专利名称：拉伸的吸收性聚合物纤维的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制备吸收水相或水的聚合物纤维的方法、制备该纤维的装置、吸收性聚合物纤维以及这些吸收性聚合物纤维和所述装置的用途。
除了颗粒状超吸收体外，纤维状的超吸收体由于其大表面积而代表了卫生应用中有利的三维形式。吸收性聚合物纤维是特别有利的，因为从可选择地与非吸收性纤维组合的这些纤维可制得无纬材料、编织网状材料或无纺材料，此外，与颗粒状超吸收体相比，吸收性聚合物纤维对于含蛋白质的水相(例如血液或强烈粘着在一起的液体)通常具有更好的吸收性能。
不可能以简单方式从吸收性聚合物制得纤维。通常，吸收性聚合物是交联的，因此通过纺丝喷嘴制得的纤维存在严重的问题。
例如，在使用纺丝喷嘴制备吸收性纤维时，使用的是具有软化共聚单体的非交联的聚丙烯酸。对于其它吸收性聚合物纤维而言，马来酸酐和异丁烯的共聚物形成基材。这样，马来酸和异丁烯的共聚物通过纺丝喷嘴以非交联形式转化为纤维形式，然后通过加热进行交联，由此在转化为纤维形式之前已经将交联剂加入所述非交联的聚合物中。这种方法例如在US5151465中作了描述。这种方法的缺点尤其在于由于由这些纤维所形成的纤维复合材料对于给定的表面特性的适应能力低，因此仅具有低柔软性的纤维经常只能用于有限的用途中(例如用于电缆套)。如果以纤维基质片状结构的形式使用，则该纤维不能用作衣物制品的成分，这是因为所述片状结构的低柔软性会降低衣物制品的柔性，因而降低穿着舒适感。
本发明的总的目的是克服本领域现状中存在的缺点。
此外，本发明的一个目的是提供吸收性聚合物纤维，其特别适合用于卫生制品。
本发明的另一目的是提供吸收性聚合物纤维，其特征在于与先前的吸收性聚合物纤维相比具有特别有利的柔软性。
根据另一目的，所述聚合物纤维的特殊柔软性另外使得该纤维能够以纤维基质片状结构的形式使用(例如用于电缆套)，从而由于所述纤维的特殊柔软性，该纤维基材片结构特别能够使其适应给定的表面特性，因此可以在特性差异很大的表面的整个表面上铺放紧密。该纤维基质片状结构由于其柔软性，还可特别适合用于衣物制品。
此外，本发明的一个目的提供一种制备吸收性聚合物纤维的方法，该方法可减少或克服通过纺丝喷嘴制备吸收性聚合物纤维的缺点。
本发明的另一目的是提供一种装置，通过该装置可获得吸收性聚合物纤维，并且不存在与采用纺丝喷嘴制备吸收性聚合物纤维有关的缺点。
此外，本发明的一个目的是提供纤维，该纤维除了可以减少与采用纺丝喷嘴制备吸收性聚合物纤维有关的缺点，还具有用于卫生制品的足够良好的吸收性能。
最后，本发明的一个目的是提供一种卫生制品或所述卫生制品的液体吸收部分，其可以减少或克服与非纤维、特别是颗粒状吸收性聚合物有关的缺点并且对穿着舒适感以及液体吸收和保留性能的负面影响尽可能小。
以上目的通过主权利要求和从属权利要求所概括范围的保护主题而实现，其中从属权利要求形成了这些解决方案的优选实施方案。
因此，以上目的通过一种由包含聚合物(A1)和水的组合物制备吸收水相或水的聚合物纤维的方法而实现，分别基于聚合物(A1)的总重量，所述水量为10～90重量％，优选为20～80重量％，更优选为30～70重量％，其中该组合物的至少两个不同区域由于外力作用通过自由拉伸而彼此分离。
由于可用作聚合物(A1)的聚合物是比所述聚合物纤维交联程度低的聚合物，因此可以使用优选两者均交联的聚合物，优选轻度交联的和非交联的聚合物，优选非交联的聚合物。这些聚合物(A1)除水之外优选基于(α1)0.1～100重量％、优选20～98.99重量％、特别优选30～98.95重量％聚合的烯键式不饱和的含酸基团的单体或其盐，或者聚合的烯键式不饱和的含有质子化氮或季氮的单体，或者它们的混合物，其中特别优选的是至少含有烯键式不饱和的含酸基团的单体、优选丙烯酸的混合物，(α2)0～70重量％、优选1～60重量％、特别优选1～40重量％聚合的烯键式不饱和的可与(α1)共聚的单体，(α3)0～30重量％、优选0.01～20重量％、特别优选0.05～15重量％、更优选0.1～10重量％的一种或多种交联剂，(α4)0～30重量％、优选1～20重量％、特别优选5～10重量％水溶性的聚合物，和(α5)0～20重量％、优选0.01～7重量％、特别优选0.05～5重量％的一种或多种添加剂，其中(α1)～(α5)的重量份数之和为100重量％。
所述单烯键式不饱和的含酸基团的单体(α1)可以被部分或全部中和，优选被部分中和。所述单烯键式不饱和的含酸基团的单体优选被中和20～80摩尔％，特别优选30～70摩尔％，更优选40～60摩尔％。单体(α1)的中和可发生在聚合之前，也可发生在聚合之后。此外，可用碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、氨以及碳酸盐和碳酸氢盐进行中和。此外，可考虑任何与所述酸形成水溶性盐的其他碱。也可以考虑用不同碱进行混合中和。优选用氨或碱金属氢氧化物中和，特别优选用氢氧化钠或氨中和。关于中和度，游离的酸基团数可通过与其他交联剂的反应而检验，该交联剂可与所述聚合物中未中和的酸基团进行反应。所述吸收性聚合物纤维的吸收性能可以优选通过游离的酸基团数和所用交联剂的量进行控制。
此外，在聚合物纤维或聚合物中，所述游离的酸基团可以占主导地位，这样该吸收性聚合物纤维的pH值处于酸性范围内。该酸性的吸水性聚合物纤维可以被具有游离的碱基团(优选氨基)的聚合物或聚合物纤维或其混合物(与所述酸性聚合物相比是碱性的)至少部分中和。在这种中和作用中，优选至少一种酸性聚合物纤维分别与碱性粒子或碱性聚合物纤维组合，或者反之亦然，从而形成混合物。特别优选至少一种酸性聚合物纤维与碱性聚合物或者与碱性聚合物纤维进行混合，优选与碱性聚合物进行混合。这些聚合物混合物在文献中被称为“混合床离子交换吸收性聚合物”(MBIEA-聚合物)，并被公开在尤其是WO 99/34843中。WO 99/34843的公开内容在此引作参考，因此是本文的一部分。通常，MBIEA聚合物表示一种组合物，该组合物一方面含有能够交换阴离子的碱性聚合物，另一方面含有与所述碱性聚合物相比呈酸性并且能够交换阳离子的聚合物。所述碱性聚合物含有碱基团，并且一般通过带有碱基团或带有能被转化为碱基团的基团的单体聚合获得。这些单体特别是那些含有伯胺、仲胺或叔胺或相应的膦或者至少两种上述官能团的单体。这类单体尤其包括吖丙啶(ethyleneamine)、烯丙基胺、二烯丙基胺、4-氨基丁烯、烷氧基环烯、乙烯基甲酰胺、5-氨基戊烯、碳二亚胺、甲醛肟(Formaldacin)、黑素等，以及它们的仲胺或叔胺衍生物。
优选的单烯键式不饱和的含酸基团的单体(α1)是丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、α-氯代丙烯酸、α-氰基丙烯酸、β-甲基丙烯酸(巴豆酸)、α-苯基丙烯酸、β-丙烯氧基丙酸、山梨酸(sorbinic acid)、α-氯代山梨酸、2′-甲基异巴豆酸、肉桂酸、对-氯代肉桂酸、β-硬脂酸、衣康酸、柠康酸、中康酸、戊烯二酸、乌头酸、马来酸、富马酸、三羧基乙烯和马来酸酐，其中丙烯酸和甲基丙烯酸是特别优选的，丙烯酸是更特别优选的。
除了这些含羧酸基团的单体外，其他优选的单烯键式不饱和的含酸基团的单体(α1)是烯键式不饱和的磺酸单体或烯键式不饱和的膦酸单体。
优选的烯键式不饱和的磺酸单体是烯丙基磺酸、或者脂族或芳族乙烯基磺酸、或者丙烯酸系磺酸或甲基丙烯酸系磺酸。优选的脂族或芳族乙烯基磺酸是乙烯基磺酸、4-乙烯基苄基磺酸、乙烯基甲苯磺酸和苯乙烯磺酸。优选的丙烯酸系磺酸或甲基丙烯酸系磺酸是(甲基)丙烯酸磺基乙酯、(甲基)丙烯酸磺基丙酯和2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基磺酸。作为(甲基)丙烯酰胺烷基磺酸，优选2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸。
还优选烯键式不饱和的膦酸单体，例如乙烯基膦酸、烯丙基膦酸、乙烯基苄基膦酸、(甲基)丙烯酰氨基烷基膦酸、丙烯酰氨基烷基二膦酸、膦酰基甲基化的乙烯基胺和(甲基)丙烯酰基膦酸衍生物。
优选的烯键式不饱和的含质子化氮的单体(α1)优选质子化形式的(甲基)丙烯酸二烷基氨基乙基酯，例如盐酸(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙基酯或(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙基酯硫酸氢盐，以及质子化形式的二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺，例如盐酸二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、盐酸二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺硫酸氢盐或二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酰胺硫酸氢盐。
优选的烯键式不饱和的含季氮的单体(α1)是季铵形式的(甲基)丙烯酸二烷基铵烷基酯，例如(甲基)丙烯酸三甲基铵乙基酯硫酸甲酯盐或(甲基)丙烯酸二甲基乙基铵乙基酯硫酸乙酯盐，以及季铵形式的(甲基)丙烯酰氨基烷基二烷基胺，例如(甲基)丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵、氯化(甲基)丙烯酸三甲基铵乙基酯或者(甲基)丙烯酰氨基丙基三甲基硫酸铵。
根据本发明，分别基于成分(α1)-(α5)的总重量，优选吸收性聚合物(A1)含有至少50重量％、优选至少70重量％、更优选至少90重量％含羧酸基团的单体。根据本发明，分别基于成分(α1)-(α5)的总重量，特别优选所述聚合物含有至少50重量％、优选至少70重量％的丙烯酸，基于所述聚合物(A1)中所含的酸基团，该丙烯酸优选被中和达至少20摩尔％，特别优选至少50摩尔％。在本发明方法的一个特殊实施方案中，用作聚合物(A1)的是一种至少98重量％、优选100重量％基于聚合的丙烯酸的聚合物，该丙烯酸被中和至少20摩尔％，优选至少50摩尔％。
可与(α1)共聚的优选的单烯键式不饱和单体(α2)是丙烯酰胺和(甲基)丙烯酰胺。
除了丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺外，可能的(甲基)丙烯酰胺是烷基取代的(甲基)丙烯酰胺，或者(甲基)丙烯酰胺的氨基烷基取代衍生物，例如N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基氨基(甲基)丙烯酰胺、二甲基(甲基)丙烯酰胺或二乙基(甲基)丙烯酰胺。可能的乙烯基酰胺例如是N-乙烯基酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基甲酰胺、乙烯基吡咯烷酮。这些单体中，丙烯酰胺是特别优选的。
可与(α1)共聚的其他优选的单烯键式不饱和单体(α2)是可水分散的单体。优选的可水分散的单体是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯或(甲基)丙烯酸丁酯，以及乙酸乙烯酯、苯乙烯和异丁烯。
根据本发明，优选的交联剂(α3)是以下的化合物一个分子中具有至少两个烯键式不饱和基团的化合物(交联剂类型I)；具有至少两个在缩合反应(＝缩合交联剂)、加成反应或开环反应中可与单体(α1)或(α2)的官能团反应的官能团的化合物(交联剂类型II)；具有至少一个烯键式不饱和基团和至少一个在缩合反应、加成反应或开环反应中可与单体(α1)或(α2)的官能团反应的官能团的化合物(交联剂类型III)；或者多价金属阳离子(交联剂类型IV)。因此，对于交联剂类型I的化合物，通过所述交联剂分子的烯键式不饱和基团与单烯键式不饱和单体(α1)或(α2)的自由基聚合而实现所述聚合物的交联，而对于交联剂类型II的化合物和交联剂类型IV的多价金属阳离子，分别通过所述官能团(交联剂类型II)的缩合反应或者通过多价金属阳离子(交联剂类型IV)与单体(α1)或(α2)的官能团的静电相互作用而实现聚合物的交联。对于交联剂类型III的化合物，相应地通过所述烯键式不饱和基团的自由基聚合或者另外通过所述交联剂的官能团和单体(α1)或(α2)的官能团之间的缩合反应而实现聚合物的交联。
交联剂类型I的优选化合物是聚(甲基)丙烯酸酯，其例如通过多元醇(例如乙二醇、丙二醇、三羟甲基丙烷、1，6-己二醇、甘油、季戊四醇、聚乙二醇或聚丙二醇)、氨基醇、聚亚烷基多胺(例如二亚乙基三胺或三亚乙基四胺)、或者具有烷氧基化的多元醇与丙烯酸或甲基丙烯酸的转化而得到。其他优选的交联剂类型I的化合物是多聚乙烯基化合物、聚(甲代)烯丙基化合物、单乙烯基化合物的(甲基)丙烯酸酯或者单(甲代)烯丙基化合物(优选多元醇或氨基醇的单(甲代)烯丙基化合物)的(甲基)丙烯酸酯。本文中参考了DE 19543366和DE 19543368。这些文献在此引作参考，并形成本公开的一部分。
作为交联剂类型I化合物的实例列举的有二(甲基)丙烯酸亚烷基酯，例如二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，3-丙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，4-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，3-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，6-己二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，10-癸二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，12-十二烷二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，18-十八烷二醇酯、二(甲基)丙烯酸环戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、二(甲基)丙烯酸亚甲基酯或二(甲基)丙烯酸季戊四醇酯；亚烷基二(甲基)丙烯酰胺，例如N-甲基二(甲基)丙烯酰胺、N，N′-3-甲基亚丁基双(甲基)丙烯酰胺、N，N′-(1，2-二羟基亚乙基)双(甲基)丙烯酰胺、N，N′-六亚甲基双(甲基)丙烯酰胺或N，N′-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺；二(甲基)丙烯酸多烷氧基酯，例如二(甲基)丙烯酸二甘醇酯、二(甲基)丙烯酸三甘醇酯、二(甲基)丙烯酸四甘醇酯、二(甲基)丙烯酸双丙甘醇酯、二(甲基)丙烯酸三丙二醇酯或者二(甲基)丙烯酸四丙二醇酯、双酚-A-二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的双酚-A-二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸亚苄基酯、1，3-二(甲基)丙烯酰氧基丙醇-2-氢醌二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷(优选每羟基被1～30mol环氧烷烷氧基化，优选被乙氧基化)的二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸硫代乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸硫代丙二醇酯、二(甲基)丙烯酸硫代聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸硫代聚丙乙二醇酯；二乙烯基醚，例如1，4-丁二醇二乙烯基醚；二乙烯基酯，例如己二酸二乙烯基酯；链二烯，例如丁二烯或1，6-己二烯、二乙烯基苯；二(甲代)烯丙基化合物，例如邻苯二甲酸二(甲代)烯丙基酯或琥珀酸二(甲代)烯丙基酯；二(甲代)烯丙基二甲基氯化铵的均聚物和共聚物，以及二乙基(甲代)烯丙基氨基甲基(甲基)丙烯酸酯氯化铵的均聚物和共聚物；乙烯基系(甲基)丙烯酸酯化合物，例如(甲基)丙烯酸乙烯基酯；(甲代)烯丙基系(甲基)丙烯酸酯化合物，例如(甲基)丙烯酸(甲代)烯丙基酯、每羟基被1～30mol环氧乙烷乙氧基化的(甲基)丙烯酸(甲代)烯丙基酯；多元羧酸的二(甲代)烯丙基酯，例如马来酸二(甲代)烯丙基酯、富马酸二(甲代)烯丙基酯、琥珀酸二(甲代)烯丙基酯或对苯二酸二(甲代)烯丙基酯；具有3个或更多个烯键式不饱和的可自由基聚合的基团的化合物，例如三(甲基)丙烯酸甘油酯、甘油(优选每羟基被1～30mol环氧乙烷乙氧基化)的(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷(优选每羟基被1～30mol环氧烷烷氧基化，优选乙氧基化)的三(甲基)丙烯酸酯、三甲基丙烯酰胺、二(甲基)丙烯酸(甲代)亚烯丙基酯、3-烯丙氧基-1，2-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、氰脲酸三(甲代)烯丙基酯、异氰脲酸三(甲代)烯丙基酯，四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、季戊四醇(优选每羟基被1～30mol环氧乙烷乙氧基化)的(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯-三(甲基)丙烯酸酯、偏苯三酸三乙烯基酯、三(甲代)烯丙基胺；二(甲代)烯丙基烷基胺，例如二(甲代)烯丙基甲基胺；磷酸三(甲代)烯丙基酯；四(甲代)烯丙基亚乙基二胺；多聚(甲代)烯丙基酯；四(甲基)烯丙氧基乙烷或四(甲基)烯丙基卤化铵。根据本发明，在交联剂类型I中，异氰脲酸乙烯基酯、偏苯三酸三乙烯基酯或者异氰脲酸三(甲代)烯丙基酯是优选的，其中偏苯三酸三乙烯基酯是特别优选的。
作为交联剂类型II的化合物，优选具有以下特点的化合物具有至少两个在缩合反应(＝缩合交联剂)、加成反应或开环反应中可与单体(α1)或(α2)的官能团反应、优选与单体(α1)的酸基团反应的官能团。交联剂类型II的化合物的这些官能团是醇、胺、醛、缩水甘油、异氰酸酯、碳酸酯或表氯(epichloro)官能。
作为交联剂类型II化合物的实例提及的是多元醇，例如乙二醇；多聚乙二醇，例如二甘醇、三甘醇和四甘醇，丙二醇，多聚丙二醇，例如双丙甘醇、三丙二醇或四丙二醇，1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、2，4-戊二醇、1，6-己二醇、2，5-己二醇、甘油、多聚甘油、三羟甲基丙烷、聚氧丙烯、氧乙烯-氧丙烯嵌段共聚物、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯、季戊四醇、聚乙烯醇和山梨糖醇；氨基醇，例如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或丙醇胺；多聚胺化合物，例如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺或五亚乙基六胺；聚缩水甘油醚化合物，例如乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、甘油聚缩水甘油醚、季戊四醇聚缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、己二醇缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚、苯二甲酸二缩水甘油醚、己二酸二缩水甘油醚、1，4-亚苯基双(2-噁唑啉)、缩水甘油；聚异氰酸酯，优选二异氰酸酯，例如2，4-甲苯二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯；聚氮丙啶化合物，例如2，2-二羟甲基丁醇-三[3-(1-吖丙啶基)丙酸酯]、1，6-亚己基二亚乙基脲和二苯基甲烷-双-4，4′-N，N-二亚乙基脲；卤代环氧化物，例如表氯醇和表溴醇和a-甲基表氯醇；碳酸亚烃酯，例如1，3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙基酯)、4-甲基-1，3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚丙基酯)、4，5-二甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、4，4-二甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-1，3-二氧戊环-2-酮、4-羟基甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、1，3-二噁烷-2-酮、4-甲基-1，3-二噁烷-2-酮、4，6-二甲基-1，3-二噁烷-2-酮、1，3-二氧戊环-2-酮、聚1，3-二氧戊环-2-酮；多聚季铵类，例如二甲胺与表氯醇的缩合产物。此外，其他优选的交联剂类型II的化合物是聚噁唑啉，例如1，2-亚乙基双噁唑啉；具有硅烷基团的交联剂，例如γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三甲氧基硅烷；噁唑烷酮，例如2-噁唑烷酮、双-和多-2-噁唑烷酮，以及硅酸二甘醇酯。
优选的类型III的化合物是(甲基)丙烯酸的含有羟基或氨基的酯，例如(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯，以及含有羟基或氨基的(甲基)丙烯酰胺，或者二元醇的单(甲代)烯丙基化合物。
交联剂类型IV的多价金属阳离子优选源自带单电荷或多电荷的阳离子，带单电荷的阳离子特别地源自碱金属，例如钾、钠、锂，其中锂是优选的。优选的带双电荷的阳离子源自锌、铍，碱土金属例如镁、钙、锶，其中镁是优选的。本发明可用的带有更高电荷的其他阳离子是源自铝、铁、铬、锰、钛、锆和其他过渡金属的阳离子，以及这些阳离子的二价盐或所述盐的混合物。优选使用铝盐和明矾及其各种水合物，例如AlCl3·6H2O、NaAl(SO4)2·12H2O、KAl(SO4)2·12H2O或Al2(SO4)3·14-18H2O。
特别优选使用Al2(SO4)3及其水合物作为交联剂类型IV的交联剂。
优选交联的或轻度交联的聚合物(A1)是其分别通过以下交联剂类型的交联剂或通过以下交联剂类型组合的交联剂而交联、优选轻度交联的聚合物I、II、III、IV、III、I III、I IV、I II III、I II IV、I III IV、II III IV、II IV或III IV。交联剂类型的以上组合分别表示交联的或轻度交联的聚合物(A1)的交联剂的优选实施方案。
在本发明聚合物(A1)的一个实施方案中，与另一上述交联剂类型的至少一种交联剂的浓度相比，交联剂类型II的至少一种交联剂的浓度占主导地位。
在本发明聚合物(A1)的另一实施方案中，与另一上述交联剂类型的至少一种交联剂的浓度相比，交联剂类型III的至少一种交联剂的浓度占主导地位。
在本发明聚合物(A1)的又一实施方案中，与另一上述交联剂类型的至少一种交联剂的浓度相比，交联剂类型II的至少一种交联剂和交联剂类型III的至少一种交联剂的混合物的浓度占主导地位。
在本发明方法中使用的交联或轻度交联的聚合物(A1)的其他实施方案是通过任意上述交联剂类型I的交联剂而交联、优选轻度交联的聚合物。其中，水溶性的交联剂是优选的。本文中，N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、二(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、三烯丙基甲基氯化铵、四烯丙基氯化铵，以及以每摩尔丙烯酸计9摩尔环氧乙烷制得的丙烯酸烯丙基九乙二醇酯(allyl-nonaethylene glycol acrylate)是特别优选的。
作为水溶性聚合物(α4)，可存在水溶性聚合物，例如含有部分或全部皂化的聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉或淀粉衍生物、聚乙二醇或聚丙烯酸的那些，优选其聚合进入聚合物(A1)中。这些聚合物的分子量并不是关键的，只要该聚合物是水溶性的。优选的水溶性聚合物是淀粉或淀粉衍生物或者聚乙烯醇。这些水溶性聚合物(优选是合成的)如聚乙烯醇)也可充当待聚合的单体的接枝基体。
作为添加剂(α5)，优选使用悬浮剂、气味结合剂、表面活性剂或抗氧化剂。
可通过多种聚合方法由上述单体和交联剂制备聚合物(A1)。例如，在本文中可提及本体聚合，其优选在例如挤出机的捏和反应器中进行，或者通过带式聚合(band polymerization)、溶液聚合、喷雾聚合、反相乳液聚合和反相悬浮聚合。溶液聚合优选在作为溶剂的水中进行。所述溶液聚合可连续或间歇进行，其他上述聚合类型也可以如此。所述溶液聚合优选以连续运行的带式聚合进行。由现有技术可知关于反应部分(例如温度、引发剂的类型和用量以及反应溶液的类型和用量)的宽范围的变化可能性。在以下的专利文本中描述了典型的方法US 4286082、DE 2706135、US4076663、DE 3503458、DE 4020780、DE 4244548、DE 4323001、DE4333056、DE 4418818。这些公开文本在此引作参考，因此形成本公开的一部分。
聚合引发剂可以溶于或分散于本发明的单体溶液中。作为引发剂，可使用本领域技术人员已知的分解形成自由基的所有化合物。所述化合物尤其包括过氧化物、氢过氧化物、过氧化氢、过硫酸盐、偶氮化合物以及所谓的氧化还原催化剂。优选使用水溶性催化剂。在某些情况下，使用多种聚合引发剂的混合物是有利的。这些混合物中，优选由过氧化氢和过二硫酸钠或过二硫酸钾(可以任意希望的用量比使用)所组成的那些。合适的有机过氧化物优选为乙酰丙酮过氧化物、甲乙酮过氧化物、叔丁基氢过氧化物、氢过氧化枯烯、过新戊酸叔戊基酯、过新戊酸叔丁基酯、过新己酸叔丁基酯、异丁酸叔丁基酯、过2-乙基己酸叔丁基酯、过异壬酸叔丁基酯、过马来酸叔丁基酯、过苯甲酸叔丁基酯、3，5，5-三甲基己酸叔丁基酯和过新癸酸戊基酯。此外，优选以下化合物作为聚合引发剂偶氮化合物，例如二盐酸2，2′-偶氮双-(2-脒基丙烷)、二盐酸偶氮-双-脒基丙烷、二盐酸2，2′-偶氮双-(N，N-二亚甲基)异丁脒、2-(氨基甲酰偶氮)异丁腈和4，4′-偶氮双-(4-氰基-戊酸)。上述化合物以常规量使用，分别基于待聚合的单体量，其用量优选为0.01～5摩尔％，更优选为0.1～2摩尔％。
所述氧化还原催化剂含有作为氧化成分的至少一种上述过氧化合物，并优选含有作为还原成分的抗坏血酸、葡萄糖、山梨糖、甘露糖；铵或碱金属的硫化氢盐、硫酸盐、硫代硫酸盐、连二亚硫酸盐(hyposulfite)或硫化物；金属盐，例如铁II离子或银离子或羟甲基次硫酸钠。优选使用抗坏血酸或焦亚硫酸钠作为所述氧化还原催化剂的还原成分。分别基于聚合中使用的单体量，使用1×10-5～1摩尔％的所述氧化还原催化剂的还原成分和1×10-5～5摩尔％的所述氧化还原催化剂的氧化成分。代替氧化还原催化剂的氧化成分或者作为该催化剂的补充，可以使用一种或多种偶氮化合物，优选是水溶性的。
根据本发明，优选使用含有过氧化氢、过二硫酸钠和抗坏血酸的氧化还原体系。通常，根据本发明，优选使用偶氮化合物作为引发剂，特别优选二盐酸偶氮-双-脒基丙烷。一般而言，在30～90℃温度范围内，用所述引发剂引发聚合。
制得聚合物(A1)后，为了使该组合物的水含量处于前文所述量的范围内，可选择地将所述聚合物溶液浓缩或用水稀释。
优选地，在本发明方法中使用的聚合物(A1)具有至少一种以下性质，优选具有所有这些性质a.按照GPC法A.AN-LC.004测定的多分散性D最大为8，优选最大为6，特别优选最大为4，更优选最大为3，b.按照Brookfield(DIN 53019)于23℃下在含有30重量％聚合物的水溶液中的粘度为100～500000mPa·s，优选为1000～100000mPa·s，特别优选为10000～70000mPa·s，c.按照Brookfield(DIN 53019)于60℃下在含有30重量％聚合物的水溶液中的粘度为100～100000mPa·s，优选为500～50000mPa·s，特别优选为1000～10000mPa·s，d.按照GPC法A.AN-LC.004测定的重均分子量(Mw)为50000～2000000g/mol，优选为100000～1000000g/mol，特别优选为200000～500000g/mol。
优选地，在本发明方法中使用具有以下性质或这些性质组合的聚合物(A1)a、b、c、d、ab、ac、ad、bc、bd、cd、abc、abd、acd、bcd、bce、abcd。
优选地，在本发明方法中使用的含有聚合物(A1)的组合物的按照Brookfield(DIN 53019)于23℃下的粘度为100～500000mPa·s，优选为1000～100000mPa·s，特别优选为10000～70000mPa·s，于60℃下的粘度为100～100000mPa·s，优选为500～50000mPa·s，特别优选为1000～10000mPa·s。
此外，优选该组合物具有的残留单体含量由GPC法A.AN-LC.004测得为10～10000ppm的丙烯酸，优选为500～5000ppm的丙烯酸，特别优选为1000～2500ppm的丙烯酸。
在本发明方法的一个优选实施方案中，使用非交联的聚合物作为聚合物聚合物(A1)。在本发明方法的另一优选实施方案中，使用交联的，优选轻度交联的聚合物作为聚合物(A1)。交联度优选是有限的以使得本发明方法中的聚合物(A1)仍可以制成聚合物纤维。
进一步优选该聚合物(A1)是后交联的。所述聚合物的后交联优选在拉开聚合物(A1)的过程中或者在拉开该聚合物以形成聚合物纤维之后发生。在拉开过程中或在拉开之后能够进行交联是因为聚合物(A1)已含有交联剂类型II和IV的交联剂，不过相对于这些交联剂的总重量，这些交联剂的至少50重量％、特别优选至少80重量％尚未与聚合物(A1)的其他成分反应，因此尚未使该聚合物交联，并且因为在拉开过程中或在拉开之后，改变条件以使得聚合物(A1)中含有的交联剂交联所述聚合物。
作为后交联剂，特别优选的是二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、甘油、聚甘油、丙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、聚氧丙烯、氧乙烯/氧丙烯嵌段共聚物、失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯、三羟甲基丙烷、季戊四醇、聚乙烯醇、山梨糖醇、1，3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙基酯)、4-甲基-1，3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚丙基酯)、4，5-二甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、4，4-二甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-1，3-二氧戊环-2-酮、4-羟甲基-1，3-二氧戊环-2-酮、1，3-二噁烷-2-酮、4-甲基-1，3-二噁烷-2-酮、4，6-二甲基-1，3-二噁烷-2-酮、1，3-二氧戊环-2-酮、聚-1，3-二氧戊环-2-酮或者它们的至少两种的混合物，其中具有2～10个碳原子和至少2个OH基的醇是特别优选的，1，4-丁二醇、1，3-丙二烷或季戊四醇或者它们的混合物是更优选的。
此外，优选聚合物(A1)含有交联剂类型II或IV的交联剂或其混合物(优选上段提到的后交联剂)的量分别基于聚合物(A1)的总重量为0.001～20重量％，特别优选为0.01～15重量％，更优选为0.1～10重量％。
在本发明吸收性聚合物纤维的另一实施方案中，优选通过使所述吸收性聚合物纤维与交联剂类型II或IV的交联剂或其混合物(优选上段提到的后交联剂)接触，从而将吸收性聚合物纤维再次转化为后交联的吸收性聚合物纤维，分别基于不含这些交联剂的吸收性聚合物纤维的重量，所述交联剂的量为0.001～20重量％，特别优选为0.01～15重量％，更优选为0.1～10重量％。
这类含有交联剂类型II或IV的交联剂、然而尚未通过交联剂交联的聚合物(A1)的制备优选在尚未发生交联的条件下通过将所述交联剂引入含有上述量水的聚合物(A1)中而进行。优选地，这种引入通过在所述后交联剂存在下捏和该聚合物溶液、优选在挤出机中进行，或者通过将所述后交联剂搅入该聚合物溶液中而进行。也可以以液相(优选在水中的)、以溶解或分散形式使用所述后交联剂。为了获得所述聚合物纤维的有序后交联，根据本发，优选通过辐射发生后交联。优选地，辐射交联在开始形成伸长结构之后进行，优选在所述聚合物纤维具有所希望的长度之后进行。作为照射方式，可考虑技术人员已知的并适于聚合物纤维交联的所有方法。在此情况下，优选热辐射、可见光照射、紫外光照射、ex射线照射、放射性射线以及α射线、γ射线辐射、IR-照射和声辐射，其中热处理是特别优选的。优选地，热处理在40～250℃下进行，优选在80～220℃下，特别优选在100～210℃下进行。
在本发明方法的另一实施方案中，通过上述方法进行后交联的聚合物纤维另外在该聚合物纤维的表面区域中进行处理。作为后处理，优选在表面区域进行后交联，以及使该表面与涂布剂和随后的能量作用进行接触，或者两者组合。
所述表面的附加后交联可导致核-壳结构的形成。这种在表面区域中的后交联可以热方式、光化学方式或化学方式实现，如以上描述的对聚合物(A1)的后交联。作为所述化学后交联的后交联剂，优选提及作为交联聚合物(A1)的后交联剂的化合物。作为后交联聚合物纤维的表面部分的后交联剂特别优选的是碳酸亚乙基酯。优选通过使所述聚合物纤维表面与后交联剂接触、优选与含有该后交联剂的液相接触和然后通过将该聚合物纤维加热到30～300℃而进行后交联。
在根据本发明的吸收性聚合物纤维的另一实施方案中，优选通过使该吸收性聚合物纤维与交联剂类型II或IV的交联剂或其混合物、优选上段提及的后交联剂接触，从而将该吸收性聚合物纤维再次转化为后交联的吸收性聚合物纤维，分别基于不含这些交联剂的吸收性聚合物纤维的重量，所述交联剂的量为0.001～20重量％，特别优选为0.01～15重量％，更优选为0.1～10重量％。
在本发明方法的另一实施方案中，将所述聚合物纤维、优选在表面区域中后交联的聚合物纤维与涂布剂接触。该涂布剂优选具有有机和无机成分并优选以涂布剂颗粒存在，因而优选该颗粒的直径小于本发明的吸收性聚合物纤维的。
此外，在本发明方法中，优选所述无机成分基于硅化合物，因而优选技术人员已知的所有硅氧化合物，例如硅酸类和高岭土类，其中特别优选的是硅酸。
此外，优选将所述吸收性聚合物纤维与所述无机涂布剂接触，基于吸收性聚合物纤维，涂布剂为0.001～40重量％，优选为0.01～20重量％，特别优选为0.05～5重量％。
在本发明方法中，优选自由拉开聚合物(A1)的至少两个不同区域指的是不在套(housing)中进行的拉开，其对于由此形成的拉长结构(尤其是被本发明的纤维)来说不会在形式上纠结(form-locked)，其特别优选不在形成所述纤维的纺丝喷嘴中进行。
此外还优选，在本发明的方法中，选择作用在聚合物(A1)的至少两个不同区域的外力以使得该力将所述聚合物形成拉长结构。本文中，有利的是选择该力以使得一方面由聚合物形成拉长结构并且另一方面该拉长结构的形成不会太快以致于该拉长结构分成两部分。此外，在本发明方法中，聚合物(A1)的至少两个不同区域彼此移开的速度可以对拉长结构的形成产生影响。因此，同样地应选择该速度以使得在形成拉长结构中该结构不会被分成两部分。而且，应选择外力和速度以使得由聚合物(A1)形成拉长结构，该结构被进一步逐渐拉成纤维。此外，所述聚合物的粘度可以对拉长结构的形式产生影响。因此，优选在本发明的方法中，所述外力至少为0.1N，优选至少为0.5N，尤其是至少为1N。
此外还优选在本发明方法中所述至少两个区域彼此拉开的速度为至少1cm/sec，优选为至少10cm/sec，特别优选为至少100～至多10000cm/sec。
根据本发明的方法可通过技术人员已知的任何装置进行，由于外力作用，该装置能够自由地彼此拉开聚合物(A1)的至少两个不同区域，因而彼此自由地拉开的优选定义为关于本发明方法中描述的那样。
优选使用包括以下部件的装置进行本发明的方法β1)聚合物进料，β2)至少两个可移动表面，β3)纤维接收装置，和β4)纤维形成区，其中，安装所述可移动表面使其可从聚合物进料处分开并且从聚合物进料开始彼此距离逐渐增大，形成所述纤维形成区，安装纤维接收装置使其至少部分处于纤维形成区中或处于纤维形成区外。该装置同样是本发明的主题。
设计和安装聚合物进料使其可以从供料聚合物(A1)连续产生不间断的聚合物部分或者间歇产生单个聚合物部分，其中通过外力将至少两个区域彼此拉开。这优选出现是因为聚合物进料包含传送装置(例如传送螺杆)和分配装置(如喷嘴或孔板)，并可选择地具有用来产生单个聚合物部分的分离装置。所述聚合物进料产生一定尺寸的聚合物部分。该聚合物部分的尺寸取决于可移动表面的部分在聚合物进料区域中安装的间距。优选地，选择该聚合物部分的尺寸和可移动表面的间距以使得可移动表面的间距与该部分的直径一样大，或小于该直径。其优点在于当该部分遇到所述至少两个可移动表面时，该部分可附着在这些表面上的该部分的至少两个区域中。
设计和安装至少两个可移动表面以使得一方面由聚合物进料供至所述表面的聚合物部分最初粘着于该表面上，并且在该表面进一步运动过程中形成的吸收性聚合物纤维可基本上与该纤维分开，而不会破坏该纤维。本文中，优选光滑的表面，例如由金属或塑料形成的表面。特别优选的是涂有疏水性聚合物优、选硅氧烷的表面。在本发明方法的一个特别优选的实施方案中，使用硅氧烷纸作为表面，该硅氧烷纸例如可从B.LaufenbergGmbH，Krefeld公司得到，名称为“Transferpapier NSA 1350(56 B3)”，尺寸为40cm×250m。
根据本发明，进一步优选可移动的表面是带状物，优选被安装为滚动带。本文中，优选每个滚动带在其端部分别包含起始滚轮和终止滚轮。接近聚合物进料的起始滚轮优选基本上彼此平行地安装，从而形成能够接纳由聚合物进料供给的聚合物部分的间隙。同样地，滚动带的终止滚轮优选基本上彼此平行地安装，从而终止滚轮之间形成的间距大于供料装置区域中两个起始滚轮之间形成的间隙。滚动带的两个表面、聚合物进料区域中的间隙以及终止滚轮之间的间距形成纤维形成区。
进一步优选，本发明的装置包括用来在形成吸收性聚合物纤维时引发交联反应的辐射装置。优选安装辐射装置以使得交联反应可以在纤维形成区中形成吸收性聚合物纤维的过程中或之后引发，优选在其之后引发。
根据本发明装置的另一优选实施方案，该装置包括可移动的接收面形式的纤维接收装置，设计和安装该装置以使得在纤维形成区中产生的吸收性聚合物纤维能够以与可移动表面分离的方式被卷取。优选这样进行，因为可移动接收面会影响最初到达进入部分纤维形成区的运动，然后在卷取所述吸收性聚合物纤维之后引导离开该纤维形成区。进一步优选，在本发明装置中，在靠近所述接收表面处优选安装包含刀口(edge)的卷取装置，设计和安装该装置以使其可以从接收面移走，并可选择地收集位于该接收面的吸收性聚合物纤维。
根据本发明装置的另一优选实施方案，该装置具有作为纤维接收装置的抽吸装置，设计和安装该装置以使得在纤维形成区形成的吸收性聚合物纤维从可移动表面分离和移走，而基本上不会被破坏。为此，该抽吸装置产生合适的降低的压力。
进一步优选，用于制备吸收性聚合物纤维的本发明方法通过以上描述的本发明装置实现。
本发明还涉及可按照上述方法之一得到的吸收性聚合物纤维。
进一步优选，按照上述方法之一得到的吸收性聚合物纤维具有至少一种以下性能，优选具有所有以下性能(γ1)按照ERT 470.1-99，基于吸收性聚合物纤维，16小时后可溶于水的部分(LA)小于30重量％，优选小于25重量％，特别优选小于20重量％，(γ2)按照ERT 470.1-99，基于吸收性聚合物纤维，1小时后可溶于水的部分(LA)小于30重量％，优选为小于24重量％，特别优选小于18.2重量％，(γ3)按照ERT 441.1-99，离心保留能力(CRC)至少5g/g，优选至少15g/g，特别优选至少18g/g，(γ4)按照ERT 442.1-99，在0.3psi负荷下，压力下吸收性(AAP)至少10g/g，优选至少12g/g，特别优选至少14g/g，(γ5)按照ERT 442.1-99，在0.7psi负荷下，压力下吸收性(AAP)至少5g/g，优选至少7g/g，特别优选至少10g/g。
上述性能中，每种性能以其自身或任何组合表示本发明吸收性聚合物纤维的实施方案的性能或性能组合。此外，本发明吸收性聚合物纤维的其他实施方案具有如下所示的性能组合γ1、γ2、γ3、γ4、γ1γ4、γ1γ2、γ2γ3、γ3γ4、γ1γ3γ4、γ2γ3γ4、γ1γ2γ3、γ1γ2γ3γ4、γ1γ5、γ2γ5、γ3γ5、γ4γ5、γ1γ4γ5、γ1γ2γ5、γ2γ3γ5、γ3γ4γ5、γ1γ3γ4γ5、γ2γ3γ4γ5、γ1γ2γ3γ5、γ1γ2γ3γ4γ5，其中γ1γ2γ3是特别优选的。
在可由本发明方法获得的聚合物纤维的另一实施方案中，根据在此描述的测试方法测定的该聚合物纤维的柔软度至少为3，优选为4。此外还优选，可由本发明方法获得的吸收性聚合物纤维的长度为1mm～10m，特别优选为5mm～1m，更优选为10mm～10cm，尤其更优选为20mm～100mm，从而所述聚合物纤维的平均直径优选为0.1～10000μm，特别优选为1～1000μm，更优选为5～500μm。
此外，根据本发明的方法以及本发明的吸收性聚合物纤维的本发明一个实施方案，优选只给定下限的本发明的特征值具有为最优选下限值的20倍、优选10倍、特别优选5倍的上限。
本发明还涉及一种纤维基质片状结构，该结构含有至少两根、优选至少10根、特别优选至少1000根、更优选至少10000根、尤其优选至少1000000根可由本发明方法得到的吸收性聚合物纤维。根据本发明的纤维基质片状结构优选是无纬材料、网状材料、纺织材料、针织材料、卷绕材料或无纺材料。
根据本发明的纤维基质片状结构的制备通过技术人员已知的制备这类结构的方法进行。所述纤维基质片状结构的制备优选通过纺粘工艺、射流喷网工艺、气流成网工艺或湿法成网工艺进行。
根据本发明的纤维基质片状结构每单位面积的质量优选为1～1000g/m2，特别优选为5～500g/m2，更优选为10～250g/m2，尤其更优选为20～100g/m2，因而所述纤维基质片状结构的厚度优选为100μm～10cm，特别优选为500μm～5cm，更优选为1mm～10mm。
根据本发明，还优选所述纤维基质片状结构具有柄状物，按照测试方法“TAPPI 4998 CM-85”借助Thwing Albert Handle-O-Meters，Model211-5测定在柱宽为0.64cm、纤维基质片状结构尺寸为20cm×20cm、每单位面积的质量为70g/m2情况下，该柄状物至多为1000g，特别优选至多为100g，更优选至多为75g，尤其优选至多为50g，最优选至多为25g。
在本发明纤维基质片状结构的一个特殊实施方案中，该结构除了可由本发明方法得到的吸收性聚合物纤维外，还含有优选热塑性的聚合物，该聚合物例如可以使所述纤维固定在该纤维基质片状结构内。聚乙烯和聚丙烯尤其属于该热塑性聚合物，因而基于纤维基质片状结构的总重量，纤维基质片状结构中可优选含有这些聚合物，其量为0.1～50重量％，特别优选为0.1～20重量％，更优选的量为1～10重量％。
本发明还涉及一种复合材料，该复合材料含有以上定义的吸收性聚合物纤维或者以上定义的纤维基质片状结构和基材。优选本发明的吸收性聚合物纤维或者本发明的纤维基质片状结构和基材彼此牢固地结合。优选的基材包括由例如来自聚乙烯、聚丙烯或聚酰胺的聚合物形成的片材、金属、无纺物、绒毛、织物、纺织材料、天然或合成纤维或其他泡沫材料。
根据本发明优选的复合材料是密封材料、缆线、吸收芯体以及含有这些芯体的尿布和卫生制品。
密封材料优选是吸水性膜，其中所述吸收性聚合物纤维或纤维基质片状结构被引入作为基材的聚合物基质或纤维基质中。优选按照如下方式进行通过使吸收性聚合物纤维或纤维基质片状结构与形成聚合物基质或纤维基质的聚合物(Pm)混合，然后可选择地通过热处理进行粘合。还可以得到吸收性聚合物纤维的纱线，该纱线与作为基材的另一材料的其他纤维进行纺丝，然后彼此组合，例如通过编织或针织，或者直接组合，即不必与其他纤维进行纺丝。用于该目的的典型方法由H.Savano等，InternationalWire & Cable Symposium Proceedings 40，333～338(1991)；M.Fukuma等，International Wire & Cable Symposium Proceedings，36，350～355(1987)和US 4 703 132中作了描述。这些公开内容在此引作参考，因此形成本公开的一部分。
在复合材料是缆线的实施方案中，所述吸收性聚合物纤维可以以可膨胀的具有拉伸强度的纱线形式使用。在缆线情况下，基材形成缆线的不含有吸收性聚合物纤维的所有成分。这包括并入缆线的导体如电导体或光导体，光和/或电绝缘材料，以及确保缆线机械完整性的缆线成分，如高拉伸强度材料的网状、纺织或针织材料，高拉伸强度材料例如塑料和橡胶绝缘材料或者可防止缆线外套受到破坏的其他材料。
如果复合材料是吸收芯体，则吸收性聚合物纤维或纤维基质片状结构被引入基材中。作为芯体的基材，优选考虑主要含有纤维素的纤维材料。在芯体的一个实施方案中，将所述吸收性聚合物纤维引入，其量相对于芯体为10～90重量％，优选为20～80重量％，特别优选为40～70重量％。例如可以通过所谓的气流成网工艺或通过所谓的湿法成网工艺来制备芯体，其中根据气流成网工艺制备的芯体是优选的。在湿法成网法中，所述吸收性聚合物纤维与其他基材纤维和液体一起进行加工以形成无纺物。在气流成网工艺中，所述吸收性聚合物结构的纤维和基材纤维在干燥状态下加工成无纺材料。气流成网工艺的其他细节在US 5916670以及US 5866242中，湿法成网法被描述在US 5300192中作了描述，这些公开内容在此引作参考，因此形成本公开的一部分。
在湿法成网工艺和气流成网工艺中，除了所述吸收性聚合物纤维和基材纤维，还可使用本领域技术人员已知的其他合适的辅助物质，这些物质有利于该方法获得的无纺物的强度。
在复合材料是尿布的实施方案中，尿布中不同于本发明的吸收性聚合物纤维或纤维基质片状结构的部分构成了该复合材料的基材。在一个优选的实施方案中，尿布含有上述芯体。在此情况下，尿布中不同于芯体的成分代表该复合材料的基材。通常，用作尿布的复合材料包含不透水的下层，透水的、优选疏水的上层和含有吸收性聚合物纤维的层，该层位于所述下层和上层之间。含有本发明的吸收性聚合物纤维或纤维基质片状结构的该层优选为上述芯体。所述下层可含有本领域技术人员已知的所有材料，其中优选聚乙烯或聚丙烯。同样地，所述上层可含有本领域技术人员已知的所有合适的材料，其中优选聚酯、聚烯烃、胶粘纤维等，它们形成足够多孔的层以确保液体令人满意地流过该上层。就这一点而言参考US5061295、US Re.26151、US 3592194、US 3489148以及US 3860003的公开内容。这些公开内容在此引作参考，因此是本公开的一部分。
本发明还涉及一种制备复合材料的方法，在此将本发明的吸收性聚合物纤维或本发明的纤维基质片状结构和基材以及非必要的合适的添加剂彼此接触。该接触优选通过湿法成网工艺和气流成网工艺、压制、挤压和混合的方式进行。
本发明还涉及可通过以上方法得到的复合材料。
本发明还涉及泡沫、发泡体、纤维、片材、膜、缆线、密封材料、吸收液体的卫生制品、植物和真菌生长调节剂的载体、建筑材料的添加剂、包装材料和土壤添加剂，其含有本发明的聚合物纤维、纤维基质片状结构或者上述的复合材料。特别地，本发明涉及一种含有上述纤维基质片状结构的卫生制品，优选尿布或卫生巾，其中分别基于卫生制品的总重量，卫生制品中含有的纤维基质片状结构的量为10～99重量％，特别优选为60～98重量％，更优选为70～95重量％。
此外，本发明涉及根据本发明的吸收性聚合物纤维、根据本发明的纤维基质片状结构或者上述芯体在泡沫、发泡体、纤维、片材、膜、缆线、密封材料、吸收液体的卫生制品、植物和真菌生长调节剂的载体、建筑材料的添加剂、包装材料中的用途；用于活性物质的可控释放；或在土壤添加剂中的用途。
现在通过非限定性的图和实施例描述本发明。
图1表示用于制备吸收性聚合物纤维的优选本发明装置的横截面图。
图2表示另一个用于制备吸收性聚合物纤维的本发明装置的另一实施方案的横截面图。
在图1中，在带6和7的起始滚轮13和12的区域中聚合物进料1位于由带6和7的两个表面形成的间隙16的前方。聚合物进料1释放聚合物部分17，该部分到达间隙16。可移动表面2和3用带6和7由滚轮带形成，在此带6和7位于起始滚轮12和13和终止滚轮14和15上作为闭合带。带6和7在所述滚轮上沿着箭头所示方向移动。由面2和3在起始滚轮12和13的区域中形成的间隙应当设计使得聚合物部分17与面2和3接触。优选起始滚轮12和13为滚筒形式。根据本发明装置的一个实施方案，这些滚筒可包括凹槽，优选将其设计为伸长的，目的是形成可被拉成吸收性聚合物纤维的聚合物部分。终止滚轮14和15之间的间距大于起始滚轮12和13之间的间距。由起始滚轮12和终止滚轮14之间的可移动表面2和起始滚轮13和终止滚轮15之间的可移动表面3以及终止滚轮14和终止滚轮15之间的间距所形成的大致三角区域是纤维形成区5。在纤维形成区5中，可安装辐射装置(未示出)，例如加热器。靠近终止滚轮14和15处安装纤维接收装置4。纤维接收装置4包括收集表面8，其优选位于转动鼓18上。鼓18优选制成具有不同圆周直径的哑铃形，其中具有较小圆周直径的哑铃的面积略小于沿终止滚轮14和15的轴的表面宽度，从而压紧通过纤维接收装置4经由收集表面8卷取的吸收性聚合物纤维19。此外，纤维收集装置4包括卷取装置11，该装置11包含刀口10，其中刀口10接近收集表面8以使得在收集表面8上形成的吸收性聚合物纤维19的膜被刀口10取出。然后将这些吸收性聚合物纤维19供至进一步处理，例如进一步纺丝，以制得吸收性聚合物纤维的纱线。
图2相应于图1，不同之处在于作为纤维接收装置，这里是靠近终止滚轮14和15处安装抽吸装置9，通过该抽吸装置，吸收性聚合物纤维19与带6和7的可移动表面2和3分离。该抽吸装置9优选为漏斗状，从而可使接收的吸收性聚合物纤维19压紧。由此形成的吸收性聚合物纤维19在抽吸装置9之后可以被供入进一步处理，例如通过气流成网装置制备无纺物。
测试方法这里给出的作为ERT方法的所有测试相应于由EDANA(EuropeanDiaper And Non-woven Association)推荐的测试方法。
测试吸收性聚合物纤维的柔软度吸收性聚合物的柔软度的测试是基于十个不同的测试人员通过手指的感觉来调查聚合物纤维的感觉，由此将吸收性聚合物纤维的柔软性分为以下四种柔软度柔软度4象羽毛的感觉，非常柔软、柔韧且柔顺柔软度3柔软、柔韧且柔顺的感觉柔软度2粗糙和坚硬的感觉，具有的柔软性、柔韧性和柔顺度在一定程度上受损柔软度1粗糙和坚硬的感觉，具有较差的柔软性、柔韧性和柔顺性。
实施例聚合物(A1)的制备实施例1将1299.60gNaOH(50％)和5251.00g水置于15L具有磨砂玻璃颈的烧瓶中。在搅拌下于50℃下加入2342.40g丙烯酸。用氮气惰性化一小时后，于25℃下通过以给定次序加入以下溶液而开始聚合1)1.26g巯基乙醇；2)溶于60g水中的9.00gABAH(二盐酸2，2′-偶氮双(2-脒基丙烷))；3)溶于30g水中的1.20g抗坏血酸；4)4.50gH2O2(30％)。
6.5分钟后达到最大温度100.4℃后，于该温度下连续搅拌1小时。将由此得到的聚丙烯酸Na盐在旋转蒸发器中进一步蒸发浓缩至聚合物含量(WS)为50％。
实施例2将1299.60gNaOH(50％)和5252.04g水置于15L具有磨砂玻璃颈的烧瓶中。在搅拌下，于50℃下加入2342.40g丙烯酸。用氮气惰性化一小时后，于25℃下通过以给定次序加入的以下溶液而开始聚合1)1.26g巯基乙醇；2)溶于60g水中的9g ABAH(二盐酸2，2′-偶氮双(2-脒基丙烷))；3)溶于30g水中的1.2g抗坏血酸；4)4.5gH2O2(30％)。
3.5分钟后达到最大温度100.2℃后，在此温度下连续搅拌1小时。将由此得到的聚丙烯酸Na盐在旋转蒸发器中进一步蒸发浓缩至WS为50％。
由实施例1和2所得的聚合物(A1)或组合物的特征在于具有以下性能
加入交联剂向此前制得的聚丙烯酸的水溶液中加入交联剂，剧烈搅拌，并将该水溶液加热到最高30℃。液体交联剂以原样使用，晶态季戊四醇以6％水溶液形式加入。为了保证交联剂在聚丙烯酸水溶液中均匀分布，将所述交联剂或交联剂水溶液分别用亚甲基蓝进行着色。
制备纤维在纤维制备中，将含有交联剂和聚丙烯酸的水溶液置于陪替式培养皿的平整背侧上。将另一个陪替式培养皿同样以其背侧压在聚合物上以使得所述聚合物在两个陪替式培养皿之间形成膜。然后慢慢将两个陪替式培养皿彼此拉开，直到产生长度约为40cm的丝线。由此形成的丝线通过直径为19cm、长度为20cm的鼓卷取，该鼓以每分钟约80转旋转，鼓表面具有尺寸为40cm×250m的涂有硅氧烷的纸(B.Laufenberg，Krefeld公司，“Transferpapier NSA 1350(56B3)”)。在丝线从陪替式培养皿表面拉出时收集这些丝线。当在涂有硅氧烷的纸上形成足够量后，将涂有硅氧烷的纸从鼓上取下来，并在循环空气的干燥橱柜中干燥。通过沿纵向切割纤维将干燥的丝线从涂有硅氧烷的卷形纸上分离，并从涂有硅氧烷的表面移走。通过这种方式，得到由许多单个纤维形成的具有织物感觉和优良溶胀性能的无纺物。反应条件和由此获得的吸收性聚合物纤维的测定性质列于下表。
表
DN＝中和度A＝1，4-丁二醇B＝1，3-丙二醇C＝季戊四醇*＝6重量％的水溶液附图标记单1聚合物进料2可移动表面3可移动表面4纤维接收装置5纤维形成区6带7带8收集表面9抽吸装置
10刀口11卷取装置12起始滚轮13起始滚轮14终止滚轮15终止滚轮16间隙17聚合物部分18鼓19吸收性聚合物纤维
权利要求
1.由包含聚合物(A1)和水的组合物制备吸收水相或水的聚合物纤维的方法，基于所述聚合物(A1)的总重量，所述水量为至少10重量％，其中该组合物(A1)的至少两个不同区域由于外力作用通过自由拉伸而彼此分离。
2.根据权利要求1的方法，其中通过拉开聚合物(A1)形成拉长结构。
3.根据权利要求2的方法，其中所述拉开在对于所述拉长结构不会在形式上纠结的套中进行。
4.根据前述任一项权利要求的方法，其中所述外力至少为0.1N。
5.根据前述任一项权利要求的方法，其中所述聚合物(A1)在所述拉开过程中或之后被后交联。
6.根据权利要求5的方法，其中所述后交联通过辐射发生。
7.根据前述任一项权利要求的方法，其中所述聚合物(A1)除了水之外基于(α1)0.1～99.999重量％聚合的烯键式不饱和的含酸基团的单体或其盐，或者聚合的烯键式不饱和的含有质子化氮或季氮的单体，或者它们的混合物，(α2)0～70重量％聚合的烯键式不饱和的可与(α1)共聚的单体，(α3)0～30重量％一种或多种交联剂，(α4)0～30重量％水溶性聚合物，和(α5)0～20重量％一种或多种添加剂，其中(α1)～(α5)的重量数之和为100重量％。
8.根据前述任一项权利要求的方法，其中所述聚合物(A1)具有至少一种以下性质a.多分散性D最大为8，b.于23℃下在含有30重量％聚合物的水溶液中的粘度为100～500000mPa·s，c.于60℃下在含有30重量％聚合物的水溶液中的粘度100～100000mPa·s，d.重均分子量(Mw)为50000～2000000g/mol。
9.一种装置，其包括β1)聚合物进料(1)，β2)至少两个可移动表面(2，3)，β3)纤维接收装置(4)，和β4)纤维形成区(5)，其中，安装所述可移动表面(2，3)使其可从聚合物进料(1)处分开并且从该聚合物进料开始彼此距离逐渐增大，形成所述纤维形成区(5)，安装纤维接收装置(4)使其至少部分处于纤维形成区(5)中或处于纤维形成区(5)外。
10.根据权利要求9的装置，其中所述可移动表面(2，3)是带状物(6，7)。
11.根据权利要求9或10的装置，其中所述纤维接收装置(4)是可移动的收集表面(8)或抽吸装置(9)。
12.根据权利要求11的装置，其中靠近收集表面(8)安装卷取装置(11)，该装置(11)包含刀口(10)。
13.根据权利要求9～12中任一项的装置，其中安装辐射装置(12)使得至少部分处于纤维形成区(5)中，或者靠近收集表面(8)，或者靠近卷取装置(11)，或者其中至少两种方式。
14.根据权利要求1～8中任一项的方法，其中所述吸收性聚合物纤维的制备是采用权利要求9～13中任一项所定义的装置进行的。
15.可根据权利要求1～8或14中任一项的方法获得的吸收性聚合物纤维。
16.根据权利要求15的吸收性聚合物纤维，其具有至少一种以下性质(γ1)按照ERT 470.1-99，基于吸收性聚合物纤维，16小时后可溶于水的部分小于30重量％，(γ2)按照ERT 470.1-99，基于吸收性聚合物纤维，1小时后可溶于水的部分小于30重量％，(γ3)按照ERT 441.1-99，离心保留能力(CRC)至少5g/g，(γ4)按照ERT 442.1-99，在0.3psi负荷下，压力下吸收性(AAP)至少10g/g，(γ5)按照ERT 442.1-99，在0.7psi负荷下，压力下吸收性(AAP)至少5g/g。
17.纤维基质片状结构，其含有至少两个如权利要求15或1中任一项的吸收性聚合物。
18.根据权利要求17的纤维基质片状结构，其中该片状结构是无纬材料、网状织物、纺织材料、针织材料、卷绕材料或无纺材料。
19.复合材料，其含有根据权利要求15或16中任一项的吸收性聚合物纤维或者根据权利要求17或18的纤维基质片状结构。
20.根据权利要求9～13中任一项的装置在制备吸收性聚合物纤维中的用途。
21.化学制品，其含有根据权利要求15或16的吸收性聚合物纤维、根据权利要求17或18的纤维基质片状结构或者根据权利要求19的复合材料。
22.根据权利要求15或16的吸收性聚合物纤维、根据权利要求17或18的纤维基质片状结构或者根据权利要求19的复合材料在化学制品中的用途。
全文摘要
本发明涉及一种由包含聚合物(A1)和水的组合物制备吸收水相或水的聚合物纤维的方法，基于所述聚合物(A1)的总重量，所述水量为至少10重量％。该组合物(A1)的至少两个不同区域由于外力作用通过自由拉伸而彼此分离。本发明还涉及制备这些纤维的装置、吸收性聚合物纤维以及这些吸收性聚合物纤维及其装置的用途。
文档编号D01D10/00GK1720357SQ200380104607
公开日2006年1月11日 申请日期2003年11月28日 优先权日2002年11月28日
发明者J·哈伦, J·霍本, R·泰尼, M·德马尔科 申请人:施拖克豪森有限公司