用于高度填充或不含纤维的卫生制品的超吸收性聚合物的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种颗粒状吸收性聚合物材料，其具有至少一种如下的性能：i)对至少一个选自2-12的整数的数i而言，最大APCi×10秒值≥1.6(＝APC最大)；ii)对所有选自2-12的整数的数i而言，所有APCi×10秒值的总和为≥12的值(＝APC总和)；其中APCi×10秒值定义如下：APCi×10秒＝QIi×10秒值2×PIi×10秒值，其中：-QIi×10秒值为根据本文所述的测试方法在添加0.9重量％NaCl溶液之后i×10秒测得的溶胀指数值，且-PIi×10秒值为根据本文所述的测试方法在添加0.9重量％NaCl溶液之后i×10秒测得的渗透率指数值。本发明还涉及一种含有该颗粒状吸收性材料的吸收芯、一种卫生制品、一种制备吸收芯的方法以及一种可通过该方法获得的吸收芯。
【专利说明】用于高度填充或不含纤维的卫生制品的超吸收性聚合物
[0001]本发明涉及一种颗粒状吸收性聚合物材料、一种制备颗粒状吸收性聚合物材料的方法、一种含颗粒状吸收性聚合物材料的吸收芯、一种卫生制品，一种制备吸收芯的方法以及一种可由该方法获得的吸收芯。
[0002]超吸收剂是水不溶性的交联聚合物，其能通过溶胀并形成水凝胶而在压力下吸收并保留大量水性液体，尤其是体液，优选尿液或血液。一般而言，对水而言这些的液体吸收量不低于所述超吸收剂或超吸收剂组合物干重量的10倍或者甚至不低于100倍。由于这些特性，因此这些聚合物主要用于卫生制品如婴儿尿布、失禁产品或卫生巾的吸收芯中。F.L.Buchholz 和 A.T.Graham(编辑)在“Modern Superabsorbent Polymer Technology，，，Wiley-VCH，纽约，1998中提供了超吸收剂和超吸收剂组合物、其用途及其制备的全面综述。
[0003]超吸收剂通常通过酸官能(通常部分中和)单体在交联剂的存在下自由基聚合而制备。通过改变单体组成、交联剂以及聚合条件和聚合后获得的水凝胶的加工条件，可制备具有不同吸收性能的聚合物。其他可能性由例如使用化学改性淀粉、纤维素和聚乙烯醇制备接枝聚合物提供，如DE-A-2612846所述。
[0004]尿布结构的目前趋势尤其是制备具有降低的纤维素纤维含量和提高的超吸收剂含量的更薄吸收芯。更薄设计的优点本身不仅体现在改善的穿戴舒适性方面，而且体现在降低的包装和储存成本方面。描述于例如W0-A-2008/155722、W0-A-2008/155711、W0-A-2008/155710, W0-A-2008/155702, W0-A-2008/155701, W0-A-2008/155699,EP-A-1225857、WO-A-O I /1 5647 , W0 + 20 11 / I 20504、DE-A-102009049450、W0-A-2008/117109, TO-A-97/11659、EP-A-0826349、TO-A-98/37846、TO-A-95/11653、W0-A-95/11651、W0-A-95/11652、TO-A-95/11654、W0-A-2004/071363 或 TO-A-01/89439 中的最新一代吸收芯基本上不含纤维素(因此这种尿布也称为“无绒毛尿布”)。超吸收剂颗粒的固定(在含纤维素的吸收芯中借助纤维素纤维进行)可在该最新一代的吸收芯中例如通过热塑性纤维将所述超吸收剂颗粒固定在基材表面上而获得。
[0005]更薄尿布设计的趋势以及纤维素纤维的临时液体储存和传导功能的消失导致超吸收剂所需的综合性能显著改变。目前非常重要的因素是水凝胶防止排尿期间尿液直接渗漏的能力。这借助超吸收剂/水凝胶性能实现，借此在溶胀期间液体充分吸收并分散在凝胶层中，同时尿布中的未结合尿液量最小化。有利的超吸收剂还具有良好的输送性能，因此确保最佳利用整个卫生制品。
[0006]然而，现有技术的超吸收剂不能充分适用于上述不含纤维素的新一代尿布设计。
[0007]因此，本发明所要解决的问题在于克服现有技术所不能解决的与超吸收剂有关的缺点。
[0008]更特别地，本发明所要解决的问题是提供特别有利地用于具有低纤维素纤维含量的吸收芯中，例如 W0-A-2008/155722、TO-A-2008/155711、TO-A-2008/155710、W0-A-2008/155702、W0-A-2008/155701 或 TO-A-2008/155699 中所述的无纤维素设计中的超吸收剂。
[0009]本发明所要解决的另一问题是提供一种从多种目前已知的大量超吸收性材料中选择能可靠地用于例如 TO-A-2008/155722、W0-A-2008/15571U TO-A-2008/155710、W0-A-2008/155702、W0-A-2008/155701 或 W0-A-2008/155699 中所述的无纤维素设计中的
那些超吸收剂的选择方法。
[0010]对解决开头所定义的问题的贡献由一种具有至少一种如下性能的颗粒状吸收性聚合物材料做出:
[0011]i)对选自2-12的整数的至少一个数i而言，最大APCiX1Q#值≥1.6，优选≥2.0，更优选≥2.4(=々?(:|±值)，其中APCi±值优选不大于14.0，更优选不大于12.0，最优选不大于10.0 ；
[0012]ii)对所有选自2-12的整数的数i而言，所有APCixitl秒值的总和为≥12，优选≥18，更优选≥24的值(=APCma);其中APC值优选不大于55，更优选不大于50，最优选不大于45 ；
[0013]其中APCixi。秒值定义如下:
[0014]APCiX1(l秒=QIiXici秒值 X PIiX1Q秒值
[0015]其中
[0016]_QIiX1(l#值为根据本文所述测试方法测定的在添加0.9重量％ NaCl溶液之后i X 10秒的溶胀指数值，且 [0017]_PIiX1(l#值为根据本文所述的测试方法测定的在添加0.9重量％ NaCl溶液之后i X 10秒的渗透率指数值。
[0018]在本发明颗粒状吸收性聚合物材料的具体实施方案中，这些具有不低于22g/g，优选不低于24g/g,更优选不低于26g/g,最优选不低于28g/g的WSP241.3 (WorldwideStrategic Partners EDANA和INDA的测试方法)离心保留容量(CRC)。
[0019]在本发明颗粒状吸收性聚合物材料的另一具体实施方案中，这些具有不低于16g/g,优选不低于18g/g,更优选不低于20g/g,最优选不低于22g/g的0.7psi压力下的WSP242.3 吸收率(AUP)。
[0020]本发明优选的颗粒状吸收性聚合物材料为纤维、泡沫或颗粒，优选纤维和颗粒，更优选颗粒。
[0021]对本发明所优选的聚合物纤维的尺寸加以选择，从而可将它们掺入纱线中或者作为纱线用于织物中以及直接掺入织物中。根据本发明，优选所述聚合物纤维的长度为l-500mm，优选为2-500mm，更优选为5-100mm，且直径为1-200旦，优选为3-100旦，更优选为5-60旦。
[0022]对本发明所优选的颗粒状吸收性聚合物材料的尺寸加以选择，从而使得其具有10-3000 μ m,优选20-2000 μ m,更优选150-850 μ m的WSP220.2平均粒度。本文尤其优选粒度为300-600 μ m的聚合物颗粒的比例总计不低于50重量％，更优选不低于65重量％，最优选不低于80重量％，基于吸水性聚合物颗粒的总重量。
[0023]根据本发明，进一步优选本发明的颗粒状吸收性聚合物材料基于部分中和的交联丙烯酸。就此而言，特别优选本发明的颗粒状吸收性聚合物材料为具有微孔结构的交联聚丙烯酸酯，其包含不低于50重量％，优选不低于70重量％，更优选不低于90重量％的具有羧酸酯基的单体，全部基于所述聚合物材料的重量。根据本发明，进一步优选本发明的颗粒状吸收性聚合物材料基于不低于50重量％，优选不低于70重量％ (均基于所述聚合物材料的重量)的聚合丙烯酸，其中所述丙烯酸的优选不低于20mol %,更优选不低于50mol %,甚至更优选60-85mol%被中和。
[0024]本发明的颗粒状吸收性聚合物材料优选可通过包括如下步骤的方法获得:
[0025]i)使包含可聚合的单烯属不饱和酸官能单体(α I)或其盐、任选的可与单体(α?)聚合的单烯属不饱和单体(α 2)、起泡剂或发泡剂(α3)以及至少一种交联剂(α 4)的单体水溶液自由基聚合以获得具有微孔结构的水凝胶；
[0026]ii)任选粉碎所述具有微孔结构的水凝胶；
[0027]iii)干燥所述任选粉碎的具有微孔结构的水凝胶以获得具有微孔结构的颗粒状吸收性聚合物材 料；
[0028]iv)任选研磨并筛分所得的具有微孔结构的颗粒状吸收性聚合物材料；
[0029]V)用具有两个或更多个能与所述颗粒状吸收性聚合物材料表面上的酸基反应的官能团的交联剂对所得聚合物材料进行表面后交联，其中在后交联之前、之中或之后使所述聚合物材料的表面与铝盐接触。
[0030]在工艺步骤i)中，首先使包含可聚合的单烯属不饱和酸官能单体(α I)或其盐、任选的可与单体(α I)聚合的单烯属不饱和单体(α 2)、起泡剂或发泡剂(α3)以及至少一种交联剂(α4)的单体水溶液自由基聚合以获得聚合物水凝胶。单烯属不饱和酸官能单体(α I)可呈部分或完全，优选部分中和的状态。优选单烯属不饱和酸官能单体(α I)呈不低于2511101%,更优选不低于5011101%,甚至更优选50_80mol%程度的中和状态。就此而言，在此将DE19529348A1的公开内容引作参考。中和也可在聚合之后部分或完全进行。中和可进一步使用碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、氨以及碳酸盐和碳酸氢盐进行。还可设想的是任何能与所述酸组合以形成水溶性盐的其他碱。还可设想的是用不同的碱混合中和。优选用碳酸盐和/或碳酸氢盐(其还起起泡剂或发泡剂的作用)和碱金属氢氧化物的组合中和，更优选用碳酸钠和氢氧化钠的组合中和。
[0031]此外，在本发明的吸水性聚合物结构中，游离酸基可占主导，从而使得该聚合物结构具有处于酸性范围内的PH值。该酸性吸水性聚合物结构可借助具有与该酸性聚合物结构相比为碱性得游离碱性基团，优选胺基的聚合物结构而至少部分中和。这些聚合物结构在文献中称为“混合床离子交换吸收性聚合物”(MBIEA聚合物)且尤其公开于W099/34843A1中。在此将W099/34843的公开内容引作参考，且因此视为构成本公开内容的一部分。一般而言，MBIEA聚合物为复合物，其首先包括能交换阴离子的碱性聚合物结构，其次包括能交换阳离子且与所述碱性聚合物结构相比为酸性的聚合物结构。所述碱性聚合物结构具有碱性基团且通常通过聚合具有碱性基团或可转化为碱性基团的基团的单体而获得。这些单体主要为具有伯、仲或叔胺或相应的膦或至少两种上述官能团的那些。该类单体尤其包括乙烯胺、烯丙基胺、二烯丙基胺、4-氨基丁烯、alkyloxycycline、乙烯基甲酰胺、5-氨基戍烯、碳二亚胺、formaldacin、三聚氰胺等及其仲胺或叔胺衍生物。
[0032]优选的具有酸基的单烯属不饱和单体(α I)优选为W02004/037903A2中作为具有酸基的烯属不饱和单体(α I)所描述的那些化合物，在此引作参考且因此视为本公开内容的一部分。特别优选具有酸基的单烯属不饱和单体(α?)为丙烯酸和甲基丙烯酸，最优选丙烯酸。
[0033]所用的可与单体(α?)共聚的单烯属不饱和单体(α2)可为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺或乙烯基酰胺。其他优选的共聚单体尤其为在W02004/037903A2中作为共聚单体(α2)提及的那些化合物。
[0034]在制备本发明颗粒状吸收性聚合物材料的方法的一个特定实施方案中，将可共聚的单烯属不饱和表面活性剂用作共聚单体(α2)。这些特定的表面活性剂包含可聚合的官能团。这些表面活性剂的优选化学结构为:
[0035]R1- (EO) η-嵌段-(PO) m-R2
[0036]其中R1和R2为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、2-甲基丁基、2，2-二甲基丙基、-OH、乙酰基或烯丙基，且η = 2-20,m = 2_20。EO和PO分别为产生表面活性剂性能的亲水嵌段和疏水嵌段。R1或R2优选为反应性烯丙基，这是因为根据本发明，它们随后作为丙烯酰基共聚且更水解稳定。作为该可共聚表面活性剂的实例，可提及所用的BASF AG的市售Pluriol A23R产品。
[0037]可用的起泡剂或发泡剂(α 3)更特别地包括本领域技术人员所已知的在聚合反应中有利于在聚合物凝胶中形成孔洞(例如孔)，且因此有利于形成微孔结构的任何辅助材料。可用的起泡剂更特别地包括例如ΕΡ-Α-0-644207中作为优选的起泡剂所公开的那些起泡剂。此处尤其考虑基于碳酸盐的起泡剂。所述起泡剂在加热时释放出二氧化碳，所述二氧化碳以溶解或分散状态处于含碳酸盐的单体溶液中。所述起泡剂可为任何含碳酸根或碳酸氢根的盐或混合盐，且可包括二氧化碳气体或固体材料碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸镁或碱式碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡和碳酸氢钡和碳酸氢盐及其水合物或其他阳离子，以及天然碳酸盐如白云石及其混合物。优选的碳酸盐起泡剂为MgC03、(NH4)2C03、Na2C03及其混合物。就此而言，进一步优选添加约0.05-约5.0重量％的起泡剂，基于任选部分中和的单体(α?)的重量，更优 选基于任选部分中和的丙烯酸的重量。最优选添加约0.2-约3.0重量％的起泡剂。起泡剂还可为包封的，例如如US7，163，966所述。
[0038]除了或代替上述起泡剂，还可向单体溶液中添加具有有机或无机材料壳的中空体以在聚合物材料中形成孔洞，如W0-A-2010/115671所述。具有有机材料壳的中空体优选为选自如下组的中空体:
[0039]-具有聚合热塑性材料壳的中空体；
[0040]-具有聚合非热塑性材料的中空体。
[0041]一般而言，可用的中空体包括:
[0042]-基于热塑性或非热塑性聚合物的充气微球，
[0043]-聚电解质多层胶囊，
[0044]-基于热塑性或非热塑性聚合物的中空球，
[0045]-基于热塑性聚合物且例如以|?ΧΡΑ!Ν(::?Χφ商品名获得的微球颗粒，或
[0046]-具有多晶氧化铝壳的中空体。
[0047]可用的交联剂(α 4)优选同样包括W02004/037903A2中作为交联剂(α 3)描述的那些化合物。该列举涉及W02004037903吗？如果不，则(α 4)是正确的。在这些交联剂中，特别优选水溶性交联剂。最优选N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三烯丙基甲基氯化铵、四烯丙基氯化铵以及用9摩尔氧化乙烯/摩尔丙烯酸制备的烯丙基九甘醇丙烯酸酯。
[0048]除单体(α I)和任选的(α 2)、起泡剂或发泡剂(α 3)以及所述至少一种交联剂(α4)之外，所述单体溶液还可包含水溶性聚合物(α 5)。优选的水溶性聚合物包括部分或完全水解的聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉或淀粉衍生物、聚二醇或聚丙烯酸。这些聚合物的分子量并不重要，条件是它们为水溶性的。优选的水溶性聚合物为淀粉或淀粉衍生物或聚乙烯醇。所述水溶性聚合物(优选合成的水溶性聚合物如聚乙烯醇)可不仅仅用作待聚合单体的接枝基础。还可设想的是仅在聚合后将这些水溶性聚合物与聚合物凝胶混合，或者与已干燥的吸水性聚合物凝胶混合。
[0049]此外，所述单体溶液还可包含助剂(α 6)，所述助剂尤其包括引发剂或聚合可能需要的配位剂如EDTA。
[0050]可用于所述单体溶液的溶剂包括水、有机溶剂或水与有机溶剂的混合物，溶剂的选择尤其还取决于聚合方式。
[0051]优选对单体(α I)和(α 2)、起泡剂或发泡剂(α 3)、交联剂(α 4)、水溶性聚合物(α5)以及助剂U6)在单体溶液中的相对含量加以选择，以使得在工艺步骤iii)中干燥后获得的具有微孔结构的颗粒状吸收性聚合物材料基于:
[0052]-20-99.999重量％，优选55-98.99重量％，更优选70-98.79重量％的单体O I)，
[0053]-0-80重量％，优选0-44.99重量％，更优选0.1-44.89重量％的单体(α 2)，
[0054]-0-5重量％，优选0.001-3重量％，更优选0.01-2.5重量％的交联剂(α 4)，
[0055]-0-30重量％，优选0-5重量％，更优选0.1-5重量％的水溶性聚合物(α 5)，
[0056]-0-20重量％，优选0-10重量％，更优选0.1-8重量％的助剂(α 6)，和
[0057]-0.5-25重量％，优选1-10重量％，更优选3-7重量％的水(α 7)，
[0058]其中(α 1)-(α7)的重量之和为100重量％。单体溶液中的最佳值，尤其是单体、起泡剂或发泡剂、交联剂和水溶性聚合物的浓度可通过简单的初步试验确定或者从现有技术获得，尤其是以下出版物:US4, 286，082、DE-A-2706135、US4, 076，663、DE-A-3503458、DE4020780C1、DE-A-4244548、DE-A-4333056 和 DE-A-4418818。就单体溶液的自由基聚合而言，可用的聚合方法原则上可为本领域技术人员已知的所有聚合方法。就此而言，应提及例如溶液聚合，其优选在捏合反应器，如挤出机中进行，或者连续以带喷雾(belt spray)聚合、反相乳液聚合和反相悬浮聚合进行。
[0059]溶液聚合优选在作为溶剂的水中进行。溶液聚合可连续或间歇进行。现有技术公开了就反应条件，例如温度、引发剂的类型和量以及反应溶液而言可变的宽范围。典型方法描述于下述专利中:US4, 286,082，DE2706135A1, US4, 076，663，DE-A-3503458,DE4020780C1, DE-A-4244548, DE-A-4333056, DE-A-4418818。其公开内容在此引作参考，因此视为构成本公开内容的一部分。
[0060] 聚合通过通常为常规的引发剂引发。用于引发聚合的引发剂可为所有在聚合条件下形成自由基且通常用于制备超吸收剂的引发剂。通过电子束对可聚合的含水混合物的作用而引发聚合也是可能的。然而，聚合也可在不存在上述类型的引发剂下通过在光引发剂存在下的高能量辐射作用引发。聚合引发剂可以以溶解或分散形式存在于所述单体溶液中。可用的引发剂包括分解成自由基且为本领域技术人员所已知的所有化合物。这些尤其包括已在W0-A-2004/037903中作为可能的引发剂加以描述的那些引发剂。特别优选使用由过氧化氢、过二硫酸钠和抗坏血酸构成的氧化还原体系来制备吸水性聚合物结构体。[0061]也可使用反相悬浮和乳液聚合来制备本发明的颗粒状吸收性聚合物材料。在这些方法中，借助保护性胶体和/或乳化剂将单体(α I)、起泡剂或发泡剂(α3)且任选还包含其他单体(α 2)、水溶性聚合物(α 5)和助剂(α 6)的部分中和的水溶液分散至疏水性有机溶剂中，并借助自由基引发剂引发聚合。交联剂(α4)溶于单体溶液中并与所述单体溶液一起计量加入，或者单独加入，且任选在聚合期间加入。任选地，水溶性聚合物(α5)作为接枝基础经由单体溶液添加，或者首先直接加入油相中。随后，作为共沸物从所述混合物中除去水并滤出聚合物。
[0062]此外，在溶液聚合以及反相悬浮和乳液聚合这两种情况下，交联可通过在聚合步骤期间使溶于单体溶液中的多官能交联剂(α4)共聚和/或使合适的交联剂与聚合物的官能团反应而进行。所述方法描述于例如出版物US4，340, 706,DE-A-3713601,DE-A-2840010和W0-A-96/05234中，相应的公开内容在此引作参考。
[0063]在工艺步骤ii)中，任选将在工艺步骤i)中获得的具有微孔结构的水凝胶粉碎，其中该粉碎尤其在通过溶液聚合法实施聚合时进行。粉碎可借助本领域技术人员所已知的粉碎装置，例如绞肉机进行。
[0064]在工艺步骤iii)中，将任选事先粉碎的具有微孔结构的水凝胶干燥。所述水凝胶优选在合适的干燥器或烘箱中干燥。实例包括旋转管式烘箱、流化床干燥器、盘式干燥器、桨叶式干燥器或红外干燥器。此外，根据本发明，优选在工艺步骤iii)中将所述水凝胶干燥至含水量降至0.5-25重量％，优选1-10重量％，其中干燥温度通常为100-200°C。
[0065]在工艺步骤iv)中，可将在工艺步骤iii)中获得的具有微孔结构的颗粒状吸收性聚合物材料(尤其是其由溶液聚合获得时)研磨并筛分至开头所述的所需粒度。所述经干燥的具有微孔结构的吸 收性聚合物材料优选在合适的机械粉碎装置，例如球磨机中研磨，而筛分可例如通过使用具有合适筛目的筛进行。
[0066]在工艺步骤V)中，用具有两个或更多个能与所述聚合物材料表面上的酸基反应的官能团的交联剂对所述任选研磨并筛分的具有微孔结构的颗粒状吸收性聚合物材料进行表面后交联，且在后交联之前、之中或之后，使所述聚合物材料的表面与铝盐，优选与乳酸铝和/或硫酸铝接触。
[0067]就表面后交联而言，优选使由工艺步骤iii)或iv)获得的经干燥、任选研磨和筛分的具有微孔结构的颗粒状吸收性聚合物材料，或者使获自工艺步骤ii)的未经干燥，但优选已粉碎的具有微孔结构的水凝胶与优选为有机的化学表面后交联剂接触。尤其是当所述后交联剂在后交联条件下不为液体时，优选使其与呈包含后交联剂和溶剂的液体形式的颗粒状吸收性聚合物材料或聚合物凝胶接触。所用的溶剂优选为水，水混溶性有机溶剂如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇或1-丁醇或这些溶剂中至少两种的混合物，最优选的溶剂为水。此外，优选所述后交联剂以基于液体总重量为5-75重量％，更优选10-50重量％，最优选15-40重量％的量存在于所述液体中。
[0068]具有微孔结构的颗粒状吸收性聚合物材料或者任选粉碎的具有微孔结构的水凝胶与含后交联剂的液体的接触优选通过将所述液体分别与所述聚合物材料和水凝胶混合而进行。
[0069]适于施加液体的混合装置为例如PattersonKelley混合器、DRAIS瑞流混合器、Liidiiie混合器、Ruberg混合器、螺杆混合器、盘式混合器和流化床混合器以及连续立式混合器，其中借助旋转叶片以高频率混合聚合物材料(Schugi混合器)。
[0070]在后交联期间，所述具有微孔结构的颗粒状吸收性聚合物材料或水凝胶优选与不超过20重量％，更优选不超过15重量％，甚至更优选不超过10重量％，甚至更优选不超过5重量％的溶剂，优选水接触。
[0071]根据本发明，在聚合物材料呈优选的球状颗粒形式的情况下，进一步优选以如下方式进行接触:仅使所述颗粒状聚合物材料的外部区域而非内部区域与液体和因此的后交联剂接触。
[0072]后交联剂优选应理解为意指具有至少两个能在缩合反应(=缩合交联剂)、加成反应或开环反应中与所述聚合物材料表面上的酸基团发生反应的官能团的化合物。优选的后交联剂为W02004/037903A2作为交联剂类别II的交联剂描述的那些。
[0073]在这些化合物中，特别优选的后交联剂为缩合交联剂，例如二甘醇、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(碳酸亚乙酯)、4_甲基-1，3- 二氧戊环-2-酮(碳酸亚丙酯)、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- 二氧己环_2_酮、4-甲基-1，3- 二氧己环-2-酮、4，6- 二甲基-1，3- 二氧己环-2-酮和1，3- 二氧戊环_2_酮。
[0074]一旦具有 微孔结构的颗粒状吸收性聚合物材料或具有微孔结构的水凝胶与后交联剂或者包含后交联剂的液体接触后，则将其加热至50-30(TC，优选75-275°C，更优选150-250°C的温度，由此优选地使所述聚合物材料颗粒的外部区域比内部区域更高程度地交联(=后交联)，在使用水凝胶时，同时也对其进行干燥。由于存在热作用破坏所述聚合物材料的所需性能的风险，因此热处理的时间受到限制。
[0075]在后交联步骤之前、之中或之后，使所述具有微孔结构的聚合物材料的表面或具有微孔结构的水凝胶的表面与铝盐，优选与乳酸铝接触。特别优选通过使包含后交联剂以及铝盐(优选乳酸铝)的水溶液优选与所述具有微孔结构的颗粒状吸收性聚合物材料或具有微孔结构的水凝胶接触，然后加热而用铝盐进行处理，同时实施表面后处理步骤。
[0076]此处优选使铝盐以0.01-30重量％的量，更优选以0.1-20重量％的量，甚至更优选以0.3-5重量％ (如果作为水合物存在，则以无水计)的量与所述聚合物材料/水凝胶接触，全部分别基于所述具有微孔结构的颗粒状吸收性聚合物材料或具有微孔结构的水凝胶的重量。
[0077]优选的铝盐尤其为AlCl3 X 6H20, NaAl (SO4)2X 12H20、KAl (SO4)2X 12H20 或Al2 (SO4) 3X 14-18H20、乳酸铝或水不溶性铝化合物如铝氧化物，如Al2O3或铝酸盐。特别优选使用乳酸铝、硫酸铝或乳酸铝与硫酸铝的混合物。
[0078]对解决开头所定义的问题的贡献还由一种吸收芯做出，其包含上基材层、下基材层和置于上基材层和下基材层之间的吸收层，其中所述吸收层包含本发明的颗粒状吸收性聚合物材料和少于0.lg，特别优选少于0.05g，最优选少于0.01g/g颗粒状吸收性聚合物材料的纤维素纤维。
[0079]就本发明而言，“吸收芯”优选应理解为意指在吸收制品如尿布的情况下，可位于对水性液体而言不透且背对穿戴者体侧的上层和对水性液体而言可透且面对穿戴者体侧的下层之间的结构，其主要作用是吸收并储存被吸收制品吸收的液体，例如血液或尿液。吸收芯本身优选不包括吸收制品的吸收体系、不包括上层且不包括下层。
[0080]然而，根据本发明，最优选吸收芯基本上不含纤维素纤维。此处，表述“基本上不含纤维素纤维”用于描述包含少于10重量％纤维素纤维，少于5重量％纤维素纤维，少于I重量％纤维素纤维，不含纤维素纤维或仅包含非显著纤维素纤维的制品如吸收芯。该类芯更特别地描述于 TO-A-2008/155722、W0-A-2008/15571U TO-A-2008/155710、W0-A-2008/155702, W0-A-2008/155701, W0-A-2008/155699、EP-A-1225857,W0-A-01/15647、W0-A-2011/120504、DE-A-102009049450, W0-A-2008/117109、W0-A-97/11659、EP-A-0826349, W0-A-98/37846、W0-A-95/11653、W0-A-95/11651、TO-A-95/11652、TO-A-95/11654、W0-A-2004/071363 或 TO-A-01/89439 中。
[0081]在本发明吸收芯的优选实施方案中，所述吸收芯包含热塑性材料和多个含有所述颗粒状吸收性聚合物材料的隔室。就此而言，根据本发明，特别优选的吸收芯为在 W0-A-2008/155722、W0-A-2008/155711、TO-A-2008/155710、W0-A-2008/155702、W0-A-2008/155701或W0-A-2008/155699中称为吸收芯且加以描述的结构。因此，在本发明特别优选的实施方案中，所述吸收芯包含热塑性材料层和多个含有所述颗粒状吸收性聚合物材料的隔室，其中所述隔室各自由上基材层或下基材层以及热塑性材料层限出。该结构可根据上文引用的专利申请的教导，通过将所述颗粒状吸收性聚合物材料以颗粒簇的形式施加至特定基材(上基材层或下基材层)上，从而形成由陆地(inselbereiche)区域和陆地区域之间的连接区域形成的网格图案。“陆地区域”为其中热塑性材料不与上基材层或下基材层直接接触的区域。“连接区域”为其中热塑性材料与上基材层或下基材层直接接触的区域。网格图案中的连接区域含有少许或不含颗粒状吸收性聚合物材料。陆地区域和连接区域可呈多种形式/形状，包括但不限于圆形、椭圆形、正方形、矩形和三角形等。
[0082]本发明吸收芯的 一个实例为一种芯，其包含第一子层以及与所述第一子层邻接的第二子层，其中:
[0083]-所述第一子层包含上基材层以及含有所述颗粒状吸收性聚合物材料的隔室，其中所述隔室由上基材层和第一热塑性材料层限出，和
[0084]-所述第二子层包含下基材层以及含有所述颗粒状吸收性聚合物材料的隔室，其中所述隔室由下基材层和第二热塑性材料层限出，
[0085]其中第一热塑性材料层与第二热塑性材料层邻接。该结构对应于例如W0-A-2008/155722的图7A和7B所示的结构。
[0086]在本发明吸收芯的优选设计中，所述热塑性材料主要起将所述颗粒状吸收性聚合物材料覆盖并至少部分固定在上基材层或下基材层上的作用。在本发明的一个实施方案中，所述热塑性材料可基本上均匀地设置于所述聚合物之间的颗粒状吸收性聚合物材料中。然而，在一个具体实施方案中，所述热塑性材料可为纤维层，其至少部分地与所述颗粒状吸收性聚合物材料接触且部分地与上基材层或下基材层接触，如W0-A-2008/155722的图3和4所示。在这种情况下，所述热塑性材料层可例如通过熔融纤维状热塑性材料而获得。
[0087]所述上基材层和下基材层的优选材料以及热塑性材料为例如在W0-A-2008/155722中作为这些组分的优选材料加以描述的那些材料。[0088]制备该类吸收芯的方式优选与例如W0-A-2008/155699中所述的方式相同。因此，所述方法包括如下步骤:
[0089]-以第一图案的方式且以所述颗粒状吸收性聚合物材料不连续地分布在所述下基材层上的方式将所述颗粒状吸收性聚合物材料沉积至下基材层上以形成第一吸收层；
[0090]-以第二图案的方式且以所述颗粒状吸收性聚合物材料不连续地分布在所述上基材层上的方式将所述颗粒状吸收性聚合物材料沉积至上基材层上以形成第二吸收层；
[0091]-将热塑性材料层沉积至所述颗粒状吸收性聚合物材料、下基材层和上基材层上以覆盖所述下基材层和上基材层上的颗粒状吸收性聚合物材料；和
[0092]-以使得所述第一吸收层的至少一部分热塑性材料与所述第二吸收层的至少一部分热塑性材料接触的方式将所述第一和第二吸收层组合在一起。
[0093]对解决开头所定义的问题的贡献还由一种包含本发明吸收芯的卫生制品做出，其中该卫生制品优选为尿布。尿布通常包含液体可透的下层(当穿戴尿布时，其面向尿布穿戴者的体侧)、基本上不透液体的上层(当穿戴尿布时，其背对尿布穿戴者的体侧)和位于下层和上层之间的本发明吸收芯。除这三种组分之外，所述卫生制品还可包含其他组分，例如W0-A-2008155699所述的可重新闭合的扣紧系统，或者位于液体可透的下层和本发明吸收芯之间的其他采集层，例如如W0-A-2008/155722所述。本发明优选的尿布结构例如如W0-A-2008/155722 的图1 所示。
[0094]对解决开头所定义的问题的贡献由一种制备吸收芯的方法作出，所述吸收芯包含上基材层、下基材层以及置于上基材层和下基材层之间的吸收层，其中所述吸收层含有颗粒状吸收性聚合物材料和少 于0.lg/g颗粒状吸收性聚合物材料的纤维素纤维，其包括如下步骤:
[0095]A)提供本发明的颗粒状吸收性聚合物材料；
[0096]B)将所述颗粒状吸收性聚合物材料引入吸收芯中。
[0097]将所述颗粒状材料引入吸收芯中包括例如如下工艺步骤:
[0098]BI)以第一图案的方式且以所述颗粒状吸收性聚合物材料不连续地分布在所述下基材层上的方式将所述颗粒状吸收性聚合物材料沉积至下基材层上以形成第一吸收层；
[0099]B2)以第二图案的方式且以所述颗粒状吸收性聚合物材料不连续地分布在所述上基材层上的方式将所述颗粒状吸收性聚合物材料沉积至上基材层上以形成第二吸收层；
[0100]B3)将热塑性材料层沉积至所述颗粒状聚合物材料、所述下基材层和上基材层上以覆盖位于所述下基材层和上基材层上的颗粒状吸收性聚合物材料；和
[0101]B4)以使得所述第一吸收层的至少一部分热塑性材料与所述第二吸收层的至少一部分热塑性材料接触的方式将所述第一和第二吸收层组合在一起。
[0102]对解决开头所定义的问题的贡献还由一种制备吸收芯的方法做出，所述吸收芯包含上基材层、下基材层以及置于所述上基材层和所述下基材层之间的吸收层，其中所述吸收芯包含颗粒状吸收性聚合物材料和少于0.lg/g颗粒状吸收性聚合物材料的纤维素纤维，其包括如下步骤:
[0103]a)基于向所述颗粒状吸收性聚合物结构添加液体之后至少一段时间\的(溶胀指数)2与渗透率指数的乘积(=APC值)测定结果选择合适的颗粒状吸收性聚合物材料；
[0104]b)将由此选择的颗粒状吸收性材料引入所述吸收芯中，[0105]其中吸收芯的优选结构为开头已就本发明吸收芯作为优选方案描述的结构。
[0106]在本发明方法的一个优选实施方案中，步骤a)包括测定至少11个不同时间t的溶胀指数2和渗透率指数的乘积(=APC值)，并基于所得的所有APC值的总和选择颗粒状吸收性聚合物材料。
[0107]对解决开头所定义的问题的贡献还由一种可通过上述方法获得的吸收芯做出。
[0108]现在更特别地借助附图、测试方法和非限制性实施例阐述本发明。
[0109]附图:
[0110]图1显示了用于测定APC值的量杯6及其具体尺寸(mm)。
[0111]图2显示了用于测定APC值的柱塞7及其具体尺寸(mm)，其插入图1所示的量杯6中。
[0112]图3显示了量杯6的盖8，其由PVC制成。
[0113]图4显示了置于柱塞7上的砝码10。砝码10的高度和宽度取决于所用材料的重量。由于柱塞7和破码10,总载荷为594g±5g(对应于21g/cm2±0.2g/cm2载荷)。所述破码的宽度应不超过70_。
[0114]图5显示了测定APC值的实验装置。
[0115]试验方法
[0116]测丨定APC倌
[0117]使用图5所示的测量装置测定APC值。
[0118]1.测量原理
[0119]为了测定APC值，将待分析的1.800g(±0.005g)颗粒状吸收性聚合物材料(下文称为“SAP”)洒入图1所示且具有筛网作为底座的量杯6中并均匀分布在筛网底座上。然后，将图2所示的柱塞引入所述量杯中，并如图5所示装上砝码10(见图4)，以使得SAP材料上的压力为21.0g/cm2±0.2g/cm2(柱塞和砝码的总重量=594g±5g)。将所述圆柱装置(量杯6、SAP、柱塞7和砝码10)置于具有圆形切口的支撑台15上，如图5所示。支撑台15位于天平I上。蠕动泵11以恒定的流速将测试溶液通入所述圆柱装置中。在支撑台15下的收集容器13 (位于天平I上)中连续测量传导的液体。量杯6中在事先确定的高度处具有出口 A和B (图1所示量杯6中的下出口 B是闭合的，如图5所示)。由于形成凝胶层，因此可建立达到出口 A的高度的液柱。然后，经由出口 A排出过量的液体。该液体通过一段约IOcm长的管16进入收集容器14中，并在天平2上连续测量。在整个测量期间，同样连续测量所形成的凝胶层高度。所有测量值(天平、高度测量值)均自动采集并储存。
[0120]当所选测量条件(称入的SAP量(g)，SAP上的压力(g/cm2)，圆柱装置的测试溶液进料流(g/秒))恒定时，相应地连续采集如下测量数据(σ 1)-(σ3):
[0121]( σ I)借助高度测量仪3改变形成的凝胶层高度；
[0122]( σ 2)由于测试液体通过凝胶层而改变图5左侧天平I上的重量；
[0123]( σ 3)由于测试液体经由出口 A排出而改变图5右侧天平2上的重量。
[0124]2.所用的测暈仪器
[0125]-精度最小为0.1g的2个天平(1，2)，其装备有PC界面(例如SartoriusCP8201)。
[0126]-精度最小为0.1mm且测量长度最小为30mm的高度测量仪3，其装备有PC界面(例如 Tesa Digico2)。
[0127]-贮液器4(至少对应于由测试参数所预先确定的液量，例如在2g/s下30分钟=3600g)。
[0128]-具有载荷的试验装置5(还参见图1和2)。
[0129]-根据图1 的 Plexiglas 透明量杯 6(dl(0 内)=60.3mm+ 0mm, h =100_±0.5mm)，其在hi* = 55mm和h2* = 83mm处具有2个出口(仅使用上出口，而下出口在测量期间是关闭的)(Θ #= IOmm) (*意指出口的高度)。所述量杯的下侧装备有不锈钢筛网(400目=36 μ m)。
[0130]-根据图2 的 PVC 的塑料柱塞 7 (d2 ( Θ 外)=60mm±0mm) (dl_d2 = 0.3mm 且 h =150mm)。塑料柱塞7的下侧装备有不锈钢筛网(400目=36 μ m)。塑料柱塞7的下部高度为28_。在该部分中具有4个有助于稳定所述筛网的支柱。各支柱装备在具有约3X5.5mm通道的下部区域(即，与所述不锈钢筛网接触的区域)中以确保液体均匀分布。
[0131]-具有用于塑料柱塞7和液体进料9的切口的密合盖子8(见图3)。
[0132]-置于塑料柱塞7上的砝码10(见图4)。塑料柱塞7和砝码10 —起必须达到所规定的重量。此处，标准为594g±5g总质量(对应于约21g/cm2±0.2g/cm2的载荷量,这对应于约0.3psi的压力)。
[0133]-具有30_400ml/分钟性能的液体泵11(例如蠕动泵)，例如具有Ismatec SB-2V栗压头和 Tygon Standard 管的 Ismatec MCP Standard (ID4.8, WTl.6, 0D8.0)。
[0134]-具有适于记录天平显示值和高度测量值的软件的计算机系统12。
[0135]-液体收集容器13和14(最低为3.6L)。
[0136]-具有圆形切口(06cm，恰好对应于量杯中的筛网宽度)的支撑台15。该切口被约2cm高的塑料环(0 7.2cm，大致对应于所述量杯的外径)以中心设置的方式包围(在测量过程中，其将所述圆柱装置固定以使液体可毫无阻碍地通过且总是在同一位置处进行高度测量)。
[0137]3.测丨量
[0138]应测量至少2次。
[0139]前期工作:
[0140]-填充贮液器4以提供足够的测试液体(0.9% NaCl溶液)。所述测试液体的
[0141]温度为23±2.(TC (室温=23±2.(TC，相对湿度为 55±15% )。
[0142]-根据预期流速调节蠕动泵11。为此，可使用尽可能合适的测量值记录系统，或者也可使用秒表和玻璃烧杯等测定所需量。标准流速为lg/s和2g/s。
[0143]-组装测量值记录系统。可使用任何可在时间控制下记录天平和高度测量仪的测量数据的系统。该系统可例如由具有Windows操作系统(XP或后续版本)、MicrosoftExcel (版本6或后续版本)、RS2324重接口卡和用于应用模式的编程Visual Basic的计算机构成。所述系统必须能在不超过0.5秒的时间窗口内处理所获得的所有3项测量值(σ 1)-( σ 3)。就天平I和2以及高度测量仪3而言，将天平I和2以及高度测量仪3与计算机12 (用于记录测量值的程序必须调节至适当的设定值(波特率、奇偶校验等))相连。
[0144]测量:
[0145] -必须将待分析的SAP试样充分混合。取出的测试材料应不含团块和杂质。将1.800g±0.005g SAP称入所述测试装置中。将SAP均匀地分布在筛网底座上。
[0146]-使用柱塞7和砝码10对SAP试样加载，21.0g/cm2±0.2g/cm2，并将其置于支撑台15的切口中。以装备在蠕动泵(液体进料9)的出口的管端的2-3cm长度通过所述测试装置的盖板8中的添加孔的方式放置。
[0147]-在高度测量仪上安装位于所述测试装置的柱塞7中心的量杆。在30分钟的
[0148]测试期间，每隔10秒获取测量值并对特定的时间进行记录。
[0149]-配衡天平I和2，并将高度测量仪3归零。
[0150]-使测量值记录系统初始化。
[0151]-在测量值记录系统初始化之后立即但在任何情况下均不晚于0.5秒，开始
[0152]经由蠕动泵 11加料。
[0153]-在试验期间结束时，关闭蠕动泵11。
[0154]4.评估
[0155]可使用在时间(t)时的高度(ht,mm) (s ( σ I))、在时间(t)时的流速(Fl.th.t,g)(s (o2))和在时间⑴时的流出量(Fl.0v.t，g) (s(o3))的数据系列计算下述其他值(各自在时间t时):
[0156]Vzut (以g计):在时间t时添加的液体体积；
[0157]Vt (以cm3计):在时间t时的凝胶体积(量杯6的底面积=28.27cm2):
[0158]式:Vt[cm3]= ht[mm]/10*28.27cm2
[0159]Λ Vt (以cm3计):在时间t时10秒内增加的凝胶体积(量杯6的底面积=
28.27cm2):
[0160]式:AVt[cm3]= (ht[mm]_ht_1(l[mm])/10*28.27cm2
[0161]QIt:在时间t时的溶胀指数(无量纲)(E = SAP的初始重量(以g计；对0.9%NaCl 溶液假定 Icm3 = Ig):
[0162]式:QIt= Δ Vt [cm3]/(E [g] *10)
[0163]AFl.th.t(以g/s计):在时间t时10秒内的平均流速:
[0164]式:ΔFl.th.t [g/s] = (F1.th.t [g] -Fl.th.t_10 [g]) /IOs
[0165]VUt (以g计):APC量杯中的上清液体积:
[0166]式:Viit[cm3 = g] = Vzut [g] -Vt [cm3] -Fl.ον.t [g] -Fl.th.t [g]
[0167]h (Vu) t (以mm计):APC杯中的液体理论(计算)高度(考虑柱塞面积=5cm2 ；
[0168]有效面积=28.27cm2-5cm2 = 23.27cm2):
[0169]式:h(Vii)t[mm]= (ht[mm]/10+(Viit[g]/23.27cm2))*10
[0170]PIt:在时间t = 20秒，...，120秒时的渗透率指数(无量纲):.，AFfJh..[CW3 / 秒]X hf [ctii]
[0171]
【权利要求】
1.颗粒状吸收性聚合物材料，其具有至少一种如下性能: i)对至少一个选自2-12的整数的数i而言，最大APCixitl秒值≥1.6( = APC最大值)；ii)对所有选自2-12的整数的数i而言，所有APCixitl秒值的总和为≥12的值(=APCma)； 其中APCiX1Q#值定义如下: APCiX10秒=QIiXio秒值 XPIiXio秒值 其中: _QIiX1(l#值为根据本文所述的测试方法在添加0.9重量％ NaCl溶液之后i X 10秒测得的溶胀指数值，且 -ΡΙακ)#值为根据本文所述的测试方法在添加0.9重量％ NaCl溶液之后i X 10秒测得的渗透率指数值。
2.根据权利要求1的颗粒状吸收性聚合物材料，其中所述颗粒状吸收性聚合物材料具有如下性能: i)对至少一个选自2-12的整数的数i而言，最大APCiX1(l#值≥1.6。
3.根据权利要求2的颗粒状吸收性聚合物材料，其中所述颗粒状吸收性聚合物材料具有如下性能: i)对至少一个选自2-12的整数的数i而言，最大APCiX1(l#值≥2.0。
4.根据权利要求3的颗粒状吸收性聚合物材料，其中所述颗粒状吸收性聚合物材料具有如下性能: i)对至少一个选自2-12的整数的数i而言，最大APCiX1(l#值≥2.4。
5.根据前述权利要求中任一项的颗粒状吸收性聚合物材料，其中所述颗粒状吸收性聚合物材料具有如下性能: ?)对所有选自2-12的整数的数i而言，所有APCiX1(l#值的总和为≥12的值。
6.根据权利要求5的颗粒状吸收性聚合物材料，其中所述颗粒状吸收性聚合物材料具有如下性能: ?)对所有选自2-12的整数的数i而言，所有APCiX1(l#值的总和为≥ 18的值。
7.根据权利要求6的颗粒状吸收性聚合物材料，其中所述颗粒状吸收性聚合物材料具有如下性能: ?)对所有选自2-12的整数的数i而言，所有APCiX1(l#值的总和为≥24的值。
8.吸收芯，其包 含: 上基材层、下基材层和置于所述上基材层和下基材层之间的吸收层，其中所述吸收层包含根据权利要求1-7中任一项的颗粒状吸收性聚合物材料和少于0.lg/g颗粒状吸收性聚合物材料的纤维素纤维。
9.根据权利要求8的吸收芯，其中所述吸收芯基本上不含纤维素纤维。
10.根据权利要求8或9的吸收芯，其中所述吸收芯含有热塑性材料和多个含所述颗粒状吸收性聚合物材料的隔室。
11.根据权利要求10的吸收芯，其中所述吸收芯包含热塑性材料层和多个含所述颗粒状吸收性聚合物材料的隔室，其中所述隔室各自由所述上基材层或下基材层以及所述热塑性材料层限出。
12.根据权利要求11的吸收芯，其中所述吸收芯包含第一子层以及与所述第一子层邻接的第二子层，其中: -所述第一子层包含所述上基材层以及含有所述颗粒状吸收性聚合物材料的隔室，其中所述隔室由所述上基材层以及第一热塑性材料层限出，且 -所述第二子层包含所述下基材层以及含有所述颗粒状吸收性聚合物材料的隔室，其中所述隔室由所述下基材层以及第二热塑性材料层限出， 其中第一热塑性材料层与第二热塑性材料层邻接。
13.根据权利要求8-12中任一项的吸收芯，其中热塑性材料层可通过熔融纤维状热塑性材料获得。
14.包含权利要求8-13中任一项的吸收芯的卫生制品。
15.根据权利要求14的卫生制品，其中所述卫生制品为尿布。
16.制备包含上基材层、下基材层以及置于所述上基材层和所述下基材层之间的吸收层的吸收芯的方法，其中所述吸收层包含颗粒状吸收性聚合物材料和少于0.lg/g颗粒状吸收性聚合物材料的纤维素纤维，其包括如下步骤: A)提供根据权利要 求1-7中任一项的颗粒状吸收性聚合物材料； B)将所述颗粒状吸收性材料引入吸收芯中。
17.可通过权利要求16的方法获得的吸收芯。
【文档编号】A61F13/53GK103998494SQ201280054587
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年11月12日 优先权日:2011年11月17日
【发明者】M·汉, L·瓦特布莱德, P·埃尔布, J·哈伦, C·鲁瓦克 申请人:赢创德固赛有限公司