DE10349060A1

DE10349060A1 - Wasserabsorbierende flächige Strukturen auf Basis von hydrophilen Schäumen

Info

Publication number: DE10349060A1
Application number: DE2003149060
Authority: DE
Inventors: Rlüdiger Dr. Funk; Mariola Wanior; Thomas GÖTZ; Darryl L. Whitmore
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2004-10-14

Abstract

Wasserabsorbierende flächige Strukturen auf Basis von hydrophilen Schäumen, erhältlich durch (i) Verbinden eines nach der in situ-Polymerisation beschichteten Nonwovens mit einem noch nicht gehärteten hydrophilen Latexschaum und Härten des Schaumstoffs durch Erhitzen des Verbundes, (ii) in situ-Polymerisation von Monomeren, die superabsorbierende Polymere bilden, auf einem flächigen, gehärteten hydrophilen Latexschaum oder (iii) Auftragen von reaktive Seitengruppen enthaltenden Polymeren auf einen flächigen, hydrophilen, gehärteten Latexschaum und Vernetzen der reaktive Gruppen enthaltenden Polymeren mit mindestens einem Vernetzer und Komprimieren der nach (i), (ii) oder (iii) erhaltenen Verbunde unter Bildung flächiger Strukturen, die "thin-until-wet"-Eigenschaften aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft wasserabsorbierende flächige Strukturen auf Basis von Schäumen, Verfahren zur Herstellung solcher Strukturen und ihre Verwendung in Hygieneartikeln.
Aus der EP-B-0 427 219 ist ein wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff bekannt, der durch Schäumen eines Latexpolymermaterials wie Styrol/Butadien-Kautschuklatex oder Nitrillatex, Mischen des geschäumten Latexpolymermaterials mit teilchenförmigen wasserabsorbierenden Polymeren und Trocknen des Gemisches erhältlich ist. Die so herstellbaren getrockneten, wasserabsorbierenden Materialien können gegebenenfalls mit einem Nonwoven z.B. einem Vlies verbunden sein. Sie werden beispielsweise in Windeln eingesetzt.
Aus der WO-A-01/80916 sind wasserabsorbierende, hydrophile Latexpolymerschaumstoffe bekannt, die die Eigenschaft haben, eine 0,9 gew.-%ige wässrige Salzlösung in vertikaler Richtung bis zu einer Höhe von mehr als 5 cm zu verteilen („vertically wicking"). Die Schaumstoffe sind offenzellig. Die Latizes, aus denen die Schaumstoffe bestehen, werden durch Polymerisieren von Styrol oder substituierten Styrolen mit mindestens einem damit copolymerisierbaren Monomeren, von denen mindestens ein Monomerbestandteil eine reaktive Seitengruppe trägt, nach Art einer Emulsionspolymerisation hergestellt. Die Latizes werden dann nach bekannten Methoden geschäumt, in die jeweils gewünschte Form gebracht und durch Erhitzen gehärtet und getrocknet.
Die so erhaltenen Latexpolymerschaumstoffe können komprimiert werden, indem man sie beispielsweise in einer Presse zusammenpreßt oder durch einen Walzenspalt führt und dadurch verdichtet. Die komprimierten Schäume beanspruchen ein wesentlich geringeres Volumen als die nicht komprimierten Schäume und behalten die Form bzw. Dicke, auf die sie zusammengepreßt wurden, solange sie nicht mit Wasser in Kontakt kommen (sog. „thin until wet"-Verhalten). Der geschäumte Latex kann auch mit einem Substrat wie einem synthetischen Nonwoven oder einem Polymerfilm verbunden und danach gehärtet werden, wobei das Substrat gegebenenfalls auch superabsorbierende Polymere inkorporiert oder als Schicht enthalten kann.
Aus der WO-A-02/74826 sind offenzellige Polyurethanschäume bekannt, die beispielsweise durch zweistufige Reaktion von aliphatischen oder cycloaliphatischen Isocyanaten mit mindestens einer Verbindung mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Wasserstoffatomen gegebenenfalls in Gegenwart von oberflächenaktiven Substanzen erhältlich sind. Solche Schaumstoffe sind beispielsweise in Hygieneartikeln als absorbierender Kern („absorbent core") für die Aufnahme, Verteilung und Speicherung von Körperflüssigkeiten geeignet.
Aus der WO-A-01/56625 sind wasserabsorbierende Strukturen bekannt, die durch in-situ Polymerisation auf einem Vlies von solchen Monomermischungen erhältlich sind, die superabsorbierende Polymere bilden. Vorzugsweise besprüht man ein Vlies mit einer polymerisierbaren Mischung, die mindestens eine Gruppe von Monomeren, die superabsorbierende Polymere bilden, feinteilige superabsorbierende Polymere, Wasser und mindestens einen Initiator enthält, und unterwirft dann das mit der polymerisierbaren Mischung beschichtete Vlies der Polymerisation. Die so erhältlichen wasserabsorbierenden Strukturen werden vorzugsweise als Akquisitionsschicht in Hygieneartikeln verwendet.
Weitere wasserabsorbierende Strukturen, die durch beidseitige Beschichtung von Nonwovens mit Hilfe einer in-situ-Polymerisation hergestellt werden, sind aus der WO-A-02/94328 bekannt. Solche beschichteten Vliese können auf der Ober- und Unterseite unterschiedliche Mengen an superabsorbierenden Polymeren enthalten. Bei einem geringeren Polymergehalt erhält man Schichten, die sich vor allem als Akquisitionsschicht eignen, während ein höherer Auftrag an Polymeren zur Bildung von Speicherschichten für wässrige Flüssigkeiten führt.
Aus der WO-A-02/94329 sind ebenfalls wasserabsorbierende Strukturen bekannt, die zusätzlich mindestens ein geruchsverbesserndes bzw. geruchsinhibierendes Mittel enthalten und durch Beschichten von Vliesen nach dem Verfahren der in-situ-Polymerisation erhältlich sind. Die so erhältlichen wasserabsorbierenden Strukturen werden als Akquisitions- und/oder Speicherschicht in Hygieneartikeln eingesetzt.
Aus der WO-A-03/053298 sind hydrophile, offenzellige, elastische Latex-Schaumstoffe bekannt, die durch Behandlung eines Latex-Schaumstoffs mit einem Hydrophilierungsmittel hergestellt werden. Die Hydrophilierung des Schaumstoffs erfolgt beispielsweise durch Behandlung der Schaumstoffe mit Tensiden, Amino- und/oder Ammoniumgruppen enthaltenden Polymeren, Polyalkylenglykolen und/oder wasserlöslichen Polymerisaten von monoethylenisch ungesättigten Carbonsäuren sowie durch Aufbringen von vernetzten Polymerisaten oder einer vernetzten hydrophilen Hülle, z.B. Polycarbonsäuren in Kombination mit multifunktionellen Epoxiden, mehrwertigen Alkoholen oder Polyaminen. Die hydrophilierten Latex-Schaumstoffe werden beispielsweise in Hygieneartikeln zur Akquisition, Verteilung und Immobilisierung von Körperflüssigkeiten verwendet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wasserabsorbierenden Artikel zur Verfügung zu stellen, der das oben erläuterte "thin-until-wet"-Verhalten vorteilhaft in Kombination mit einer hohen Aufnahmegeschwindigkeit und einer hohen Retention aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch wasserabsorbierende flächige Strukturen auf Basis von hydrophilen Schäumen, die erhältlich sind durch

(i) Verbinden eines nach der in-situ-Polymerisation beschichteten Nonwovens mit einem noch nicht gehärteten hydrophilen Latexschaum und Härten des Schaumstoffs durch Erhitzen des Verbundes,
(ii) in-situ-Polymerisation von Monomeren, die superabsorbierende Polymere bilden, auf einem flächigen, gehärteten hydrophilen Latexschaum oder
(iii) Auftragen von reaktive Seitengruppen enthaltenden Polymeren auf einen flächigen, hydrophilen, gehärteten Latexschaum und Vernetzen der reaktive Gruppen enthaltenden Polymeren mit mindestens einem Vernetzer

Monomerlösungen:
Die in der erfindungsgemäßen in-situ-Polymerisation einsetzbaren Monomerlösungen enthalten beispielsweise mindestens a) ein radikalisch polymerisierbares Monomer, b) einen Vernetzer, c) einen Polymerisationsinitiator und d) Wasser.
Radikalisch polymerisierbare Monomere a) sind beispielsweise ethylenisch ungesättigte C₃-C₆-Carbonsäuren, deren Amide und Ester mit Aminoalkoholen. Bei diesen Verbindungen handelt es sich beispielsweise um Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, α-Chloracrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure, Glutaconsäure, Aconitsäure und Fumarsäure sowie die Alkali- oder Ammoniumsalze dieser Säuren, Acrylamid, Methacrylamid, Crotonsäureamid, Dimethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminoethylacrylat, Dimethylaminopropylacrylat, Diethylaminopropylacrylat, Dimethylaminobutylacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminoneopentylacrylat und Dimethylaminoneopentylmethacrylat. Die basischen Acrylate und Methacrylate werden in Form der Salze mit starken Mineralsäuren, Sulfonsäuren oder Carbonsäuren oder in quaternisierter Form eingesetzt.
Weitere radikalisch polymerisierbare Monomere a) sind N-Vinylpyrrolidon, Acrylamidopropansulfonsäure, Vinylphosphonsäure und/oder Alkali- bzw. Ammoniumsalze der Vinylsulfonsäure. Die anderen Säuren können ebenfalls entweder in nicht neutralisierter Form oder in partiell bzw. bis zu 100 % neutralisierter Form bei der Polymerisation eingesetzt werden. Als radikalisch polymerisierbare Monomere eignen sich auch N-Vinylimidazoliumverbindungen, wie Salze oder Quaternisierungsprodukte von N-Vinylimidazol und 1-Vinyl-2-methylimidazol, und N-Vinylimidazoline, wie N-Vinylimidazolin, 1-Vinyl-2-methylimidazolin, 1-Vinyl-2-ethylimidazolin oder 1-Vinyl-2-n-propylimidazolin, die ebenfalls in quaternisierter Form oder als Salz bei der Polymerisation eingesetzt werden.
Weiterhin kommen weitere monoethylenisch ungesättigte Sulfon- oder Phosphonsäuren in Betracht, beispielsweise Allylsulfonsäure, Sulfoethylacrylat, Sulfoethylmethacrylat, Sulfopropylacrylat, Sulfopropylmethacrylat, 2-Hydroxy-3-acryloxypropylsulfonsäure, 2-Hydroxy-3-methacryloxypropylsulfonsäure, Allylphosphonsäure, Styrolsulfonsäure und 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure. Die Monomeren a) können allein oder in Mischung untereinander eingesetzt werden.
Bevorzugte Monomere a) sind Acrylsäure, Methacrylsäure sowie die Alkali- oder Ammoniumsalze dieser Säuren, Acrylamid und/oder Methacrylamid, des Weiteren Vinylsulfonsäure, Acrylamidopropansulfonsäure oder Mischungen dieser Säuren, beispielsweise Mischungen aus Acrylsäure und Methacrylsäure, Mischungen aus Acrylsäure und Acrylamidopropansulfonsäure oder Mischungen aus Acrylsäure und Vinylsulfonsäure. Diese Monomere können in jedem beliebigen Verhältnis miteinander copolymerisiert werden.
Bevorzugte Monomere a) sind auch Mischungen der obengenannten Säuren mit deren Alkali- oder Ammoniumsalzen. Beispielsweise können Mischungen aus Acrylsäure und deren Alkalisalzen durch Neutralisation von Acrylsäure mit Alkalihydroxiden und/oder Alkalicarbonaten erhalten werden. Der Neutralisatonsgrad beträgt vorzugsweise mindestens 40%, besonders bevorzugt 60 bis 90%. Dabei bedeutet beispielsweise bei einer Mischung aus Acrylsäure und Natriumacrylat ein Neutralisationsgrad von 50%, dass Natriumacrylat und Acrylsäure im Molverhältnis 50:50 vorliegen, und ein Neutralisationsgrad von 75% bedeutet, dass Natriumacrylat und Acrylsäure im Molverhältnis 75:25 vorliegen.
Die Polymerisation der Monomere a) erfolgt in Gegenwart eines Vernetzers b) oder einer Kombination verschiedener Vernetzen.
Geeignete Vernetzen b) sind beispielsweise (Meth)acrylsäureester mehrwertiger Alkohole, die mit bis zu 100, meist bis zu 50, Ethylenoxid- und/oder Propylenoxideinheiten alkoxiliert sein können. Geeignete mehrwertige Alkohole sind insbesondere C₂-C₁₀-Alkanpolyole mit 2 bis 6 Hydroxylgruppen, wie Ethylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit oder Sorbitol. Bevorzugte Vernetzen sind Polyethylenglykoldiacrylate und Polyethylenglykoldimethacrylate, die sich jeweils von Polyethylenglykolen (die als ethoxiliertes Ethylenglykol aufgefasst werden können) eines Molekulargewichts von 200 bis 2000 ableiten. Weitere verwendbare Vernetzen b) sind Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Ethylenglykoldiacrylat, Propylenglykoldiacrylat, Butandioldiacrylat, Hexandioldiacrylat, Hexandioldimethacrylat oder Diacrylate und Dimethacrylate von Blockcopolymerisaten aus Ethylenoxid und Propylenoxid.
Als weitere Vernetzen b) kommen Diallylcarbonat, Allylcarbonate oder Allylether mehrwertiger Alkohole, die mit bis zu 100, meist bis zu 50, Ethylenoxid- und/oder Propylenoxideinheiten alkoxiliert sein können, und Allylester mehrwertiger Carbonsäuren in Betracht.
Bevorzugte Allylcarbonate mehrwertiger Alkohole sind Ethylenglykoldi(allylcarbonat) und Polyethylenglykoldi(allylcarbonate), die sich von Polyethylenglykolen eines Molekulargewichts von 200 bis 2000 ableiten.
Als bevorzugte Beispiele für Allylether lassen sich aufführen: Polyethylenglykoldiallylether, die sich von Polyethylenglykolen eines Molekulargewichts von 200 bis 2000 ableiten; Pentraerythrittriallylether oder Trimethylolpropandiallylether. Weiterhin geeig net sind Umsetzungsprodukte von Ethylenglykoldiglycidylether oder Polyethylenglykolglycidylether mit 2 Mol Allylalkohol und/oder Pentaerythritoltriallylether.
Ein geeigneter Allylester einer mehrwertigen Carbonsäure ist beispielsweise Diallylphthalat.
Die Monomeren werden im Allgemeinen in höchstens 45, vorzugsweise 5 bis 40, besonders bevorzugt 10 bis 35, insbesondere 15 bis 30 gew.-%iger wässriger Lösung in Gegenwart von Polymerisationsinitiatoren c) miteinander copolymerisiert.
Als Polymerisationsinitiatoren c) können sämtliche unter den Polymerisationsbedingungen in Radikale zerfallende Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise Peroxide, Hydroperoxide, Wasserstoffperoxid, Persulfate, Azoverbindungen und die sogenannten Redoxkatalysatoren. Bevorzugt ist der Einsatz von wasserlöslichen Initiatoren. In manchen Fällen ist es vorteilhaft, Mischungen verschiedener Polymerisationsinitiatoren zu verwenden, beispielsweise Mischungen aus Wasserstoffperoxid und Natrium- oder Kaliumperoxodisulfat. Mischungen aus Wasserstoffperoxid und Natriumperoxodisulfat können in jedem beliebigen Verhältnis verwendet werden. Geeignete organische Peroxide sind beispielsweise Acetylacetonperoxid, Methylethylketonperoxid, tert-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, tert-Amylperpivalat, tert-Butylperpivalat, tert-Butylperneohexanoat, tert-Butylperisobutyrat, tert-Butyl-per-2-ethylhexanoat, tert-Butylperisononanoat, tert-Butylpermaleat, tert-Butylperbenzoat, Di-(2-ethylhexyl)peroxydicarbonat, Dicyclohexylperoxydicarbonat, Di-(4-tert-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat, Dimyristilperoxydicarbonat, Diacetylperoxydicarbonat, Allylperester, Cumylperoxyneodecanoat, tert-Butylper-3,5,5-trimethylhexanoat, Acetylcyclohexylsulfonylperoxid, Dilaurylperoxid, Dibenzoylperoxid und tert-Amylperneodekanoat. Weitere geeignete Polymerisationsinitiatoren c) sind wasserlösliche Azostarter, beispielsweise 2,2'-Azobis-(2-amidinopropan)dihydrochlorid, 2,2'-Azobis-(N,N'-dimethylenisobutyramidin)dihydrochlorid, 2-(Carbamoylazo)isobutyronitril, 2,2'-Azobis-[2-(2'-imidazolin-2-yl)propan]dihydrochlorid und 4,4'-Azobis-(4-cyanovaleriansäure). Die genannten Polymerisationsinitiatoren c) werden in üblichen Mengen eingesetzt, beispielsweise in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomere.
Als Initiatoren c) kommen außerdem Redoxkatalysatoren in Betracht. Die Redoxkatalysatoren enthalten als oxidierende Komponente mindestens eine der oben angegebenen Peroxoverbindungen und als reduzierende Komponente beispielsweise Ascorbinsäure, Glukose, Sorbose, Ammonium- oder Alkalimetallhydrogensulfit, -sulfit, -thiosulfat, -hyposulfit, -pyrosulfit oder -sulfid, Metallsalze, wie Eisen(II)-ionen oder Silberionen oder Natriumhydroxymethylsulfoxylat. Vorzugsweise verwendet man als reduzierende Komponente des Redoxkatalysators Ascorbinsäure oder Natriumpyrosulfit. Bezogen auf die bei der Polymerisation eingesetzte Menge an Monomeren verwendet man beispielsweise 1 × 10⁵ bis 1 Mol-% der reduzierenden Komponente des Redoxkatalysators. Anstelle der oxidierenden Komponente des Redoxkatalysators kann man auch einen oder mehrere wasserlösliche Azostarter verwenden.
Bevorzugt wird im erfindungsgemäßen Verfahren ein Redoxsystem, bestehend aus Natriumpersulfat und Ascorbinsäure eingesetzt.
Die verwendeten Monomeren sind vorzugsweise mit einem handelsüblichen Polymerisationsinhibitor stabilisiert, besonders bevorzugt mit einem Polymeriationsinhibitor, der nur zusammen mit Sauerstoff wirkt, beispielsweise Hydrochinomonomethylether.
Handelsübliche Polymerisationsinhibitoren sind Polymerisationsinhibitoren, die aus Gründen der Produktsicherheit als Lagerstabilisatoren in den jeweiligen Monomeren eingesetzt werden. Beispiele für solche Lagerstabilisatoren sind Hydrochinon, Hydrochinonmonomethylether, 2,5-Di-tert.-butylhydrochinon und 2,6-Di-tert.-butyl-4-methylphenol.
Polymerlösungen:
Die in der in-situ-Polymerisation einsetzbaren Polymerlösungen enthalten beispielsweise mindestens a) ein reaktive Gruppen enthaltendes Polymer, b) einen Vernetzen und c) Wasser.
Reaktive Gruppen sind beispielsweise Amin-, Carboxyl- und/oder Hydroxylgruppen. Reaktive Gruppen enthaltende Polymere a) sind beispielsweise Polyvinylamine, Polyacrylsäuren, Polymethacrylsäuren, Polyamide, Polyhydroxyalkylacrylate, Polyhydroxyalkylmethacrylate sowie Polymere, die die reaktiven Gruppen erst bei der Vernetzung ausbilden, beispielsweise durch Hydrolyse, wie beispielsweise Polyvinylformamide und Polyacrylate. Der Einsatz von Copolymeren, in denen mindestens ein Comonomeres reaktive Gruppen enthält und/oder unter Vernetzungsbedingungen ausbilden kann, ist möglich.
Bevorzugte reaktive Gruppen enthaltende Polymere a) sind Polyvinylamine, Polyacrylsäuren und Polymethacrylsäuren.
Geeignete Vernetzen b) sind beispielsweise Diepoxide, wie Neopentylglykoldiglycidylether, Ethylenglykoldiglycidylether, hydrierter Bisphenol A-diglycidylether, Polyethylenglykoldiglycidylether und Resorzindiglycidylether, Polyepoxide, wie Sorbitolpolyglycidylether, Glycerolpolyglycidylether und Diglycerolpolyglycidylether, Diole, wie Ethylenglykol, Diethylenglykol und Propylenglykol, Polyole, wie Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit und alkoxiliertes Trimethylolpropan, Aminoalkohole, wie Ethanolamin und Triethanolamin, Alkylencarbonate, wie Ethylencarbonat und Propylencarbonat, bicyclische Amidacetale, wie 1-Aza-4,6-dioxa-bicyclo[3.3.0]oktan, und 2-Oxo-tetrahydro-1,3-oxazine, wie 2-Oxo-tetrahydro-1,3-oxazin.
Bevorzugte Vernetzen b) sind Diepoxide und Polyepoxide, wie sie beispielsweise unter den Markennamen Denacol^® von der Firma Nagasa ChemteX Corporation kommerziell erhältlich sind. Ganz besonders bevorzugt ist Ethylenglykoldiglycidylether.
Nonwovens:
Bei den erfindungsgemäß einsetzbaren Nonwovens handelt es sich um offenstrukturierte, flächige Fasergebilde, wie beispielsweise Vliese und Gewebe aus natürlichen oder synthetischen Fasern, vorzugsweise aus synthetischen Fasern. Die synthetischen Fasern können aus beliebigem polymerem Material sein, beispielsweise Polyolefine, wie Polyethylen und Polypropylen, Polyester, wie Polyethylenterephthalat, Polyamide, wie Nylon 6, Nylon 6,6 und Polycaprolactam, Polyacrylate, modifizierte Cellulose, wie Celluloseacetat und Kunstseide sowie deren Mischungen und Copolymere. Polyester sind bevorzugt.
Latexschäume:
Die erfindungsgemäß einsetzbaren Latexschäume basieren bevorzugt auf synthetischem Kautschuk, insbesondere auf Styrolbutadiencopolymeren, Styrolisoprencopolymeren, Copolymeren aus Styrol und α,β-ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren sowie Styrolmethacrylsäureestercopolymeren und Styrolacrylsäureestercopolymeren, wobei es sich bei der Alkholkomponente um einwertige Alkohole mit 1 bis 12 C-Atomen handelt, und Mischungen der vorgenannten Copolymere. Die Latexschäume werden als wässrige Dispersionen eingesetzt und sind nach Art der Emulsionspolymerisation erhältlich.
Ein typisches Styrolbutadiencopolymer enthält von 15 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 35 Gew.-%, bezogen auf das Copolymere, einer Mischung, die von 50 bis 100 Gew.%, vorzugsweise nicht weniger als 70 Gew.-%, bezogen auf die Mischung, eines vinylaromatischen 8 bis 12 C-Atome enthaltenden Monomeren enthält, das unsubstituiert oder durch Alkylradikale mit 1 bis 4 C-Atomen substituiert sein kann und bis zu 50 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als 30 Gew.-%, bezogen auf die Mischung, an Alkenylnitrilen mit 3 bis 6 C-Atomen und/oder Alkylestern der Acryl- oder Methacrylsäure mit 1 bis 3 C-Atomen. Das Styrolbutadiencopolymer enthält weiterhin von 60 bis 85 Gew.-%, bevorzugt 65 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Copolymer, an konjugierten 4 bis 6 C-Atome enthaltenden Dienmonomeren.
Einige Latizes sind gefrieragglomerierte Styrolbutadienlatizes aus 20 bis 35 Gew.-% Styrol und 65 bis 80 Gew.-% Butadien oder gefrieragglomerierte Polybutadienlatizes. Diese Latizes können gegebenenfalls verstärkt sein mit bis zu 25 Gew.-% Polystyrol oder carboxyliertem Styrolbutadienkautschuklatex, bezogen auf den Latex. Das Polymere des Latex kann kleine Gehalte an funktionellen Gruppen aufweisen. Es handelt sich dabei um bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das Polymere, von Monomeren, wie C₃-C₆-ethylenisch ungesättigte Aldehyde, C₁-C₈-Alkyl- oder -Hydroxyalkylester der ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 6 C-Atomen, Amide von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 6 C-Atomen, die unsubstituiert oder am Stickstoff durch C₁-C₈-Alkylradikale und/oder C₁-C₈-Hydroxyalkylradikale substituiert sein können.
Als Beispiele für vinylaromatische Monomere seien Styrol und α-Methylstyrol genannt. Alkenylnitrile sind beispielhaft Acrylnitril oder Methacrylnitril. Beispiele für C₄-C₆-konjugierte Dienmonomere sind Butadien und Isopren. Bevorzugte Alkylester sind Methylacrylat und Methylmethacrylat. Ein Beispiel eines C₃-C₆-ethylenisch ungesättigten Aldehyds ist Acrolein. Beispiele für C₁-C₈-Alkyl- oder -Hydroxyalkylester der C₃-C₆-ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Hydroxyethylacrylat und Ethylhexylacrylat. Als Amide vom C₃-C₆-ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren seien Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylolacrylamid und N-Methylolmethacrylamid genannt.
Ein typisches Nitrilpolymer enthält 20 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 35 Gew.-%, bezogen auf das Polymere, C₃-C₆-Alkenylnitril und von 60 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 65 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Polymere, einer Mischung von wenigstens 85 Gew.-%, bevorzugt mehr als 90 Gew.-%, bezogen auf die Mischung, eines Konjugierten Dienmonomeren mit 4 bis 6 C-Atomen und bis zu 15 Gew.-%, bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf die Mischung, an vinylaromatischen Monomeren mit 8 bis 12 C-Atomen, die unsubstituiert oder durch C₁-C₄-Alkylradikale substituiert sein können und/oder von C₁-C₃-Alkylestern der Acryl- oder Methacrylsäure. Gegebenenfalls kann das Nitrilpolymere bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das Polymere, ein oder mehrere der obengenannten funktionellen Monomeren enthalten.
Ein typisches Dienpolymer enthält wenigstens 90 Gew.-%, bezogen auf das Polymere, eines oder mehrerer konjugierter Dienmonomere mit 4 bis 6 C-Atomen, die unsubstituiert oder substituiert sein können und bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das Polymere, eines oder mehrerer der obengenannten funktionellen Monomeren.
Das Acrylatpolymer enthält üblicherweise wenigsten 60 Gew.-%, bevorzugt mehr als 80 Gew.-%, bezogen auf das Polymere, von C₁-C₈-Alkyl- oder Hydroxyalkylestern von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 6 C-Atomen, bevorzugt Acryl- oder Methacrylsäure und weniger als 40 Gew.-%, bevorzugt weniger als 20 Gew.-%, bezogen auf das Polymere, von einem oder mehreren der obengenannten funktionellen Monomere, die sich von den C₁-C₈-Alkyl- oder Hydroxyalkylestern der ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren mit 3 bis 6 C-Atomen unterscheiden.
Gewünschtenfalls kann der verwendete Latex einen zur Verstärkung dienenden Latex eines nicht kautschukartigen Polymeren enthalten, z.B. einen solchen aus Polystyrol oder sogenannten Hochstyrollatex. Erfindungsgemäß werden jedoch in besonders vorteilhafter Weise unverstärkte Kautschuklatizes, insbesondere Styrolbutadienlatizes mit einem Polymer aus 25 bis 35 Gew.-% Styrol und 65 bis 75 Gew.-% Butadien verwendet.
Die Latizes enthalten neben den Polymeren bekannterweise im allgemeinen 30 bis 45 Gew.-% Wasser und bis zu 3 Gew.-% übliche Hilfsstoffe, wie nieder- oder hochmolekulare Tenside.
Wässrige Latizes in dieser Herstellung sind allgemein bekannt, siehe z.B. Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, John Wiley & Sons, New York, Band 8 (1987), Seite 647 ff, oder Ullmann Enzyklopädie der Technischen Chemie, Verlag Chemie Weinheim, 4. Auflage, Band 19, Seite 132 ff.
Dem Kautschuklatex wird in der Regel mindestens ein Vernetzungs- oder Vulkanisationsmittel zugesetzt. Derartige Mittel sind dem Fachmann bekannt, z.B. aus E.W.Madge "Latex Foam Rubber", Maclaren & Sons, 1962. In der Regel wird ein Vernetzungssystem auf Schwefelbasis verwendet, wobei der Schwefelgehalt in der Regel 2 bis 3 Gew.-% (Trockengewicht) beträgt. Beschleuniger, beispielsweise Dithiocarbamat, Xanthat, Thiazol oder Thiuram, werden in der Regel ebenfalls zugesetzt. Zinkoxid wird in der Regel in Mengen von 1 bis 10 Gew.-% als Aktivator zugesetzt bei der Schäumstufe. Gegebenenfalls sind Antioxidantien und Füllstoffe verwendbar.
Schaumgummi wird üblicherweise dadurch hergestellt, daß ein Kautschuklatex belüftet und die erhaltene geschäumte Dispersion geformt und anschließend vernetzt wird, wobei der Begriff "formen" auch das Ausbreiten mit einschließt. Schaumgummi gemäß der Erfindung ist somit sowohl nach Formverfahren, beispielsweise den sogenannten Dunlop- oder Talalay-Verfahren, als auch nach dem Ausbreitverfahren herstellbar. Dabei entsteht beispielsweise ein Formschaum, wenn der geschäumte Latex in Formen gegossen und anschließend vulkanisiert wird.
Bevorzugt ist das Dunlop-Schaum-Schlagverfahren. Eine vulkanisationsfähig compoundierte Latexmischung wird zu einem stabilen Schaum, dem sogenannten vorgeschäumten Latex, von ca. 8 bis 12-fachem Volumen der ursprünglichen Latexmischung aufgeschlagen. Zum Schaum gibt man eine Lösung sensibilisierend wirkender Verbindungen, sogenannte Geliermittel, und füllt ihn in eine verschließbare Form. Je nach der Menge des zugesetzten Sensibilisierungsmittels bleibt der Schaum noch ca. 5 bis 10 Minuten flüssig, bevor er geliert und koaguliert. Er wird noch in der Form durch Hitzebehandlung mit Dampf oder beispielsweise heißem Wasser vulkanisiert. Beim anschließenden Waschen und Trocknen kann eine Schrumpfung von ca. 5 % eintreten.
Die Verfahrensstufen des Schäumens, Gelierens oder Härtens, Trocknens und Vernetzens sind dem Fachmann ebenso wie die hierzu verwendbaren Mittel bekannt. Werden Geliermittel verwendet, so sind solche des hitzeempfindlichen oder mit Verzögerung arbeitenden Typs geeignet. Typische geeignete derartige Mittel sind wohlbekannt und werden ebenso wie die Verfahren, in denen sie üblicherweise eingesetzt werden, u.a. in dem angegebenen Buch von Madge "Latex Foam Rubber" beschrieben. In der Regel werden mit Verzögerung arbeitende Gelierungsmittel im Dunlop-Verfahren verwendet, wohingegen hitzeempfindliche Mittel in Ausbreitungsschäumen und Flachwalzwerkstoffen Anwendung finden. Schaumgummi ist jedoch bekanntlich auch nach Verfahren herstellbar, die keine Geliermittel erfordern, nämlich nach dem sogenannten Nichtgelverfahren, zu dessen Durchführung der Kautschukschaum durch Trocknung gehärtet wird, d.h. durch Entfernen der wässrigen Phase bei erhöhter Temperatur, beispielsweise bei bis zu 200°C. Dies setzt jedoch voraus, daß genügend Stabilisierungsmittel vorhanden ist, um die Schaumstruktur aufrechtzuerhalten.
Die Eigenschaften des fertiggestellten Schaumes können modifiziert sein durch Compoundieren des Latex mit Füllstoffen, beispielsweise Ton, Kreide, Carbonate (wie Calciumcarbonat), Silikate (wie Talkum), Glimmer, Kieselerde, Calcium- und Bariumsulfat, Aluminiumhydroxid, Holzmehl, Ruß, Cellulosepulver oder pulverförmige Kunststoffe.
Die Herstellung nach der in-situ-Polymerisation beschichteter Nonwovens wird in der WO 01/56625 ausführlich beschrieben. Der Inhalt dieser Patentanmeldung ist ausdrücklich auch Bestandteil dieser Offenbarung. Statt einer Monomerlösung kann das Vlies oder Gewebe auch mit einer Polymerlösung, enthaltend Polymere mit reaktiven Gruppen, benetzt und anschließend vernetzt werden. Die Benetzung mit der Monomer- bzw. Polymerlösung kann beispielsweise durch Besprühen oder Eintauchen erfolgen. Die Vernetzung kann bei einer Temperatur von 80 bis 160°C und einer Verweilzeit von 10 bis 120 Minuten durchgeführt werden. Das Flächengewicht des eingesetzten Nonwovens kann zwischen 10 und 200 g/m² betragen, vorzugsweise beträgt das Flächengewicht 30 bis 100 g/m². Die Dicke des eingesetzten Nonwovens kann zwischen 1 und 20 mm betragen, vorzugsweise beträgt die Dicke 2 bis 10 mm.
Die nach der in-situ-Polymerisation beschichteten Nonwovens können mit einem noch nicht gehärtetem Latexschaum bestrichen werden. Üblicherweise beträgt die Schichtdicke des aufgetragenen Latexschaums zwischen 0,5 und 10 mm, bevorzugt 1 bis 5 mm. Die Schaumdichte kann zwischen 50 und 500 g/l betragen, vorzugsweise 150 bis 350 g/l.
Der noch nicht gehärtete Latexschaum wird vorzugsweise thermisch gehärtet. Dies kann bei Temperaturen von 50 bis 150°C, vorzugsweise bei 80 bis 110°C, Verweilzeiten von 1 bis 30 Minuten, bevorzugt von 2 bis 10 Minuten, und bei Überdruck oder Unterdruck, bevorzugt bei Umgebungsdruck.
Die Beschichtung mit Latexschaum kann auch in mehreren Stufen durchgeführt werden, beispielsweise in bis zu fünf Stufen, vorzugsweise werden ein bis zwei Beschichtungen durchgeführt.
Selbstverständlich kann auch ein gehärteter Latexschaum nach dem Verfahren der in-situ-Polymerisation mit einer Monomerlösung benetzt und die aufgetragenen Monomerlösung anschließend polymerisiert werden. Die Benetzung mit der Monomerlösung kann ebenfalls durch Besprühen oder Eintauchen erfolgen. Auch hier kann statt einer Monomerlösung das Vlies oder Gewebe mit einer Polymerlösung, enthaltend Polymere mit reaktiven Gruppen, benetzt und anschließend vernetzt werden. Die so erhaltenen Verbundstoffe werden sich unter den oben angegebenen Bedingungen komprimiert.
Außerdem sind unterschiedliche Kombinationen der obengenannten Arbeitschritte möglich, beispielsweise die Herstellung eines Verbundstoffs durch Aufbringen eines Latexschaumes auf ein beschichtetes Nonwoven und die anschließende in-situ-Polymeriation auf dem Verbundstoff.
Anschließend wird der so erhaltene Verbundstoff komprimiert, vorzugsweise mit einem Druck von 1 bis 20 bar, besonders bevorzugt 2 bis 10 bar, und thermisch nachbehandelt, beispielsweise bei einer Temperatur von 120 bis 220°C, vorzugsweise 140 bis 180°C, und einer Verweilzeit von 0,5 bis 10 Minuten, vorzugsweise 1 bis 5 Minuten.
Die Dicke der Verbundstoffe beträgt vor dem Komprimieren von 1 bis 20 mm, vorzugsweise 2 bis 15 mm, besonders bevorzugt 2,5 bis 10 mm. Nach dem Komprimieren beträgt die Dicke der Verbundstoffe 0,1 bis 5 mm, vorzugsweise 0,2 bis 2 mm, besonders bevorzugt 0,4 bis 1,5 mm.
Durch das Pressen wird der Verbundstoff um mindestens 50% in der Dicke reduziert, vorzugsweise um mindestens 75%, ganz besonders bevorzugt um mindestens 90%.
Beim Anfeuchten quillt der gepresste Verbundstoff wieder an. Die Dicke des Verbundstoffes nimmt dabei mindestens um 25% wieder zu, vorzugsweise um mindesten 50%, besonders bevorzugt um mindestens 75%.
Die so erhaltenen Verbundstoffe zeichnen sich durch ihre besonders niedrigen Akquisitionszeiten aus, insbesondere bei mehrfacher Beladung. Typische Werte bei der dritten Beladung sind kleiner 10 Sekunden, bevorzugt kleiner 7 Sekunden, besonders bevorzugt kleiner 5 Sekunden.
Die Zentrifugenretentionskapazität beträgt mindestens 2.000 g/m², vorzugsweise mindestens 3.500 g/m², besonders bevorzugt mindestens 5.000 g/m². Die Absorption unter Druck bei 0,3psi (4830 Pa) beträgt mindestens 1.000 g/m², vorzugsweise mindestens 2.500 g/m², besonders bevorzugt mindestens 3.500 g/m².
Entgegen dem Stand der Technik, bei dem wässrige Flüssigkeiten absorbierende Produkte aus der in-situ-Technologie vor allem als Akquisitionsschichten zum Einsatz gelangen, wird bei der vorliegenden Erfindung eine Akquisitions- und Retentionsschicht durch in-situ-Polymerisation erzeugt, die vor allem für die Gebiete der Erwachsenen-Inkontinenz geeignet sind.
Die erfindungsgemäßen wasserabsorbierenden flächigen Strukturen auf Basis von hydrophiler Schäume haben eine optimale Verteilungswirkung mit deutlich verbesserter Kapazität und Retention und sind daher ganz besonders als gemeinsame Akquisitions- und Speicherschicht in Hygieneartikeln, insbesondere Windeln für die Erwachsenen-Inkontinenz, geeignet.
Testmethoden
Free swell capacity (FSC)
Bei dieser Methode wird die freie Quellbarkeit der hochquellfähigen Polymere im Teebeutel bestimmt. Zur Bestimmung der FSC werden 0,2000 ± 0,0050 g der Polymerpartikel (Kornfraktion < 200 μm) in einem 60 × 85 mm großen Teebeutel eingeführt, der anschließend verschweißt wird. Der Teebeutel wird für 30 Minuten in einen Überschuss von 0,9 gew.-%iger Kochsalzlösung gegeben (mindestens 0,83 l Kochsalz-Lösung /1 g Polymerpulver). Der Teebeutel wird anschließend für 10 Minuten abtropfen gelassen, indem er an einer Ecke aufgehängt wird. Die Bestimmung der Flüssigkeitsmenge geschieht durch Auswägen des Teebeutels.
Zentrifugenretentionskapazität (CRC Centrifuge Retention Capacity)
Bei dieser Methode wird die freie Quellbarkeit der hochquellfähigen Polymere im Teebeutel bestimmt. Zur Bestimmung der CRC werden 0,2000 ± 0,0050 g der Polymerpartikel (Kornfraktion < 200 μm) in einem 60 × 85 mm großen Teebeutel eingeführt, der anschließend verschweißt wird. Der Teebeutel wird für 30 Minuten in einen Überschschuss von 0,9 gew.-%iger Kochsalzlösung gegeben (mindestens 0,83 l Kochsalz-Lösung/1 g Polymerpulver). Anschließend wird der Teebeutel 3 Minuten lang bei 250 G zentrifugiert: Die Bestimmung der Flüssigkeitsmenge geschieht durch Auswägen des zentrifugierten Teebeutels.
Absorption unter Druck (AUL Absorbency Under Load) 0,3 psi (4830 Pa)
Die Meßzelle zur Bestimmung der AUL 0,3 psi stellt ein Plexiglas-Zylinder mit einem Innendurchmesser von 60 mm und einer Höhe von 50 mm dar, der an der Unterseite einen angeklebten Edelstahl-Siebboden mit einer Maschenweite von 36 μm besitzt. Zu der Meßzelle gehört weiterhin eine Plastikplatte mit einem Durchmesser von 59 mm und ein Gewicht, welches zusammen mit der Plastikplatte in die Meßzelle hineingestellt werden kann. Das Gewicht von Plastikplatte und Gewicht entsprechen zusammen einer Gewichtsbelastung von 0,3 psi. Zur Durchführung der Bestimmung der AUL 0,3 psi wird das Gewicht des leeren Plexiglas-Zylinders und der Plastikplatte ermittelt und als Wo notiert. Dann werden 0,9000 ± 0,0050 g Polymerpartikel (Kornfraktion < 200 μm) in den Plexiglas-Zylinder eingewogen und möglichst gleichmäßig auf dem Edelstahl-Siebboden verteilt. Anschließend wird die Plastikplatte vorsichtig in den Plexiglas-Zylinder hineingelegt und die gesamte Einheit gewogen; das Gewicht wird als W_a notiert. Nun wird das Gewicht auf die Plastikplatte in dem Plexiglas-Zylinder gestellt. In die Mitte der Petrischale mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Höhe von 30 mm wird eine keramische Filterplatte mit einem Durchmesser von 120 mm und einer Porosität 0 gelegt und soviel 0,9 gew.-%ige Kochsalzlösung eingefüllt, daß die Flüssigkeitsoberfläche mit der Filterplattenoberfläche abschließt, ohne daß die Oberfläche der Filterplatte benetzt wird. Anschließend wird ein rundes Filterpapier mit einem Durchmesser von 90 mm und einer Porengröße < 20 μm (S&S 589 Schwarzband von Schleicher & Schüll) auf die keramische Platte gelegt. Der hydrogel-formendes Polymer enthaltende Plexiglas-Zylinder wird mit Plastikplatte und Gewicht nun auf das Filterpapier gestellt und dort für 60 Minuten belassen. Nach dieser Zeit wird die komplette Einheit aus der Petrischale vom Filterpapier herausgenommen und anschließend das Gewicht aus dem Plexiglas-Zylinder entfernt. Der gequollenes Hydrogel enthaltende Plexiglas-Zylinder wird zusammen mit der Plastikplatte ausgewogen und das Gewicht als W_b notiert.
Die Absorption unter Druck (AUL) wird wie folgt berechnet: AUL 0,3 psi [g/g] = [Wb – Wa]/[Wa – W0]
Vortex-Test
In ein 100 ml-Becherglas werden 50 ml 0,9 gew.-%ige Kochsalzlösung vorgelegt und unter Rühren bei 600 Upm mittels eines Magnetrührers 2,00 g Polymerpartikel (Kornfraktion < 200 μm) schnell so zugegeben, dass ein Klumpen vermieden wird. Es wird die Zeit in Sekunden gemessen, bis der durch das Rühren entstehende Wirbel (engt. = vortex) der Flüssigkeit geschlossen und eine glatte Oberfläche entstanden ist.
Free swell capacity (FSC) des Latexschaumstoffsystems in g/m²
Die Bestimmungsmethode der FSC des Latexschaumstoffsystems in g/m² ist beschrieben in WO-A-01/56625, Seite 31, Zeilen 13 bis 31.
Zentrifugenretentionskapazität (CRC Centrifuge Retention Capacity) des Latexschaumstoffsystems in g/m² Die Bestimmungsmethode der CRC des Latexschaumstoffsystems in g/m² ist beschrieben in WO-A-01/56625, Seite 30, Zeile 40 bis Seite 31, Zeile 11.
Absorption unter Druck (AUL Absorbency Under Load) (0.3 psi) des Latexschaumstoffsystems in g/m²
Die Bestimmungsmethode der AUL 0,3 psi des Latexschaumstoffsystems in g/m² ist beschrieben in WO-A-01/56625, Seite 30, Zeilen 17 bis 38.
Akquisitionszeit
Der offenzellige Latexschaumstoff wird in 2 mm dicke Schichten getestet (bzw. 1 bis 1,5 mm nach Kompression). Die Aufgabe von synthetischer Harnersatzlösung erfolgt durch eine Kunststoffplatte mit einem Ring in der Mitte (Innendurchmesser des Ringes 6,0 cm, Höhe 4,0 cm). Die Platte wird belastet mit zusätzlichen Gewichten, so daß die Gesamtbelastung des Latexschaumstoffs 13,6 g/cm² beträgt. Die Kunststoffplatte wird auf dem Latexschaumstoff so plaziert, daß der Mittelpunkt des Latexschaumstoffs gleichzeitig die Mitte des Aufgaberinges darstellt. Es werden dreimal 30 ml synthetische Harnersatzlösung aufgegeben. Die Lösung wird in einem Meßzylinder abgemessen und durch den Ring in der Platte in einem Schuss auf den Latexschaumstoff aufgegeben. Gleichzeitig mit der Aufgabe wird die Zeit gemessen, die zum kompletten Eindringen der Lösung in den Latexschaumstoff notwendig ist. Die gemessene Zeit wird als Akquisitionszeit 1 notiert. Danach wird der Latexschaumstoff mit einer Platte 20 min lang belastet, wobei die Belastung weiterhin bei 13,6 g/cm² gehalten wird. Danach erfolgt die zweite Aufgabe der Flüssigkeit. Die gemessene Zeit wird als Akquisiti onszeit 2 notiert. Bei der Bestimmung von Akquisitionszeit 3 wird auf die gleiche Weise verfahren.
Herstellung der hochquellfähigen Polymerpartikel zum Einsatz auf dem In-situ-Vlies In einen mittels Vakuumpumpe auf 980 mbar absolut evakuierten Laborkneter mit einem Arbeitsvolumen von 2 l (WERNER+PFLEIDERER) wird eine zuvor separat hergestellte, auf ca. 25 °C abgekühlte und durch Einleiten von Stickstoff inertisierte Monomerlösung eingesaugt. Die Monomerlösung setzt sich wie folgt zusammen: 825,5 g Wasser, 431 g Acrylsäure, 359 g 50 gew.-%ige Natronlauge und 2,2 g ethoxiliertes Trimethylolpropantriacrylat (Sartomer^® SR 9035 der Firma Cray Valley). Zur besseren Inertisierung wird der Kneten evakuiert und anschließend mit Stickstoff belüftet. Dieser Vorgang wird dreimal wiederholt. Anschließend wird eine Lösung aus 1,2 g Natriumpersulfat, gelöst in 6,8 g Wasser, und nach weiteren 30 Sekunden eine weitere Lösung, bestehend aus 0,024 g Ascorbinsäure, gelöst in 4,8 g Wasser, eingesaugt. Es wird mit Stickstoff gespült. Ein auf 75 °C vorgeheizter Mantelheizkreislauf (Bypass) wird auf den Knetermantel umgestellt, die Rührerdrehzahl auf 96 UpM erhöht. Nach einsetzender Polymerisation und Erreichen von T_max wird der Mantelheizkreislauf wieder auf Bypass umgestellt und 15 Minuten ohne Heizung/Kühlung nachpolymerisiert, anschließend gekühlt, das Produkt ausgetragen und die entstandenen Gelpartikel auf Blechen mit Drahtnetzboden bei 160°C im Umlufttrockenschrank getrocknet, anschließend gemahlen und gesiebt.
Die Eigenschaften sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen. Tabelle 1: Absorptionsprofil des hochquellfähigen Polymermaterials
Herstellung des polyacrylatbeschichteten Vlieses
Zur Herstellung des polyacrylatbeschichteten Vlieses wurde die Anmeldung WO-A-01/56625 zugrunde gelegt, in der die Methodik beschrieben wird ein Polyestervlies mit einer zu einem hydrogelbildenen Polymerisat polymerisierbaren Monomermischung zu beschichten und in-situ zu vernetzen und polymerisieren. Als Vlies wird ein Polyester-Nonwoven der Bezeichnung HDK-210, erhältlich von HDK-Industries, Inc. Rogersville, TN, Basisgewicht 55 g/m² zugrunde gelegt.
Die Zusammensetzung der Monomerlösung ist analog zum Beispiel 4, angegeben in WO-A-01/56625 auf Seite 28, Zeilen 31 bis 42, wie folgt: Eine wässrige Acrylsäurelösung wird aus 306 g Acrylsäure, 334 g Wasser, 255 g 50 gew.-%iger Natronlauge, 9,1 g Sartomer^® SR-9035 (ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat der Firma Cray Valley) und 1,5 g 2,2'-Azobis[2-(2-Imidazolin-2- yl)propan]dihydrochlorid hergestellt. Die wässrige Lösung wird durch Einleiten von Stickstoff von Sauerstoff befreit und mit 45 Gew.-% hochquellfähigem Polymer der Korngröße < 105 μm, hergestellt gemäß obiger Beschreibung, versetzt.
Die Beschichtung und Polymerisation des Polyestervlieses erfolgt analog der Beschreibung in WO-A-01/56625, Seite 29, Zeile 38 bis Seite 30, Zeile 15, indem die wässrige Monomerlösung mittels der angegebenen Sprühvorrichtung auf das Nonwoven aufgesprüht und in der angegebenen Weise bestrahlt, getrocknet und getestet wird.
Für das polyacrylatbeschichtete Vlies bzw. das unbeschichtete Vlies als Vergleich ergeben sich folgende Eigenschaften: Tabelle 2: Absorptionsverhalten des beschichteten und unbeschichteten Vlieses
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
Beispiele
Herstellung der Schäume
Die in den Schaumrezepten angegebene Mischung wird mit einem Ultraturrax-Rührer bei hoher Umdrehungszahl etwa 1 Minute gerührt und dadurch geschäumt. Der Schaum wird in der angegebenen Dicke auf das Vlies übertragen und in der angegebenen Weise weiterbehandelt.
Beispiel 1
Latexschaumrezept 1 (hydrophil):

40 Tl. Wasser
3 Tl. Ammoniak konz.
0,5 Tl. Pigmentverteiler A
40 Tl. China Clay SPS
100 Tl. Styronal^® PR 8726 X
100 Tl. Acronal^® LA 471 S
1 Tl. Lumiten^® Compo I-DS 3525
5 Tl. Ammoniumstearatlösung 35 %ig
5 Tl. Aerosol 18
40 Tl. Latekoll^® D
pH-Wert: ca. 9,1
Viskosität Haake VT 02 Sp.1: 32 dPas

Pigmentverteiler A ist eine wässrige Ammoniumpolyacrylatlösung der BASF Aktiengesellschaft. China Clay SPS ist ein Aluminiumsilikathydrat (Kaolin). Styronal® PR 8726 X ist eine wässrige Styrol/Butadien-Dispersion der BASF Aktiengesellschaft. Acronal® LA 471 S ist eine wässrige Acrylsäureester/Acrylnitril-Dispersion der BASF Aktiengesellschaft. Lumiten^® Compo 1-DS 3525 ist ein Natriumdiethylhexylsulfosuccinat der BASF Aktiengesellschaft. Aerosol 18 ist Dinatrium-N-oktadezyl-sulfosuccinamat der Cytec Ind. Inc., NJ. Latekoll^® D ist eine anionische Acrylsäureester/Carbonsäure-Dispersion der BASF Aktiengesellschaft.
Ein polyacrylatbeschichtetes Vlies wurde mit Latexschaumrezept 1 schaumbeschichtet:
Nassauflage: 2 mm
Schaumdichte: 250 g/l
Trocknung: 5 min bei 100 ^⍛C
Kompression bei 4 bar
Nachbehandlung 2 min bei 160 ^⍛C
Vergleichsbeispiel 1 Es wurde verfahren wie in Beispiel 1. Statt des polyacrylatbeschichteten Vlieses wurde ein wasserstrahlverfestigtes Zellwollvlies (100 g/m²) verwendet.
Beispiel 2
Es wurde verfahren wie in Beispiel 1. Das schaumbeschichtete Vlies wurde nicht komprimiert.
Vergleichsbeispiel 2
Es wurde verfahren wie in Beispiel 2. Statt des polyacrylatbeschichteten Vlieses wurde ein wasserstrahlverfestigtes Zellwollvlies (100 g/m²) verwendet.
Beispiel 3
Ein wasserstrahlverfestigtes Zellwollvlies (100 g/m²) wurde mit Latexschaumrezept 1 schaumbeschichtet:
Nassauflage: 0,7 mm
Schaumdichte: 250 g/l
Trocknung: 5 min bei 100 ^⍛C
Die getrocknete Latexschaumstoffschicht wird mit obiger Monomerlösung (Die Zusammensetzung der Monomerlösung ist analog zum Beispiel 4, angegeben in WO-A- 01/56625 auf Seite 28, Zeilen 31 bis 42.), so dass sich ein Flächengewicht an Polyacrylat (Beschichtung) von 280 g/m² ergibt.
Trocknung: 5 min bei 100 ^⍛C
Kompression bei 4 bar
Nachbehandlung 2 min bei 160 ^⍛C
Beispiel 4
Latexschaumrezept 2 (hydrophil):

3 Tl. Ammoniak konz.
40 Tl. Speswhite (Kaolin)
140 Tl. Lutofan^® DS 2379 X
80 Tl. Styrofan^® PR 8726
5 Tl. Empimin LR 28
7 Tl. Ammoniumstearatlösung 35 %ig
7 Tl. Aerosol 18
1 Tl. Latekoll^® D 25 %ig
pH-Wert: 9,6
Viskosität Haake VT 02 Sp.1: ca. 20–25 dPas

Speswhite ist ein Aluminiumsilikathydrat (Kaolin). Lutofan^® DS 2379 X ist eine wässrige Styrol/Butadien-Dispersion der BASF Aktiengesellschaft. Styrofan^® PR 8726 ist eine wässrige Styrol/Butadien-Dispersion der BASF Aktiengesellschaft. Empimin^®LR 28 ist Natriumlaurysulfat der Huntsman Chemicals.
Ein polyacrylatbeschichtetes Vlies wurde mit Latexschaumrezept 2 schaumbeschichtet:
Nassauflage: 2 mm
Schaumdichte: 250 g/l
Trocknung: 5 min bei 100 ^⍛C
Kompression bei 4 bar
Nachbehandlung 2 min bei 160 ^⍛C
Vergleichsbeispiel 4
Es wurde verfahren wie in Beispiel 4. Statt des polyacrylatbeschichteten Vlieses wurde ein wasserstrahlverfestigtes Zellwollvlies (100 g/m²) verwendet.
Beispiel 5
Latexschaumrezept 3 (hydrophob):

40 Tl. Wasser
3 Tl. Ammoniak konz.
0,5 Tl. Pigmentverteiler A
40 Tl. China Clay SPS
100 Tl. Styronal^® PR 8726 X
100 Tl. Acronal^® LA 471 S
10 Tl. Kappaphob T2/161
9 Tl. Ammoniumstearatlösung 35 %ig
1 Tl. Aerosol 18
46 Tl. Latekoll^® D
pH-Wert: ca. 9,0
Viskosität Haake VT 02 Sp.1: 35 dPas

Kappaphob T2/161 ist ein Hydrophobierungsmittel der Kapp-Chemie GmbH, DE.
Ein gemäß Beispiel 1 schaumbeschichtetes polyacrylatbeschichtetes Vlies wurde mit Latexschaumrezept 3 erneut schaumbeschichtet:
Nassauflage: 0,7 mm
Schaumdichte: 250 g/l
Trocknung: 5 min bei 100 ^⍛C
Kompression bei 4 bar
Nachbehandlung 2 min bei 160 ^⍛C
Vergleichsbeispiel 5
Es wurde verfahren wie in Beispiel 5. Statt des schaumbeschichteten polyacrylatbeschichtetem Vlies wurde ein schaumbeschichtetes wasserstrahlverfestigtes Zellwollvlies (100 g/m²) erneut schaumbeschichtet.
Bei den gemäß obigen Angaben hergestellten Schaumproben wurden Untersuchungen angestellt. Gemessen wurden die Aufnahmegeschwindigkeit (Akquisitionszeit). Die Messergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt: Tabelle 3: Akquisitionszeit
Für das polyacrylatbeschichtete Vlies bzw. das unbeschichtete Vlies als Vergleich ergeben sich folgende Eigenschaften: Tabelle 4: Absorptionsverhalten des Latexschaumsystems
Es hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäßen Latexschaumstoff-Systeme ein hervorragendes Akquisitionsverhalten aufweisen. Entgegen anderen Vlies-Schichten, bei denen unabhängig von deren Beschichtung die Akquisitionszeiten bei der zweiten bzw. dritten Flüssigkeitsaufgabe durchwegs ansteigen, wird im erfindungsgemäßen System ein stetiges Abfallen der Zeiten beobachtet, was bedeutet, dass der Latexschaum vor allem im feuchten Zustand eine schnelle Absorption aufweist.
Die Beschaffenheit des Schaumes entscheidet über die erste Akquisitionszeit. Bei den unkomprimierten Schäumen (Beispiel 2) und bei den mit hydrophobem Schaumstoff laminierten Systemen (Beispiel 5) liegt die erste Akquisitionszeit höher. Beeindruckend ist die hohe Retention im Latexschaumstoff, wie die Vergleichsdaten aus Tabelle 2 bzw. Tabelle 4 zeigen.
Die extrem geringe Schichtdicke erlaubt den direkten Einbau in den Hygieneartikel in der Funktion als Akquisitions- und Retentionsschicht, so dass ein Einsatz selbst bei der Erwachsenen-Inkontinenz möglich ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung von wasserabsorbierenden flächigen Strukturen auf Basis von hydrophilen Schäumen, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch (i) Verbinden eines nach der in-situ-Polymerisation beschichteten Nonwovens mit einem noch nicht gehärteten hydrophilen Latexschaum und Härten des Schaumstoffs durch Erhitzen des Verbundes, (ii) in-situ-Polymerisation von Monomeren, die superabsorbierende Polymere bilden, auf einem flächigen, gehärteten hydrophilen Latexschaum oder (iii) Auftragen von reaktive Seitengruppen enthaltenden Polymeren auf einen flächigen, hydrophilen, gehärteten Latexschaum und Vernetzen der reaktive Gruppen enthaltenden Polymeren mit mindestens einem Vernetzen erhaltener Verbund komprimiert wird, so dass flächige Strukturen erhalten werden, die in der Dicke um mindestens 50% reduziert sind und erst im feuchten Zustand um mindesten 25% wieder anquellen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Nonwoven Vliese aus natürlichen und/oder synthetischen Fasern einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Nonwoven Vliese aus synthetischen Fasern einsetzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der in-situ-Polymerisation Säuregruppen aufweisende monoethylenisch ungesättigte Monomere in Gegenwart von mindestens zwei reaktive Gruppen aufweisenden Vernetzern polymerisiert.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die monoethylenisch ungesättigten Monomere Mischungen aus Acrylsäure und deren Alkalisalzen sind.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Neutralisationsgrad der Mischung aus Acrylsäure und deren Alkalisalzen mindestens 40% beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Latex wäßrige Dispersionen einsetzt, die durch Polymerisieren von Styrol mit mindestens einem copolymerisierbaren Monomeren aus der Gruppe Butadien, Isopren und/oder α,β-ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren oder von (Meth)acrylsäureestern von einwertigen Alkoholen mit 1 bis 12 C-Atomen jeweils nach Art einer Emulsionspolymerisation erhältlich sind.
Wasserabsorbierende flächige Strukturen, erhältlich nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 7.
Wasserabsorbierende flächige Strukturen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Akquisitionzeit bei der dritten Beladung höchstens 10 s beträgt.
Wasserabsorbierende flächige Strukturen nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifugenretentionskapazität mindestens 2000 g/m² beträgt.
Hygieneartikel enthaltend wasserabsorbierende flächige Strukturen nach einem der Ansprüche 8 bis 10.
Hygieneartikel nach Anspruch 11, wobei die wasserabsorbierenden flächigen Strukturen gemeinsame Akquisitions- und Speicherschicht sind.
Hygieneartikel nach Anspruch 11 oder 12, bei dem es sich um eine Windel für die Erwachsenen-Inkontinenz handelt.
Verwendung der wasserabsorbierenden flächigen Strukturen gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 in Hygieneartikeln für die Erwachsenen-Inkontinenz.
Verwendung der wasserabsorbierenden flächigen Strukturen gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 als gemeinsame Akquisitions- und Speicherschicht.