Gasdurchlässigkeit von mit Dimethylolharnstoffen vernetztem Zellglas
Authors: Niebergall Von Heinz 
Published: April 2003

Die strukturellen und verfahrenstechnischen Gesichtspunkte, welche bei Vernetzungsreaktionen in Baumwoll‐Cellulose auftreten, wurden an Hand von Literaturangaben eingehend beleuchtet. Aus den hierbei erhaltenen Ergebnissen wurden, unter Zugrundelegung einer strukturellen und chemisch‐reaktiven Ähnlichkeit zwischen nativer und regenerierter Cellulose, Vernetzungsmittel und ‐methoden ausgewählt, welche fär das Studium des Einflusses einer Vernetzung von Zellglas auf dessen Gaspermeabilität optimal erschienen.

Es wurde gefunden, daß die angewandten Vernetzungsmittel bei gleichen molaren Konzentrationen in der Folie die Permeabilität (P

FA = Formaldehyd; DMH = Dimethylolharnstoff.; DMÄH = Dimethyloläthylenharnstoff; DMDHÄH = Dimethyloldihydroxyäthylenharnstoff.

) verschieden stark beeinflussen. Für die Herabsetzung von P bei vergleichbar niedrigen molaren Konzentrationen kann folgende Reihe aufgestellt werden: DMDHÄH∽FA>DMÄH>DMH, Während für die untersuchten mittleren Konzentrationen gilt: DMDHÄH⋍ FA>DMÄH>DMH. Beim Vergleich der Wirksamkeit auf P, bezogen auf die Gew.‐% an Vernetzungsmittel, gilt bei den untersuchten niedrigen und mittleren Konzentrationen folgende Reihe: FA>DMDHÄH>DMÄH>DMH. Bei den untersuchten hohen Konzentrationen tritt mit DMDHÄH eine weitere starke (progressiv mit der Konzentrationszunahme) Herabsetzung von P ein, wohingegen mit FA eine Umkehrung des Effektes in Rechtung einer Erhöhung von P zu beobachten ist. Diese Ergebnisse wurden auf verschiedene chemisch‐ und morphologisch‐strukturelle Faktoren bei der Vernetzung und auf die verschiden starke Neigung zur Homopolymerbildung der Vernetzungsmittel zurückgeführt, für welche im allgemeinen folgende Reihe gelten kann: DMDHÄH<FA<DMÄH<DMH

Im Gegensatz zu einer FA‐vernetzten Folie, bei welcher eine sehr flache Kurve für die Abhängigkeit von P von der relativen Feuchte (rel. F.) erhalten wurde, ist die entsprechende Kurve bei einer DMDHÄH‐vernetzten Folie bei vergleichbarer molarer Konzentration recht steil. Der Unterschied wird vor allem auf strukturelle Verschiedenheiten vor, während und nach der Vernetzung zurückgeführt. Die Steilheit der Kurven nimmt im übrigen bei niedrigen bis mittleren konzentrationen an Vernetzungsmittel mit zunehmender Herabsetzung von P ab. Wenn die hochkristallinen, semikristallinen und amorphen Bereiche der Cellulose gleichzeitig vernetzt werden können, wie es beim FA der Fall ist, dann entsteht (bei genügend starker Vernetzung) ein sehr starres Gefüge, das infolge seiner Dimensionsstabilität bei Ähderungen der rel. F. nur noch eine geringe Abhängigkeit des P von der rel. F. zeigt, bei gleichzeitiger Verlagerung der P‐Werte nach solchen, wie sie eine unbehandelte Folie bei mittleren und niedrigen rel. F. aufweist. Wenn überwiegend amorphe und semikristalline Bereiche geniügend stark vernetzt werden, dak ist zwar eine Ordnungsanderung in den kristallinen Bereichen mit der rel. F. noch möglich, was einer größeren Abhängigkeit von P von der rel. F. entspricht, gleichzeitig werden die P‐Werte jedoch schon von 64 % rel. F. abwSirts unter den P‐Wert einer unvernetzten trockenen Folie verlagert.

Vergleicht man die Permeabilität einer handelsüblichen Saranfolie (dichteste in der Praxis verwendete einfache Folie) mit einer DMDHÄH‐vernetzten Zellglasfolie bei einer mittleren rel. F. von 64%, dann erhält man eine Verbesserung der Gasdichtigkeit vom 340‐ bis zum 1200‐fachen. Die DMDHÄH‐vernetzte Folie ist sogar doppelt so gasdicht wie eine Metall‐Verbundfolie aus Saran‐Aluminium‐Zellglas, welche die gasdichteste in der Praxis verwendete Mehrfach‐Verbundfolie ist.