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Hydrophobierender Zusatz - Dokument DE10028215A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10028215A1 20.12.2001
Titel Hydrophobierender Zusatz
Anmelder Corovin GmbH, 31224 Peine, DE
DE-Anmeldedatum 09.06.2000
DE-Aktenzeichen 10028215
Offenlegungstag 20.12.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2001
IPC-Hauptklasse D06M 13/188
IPC-Nebenklasse D04H 1/56   D01F 11/00   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesfaserstoffes wie auch einen Vliesfaserstoff (1), insbesondere einen Meltblown-Vliesfaserstoff, umfassend zur Erhöhung einer hydrophoben, alkoholabweisenden Eigenschaft des Vliesfaserstoffes (1) eine metallische Seife (6). Verwendung findet ein derartiger Vliesfaserstoff in Technikprodukten wie auch Hygieneprodukten.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Vliesfaserstoff mit zumindest einem Zusatz zur Erhöhung einer hydrophoben, alkoholabweisenden Eigenschaft des Vliesfaserstoffes sowie ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung des Vliesfaserstoffes.

Bekannt sind Vliesfaserstoffe, die eine hydrophobe und damit auch alkoholabweisende Wirkung aufweisen. Dazu werden Siloxanverbindungen eingesetzt, wie sie aus der US 5,744,548 und der US 5, 667,750 hervorgehen. Auch werden Fluorcarbonverbindungen eingesetzt, wie sie aus der US 5,025,052 bekannt sind. Diese weisen jedoch Probleme bei der Verwendung in unmittelbarem oder mittelbarem Kontakt mit der Hautoberfläche auf, insbesondere bei langanhaltendem Kontakt. Ein wesentliches Merkmal von Vliesfaserstoffen für die Verwendung im medizinischen oder hygienischen Bereich, insbesondere in der Frauenhygiene, ist deren alkoholabstoßende Fähigkeit. Diese ist für die Barrierebildung gegen Flüssigkeiten wie beispielsweise Blut von Wichtigkeit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Vliesfaserstoff mit einem Zusatz zu schaffen, der alkoholabweisende und hydrophobe Eigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird mit einem Vliesfaserstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der erfindungsgemäße Vliesfaserstoff umfaßt zur Erhöhung einer hydrophoben, alkoholabweisenden Eigenschaft des Vliesfaserstoffes mindestens eine metallische Seife. Es können auch Mischungen von metallischen Seifen Verwendung finden. Es hat sich herausgestellt, daß mit einer metallischen Seife zumindest in etwa die gleichen Resultate erzielt wurden, wie sie mit herkömmlichen Zusätzen auf Basis Siloxanverbindungen oder Fluorverbindungen erzielbar sind. Die erfindungsgemäßen Vliesfaserstoffe weisen jedoch eine erheblich verbesserte Biokompatibilität, insbesondere bei Hautkontakt, auf, da schädigende Langzeiteffekte nicht auftreten.

Vorzugsweise ist die metallische Seife aus einer Carbonsäure hergestellt. Dies hat den Vorteil, daß die metallische Seife bei einsetzbaren Polymeren für den Vliesfaserstoff wie beispielsweise Polyolefinen, Polyamiden, Polyestern, Polyethern und/oder Polyesterethern schon in geringen Konzentrationen eine gute alkoholabweisende Wirkung zeigt. Die Carbonsäure kann eine oder mehrere Carboxylgruppen, insbesondere eine Carbonylgruppe, aufweisen und ist in der Lage, an einer Oberfläche einer Faser des Vliesfaserstoffes eine Hydrophobierung zu bewirken. Bevorzugt werden als Carbonsäuren Fettsäuren wie beispielsweise Palmitin-, Stearin, Öl-, Linol- und/oder Linolensäure verwendet, wobei auch andere Carbonsäuren möglich sind. Die eingesetzten Carbonsäuren können gesättigt oder ungesättigt sein, wobei gesättigte Carbonsäuren bevorzugt sind, da mit diesen behandelter Vliesfaserstoff ausgesprochen hautverträglich ist.

Gemäß einer Weiterbildung wird eine Carbonsäure eingesetzt, die ein Molekulargewicht in einem Bereich von etwa 60 bis 800 g/mol aufweist. Bevorzugt liegt es in einem Bereich von etwa 400 bis 650 g/mol. Das Molekulargewicht kann gegebenenfalls jedoch auch größer als 800 g/mol sein. Weiterhin bevorzugt weist die metallische Seife ein mindestens zweiwertiges Kation auf. Herausgestellt hat sich des weiteren, daß bei Einsatz von einem oder mehreren der oben angeführten Polymere in Mischung mit einer Metallseife mit einem zweiwertigen Kation aus den Gruppen II a und II b des Periodensystems, insbesondere Magnesium, Calcium und/oder Zink, besonders hydrophobe Oberflächen erzielt werden. Insbesondere mit Zinklaurat ergibt sich eine gewünschte einstellbare Hydrophobierung des Vliesfaserstoffes.

Bevorzugt ist die Carbonsäure eine Säure mit der allgemeinen Formel H3C(CH2)nCOOH, wobei n = 0 bis 24, bevorzugt 12 bis 22, ist. Die metallische Seife ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe umfassend

  • a) Zinklaurat (Zink-Dodecanoat):

    Zn(CH3(CH2)10CO2)2
  • b) Magnesiummyristat (Magnesium-Tetradecanoat) Mg(CH3(CH2)12CO2)2
  • c) Calciumpalmitat (Calcium-Hexadecanoat):

    Ca(CH3(CH2)14CO2)2
  • d) Magnesiumstearat (Magnesium-Octadecanoat):

    Mg(CH3(CH2)16CO2)2
  • e) Calciumbehenat (Calcium-Docosonoat):

    Ca(CH3(CH2)20CO2)2.

Besonders bevorzugt ist Zinklaurat (n = 12). Das Zinklaurat ist ein Zinksalz der Laurinsäure, welches durch eine doppelte Umsetzung hergestellt wird. Das Zinklaurat hat vorzugsweise einen freien Fettsäureanteil von unterhalb 1,5% und einen Schmelzpunkt, der zwischen 118°C und 132°C liegt. Der Aschegehalt liegt insbesondere zwischen 16% und 20%, kann aber auch darüber oder darunter liegen. Eine bevorzugte Einsatzform des Zinklaurats ist als Additiv in Pulverform, das einer Polymerschmelze zugemischt wird.

Die metallische Seife wird in Abhängigkeit von deren Temperaturbeständigkeit ausgewählt. Der bevorzugte Stabilitätsbereich ist von der Art der Zuführung der metallischen Seife abhängig. Wird die metallische Seife nach Herstellung des Vliesfaserstoffes aufgebracht, ist eine metallische Seife einsetzbar, die bei Temperaturen von 60°C bei Umgebungsdruck stabil sein muß. Wird die metallische Seife der Schmelze des Polymeren zugeführt, wird eine Temperaturbeständigkeit gewünscht, die über 100°C liegt. Daneben besteht die Möglichkeit, daß es aufgrund des Temperatureinflusses auch zu einem gewünschten Reaktionsverhalten der metallischen Seife kommt, beispielsweise zu einer Abspaltungsreaktion.

Die verwendete metallische Seife hat vorzugsweise eine Löslichkeit in Wasser von weniger oder gleich etwa 0,01 g/dL in Wasser (15°C).

Gemäß einer Weiterbildung wird ein Vliesfaserstoff eingesetzt, bei dem die Menge der metallischen Seife oder Mischung metallischer Seifen in einem Bereich von etwa 0,2 Gewichtsprozent bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 0,5 Gewichtsprozent und 8 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge metallischer Seife und den zur Herstellung des Vliesfaserstoffes verwendeten Polymeren, beträgt.

Ein bevorzugtes Einsatzgebiet für den Vliesfaserstoff ist die Verwendung in einem Hygieneprodukt. Das Hygieneprodukt kann eine Damenbinde, ein Tampon, ein Wundheilverband, eine Windel, ein Inkontinenzartikel o. ä. sein. Der Vliesfaserstoff wird insbesondere in denjenigen Bereichen eingesetzt, in denen mit einem Flüssigkeitskontakt zu rechnen ist. Das Produkt kann ein- oder mehrlagig sein, wobei beispielsweise eine erste Lage diesen Vliesfaserstoff aufweisen kann, eine dazu benachbarte Lage dagegen einen anderen Vliesfaserstoff oder ein Tissue. Ein Vliesfaserstoff mit Zinkcarbonsäuren als beigesetztem Additiv eignet sich als Abdeckung bei Hygieneprodukten wie Wundauflagen, um beispielsweise eine gerichtete Fluidbewegung im Hygieneprodukt zu erhalten.

Ein weiteres Einsatzgebiet des Vliesfaserstoffs mit einem Zinkcarbonat ist ein Technikprodukt. Als Technikprodukt ist jedes Produkt zu verstehen, das nicht als Hygieneprodukt eingesetzt wird. Darunter können Produkte in der Medikalanwendung, im Baubereich, in Haushaltsgegenständen, im Lebensmittelbereich u. a. verstanden werden. Ein derartiges Technikprodukt kann beispielweise als Produkt in oder an Gebäuden eingesetzt sein. Insbesondere sind Produkte bevorzugt, die in Kontakt mit Feuchtigkeit geraten können und dabei feuchtigkeitsabweisend sein sollen.

Ein Produkt aus dem erfindungsgemäßen Vliesfaserstoff kann diesen innerhalb wie auch außerhalb aufweisen. Dazu kann das Produkt auch mehrere Lagen Vliesstoff aufweisen, die insbesondere auch unterschiedliche hydrophobe Eigenschaften haben. Auch kann das Produkt eine Kombination aus Vliesstoff und Film aufweisen.

Weitere Additive können dem Vliesstoff zugegeben sein und diesem weitere Eigenschaften verleihen, beispielsweise eine Oberflächenleitfähigkeit, einen erhöhten Weißegrad, eine gewisse Steifigkeit oder dergleichen.

Der Vliesfaserstoff ist nach seiner Herstellung auch weiterverarbeitbar. Beispielsweise wird dem Vliesfaserstoff eine Substanz aufgesprüht, die eine zusätzliche Eigenschaft auf dem Vliesfaserstoff bewirkt. Auch ist der Vliesfaserstoff mit einem Antistatikmittel, einem antibateriellen Mittel oder auch mit Pigmenten, beispielsweise in Form von Druckfarbe behandelbar.

Bevorzugter Ausgangsstoff für den Vliesfaserstoff ist ein Polyolefin. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, andere Ausgangsstoffe einzusetzen wie Polyamide, Polyester, Polyether und/oder Polyesterether sowie Mischungen daraus, beispielsweise in Form einer Bikomponentenfaser. Bei einem Meltblown-Prozeß weist das verwendete Polymer oder die Polymermischung vorzugsweise einen MFI in einem Bereich von 400 bis 5.000 g/10 min auf, gemessen gemäß DIN 53735. Auch können die verwendeten thermoplastischen Polymere Homopolymere, Copolymere, auch Mischungen dieser sein. Verwendbare Polyolefine können Homopolymere und/oder Copolymere, basierend auf Ethylen und/oder Propylen, und Mischungen dieser sein. Bevorzugt werden isotaktische thermoplastische Polymere verwendet wie beispielsweise isotaktisches Polypropylen.

Der Vliesfaserstoff wird beispielsweise in einem Produkt eingesetzt, das den Vliesfaserstoff zumindest teilweise in einer Außenlage des Produktes aufweist. Damit wird das Produkt in zumindest einem gezielten Außenbereich hydrophob, während es in anderen Außenbereichen beispielsweise hydrophil oder aufgrund der Verwendung beispielsweise eines Filmes oder Folie vollständig wasserundurchlässig sein kann. Produkte können auch einen erfindungsgemäßen Vliesfaserstoff als Außenverkleidung von Verpackungen, als Inneneinkleidung von Gehäusen jeder Art wie Kartonagen, Schalen oder anderen Hohlräumen, als Auflage von Gegenständen wie Betten, Tischen oder anderen Gebrauchsgegenständen des täglichen Lebens sein. Des weiteren ist der Vliesfaserstoff in weiteren technischen Bereichen einsetzbar wie Filteranlagen, Schutzbekleidungen, Kleidungsstücken allgemein, als Randabdeckungen oder Auflageflächen etc.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesfaserstoffes aus einer zumindest ein Polymer aufweisenden Schmelze Vorgeschlagen, wobei zur Erhöhung einer hydrophoben, alkoholabweisenden Eigenschaft des Vliesfaserstoffes mindestens eine metallische Seife zugesetzt wird. Die metallische Seife kann so wie oben beschrieben sein.

Vorzugsweise wird die metallische Seife vor und/oder während der Faserbildung aufgesprüht. Bevorzugt wird die metallische Seife während und/oder nach der Faserbildung aufgesprüht.

Als ein weiterer Effekt hat sich bei der Verwendung einer metallischen Seife herausgestellt, daß der Vliesfaserstoff weicher ist als ein Vliesfaserstoff ohne metallische Seife, insbesondere wenn die metallische Seife vor der Faserbildung zugeführt wird.

Um eine gute Vliesherstellung wie aber auch Lagerhaltung und Einstellung der hydrophoben Eigenschaft des Vliesfaserstoffes gezielt einstellen zu können, wird der Zusatz vorzugsweise in Form eines höherkonzentrierten Masterbatch dem Polymer oder der Polymermischung beigefügt.

Die folgende Tabelle zeigt weitere mögliche Kombinationen von metallischen Seifen, die als Zusatz verwendet werden können, wobei deren Löslichkeit als ein berücksichtigbares Kriterium mitangegeben ist.:









Bevorzugt ist ein Zusatz, der vollständig oder zumindest weitestgehend vollständig nicht löslich in Alkohol ist.

Der beschriebene Vliesfaserstoff eignet sich besonders bei derartigen Produkten und Anwendungen, bei denen ein direkter Hautkontakt des Vliesfaserstoffes mit einem Lebewesen auftreten kann. Dieser Hautkontakt kann auch länger andauernd sein.

Der Vliesfaserstoff ist mittels eines Meltblown- oder eines Spunbondverfahrens herstellbar. Der Vliesstoff kann ein- oder mehrlagig aufgebaut sein, beispielsweise mit einem zusätzlichen Film. Der Film ist beispielsweise wasserdampfdurchlässig, dagegen jedoch wasserundurchlässig. Desweiteren kann ein hergestelltes Produkt den Vliesfaserstoff in Form einer S-, M-, einer SMS-, einer SMMS-, einer MSMS-Schicht oder ähnlichem aufweisen, wobei zumindest eine dieser Lagen eine metallische Seife aufweist. Beispielsweise kann auch eine erste Lage einen höheren Anteil an einer metallischen Seife aufweisen als eine zweite Lage im Produkt. Insbesondere besteht auch die Möglichkeit, den Vliesfaserstoff mit einer metallischen Seife als Filter jeglicher Atz zu nutzen.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Technikprodukt,

Fig. 2 ein Hygieneprodukt und

Fig. 3 einen möglichen Aufbau eines verwendbaren Verbundsystems.

Fig. 1 zeigt einen ersten Vliesfaserstoff 1 in einem Technikprodukt 2. Der Vliesfaserstoff 1 weist einen Zusatz 6 (metallische Seife) zur Hydrophobisierung auf. Der Zusatz 6 ist angedeutet und kann entweder über den gesamten Querschnitt einer Faser des Vliesfaserstoffes 1 vorliegen, vermehrt nur entlang eines Umfanges einer Faser oder beispielsweise aufgrund eines Aufsprühens nur auf den Umfang der Faser. Weiterhin bildet der erste Vliesfaserstoff 1 eine Außenschicht 3 eines Filters. Der Außenschicht 3 nachgeschaltet ist eine Zwischenschicht 4. Während die Außenschicht 3 eher grobe Materialien herausfiltert, filtert die Zwischenschicht 4 feinere Materialien heraus. Die Zwischenschicht 4 kann beispielsweise besonders hydrophil eingestellt werden. Dadurch kann die Zwischenschicht 4 auch als Speicher dienen. An die Zwischenschicht 4 angrenzend ist eine Innenschicht 5, die vorzugsweise den gleichen Vliesfaserstoff 1 wie die Außenschicht 3 aufweist. Die Innenschicht 5 wie auch die Außenschicht 3 können vorzugsweise durch die verwendete metallische Seife antistatisch sein.

Fig. 2 zeigt ein Hygieneprodukt 7 in der Form einer Windel 8. Die Windel 8 weist einen ersten Bereich 9 auf, der aus einem zweiten Vliesfaserstoff 10 ist, der mit einer metallischen Seife zur Hydrophobisierung ausgestattet ist. Der erste Bereich 9 umgibt einen zweiten Bereich 11, der beispielsweise einen dritten Vliesfaserstoff 12 hat. Dieser kann durch einen entsprechenden Zusatz, beispielsweise Zinklaurat, eine noch größere hydrophobe Wirkung aufweisen als der zweite Vliesfaserstoff 10. In einem dritten Bereich 13 kann die Windel 8 einen Film oder Folie aus thermoplastischem Material aufweisen.

Fig. 3 zeigt ein Verbundsystem 14 mit einem vierten Vliesfaserstoff 15. An diesen ist eine Spinnfaserschicht 16 angelagert, an die wiederum eine gaspermeable Filmschicht 17 angrenzt. Der Vliesfaserstoff selbst hat Öffnungen 18, Erhebungen 19 oder Schlaufen 20. Aufgrund der gezielt eingestellten hydrophoben Eigenschaft des Vliesfaserstoffes mittels einer metallischen Seife eignet sich das Verbundsystem wie auch ein Vliesfaserstoff mit einem derartigen Zusatz überhaupt für einen direkten Hautkontakt, da die metallische Seife sich nicht aus dem Vliesfaserstoff löst und woanders hinwandert. Andererseits besteht auch die Möglichkeit, eine gezielte Wanderung des Zusatzes einstellen zu können, wodurch verschiedene Schichten unterschiedlich hydrophob ausgestattet werden.

In einem weiteren Beispiel wurde eine Meltblown-Vliesschicht hergestellt, die eine metallische Seife enthält. Dazu wurden ein Peroxid-enthaltendes Polypropylen mit einem Zinklaurat gemischt. Das Zinklaurat hatte einen Anteil an der Mischung in der Höhe von 2 Gewichtsprozent. Das Zinklaurat wurde von der Firma Bärlocher GmbH bezogen und in Pulverform dem Polypropylen vor dem Extruder beigemengt. Eine Alkoholabweisung der hergestellten Vliesschicht wurde durch die Beobachtung des Grades der Verteilung eines Tropfens aus 60%igem Äthanol auf der Vliesstoffoberfläche gemessen. Während der Tropfen sich auf einer Meltblown-Vliesschicht ohne Zinklaurat verteilte, verteilte sich der Tropfen nicht, wenn die Vliesschicht das Zinklaurat enthielt. Den gleichen Effekt erhielt man bei unterschiedlichen Gewichtsprozenten an Zinklaurat im Bereich zwischen 2 Gewichtsprozent und 4 Gewichtsprozent in der Vliesstoffschicht.


Anspruch[de]
  1. 1. Vliesfaserstoff, insbesondere Meltblown-Vliesfaserstoff (1; 10; 12; 15), umfassend zur Erhöhung einer hydrophoben, alkoholabweisenden Eigenschaft des Vliesfaserstoffes (1; 10; 12; 15) mindestens eine metallische Seife (6).
  2. 2. Vliesfaserstoff (1; 10; 12; 15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Seife (6) aus Carbonsäure hergestellt ist.
  3. 3. Vliesfaserstoff (1; 10; 12; 15) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure ein Molekulargewicht in einem Bereich von etwa 60 bis etwa 800 g/mol aufweist.
  4. 4. Vliesfaserstoff (1; 10; 12; 15) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Seife (6) ein mindestens zweiwertiges Kation aufweist.
  5. 5. Vliesfaserstoff (1; 10; 12; 15) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiwertiges Kation ein Kation ausgewählt ist aus den Gruppen II a und II b des Periodensystems.
  6. 6. Vliesfaserstoff (1; 10; 12; 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure eine Fettsäure mit der allgemeinen Formel H3C(CH2)n COOH ist, wobei n = 0 bis 24, bevorzugt 12 bis 22, ist.
  7. 7. Vliesfaserstoff (1; 10; 12; 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Seife (6) ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Zinklaurat, Magnesiummyristat, Calciumpalmitat, Megnesiumstearat und/oder Calciumbehenat.
  8. 8. Vliesfaserstoff (1; 10; 12; 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Seife (6) in einer Menge in einem Bereich von etwa 0,2 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,5 Gewichtsprozent bis etwa 8 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge an metallischer Seife (6) und dem zur Herstellung des Vliesfaserstoffes (1; 10; 12; 15) verwendeten Polymeren, zugegeben ist.
  9. 9. Vliesfaserstoff (1; 10; 12; 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Seife (6) auf dem Vliesfaserstoff (1; 10; 12; 15) aufgesprüht ist.
  10. 10. Verfahren zur Herstellung eines Vliesfaserstoffes (1; 10; 12; 15) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aus einer zumindest ein Polymer aufweisenden Schmelze, wobei zur Erhöhung einer hydrophoben, alkoholabweisenden Eigenschaft des Vliesfaserstoffes (1; 10; 12; 15) mindestens eine metallische Seife (6) zugesetzt wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Seife (6) vor und/oder während der Faserbildung zugeführt wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Seife (6) während und/oder nach der Faserbildung auf die Fasern aufgesprüht wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze zwischen 0,2 und 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge an metallischer Seife und den zur Herstellung des Vliesfaserstoffes verwendeten Polymeren, der metallischen Seife (6) zugemischt wird.
  14. 14. Verwendung eines Vliesfaserstoffes (1; 10; 12; 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Technikprodukt und/oder Hygieneprodukt, insbesondere in Damenbinden, Tampons, Verbundstoffen, Windeln, Inkontinenzprodukten und Verpackungen.
  15. 15. Alkoholabweisendes Hydrophobierungsmittel für einen Vliesfaserstoff (1; 10; 12; 15), dadurch gekennzeichnet, daß dieses eine metallische Seife (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.
  16. 16. Verwendung einer metallischen Seife (6) als Zusatz bei der Herstellung eines Vliesfaserstoffes (1; 10; 12; 15).






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