativer Vertreter von direkten Elektrospinnverfahren von Cellulose stellt das NMMO-Spinnverfahren (4-Methylmorpholin-N-oxid) dar, bei welchem sich Schwierigkeiten bei der Erzeugung von nanoskaligen Fasern ergeben und bei welchem es selbst dann, wenn nanoskalige Fasern hergestellt werden können, nicht möglich ist, die Vliesstoffe zu laminieren, weil die NMMO-Lösung die Besonderheit aufweist, dass sie bei Temperaturen unterhalb 80°C zu einer Verfestigung neigt.
In einem Versuch, diesem Problem zu begegnen, beschreibt die KR 10 2008 0075627 A ein Verfahren zur Herstellung von Cellulose-Nanofasern, welches das Elektrospinnen von Celluloseacetat sowie die anschließende Durchführung einer Deacetylierung des elektrogesponnenen Celluloseacetats mit Kaliumhydroxid und Ethanol umfasst. Indes offenbart die vorgenannte Druckschrift nichts über Vliesstoffe auf der Basis von oxidierter Cellulose, welche als hämostatische Verbände oder Anti-Adhäsions-Barrieren bzw. -Sperren mit guter biologischer Abbaubarkeit eingesetzt werden könnten.
Demnach besteht ein Bedarf an einer Herstellung von Carboxymethylcellulose-Vliesstoffen aus Nanofasern, welche als Trennmembran wirksam, aber gleichwohl für verschiedene Zellen, Blutproteine oder dergleichen einfach permeabel sowie für medizinische Materialien, wie hämostatische Verbände oder Anti-Adhäsions-Barrieren bzw. -Sperren, unter Gewährleistung einer guten biologischen Abbaubarkeit anwendbar sind.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Cellulose-Vliesstoffes umfasst die Erzeugung eines nassgelegten Vliesstoffes mittels des Papierherstellungsprozesses mit anschließender Carboxymethylierung.
In der 1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines nassgelegten Vliesstoffes unter Verwendung des Papierherstellungsprozesses dargestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(1) Feinmahlen der Fasern unter Erhalt einer Faserpulpe;
(2) sofern erforderlich, wiederholtes Dispergieren der Faserpulpe mit Wasser, welches als ein Lösungsmittel zur Papierherstellung verwendet wird;
(3) Eliminieren des Wassers und Aufbringen der Faserpulpe auf einen Papiermaschinendraht oder -sieb 31 unter Verwendung einer Vakuumpumpe 32;
(4) Gewinnen des nassgelegten Vliesstoffes in Form einer Bahn unter Verwendung von Druckwalzen; und
(5) Aufwickeln des nassgelegten Vliesstoffes.

Der auf diese Weise hergestellte nassgelegte Vliesstoff wird durch die Dispergierung von extrem kurzen Fasern, z. B. mit einer Länge zwischen 1 und 10 mm, in Wasser erzeugt, um eine einheitliche Verteilung der Fasern und folglich eine gegenüber trocken gelegten Vliesstoffen verbesserte Gleichmäßigkeit sicherzustellen. Sofern carboxymethyliert, weist der nassgelegte Vliesstoff eine nur geringe Oxidationsfähigkeit auf, was den Prozess schwierig macht.
In einem Versuch, einem mittels des Papierherstellungsprozesses erzeugten, nassgelegten Vliesstoff eine Verwendung für medizinische Zwecke zu erschließen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Carboxymethylierung von Cellulosefasern mit einer anschließenden Erzeugung eines nassgelegten Vliesstoffes unter Verwendung des Papierherstellungsprozesses gefunden, wobei der auf diese Weise erhaltene, nassgelegte Carboxymethylcellulose-Vliesstoff eine hohe Gleichmäßigkeit aufweist und eine einfache und bequeme Prozessführung unter Einsatz von kommerziell erhältlichen Cellulosefasern gestattet, wodurch die Erfindung vervollständigt wird.
Beschreibung der Erfindung:
Technisches Problem:
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes mit hoher Gleichmäßigkeit bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen medizinischen Vliesstoff für ein wasserabsorbierendes Material unter Verwendung eines mittels eines solchen Verfahrens hergestellten Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht schließlich darin, eine Maskenpackung unter Verwendung eines mittels des oben genannten Verfahrens hergestellten Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes bereitzustellen.
Technische Lösung:
Zur Lösung der vorgenannten Aufgaben der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von nassgelegten Carboxymethylcellulose-Vliesstoffen vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte umfasst:

– Chemisches Behandeln von Cellulosefasern in einem Lösungsmittel, um Carboxymethylcellulosefasern zu erzeugen;
– Entwirren bzw. Entflechten und Mischen der Carboxymethylcellulosefasern in einer Lösung zur Papierherstellung, welche ein alkoholisches Lösungsmittel enthält; und
– Eliminieren des Lösungsmittels.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann nach Eliminierung des Lösungsmittels ferner den Schritt des Durchführens eines Pressvorgangs mittels Kalandrieren umfassen.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können die Cellulosefasern aus der Gruppe der Viskoserayonfasern, der Baumwollfasern und der Lyocellfasern gewählt werden.
Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen Carboxymethylcellulosefasern können vorzugsweise eine Länge von 0,1 bis 10 mm aufweisen.
Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte alkoholische Lösungsmittel kann aus der Gruppe Ethanol, Methanol und Propanol gewählt werden. Dabei können die alkoholischen Lösungsmittel allein oder in Form einer Mischung derselben eingesetzt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein medizinischer Vliesstoff für ein wasserabsorbierendes Material unter Verwendung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes vorgeschlagen, welcher mittels eines Verfahrens der vorgenannten Art hergestellt ist, wobei der Carboxymethylcellulose-Vliesstoff bei Kontakt mit Körperflüssigkeit gelierbar ist.
Bei dem medizinischen Vliesstoff gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner die Nutzerfreundlichkeit bei seiner Handhabung oder die Sichtbarkeit bei seiner Benutzung dadurch verbessert sein, indem der Carboxymethylcellulose-Vliesstoff mit einem biokompatiblen Farbstoff oder Pigment gefärbt ist. Darüber hinaus kann der Carboxymethylcellulose-Vliesstoff mit einem antibakteriellen Material beschichtet sein.
Schließlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Maskenpackung unter Verwendung eines solchen Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes mit hoher Gleichmäßigkeit vorgeschlagen, welcher mittels eines Verfahrens der oben genannten Art hergestellt ist.
Vorteilhafte Wirkungen:
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes durch Carboxymethylierung von Cellulosefasern und anschließender Durchführung eines Papierherstellungsprozesses bereit, um einen Vliesstoff zu erzeugen. Der erfindungsgemäß hergestellte Carboxymethylcellulose-Vliesstoff weist eine im Vergleich mit herkömmlichen Vliesstoffen, welche durch Carboxymethylierung von Vliesstoffen selbst erzeugt worden sind, verbesserte Gleichmäßigkeit auf, wobei das erfindungsgemäße Verfahren eine einfache Serienfertigung ermöglicht, weil die Carboxymethylierung von Fasern einfacher und bequemer vonstatten geht als die Carboxymethylierung eines Vliesstoffes.
Der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Carboxymethylcellulose-Vliesstoff ist bei Kontakt mit Körperflüssigkeiten oder Wasser einer Gelierung zugänglich und folglich als Material für medizinische Vliesstoffe oder Maskenpackungen geeignet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
In der Zeichnung zeigen:
1 ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes unter Verwendung des Papierherstellungsprozesses;
2 eine Aufnahme, welche den Querschnitt eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes unter Verwendung von Viskoserayonfasern gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine Aufnahme, welche die Oberfläche des Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes unter Verwendung von Viskoserayonfasern gemäß 2 zeigt;
4 eine Aufnahme, welche die Oberfläche des Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes unter Verwendung von Viskoserayonfasern gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nach dem Kalandrieren zeigt;
5 ein optisches Bild eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes unter Verwendung von Baumwollfasern gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 ein optisches Bild des Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes unter Verwendung von Baumwollfasern entsprechend 5 bei der Kontaktierung mit Wasser; und
7 ein optisches Bild eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes unter Verwendung von Baumwollfasern gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel bei der Kontaktierung mit Wasser.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung:
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung im Einzelnen erläutert.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes durch Carboxymethylierung von Cellulosefasern und einem anschließenden Papierherstellungsprozess zur Verfügung.
Genauer stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines nassgelegten Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes zur Verfügung, welches die folgenden Schritte umfasst:

(1) Chemisches Behandeln von Cellulosefasern zur Erzeugung von Carboxymethylcellulosefasern; und
(2) Entwirren bzw. Entflechten und Mischen der Carboxymethylcellulosefasern in einer Lösung zur Papierherstellung, welche von einem alkoholisches Lösungsmittel gebildet ist, sowie Eliminieren des Lösungsmittels.

Ein herkömmlicher Cellulose-Vliesstoff wird durch die Herstellung eines Vliesstoffes mittels des Papierherstellungsprozesses gemäß 1 und anschließender Durchführung eines Oxidationsschrittes erzeugt, um das Endprodukt zu erhalten. Das herkömmliche Verfahren der Carboxymethylierung des Vliesstoffes leidet jedoch an vielen Nachteilen, wie den Schwierigkeiten zur Aufrechterhaltung der Form des Vliesstoffes und der Permeation des Lösungsmittels durch die engen Zwischenräume zwischen den Vliesstoffen oder deren Fasern, wobei die genannten Nachteile zu einem geringen Oxidationsvermögen und einer Ungleichmäßigkeit des derart erzeugten Vliesstoffes führen.
Sofern der Vliesstoff unter Verwendung von Carboxymethylcellulosefasern mittels eines Vernadelungsprozesses hergestellt wird, so erschwert ferner die Sprödigkeit der Carboxymethylcellulosefasern die Durchführung des Prozesses, macht die Produktionsrate zu gering und resultiert schließlich in der Unmöglichkeit der Herstellung von Vliesstoffen in Form einer dünnen Lage.
Demgegenüber umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes eine Dispergierung von Cellulosefasern in einem Lösungsmittel und einen anschließenden Carboxymethylierungsschritt, wodurch die die Carboxymethylierungsreaktion gleichmäßig abzulaufen vermag dun ein hohes Oxidationsvermögen sicherstellt. Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von nassgelegten Vliesen machen von Wasser als Lösungsmittel zur Papierherstellung Gebrauch. Demgegenüber wird der Carboxymethylcellulose-Vliesstoff gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Alkohol als Lösungsmittel zur Papierherstellung erzeugt. Dies führt zu einer einwandfreien Gleichmäßigkeit und erhöht die Verfahrenseffizienz, um eine Serienfertigung zu gewährleisten.
In Schritt (1) des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens können die zu carboxymethylierenden Cellulosefasern aus der Gruppe der Viskoserayonfasern, der Baumwollfasern und der Lyocellfasern gewählt werden. In den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung finden Viskoserayonfasern oder Baumwollfasern für das Verfahren zur Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes Verwendung. Allerdings sind die Cellulosefasern nicht speziell auf die genannten Fasern beschränkt.
Der Carboxymethylierungsschritt gemäß Schritt (1) stellt einen Prozess zur Behandlung der Cellulosefasern mit einer Base mit anschließender Reaktion derselben mit Monochloressigsäure dar, um Carboxymethylcellulose zu erzeugen, wobei der Substitutionsgrad 0,3 oder mehr beträgt.
Der Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt einen Verfahrensschritt zur Herstellung eines nassgelegten Vliesstoffes gemäß dem Papierherstellungsprozess dar und umfasst das Entwirren bzw. Entflechten sowie Mischen der Carboxymethylcellulosefasern in einer Lösung zur Papierherstellung, welche aus einem alkoholischen Lösungsmittel gebildet ist, wonach das Lösungsmittel eliminiert wird, um die Cellulosefasern zu trocknen.
In Schritt (2) der vorliegenden Erfindung wird als Lösung zur Papierherstellung von Alkohol als Lösungsmittel Gebrauch gemacht, weil Carboxymethylcellulose bei Kontakt mit Wasser gegenüber einer Gelierung empfindlich ist.
In den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung enthält die Lösung zur Papierherstellung ein Lösungsmittel auf der Basis von Ethanol, was jedoch nicht als Einschränkung aufgefasst werde darf. In vorteilhafter Ausgestaltung ist das Lösungsmittel der Lösung zur Papierherstellung aus der Gruppe Ethanol, Methanol, Propanol sowie Mischungen derselben gewählt.
Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugten Carboxymethylcellulosefasern weisen vorzugsweise eine Länge zwischen 0,1 und 10 mm auf. Sind die Fasern kürzer als 0,1 mm, so nimmt die Bindungskraft zwischen den Fasern ab, so dass die Formstabilität bzw. Formhaltigkeit des Vliesstoffes beeinträchtigt werden kann. Sind die Fasern länger als 10 mm, so ist es schwierig, die Fasern gleichmäßig in der Lösung zur Papierherstellung zu dispergieren.
Gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes (wie oben beschrieben) werden zur Erzeugung des Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes Viskoserayonfasern gemäß dem Beispiel 1 verwendet, während gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Baumwollfasern gemäß dem Beispiel 2 zur Erzeugung des Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes verwendet werden.
In diesem Zusammenhang sind den 2 und 3 Aufnahmen zu entnehmen, welche den Querschnitt bzw. die Oberfläche des Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes zeigen, wie er unter Verwendung von Viskosrayonfasern gemäß dem Beispiel 1 hergestellt worden ist. Aus den Aufnahmen ist ersichtlich, dass der unter Verwendung von Viskoserayonfasern erzeugte Carboxymethylcellulose-Vliesstoff von einem porösen Vliesstoff in Form einer dünnen Schicht mit Mikroporen gebildet ist, wobei die Carboxymethylcellulosefasern gleichmäßig verteilt sind. Die Mikroporen können eine Kapillarwirkung erzeugen, um die Gelierungsrate derart zu steuern, dass sie schneller vonstatten geht.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren den weiteren Schritt eines Pressvorgangs mittels eines Kalandrierprozesses umfassen, nachdem das Lösungsmittel in Schritt (2) entfernt worden ist.
In der 4 ist eine Aufnahme dargestellt, welche die Oberfläche des Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes, wie er unter Verwendung von Viskosrayonfasern gemäß dem Beispiel 1 hergestellt worden ist, nach dem Kalandrierprozess zeigt. In der Aufnahme ist erkennbar, dass die durchschnittliche Porengröße des Vliesstoffes nach dem Kalandrierprozess kleiner ist als jene des Vliesstoffes vor dem Kalandrierprozess (3).
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich die durchschnittliche Porengröße des Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes auf einfache Weise steuern, wobei sich ferner die Schichtstärke bzw. -festigkeit des Vliesstoffes mittels des Kalandrierprozesses verbessern lässt, so dass die Dicke des Vliesstoffes reduziert werden kann.
Darüber hinaus kann der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Carboxymethylcellulose-Vliesstoff eine hohe Schichtstärke und eine hohe Gleichmäßigkeit aufweisen, weil die Carboxymethylierungsreaktion gleichmäßig durchgeführt wird. Ferner ist der Carboxymethylcellulose-Vliesstoff bei Kontakt mit Wasser hinsichtlich einer Gelierung empfindlich, so dass er als wasserabsorbierendes Material für einen medizinischen Vliesstoff Einsatz finden kann.
In diesem Zusammenhang ist der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Carboxymethylcellulose-Vliesstoff als medizinischer Vliesstoff verwendbar, welcher sich für Anwendungen aus der Gruppe der Anti-Adhäsions-Barrieren bzw. -Sperren, den Wundverbände und der hämostatischen Verbände anbietet.
Nachfolgend sei ein Anwendungsfall beschrieben, bei welchem der Carboxymethylcellulose-Vliesstoff gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Anti-Adhäsions-Barriere bzw. -Sperre eingesetzt wird, wenngleich die Erfindung hierauf freilich nicht beschränkt ist.
Herkömmliche Anti-Adhäsions-Barrieren sind in Form von Gewirken bzw. Gestricken oder als Folien kommerziell erhältlich. Die nach Art von Gewirken bzw. Gestricken ausgestalteten Anti-Adhäsions-Barrieren weisen extrem große Poren zwischen den Fasern auf, um möglicherweise Bereiche zu bilden, welche durch Gelierung nicht blockiert werden können. Darüber hinaus erfordern derartige Anti-Adhäsions-Barrieren nach Art von Gewirken bzw. Gestricken den Einsatz von langen Filamenten, damit sie in die Form eines Gewirkes bzw. Gestrickes gebracht werden können.
Demgegenüber vermag die Anti-Adhäsions-Barriere bzw. -Sperre, welche von dem mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Carboxymethylcellulose-Vliesstoff Gebrauch macht, im Vergleich mit einer herkömmlichen, nach Art eines Gewirkes bzw. Gestrickes aufgebauten Anti-Adhäsions-Barriere eine Schichtstärke sicherzustellen, welche hinreichend fest bzw. stabil sowie in Bezug auf die Mikroporengröße steuerbar ist. Dies bedeutet, dass der als medizinischer Vliesstoff verwendete Carboxymethylcellulose-Vliesstoff gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise derart ausgebildet werden kann, dass er Poren mit einer Porengröße zwischen 1 und 500 μm besitzt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass eine Porengröße des Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes von weniger als 1 μm die Funktion der zwischen den Fasern angeordneten Mikroporen beeinträchtigt, wobei die Lösungsmittel-/Wasser-Absorptionsgeschwindigkeit verlangsamt wird. Andererseits führt eine Porengröße des Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes von mehr als 500 μm selbst dann zu extrem großen Poren zwischen den Fasern, wenn eine Gelierung des Materials durch Wasser auftritt, so dass die Barriereeigenschaften direkt verschlechtert werden.
Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung ein Färben des nassgelegten Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes mit einem biokompatiblen Farbstoff oder Pigment umfassen. Dies vermag die Handhabung des medizinischen Vliesstoffes, welcher von dem Carboxymethylcellulose-Vliesstoff Gebrauch macht, zu vereinfachen oder seine Sichtbarkeit während der Verwendung zu verbessern.
Was den Farbstoff oder das Pigment betrifft, so können diese aus der Gruppe der für den menschlichen Körper unbedenklichen Substanzen gewählt sein, wie sie als solche aus dem Stand der Technik bekannt sind. Der Farbstoff bzw. das Pigment sollte vorzugsweise derart gewählt sein, dass er bzw. es eine zu Blut komplementäre Farbe aufweist, so dass es in einfacher Weise erkennbar ist, ob bzw. wo sich der medizinische Vliesstoff am Organ befindet.
Ferner kann dem erfindungsgemäßen Carboxymethylcellulose-Vliesstoff eine antibakterielle Substanz zugesetzt werden, um die antiinfektiven Eigenschaften des medizinischen Vliesstoffes, welcher von dem Carboxymethylcellulose-Vliesstoff Gebrauch macht, zu verbessern. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die antibakterielle Substanz aus der Gruppe der für den menschlichen Körper unbedenklichen antibakteriellen Substanzen gewählt sein kann, wie sie als solche aus dem Stand der Technik bekannt sind und z. B. Silber, Silberverbindungen, Trichlorsäure, Biguanid-Verbindungen, Methylenblau und dergleichen enthalten können.
Schließlich stellt die vorliegende Erfindung eine Maskenpackung zur Verfügung, welche von dem mittels des oben beschriebenen Verfahrens hergestellten Carboxymethylcellulose-Vliesstoff Gebrauch macht.
Die 5 zeigt ein optisches Bild eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes unter Verwendung von Baumwollfasern gemäß dem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung. Der 6 ist ein optisches Bild des Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes unter Verwendung von Baumwollfasern gemäß 5 bei Kontakt mit Wasser zu entnehmen. Die Ergebnisse einer Betrachtung machen deutlich, dass der Vliesstoff nach einem Kontakt mit Wasser aussieht, als sei er geliert worden. Demgegenüber ist aus der 7 ein Carboxymethylcellulose-Vliesstoff unter Verwendung von Baumwollfasern gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 ersichtlich. In der 7 ist erkennbar, dass der Carboxymethylcellulose-Vliesstoff, welcher in herkömmlicher Weise durch Erzeugung eines Vliesstoffes mit anschließender Carboxymethylierung hergestellt worden ist, Teilbereiche aufweist, welche nach einem Kontakt mit Wasser nicht geliert worden sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung:
Nachfolgend ist die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Ausführungsbeispiele dienen dabei lediglich zur besseren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung und schränken den Schutzbereich der Erfindung nicht ein.
Beispiel 1: Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes unter Verwendung von Viskoserayonfasern:
Schritt 1: Carboxymethylierung.
400 g einer 25%-igen Natriumhydroxidlösung werden einer Lösungsmittelmischung zugesetzt, welche durch Mischen von 1.350 ml 2-Propanol und 1.350 ml Ethanol erzeugt worden ist, wonach die resultierende Lösung gerührt wird, um eine alkalische Lösung zu erzeugen. Der alkalischen Lösung werden 30 g Viskoserayonfasern zugesetzt, so dass nach 20-minütigem Rühren alkalisch behandelte Viskosrayonfasern erhalten werden.
Anschließend werden 26,3 g Monochloressigsäure (MCA) in einer Lösungsmittelmischung gelöst, welche aus 1.350 ml 2-Propanol und 1.350 ml Ethanol zusammengesetzt ist und auf 70°C gehalten wird, um eine Veresterungslösung zu erzeugen.
Die alkalisch behandelten Viskoserayonfasern werden dieser Lösung aufgegeben, welche anschließend 30 Minuten lang gerührt wird.
Nach Abschluss der Reaktion werden die Carboxymethylcellulosefasern zum Waschen 99,5%-igem Methanol aufgegeben, mit Essigsäure neutralisiert und sodann 10 Minuten gerührt. Die Carboxymethylcellulosefasern werden mit 95%-igem Ethanol 10 Minuten lang und anschließend nacheinander jeweils mit 99,5%-igem Methanol und 95%-igem Ethanol jeweils 10 Minuten lang gewaschen. Sodann werden die gewaschenen Carboxymethylcellulosefasern (CMC) bei 50°C getrocknet.
Schritt 2: Herstellung eines Vliesstoffes mittels Papierherstellungsverfahrens.
2,25 g der in Schritt 1 erzeugten Carboxymethylcellulosefasern (CMC) werden in 5 l 95%-igem Ethanol hinreichend mit einer Lösung zur Papierherstellung gemischt, welche von Ethanol als Lösungsmittel Gebrauch macht. Anschließend wird ein handbetriebener Blattbildner (”Hand Sheet Former”) verwendet, um das als Lösungsmittel eingesetzte Ethanol zu eliminieren, so dass ein nassgelegter Carboxymethylcellulose-Vliesstoff (100 g/m²) erhalten wird. Der auf diese Weise erhaltene Vliesstoff wird bei 50°C getrocknet.
Schritt 3: Der in Schritt 2 erzeugte Vliesstoff wird einem Kalandrierprozess unter einem Druck von 200 psi (13,8 bar) bei 90°C unterworfen.
Beispiel 2: Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes unter Verwendung von Baumwollfasern:
Schritt 1: Carboxymethylierung.
400 g einer 25%-igen Natriumhydroxidlösung werden einer Lösungsmittelmischung zugesetzt, welche durch Mischen von 1.350 ml 2-Propanol und 1.350 ml Ethanol erzeugt worden ist, wonach die resultierende Lösung 20 Minuten lang gerührt wird, um eine alkalische Lösung zu erzeugen. Der alkalischen Lösung werden 30 g Baumwollfasern zugesetzt, so dass nach 20-minütigem Rühren alkalisch behandelte Baumwollfasern erhalten werden.
Anschließend werden 87 g Monochloressigsäure (MCA) in einer Lösungsmittelmischung gelöst, welche aus 1.350 ml 2-Propanol und 1.350 ml Ethanol zusammengesetzt ist und auf 70°C gehalten wird, um eine Veresterungslösung zu erzeugen. Die alkalisch behandelten Baumwollfasern werden dieser Lösung aufgegeben, welche anschließend 30 Minuten lang gerührt wird.
Nach Abschluss der Reaktion werden die Carboxymethylcellulosefasern zum Waschen 99,5%-igem Methanol aufgegeben, mit Essigsäure neutralisiert und sodann 10 Minuten gerührt. Die Carboxymethylcellulosefasern werden mit 95%-igem Ethanol 10 Minuten lang und anschließend nacheinander jeweils mit 99,5%-igem Methanol und 95%-igem Ethanol jeweils 10 Minuten lang gewaschen. Sodann werden die gewaschenen Carboxymethylcellulosefasern (CMC) bei 50°C getrocknet.
Schritt 2: Herstellung eines Vliesstoffes mittels Papierherstellungsverfahrens.
6,75 g der in Schritt 1 erzeugten Carboxymethylcellulosefasern (CMC) werden in 5 l 95%-igem Ethanol hinreichend mit einer Lösung zur Papierherstellung gemischt, welche von Ethanol als Lösungsmittel Gebrauch macht. Anschließend wird ein handbetriebener Blattbildner (”Hand Sheet Former”) verwendet, um das als Lösungsmittel eingesetzte Ethanol zu eliminieren, so dass ein nassgelegter Carboxymethylcellulose-Vliesstoff (300 g/m²) erhalten wird. Der auf diese Weise erhaltene Vliesstoff wird bei 50°C getrocknet.
Vergleichsbeispiel 1: Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes unter Verwendung von Baumwollfasern:
Es wird ein Vliesstoff (50 g/m²) vorgefertigt, wonach ein Carboxymethylcellulose-Vliesstoff unter den dem obigen Beispiel 2 entsprechenden Carboxymethylierungsbedingungen hergestellt wird. Hierzu werden zunächst 400 g einer 25%-igen Natriumhydroxidlösung einer Lösungsmittelmischung zugesetzt, welche durch Mischen von 1.350 ml 2-Propanol und 1.350 ml Ethanol erzeugt worden ist, wonach die resultierende Lösung gerührt wird, um eine alkalische Lösung zu erzeugen. Der alkalischen Lösung werden 30 g des Vliesstoffes auf der Basis von Baumwollfasern zugesetzt, so dass die Baumwollfasern nach 20-minütigem Rühren alkalisch behandelte worden sind.
Anschließend werden 87 g Monochloressigsäure (MCA) in einer Lösungsmittelmischung gelöst, welche aus 1.350 ml 2-Propanol und 1.350 ml Ethanol zusammengesetzt ist und auf 70°C gehalten wird, um eine Veresterungslösung zu erzeugen. Die alkalisch behandelten Baumwollfasern werden dieser Lösung aufgegeben, welche anschließend 30 Minuten lang gerührt wird.
Nach Abschluss der Reaktion werden die Carboxymethylcellulosefasern zum Waschen 99,5%-igem Methanol aufgegeben, mit Essigsäure neutralisiert und sodann 10 Minuten gerührt. Die Carboxymethylcellulosefasern werden mit 95%-igem Ethanol 10 Minuten lang und anschließend nacheinander jeweils mit 99,5%-igem Methanol und 95%-igem Ethanol jeweils 10 Minuten lang gewaschen. Sodann werden die gewaschenen Carboxymethylcellulosefasern (CMC) bei 50°C getrocknet.
Gewerbliche Anwendbarkeit:
Wie vorstehend beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines nassgelegten Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes mittels Carboxymethylierung von Cellulosefasern und einem anschließenden Papierherstellungsprozess bereit.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren umfasst das chemische Behandeln von Cellulosefasern in einem Lösungsmittel, um Carboxymethylcellulosefasern zu erzeugen, sowie das anschließende Entwirren bzw. Entflechten und Mischen der Carboxymethylcellulosefasern in einer Lösung zur Papierherstellung, welche aus einem alkoholischen Lösungsmittel gebildet ist, wonach das Lösungsmittel eliminiert wird, um einen Vliesstoff zu erzeugen, welcher nicht nur eine hohe Gleichmäßigkeit aufweist, sondern auch in Großserie produziert werden kann, weil das Verfahren im Hinblick darauf sehr zweckmäßig ist, dass kommerziell erhältlich Cellulosefasern, wie sie bereits existieren, eingesetzt werden können und das Verfahren einfach vonstatten geht.
Weil der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Carboxymethylcellulose-Vliesstoff infolge eines Kontaktes mit Körperflüssigkeiten oder Wasser für eine Gelierung empfindlich ist, stellt die vorliegende Erfindung ferner die Verwendung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes als medizinischen Vliesstoff oder als Maskenpackung zur Verfügung.
Obgleich die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf vorteilhafte Ausführungsformen derselben veranschaulicht und beschrieben worden ist, sind vielfältige Abwandlungen oder Veränderungen denkbar, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Feinmahlen;
2: Dispergieren;
3: Binden in Bahnform;
31: Papiermaschinendraht oder -sieb
31: Vakuumpumpe
4: Blattbildung;
5: Wickeln.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes, welches die folgenden Schritte umfasst: – Chemisches Behandeln von Cellulosefasern in einem Lösungsmittel, um Carboxymethylcellulosefasern zu erzeugen; – Entwirren bzw. Entflechten und Mischen der Carboxymethylcellulosefasern in einer Lösung zur Papierherstellung, welche ein alkoholisches Lösungsmittel enthält; und – Eliminieren des Lösungsmittels.
Verfahren nach Anspruch 1, welches nach Eliminierung des Lösungsmittels ferner den Schritt des Durchführens eines Pressvorgangs mittels Kalandrieren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Cellulosefasern aus der Gruppe Viskoserayonfasern, Baumwollfasern und Lyocellfasern gewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Carboxymethylcellulosefasern eine Länge von 0,1 bis 10 mm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das alkoholische Lösungsmittel aus der Gruppe Ethanol, Methanol, Propanol und Mischungen derselben gewählt wird.
Medizinischer Vliesstoff für ein wasserabsorbierendes Material unter Verwendung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes, welcher mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt ist, wobei der Carboxymethylcellulose-Vliesstoff bei Kontakt mit Körperflüssigkeit gelierbar ist.
Medizinischer Vliesstoff nach Anspruch 6, wobei das wasserabsorbierende Material aus der Gruppe der Anti-Adhäsions-Barrieren, Wundverbandmaterialien und hämostatischen Verbandmaterialien gewählt ist.
Medizinischer Vliesstoff nach Anspruch 6, wobei der Carboxymethylcellulose-Vliesstoff mit einem biokompatiblen Farbstoff oder Pigment gefärbt ist.
Medizinischer Vliesstoff nach Anspruch 6, wobei der Carboxymethylcellulose-Vliesstoff ferner mit einem antibakteriellen Material beschichtet ist.
Maskenpackung unter Verwendung eines Carboxymethylcellulose-Vliesstoffes, welcher mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt ist.