DE69027403T2

DE69027403T2 - Wasserabsorbierende Schaumstoffe aus Latex

Info

Publication number: DE69027403T2
Application number: DE69027403T
Authority: DE
Inventors: Dai W Kim; Steven F Nielsen
Original assignee: Hoechst Celanese Corp
Current assignee: CNA Holdings LLC
Priority date: 1989-11-09
Filing date: 1990-11-07
Publication date: 1996-10-31
Anticipated expiration: 2010-11-08
Also published as: EP0427219A2; ES2088401T3; DE69027403D1; FI905553A0; EP0427219A3; US5011864A; EP0427219B1; ATE139244T1

Description

(c) Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft wasserabsorbierende Polymergegenstände und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Insbesondere offenbart die Erfindung ein absorbierendes Polymer auf Stärke- oder Cellulosebasis, das mit einem schäumbaren Latexpolymer unter Bildung eines Latexschaumpolymers kombiniert wird, das ein wasserabsorbierendes Polymer innerhalb seiner Struktur enthält.
Die Erfindung offenbart weiterhin einen Latexpolymerschaum, der sowohl ein wasserabsorbierendes Polymer als auch Chitosan (Chitin) (im folgenden wird der Ausdruck "Chitin" oder "Chitosan" beide umfassen) innerhalb seiner Struktur enthält.

2. Stand der Technik

In letzter Zeit besteht Interesse an der Herstellung absorbierender Materialien, insbesondere zur Verwendung in Produkten wie Damenbinden, Windeln, Einwegstaubtüchern usw. Einige der Materialien des Standes der Technik, die zur Bildung dieser Produkte verwendet werden, sind ungewebte Textilstoffe, Papiere, Fasermassen, schwammige Urethanharze, natürliche Schwämme und dergleichen. Diese Materialien zeigen jedoch ein relativ geringes Wasseraufnahmevermögen, so daß sie das Bedürfnis nach einem kleinvolumigen, hochgradig wasserabsorbierenden Material nicht befriedigen.
Ersatzstoffe für diese Materialien, wie vernetzte Polyethylenoxide, vernetzte Polyvinylalkohole und hydrolysierte Produkte von Stärke-Polyacrylnitril-Pfropfpolymeren sind vor kurzem auf dem Markt erschienen. Während diese Produkte ein erhöhtes Wasseraufnahmevermögen zeigen, leiden sie auch insofern unter erheblichen Nachteilen, als ihr Wasseraufnahmevermögen immer noch nicht groß genug ist, um ihre Kosten und die Schwierigkeiten bei ihrer Herstellung zu rechtfertigen. Außerdem führen einige dieser Materialien zu Entsorgungsproblemen, da sie nicht biologisch abbaubar sind.
US-A-4,000,028 lehrt einen zerkleinerten Schaumstoff, der auf eine getrennte Schicht aus einem faserartigen absorbierenden Material geklebt ist. Bei dem zerkleinerten Schaumstoff handelt es sich im wesentlichen um eine nichtabsorbierende Trägerschicht Die faserartige absorbierende Schicht enthält nicht die absorbierenden Teilchen der vorliegenden Erfindung.
Die Japanische Offenlegungsschrift JP-A-57-92,032 (1982) offenbart einen Polyurethanschaum, der ein geeignetes wasserabsorbierendes Polymer enthält, wobei die Größe des wasserabsorbierenden Harzes im Bereich von etwa 200 bis 400 µm liegt. Diese Offenlegungsschrift offenbart nicht die Kombination eines wasserabsorbierenden Polymers mit einem Latexschaum.
US-A-4,725,428 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzten, superabsorbierenden Polyurethanschaums, der eine Vielzahl von Polycarbonyl-Struktureinheiten enthält, die über wenigstens eine Urethan-, Thiourethan- oder Harnstoffbindung kovalent an das Polyurethan gebunden sind. Siehe auch US-A- 4,725,629. Keines dieser beiden Patente offenbart jedoch die Kombination eines wasserabsorbierenden Polymers mit einem Latexschaum.
Ein biologisch abbaubares, hochgradig wasserabsorbierendes Polymer ist in US-A-4,076,663 offenbart. Während die Harze dieses Patents ein erhöhtes Wasseraufnahmevermögen zeigen, ist ihre Verwendung darauf beschränkt, daß man sie mit Damenbinden, Windeln und anderen solchen Produkten mischt, wobei die Harze in Teilchen- oder Pulverform verwendet werden. Dieses Verfahren offenbart also nicht die Verwendung dieses wasserabsorbierenden Harzes innerhalb einer begrenzten Struktur oder zur Verwendung mit anderen Polymeren innerhalb einer geschäumten Latexstruktur.
US-A-4,454,268, 4,337,181 und 4,133,784 offenbaren verschiedene Typen von Folien, die teilweise wasserabsorbierende Polymere umfassen. Während diese Patente wasserabsorbierende Polymere auf Stärkebasis offenbaren, die aus einer Kombination von Stärke und Ethylen/Acrylsäure-Copolymeren hergestellt werden, offenbaren sie nicht das hier offenbarte wasserabsorbierende Polymer oder das Gemisch eines wasserabsorbierenden Polymers mit einem herkömmlichen latexschäumbaren Polymers unter Bildung eines Latexschaums, der ein hohes Wasseraufnahmevermögen zeigt.
US-A-3, 669,103 offenbart wasserquellbare, wasserunlösliche polymere Sorbentien für die Absorption wäßriger Flüssigkeiten, wobei die polymeren Sorbentien leicht vernetzte Polymere sind. Dieses Patent offenbart die Verwendung eines Polyurethanschaums als Träger für das polymere Absorbens. Es offenbart jedoch nicht die Verwendung eines wasserabsorbierenden Polymers im allgemeinen, des hier offenbarten wasserabsorbierenden Polymers oder eines Latexschaumträgers.
Latexmaterialien, insbesondere Latexschäume, sind seit vielen Jahren wohlbekannt. Die größte Einzelverwendung von Latex ist heute die Verwendung in Schaumgummi. Latexschäume werden häufig in Matratzen, Kissen, Sitzpolstern, Teppichrückseitenbeschichtungen und Textilschaumlaminaten verwendet. Latexschäume finden auch Verwendung zur Herstellung von Polsterungen in vielen Typen von Textilstoffen, wie Sportkleidung.
Wegen ihres weiten Anwendungsbereichs gibt es zahlreiche Verfahren zur Herstellung von Latexschäumen. Siehe zum Beispiel US-A-3,650,995, 4,205,103 und 4,174,415. Während es zahlreiche Patente für Latexschäume gibt, offenbart keines die Verwendung eines Latexschaums, der innerhalb seiner Struktur ein wasserabsorbierendes Polymer auf Cellulosebasis enthält, oder ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials, und keines offenbart die Verwendung eines Latexschaums, der innerhalb seiner Struktur sowohl ein wasserabsorbierendes Polymer auf Cellulosebasis als auch Chitin enthält, oder ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials.
Eine der neuesten Verwendungen für superabsorbierende Materialien ist die als Wundverband oder als Abdeckung für Verletzungen. Chitin oder seine deacylierte Form, Chitosan, eignen sich auch als biopolymere Pulver zur Unterstützung der Behandlung von Wunden und Verletzungen. Chitosan ist ein Glucosaminoglycan, das ein Hauptbestandteil der Schalen von Krabben, Krebsen und Hummern, der Zellwände von Fadenpilzen und der Außenskelette von Insekten ist. Die Verwendung von Chitosan als biopolymeres Pulver wurde zum Beispiel in mehreren Patenten von Balassa beschrieben. Siehe US-A-3,903,268, 3,911,116 und 3,914,413. Zu den weiteren Patenten, die die Verwendung von Chitosan offenbaren und einige seiner Eigenschaften beschreiben, gehören US-A-4, 018,678, 4,609,470, 4,613,502 und 4,659,700.
Im medizinischen Bereich wirkt Chitosanpulver als biopolymeres Regenerationsmaterial. In einer Wunde depolymerisiert es sehr langsam, wobei seine monomeren Bestandteile in der Wunde wirksam in eine Stoffwechselreaktion eintreten. Auf diese Weise trägt das Pulver zur Regeneration des beschädigten Hautgewebes bei.
Wegen der biopolymeren Merkmale von Chitosan ist es nicht überraschend, daß es speziell für die Verwendung als Wundverband mit verschiedenen Materialien kombiniert wird. Zum Beispiel offenbart US-A-4,460, 642 die Verwendung einer Polytetrafluorethylenfibrillenmatrix, die hydrophile Absorbentien einschließlich Chitin und Chitosan enthält.
Die Verwendung von Chitosan mit Gelatine unter Bildung eines chirurgischen Verbands oder Wundverbands, um den Heilprozeß zu unterstützen, ist ebenfalls in US-A-4,572,906 offenbart. Die Kombination eines Polyvinylalkohols mit einem Chitosansalz unter Bildung eines Films ist in US-A-3,962,158 offenbart. Weitere Bezugnahmen auf die Verwendung von Chitosan mit anderen Materialtypen zur Bildung von Wundverbänden sind zum Beispiel in US-A- 3,632,754 und 4,570,629 offenbart.
Während alle diese Chitosan-Patente die Verwendung von Chitosan in Kombination mit bestimmten herkömmlichen Materialien für die Herstellung von Wundverbänden und anderen chirurgischen Materialien offenbaren, offenbart keines seine Kombination mit einem superabsorbierenden Polymer, das in einen Latexschaum eingebunden ist . Die Kombination dieser Materialien ergibt gegenüber Produkten des Standes der Technik erheblich verbesserte Materialien.
Entsprechend ist es ein Ziel dieser Erfindng, Latexschäume herzustellen, die innerhalb ihrer Struktur wasserabsorbierende Polymere enthalten.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, wasserabsorbierende Latexschäume zu offenbaren, die wasserabsorbierende Polymere innerhalb ihrer Struktur enthalten und die sich für die Absorption von Flüssigkeiten eignen, während sie ihre Form beibehalten.
Es ist noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Latexschäumen zu offenbaren, die wasserabsorbierende Polymere enthalten, welche unter Bildung eines wasserabsorbierenden Latexschaumlaminats an eine Trägerschicht gebunden sind.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, Latexschäume herzustellen, die innerhalb ihrer Struktur sowohl wasserabsorbierende Polymere als auch Chitinbiopolymere enthalten.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, wasserabsorbierende Latexschäume zu offenbaren, die sowohl wasserabsorbierende Polymere als auch Chitinbiopolymere innerhalb ihrer Struktur enthalten und die sich für die Absorption von Flüssigkeiten eignen, während sie ihre Form beibehalten.
Es ist noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Latexschäumen zu offenbaren, die sowohl wasserabsorbierende Polymere als auch Chitinbiopolymere enthalten, wobei an dem Latexschaum eine Rückenbeschichtung unter Bildung eines chitinhaltigen wasserabsorbierenden Latexschaumlaminats befestigt ist.
Es ist noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Latexschaums zu offenbaren, der sowohl wasserabsorbierende Polymere als auch Chitinbiopolymere enthält und sich als Wund- oder chirurgischer Verband eignet.
Diese und weitere Ziele sowie der Umfang, die Natur und die Anwendbarkeit dieser Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung hervorgehen.

(d) Kurzbeschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff bereitgestellt, hergestellt durch das Verfahren:
a. Herstellen eines Latexpolymermaterials, das aus Acryllatex, Styrol/Butadien-Kautschuklatex, Polyethylenlatex, Vinylacetatlatex, Vinylacetat/Acryl-Copolymerlatex, Polyvinylchloridlatex, Nitrillatex und Styrolacryllatex ausgewählt ist;
b. Schäumen des Latexpolymermaterials;
c. Mischen des geschäumten Latexpolymermaterials mit wasserabsorbierenden Polymerteilchen mit einer Größe von 0,5 bis 1000 µm, wobei die Polymerteilchen nicht mehr als 75 Gew.-% des Gemischs umfassen, wobei die Polymerteilchen Polyvinylpyrrolidon, sulfoniertes Polystyrol, Polysulfoethylacrylat, Poly(2-hydroxyethylacrylat), Polyacrylamid, Polyacrylsäure, Alkalimetailsalze von Polyacrylsäure, stärkemodifizierte Polyacrylsäuren, Alkalimetallsalze von stärkemodifizierten Polyacrylsäuren, hydrolysiertes Polyacrylnitril oder Alkalimetallsalze von hydrolysiertem Polyacrylnitril umfassen; und
d. Trocknen des Gemischs des geschäumten Latexpolymermaterials und der Polymerteuchen.
Die durch dieses Verfahren hergestellten Produkte können in denjenigen Bereichen sehr nützlich sein, bei denen ein hohes Wasseraufnahmevermögen entscheidend ist, wie zur Verwendung bei Windeln und Damenbinden, Verpackungsmaterial für Produkte, bei denen die Einwirkung von Wasser vermieden werden muß, und andere Produkte, bei denen ein hohes Wasseraufnahmevermögen eines geschäumten Materials wichtig ist. Außerdem kann dieses Produkt mit einer porösen Deckschicht kombiniertwerden, damit der wasserabsorbierende Latexschaum Flüssigkeit durch die poröse Deckschicht saugen kann, um wasserabsorbierende Materialien zur Verwendung bei der Lebensmittelverpackung usw. zu bilden. Außerdem kann dieses wasserabsorbierende Latexmaterial zusammen mit Sportkleidung, wie Fußbekleidung, Sporthandschuhen usw., verwendet werden. Dieses Produkt absorbiert nicht nur Feuchtigkeit, sondern, wenn es mit einem flüssigkeitsundurchlässigen Produkt kaschiert ist, hält es auch die Feuchtigkeit von der Hautoberfläche des Individuums ab, das das Produkt verwendet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff bereitgestellt, der sowohl ein superabsorbierendes Polymer als auch Chitin enthält und wie oben beschrieben hergestellt ist, wobei aber in Schritt c. teilchenförmiges Chitin oder Chitosan mit dem geschäumten Latexpolymermaterial und den Polymerteilchen gemischt wird.
Die durch dieses Verfahren hergestellten Produkte können in denjenigen Bereichen sehr nützlich sein, bei denen die Kombination aus einem hohen Wasseraufnahmevermögen und einem Wundbehandlungsbiopolymer entscheidend ist, wie zur Verwendung als Wundverbände, chirurgische Verbände und Verpackungsmaterial für biologische Materialien. Außerdem kann dieses Produkt mit einer porösen Deckschicht kombiniert werden, damit der wasserabsorbierende Latexschaum Flüssigkeit durch die poröse Deckschicht in das wasserabsorbierende Material saugen kann, wobei man ein laminiertes Material erhält. Dieses Produkt absorbiert nicht nur Feuchtigkeit, sondern, wenn es mit einem flüssigkeitsundurchlässigen Produkt kaschiert ist, hält es auch die Feuchtigkeit von der äußeren Oberfläche des Produkts ab. Dieses Produkt kann wichtige Anwendungen in der medizinischen Praxis haben.

(e) Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten wasserabsorbierenden Polymere sind feste, wasserunlösliche, aber wasserquellbare Polymere, die ein Vielfaches ihres eigenen Gewichts an Wasser oder wäßrigen Lösungen absorbieren können. Diese Produkte sind Polymere aus wasserlöslichen Acryl- oder Vinylmonomeren, die mit einem polyfunktionellen Reaktanten leicht vernetzt sind. Zu diesen vernetzten Polymeren gehören die oben genannten.
Geeignete wasserabsorbierende Polymere können hergestellt werden, indem man Acrylsäure und Stärke in einem wäßrigen Medium unter Verwendung eines polyfunktionellen Monomers, z.B. N,N-Alkylenbis(acrylamid), als Vernetzungsmittel polymerisiert. Dieses Verfahren ist in US-A-4,076,663 beschrieben. Wasserabsorbierende Polymere können auch, wie es in US-A-4,340,706 beschrieben ist, durch die inverse Polymerisation von Acrylsäure und anschließende Vernetzung mit einer polyfunktionellen Komponente, z.B. Epichlorhydrin, hergestellt werden. Weitere wasserabsorbierende Polymere und Verfahren zu ihrer Herstellung sind zum Beispiel in US-A- 4,654,039, 3,669,103 und 3,670,731 offenbart.
Die wasserabsorbierenden Polymere, die für diese Erfindung besonders gut geeignet sind, sind die inus-A-4,076,663 beschriebenen. Diese wasserabsorbierenden Polymere haben eine Teilchengröße von 0,5 µm bis 450 µm und weiter bis 1000 µm und können wenigstens das 15fache ihres Gewichts an einer wäßrigen Flüssigkeit absorbieren. In einer bevorzugten Ausführungsform liegen überlegene Absorptionsvermögen vor, wenn die wasserabsorbierenden Polymerteilchen eine Größe von weniger als 30 µm haben. Am meisten bevorzugt werden die wasserabsorbierenden Polymerteilchen zu einem feinen Pulver mit einer Teilchengröße von weniger als 5 µm reduziert. Diese Teilchen zeigen ein Wasseraufnahmevermögen von mehr als dem 35fachen ihres Gewichts.
Diese wasserabsorbierenden Polymerteilchen quellen auf, wenn sie wäßrige Flüssigkeiten absorbieren. Die Teilchen behalten ihre ungefähre Form und Geometrie bei, aber ihre Abmessungen werden stark vergrößert.
Bei der Herstellung der Gegenstände dieser Erfindung können die wasserabsorbierenden Polymere auch mit anderem teilchenförmigem Material gemischt werden, das in Wasser und organischen Flüssigkeiten unlöslich ist und Flüssigkeiten absorbieren oder adsorbieren kann. Ein Beispiel für eine andere teilchenförmige Substanz sind natürlich vorkommende Cellulosematerialien, wie Sägemehl, zerkleinerte Maiskolben, Baumwollfaserreste (Linters) und Holzzellstoff. Ein weiterer Typ von teilchenförmiger Substanz, die für diese Erfindung geeignet ist, ist Silicagel, das Flüssigkeiten absorbieren kann. Weitere geeignete Absorbentien sind Molekularsiebzeolithe, aktiviertes Aluminiumoxid und Calciumsulfat, das auch unter dem Handelsnamen Drierite bekannt ist.
Ionenaustauscherharze können ebenfalls als ein weiteres teilchenförmiges Material in Kombination mit den wasserabsorbierenden Polymeren dieser Erfindung verwendet werden. Besonders geeignete Ionenaustauscherharze sind die stark sauren Kationenaustauscherharze.
Weitere teilchenförmige Stoffe, die mit den wasserabsorbierenden Polymeren zur Verwendung in dieser Erfindung gemischt werden können, sind Tonmineralien, wie Kaolin, Montnorillonit, Illit, Vermiculit, Glauconit und Attapulgit. Diese Tonmineralien sind Gemische von Metalloxiden, z.B. Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Kaliumoxid und Siliciumoxid, und liegen im allgemeinen in amorphem Zustand vor.
Sobald das wasserabsorbierende Polymer hergestellt ist und, falls zweckmäßig, mit einem anderen teilchenförmigen Material kombiniert wurde, wird es mit einem geschäumten Latexmaterial gemischt. Bei der Herstellung des wasserabsorbierenden Polymerlatexschaums kann jeder herkömmliche Latex verwendet werden. Zum Beispiel kann der Latex aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Acryllatex, Styrol/Butadien-Kautschuk, Polyethylen, Vinylacetat, Vinylacetat/Acryl-Copolymeren, Polyvinylchlorid-Copolymeren, Nitrilen, Vinylacetat-Homopolymeren und Styrolacrylpolymeren besteht, wobei Acryl- oder Styrol/Butadien-Kautschuklatex die bevorzugten Latices sind.
Der bevorzugte Latexschaum hat einen geringen Wasser- und einen hohen Luftgehalt. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Prozentgehalt an Wasser im Latexschaum weniger als 60 Gew.-%.
Vor dem Schäumen können bestimmte Treibmittel zu dem Latex gegeben werden, um die Schäumungsneigung des Latex zu verstärken oder um zu der Schaumstruktur vernetzende oder andere spezifische Züge hinzuzufügen. Jedes herkömmliche Latextreibmittel oder -vernetzungsmittel kann verwendet werden, wie Ammoniumstearat, Phosphorsäureester, ethoxylierte Alkohole, Azodicarbonamid, Natriumlaurylsulfat, Sulfosuccinamate und Monoestersulfosuccinate. Zu den bevorzugten Latextreibmitteln gehören Natriumlaurylsulfat und Sulfosuccinamate.
Vor dem Schäumen des schäumbaren Latexpolymers können auch zusätzliche Produkte zu dem schäumbaren Latex gegeben werden, wie Tenside, Füllstoffe oder ungewebte Fasern, um die Eigenschaften des Latexschaums zu verbessern. Um die Oberflächenabsorption zu unterstützen, können in einer bevorzugten Ausführungsform vor dem Schäumungsvorgang zum Beispiel Tenside, wie Tenside des Pluronic- Typs, hinzugefügt werden. Diese Produkte verstärken das Absorptionsvermögen der Latexschäume, indem sie die Geschwindigkeit erhöhen, mit der das Wasser durch die Oberfläche des Schaums tritt.
Das Latexmaterial wird nach irgendeinem herkömmlichen Schäumungsverfahren geschäumt und wird vorzugsweise durch mechanische Mittel geschäumt, wobei eine kommerziell erhältliche Ausrüstung verwendet wird, die von Firmen wie Oakes, Latex Equipment Sales and Services, XKG (Reddy, Pennsylvania), oder Gaston County Sales and Services Corporation (Stanley, North Carolina) hergestellt wird.
Bei der Dicke des Latexschaums kann es sich um jede herkömmliche Dicke handeln, die beim Gießen von Latexschäumen verwendet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform sollte die Dicke des Schaums jedoch geringer sein als 100 ml. Durch Beschränken der Dicke des Schaums auf weniger als 100 ml behält der Latexschaum sein hohes Wasseraufnahmevermögen. Wenn die Dicke des Schaums 100 ml überschreitet, kann das Wasseraufnahmevermögen des Schaums reduziert werden, oder die Absorptionszeit kann erhöht werden.
Nachdem das Latexmaterial geschäumt ist, werden die wasserabsorbierenden Polymermaterialien mit dem Latexschaum gemischt. Jedes in der Industrie bekannte herkömmliche Mischverfahren kann zum Mischen des wasserabsorbierenden Polymers mit dem Latexschaum verwendet werden. Zum Beispiel kann das wasserabsorbierende Polymer mechanisch in den Schaum eingemischt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die wasserabsorbierenden Polymerteilchen in den Latexschaum gesprüht, der auf ein ungewebtes Textilsubstrat gegossen wurde. Um das Sprühen der wasserabsorbierenden Teilchen zu bewirken, werden die Teilchen in dem Sprühmedium, wie Luft, Stickstoff oder einer anderen gasförmigen Umgebung, fein verteilt und dann unter Druck zu einer herkömmlichen Sprühdüse transportiert. Die wasserabsorbierenden Polymerteilchen werden dann in den Latexschaum gesprüht. Die wasserabsorbierenden Teilchen werden durch den Sprühvorgang an dem Schaum verankert, indem sie die Oberfläche des Schaums durchdringen und in der Schaumstruktur eingebettet werden, wodurch die wasserabsorbierenden Teilchen gleichmäßig in der ganzen Struktur des Latexschaums verteilt werden.
Nachdem das Latexmaterial geschäumt ist, werden die wasserabsorbierenden Polymermaterialien und das Chitin mit dem Latexschaum gemischt. Jedes in der Industrie bekannte herkömmliche Mischverfahren kann zum Mischen der wasserabsorbierenden Polymermaterialien und des Chitins mit dem Latexschaum verwendet werden. Zum Beispiel können das wasserabsorbierende Polymer und das Chitin mechanisch in den Schaum eingemischt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden jedoch die wasserabsorbierenden Polymerteilchen und das Chitin, vorzugsweise in Teilchenform, in den Latexschaum gesprüht, der auf ein ungewebtes Textilsubstrat gegossen wurde. Um das Sprühen der wasserabsorbierenden Teilchen und der Chitinteilchen zu bewirken, werden die Teilchen in dem Sprühmedium, wie Luft, Stickstoff oder einer anderen gasförmigen Umgebung, fein verteilt und dann unter Druck zu einer herkömmlichen Sprühdüse transportiert. Die wasserabsorbierenden Polymer- und Chitinteilchen werden dann in den Latexschaum gesprüht. Die wasserabsorbierenden Teilchen und Chitinteilchen werden durch den Sprühvorgang an dem Schaum verankert, indem sie die Oberfläche des Schaums durchdringen und in der Schaumstruktur eingebettet werden. Durch diesen Vorgang werden die wasserabsorbierenden Teilchen und die Chitinteilchen gleichmäßig in der ganzen Struktur des Latexschaums verteilt.
Die Chitinteilchen können auch in einer flussigen Lösung in den Latexschaum gesprüht werden. Herkömmliche Verfahren zum Sprühen einer flüssigen Lösung sind in der Industrie wohlbekannt und ähneln denen zum Sprühen von Teilchen.
Wenn das wasserabsorbierende Polymer mit dem geschäumten Latexpolymer gemischt wird, kann der Prozentsatz des wasserabsorbierenden Polymers im Verhältnis zu dem geschäumten Latexpolymer je nach dem gewünschten Grad der Flüssigkeitsabsorption variieren. Je größer der Prozentsatz des wasserabsorbierenden Polymers innerhalb des Latexschaums ist, desto größer ist offensichtlich das Absorptionsvermögen des Latexschaums. Wenn der Gewichtsprozentsatz des wasserabsorbierenden Polymers jedoch zu hoch ist, d.h. größer als 75%, so beginnt die Struktur des Latexschaums auseinanderzufallen. Daher sollte der Gewichtsprozentsatz des wasserabsorbierenden Polymers innerhalb des wasserabsorbierenden Polymerlatexschaums in einer bevorzugten Ausführungsform 5 bis 45% und vorzugsweise 5 bis 25% der Gesamtstruktur betragen.
Der Prozentsatz der Chitinteilchen im Verhältnis zu dem Latexschaum kann ebenfalls variieren. Außerdem kann die Beziehung zwischen der Menge des wasserabsorbierenden Polymers und des Chitinbiopolymers je nach der besonderen Verwendung des Materials variieren. Je größer der Gewichtsprozentsatz des wasserabsorbierenden Polymers ist, desto größer ist offensichtlich das Absorptionsvermögen des Latexschaums. Außerdem ist offensichtlich, daß das Endprodukt erhöhte medizinische Vorzüge haben wird, wenn der Prozentsatz des Chitins in dem Schaum wenigstens 5% des Latexschaums beträgt. Wenn der kombinierte Gewichtsprozentsatz des wasserabsorbierenden Polymers und des Chitins jedoch zu hoch ist, d.h. größer als etwa 75%, so beginnt die Struktur des Latexschaums auseinanderzufallen. Daher sollte der Gewichtsprozentsatz des Chitins innerhalb des Latexschaums in einer bevorzugten Ausführungsform 5 bis 35% und vorzugsweise 5 bis 20% betragen. Außerdem sollte der Gesamtprozentsatz des wasserabsorbierenden Polymers und des Chitins in dem Latexschaum 5 bis 35% betragen.
In wasserabsorbierenden Verbundstoffen des Standes der Technik werden wasserabsorbierende Materialien und Chitinteilchen im allgemeinen durch eine Fasermatte ohne chemische oder physikalische Befestigungsmittel verteilt. Diese Technik erzeugte Bereiche in dem Verbundstoff, die kein wasserabsorbierendes oder Chitinmaterial enthielten, was das Absorptionsvermögen des Gesamtprodukts reduzierte. Das vorliegende Verfahren zur Herstellung chitinhaltiger wasserabsorbierender Latexschäume liefert gleichmäßig verteilte Aufenthaltsorte der wasserabsorbierenden Polymerteilchen und der Chitinteilchen in den Zellen des Schaums. Außerdem ermöglicht das Verfahren der vorliegenden Erfindung ein einstufiges kontinuierliches Verfahren zum Kombinieren eines Latex schaums, der sowohl wasserabsorbierende Polymerteilchen als auch Chitinteuchen enthält.
Nach dem Einmischen des wasserabsorbierenden Polymers in den Latexschaum wird der Latexschaum in einem herkömmlichen Trockenofen, vorzugsweise einem Heißluftofen, bei Temperaturen von unter 200ºC getrocknet, bis genügend Wasser ausgetrieben wurde, d.h. während 15 Sekunden bis 2 Minuten, je nach der Temperatur des Ofens und der Dicke des Schaumstoffs.
Weiterhin wird der Latexschaum nach dem Einmischen des wasserabsorbierenden Polymers und des Chitins in den Latexschaum in einem herkömmlichen Trockenofen, vorzugsweise einem Heißluftofen, bei Temperaturen von unter 200ºC getrocknet, bis genügend Wasser ausgetrieben wurde, d.h. während 15 Sekunden bis 2 Minuten, je nach der Temperatur des Ofens und der Dicke des Schaumstoffs.
Der Latex, der das wasserabsorbierende Polymer enthält, kann allein verwendet oder an einem ungewebten Textilsubstrat befestigt werden.
Außerdem kann der Latexschaum, der sowohl das wasserabsorbierende Polymer als auch das Chitin enthält, allein verwendet oder an einem ungewebten Textilsubstrat befestigt werden. Jedes herkömmliche ungewebte Textilsubstrat, das an dem Latexschaum haftet oder damit in Kontakt bleibt, kann verwendet werden. Das bevorzugte Substrat, auf das das Latexschaummaterial gegossen wird, ist ein flexibler Textilstoff, der flüssigkeitsdurchlässig ist und leicht an das Latexschaummaterial gebunden werden kann. Der Textilstoff kann aus jedem der wohlbekannten Textilmaterialien bestehen, wie Baumwolle, Wolle, Viskose, Acetat, Acryl, Propylen, Copolypropylen, Polyester, Nylon usw., wobei Polyester, Polypropylene und Nylons zu den bevorzugten Materialien gehören. Der Textilstoff kann gewebt oder gestrickt sein, obwohl ungewebte Materialien, wie die durch chemisches und mechanisches Verkleben von Trockengelegen, durch nasses Verarbeiten unter Verwendung modifizierter Papierherstellungstechniken oder Spinnvliestechniken hergestellten, bevorzugt sind. Von den ungewebten Materialien werden Spinnvliese am meisten bevorzugt. Außerdem kann das Material dieser Schicht aus Kombinationen poröser Materialien, wie der Kombination von Polyestern und Baumwolle, hergestellt werden. Dieses Material zeigt gute Saugeigenschaften, um Flüssigkeit durch das Material zu der Latexschaumschicht zu übertragen.
Außer dem Verbinden des chitinhaltigen wasserabsorbierenden Latexschaums an ein herkömmliches ungewebtes Textilsubstrat kann auch ein im allgemeinen flüssigkeitsundurchlässiges Material an dem Latexschaurn befestigt werden. Diese undurchlässige Schicht verhindert das Fließen einer Flüssigkeit durch den Latexschaum. Diese undurchlässige Schicht kann aus jedem der wohlbekannten undurchlässigen Materialien, wie Polyethylen- oder Polypropylenfolie, bestehen. Siehe zum Beispiel das in US-A-4,731,066 offenbarte Material. Bestimmte "atemfähige" undurchlässige Materialien, die zum Beispiel in US-A-4,713,068 offenbart sind, können ebenfalls verwendet werden. Außerdem sind auch bestimmte mikroporöse Materialien zulässig, wie das von Hoechst Celanese hergestellte Celgard , das mikroporöse Strukturen enthält, die es ermöglichen, daß das Material flüssigkeitsundurchlässig ist, während es noch die Freisetzung bestimmter Gase aus der zweiten Schicht erlaubt. Siehe zum Beispiel US-A-3,156,242, 3,426,754 und 4,347,844.
Diese Verbundschichten können durch jedes herkömmliche Bondingverfahren miteinander verbunden werden, wie Vernadeln, Blasen, Harzbonden oder Schmelzbonden. Zum Beispiel kann jedes herkömmliche Klebemattenmaterial, das es erlaubt, daß die Materialien ihre Flexibilität und Wasserdurchlässigkeit behalten, verwendet werden, um die Schichten miteinander zu verbinden.
Der Latexschaum mit dem in seiner Struktur eingemischten wasserabsorbierenden Polymer zeigt in Abhängigkeit von der Dicke des Latexschaums und dem Prozentsatz des innerhalb der Struktur enthaltenen wasserabsorbierenden Polymers ein erhebliches Wasseraufnahmevermögen. Mit 5 Gew.-% wasserabsorbierendem Polymer innerhalb der Latexschaumstruktur beträgt das Aufnahmevermögen des Materials für destilliertes Wasser wenigstens das 35fache des Gewichts des wasserabsorbierenden Polymers und wenigstens das l2fache des Gewichts des wasserabsorbierenden Polymers bei einer einprozentigen Salzlösung. Wenn sich der Gewichtsprozentsatz des wasserabsorbierenden Polymers in dem Latexschaum 25% annähert, erhöht sich die Absorption von destilliertem Wasser auf das 6sfache des Gewichts des wasserabsorbierenden Polymers und auf das bis zu 14fache des Gewichts bei einer einprozentigen Salzlösung.
Der Latexschaum mit sowohl wasserabsorbierenden Polymeren als auch Chitin, die in seiner Struktur eingemischt sind, zeigt in Abhängigkeit von der Dicke des Latexschaums und dem Prozentsatz des innerhalb der Struktur enthaltenen wasserabsorbierenden Polymers ein erhebliches Wasseraufnahmevermögen. Mit 5 Gew.-% wasserabsorbierendem Polymer und 5 Gew.-% Chitin innerhalb der Latexschaumstruktur beträgt das Aufnahmeverrnögen des Materials für destilliertes Wasser wenigstens das 75fache des Gewichts des wasserabsorbierenden Polymers und wenigstens das lofache des Gewichts des wasserabsorbierenden Polymers bei einer einprozentigen Salzlösung. Wenn sich der Gewichtsprozentsatz des wasserabsorbierenden Polymers in dem Latexschaum 25% annähert und der Gewichtsprozentsatz des Chitins 25% beträgt, erhöht sich die Absorption von destilliertem Wasser auf das 80fache des Gewichts des wasserabsorbierenden Polymers und auf das bis zu lofache des Gewichts bei einer einprozentigen Salzlösung.
Die folgenden Beispiele werden als spezielle Erläuterung der Erfindung angegeben. Alle Teile und Prozentangaben sind gewichtsbezogen, wenn nichts anderes angegeben ist. Selbstverständlich ist die Erfindung jedoch nicht auf die in den Beispielen dargelegten speziellen Einzelheiten beschränkt.

Beispiel 1

Ein Latexschaum aus Styrol/Butadien-Kautschuk (SBR) wurde auf ein naßverlegtes ungewebtes Textilsubstrat gegossen. Der gewählte SBR-Latex war Unocal #83026, ein hydrophiler SBR-Latex. Unter Verwendung eines herkömmlichen Rührmechanismus wurden 200 Gramm SBR-Latex geschäumt, bis das Verhältnis von Luft zu SBR-Latex 7:1 betrug. Der SBR-Latex wurde 3 bis 4 Minuten gerührt.
Das als Träger für den Schaumstoff verwendete Substrat war eine naßverlegte Matte, die 80% Polyester und 20% Holzzellstoff umfaßte. Nach dem Trocknen dieser naßverlegten Matte wurde der geschäumte SBR-Latex noch naß auf dem Substrat ausgebreitet. Drei unterschiedliche Dicken des SBR-Latex wurden hergestellt, 20 ml, 80 ml bzw. 40 ml. Nachdem der SBR-Latex ausgebreitet und die Dicke eingestellt war, wurde das wasserabsorbierende Polymer mit einer Nordson-Air-Fluidized-Powder-Spray-Apparatur in den SBR- Latex gesprüht. Das wasserabsorbierende Material war ein Pfropfcopolymer aus etwa 91% Acrylsäure und 9% oxidierter Stärke, das mit 0,1% N,N-Methylenbis(acrylamid) vernetzt war und nach dem in US-A-4,076,663 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Das wasserabsorbierende Material umfaßte 5 bis 10%, 15 bis 20% bzw. 20 bis 25% des SBR-Latexgemischs. Die Teilchengröße des wasserabsorbierenden Materials war im allgemeinen geringer als etwa 30 µm.
Nachdem das wasserabsorbierende Polymer auf den SBR-Latexschaum aufgesprüht worden war, wurde das Material ungefähr 15 bis 20 Sekunden bis 5 Minuten in einem Ofen bei 121,1ºC (250ºF) getrocknet. Nach dem Trocknen des SBR-Latexmaterials wurde der Schaumstoff Tests unterzogen, um sein Aufnahmevermögen sowohl für destilliertes Wasser als auch für eine einprozentige Salzlösung zu bestimmen. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle I gezeigt. Tabelle 1 Wasserabsorbierender SBR-Latexschaum wasserabsorbierendes Polymer, Prozent Dicke, ml statische Flüssigkeitsabsorption destilliertes Wasser Gew.-% 1%ige Salzlösung
Wie man aus diesen Ergebnissen erkennt, können Latexschäume hergestellt werden, die wasserabsorbierende Polymere enthalten, die eine große Menge Wasser im Verhältnis zum Gewicht des Schaums absorbieren. Latexschäume dieses Typs können unter Verwendung verschiedener Substrattypen, verschiedener Mengen des wasserabsorbierenden Polymers und mit verschiedenen Dicken hergestellt werden. Diese Schaumstoffe werden wegen ihres hohen Wasseraufnahmevermögens im Vergleich zu herkömmlichen Latexschäumen einen großen Nutzen haben.

Beispiel 2

Ein Latexschaum aus Styrol/Butadien-Kautschuk (SBR) wurde auf ein naßverlegtes ungewebtes Textilsubstrat gegossen. Der gewählte SBR-Latex war Unocal #83026, ein hydrophiler SBR-Latex. Unter Verwendung eines herkömmlichen Rührmechanismus wurden 200 Gramm SBR-Latex geschäumt, bis das Verhältnis von Luft zu SBR-Latex 7:1 betrug. Der SBR-Latex wurde 3 bis 4 Minuten gerührt.
Das als Träger für den Schaumstoff verwendete Substrat war eine naßverlegte Matte, die 80% Polyester und 20% Holzzellstoff umfaßte. Nach dem Trocknen dieser naßverlegten Matte wurde der geschäumte SBR-Latex noch naß auf dem Substrat ausgebreitet. Drei unterschiedliche Dicken des SBR-Latex wurden hergestellt, 20 ml, 40 ml bzw. 80 ml. Nachdem der SBR-Latex ausgebreitet und die Dicke eingestellt war, wurde das wasserabsorbierende Polymer mit einer Nordson-Air-Fluidized-Powder-Spray-Apparatur in den SBR- Latex gesprüht. Das wasserabsorbierende Material war ein Pfropfcopolymer aus etwa 91% Acrylsäure und 9% oxidierter Stärke, das mit 0,1% N,N'-Methylenbis(acrylamid) vernetzt war und nach dem in US-A-4,076,663 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Das wasserabsorbierende Material umfaßte 5 bis 10%, 15 bis 20% bzw. 20 bis 25% des SBR-Latexgemischs. Die Teilchengröße des wasserabsorbierenden Materials war im allgemeinen geringer als etwa 30 µm.
Nach dem Aufsprühen des wasserabsorbierenden Polymers wurden auch Chitosanteilchen auf den Latex aufgesprüht Das Chitosan wurde von Protan Laboratories Inc., Redmond, Virginia, bezogen. Die Chitosanteilchen umfaßten 5%, 10% bzw. 15% des SBR-Latexgemischs. Die Teilchengröße des Chitosans betrug im allgemeinen 350 µm.
Nachdem die wasserabsorbierenden Polymerteilchen und die Chitosanteilchen auf den SBR-Latexschaum gesprüht worden waren, wurde das Material ungefähr 15 bis 20 Sekunden bis 5 Minuten in einem Ofen bei 121,1ºC (250ºF) getrocknet. Nach dem Trocknen des SBR-Latexmaterials wurde der Schaumstoff Tests unterzogen, um sein Aufnahmevermögen sowohl für destilliertes Wasser als auch für eine einprozentige Salzlösung zu bestimmen. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle II gezeigt. Tabelle II Wasserabsorbierender SBR-Latexschaum wasserabsorbierendes Polymer, Prozent Dicke, ml Chitosan, Prozent statische Flüssigkeitsabsorption destilliertes Wasser Gew.-% 1%ige Salzlösung
Wie man aus diesen Ergebnissen erkennt, können Latexschäume hergestellt werden, die wasserabsorbierende Polymere und Chitin enthalten, die eine große Menge Wasser im Verhältnis zum Gewicht des Schaums absorbieren. Latexschäume dieses Typs können unter Verwendung verschiedener Substrattypen, verschiedener Mengen des wasserabsorbierenden Polymers und des Chitins und mit verschiedenen Dicken hergestellt werden. Diese Schaumstoffe werden wegen ihres hohen Wasseraufnahmevermögens im Vergleich zu herkömmlichen Latexschäumen einen großen Nutzen haben.

Claims

1. Wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff, hergestellt durch das Verfahren:

a. Herstellen eines Latexpolymermaterials, das aus Acryllatex, Styrol/Butadien-Kautschuklatex, Polyethylenlatex, Vinylacetatlatex, Vinylacetat/Acryl-Copolymerlatex, Polyvinylchloridlatex, Nitrillatex und Styrolacryllatex ausgewählt ist;

b. Schäumen des Latexpolymermaterials;

c. Mischen des geschäumten Latexpolymermaterials mit wasserabsorbierenden Polymerteilchen mit einer Größe von 0,5 bis 1000 µm, wobei die Polymerteilchen nicht mehr als 75 Gew.-% des Gemischs umfassen, wobei die Polymerteilchen Polyvinylpyrrolidon, sulfoniertes Polystyrol, Polysulfoethylacrylat, Poly (2-hydroxyethylacrylat), Polyacrylamid, Polyacrylsäure, Alkalimetallsalze von Polyacrylsäure, stärkemodifizierte Polyacrylsäuren, Alkalimetallsalze von stärkemodifizierten Polyacrylsäuren, hydrolysiertes Polyacrylnitril oder Alkalimetallsalze von hydrolysiertem Polyacrylnitril umfassen; und

d. Trocknen des Gemischs des geschäumten Latexpolymermaterials und der Polymerteilchen.

2. Wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff, der Chitin enthält und nach dem Verfahren von Anspruch 1 hergestellt ist, wobei in Schritt c. teilchenförmiges Chitin oder Chitosan mit dem geschäumten Latexpolymermaterial und den Polymerteilchen gemischt wird.

3. Wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff gemäß Anspruch 1 oder wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff, der Chitin enthält, gemäß Anspruch 2, wobei das Latexpolymermaterial ein Styrol/Butadien-Kautschuklatex ist.

4. Wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Polymerteilchen 5 bis 45 Gew.-% des Schaumstoffs umfassen.

5. Wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Polymerteilchen 5 bis 25 Gew.-% des Schaumstoffs umfassen.

6. Wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff, der Chitin enthält, gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das teilchenförmige Chitin oder Chitosan 5 bis 35 Gew.-% des Schaumstoffs umfaßt.

7. Wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff, der Chitin enthält, gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das teilchenförmige Chitin oder Chitosan 5 bis 20 Gew.-% des Schaumstoffs umfaßt.

8. Produkt aus wasserabsorbierendem Latexpolymerschaumstoff, das nach dem Verfahren von Anspruch 1 oder Anspruch 2 hergestellt ist, mit dem weiteren Schritt:

e. Befestigen des getrockneten Gemischs an einem Substrat.

9. Produkt aus wasserabsorbierendem Latexpolymerschaumstoff, das nach dem Verfahren von Anspruch 8 hergestellt ist, wobei das Substrat ein Vliesstoffsubstrat ist und wobei weiterhin das Latexpolymermaterial ein Styrol/Butadien- Kautschuklatex ist.

10. Wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff, wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff, der Chitin enthält, oder Produkt aus wasserabsorbierendem Latexpolymerschaumstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Polymerteilchen eine Größe von weniger als 30 µm haben.

11. Produkt aus wasserabsorbierendem Latexpolymerschaumstoff gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Substrat ein Spinnvlies ist.

12. Wasserabsorbierender Latexpolymerschaumstoff oder Schaumstoffprodukt gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 8 oder 9, wobei zu dem Latexpolymermaterial zusätzlich ein absorbierendes Material hinzugefügt wird, das aus natürlich vorkommenden Cellulosematerialien, Silicagel, einem Tonmineral, Metalloxiden und zellulären organischen Polymeren ausgewählt ist.