CN105705534A - 女性卫生吸收制品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种女性卫生吸收制品,其包含可通过单体溶液或悬浮液的喷雾聚合获得的平均球形度(SPHT)为0.8至0.95的吸水聚合物颗粒,其中所述女性卫生吸收制品的吸入比小于0.27。

Description

女性卫生吸收制品
本发明涉及一种女性卫生吸收制品,其包含可通过单体溶液或悬浮液的喷雾聚合获得的平均球形度(SPHT)为0.8至0.95的吸水聚合物颗粒,其中女性卫生吸收制品的浸湿区(insultzone)与分配区的面积的比值小于0.27。
作为吸收水溶液的产品,吸水聚合物用于生产尿布、卫生棉塞、卫生巾、护垫、伤口敷料和其他卫生制品,并且也用作市场园艺中的保水剂。
吸液制品的生产记载于专题著作“ModernSuperabsorbentPolymerTechnology”,F.L.Buchholz和A.T.Graham,Wiley-VCH,1998,第252至258页中。
吸液制品例如女性卫生吸收制品通常由上部透液顶片、下部不透液层、收集和分配层以及位于顶片和不透液层之间的吸液复合材料构成。所述复合材料由吸水聚合物和纤维构成。其他的层为例如棉纸层(tissuelayer)。
吸水聚合物颗粒的制备同样记载于专题著作“ModernSuperabsorbentPolymerTechnology”,F.L.Buchholz和A.T.Graham,Wiley-VCH,1998,第71至103页中。吸水聚合物颗粒也称作“吸液聚合物颗粒”、“超吸收性聚合物”或“超吸收剂”。
通过使单体溶液的液滴聚合来制备吸水聚合物颗粒记载于例如EP0348180A1、WO96/40427A1、US5,269,980、WO2008/009580A1、WO2008/052971A1、WO2011/026876A1和WO2011/117263A1中。
在围绕液滴的气相中的单体溶液液滴的聚合(“液滴化聚合”)产生高平均球形度(mSPHT)的圆形吸水聚合物颗粒。所述平均球形度是聚合物颗粒的圆度的量度,并且可例如用图像分析系统(RetschTechnologyGmbH;Haan;Germany)确定。
本文使用的术语“女性卫生吸收制品”广义上包括能收集和/或吸收和/或容纳和/或保留体液/身体流出物例如月经、阴道分泌物和尿液的任何制品。在本发明的上下文中,示例性女性卫生吸收制品为一次性女性卫生吸收制品。本文使用的术语“一次性”用于描述不打算进行洗涤或恢复或重新用作制品的制品(即,它们在单次使用后被丢弃,且优选被回收、堆肥或以环境相容的方式进行处理)。本发明的典型一次性女性卫生吸收制品为月经用具,例如卫生巾、衬垫和护垫、用于轻度和中度失禁的吸收制品等。适用于本发明的吸收制品包括从单吸收层至更复杂的多层结构的任何类型的结构。某些吸收制品通常包括透液顶片、底片,其可能为液体可渗透的和/或可能为水蒸气和/或气体可渗透的,且在其间包含通常被称作“芯”的吸收元件。
通常,吸液制品的几个层实现特定的功能,例如上部透液层干爽,下部不透液层具有透气性而不湿透,柔软、透气和薄的吸液芯表现出快的吸收速率并能够保留最高量的体液,以及任选的位于上层和芯之间的收集分配层(acquisition-distributionlayer),其用作所排出的体液的传输和分配层。
这些单个元件组合使得所得的吸液制品符合全部标准,例如柔性、水蒸气透气性、干爽性、穿用舒适性、保护性,以及性能标准,例如高液体保留、低回渗(rewet)和防止湿透。
但是提供低回渗的制品仍然是一个问题,尤其是在女性卫生吸收制品例如卫生巾中。尤其是在高负荷时,潮湿的感觉仍然是一个问题。
此外,优选浸湿区小是出于可见性和穿用者皮肤清洁度的原因。这对女性卫生吸收制品来说仍然是一个问题。
此外,关于穿用时皮肤的相关感受,更高的舒适度还与吸液制品改善的柔软度相关。该问题常常通过增加额外的结构层、网或薄膜来解决。其他的尝试公开于DE10107709A1中,其提供了含有至少部分地为颗粒形式的纤维素纤维的吸收制品。
针对具有改善的柔软度的吸收结构的另一尝试由BKIHolding在US7176149B中做出,其宣称该高性能的吸收结构具有高于8.0/J的柔软度和高于约70/N的柔韧性。而且,该吸收制品为几层不同纤维材料形成芯的结构。
但是由于增加了几层,所有增加柔软度的尝试都分别导致了吸收芯和吸收制品的厚度的增大,而关于吸收制品尤其是关于可察觉性,厚度也是一个大问题。
因此,需要有一种女性卫生吸收制品,其显示出改善的液体收集和分配以及保留的性能,从而产生更好的“干爽感”,并且此外还表现出改善的柔软度。
还需要有一种女性卫生吸收制品,其具有更小的所吸收体液(尤其是月经、血液)的可见性,以及改善的穿用者皮肤清洁度。
因此,本发明的目的是提供女性卫生吸收制品,其包含具有改善的可实现的液体收集和保留性能以及改善的回渗性能的吸水聚合物颗粒。
此外,本发明的目的是提供具有改善的柔软度的吸液制品。
本发明的又一目的是提供具有更小的所吸收体液可见性和改善的穿用者皮肤清洁度的女性卫生吸收制品。
所述目的通过一种女性卫生吸收制品实现,其包含:
(A)上部透液层,
(B)下部不透液层,
(C)位于层(A)和层(B)之间的吸液芯,其包含至少10重量%的平均球形度(SPHT)为0.8至0.95的吸水聚合物颗粒和不大于90重量%的纤维材料,基于吸水聚合物颗粒和纤维材料的总和计;
(D)任选的位于(A)和(C)之间的收集分配层,
(E)任选的紧邻地设于(C)上方和/或下方的棉纸层;以及
(F)其他任选的组件,
其中,所述上部透液层(A)包含浸湿区且所述吸液芯(C)包含分配区,并且其中所述浸湿区与所述分配区的面积的比值小于0.27。
优选地,该女性卫生吸收制品的浸湿区与分配区的比值,即吸入比(intakeratio)为0.15-0.25,更优选浸湿区与分配区的面积的比值小于0.20,更优选小于0.18。浸湿区与分配区的面积的比值通过吸入比表示。
本发明的吸收制品提供了改善的液体收集和保留性能。其与现有技术已知的女性吸收制品相比,对蛋白质性或浆液性的体液的收集更快且回渗量更低。此外,出人意料地,本发明吸收制品的浸湿区比现有技术已知的女性吸收制品小得多。因此,仅有一小部分的吸收制品的表面(浸湿区)被体液润湿,这最大限度地减少了所吸收的体液与穿用者的接触面积,并因此改善了穿用舒适度,而产生更好的“干爽感”、改善的清洁度,且此外还呈现出改善的柔软度。小的浸湿区还最大限度地减小了被体液润湿的可见区,并因此产生了更小的所吸收体液(尤其是月经)的可见性。
在本发明的一个实施方案中,其中处于浸湿区的吸液芯的基重至少为500gsm。
本发明的女性卫生吸收制品包含可通过以下方法获得的吸水聚合物颗粒,该方法包括以下步骤:通过使单体溶液聚合形成吸水聚合物颗粒,所述单体溶液包含:
a)至少一种含有酸基团并可被至少部分中和的烯键式不饱和单体,
b)任选的一种以上的交联剂,
c)至少一种引发剂,
d)任选的一种以上的可与a)中所述单体共聚的烯键式不饱和单体,
e)任选的一种以上的水溶性聚合物,以及
f)水,
用至少一种表面后交联剂涂覆吸水聚合物颗粒,并对所涂覆的吸水聚合物颗粒进行热表面后交联,其中在用表面后交联剂涂覆前的吸水聚合物颗粒中的残余单体的含量在0.03至15重量%的范围内,所述表面后交联剂为碳酸亚烃酯,并且在热表面后交联的过程中的温度在100至180℃的范围内。
所述吸水聚合物颗粒的提供量为0.1g至20g,或为0.15g至15g,或为0.2g至10g,或还为0.3g至5g,或为0.35g至2g,或为0.4g至1g。
本发明的女性卫生吸收制品,例如月经用具,如卫生巾或护垫,通常包括:上部透液层或顶片(A),其在使用期间面向该制品的使用者并且是液体渗透性的,以使液体特别是体液进入该制品;下部不透液层或底片(B),其容纳液体以使所吸收的液体不会泄漏出该制品,该底片通常提供了该制品的面向衣物的表面;以及包含在顶片和底片之间的吸收芯,其提供了该制品的吸收能力以收集和保留已通过顶片进入该制品的液体。然而,本发明的所有吸收制品都具有吸收芯(C),其可为该制品中所提供的任何吸收方式且能吸收和保留体液,尤其是蛋白质性或浆液性的体液,例如月经。
所述吸收制品也可包括如现有技术中已知的其他特征,包括但不限于:可再闭合固定系统、涂剂(lotion)、集液层、分配层、湿度指示剂、传感器、弹性腰带和其他类似的附加弹性元件等,皮带等,腰帽特征,容纳和美学特征,以及它们的组合。
根据本发明,该女性卫生吸收制品包括例如卫生巾、护垫或用于轻度或中度成人失禁的制品。例如,本发明的女性卫生吸收制品可为卫生巾或护垫。
根据本发明,优选该浸湿区为高吸收速率和高保留容量的区域。因此,优选位于浸湿区的吸液芯的基重具有特定的量。通常至少为500gsm,优选至少为600gsm,更优选至少为700gsm,特别优选至少为800gsm,更特别优选至少为900gsm,最优选至少为1000gsm。
所述吸液制品提供改善的触觉特性。该制品还显示出高柔软度和较低噪声和可忽略的针眼。用于本发明女性卫生吸收制品的吸水颗粒的平均球形度至少为0.8。该颗粒自身触感柔软,且甚至在高负荷的吸水制品中的粗糙感会降低。此外,几乎消失的粗糙边缘使颗粒间摩擦时的噪声降低,特别是在吸水制品在吸收芯内具有大量(例如大于80%)吸水颗粒时。
用于本发明的女性卫生吸收制品的吸水颗粒的CRC和AUHL的总和至少为60g/g,并且该收集分配层(D)的基重(以gsm表示)的量不少于吸液芯(C)中所含有的吸水聚合物颗粒的量(以重量%表示),基于吸水聚合物颗粒和纤维材料的总和计。
优选该吸水聚合物颗粒的离心保留容量至少为25g/g,且在高负荷下的吸收量至少为20g/g。因此,该吸水聚合物颗粒具有高的离心保留容量,这赋予了其在用于卫生制品时的良好的液体分配性。此外,根据本发明一个实施方案的女性卫生吸收制品包括低绝对量的吸水颗粒,同时维持良好的干爽性。
根据本发明一个实施方案的女性卫生吸收制品,在吸收芯中包含吸水聚合物颗粒和至少为5重量%、优选至少为20重量%、更优选至少为30重量%、最优选至少为50重量%的纤维材料和/或胶粘剂。
适于本发明的吸水聚合物颗粒具有高离心保留容量(CRC)和在49.2g/cm2负荷下的高吸收量(AUHL)。
适宜的吸水聚合物通过以下方法制备,该方法包括以下步骤:通过使单体溶液聚合形成吸水聚合物颗粒,用至少一种表面后交联剂涂覆吸水聚合物颗粒,并对所涂覆的吸水聚合物颗粒进行热表面后交联,其中在用表面后交联剂涂覆前的吸水聚合物颗粒中的残余单体的含量在0.03至15重量%的范围内,并且在热表面后交联的过程中的温度在100至180℃的范围内。
适宜的吸水聚合物还可通过以下方法制备,该方法包括以下步骤:通过使单体溶液聚合形成吸水聚合物颗粒,用至少一种表面后交联剂涂覆吸水聚合物颗粒,并对所涂覆的吸水聚合物颗粒进行热表面后交联,其中在用表面后交联剂涂覆前的吸水聚合物颗粒中的残余单体的含量在0.1至10重量%的范围内,所述表面后交联剂为碳酸亚烃酯,并且在热表面后交联的过程中的温度在100至180℃的范围内。
在热表面后交联前的吸水聚合物颗粒中的残余单体的水平、热表面后交联的温度以及表面后交联剂自身,对所形成的表面后交联的吸水聚合物颗粒的性能具有重要影响。
本发明制备方法的特定条件产生了具有高离心保留容量(CRC)和在49.2g/cm2负荷下的高吸收量(AUHL)的吸水聚合物颗粒。这是一个出人意料的结果。已知在热表面后交联的过程中,离心保留容量(CRC)会显著降低,这被Ullmann’sEncyclopediaofIndustrialChemistry,第6版,卷35,第84页,图7所证实。更出人意料地是,在本发明的条件下在不寻常的低温下,活性较低的碳酸亚烃酯会发生反应。其他环状的表面后交联剂,例如2-噁唑烷酮表现出非常类似的性质。根据专题著作″ModernSuperabsorbentPolymerTechnology″,F.L.Buchholz和A.T.Graham,Wiley-VCH,1998,第98页,所推荐的碳酸亚烃酯的反应温度在180至215℃的范围内。
具有高离心保留容量(CRC)与具有在49.2g/cm2负荷下的高吸收量(AUHL)相结合产生了在芯吸吸收测试中具有高的总液体吸收量(totalliquiduptake)的吸水聚合物颗粒。
所述吸水聚合物颗粒在VAUL测试中在高离心保留容量(CRC)下,特征溶胀时间(characteristicswellingtime)的压力依赖性降低。
所述吸水聚合物颗粒还具有小于10重量%的水平的可提取组分。
此外,优选表面后交联的吸水聚合物颗粒的离心保留容量(CRC)为35至75g/g,在高负荷下的吸收量(AUHL)为15至50g/g,可提取组分的水平小于10重量%,且孔隙率为20至40%。
优选该吸水聚合物颗粒的总液体吸收量为
Y>-500xln(X)+1880
其中Y[g]为总液体吸收量,且X[g/g]为离心保留容量,其中离心保留容量至少为25g/g,且液体吸收量至少为30g。
其他适宜的吸水聚合物颗粒的特征溶胀时间的变化量小于0.6,且离心保留容量至少为35g/g,其中特征溶胀时间的变化量为
Z<(τ0.50.1)/τ0.5
其中Z为特征溶胀时间的变化量,τ0.1为在压力0.1psi(6.9g/cm2)下的特征溶胀时间,且τ0.5为在压力0.5psi(35.0g/cm2)下的特征溶胀时间。
具体实施方式
A、定义
如本文所使用的,术语“女性卫生吸收制品”是指能够收集并贮存由身体排出的液体的吸液制品。就本发明而言,“女性卫生吸收制品”和“吸液制品”具有相同的含义。优选的女性卫生吸收制品为一次性吸液制品,其设计为与使用者的身体相接触而穿用,例如一次性吸液护垫、卫生巾、胸垫或用于轻度或中度成人失禁的作为失禁插入物/衬垫的制品、月经用品或其他用于吸收体液的制品。
如本文所使用的,术语“吸液组件”是指女性卫生吸收制品的组件,其主要负责吸液制品的液体处理,包括体液的收集、传输、分配和贮存。
如本文所使用的,术语“吸液芯”是指包含吸水聚合物颗粒和纤维材料的吸液组件。所述吸液芯主要负责女性卫生吸收制品的液体处理,包括体液的收集、传输、分配和贮存。
如本文所使用的,术语“层”是指其主要维度是沿着其长度和宽度的吸液组件。应该知道术语“层”不必限于单一层或片的吸液组件。因此,层可包括层压材料、复合材料、不同材料的若干个片层或网的组合。
如本文所使用的,术语“x-维度”是指吸液组件、层、芯或制品的长度,而术语“y-维度”是指吸液组件、层、芯或制品的宽度。通常,术语“x-y-维度”是指垂直于吸液组件、层、芯或制品的高度或厚度的平面。
如本文所使用的,术语“z-维度”是指垂直于吸液组件、层、芯或制品的长度和宽度的维度。通常,术语“z-维度”是指吸液组件、层、芯或制品的高度。
如本文所使用的,术语“基重”表示每平方米吸液芯的重量。
如本文所使用的,术语“密度”表示每体积吸液芯的重量,并且其不包括女性卫生吸收制品的外皮(chassis)。该密度在吸液芯处测定。
另外,应理解术语“上部”是指靠近女性卫生吸收制品的穿用者的吸液组件。通常,顶片是最靠近吸液制品的穿用者的组件,下文称为“上部透液层”。与之相反,术语“下部”是指远离女性卫生吸收制品的穿用者的吸液组件。通常,底片是最远离吸液制品穿用者的组件,下文称为“下部不透液层”。
如本文所使用的,术语“透液”是指基底、层或层压材料容许液体即体液(例如尿液、月经和/或阴道分泌物)容易地穿透其厚度。
如本文所使用的,术语“不透液”是指在日常使用条件下,基底、层或层压材料不容许体液在液体接触点处从通常垂直于该层平面的方向穿过。
如本文所使用的,术语“外皮”是指包含上部透液层和下部不透液层、弹性材料以及如果适合还包含用于吸收制品的闭合系统的吸液材料。
如本文所使用的,术语“亲水的”是指将水置于这些纤维上时的纤维的可湿性。术语“亲水的”通过体液的接触角和表面张力来定义。根据RobertF.Gould在1964年美国化学协会(AmericanChemicalSociety)的出版物″Contactangle,wettabilityandadhesion″中的定义,当液体和纤维(尤其是纤维表面)之间的接触角小于90°或当液体倾向于自发地在该相同的表面上铺展,则该纤维被认为是亲水的。
与之相反,术语“疏水的”是指纤维显示出接触角大于90°或没有液体自发地在该纤维的表面铺展。
如本文所使用的,术语“体液”是指由人体产生和排出的任何液体,例如尿液、月经液、粪便、阴道分泌物等。
如本文所使用的,术语“透气的”是指基底、层、膜或层压材料允许蒸气从吸液制品溢出,同时仍然防止液体泄漏。透气的基底、层、膜或层压材料可为多孔的聚合膜、来自纺粘和熔喷层的非织造层压材料、来自多孔聚合膜和非织造物的层压材料。
如本文所使用的,术语“纵向的”是指女性卫生吸收制品沿着从腰部边缘(waistedge)至相对的腰部边缘的垂直方向。
B、吸水聚合物颗粒
所述吸水聚合物颗粒通过以下方法制备,该方法包括以下步骤:通过使单体溶液聚合形成吸水聚合物颗粒,所述单体溶液包含:
g)至少一种含有酸基团并可被至少部分中和的烯键式不饱和单体,
h)任选的一种以上的交联剂,
i)至少一种引发剂,
j)任选的一种以上的可与a)中所述单体共聚的烯键式不饱和单体,
k)任选的一种以上的水溶性聚合物,以及
f)水,
用至少一种表面后交联剂涂覆吸水聚合物颗粒,并对所涂覆的吸水聚合物颗粒进行热表面后交联,其中在用表面后交联剂涂覆前的吸水聚合物颗粒中的残余单体的含量在0.03至15重量%的范围内,所述表面后交联剂为碳酸亚烃酯,并且在热表面后交联的过程中的温度在100至180℃的范围内。
该吸水聚合物颗粒通常不溶于水但在水中可溶胀。
单体a)优选为水溶性的,即在23℃下在水中的溶解度通常至少为1g/100g水,优选至少为5g/100g水,更优选至少为25g/100g水,最优选至少为35g/100g水。
适宜的单体a)为例如烯键式不饱和羧酸,如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸和衣康酸。特别优选的单体为丙烯酸和甲基丙烯酸。非常特别优选丙烯酸。
其他适宜的单体a)为例如烯键式不饱和磺酸,如乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)。
杂质对该聚合可具有巨大影响。优选尤其纯化过的单体a)。有用的纯化方法公开于WO2002/055469A1、WO2003/078378A1和WO2004/035514A1。适宜的单体a)为根据WO2004/035514A1纯化的丙烯酸,其具有99.8460重量%的丙烯酸、0.0950重量%的乙酸、0.0332重量%的水、0.0203重量%的丙酸、0.0001重量%的糠醛、0.0001重量%的马来酸酐、0.0003重量%的二丙烯酸和0.0050重量%的氢醌单甲醚。
聚合的二丙烯酸由于热分解而是残余单体的一种来源。如果该工艺过程中的温度低,则二丙烯酸的浓度就不再是关键的,并且具有更高浓度二丙烯酸(即500至10,000ppm)的丙烯酸就可用于本发明的方法中。
丙烯酸和/或其盐在单体a)的总量中的含量优选至少为50mol%,更优选至少为90mol%,最优选至少为95mol%。
单体a)的酸基团通常有0至100mol%、优选25至85mol%、优先50至80mol%、更优选60至75mol%被部分地中和,为此可使用常规的中和剂,优选碱金属氢氧化物、碱金属氧化物、碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐,以及它们的混合物。除了碱金属盐外,还可使用氨或有机胺,例如三乙醇胺。还可使用镁、钙、锶、锌或铝的氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐和氢氧化物的粉末、浆料或溶液,以及任何上述中和剂的混合物。混合物的实例有铝酸钠的溶液。钠和钾是特别优选的碱金属,但非常特别优选氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠以及它们的混合物。通常,通过与作为水溶液、熔体或也优选地作为固体的中和剂混合而实现中和。例如,含水量明显小于50重量%的氢氧化钠可作为具有23℃以上熔点的蜡样材料而存在。在这种情况下,可以块状材料或高温下的熔体的形式计量加入。
任选地,出于稳定目的,可向单体溶液或其起始物料中添加一种以上螯合剂用于掩蔽金属离子,例如铁离子。适宜的螯合剂为例如碱金属柠檬酸盐、柠檬酸、碱金属酒石酸盐、碱金属乳酸盐和乙醇酸盐、三磷酸五钠、乙二胺四乙酸盐、氮川三乙酸,以及名下已知的所有螯合剂,例如C(二亚乙基三胺五乙酸五钠)、D((羟乙基)-乙二胺三乙酸三钠)和M(甲基甘氨酸二乙酸)。
单体a)通常包含聚合抑制剂,优选氢醌单醚类,作为贮存的抑制剂。
单体溶液优选包含最高达250ppm重量、更优选不大于130ppm重量、最优选不大于70ppm重量、优选不小于10ppm重量、更优选不小于30ppm重量且尤其约为50ppm重量的氢醌单醚,每种情况下均基于丙烯酸计,其中丙烯酸盐也计为丙烯酸。例如,可使用具有适宜的氢醌单醚含量的丙烯酸来制备单体溶液。但是,氢醌单醚也可通过吸附而从单体溶液中除去,例如吸附在活性炭上。
优选的氢醌单醚有氢醌单甲醚(MEHQ)和/或α-生育酚(维生素E)。
适宜的交联剂b)为具有至少两个适宜交联的基团的化合物。所述基团为例如可通过自由基机理而聚合到聚合物链中的烯键式不饱和基团以及可与单体a)的酸基团形成共价键的官能团。另外,可与单体a)的至少两个酸基团形成配位键的多价金属离子也是适宜的交联剂b)。
交联剂b)优选为具有至少两个可通过自由基机理而聚合到聚合物网中的可自由基聚合基团的化合物。适宜的交联剂b)例如有:如EP0530438A1中所记载的乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三丙烯酸三羟甲基丙酯、三烯丙基胺、四烯丙基氯化铵、四烯丙氧基乙烷;如EP0547847A1、EP0559476A1、EP0632068A1、WO93/21237A1、WO2003/104299A1、WO2003/104300A1、WO2003/104301A1和DE10331450A1中所记载的二丙烯酸酯和三丙烯酸酯;如DE10331456A1和DE10355401A1中所记载的混合丙烯酸酯,其除丙烯酸酯基团外还包含其他的烯键式不饱和基团;或如在DE19543368A1、DE19646484A1、WO90/15830A1和WO2002/32962A2中所记载的交联剂混合物。
适宜的交联剂b)特别为季戊四醇三烯丙基醚、四烯丙氧基乙烷、聚乙二醇二烯丙醚(基于分子量为400至20000g/mol的聚乙二醇)、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、15-重乙氧基化三羟甲基丙烷、聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙烯酸三羟甲基丙酯和三烯丙胺。
非常特别优选的交联剂b)为:已与丙烯酸或甲基丙烯酸酯化生成二丙烯酸酯或三丙烯酸酯的聚乙氧基化甘油和/或聚丙氧基化甘油,如WO2003/104301A1中所记载。特别有利的是3-至18-重乙氧基化甘油的二丙烯酸酯和/或三丙烯酸酯。非常特别优选1-至5-重乙氧基化和/或丙氧基化甘油的二丙烯酸酯或三丙烯酸酯。最优选3-至5-重乙氧基化和/或丙氧基化甘油的三丙烯酸酯,且尤其是3-重乙氧基化甘油的三丙烯酸酯。
交联剂b)的量优选为0.0001至0.6重量%,更优选为0.001至0.2重量%,最优选为0.01至0.06重量%,每种情况下均基于单体a)计。随着交联剂b)的量的增加,离心保留容量(CRC)降低,且在21.0g/cm2压力下的吸收量(AUL)达到最大值。
出人意料地,本发明的表面后交联的聚合物颗粒在聚合步骤需要极少或甚至不需要交联剂。因此,在本发明一个特别优选的实施方案中,不使用交联剂b)。
所使用的引发剂c)可为在聚合条件下分裂成自由基的所有化合物,例如过氧化物、氢过氧化物、过氧化氢、过硫酸盐、偶氮化合物和氧化还原引发剂。优选使用水溶性引发剂。在一些情况下,使用多种引发剂的混合物是有利的,例如过氧化氢和过硫酸钠或过硫酸钾的混合物。过氧化氢和过硫酸钠的混合物可以任何比例进行使用。
特别优选的引发剂c)有:偶氮引发剂,例如2,2′-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐和2,2′-偶氮双[2-(5-甲基-2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、2,2′-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、4,4′-偶氮双(4-氰基戊酸)、4,4′-偶氮双(4-氰基戊酸)钠盐、2,2′-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺];和光引发剂,例如2-羟基-2-甲基苯丙酮和1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮;氧化还原引发剂,例如过硫酸钠/羟基甲基亚磺酸、过硫酸铵/羟基甲基亚磺酸、过氧化氢/羟基甲基亚磺酸、过硫酸钠/抗坏血酸、过硫酸铵/抗坏血酸和过氧化氢/抗坏血酸;光引发剂,例如1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮;以及它们的混合物。然而,所使用的还原组分优选为2-羟基-2-亚磺酸乙酸的钠盐、2-羟基-2-磺酸乙酸的二钠盐和亚硫酸氢钠的混合物。该混合物可以FF6和FF7(BrüggemannChemicals;Heilbronn;Germany)获得。当然,在本发明的范围内也可使用纯化的2-羟基-2-亚磺酸乙酸的盐或酸以及2-羟基-2-磺酸乙酸的盐或酸,后者作为钠盐可以商品名(BrüggemannChemicals;Heilbronn;Germany)获得。
引发剂以常规量进行使用,例如使用量为0.001至5重量%,优选0.01至2重量%,最优选0.05至0.5重量%,基于单体a)计。
可与单体a)共聚的烯键式不饱和单体d)的实例有:丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、丙烯酸二甲基氨基丙酯和甲基丙烯酸二乙基氨基丙酯。
有用的水溶性聚合物e)包括:聚乙烯醇、包含酸性侧基的改性聚乙烯醇(例如K(KurarayEuropeGmbH;Frankfurt;Germany))、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉、淀粉衍生物、改性纤维素(例如甲基纤维素、羧甲基纤维素或羟乙基纤维素)明胶、聚乙二醇或聚丙烯酸、聚酯和聚酰胺、聚乳酸、聚乙醇酸、共聚乳酸聚乙醇酸(co-polylactic-polyglycolicacid)、聚乙烯胺、聚烯丙胺、丙烯酸和马来酸的水溶性共聚物(可以(BASFSE;Ludwigshafen;Germany)获得),优选淀粉、淀粉衍生物和改性纤维素。
为了最优效果,优选的聚合抑制剂需要溶解氧。因此,单体溶液可在聚合前通过惰化除去溶解氧,即让惰性气体流过,优选氮气。还可通过加入还原剂来降低溶解氧的浓度。优选在聚合前将单体溶液的氧气含量降低至小于1ppm重量,更优选小于0.5ppm重量。
单体溶液的含水量优选小于65重量%,优选小于62重量%,更优选小于60重量%,最优选小于58重量%。
单体溶液在20℃下的动力粘度优选为0.002至0.02Pa·s,更优选0.004至0.015Pa·s,最优选0.005至0.01Pa.s。在液滴形成中,液滴平均直径随着动力粘度的增大而增大。
单体溶液在20℃下的密度优选为1至1.3g/cm3,更优选1.05至1.25g/cm3,最优选1.1至1.2g/cm3
单体溶液在20℃下的表面张力为0.02to0.06N/m,更优选0.03至0.05N/m,最优选0.035至0.045N/m。在液滴形成中,液滴平均直径随着表面张力的增大而增大。
聚合
使单体溶液聚合。适宜的反应器例如有捏合反应器或带式反应器。在捏合机中,在单体溶液或悬浮液的聚合中所形成的聚合物凝胶连续地被例如反旋搅拌器轴粉碎,如在WO2001/038402A1中所记载。在带上的聚合记载于,例如DE3825366A1和US6,241,928中。在带式反应器中的聚合形成了聚合物凝胶,其必须在进一步的加工步骤中进行粉碎,例如在挤出机或捏合机中进行粉碎。
为提高干燥特性,通过捏合机获得的粉碎的聚合物凝胶可令外地进行挤出。
优选在加热的气相的围绕下使单体的液滴聚合来制备吸水聚合物颗粒,例如使用在WO2008/040715A2、WO2008/052971A1、WO2008/069639A1和WO2008/086976A1中所记载的体系。
优选通过液滴板产生液滴。液滴板为具有许多孔的板,液体从顶部进入孔中。该液滴板或液体可为摆动的,在液滴板底面上的每个孔处产生理想的单分散性液滴链。在优选的实施方案中,不摇动该液滴板。
可使用两个以上具有不同孔径的液滴板,从而可制备所需范围的粒度。优选每个液滴板仅具有一种孔径,但是在一个板中也可具有混合的孔径。
孔的数量和大小根据所需的容量和液滴大小进行选择。液滴直径通常为孔径的1.9倍。在此重要的是,待被液滴化的液体不能太快穿过孔,并且孔的压降不能太大。否则,液体不是被液滴化,而是由于高动能而导致液体射流破碎而出(喷雾)。基于每孔产出量和孔径,雷诺数优选小于2000,优先小于1600,更优选小于1400,且最优选小于1200。
液滴板的底面与水的至少部分接触角优选为至少60°,更优选为至少75°,且最优选为至少90°。
接触角是液体(特别是水)对与一个表面的润湿性的量度,并且可使用常规方法来测定,例如根据ASTMD5725来测定。低接触角表示润湿良好,而高接触角则表示润湿差。
所述液滴板也可由与水有着低接触角的材料构成(例如德国建筑材料编码1.4571的钢制品),并且其涂覆有与水有着较大接触角的材料。
有用的涂料包括例如含氟的聚合物,如全氟烷氧基乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-氯三氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物和氟化聚乙烯。
涂料可以分散体的形式施用到基底上,在这种情况下随后使溶剂蒸发掉并对涂层进行热处理。对于聚四氟乙烯,这记载于例如US3,243,321中。
其他涂覆工艺见于电子版“Ullmann’sEncyclopediaofIndustrialChemistry”(更新后的第六版,2000年电子发行)的词条“ThinFilms”下。
还可在化学镀镍的过程中将涂层引入到镍层中。
液滴板的差的润湿性导致产生了窄液滴尺寸分布的单分散性液滴。
所述液滴板优选具有至少5个孔,更优选至少25个孔,最优选至少50个孔,且优选最多达750个孔,更优选最多达500个孔,最优选最多达250个孔。孔的数量主要取决于几何学和制造上的限制,并且可调整至实际的使用条件,甚至超出上述给定的范围。将该孔径调整至所需的液滴尺寸。
孔间隔一般为5至50mm,优选6至40mm,更优选7至35mm,最优选8至30mm。孔间隔较小可导致聚合液滴的凝聚。
孔径优选为50至500μm,更优选100至300μm,最优选150至250μm。
为优化平均粒径,可使用不同孔径的液滴板。该变化可通过在一个板上具有不同孔的板,或通过使用每个板具有不同孔径的不同的板来实现。平均粒径分布可为单峰、双峰或多峰。最优选其为单峰或双峰。
单体溶液通过孔时的温度优选为5至80℃,更优选10至70℃,最优选30至60℃。
气体流动通过反应室。引导载气与自由下落的单体溶液液滴同向地通过反应室,即从顶部向下。在该气体通过一次之后,优选至少部分的、优选至少50%、更优选至少75%的气体作为循环气体而循环至反应室。通常,每次通过后排出一部分载气,优选最多达10%,更优选最多达3%,且最优选最多达1%。
该载气可由空气构成。载气的氧气含量优选为0.1至15体积%,更优选1至10体积%,最优选2至7重量%。在本发明的范围内也可使用不含氧气的载气。
除氧气外,该载气优选包含氮气。该气体的氮气含量优选至少为80体积%,更优选至少为90体积%,最优选至少为95体积%。其他可能的载气可选自二氧化碳、氩气、氙气、氪气、氖气、氦气、六氟化硫。可使用载气的任何混合物。该载气还可负荷有水蒸气和/或丙烯酸蒸气。
优选将气体的速率调整为使反应区中的流动是定向的,例如不存在与总流向相反的对流,并且该速率优选为0.1至2.5m/s,更优选0.3至1.5m/s,甚至更优选0.5至1.2m/s,最优选0.7至0.9m/s。
气体的入口温度,即气体进入反应区的温度,优选为160至200℃,更优选165至195℃,还更优选170至190℃,最优选175至185℃。
进入反应区的气体的蒸汽含量优选为0.01至0.15kg/kg干燥气体,更优选0.02至0.12kg/kg干燥气体,最优选0.03至0.10kg/kg干燥气体。
将气体的入口温度控制为使气体的出口温度,即气体离开反应区的温度小于150℃,优选90至140℃,更优选100至130℃,甚至更优选105至125℃,最优选110至120℃。
离开反应区的气体的蒸汽含量优选为0.02至0.30kg/kg干燥气体,更优选为0.04至0.28kg/kg干燥气体,最优选为0.05至0.25kg/kg干燥气体。
吸水聚合物颗粒可分为三类:1型吸水聚合物颗粒是具有一个空腔的颗粒,2型吸水聚合物颗粒是具有多于一个空腔的颗粒,而3型吸水聚合物颗粒是无可见空腔的实心颗粒。1型颗粒的代表是空心球,2型颗粒的代表是球形闭孔海绵,而3型颗粒的代表是实心球。优选的是2型或3型颗粒或它们的具有少量1型颗粒或不具有1型颗粒的混合物。
吸水聚合物颗粒的形态可通过聚合过程中的反应条件进行控制。具有大量的带有一个空腔的颗粒的吸水聚合物颗粒(1型)可通过使用低气体速率和高气体出口温度来制备。具有大量的带有多于一个空腔的颗粒的吸水聚合物颗粒(2型)可通过使用高气体速率和低气体出口温度来制备。
不具有空腔的吸水聚合物颗粒(3型)和具有多于一个空腔的吸水聚合物颗粒(2型)与仅具有一个空腔的吸水聚合物颗粒(1型)相比,表现出提高的机械稳定性。
圆形颗粒的一个特别优势在于,其不具有在吸收制品生产中容易被加工应力损坏的边,并且在水性液体中的溶胀的过程中其表面没有会导致机械强度损失的破裂点。
该反应可在加压或减压下进行,优选在低于环境压力1至100mbar下进行,更优选在低于环境压力1.5至50mbar下进行,最优选在低于环境压力2至10mbar下进行。
反应尾气,即离开反应室的气体,可在热交换器中冷却。这使水和未转化的单体a)冷凝。然后,可将反应尾气至少部分地再加热并再循环至反应室作为循环气体。可排放一部分的反应尾气并用新鲜气体代替,在这种情况下存在于反应尾气中的水和未转化的单体a)可被除去并回收。
特别优选热集成系统,即将在使尾气冷却过程中的一部分余热用于加热循环气体。
该反应器可为伴热的(trace-heated)。在这种情况下,将伴热调整为使壁温在反应器内部温度以上至少5℃,从而可靠地防止在反应器壁上的冷凝。
热后处理
通过液滴化获得的吸水聚合物颗粒可进行热后处理,以将残余单体的含量至调整所需的值。
通常,残余单体的水平可受到工艺参数设置的影响,例如吸水颗粒的后处理温度。残余单体可在相对较高的温度和相对较长的停留时间下更好的除去。在此重要的是,吸水聚合物颗粒不能太干燥。在过份干燥颗粒的情况下,残余单体仅有不明显的降低。太高的水含量会增大吸水聚合物颗粒的结块趋势。
热后处理可在流化床中完成。在本发明的一个优选的实施方案中使用内部流化床。内部流化床意指将液滴化聚合的产物收集于反应区下方的流化床中。
在流化态下,聚合物颗粒的动能大于聚合物颗粒之间的内聚或粘附势能。
该流化态可通过流化床实现。在该床中,有朝向吸水聚合物颗粒的上向流,以使颗粒形成流化床层。流化床层的高度通过气量(gasrate)和气体速率进行调整,即通过流化床的压降(气体的动能)进行调整。
流化床中气流的速率优选为0.3至2.5m/s,更优选0.4至2.0m/s,最优选0.5至1.5m/s。
内部流化床底部的压降优选为1至100mbar,更优选3至50mbar,最优选5至25mbar。
在热后处理的最后,吸水聚合物颗粒的含水量优选为1至20重量%,更优选2至15重量%,甚至更优选3至12重量%,最优选5至8重量%。
在热后处理过程中,吸水聚合物颗粒的温度为20至120℃,优选40至100℃,更优选50至95℃,甚至更优选55至90℃,最优选60至80℃。
在内部流化床中的平均停留时间为10至300分钟,优选60至270分钟,更优选40至250分钟,最优选120至240分钟。
可调整流化床的条件以减少离开流化床的吸水聚合物的残余单体的量。通过使用额外蒸汽进行的热后处理,可将残余单体的量减少至0.1重量%以下的水平。
气体中蒸汽的含量优选为0.005至0.25kg/kg干燥气体,更优选0.01至0.2kg/kg干燥气体,最优选0.02至0.15kg/kg干燥气体。
通过使用额外的蒸汽可调整流化床的条件使离开流化床的吸水聚合物的残余单体的量为0.03至15重量%,优选0.05至12重量%,更优选0.1至10重量%,还更优选0.15至7.5重量%,最优选0.2至5重量%,还最优选0.25至2.5重量%。
吸水聚合物中的残余单体的水平对后来形成的表面后交联的吸水聚合物颗粒的性能具有重要影响。这意味着必须避免极低水平的残余单体。
优选地,热后处理全部或至少部分地在外部流化床中完成。外部流化床的操作条件在如上所述的内部流化床的操作条件的范围内。
或者优选地,热后处理在带有移动混合工具的外部混合器中完成,优选卧式混合器,例如螺旋式混合器、盘式混合器、螺带式混合器和桨式混合器。适宜的混合器例如有:贝克尔铲式混合器(Beckershovelmixers)(Gebr.MaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany)、奈良桨式混合器(Narapaddlemixers)(NARAMachineryEurope;Frechen;Germany)、犁式混合器(Gebr.MaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany)、Vrieco-Nauta连续混合器(HosokawaMicronBV;Doetinchem;theNetherlands)、ProcessallMixmill混合器(ProcessallIncorporated;Cincinnati;U.S.A.)和Ruberg连续流混合器(GebrüderRubergGmbH&CoKG,Nieheim,Germany)。优选Ruberg连续流混合器、贝克尔铲式混合器和犁式混合器。
热后处理可在不连续的外部混合器或连续的外部混合器中完成。
在不连续的外部混合器中使用的气体的量优选为0.01至5Nm3/,更优选0.05至2Nm3/h,最优选0.1至0.5Nm3/h,每种情况下均基于每kg的吸水聚合物颗粒计。
在连续的外部混合器中使用的气体的量优选为0.01至5Nm3/h,更优选0.05至2Nm3/h,最优选0.1至0.5Nm3/h,每种情况下均基于吸水聚合物颗粒的kg/h产出量计。
气体的其他组分优选为:氮气、二氧化碳、氩气、氙气、氪气、氖气、氦气、空气或空气/氮气的混合物,更优选氮气或包含小于10体积%的氧气的空气/氮气的混合物。氧气可能会导致变色。
吸水聚合物颗粒的形态还可通过热后处理过程中的反应条件进行控制。具有大量的带有一个空腔的颗粒的吸水聚合物颗粒(1型)可通过使用高的生产温度和短的停留时间来制备。具有大量的带有多于一个空腔的颗粒的吸水聚合物颗粒(2型)可通过使用低的生产温度和长的停留时间来制备。
表面后交联
该聚合物颗粒可进行表面后交联以进一步提高性能。
表面后交联剂是包含可与聚合物颗粒的羧酸酯基团形成至少两个共价键的基团的化合物。适宜的化合物例如有:如在EP0083022A2、EP0543303A1和EP0937736A2中所记载的多官能的胺类、多官能的酰胺基胺类、多官能的环氧化物,如在DE3314019A1、DE3523617A1和EP0450922A2中所记载的双官能或多官能的醇类,或如在DE10204938A1和US6,239,230中所记载的β-羟基烷基酰胺类。还可使用环氧乙烷、氮丙啶、缩水甘油、氧杂环丁烷及其衍生物。
聚乙烯胺、聚酰胺基胺类和聚乙烯醇为多官能聚合表面后交联剂的实例。
另外,作为适宜的表面后交联剂,DE4020780C1记载了碳酸亚烃酯,DE19807502A1记载了1,3-噁唑烷-2-酮及其衍生物如2-羟乙基-1,3-噁唑烷-2-酮,DE19807992C1记载了双-1,3-噁唑烷-2-酮和多-1,3-噁唑烷-2-酮,EP0999238A1记载了双-1,3-噁唑烷和多-1,3-噁唑烷,DE19854573A1记载了2-氧代四氢-1,3-噁嗪及其衍生物,DE19854574A1记载了N-酰基-1,3-噁唑烷-2-酮,DE10204937A1记载了环脲,DE10334584A1记载了双环酰胺缩醛,EP1199327A2记载了氧杂环丁烷和环脲,以及WO2003/31482A1记载了吗啉-2,3-二酮及其衍生物。
另外,还可使用包含额外的可聚合的烯键式不饱和基团的表面后交联剂,如在DE3713601A1中所记载。
所述至少一种的表面后交联剂选自:碳酸亚烃酯、1,3-噁唑烷-2-酮、双-1,3-噁唑烷-2-酮和多-1,3-噁唑烷-2-酮、双-1,3-噁唑烷和多-1,3-噁唑烷、2-氧代四氢-1,3-噁嗪、N-酰基-1,3-噁唑烷-2-酮、环脲、双环酰胺缩醛、氧杂环丁烷和吗啉-2,3-二酮。适宜的表面后交联剂有:碳酸亚乙酯、3-甲基-1,3-噁唑烷-2-酮、3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇、1,3-噁唑烷-2-酮、3-(2-羟乙基)-1,3-噁唑烷-2-酮、1,3-二噁烷-2-酮或它们的混合物。
还可使用任何适宜的表面后交联剂的混合物。特别有利的是使用1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)和1,3-噁唑烷-2-酮的混合物。该混合物可通过将1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)与相应的2-氨基-醇(例如2-氨基乙醇)混合并部分地反应而获得,且可包含来自该反应的乙二醇。
优选使用至少一种碳酸亚烃酯作为表面后交联剂。适宜的碳酸亚烃酯有: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(碳酸甘油酯)、1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸三亚甲酯)、4-甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,6-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮和1,3-二氧庚环-2-酮,优选1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)和1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸三亚甲酯),最优选1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)。
表面后交联剂的量优选为0.1至10重量%,更优选0.5至7.5重量%,最优选1至5重量%,每种情况下均基于聚合物计。
在用表面后交联剂涂覆之前,吸水聚合物颗粒中的残余单体的含量为0.03至15重量%,优选0.05至12重量%,更优选0.1至10重量%,甚至更优选0.15至7.5重量%,最优选0.2至5重量%,甚至最优选0.25至2.5重量%。
在热表面后交联之前,吸水聚合物颗粒的水含量优选为1至20重量%,更优选2至15重量%,最优选3至10重量%。
除表面后交联剂外,在热表面后交联之前、交联过程中或之后,可将多价阳离子施用至该颗粒表面。
可在本发明的方法中使用的多价阳离子例如有:二价阳离子,如锌、镁、钙、铁和锶的阳离子;三价阳离子,如铝、铁、铬、稀土族和锰的阳离子;四价阳离子,如钛和锆的阳离子;以及它们的混合物。可能的平衡离子有:氯离子、溴离子、硫酸根、硫酸氢根、甲硫酸根、碳酸根、碳酸氢根、硝酸根、氢氧根、磷酸根、磷酸氢根、磷酸二氢根、甘油磷酸根和羧酸根,例如乙酸根、乙醇酸根、酒石酸根、甲酸根、丙酸根、3-羟基丙酸根、乳酰胺和乳酸根,以及它们的混合。优选硫酸铝、乙酸铝和乳酸铝。更优选乳酸铝。使用本发明的方法与使用乳酸铝相结合,可制备在较低离心保留容量(CRC)下具有极高的总液体吸收量的吸水聚合物颗粒。
除金属盐之外,还可使用聚胺类和/或聚合胺类作为多价阳离子。可使用单个的金属盐以及以上金属盐和/或聚胺类的任何混合物。
优选的多价阳离子和相应的阴离子公开于WO2012/045705A1中,并通过引用的方式将其明确地纳入本说明书中。优选的聚乙烯胺公开于WO2004/024816A1中,并通过引用的方式将其明确地纳入本说明书中。
所使用的多价阳离子的量例如为0.001至1.5重量%,优选0.005至1重量%,更优选0.02至0.8重量%,每种情况下均基于聚合物计。
多价金属阳离子的加入可在表面后交联之前、之后或在表面后交联的同时进行。根据所采用的配方和操作条件,可获得多价阳离子的均匀的表面涂层和分布或通常不均匀的斑点状的涂层。在本发明的范围内,两种类型的涂层和它们之间的任意混合均是有用的。
通常进行表面后交联的方式是将表面后交联剂的溶液喷涂到水凝胶或干燥的聚合物颗粒上。在喷涂之后,将涂覆有表面后交联剂的聚合物颗粒进行热干燥,然后冷却。
表面后交联剂的溶液的喷涂优选在带有移动混合工具的混合器中进行,例如螺旋式混合器、盘式混合器和桨式混合器。适宜的混合器例如有:立式Schugi混合器(HosokawaMicronBV;Doetinchem;theNetherlands)、混合器(HosokawaMicronBV;Doetinchem;theNetherlands)、卧式犁式混合器(Gebr.MaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany)、Vrieco-Nauta连续混合器(HosokawaMicronBV;Doetinchem;theNetherlands)、ProcessallMixmill混合器(ProcessallIncorporated;Cincinnati;US)和Ruberg连续流混合器(GebrüderRubergGmbH&CoKG,Nieheim,Germany)。优选Ruberg连续流混合器和卧式犁式混合器。也可将表面后交联剂溶液喷洒到流化床中。
还可将表面后交联剂的溶液在热后处理过程中喷涂到吸水聚合物颗粒上。在这种情况下,表面后交联剂可以一份或几份的形式沿着热后处理的混合器的轴加入。在一个实施方案中,优选在热后处理步骤结束后加入表面后交联剂。在热后处理步骤的过程中加入表面后交联剂的溶液的特别优势在于,这可避免或减少单独的将表面后交联剂添加到混合器的技术工作。
通常以水溶液使用表面后交联剂。非水溶剂的加入可用于改善表面润湿性,并调整表面后交联剂向聚合物颗粒的渗透深度。
热表面后交联优选在接触式干燥器、更优选桨式干燥器、最优选盘式干燥器中进行。适宜的干燥器例如为:Hosokawa卧式桨式干燥器(HosokawaMicronGmbH;Leingarten;Germany)、Hosokawa盘式干燥器(HosokawaMicronGmbH;Leingarten;Germany)、干燥器(MetsoMineralsIndustriesInc.;Danville;U.S.A.)和奈良桨式干燥器(Narapaddledrier)(NARAMachineryEurope;Frechen;Germany)。此外,还可使用流化床干燥器。在后一种情况下,反应时间比其他实施方案更短。
当使用卧式干燥器时,则通常有利的是,将干燥器设置成相对于地面具有几度的倾斜角以使适宜的产物流过干燥器。该角度可为固定的或可调整的,并且通常为0至10°,优选1至6°,最优选2至4°。
可使用在一个装置中有两个不同加热区的接触式干燥器。例如可用仅有一个加热区或者有两个加热区的奈良桨式干燥器。使用两个以上加热区的干燥器的优势在于,可将热后处理和/或表面后交联的不同阶段相结合。可使用在同一干燥器内具有热的第一加热区和其后的温度保持区的接触式干燥器。这样的设置使得在第一加热区内使产物温度快速升高并蒸发掉剩余液体,而干燥器的其余部分仅仅保持产物温度的稳定以完成反应。
还可使用具有温的第一加热区和其后的热的加热区的接触式干燥器。在第一温区中进行或完成热后处理,而在随后的热区中进行表面后交联。
通常使用仅具有一个温度区的桨式加热器。
本领域技术人员会根据所需的最终产物特性和可由聚合步骤获得的基体聚合物的品质来选择这些设置中的任何一种。
热表面后交联可在混合器自身中通过加热夹套、吹入暖空气或蒸汽来进行。同样适宜的有下游干燥器,例如柜式干燥器、旋转管烘箱(rotarytubeoven)或可加热的螺杆机。特别有利的是在流化床干燥器中进行混合和干燥。
优选的热表面后交联温度为100至180℃,优选120至170℃,更优选130至165℃,最优选140至160℃。在该温度下在反应混合器或干燥器中的优选停留时间优选至少为5分钟,更优选至少为20分钟,最优选至少为40分钟,且通常最多为120分钟。
优选在热表面后交联后使聚合物颗粒冷却。该冷却优选在接触式冷却器、更优选桨式冷却器、最优选盘式冷却器中进行。适宜的冷却器例如有:Hosokawa卧式桨式冷却器(HosokawaMicronGmbH;Leingarten;Germany)、Hosokawa盘式冷却器(HosokawaMicronGmbH;Leingarten;Germany)、冷却器(MetsoMineralsIndustriesInc.;Danville;U.S.A.)和奈良桨式冷却器(Narapaddlecoolers)(NARAMachineryEurope;Frechen;Germany)。此外,还可使用流化床冷却器。
在冷却器中,将聚合物颗粒冷却至温度20至150℃,优选40至120℃,更优选60至100℃,最优选70至90℃。优选使用温水冷却,尤其是在使用接触式冷却器时。
涂覆
为提高性能,可对吸收聚合物颗粒进行涂覆和/或任选的润湿。用于热后处理的内部流化床、外部流化床和/或外部混合器和/或单独的涂料器(混合器)可用于吸水聚合物颗粒的涂覆。另外,冷却器和/或单独的涂料器(混合器)可用于表面后交联的吸水聚合物颗粒的涂覆和/或润湿。用于控制收集特性和提高渗透性(SFC或GBP)的适宜涂料例如为:无机惰性物质(如不溶于水的金属盐)、有机聚合物、阳离子聚合物、阴离子聚合物和多价金属阳离子。用于提高色彩稳定性的适宜涂料例如为还原剂、螯合剂和抗氧化剂。用于粉末粘合的适宜涂料例如为多元醇。用于对抗不希望的聚合物颗粒的结块倾向的适宜涂料例如为气相二氧化硅(例如200)和表面活性剂(例如20and818UP)。优选的涂料为单乙酸二羟基铝、硫酸铝、乳酸铝、3-羟基丙酸铝、乙酸锆、柠檬酸或其水溶性盐、二磷酸和单磷酸及其水溶性盐、FF7、20和818UP。
如果使用以上酸的盐代替游离酸,则优选的盐有:碱金属、碱土金属、铝、锆、钛、锌和铵的盐。
以下的酸和/或其碱金属盐(优选和Na盐和K盐)可以商品名(Zschimmer&SchwarzMohsdorfGmbH&CoKG;Germany)获得,并且可在本发明的范围内使用,例如用于赋予成品色彩稳定性:
1-羟基乙烷-1,1-二膦酸、氨基-三(亚甲基膦酸)、乙二胺-四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺-五(亚甲基膦酸)、己二胺-四(亚甲基膦酸)、羟乙基-氨基-二(亚甲基膦酸)、2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸、双(六亚甲基三胺五(亚甲基膦酸)。
最优选采用1-羟基乙烷-1,1-二膦酸及其与钠、钾或铵的盐。可使用以上的任何混合物。
或者,可将以上所述用于聚合的任何螯合剂涂覆到成品上。
适宜的无机惰性物质有:硅酸盐类(例如:蒙脱土、高岭土和滑石)、沸石类、活性炭、聚硅酸类、碳酸镁、碳酸钙、磷酸钙、磷酸铝、硫酸钡、氧化铝、二氧化钛和氧化铁(II)。优选使用聚硅酸类,根据制备方式分为沉淀二氧化硅和气相二氧化硅两种。两种的变体可分别以商品名SilicaFK、(precipitatedsilicas)和(气相二氧化硅)商购获得。无机惰性物质可作为在水性或水溶性分散剂或物质中的分散体使用。
当吸水聚合物颗粒涂覆有无机惰性物质时,所使用的无机惰性物质的量优选为0.05至5重量%,更优选为0.1至1.5重量%,最优选为0.3至1重量%,基于吸水聚合物颗粒计。
适宜的有机聚合物为聚甲基丙烯酸烷基酯或热塑性塑料,例如聚氯乙烯、基于聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺或聚四氟乙烯的蜡类。其他的实例有苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。另一实例是含硅烷醇基的聚乙烯醇,其可以商品名R(KurarayEuropeGmbH;Frankfurt;Germany)获得。
适宜的阳离子聚合物为聚亚烃基多胺、聚丙烯酰胺的阳离子衍生物、聚乙烯亚胺和聚季铵。
聚季铵例如为:己二胺、二甲胺和表氯醇的缩合物、二甲胺和表氯醇的缩合物、羟乙基纤维素和二烯丙基二甲基氯化铵的共聚物、丙烯酰胺和α-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵的共聚物、羟乙基纤维素、表氯醇和三甲胺的缩合物、二烯丙基二甲基氯化铵的均聚物和表氯醇与酰氨胺类的加成产物。另外,聚季铵可通过使硫酸二甲酯与聚合物进行反应而获得,所述聚合物例如为聚乙烯亚胺、乙烯基吡咯烷酮与甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的共聚物或甲基丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯的共聚物。可用广泛分子量范围的聚季铵。
然而,也可通过以下方式在颗粒表面产生阳离子聚合物:或者通过自身能形成网的反应物(例如表氯醇与聚酰胺基胺类的加成产物),或者通过施用能与所加入的交联剂反应的阳离子聚合物(例如聚胺类或聚亚胺类与聚环氧化物、多官能酯、多官能酸或多官能(甲基)丙烯酸酯相结合)。
可使用具有伯胺基或仲胺基团的所有多官能胺类,例如聚乙烯亚胺、聚烯丙胺和聚赖氨酸。根据本发明方法喷涂的液体包含至少一种聚胺,例如聚乙烯胺、或部分水解的聚乙烯基甲酰胺。
阳离子聚合物可作为于水或水溶性溶剂中的溶液、作为于水性或水溶性分散剂或物质中的分散体而使用。
当吸水聚合物颗粒涂覆有阳离子聚合物时,阳离子聚合物的用量一般不小于0.001重量%,通常不小于0.01重量%,优选为0.1至15重量%,更优选为0.5至10重量%,最优选为1至5重量%,基于吸水聚合物颗粒计。
适宜的阴离子聚合物有:聚丙烯酸酯(为酸性的形式或部分被中和的盐),可以商品名(BASFSE;Ludwigshafen;Germany)获得的丙烯酸和马来的共聚物,以及可以商品名K(KurarayEuropeGmbH;Frankfurt;Germany)获得的具有固有离子电荷的聚乙烯醇类。
适宜的多价金属阳离子有:Mg2+、Ca2+、Al3+、Sc3+、Ti4+、Mn2+、Fe2+/3+、Co2+、Ni2+、Cu+/2+、Zn2+、Y3+、Zr4+、Ag+、La3+、Ce4+、Hf4+和Au+/3+;优选的金属阳离子为Mg2+、Ca2+、Al3+、Ti4+、Zr4 +和La3+;特别优选金属阳离子Al3+、Ti4+和Zr4+。金属阳离子可单独使用或以彼此的混合物的形式使用。所述金属阳离子的适宜的金属盐为所有的在所使用的溶剂中具有足够溶解度的金属盐。特别适宜的金属盐具有弱的络合阴离子,例如氯化物、氢氧化物、碳酸盐、乙酸盐、甲酸盐、丙酸盐、硝酸盐、硫酸盐和甲硫酸盐。金属盐优选作为溶液或作为稳定的水性胶分散体而使用。用于金属盐的溶剂可为水、醇类、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、二甲基甲酰胺、二甲亚砜及它们的混合物。特别优选水和水/醇的混合物,例如水/甲醇、水/异丙醇、水/1,3-丙二醇、水/1,2-丙二醇/1,4-丁二醇或水/丙二醇。
当吸水聚合物颗粒涂覆有多价金属阳离子时,使用的多价金属阳离子的量优选为0.05至5重量%,更优选0.1至1.5重量%,最优选0.3至1重量%,基于吸水聚合物颗粒计。
适宜的还原剂例如为:亚硫酸钠、亚硫酸氢钠(sodiumhydrogensulfite(sodiumbisulfite))、连二亚硫酸钠(sodiumdithionite)、亚磺酸及其盐、抗坏血酸、次磷酸钠、亚磷酸钠和次膦酸及其盐。然而优选次磷酸的盐(例如次磷酸钠)、亚磺酸的盐(例如2-羟基-2-亚磺酸乙酸的二钠盐)以及醛类的加成产物(例如2-羟基-2-磺酸乙酸的二钠盐)。然而所使用的还原剂可为2-羟基-2-亚磺酸乙酸的钠盐、2-羟基-2-磺酸乙酸的二钠盐和亚硫酸氢钠的混合物。该混合物可以FF6和FF7(BrüggemannChemicals;Heilbronn;Germany)获得。纯化的2-羟基-2-磺酸乙酸及其钠盐也是有用的,其可从同一公司以商品名获得。
通常,还原剂以于适宜溶剂(优选水)中的溶液的形式使用。还原剂可作为纯物质使用或可使用以上还原剂的任何混合物。
当吸水聚合物颗粒涂覆有还原剂时,所使用的还原剂的量优选为0.01至5重量%,更优选0.05至2重量%,最优选0.1至1重量%,基于吸水聚合物颗粒计。
适宜的多元醇有分子量为400至20000g/mol的聚乙二醇、聚甘油、3-至100-重乙氧基化的多元醇,如三羟甲基丙烷、甘油、山梨醇、甘露醇、肌醇、季戊四醇和新戊二醇。特别适宜的多元醇为7-至20-重乙氧基化的甘油或三羟甲基丙烷,例如PolyolTP(PerstorpAB,Perstorp,Sweden)。后者具有特别的优势,其仅不明显地降低了吸水聚合物颗粒的水提取物的表面张力。多元醇优选作为于水或水溶性溶剂中的溶液使用。
多元醇可在表面交联之前、交联过程中或交联之后加入。优选在表面交联后加入。可使用以上列举的多元醇的任何混合物。
当吸水聚合物颗粒用多元醇涂覆时,多元醇的用量优选为0.005至2重量%,更优选0.01至1重量%,最优选0.05至0.5重量%,基于吸水聚合物颗粒计。
该涂覆优选在带有移动混合工具的混合器中进行,例如在螺旋式混合器、盘式混合器、桨式混合器和鼓式涂料器中进行。适宜的混合器例如为:卧式犁式混合器(Gebr.MaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany)、Vrieco-Nauta连续混合器(HosokawaMicronBV;Doetinchem;theNetherlands)、ProcessallMixmill混合器(ProcessallIncorporated;Cincinnati;US)和Ruberg连续流混合器(GebrüderRubergGmbH&CoKG,Nieheim,Germany)。此外,还可使用流化床用于混合。
凝聚
吸水聚合物颗粒还可选择性地进行凝聚。该凝聚可在聚合、热后处理、热表面后交联或涂覆之后进行。
有用的凝聚助剂包括水和水溶性有机溶剂,例如醇类、四氢呋喃和丙酮;另外还可使用水溶性聚合物。
对于凝聚,将包含凝聚助剂的溶液喷涂到吸水聚合物颗粒上。该溶液的喷涂例如可在带有移动混合工具的混合器中进行,如在螺旋式混合器、桨式混合器、盘式混合器、犁式混合器和铲式混合器中进行。有用的混合器例如包括混合器、混合器、混合器、混合器和混合器。优选立式混合器。特别优选流化床设备。
热后处理、表面后交联和任选地涂覆的结合
优选将热后处理和热表面后交联步骤结合到一个工艺步骤中。这样的结合允许使用低成本的设备,并且此外该工艺还可在低温下运行,这是经济合算的且避免了由热降解导致的成品变色和性能特性的损失。
该混合器可选自在热后处理部分所列举的任何设备选项。优选Ruberg连续流混合器、贝克尔铲式混合器和犁式混合器。
特别优选在搅拌下将表面后交联溶液喷涂到吸水聚合物颗粒上。
在热后处理/表面后交联后,将吸水聚合物颗粒干燥至所需的含水量,并且对于该步骤可选择在表面后交联部分中所列举的任何干燥器。然而,由于在该特别优选的实施方案中只需完成干燥,可使用简单而低成本的接触式加热干燥器,例如螺杆加热干燥器,如干燥器(MetsoMineralsIndustriesInc.;Danville;U.S.A.)。或者可使用流化床。在产品需要在预定和短的停留时间内干燥的情况下,可使用环面圆盘干燥器或桨式干燥器,例如奈良桨式干燥器(NARAMachineryEurope;Frechen;Germany)。
在本发明的一个优选的实施方案中,将在表面后交联部分所列举的多价阳离子在表面后交联剂加入之前、加入过程中或加入之后通过沿着卧式混合器轴的不同加入点来施用至颗粒表面。
非常特别地优选将热后处理、表面后交联和涂覆的步骤结合到一个工艺步骤中。适宜的涂料为在涂覆部分中所列举的阳离子聚合物、表面活性剂和无机惰性物质。可将涂覆剂在表面后交联剂加入之前、加入过程中或加入之后通过沿着卧式混合器轴的不同加入点来施用至颗粒表面。
多价阳离子和/或阳离子聚合物可用作残余的表面后交联剂的额外的清除剂。优选在多价阳离子和/或阳离子聚合物加入之前加入表面后交联剂,以使表面后交联剂先反应。
表面活性剂和/或无机惰性物质可用于防止在潮湿的大气条件下在该工艺步骤过程中的粘连或结块。优选的表面活性剂为非离子和两性的表面活性剂。优选的无机惰性物质为粉末或分散体形式的沉淀二氧化硅和气相二氧化硅。
用于制备溶液/分散体的总液体的量通常为0.01%至25重量%,优选0.5%至12重量%,更优选2%至7重量%,最优选3%至6重量%,基于待加工的吸水聚合物颗粒的重量计。
优选的实施方案如图1至12所示。
图1:工艺方案(无外部流化床)
图2:工艺方案(有外部流化床)
图3:T出口测量的布置
图4:液滴化器(dropletizer)单元的布置
图5:液滴化器单元(纵切面图)
图6:液滴化器单元(横截面图)
图7:内部流化床的底部(俯视图)
图8:内部流化床底部的开口
图9:内部流化床的刮板式(Rake)搅拌器(俯视图)
图10:内部流化床的刮板式搅拌器(横截面图)
图11:工艺方案(表面后交联)
图12:工艺方案(表面后交联和涂覆)
图13:用于表面后交联的接触式干燥器
附图标记的含义如下:
1干燥气体进管
2干燥气体量测量
3气体分配器
4液滴化器单元
5并流式喷雾干燥器,圆柱形部分
6锥体
7T出口测量
8塔尾气管
9袋式过滤器
10通风设备
11骤冷喷嘴(Quenchnozzle)
12冷凝塔,逆流冷却
13热交换器
14泵
15泵
16出水口
17通风设备
18尾气出口
19氮气进口
20热交换器
21通风设备
22热交换器
23经由喷嘴的蒸汽注入
24水负荷测量
25经调整的内部流化床气体(Conditionedinternalfluidizedbedgas)
26内部流化床产物温度测量
27内部流化床
28旋转阀
29筛
30终产物
31静态混合器
32静态混合器
33引发剂进料
34引发剂进料
35单体进料
36至再加工的细颗粒部分的出口
37外部流化床
38通风设备
39至袋式过滤器的外部流化床尾气出口
40旋转阀
41过滤空气进口
42通风设备
43热交换器
44经由喷嘴的蒸汽注入
45水负荷测量
46经调整的外部流化床气体
47T出口测量(围绕塔周围3次测量的平均温度)
48液滴化器单元
49与引发剂进料预混合的单体
50喷雾干燥器塔壁
51液滴化器单元外管
52液滴化器单元内管
53液滴化器盒
54聚四氟乙烯块
55阀门
56与引发剂进料预混合的单体的进口管连接器
57液滴板
58对向板(Counterplate)
59温控水的流道
60单体溶液的无死体积的流道
61液滴化器盒不锈钢块
62具有四个扇形体的内部流化床的底部
63扇形体的裂口
64刮板式搅拌器
65刮板式搅拌器的齿
66混合器
67任选的涂料进料
68后交联剂进料
69热干燥器(表面后交联)
70冷却器
71任选的涂料/水进料
72涂料器
73涂料/水进料
74基体聚合物进料
75排放区
76堰口(Weiropening)
77堰板(weirplate)
78堰高100%
79堰高50%
80轴
81排放区
82倾斜角α
83温度传感器(T1至T6)
84桨(轴偏移量90°)
如图1所示,干燥气体在喷雾干燥器的顶部通过气体分配器(3)进料。干燥气体通过袋式过滤器(9)和冷凝塔(12)部分地再循环(干燥气体回路)。喷雾干燥器内部的压力低于环境压力。
如图3所示,喷雾干燥器的出口温度优选在圆柱形部分的末端处围绕圆周的3个点进行测量。单个测量(47)用于计算平均的圆柱形喷雾干燥器出口温度。
将产物收集在内部流化床(27)中。通过管线(25)将经调整的内部流化床气体进料至内部流化床(27)。内部流化床气体的相对湿度优选经由管线(23)通入蒸汽进行控制。
喷雾干燥器的尾气在袋式过滤器(9)中过滤并传送至冷凝塔(12)进行骤冷/冷却。在袋式过滤器(9)后,在冷凝塔(12)之后可使用回收热交换器系统预加热该气体。袋式过滤器(9)可进行伴热,温度优选为80至180℃,更优选90至150℃,最优选100至140℃。通过控制冷凝塔(12)内部的(恒定的)填充液位,将过量的水泵送出冷凝塔(12)。冷凝塔(12)内部的水通过热交换器(13)冷却并通过骤冷喷嘴(11)逆流地泵送向气体,以使冷凝塔(12)内部的温度优选为20至100℃,更优选25至80℃,最优选30至60℃。将冷凝塔(12)内的水通过定量加入中和剂而设定成碱性pH,以洗去单体a)的蒸气。可使来自冷凝塔(12)的水溶液返回而用于制备单体溶液。
将冷凝塔尾气分流至干燥气体进管(1)和经调整的内部流化床气体(25)。气体的温度通过热交换器(20)和(22)进行控制。将热的干燥气体通过气体分配器(3)进料至并流式喷雾干燥器。所述气体分配器(3)优选由一组板组成,该套板提供优选为1至100mbar,更优选2至30mbar,最优选4至20mbar的压降,这取决于干燥气体的量。如果需要,通过使用气体喷嘴或挡板还可向干燥气体引入湍流和/或离心速度。
将经调整的内部流化床气体通过管线(25)进料至内部流化床(27)。内部流化床气体的相对湿度优选通过经由管线(23)通入蒸汽进行控制。为防止任何冷凝,将蒸汽与内部流化床气体一起加入到热交换器(22)中。内部流化床(27)中的产物滞留量可通过旋转阀(28)的转速进行控制。
产物通过旋转阀(28)从内部流化床(27)中排出。内部流化床(27)中的产物滞留量可通过旋转阀(28)的转速进行控制。筛(29)用于筛掉筛除物/块状物。
单体溶液优选地通过首先将单体a)与中和剂混合和任选地其次与交联剂混合进行制备。通过使用热交换器和在回路中泵送,将中和过程中的温度控制在优选5至60℃,更优选8至40℃,最优选10至30℃。在泵之后,在回路中优选使用一个过滤器单元。如图1所示,引发剂通过静态混合器(31)和(32)经由管线(33)和(34)而计量加入至液滴化器上游的单体溶液中。优选地,将温度优选为5至60℃、更优选为10至50℃、最优选为15至40℃的过氧化物溶液通过管线(33)加入;以及优选地,将温度优选为2至30℃、更优选为3至15℃、最优选为4至8℃的偶氮引发剂溶液通过管线(34)加入。各引发剂均优选地泵送至回路中,并且通过控制阀而定量加入至各液滴化器单元。在静态混合器(32)后优选使用第二个过滤器单元。与全部引发剂料混合的单体溶液在液滴板(57)之前的管道中的平均停留时间优选小于60秒,更优选小于30秒,最优选小于10秒。
为了将单体溶液定量加入喷雾干燥器的顶部,优选使用三个液滴化器单元,如图4所示。然而,可使用优化该方法的产出量和产物品质所需的任意数量的液滴化器。因此,在本发明中,使用至少一个液滴化器,且可使用几何学上允许的尽量多的液滴化器。
如图5所示,液滴化单元包括一个外管(51),该外管具有用于液滴化器盒(53)的开口。液滴化器盒(53)与内管(52)连接。在出于维护目的的操作过程中,可将末端具有起密封作用的PTFE块(54)的内管(53)推入和推出外管(51)。
如图6所示,通过流道(59)中的水,将液滴化器盒(61)的温度优选地控制在5至80℃,更优选10至70℃,最优选30至60℃。
液滴化器盒优选具有10至1500、更优选50至1000、最优选100至500个孔,这些孔的直径优选为50至500μm、更优选为100至300μm、最优选为150至250μm。所述孔可为圆形、矩形、三角形或任意其他形状。优选圆形孔。孔长与孔径之比优选为0.5至10,更优选0.8至5,最优选1至3。当使用入口孔通道时,液滴板(57)的厚度可大于孔长。液滴板(57)优选为长且窄的,如WO2008/086976A1所公开。每个液滴板可使用多排孔,优选1至20排,更优选2至5排。
液滴化器盒(61)由一个流道(60)和两个液滴板(57)组成,所述流道(60)基本上没有停滞体积用于使预混合的单体和引发剂溶液均匀分布。液滴板(57)具有成角度的构型,其角度优选为1至90°,更优选3至45°,最优选5至20°。各液滴板(57)优选由耐热和/或耐化学的材料制成,如不锈钢、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚芳砜(如聚砜、或聚苯砜)或含氟聚合物(例如全氟烷氧基乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-氯三氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物和氟化聚乙烯)。还可使用如WO2007/031441A1中所公开的经涂覆的液滴板。液滴板的材料的选择除了必须要形成液滴外没有限制,且优选使用在其表面不会催化聚合开始的材料。
每个液滴化器单元的包括引发剂溶液的单体产出量优选为150至2500kg/h,更优选200至1000kg/h,最优选300至600kg/h。每个孔的产出量优选为0.1至10kg/h,更优选0.5至5kg/h,最优选0.7至2kg/h。
并流式喷雾干燥器(5)的启动可按以下顺序进行:
●启动冷凝塔(12),
●启动通风设备(10)和(17),
●启动热交换器(20),
●加热干燥气体回路至最高达95℃,
●通过氮气入口(19)启动氮气进料,
●等待直到残余的氧气低于4重量%,
●加热干燥气体回路,
●在温度105℃下启动水进料(未示出),以及
●在目标温度下停止水进料并通过液滴化器单元(4)启动单体进料并流式喷雾干燥器(5)的关闭可按以下顺序进行:
●停止单体进料并启动水进料(未示出),
●关闭热交换器(20),
●通过热交换器(13)冷却干燥气体回路,
●在温度105℃下停止水进料,
●在温度60℃下停止通过氮气入口(19)进料氮气,以及
●将空气进料至干燥气体回路中(未示出)
为了防止损坏,必须小心加热和冷却并流式喷雾干燥器(5)。必须避免任何快速的温度变化。
如图7所示,内部流化床的底部中的开口的布置方式可为使吸水聚合物颗粒循环流动。图7所示的底部包含四个扇形体(62)。所述扇形体(62)中的开口(63)为狭缝形状,其引导通过的气体流至下一扇形体(62)的方向。图8示出了开口(63)的放大图。
所述开口可具有孔或狭缝形状。所述孔的直径优选为0.1至10mm,更优选0.2至5mm,最优选0.5至2mm。所述狭缝的长度优选为1至100mm,更优选2至20mm,最优选5至10mm,且其宽度优选为0.5至20mm,更优选1至10mm,最优选2至5mm。
图9和图10示出了可用于内部流化床的刮板式搅拌器(64)。刮板式搅拌器的齿(65)交错排列。刮板式搅拌器的速度优选为0.5至20rpm,更优选1至10rpm,最优选2至5rpm。
为启动,所述内部流化床可填充有一层优选为5至50cm、更优选为10至40cm、最优选为15至30cm的吸水聚合物颗粒。
表面后交联的吸水聚合物颗粒的离心保留容量为35至75g/g,在高负荷下的吸收量为20至50g/g,可提取组分的水平小于10重量%,且孔隙率为20至40%。
表面后交联的吸水聚合物颗粒表现出极高的离心保留容量(CRC)和在高负荷下的高吸收量(AUHL)是特别有利的,并且这些参数的总和(=CRC+AUHL)至少为60g/g,优选至少为65g/g,最优选至少为70g/g,且不大于120g/g,优选小于100g/g,更优选小于90g/g,且最优选小于80g/g。表面后交联的吸水聚合物颗粒还优选地表现出在高负荷下的吸收量(AUHL)至少为15g/g,优选至少为18g/g,更优选至少为21g/g,最优选至少为25g/g,且不大于50g/g。
由于离心保留容量(CRC)是表面后交联的吸水聚合物颗粒的最大水保留容量,因此令人感兴趣的是使该参数最大化。然而,在高负荷下的吸收量(AUHL)对于使卫生制品中的纤维基质在溶胀的过程中开孔以使其他液体容易地通过该制品结构而实现对该液体的快速吸收是重要的。因此,需要使两个参数最大化。
吸水聚合物颗粒的离心保留容量(CRC)为35至75g/g,优选37至65g/g,更优选39至60g/g,最优选40至55g/g。
吸水聚合物颗粒的在49.2g/cm2负荷下的吸收能力(AUHL)为15至50g/g,优选18至45g/g,更优选24至40g/g,最优选25至35g/g。
吸水聚合物颗粒的可提取组分的水平小于10重量%,优选小于8重量%,更优选小于6重量%,最优选小于5重量%。
吸水聚合物颗粒的孔隙率为20至40%,优选22至38%,更优选24至36%,最优选25至35%。
优选的吸水聚合物颗粒为离心保留容量(CRC)为37至65g/g、在高负荷下的吸收量(AUHL)为18至45g/g、可提取组分的水平小于8重量%以及孔隙率为22至45%的聚合物颗粒。
优选的吸水聚合物颗粒为离心保留容量(CRC)为39至60g/g、在高负荷下的吸收量(AUHL)为24至40g/g、可提取组分的水平小于6重量%以及孔隙率为24至40%的聚合物颗粒。
最优选的吸水聚合物颗粒为离心保留容量(CRC)为40至55g/g、在高负荷下的吸收量(AUHL)为25至35g/g、可提取组分的水平小于5重量%以及孔隙率为的聚合物颗粒25至35%。
还优选的表面后交联的吸水聚合物颗粒的总液体吸收量为
Y>-500xln(X)+1880,
优选Y>-495xln(X)+1875,
更优选Y>-490xln(X)+1870,
最优选Y>-485xln(X)+1865,
其中Y[g]为总液体吸收量;X[g/g]为离心保留容量(CRC),其中离心保留容量(CRC)至少为25g/g,优选至少为30g/g,更优选至少为35g/g,最优选至少为40g/g;并且液体吸收量至少为30g,优选至少为35g/g,更优选至少为40g/g,最优选至少为45g/g。
还适合的表面后交联的吸水聚合物颗粒的特征溶胀时间的变化量小于0.6,优选小于0.5,更优选小于0.45,最优选小于0.4;并且离心保留容量(CRC)至少为35g/g,优选至少为37g/g,更优选至少为38.5g/g,最优选至少为40g/g;其中特征溶胀时间的变化量为
Z<(τ0.50.1)/τ0.5
其中Z为特征溶胀时间的变化量,τ0.1为在0.1psi(6.9g/cm2)压力下的特征溶胀时间,以及τ0.5为在0.5psi(35.0g/cm2)压力下的特征溶胀时间。
适合本发明的吸水聚合物颗粒的平均球形度为0.80至0.95,优选0.82至0.93,更优选0.84至0.91,最优选0.85至0.90。球形度(SPHT)定义为
S P H T = 4 π A U 2 ,
其中A为横截面积,U为聚合物颗粒的横截面周长。平均球形度为体积平均球形度。
平均球形度可例如用图像分析系统(RetschTechnologyGmbH;Haan;Germany)来测定。
为了测量,将产物通过漏斗引入并传送到具有计量通道的下降轴(fallingshaft)中。当颗粒下降经过光壁时,其被照相机选择性地记录下来。记录的图像通过软件根据所选的参数进行评估。
为表征圆度,使用在程序中称为球形度的参数。所报告的参数为平均体积加权球形度,颗粒的体积通过等效直径xcmin测定。为了测定等效直径xcmin,各自测量总共32个不同空间方向的最长弦直径。等效直径xcmin是32条弦直径中最短的。为了记录颗粒,使用所谓的CCD变焦相机(CAM-Z)。为了控制计量通道,预先确定相机在检测窗中的表面覆盖率(传输)为0.5%。
当聚合物珠粒在聚合过程期间或聚合之后凝聚时,通过反相悬浮聚合获得球形度相对较低的吸水聚合物颗粒。
将由常规溶液聚合(凝胶聚合)制备的吸水聚合物颗粒在干燥后研磨并分级,以获得不规则的聚合物颗粒。这些聚合物颗粒的平均球形度在约0.72至约0.78之间。
适合本发明的吸水聚合物颗粒的疏水性溶剂含量优选小于0.005重量%,更优选小于0.002重量%,且最优选小于0.001重量%。疏水性溶剂的含量可通过气相色谱法测定,例如通过顶空技术(headspacetechnique)。在本发明范围内的疏水性溶剂与水不混溶或仅微溶于水。疏水性溶剂的典型实例为戊烷、己烷、环己烷、甲苯。
通过反相悬浮聚合获得的吸水聚合物颗粒仍包含通常约0.01重量%的用作反应介质的疏水性溶剂。
对本发明有用的吸水聚合物颗粒的分散剂含量通常小于1重量%,优选小于0.5重量%,更优选小于0.1重量%,且最优选小于0.05重量%。
通过反相悬浮聚合获得的吸水聚合物颗粒仍包含通常至少1重量%的用于使所述悬浮液稳定的分散剂(即乙基纤维素)。
适宜的吸水聚合物颗粒的堆积密度优选为0.6至1g/cm3,更优选0.65至0.9g/cm3,最优选0.68至0.8g/cm3
对本发明有用的吸水颗粒的平均粒径(APD)优选为200至550μm,更优选250至500μm,最优选350至450μm。
有用的吸水颗粒的粒径分布(PDD)优选小于0.7,更优选小于0.65,更优选小于0.6。
一种吸水聚合物颗粒可与通过其他方法(即溶液聚合)制备的其他吸水聚合物颗粒混合。
C、女性卫生吸收制品
所述女性卫生吸收制品包括:
(A)上部透液层
(B)下部不透液层
(C)位于(A)和(B)之间的吸液芯,其包含
0至90重量%的纤维材料和10至100重量%的吸水聚合物颗粒;
或20至90重量%的纤维材料和10至80重量%的吸水聚合物颗粒;
优选30至80重量%的纤维材料和20至70重量%的吸水聚合物颗粒;
更优选35至75重量%的纤维材料和25至65重量%的吸水聚合物颗粒;
最优选40至70重量%的纤维材料和30至60重量%的吸水聚合物颗粒;
(D)任选的位于(A)和(C)之间的收集分配层,其包含
80至100重量%的纤维材料和0至20重量%的吸水聚合物颗粒;
优选85至99.9重量%的纤维材料和0.01至15重量%的吸水聚合物颗粒;
更优选90至99.5重量%的纤维材料和0.5至10重量%的吸水聚合物颗粒;
最优选95至99重量%的纤维材料和1至5重量%的吸水聚合物颗粒;
(E)任选的紧邻地设于(C)上方和/或下方或全部包裹或部分围绕(C)的棉纸层;以及
(F)其他任选的组件。
女性卫生吸收制品理解为意指,例如:卫生巾、护垫或用于轻度或中度成人失禁的制品,如成人用失禁垫和内裤。适宜的女性卫生吸收制品包括含有纤维材料和任选的吸水聚合物颗粒的吸液组件,以形成用于基底、层、片和/或吸液芯的纤维网或基质。
收集分配层用作所排出的体液的传输和分配层,并且通常将其优化以与下方的吸液芯一起影响液体分配效率。因此,为快速暂时的液体保留,其提供必要的孔隙空间,并且其覆盖下方吸液芯的区域必须影响必要的液体分配并与吸液芯的能力相适应,从而使获取分配层快速脱水。
为使女性卫生吸收制品具有非常良好的脱水性即具有良好的芯吸性能,使用收集分配层是有利的。对于具有包含极具有可透性的吸水聚合物颗粒的吸液芯的女性卫生吸收制品,可使用小而薄的收集分配层。
适宜的女性卫生吸收制品由以下若干个层组成:其单独的元件必须优选地显示出确定的功能参数,例如上部透液层的出于所吸收的体液的更小可见性的原因所需的小浸湿区和干爽性,下部不透液层的透气而不湿透的渗透性;柔软、透气且薄的吸液芯,其显示出快吸收速率并能保留最大量的体液;以及位于上层和芯之间的收集分配层,用作所排出体液的传输和分配层。将这些单独的元件结合使所得的女性卫生吸收制品满足所有标准,例如面向使用者一侧的柔性、水蒸气透气性、干爽性、穿用舒适性、柔软度、更小可见性和保护性,以及衣物一侧的液体保留性、回渗性和防湿透性。这些层的特定结合为消费者提供了高保护性和高舒适性的吸液制品。
吸液制品的设计以及制备其的方法例如记载于以下出版物和其中所引用的文献中,并明确地纳入本发明中:EP2301499A1、EP2314264A1、EP2387981A1、EP2486901A1、EP2524679A1、EP2524679A1、EP2524680A1、EP2565031A1、US6,972,011、US2011/0162989、US2011/0270204、WO2010/004894A1、WO2010/004895A1、WO2010/076857A1、WO2010/082373A1、WO2010/118409A1、WO2010/133529A2、WO2010/143635A1、WO2011/084981A1、WO2011/086841A1、WO2011/086842A1、WO2011/086843A1、WO2011/086844A1、WO2011/117997A1、WO2011/136087A1、WO2012/048879A1、WO2012/052173A1和WO2012/052172A1、WO2012/009590A1、WO2012/047990A1。
透液层(A)
通常,透液层(A)或顶片是直接接触皮肤的层。因此,透液层优选为柔顺的(compliant)、感觉柔软并且对消费者皮肤无刺激性的。在此适宜的顶片可包含编织物、非织造物和/或含有透液孔的不透液聚合物膜的三维网。通常,术语“透液”因此理解为允许液体(即体液,例如尿液、月经和/或阴道分泌物)容易地穿透其厚度。透液层的基本功能是从穿用者向吸液芯收集并传输体液。透液层(A)可由疏水材料制成,从而将穿用者的皮肤与已通过该层的液体隔离开。如果透液层(A)由疏水材料制成,则至少将透液层(A)的上表面亲水处理,以使液体更快速地通过顶片传输。这减少了身体流出物流出顶片而不是被吸入透液层(A)并被吸液芯吸收的可能性。此外,通过用表面活性剂处理可使透液层具有亲水性。用表面活性剂处理透液层(A)的适宜方法包括用表面活性剂喷涂该顶片材料以及将该材料浸入表面活性剂中。
用于本发明的透液层可为单层或可具有多层。通常透液层由本领域已知的任何材料形成,所述材料例如:非织造材料,膜(例如有孔的成型热塑性膜、有孔的塑料膜和液压成型的(hydroformed)热塑性膜);多孔泡沫;网状泡沫;网状热塑性膜;和热塑性纤维织品(scrim),或它们的组合。适宜的透液层(A)由常规的合成或半合成的纤维或双组分纤维或聚酯膜、聚烯烃类、人造丝或天然纤维或它们的任意组合构成。在非织造材料的情况下,纤维通常应通过粘合剂例如聚丙烯酸酯粘合。此外,透液层可含有弹性组分,因此表现出能在一个或两个方向上拉伸的弹性特征。
一种用于透液层的适宜材料可为热粘合的粗梳纤维网(cardedweb),其可从FiberwebNorthAmerica,Inc.(Simpsonville,S.c.,U.S.A.)以编号P-8获得。另一适宜的顶片材料可从HavixCo.,Japan以编号S-2355获得。还有另一适宜的顶片材料可为热粘合的粗梳纤维网,其可从AmocoFabrics,Inc.(Gronau,Germany)以编号ProfleeceStyle040018007获得。
适宜的合成纤维由以下制成:聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸类、聚乙酸乙烯酯、聚乙酸乙基乙烯酯、不溶性或可溶性聚乙烯醇、聚烯烃类(例如聚乙烯、聚丙烯)、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚苯乙烯等。
膜的实例有液体可透过的有孔的成型热塑性膜、有孔的塑料膜、液压成型热塑性膜、网状热塑性膜、多孔泡沫、网状泡沫和热塑性纤维织品。它们提供了一种弹性的三维纤维状结构。因此,与身体接触的成型膜的表面保持干爽,从而减少弄脏身体并为穿用者营造一种更加舒适的感觉。适宜的成型膜记载于:美国专利号3,929,135,题为″AbsorptiveStructuresHavingTaperedCapillaries″,1975年12月30日授予Thompson;美国专利号4,324,246,题为″DisposableAbsorbentArticleHavingAStainResistantTopsheet″,1982年4月13日授予Mullane等人;美国专利号4,342,314,题为″ResilientPlasticWebExhibitingFiber-LikeProperties″,1982年8月3日授予Radel等人;美国专利号4,463,045,题为″MacroscopicallyExpandedThree-DimensionalPlasticWebExhibitingNon-GlossyVisibleSurfaceandCloth-LikeTactileImpression″,1984年7月31日授予Ahr等人;和美国专利号5,006,394″MultilayerPolymericFilm″,1991年4月9日授予Baird;以及例如记载于US4151240、US4319868、US4343314、US4591523、US4609518、US4629643、US4695422或WO96/00548。
适宜的改性或未改性的天然纤维的实例包括:棉花、甘蔗渣、粗样毛、亚麻、蚕丝、羊毛、木浆、化学改性的木浆、黄麻、人造丝、乙基纤维素和乙酸纤维素。
适宜的木浆纤维可通过化学法和机械法获得,所述化学法例如为Kraft和亚硫酸盐法,所述机械法例如为磨木浆法、精炼机械浆法、热机械浆法、化学机械浆法和化学-热机械浆法。另外,可使用回收的木浆纤维、漂白、未漂白、无氯元素(ECF)或全无氯(TCF)的木浆纤维。
纤维材料可仅包括天然纤维或合成纤维或它们的任意组合。优选的材料有聚酯、人造丝及其混纺、聚乙烯和聚丙烯。
作为吸液组件成分的纤维材料可为亲水的、疏水的或可为亲水性和疏水性纤维的结合。在以上章节的“定义”部分给出了亲水的定义。吸液组件中亲水/疏水的比例的选择以及相应地亲水性和疏水性纤维的量取决于液体处理性能和所得吸液组件的吸水聚合物颗粒的量。这样,如果吸液组件接近女性卫生吸收制品的穿用者,则优选使用疏水性纤维,这将用于部分地或全部地代替上部透液层,优选由疏水的非织造材料形成。疏水材料也可为较低透气但不透液的层中的构件,用作不透液的屏障。
亲水性纤维的实例有纤维素纤维、改性的纤维素纤维、人造丝、聚酯纤维(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、亲水尼龙等。亲水性纤维还可由通过例如表面活性剂处理或二氧化硅处理而亲水化的疏水性纤维获得。因此,亲水性热塑性纤维通过表面活性剂处理或二氧化硅处理而衍生自聚烯烃类(例如聚丙烯)、聚酰胺、聚苯乙烯等。
为增加上层的强度和完整性,纤维通常应具有粘合点,其用作层内纤维之间的交联。
用于在网中加固纤维的技术有机械粘合法、热粘合法和化学粘合法。在机械粘合方法中,纤维例如通过喷射水流(水刺)被机械缠结而形成完整的网。热粘合通过在低熔点聚合物的存在下升高温度来进行。热粘合方法的实例有纺粘(spunbonding)、热风穿透(through-airbonding)粘合、树脂粘合。
增加完整性的优选方法是热粘合、纺粘、树脂粘合、热风穿透粘合和/或水刺。
在热粘合的情况下,将热塑性材料加入纤维中。通过热处理,至少一部分的该热塑性材料熔化和通过毛细管效应迁移至纤维的交叉点。这些交叉点在冷却后固化成粘合位点,并增加了纤维基体的完整性。此外,在化学增强的纤维素纤维的情况下,热塑性材料的熔化和迁移具有增大所得纤维层孔径并同时维持其密度和基重的效果。总之,热塑性材料的加入使得对排出的体液的透液性得以提高,并因此提高收集性能。
适宜的热塑性材料包括:聚烯烃类(例如聚乙烯和聚丙烯)、聚酯类、共聚聚酯类、聚乙酸乙烯酯、聚乙酸乙基乙烯酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸类、聚酰胺、共聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯和任何提及的聚合物的共聚物。
适宜的热塑性纤维可由单组份纤维的单个聚合物制成,或者可由一种以上的聚合物(例如双组分或多组分纤维)制成。术语“双组分纤维”是指包含由不同于鞘层的纤维材料制成的芯纤维的热塑性纤维。通常,两种纤维材料具有不同的熔点,其中通常鞘层在较低的温度下熔化。双组分纤维可为同心或偏心的,这取决于双组分纤维的横截面面积中鞘层具有的厚度是一致或不一致。偏心双组分纤维是有利的,其在较低的纤维厚度下显示出较高的抗压强度。此外双组分纤维可显示出“不卷曲”(不弯曲)或“卷曲”(弯曲)的特征,此外双组分纤维还可显示出不同方面的表面润滑性。
双组分纤维的实例包括以下的聚合物组合:聚乙烯/聚丙烯、聚乙酸乙基乙烯酯/聚丙烯、聚乙烯/聚酯、聚丙烯/聚酯、共聚聚酯/聚酯等。
适宜的热塑性材料具有会损害纤维层的较低温度的熔点;但是不会低于通常吸液制品贮存的温度。优选的熔点介于约75℃至175℃。通常,热塑性纤维的长度约为0.4至6cm,优选约0.5至1cm。热塑性纤维的直径用但尼尔(denier)(g/9000米)或分特(dtex)(g/10000米)来定义。通常的热塑性纤维的分特在约1.2至20、优选约1.4至10的范围内。
另外一种增加吸液组件完整性的方法是纺粘技术。通过纺粘生产纤维层的本质是基于将聚合物颗粒直接纺至连续纤维中,并随后制造纤维层。
纺粘织物通过将挤出的初生纤维以均匀随机的方式沉积在移动的带上,随后热粘合该纤维而制备。该纤维通过空气喷射流在成网过程中被分离。通过施用加热辊或热针使聚合物部分地熔化并将纤维熔在一起而产生成纤维粘合。由于分子取向增大了熔点,没有高度拉伸的纤维可用作热粘合的纤维。聚乙烯和随机的乙烯/丙烯共聚物被用作低熔点的粘合位点。
除纺粘外,树脂粘合技术也归属于热粘合领域。利用该技术产生粘合位点,将基于例如环氧化物、聚氨酯和丙烯酸的特定胶粘剂加入纤维材料中,并对所得的基体进行热处理。由此,该网由分散在纤维材料中的树脂和/或热塑性树脂粘合。
作为另外一种热粘合技术,热风穿透粘合包括将热空气施用至纤维织物的表面。热空气只在纤维织物的上方循环,而不压过纤维织物。粘合位点通过加入粘合剂产生。用于热风穿透热粘合中的适宜粘合剂包括结晶粘合纤维、双组分粘合纤维和粉末。当使用结晶粘合纤维或粉末时,粘合剂全部熔化并在整个非织造物的横截面形成熔滴。冷却后粘合在这些点处形成。在鞘层/内芯粘合纤维的情况下,所述鞘层为粘合剂,而芯为载体纤维。使用进气烘箱(through-airoven)制造的产品倾向于大体积、开口、柔软、强化、可延伸、可透气和吸收性。热风穿透粘合后再接着立即进行冷压延,产生的厚度介于热轧压延的产品与热风穿透粘合而不压缩的产品的厚度之间。即使在冷压延后,与面粘合(area-bond)的热压延材料相比,该产品也更柔软、更柔韧且更具延伸性。
水刺法(″hydroentanglement″)是又一种增加网的完整性的方法。首先将松散纤维形成的网(通常气流成网或湿法成网(wet-laid))压紧并预润湿以除去气泡。水刺技术使用多排细的高速水喷射流冲击位于多孔带或移动的多孔或图案化的隔板(screen)上的网,以使纤维之间互相打结。水压通常从第一个喷射器至最后一个喷射器增加。使用高达150巴的压力将水喷射到网上。该压力对大多数非织造纤维是足够的,虽然在特定的应用中使用更高的压力。
水刺法是一种非织造物制造系统,其将水喷向缠结的纤维并由此提供织物的完整性。柔软、悬垂性、贴合性和相对的高强度是水刺非织造物的主要特征。
在最新的研究中,发现了所得透液层在某些结构特征上的益处。例如,该层的厚度非常重要,并与其x-y维度一起影响该层的收集分配性能。如果还存在某些整合的异形的结构(profiledstructure),则收集分配性能可直接取决于该层的三维结构。因此,在透液层的功能上优选3D-聚乙烯。
因此,适宜的透液层(A)为由以上的纤维通过热粘合、纺粘、树脂粘合或热风穿透粘合形成的非织造层。其他适宜的透液层为3D-聚乙烯层和水刺布。
优选地,3D-聚乙烯层和水刺布的基重为12至22gsm。
通常地,透液层(A)部分地或全部地沿着吸液结构延伸,并可延伸至和/或形成所有优选的侧翼、侧包封元件、翼和耳(ear)的一部分。
不透液层(B)
不透液层(B)或底片防止被吸液芯所吸收和保留的流出物弄湿与女性卫生吸收制品相接触的制品,例如床单、裤子、睡衣和内衣。因此,不透液层(B)可包含编织或非织造材料、聚合膜(例如聚乙烯或聚丙烯的热塑性膜)或复合材料(例如涂膜的非织造材料)。
适宜的微孔聚乙烯膜由MitsuiToatsuChemicals,Inc.,Nagoya,Japan制造,并以PG-P进行商品销售。适宜的不透液热塑性膜的厚度为约0.012mm(0.50mil)至约0.051mm(2.0mils),例如为含有聚乙烯或聚丙烯的不透液热塑性膜,并且其基重为5gsm至35gsm。
适宜的不透液层包括:非织造物、塑料和/或塑料和非织造物的层压材料,且优选为柔性的。本文中“柔性”是指柔顺并容易与穿用者身体的一般外形和轮廓相适应的材料。
塑料和/或塑料和非织造物的层压材料均可适宜地为透气性的,即,该不透液层(B)可允许蒸汽溢出该吸液材料。因此,该不透液层必须具有确定的水蒸气透过率并同时具有不透水性的水平。为使这些特征相结合,适宜的不透液层包括至少两层:例如具有特定基重和孔径的来自纤维非织造物的层压材料,以及作为第二层的具有特定厚度和任选地具有孔结构的例如聚乙烯醇的连续三维膜。这样的层压材料作为一个屏障并表现出液体不能传输或湿透。因此,适宜的不透液层包含至少多孔网的第一透气层,以及至少弹性三维网的第二层;所述多孔网为纤维非织造物,例如由合成纤维制成的熔喷非织造层或纺粘的非织造层的复合材料网;所述三维网由不透液聚合物膜构成,该不透液聚合物膜例如为任选地具有用作毛细管的孔的塑料,所述孔优选不垂直于该膜的平面,而以相对于该膜平面小于90°的角设置。
适宜的不透液层为透气的。优选不透液层由水蒸气透过率(WVTR)至少约100gsm/24小时、优选至少约250gsm/24小时和最优选至少约500gsm/24小时的透气材料构成。
优选不透液层(B)由包含疏水材料的非织造物制成,所述非织造物例如为合成纤维或包含塑料例如聚乙烯的不透液聚合膜。该不透液层的厚度优选为15至30μm。
此外,不透液层(B)优选由非织造物和塑料的层压材料制成,其包含密度为12至15gsm的非织造物和厚度约10至20μm的聚乙烯层。
通常,可将底片设置为与吸收芯的向外的表面相邻,并可通过本领域已知的任何适宜附着方式与其连接。例如,可将底片通过均匀连续的胶粘剂层、图案化的胶粘剂层或一列的胶粘剂的分开的线、螺旋或点固定至吸收芯。
通常地,不透液层(B)部分地或全部地沿着吸液结构延伸,并可延伸至和/或形成所有优选的侧翼、侧包封元件、翼和耳的一部分。
吸液芯(C)
通常,所述吸液芯(C)可为一般可压缩、贴身、不刺激穿用者皮肤且能吸收和保留体液的任何吸收构件。吸液芯(C)可制造成多种尺寸和形状(例如:矩形、沙漏形、T形、不对称等),并由各种常用于一次性套穿衣服的吸液材料和其他吸收制品例如通常被称为透气毡(airfelt)的粉碎的木浆制造。其他适宜的吸收性材料的实例包括:皱纹纤维素填料(crepedcellulosewadding);熔喷聚合物,包括共成形(coform);化学增强、改性或交联的纤维素纤维;棉纸,包括包裹纸(tissuewraps)和层压纸(tissuelaminates);吸收泡沫;吸收海绵;吸水聚合物颗粒,吸收凝胶材料;或任何等效材料或材料的组合。
吸液芯(C)的结构和构造可以变化(例如:吸收芯可具有不同的厚度区(caliperzones)、疏水梯度、超吸收梯度或较低平均密度和较低平均基重的集液区;或可包括一个以上的层或结构)。此外,吸液芯(C)的尺寸和吸收能力还可变化,以适应从婴儿至成人的穿用者。但是,吸液芯(C)的总吸收能力应与设计负荷和吸收制品的与其用途相适应。
吸液芯(C)可包括其他任选的组件。一种该任选的组件是芯包裹物,即部分或全部将芯包围的材料,其通常但不总是非织造材料。适宜的芯包裹物材料包括但不限于:纤维素、亲水联合改性的非织造材料、多孔膜和它们的组合。
吸液芯(C)设于上部透液层(A)和下部不透液层(B)之间。适宜的吸液芯(C)可选自本领域已知的任何吸液芯体系,只要满足例如透气性、柔性和厚度的要求。适宜的吸液芯是指其主要功能为收集、传输、分配、吸收、贮存和保留排出体液的任何吸液组件。
吸液芯(C)的俯视图面积优选至少为200cm2,更优选至少为250cm2,最优选至少为300cm2。俯视图面积为所述芯与上部透液层面对面的部分。
根据本发明,所述吸液芯可包括以下组件:
1.任选的芯覆盖层
2.储液层
3.任选的隔离层(dustinglayer)
1.任选的芯覆盖层
为增加吸液芯的完整性,所述芯设有一覆盖层。该覆盖层可位于吸液芯的顶部和/或底部,其通过本领域技术人员已知的热熔、超声粘合、热粘合或粘合技术的组合,横向接合粘合和/或远端接合粘合。此外,该覆盖层可包括具有整体片材料的整个吸液芯,并因此起包裹的作用。包裹可为全部包裹、部分包裹或C型包裹。
芯覆盖层的材料可包含任何已知类型的基底,包括网、衣物(garment)、纺织品、膜、棉纸和两种以上基底或网的层压材料。芯覆盖层材料可包含:天然纤维,例如纤维素、棉花、亚麻、亚麻制品(linen)、大麻、羊毛、丝、皮毛、毛发;以及天然形成的矿物纤维。芯覆盖层材料还可包含合成纤维,例如人造丝和lyocell纤维(衍生自纤维素)、多糖(淀粉)、聚烯烃纤维(聚丙烯、聚乙烯)、聚酰胺、聚酯、丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯和它们的组合。优选地,芯覆盖层包含合成纤维或棉纸。
纤维可为单组分或多组分的。多组分纤维可包含均聚物、共聚物或它们的共混物。
2.储液层
包含在吸液芯中的吸液组件包含纤维材料和吸水聚合物颗粒。
在本发明中有用的纤维包括天然纤维和合成纤维。适宜的改性或未改性的天然纤维的实例在以上“透液层(A)”的章节中给出。其中,木浆纤维是优选的。
适宜的合成纤维的实例在以上“透液层(A)”的章节中给出。纤维材料可仅包含天然纤维或合成纤维或它们的任意组合。
作为吸液组件的组分的纤维材料可为亲水性、疏水性或可为亲水性和疏水性纤维二者的组合。
通常,对于在嵌入上层(A)和下层(B)之间的吸液芯中的使用,优选亲水性纤维。这尤其是在需要快速将所排出的体液收集、传输和分配至吸液组件或吸液芯的其他区域的情况下。对于包含吸水聚合物颗粒的吸液组件,尤其优选使用亲水性纤维。
亲水性纤维的实例在以上“透液层(A)”的章节中给出。优选地,吸液芯由乙酸粘胶纤维、聚酯和/或聚丙烯制成。
吸液芯的纤维材料可均匀地混合产生均匀或不均匀的吸液芯。或者,纤维材料可聚集或铺设为任选地包含吸水聚合物材料的单独的层。吸液芯的适宜的存储层包含含有吸水聚合物材料的纤维材料的均匀混合物。包括层状芯体系的吸液芯的适宜存储层包含纤维材料的均匀混合物并包含吸水聚合物材料,由此各层可通过本领域已知的方法由任何纤维材料制成。根据嵌入的吸液材料(例如吸水聚合物颗粒)的量和分布,可设置层的顺序以达到所需的液体收集、分配和传输效果。优选地,在吸液芯的存储层中设有最高吸收速率或保留能力的非连续区域,其由纤维材料的层或不均匀的混合物形成,用作掺入吸水聚合物颗粒的基体。该区域可沿着整个区域延伸或可仅形成吸液芯的一部分。
适宜的吸液芯包含纤维材料和吸液材料。适宜的是能够吸收和保留体液或身体流出物的任何吸液材料,例如纤维素填料、改性和未改性的纤维素、交联的纤维素、层压材料、复合材料、吸液泡沫、以上“透液层(A)”的章节中所描述的材料、吸水聚合物颗粒和它们的组合。
通常,吸液芯可含有单一类型的吸水聚合物颗粒或可含有源自不同类型的吸水聚合物材料的吸水聚合物颗粒。因此,可添加源自单一类型的聚合物材料的吸水聚合物颗粒或源自不同类型的聚合物材料的吸水聚合物颗粒的混合物,例如源自凝胶聚合的常规吸水聚合物颗粒与源自液滴化聚合的吸水聚合物颗粒的混合物。或者,可添加源自反相悬浮聚合的吸水聚合物颗粒。
或者,可将表现出不同特征的吸水聚合物颗粒混合。因此,吸液芯可含有具有均一pH值的吸水聚合物颗粒,或可含有具有不同pH值的吸水聚合物颗粒,例如pH范围为约4.0至约7.0的吸水聚合物颗粒的两种或多种组分的混合物。优选地,所施用的源自吸水聚合物颗粒的混合物来自pH范围为约4.0至约7.0的凝胶聚合或反相悬浮聚合,而吸水聚合物颗粒来自液滴化聚合。
适宜的吸液芯还由松散纤维材料通过加入吸水聚合物颗粒和/或吸水聚合物纤维或它们的混合物来制造。该吸水聚合物纤维可由单一类型的吸水聚合物纤维形成,或可含有源自不同聚合材料的吸水聚合物纤维。优选加入吸水聚合物纤维,因为其可容易地分布和引入纤维结构中,并且比吸水聚合物颗粒能更好的停留在原处。由此,降低了由互相接触而导致的凝胶堵塞的趋势。此外,吸水聚合物纤维更软且更柔韧。
在制造吸液芯的过程中,将吸水聚合物颗粒和/或吸液纤维与结构形成化合物(例如纤维基体)放在一起。由此,吸水聚合物颗粒和/或吸液纤维可在由松散纤维形成吸液芯的过程中加入。吸液芯可通过同时将吸水聚合物颗粒和/或吸液纤维与基体的纤维材料混合而形成,或通过同时或通过连续地添加将一种组分加入至两种或多种其他组分的混合物中而形成。
适宜的吸液芯包括吸水聚合物颗粒和/或吸液纤维与用于掺入吸液材料的纤维材料结构基体的混合物。该混合物可均匀地形成,即所有组分混合到一起形成均匀的结构。吸液材料的量在整个吸液芯的范围内可为均匀的,或者可变化,例如在中心区和远端区之间不同,而得到就吸液材料的浓度(concentration)而言的异形芯(profiledcore)。
将吸水聚合物材料施用到吸收芯中的技术是本领域技术人员已知的,并且可为体积的、失重的或重量的技术。已知的技术包括通过振动系统、单个和多个螺旋系统、计量辊(dosingroll)、称量带、流化床体积系统和重力喷洒和/或喷雾系统而施用。其他嵌入的技术有fallingdosagesystemsconsensus和对冲空气应用(contradictorypneumaticapplication)或施用吸液聚合物材料的真空印刷法。
优选地,使用辊筒成形技术(drum-formingtechnique),其中吸液芯在滚筒的腔中形成,该滚筒围绕水平轴转动并且在其外周的一个点上进料吸水聚合物颗粒和/或吸液纤维和纤维材料的液流。在其上形成吸液芯的辊筒的柱面上罩有防护罩,所述液流靠压缩空气从顶部、底部或切线地进料至其中。防护罩的内部还可含有进料管的出口,由该出口通过间歇操作的阀门装置在压力下将非连续量的额外吸水聚合物颗粒加入。然而,使用现有技术的辊筒成形技术不可能实现非连续量的吸水聚合物颗粒的均匀分布。因此,为获得在非连续区域具有不同吸水聚合物浓度的异形结构,优选使用在WO2010103453中详述的技术。使用该单元用于生产吸收芯,由此将确定比例的吸水聚合物颗粒间歇地加入,并可控地通过可调节元件控制施用的位置和速度,可将非连续量的吸水聚合物颗粒施用至精确几何形状的限制区域。
适宜的吸液芯还可包括通过制造女性卫生吸收制品的过程而形成的层。该层状结构可通过随后在z方向上产生的不同层来形成。
或者,芯结构可由两个或多个预形成的层形成而得到一种层状的吸液芯。所述层可具有不同浓度的吸水聚合物材料,表现出浓度约为10至95%。这些均匀的或不同的层可在它们相邻平面的表面互相固定。或者,所述层可通过形成多个腔的方式结合,在腔中掺入单独地吸水聚合物材料。
此外,即使没有腔,还可优选将吸水聚合物颗粒置于不连续区域的芯内,例如通过至少一种胶粘剂支撑。
将适宜的预形成层加工为例如气流成网(air-laid)、湿法成网(wet-laid)、层压材料或复合结构。
或者,可加入其他材料的层,例如开孔或闭孔泡沫或多孔膜的层。还包括含有所述吸水聚合物材料的至少两层的层压材料。
或者,芯结构可由两层或多层形成,例如由非连续地包含在封闭泡孔中的含有吸水聚合物颗粒的非织造和/或热塑性材料形成。该结构优选用于形成超薄吸收产品。所述泡孔不含纤维素纸浆。向确定的泡孔的粘合例如通过两个热塑性容纳层之间的超声波接触区域的交叉而形成。在层状结构中的颗粒吸液材料固定以及层的接合的其他方法将在下文更详细地说明。
或者,用于超薄吸液产品的芯结构可由吸收性纸形成,例如本领域已知的薄而柔的单层的任何适宜的吸收性材料,包括但不限于:短纤维气流成网的非织造材料;例如聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚酯等材料的非织造物;纤维素纤维材料,例如本领域已知的纸巾或毛巾、涂蜡纸、瓦楞纸材料等;或短纤浆。该层宏观上是二维的和平面的,且与其他维度相比厚度极低。所述单层还可在整个层中掺入超吸收材料。所述单层还可掺入双组分粘合纤维。还可优选将至少两个所述的层结合在一个芯结构中。
吸水聚合物材料可作为例如吸水聚合物纤维和/或吸水聚合物颗粒掺入。吸水聚合物颗粒可通过本领域已知的附着方式粘合至所述单层的一侧或两侧上。
或者,所述吸收性纸可由多层形成,例如层状的吸收片,其包含位于穿用者侧的第一层、位于非吸收侧的第二层和位于片层之间或涂覆在片层的一侧或两侧上的吸水聚合物颗粒。
所述吸收性纸层的总基重为约100gsm至约2000gsm,优选约200gsm至约750gsm,且更优选约400gsm至约600gsm。
其他的复合结构可由载体层(例如聚合物膜)形成,其上固定吸水聚合物材料。该固定可在一侧或两侧进行。该载体层可为体液可透过或不可透过的。
或者,可在层形成后加入单体溶液或加到载体层上并通过UV诱导聚合技术使涂覆溶液聚合。因此,“原位”聚合是施用吸水聚合物的又一种方法。
因此,适宜的吸液芯包含0至90重量%的纤维材料和10至100重量%的吸水聚合物颗粒;优选20至80重量%的纤维材料和20至80重量%的吸水聚合物颗粒;更优选30至75重量%的纤维材料和25至70重量%的吸水聚合物颗粒;且最优选40至70重量%的纤维材料和30至60重量%的吸水聚合物颗粒。
根据本发明,特别优选的是本发明的女性卫生吸收制品的吸液芯包含至少10重量%的吸水聚合物颗粒,优选至少50重量%的吸水聚合物颗粒,更优选至少85重量%的吸水聚合物颗粒。
特别优选吸液芯包含小于90重量%的纤维材料,优选小于50重量%的纤维材料,更优选小于15重量%的纤维材料。
根据本发明,优选吸液芯包含不大于10重量%的胶粘剂。
吸液芯中吸水聚合物颗粒和/或吸液纤维的量为0.1至20g,优选为0.15至15g,并且在轻度失禁产品中为0.2至10g,并且在例如卫生巾中为0.35g至2g,并且在成人尿布的情况下为最多约50g。
通常,女性卫生吸收制品包含至少一个上部透液层(A)、至少一个下部不透液层(B)和至少一个位于层(A)和层(B)之间的吸液芯,以及其他任选的层。为了在吸水聚合物颗粒与纤维基体的重量百分比的比值下增大对体液吸收的控制和/或增大柔韧性,加入一种以上其他的吸液芯可能是有利的。将第二吸液芯添加至第一吸液芯,为体液传输和分配提供了更多的可能性。此外,可保留更大量的排出体液。如果能将呈现出不同吸水聚合物浓度和含量的几个层相结合,则可能将女性卫生吸收制品的厚度降低至最小,即使其中包括几个吸液芯。
适宜的吸液芯可由本领域已知的设计用于收集、传输和保留所排出体液的任何材料形成。制造技术也可为本领域已知的任何制造技术。优选的技术包括:将单体溶液施用至传送的纤维基体并由此聚合,这被称为原位技术,或制造气流成网复合材料。
适宜的女性卫生吸收制品包括任何与其他通常见于女性卫生吸收制品中的层相结合的单个或多个芯体系。优选的女性卫生吸收制品包括单芯体系或双芯体系;最优选的女性卫生吸收制品包括单个的吸液芯。
吸液芯通常具有均一的尺寸或外形。就芯的形状和/或吸水聚合物颗粒的含量和/或吸水聚合物颗粒的分布和/或不同层的尺寸(如果存在层状吸液芯)而言,适宜的吸液芯还可具有异形的结构。
已知吸收芯通过将几个层例如基底层、吸水聚合物层和热塑性材料层相结合而提供良好的湿固定作用。适宜的吸收芯还可包含棉纸或棉纸层压品。现有技术已知的是通过将棉纸或棉纸层压品自身折叠而形成的单层或双层的棉纸层压品。
这些层或折叠通过加入胶粘剂或通过机械的、热的或超声波粘合或它们的组合而优选地相互接合。吸水聚合物颗粒可包含在各个层内或之间,例如通过形成独立的吸水聚合物层。
因此,根据层的数量或宽松的芯的高度,可确定吸液芯的所得厚度。因此,吸液芯可为扁平的一层(平稳状态(plateau))或具有三维的外形。
通常,上部透液层(A)和下部不透液层(B)可根据各种类型的女性卫生吸收制品的要求来确定形状和尺寸并与不同穿着者的尺寸相适应。因此,上部透液层和下部不透液层的组合可具有本领域已知的所有尺寸或形状。适宜的组合有沙漏形、矩形、梯形、t或双t形或表现为结构上的尺寸。
吸液芯可包含本领域已知的通常存在于吸液制品中的其他添加剂。示例性的添加剂有用于增强和稳定吸液芯的纤维。优选用聚乙烯来增强吸液芯。
其他适宜的用于增强吸液芯的稳定剂为用作粘合剂的材料。
在吸液芯的不同区域使用不同类型的粘合剂材料或不同量的粘合剂,可获得异形的稳定作用。例如,在吸液芯的区域中可使用呈现不同熔化温度的不同粘合剂材料,如:在芯的中心区域使用较低熔点的粘合剂,而在远端区域使用较高熔点的粘合剂。适宜的粘合剂材料可为胶粘剂或非胶粘剂纤维、连续或非连续挤出纤维、双组分短纤维、非弹性纤维和喷雾液体粘合剂或这些粘合剂材料的任意组合。
此外,常常加入热塑性组合物以增加芯层的完整性。热塑性组合物可包含单一类型的热塑性聚合物或热塑性聚合物的共混物。或者,热塑性组合物可包含含有至少一种热塑性聚合物的热熔性胶粘剂以及热塑性稀释剂,例如增稠剂、增塑剂或其他添加剂(如抗氧化剂)。热塑性组合物还可包含含有例如结晶聚丙烯和无定形聚-α-烯烃或苯乙烯嵌段共聚物和蜡的混合物的压敏热熔胶粘剂。
适宜的热塑性聚合物为包括A-B-A三嵌段区段、A-B二嵌段区段和(A-B)n径向嵌段共聚物区段的苯乙烯嵌段共聚物。字母A指非弹性聚合物区段,例如聚苯乙烯,而B表示不饱和共轭二烯或其(部分地)氢化形式。优选B包含:异戊二烯、丁二烯、乙烯/丁烯(氢化丁二烯)、乙烯/丙烯(氢化异戊二烯)和它们的混合物。
其他适宜的热塑性聚合物为无定形聚烯烃、无定形聚-α-烯烃和茂金属聚烯烃。
关于气味控制,任选地加入香料和/或气味控制添加剂。适宜的气味控制添加剂为本领域已知的降低吸液制品在超时穿戴中所产生的气味的所有物质。因此,适宜的气味控制添加剂有:无机材料,例如沸石类、活性炭、膨润土、二氧化硅、硅胶(aerosile)、硅藻土、粘土;螯合剂,例如乙二胺四乙酸(EDTA)、环糊精、氨基聚碳酸、乙二胺四亚甲基膦酸、氨基磷酸盐、多官能芳香酯(polyfunctionalaromates)、N,N-二琥珀酸。
适宜的气味控制添加剂还有:抗微生物剂,例如季铵、酚、酰胺和硝基化合物和它们的混合物;杀细菌剂,例如银盐、锌盐、氯化十六烷基吡啶和/或三氯生,以及HLB值小于12的表面活性剂。
适宜的气味控制添加剂还有:具有酸酐基团的化合物,例如马来酸酐、衣康酸酐、聚马来酸酐或聚衣康酸酐、马来酸与C2-C8烯烃或苯乙烯的共聚物、聚马来酸酐或马来酸酐与异丁烯、二异丁烯或苯乙烯的共聚物,具有酸基团的化合物,例如抗坏血酸、苯甲酸、柠檬酸、水杨酸或山梨酸和具有酸基团的单体的液溶性聚合物,C3-C5单不饱和羧酸的均聚物或共聚物。
适宜的气味控制添加剂还有香料,例如己酸烯丙酯、环己基乙酸烯丙酯、环己基丙酸烯丙酯、庚酸烯丙酯、乙酸戊酯、丙酸戊酯、茴香脑、茴香醛(anixicaldehyde)、茴香醚、苯甲醛、乙酸苄酯、苄基丙酮、苄醇、丁酸苄酯、甲酸苄酯、莰烯、樟脑树胶(camphorgum)、左旋香芹醇(laevo-carveol)、甲酸肉桂酯、顺式茉莉酮、柠檬醛、香茅醇及其衍生物、枯茗醇及其衍生物、cyclalC、二甲基苄基甲醇及其衍生物、二甲基辛醇及其衍生物、桉油精、香叶基衍生物、乙酸薰衣草醇酯(lavandulylacetete)、女贞醛(ligustral)、d-柠檬烯、芳樟醇、芳樟基衍生物、薄荷酮及其衍生物、月桂烯及其衍生物、橙花醛、橙花醇、对甲酚、对伞花烃、橙萜烯、alpha-ponene、4-松油醇、百里酚等。
还将掩蔽剂用作气味控制添加剂。掩蔽剂为固体壁材料包裹的香料。优选地,所述壁材料包含用于延迟香料成分释放的液溶性细胞基质。
其他适宜的气味控制添加剂有:过渡金属,例如Cu、Ag、Zn;酶,例如脲酶抑制剂、淀粉、pH缓冲材料、几丁质、绿茶植物提取物、离子交换树脂、碳酸酯、二碳酸酯、磷酸酯、硫酸酯或它们的混合物。
优选的气味控制添加剂有:绿茶植物提取物、二氧化硅、沸石、碳、淀粉、螯合剂、pH缓冲材料、几丁质、硅藻土、粘土、离子交换树脂、碳酸酯、二碳酸酯、磷酸酯、硫酸酯、掩蔽剂或它们的混合物。气味控制添加剂的适宜浓度为约0.5至约300gsm。
最新进展提出加入湿度指示添加剂。除了电监测女性卫生吸收制品中的湿度,还已知包含带有湿度指示器的热熔添加剂的湿度指示添加剂。湿度指示添加剂的颜色从黄色变化至相对暗色和深蓝色。该颜色的变化可容易地通过吸液制品的不透液外侧材料感知到。现有的湿度指示还通过施用在底片上图案化的水溶性墨水来实现,其在变湿时会消失。
适宜的湿度指示添加剂包含脱水山梨醇单油酸酯和聚乙氧基化的氢化蓖麻油的混合物。优选地,湿度指示添加剂的量为约0.0001至2重量%,相对于吸液芯的重量计。
吸液芯的基重为500至1200gsm,优选500至600gsm。吸液芯的密度为0.1至0.25g/cm3。吸液芯的厚度在卫生巾的情况下为1至5mm,优选1.5至3mm,在失禁产品的情况下为3至15mm。
3.任选的隔离层
包含在吸收芯中的一个任选组件为邻近的隔离层。隔离层为纤维层,并且可位于吸收芯的顶部和/或底部。通常,该隔离层在存储层的下面。此下面的层被称为隔离层,因为在制造吸液芯的过程中其用作用于所沉积的吸水聚合物颗粒的载体。如果该吸水聚合物材料为宏观结构、膜或薄片的形式,则不必插入隔离层。在吸水聚合物颗粒源自液滴化聚合的情况下,该颗粒就具有平滑而无棱的表面。同样在这种情况下,不必向吸液芯添加隔离层。另一方面,作为一个很大的优势,隔离层提供某些额外的液体处理特性,例如芯吸性能,并且可降低不透液层(B)的针孔和/或麻点的发生率。
优选地,该隔离层为包含绒毛(纤维素纤维)的纤维层。
任选的收集分配层(D)
任选的收集分配层(D)位于上层(A)和吸液芯(C)之间,且优选构造为有效地收集所排出的体液并将其传输和分配至吸液组件的其他区域或其他的层,其中体液被固定并贮存。因此,上层将所排出的液体传输至用于将其分配至吸液芯的收集分配层(D)。
该收集分配层包含纤维材料和任选的吸水聚合物颗粒。
该纤维材料可为亲水的、疏水的,或可为亲水性和疏水性纤维二者的组合。其可衍生自天然纤维、合成纤维或二者的组合。
适宜的收集分配层由纤维素纤维和/或改性纤维素纤维和/或合成纤维或它们的组合形成。因此,适宜的收集分配层可含有纤维素纤维,特别是木浆绒毛。其他适宜的亲水性、疏水性纤维以及改性或未改性的天然纤维的实例在以上“透液层(A)”的章节中给出。
尤其为提供液体收集和分配的两种特性,优选使用改性的纤维素纤维。改性的纤维素纤维实例有化学处理过的纤维素纤维,尤其是化学硬化的纤维素纤维。术语“化学硬化的纤维素纤维”意指已通过化学方法硬化以增大纤维硬度的纤维素纤维。所述方法包括以表面涂覆、表面交联和浸透的形式加入化学硬化剂。适宜的聚合硬化剂可包括:具有含氮基团的阳离子改性淀粉、胶乳、湿强度树脂(例如聚酰胺-表氯醇树脂)、聚丙烯酰胺、脲醛和三聚氰胺树脂和聚乙烯亚胺树脂。
硬化还可包括改变化学结构,例如通过使聚合物链交联。因此,可将交联剂施用至引起化学地形成纤维内部交联键的纤维。其他纤维素纤维可通过个性化形式的交联键硬化。适宜的化学硬化剂通常为单体交联剂,包括C2-C8二醛、具有酸官能团的C2-C8一元醛、且尤其为C2-C9多元羧酸。
优选地,改性的纤维素纤维为化学处理过的纤维素纤维。特别优选可通过用柠檬酸处理纤维素纤维而获得的卷曲纤维。优选地,纤维素纤维和改性的纤维素纤维的基重为50至200gsm。
适宜的收集分配层还包括合成纤维。合成纤维的已知的实例见于以上的“透液层(A)”章节中。另一可能存在的是具有作为透液层(A)和收集分配层的双重功能的3D-聚乙烯膜。
此外,在纤维素纤维的情况下,优选亲水性合成纤维。亲水性合成纤维可通过疏水性纤维的化学改性获得。优选地,亲水化通过对疏水性纤维进行表面处理而进行。因此,通过用非离子或离子表面活性剂处理可使疏水性纤维的表面具有亲水性,例如通过向纤维喷涂表面活性剂或将纤维浸入表面活性剂中。进一步优选永久亲水性合成纤维。
可使收集分配层的纤维材料固定以增加该层的强度和完整性。用于在网中加固纤维的技术有机械粘合、热粘合和化学粘合。增加该网的完整性的不同方法的详细描述在以上“透液层(A)”的章节中给出。
优选的收集分配层包含纤维材料和分布于其中的吸水聚合物颗粒。该吸水聚合物颗粒可在由松散纤维形成层的过程中加入,或者,可在形成层后加入单体溶液并通过UV诱导聚合技术使涂覆溶液聚合。因此,“原位”聚合是施用吸水聚合物的又一种方法。
因此,适宜的收集分配层包含80至100重量%的纤维材料和0至20重量%的吸水聚合物颗粒;优选85至99.9重量%的纤维材料和0.1至15重量%的吸水聚合物颗粒;更优选90至99.5重量%的纤维材料和0.5至10重量%的吸水聚合物颗粒;且最优选95至99重量%的纤维材料和1至5重量%的吸水聚合物颗粒。
优选的收集分配层呈现的基重为20至200gsm,最优选40至50gsm,这取决于吸水聚合物颗粒的浓度。
或者,在(A)和(C)之间包含合成树脂薄膜的不透液层(D)起到分配层的作用,并将所供给的尿液沿着其表面快速地传输至吸液芯(C)的上外侧部。优选地,上部不透液层(D)小于下面的吸液芯(C)。对不透液层(D)的材料无特别的限制。可使用:由例如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯或交联的聚乙烯醇的树脂制成的膜,以及由以上所述树脂制成的透气但不透液的所谓“透气的”膜。
优选地,上部不透液层(D)包含用于快速收集和分配液体的多孔聚乙烯膜。
或者,可使用松散地分布在吸液芯顶部起到收集分配层作用的一束合成纤维。适宜的合成纤维为共聚聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚乳酸、聚丙烯或聚乙烯、粘胶纤维或它们的共混物。还可使用双组分的纤维。该合成纤维的组分可由具有圆形横截面的单一纤维类型或具有不同横截面形状的两种纤维类型的共混物构成。合成纤维的设置方式为确保非常快速的液体传输和输导。优选使用聚乙烯纤维束。
任选的棉纸层(E)
一任选的棉纸层紧邻地设于(C)的上方和/或下方。
所述棉纸层的材料可包含任何已知类型的基底,包括网、衣物、非织造物、纺织品和膜。该棉纸层可包含天然纤维,例如纤维素、棉花、亚麻、亚麻制品、大麻、羊毛、丝、皮毛、毛发,以及天然存在的矿物纤维。该棉纸层还可包含合成纤维,例如人造丝和lyocell纤维(衍生自纤维素)、多糖(淀粉)、聚烯烃纤维(聚丙烯、聚乙烯)、聚酰胺、聚酯、丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯和它们的组合。优选地,该棉纸层包含纤维素纤维。
其他任选的组件(F)
1.弹性体
1.封闭或附着系统
所述附着系统包含侧翼、侧包封元件、翼和耳。
附着系统的面向衣物(例如内裤)的侧面可涂有胶粘剂(例如压敏胶粘剂)。为保护该涂层,该附着系统用一个层例如硅离型纸覆盖。在使用前去掉该纸,并可通过胶粘剂将该制品固定在衣物(例如内裤)上。
封闭或附着系统为可再密封的或永久的,包括适合该用途的任何材料,例如塑料、弹性体、膜、泡沫、非织造基底、编织基底、纸、棉纸、层压材料、纤维增强塑料,胶粘剂优选压敏性胶粘剂等,或它们的组合。适宜的附着可由热塑性聚合物形成,例如聚乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯乙烯醇、乙烯乙酸乙烯丙烯酸酯或乙烯丙烯酸共聚物。
适宜的封闭系统可包含用于在吸液制品的固定装置内产生弹性区的弹性体。弹性体向穿用者提供了吸液制品的贴身性,同时保持足够的防漏性能。
适宜的弹性体为表现出透气性和液体阻挡特性的弹性聚合物或弹性胶粘材料。优选的弹性体在拉伸后能够收缩回与其原来长度相等的长度。
优选的封闭系统为所谓的“弹性耳”,其中耳的一侧附着到位于吸液制品外皮的后背侧纵向边缘的纵侧边上。市售可得的吸液制品包含可延伸的耳或侧片,其由可延伸的层压材料制成,例如由单组份或双组分纤维制成的非织造网。尤其优选的封闭系统为包含以下结构的可延伸的层压制品:具有几层各不相同的纤维材料(例如熔喷纤维、纺粘纤维)的芯,其含有多组分纤维,该多组分纤维具有包含具有第一熔化温度的第一聚合物的芯和包含具有第二熔化温度的第二聚合物的鞘;以及弹性材料的网作为顶面和底面形成所述层压制品。
2.涂剂、香精或基础香料
该女性卫生吸收制品可包含添加剂例如涂剂,例如顶片可涂有涂剂。已知各种类型的涂剂能提供各种皮肤益处,例如预防或治疗皮疹。例如,将这些涂剂施用到吸收制品的顶片上,并且可在使用过程中转移至穿戴者的皮肤。
所述涂剂组合物可包含:塑料的或液体的润肤剂(例如矿物油或凡士林)、用于将润肤剂固定在顶片表面上的固定剂(例如脂肪醇或石蜡)以及任选的用于提高涂覆顶片的润湿性的亲水性表面活性剂。由于所述润肤剂基本固定在顶片的表面上,所以需要较少的涂剂就能赋予所需的治疗或预防的涂剂涂层益处。该涂剂组合物可包含选自以下的流变结构剂:微晶蜡、烷基聚二甲基硅氧烷、乙二醇二山嵛酸酯、乙二醇二硬脂酸酯、甘油三山嵛酸酯、甘油三硬脂酸酯和亚乙基二油酰胺。
该组合物可含有一种以上的用于吸水制品的精油化合物的衍生物。这些衍生物包括:母体精油(parentessentialoil)醛和酮的缩醛;母体精油醇和酚的酯或醚;以及母体精油酸的酯。母体精油醛和酮的实例包括:柠檬醛、肉桂醛-茴香醛、香草醛、乙基香草醛、胡椒醛、香芹酮和薄荷酮。母体精油醇和酚的实例包括:百里香酚、丁香酚、异丁香酚、二氢丁香酚、香芹酚、香芹醇、香叶醇、橙花醇、香草醇、胡椒醇、茴香醇、肉桂醇和β-紫罗兰醇。母体精油酸的实例包括:茴香酸、肉桂酸、香草酸和香叶酸。包含精油衍生物的该组合物作为基础香味或基础香料引入个人护理用品是有用的,并且提供包括抗菌效果在内的其他益处。任选地,该组合物将含有额外的包括也源自植物精油或其合成品的那些抗菌或抗炎效果成分。
此外,二氢红没药烯、二氢红没药醇和α-红没药醇也可用于个人护理组合物中。
D、女性卫生吸收制品的结构
本发明还涉及上述组件和层、膜、片、棉纸或基底的接合以提供吸液制品。将至少两个、优选全部的层、膜、片、棉纸或基底接合。
适宜的女性卫生吸收制品包括单一的或复合的吸液芯体系。优选地,吸液制品包括单一的吸液芯体系或双吸液芯体系。
吸液芯适宜的储液层包含含有均匀或不均匀地分散于其中的吸水聚合物颗粒的纤维材料的均匀或不均匀的混合物。吸液芯适宜的储液层包含含有均匀的纤维材料混合物和任选的含有吸水聚合物颗粒的层状吸液芯体系,由此各层可由任何纤维材料通过本领域已知的方法制备。
为固定吸水聚合物颗粒,相邻层通过热塑性材料固定,由此沿着整个表面或者在接合的不连续区域建立连接。对于后一种情况,设置腔或泡孔承载该吸水颗粒。接合区域可具有规则或不规则的图案,例如沿着吸液芯的纵轴排列或为多边形图案,如五角形或六角形。接合区域自身可为内径约为0.5mm至2mm的矩形、圆形或正方形。含有接合区域的吸液制品表现出更好的湿强度。
产品外皮和其中含有的组件的结构通过不连续地施用附着装置(Attachmentmeans)进行制备和控制,例如通过本领域技术人员已知的热熔胶粘剂。实例例如有:Dispomelt505B、DispomeltCool1101,以及由Bostik、Henkel或Fuller制造的其他特定功能的胶粘剂。
适宜的附着装置的其他实例包括:在1986年3月4日授予Minetola等人的题为“DisposableWaste-ContainmentGarment”的美国专利号4,573,986中所公开的胶粘剂细丝的开放图案网。另一适宜的附着装置包括卷成螺旋图案的胶粘剂细丝的几条线,其通过在1975年10月7日授予Sprague,Jr.的美国专利号3,911,173、1978年11月22日授予Ziecker等人的美国专利号4,785,996和1989年1月27日授予Werenicz的美国专利号4,842,666中所示的装置和方法进行阐述。或者,该附着装置可包括如本领域已知的热粘合、压力粘合、超声粘合、动态机械粘合或任何其他适宜的附着装置或这些附着装置的组合。
为确保对所施加的体液的芯吸,优选的女性卫生吸收制品显示出更好的传输通道。通道通过例如顶片对吸液芯的挤压力形成。挤压力可例如通过在两个加热的轧光辊之间的热处理来施加。在顶片和吸液芯二者上挤压变形的结果即形成通道。体液沿着通道流到其被吸收并防漏的地方。另外,挤压产生更高的密度;这是通道输导浸湿液(insultedfluids)的第二效果。此外,在吸收制品结构上的挤压力还改进了吸液制品的结构完整性。
为详细地描述本发明,给出了在下文描述的实施方案。
因此,随后会详细描述优选的女性卫生吸收制品。
本发明一个优选的实施方案在以下实施方案1中进行描述。
实施方案1
因此,优选的女性卫生吸收制品包含:
(A)包含纺粘或压花层(面层材料(coverstock))的上部透液层,
(B)包含聚乙烯膜和压敏胶粘剂的复合材料的下部不透液层,
(C)位于(A)和(B)之间的单独的吸液芯(C),其包含10至80重量%的吸水聚合物颗粒,基于吸液芯的总重量计,
所述吸液芯包含吸水聚合物颗粒;用于该结构的适宜的吸水聚合物颗粒的离心保留容量(CRC)为约32至60g/g,
(D)位于(A)和(C)之间的收集分配层(D),其基重为20至80gsm;所述收集分配层(D)为矩形,并且具有相同或小于吸液芯的尺寸,例如尺寸为约16至约6cm
该实施方案如图17所示。
附图标记的含义如下:
1透液层(A)
1a面层材料
2吸液芯(C)
3收集分配层(ADL)(D)
4附着装置
5压敏胶粘剂
6外聚包装(outerpolypackaging),例如硅离型纸
7不透液层或底片(B)
产品外皮和其中含有的组件的结构通过不连续地施用如本领域技术人员已知的作为附着装置(4)的热熔胶粘剂进行制备和控制。实例例如有:Dispomelt505B、DispomeltCool1101,以及由Bostik、Henkel或Fuller制造的其他特定功能的胶粘剂。
实施方案1的第一结构实施例
所述吸液制品由单芯系统构成,各层具有统一的矩形尺寸:16cm×6cm。该吸液制品包含一个多层的体系:作为顶片的亲水性纤维、作为收集分配层(D)的三维膜、由绒毛/SAP混合物制成的吸液芯(C)以及底片。
总绒毛浆(GeorgiaPacificGP4881)的重量为4g。吸液芯的密度为平均0.12-0.15g/cm3。吸液芯的基重为平均515gsm。吸液芯容纳20重量%的分布的吸液聚合物颗粒;吸液芯中的吸液聚合物颗粒的量为0.8g。吸液芯可用基重为20gsm的亲水性非织造物包裹或覆盖。
用作收集分配层的三维聚乙烯膜(TredegarAquiDryPlus)的基重为26gsm。收集分配层为尺寸为16cm×6cm的矩形,且位于吸液芯的顶部。
吸水聚合物颗粒,例如源自如制备实施例14所述的液滴化聚合的吸水聚合物颗粒,表现出以下特征和吸收特性:
CRC为46g/g
SFC为0cm3s/g
AUHL为20g/g
AUL为37g/g
可提取物为6重量%
残余单体为510ppm
含水量为1.2重量%
FSR为0.30g/gs
PSD为150至710μm
防结块性为3
该吸水聚合物颗粒可再润湿至含水量为13重量%。
实施方案1的第二结构实施例
所述吸液制品由单芯系统构成,各层具有统一的矩形尺寸:16cm×6cm。该吸液制品包含一个多层的体系:作为顶片的亲水性纤维、作为收集分配层的三维膜、由绒毛/SAP混合物制成的吸液芯(C)以及底片。
总绒毛浆(GeorgiaPacificGP4881)的重量为4g。吸液芯的密度为平均0.12-0.15g/cm3。吸液芯的基重为平均515gsm。吸液芯容纳20重量%的分布的吸液聚合物颗粒;吸液芯中的吸液聚合物颗粒的量为0.8g。吸液芯可用基重为20gsm的亲水性非织造物包裹或覆盖。
用作收集分配层的三维聚乙烯膜(TredegarAquiDryPlus)的基重为26gsm。收集分配层为尺寸为16cm×6cm的矩形,且位于吸液芯的顶部。
源自如实施例9a所述的液滴化聚合的该吸液聚合物颗粒表现出以下特征:
CRC为50g/g
SFC为0cm3s/g
AUHL为19g/g
AUL为31g/g
可提取物为7重量%
残余单体为273ppm
含水量为1.9重量%
FSR为0.29g/gs
PSD为150至710μm
防结块性为3
实施方案1的第三结构实施例
所述吸液制品由单芯系统构成,各层具有统一的矩形尺寸:16cm×6cm。该吸液制品包含一个多层的体系:作为顶片的亲水性纤维、作为液体控制元件的疏水性纤维、由绒毛/SAP混合物制成的吸液芯以及底片。
总绒毛浆(GeorgiaPacificGP4881)的重量为4g。吸液芯的密度为平均0.12-0.15g/cm3。吸液芯的基重为平均515gsm。吸液芯容纳20重量%的分布的吸液聚合物颗粒;吸液芯中的吸液聚合物颗粒的量为0.8g。吸液芯可用基重为20gsm的亲水性非织造物包裹或覆盖。
用作收集分配层的疏水性纤维(LibeltexDrywebT28)的基重为50gsm。收集分配层为尺寸为16cm×6cm的矩形,且位于吸液芯的顶部。
源自如实施例9a所述的液滴化聚合的该吸液聚合物颗粒表现出以下特征:
CRC为50g/g
SFC为0cm3s/g
AUHL为19g/g
AUL为31g/g
可提取物为7重量%
残余单体为273ppm
含水量为1.9重量%
FSR为0.29g/gs
PSD为150至710μm
防结块性为3
实施方案2
因此,优选的女性卫生吸收制品包含:
(A)包含纺粘或压花层(面层材料)的上部透液层(A)
(B)包含聚乙烯膜和压敏胶粘剂的复合材料的下部不透液层(B)
(C)位于(A)和(B)之间的单独的吸液芯(C),其包含10至80重量%的吸水聚合物颗粒,基于吸液芯的总重量计。
如图18所示。
附图标记的含义如下:
1透液层(A)
1a面层材料
2吸液芯(C)
4附着装置
5压敏胶粘剂
7不透液层或底片(B)
8外聚包装,例如硅离型纸
产品外皮和其中含有的组件的结构通过不连续地施用如本领域技术人员已知的作为附着装置(4)的热熔胶粘剂进行制备和控制。实例例如有:Dispomelt505B、DispomeltCool1101,以及由Bostik、Henkel或Fuller制造的其他特定功能的胶粘剂。
实施方案2的结构实施例
所述吸液制品由单层单芯系统构成,各层具有统一的矩形尺寸:16cm×6cm。该吸液制品可包含一个多层的体系:作为顶片的亲水性纤维、由绒毛/SAP混合物制成的吸液芯以及底片。
总绒毛浆(GeorgiaPacificGP4881)的重量为4g。吸液芯的密度为平均0.12-0.15g/cm3。吸液芯的基重为平均515gsm。吸液芯容纳20重量%的分布的吸液聚合物颗粒;吸液芯中的吸液聚合物颗粒的量为0.8g。吸液芯可用基重为20gsm的亲水性非织造物包裹或覆盖。
源自如实施例9a所述的液滴化聚合的该吸液聚合物颗粒表现出以下特征:
CRC为50g/g
SFC为0cm3s/g
AUHL为19g/g
AUL为31g/g
可提取物为7重量%
残余单体为273ppm
含水量为1.9重量%
FSR为0.29g/gs
PSD为150至710μm
防结块性为3
该吸水聚合物颗粒可再润湿至含水量为13重量%。
吸液芯的尺寸为:长度:16.0cm;宽度:6.0cm。
实施方案3
本发明另一优选的实施方案在以下实施方案3中进行描述。因此,优选的吸液制品包含:
(A)包含纺粘或压花层(面层材料)的上部透液层(A);
(B)包含聚乙烯膜和压敏胶粘剂的复合材料的下部不透液层(B)。
(C)位于(A)和(B)之间的单独的吸液芯(C),其包含基于吸液芯的总重量计的10至80重量%的吸水聚合物颗粒,并且包含含有以下顺序的多层的储液部分:
1.气流成网纤维的亲水性纤维基体的均匀上层(9)
2.包含吸水聚合物颗粒的吸液层(2);用于该结构的适宜的吸水聚合物颗粒的离心保留容量(CRC)为约32至60g/g;
如图19所示。
附图标记的含义如下:
1透液层(A)
1a面层材料
2吸液层
4附着装置
5压敏胶粘剂
7不透液层或底片(B)
8外聚包装,例如硅离型纸
9亲水性纤维基体层(气流成网)
产品外皮和其中含有的组件的结构通过不连续地施用如本领域技术人员已知的作为附着装置(4)的热熔胶粘剂进行制备和控制。实例例如有:Dispomelt505B、DispomeltCool1101,以及由Bostik、Henkel或Fuller制造的其他特定功能的胶粘剂。
实施方案3的第一结构实施例
所述吸液制品由多层单芯系统构成,各层具有统一的矩形尺寸:16cm×6cm。该吸液制品包含一个多层的体系:作为顶片的亲水性纤维、作为液体控制元件的气流成网纤维和由绒毛/SAP混合物制成的吸液芯以及底片。
总绒毛浆(GeorgiaPacificGP4881)的重量为4g。吸液芯的密度为平均0.12-0.15g/cm3。吸液芯的基重为平均515gsm。
气流成网纤维层的基重为40g/m2。吸液芯容纳20重量%的分布的吸液聚合物颗粒;吸液芯中的吸液聚合物颗粒的量为0.8g。吸液芯可用基重为20gsm的亲水性非织造物包裹或覆盖。
源自如实施例9a所述的液滴化聚合的吸液聚合物颗粒表现出以下特征:
CRC为50g/g
SFC为0cm3s/g
AUHL为19g/g
AUL为31g/g
可提取物为7重量%
残余单体为273ppm
含水量为1.9重量%
FSR为0.29g/gs
PSD为150至710μm
防结块性为3
该吸水聚合物颗粒可再润湿至含水量为13重量%。
吸液芯的尺寸为:长度:16.0cm;宽度:6.0cm。
实施方案4
本发明另一优选的实施方案在以下实施方案4中进行描述。因此,优选的吸液制品包含:
(A)包含纺粘或压花层(面层材料(1a))的上部透液层(A);
(B)包含聚乙烯膜和压敏胶粘剂的复合材料的下部不透液层。
(C)位于(A)和(B)之间的单独的吸液芯(C),其包含基于吸液芯的总重量计的10至80重量%的吸水聚合物颗粒,并且包含含有以下顺序的多层的储液部分:
1.包含亲水性纤维基体的均匀上层(3)的收集分配层(D)
2.包含吸水聚合物颗粒的吸液层(2);用于该结构的适宜的吸水聚合物颗粒的离心保留容量(CRC)为约32至60g/g
3.包裹吸液层(2)的均匀的气流成网纤维层(9)
如图20所示。
附图标记的含义如下:
1透液层(A)
1a面层材料
2吸液层
3收集分配层(D)(亲水性纤维基体的层)
4附着装置
5压敏胶粘剂
7不透液层或底片(B)
8外聚包装,例如硅离型纸
9亲水性纤维基体层(气流成网)
产品外皮和其中含有的组件的结构通过不连续地施用如本领域技术人员已知的作为附着装置(4)的热熔胶粘剂进行制备和控制。实例例如有:Dispomelt505B、DispomeltCool1101,以及由Bostik、Henkel或Fuller制造的其他特定功能的胶粘剂。
实施方案4的第一结构实施例
所述吸液制品由多层单芯系统构成,各层具有统一的矩形尺寸:16cm×6cm。该吸液制品包含一个多层的体系:作为顶片的亲水性纤维、作为液体控制元件的气流成网纤维和由绒毛/SAP混合物制成的吸液芯以及底片。
总绒毛浆(GeorgiaPacificGP4881)的重量为4g。吸液芯的密度为平均0.12-0.15g/cm3。吸液芯的基重为平均515gsm。
吸液芯容纳20重量%的分布的吸液聚合物颗粒;吸液芯中的吸液聚合物颗粒的量为0.8g。吸收芯可包裹在气流成网纤维层中。气流成网纤维层的基重为40g/m2
源自如实施例9a所述的液滴化聚合的吸液聚合物颗粒表现出以下特征:
CRC为50g/g
SFC为0cm3s/g
AUHL为19g/g
AUL为31g/g
可提取物为7重量%
残余单体为273ppm
含水量为1.9重量%
FSR为0.29g/gs
PSD为150至710μm
防结块性为3
该吸水聚合物颗粒可再润湿至含水量为13重量%。
吸液芯的尺寸为:长度:16.0cm;宽度:6.0cm。
实施方案5
本发明另一优选的实施方案在以下实施方案5中进行描述。因此,优选的吸液制品包含:
(A)包含纺粘或压花层(面层材料)的上部透液层(A);
(B)包含聚乙烯膜和压敏胶粘剂的复合材料的下部不透液层(B)。
(C)包含含有吸液颗粒的气流成网层(9)作为收集分配层(D)的收集分配层(D)
(D)位于(A)和(B)之间的吸液芯(C),其包含基于吸液芯的总重量计的10至80重量%的吸水聚合物颗粒,并且包含含有以下顺序的多层的储液部分:
1.亲水性纤维基体(例如但不限于短纤浆纤维)的均匀上层(10)
2.包含吸水聚合物颗粒的吸液层(2);用于该结构的适宜的吸水聚合物颗粒的离心保留容量(CRC)为约32至60g/g
3.亲水性纤维基体(例如但不限于短纤浆纤维)的均匀下层(10);
4.用棉纸(11)包裹的吸液芯。
如图21所示。
附图标记的含义如下:
1透液层(A)
1a面层材料
2吸液层
4附着装置
5压敏胶粘剂
7不透液层或底片(B)
8外聚包装,例如硅离型纸
9收集分配层(D)(亲水性纤维基体(气流成网)的层)
10亲水性纤维基体层
11棉纸
产品外皮和其中含有的组件的结构通过不连续地施用如本领域技术人员已知的作为附着装置(4)的热熔胶粘剂进行制备和控制。实例例如有:Dispomelt505B、DispomeltCool1101,以及由Bostik、Henkel或Fuller制造的其他特定功能的胶粘剂。
实施方案5的第一结构实施例
所述吸液制品由多层单芯系统构成,各层具有统一的矩形尺寸:16cm×6cm。该吸液制品包含一个多层的体系:作为顶片的亲水性纤维、作为液体控制元件的气流成网纤维和由绒毛/SAP/绒毛的层制成的吸液芯以及底片。
总绒毛浆(GeorgiaPacificGP4881)的重量为4g。吸液芯的密度为平均0.10-0.15g/cm3。吸液芯的基重为平均515gsm。
吸液芯容纳20重量%的分布的吸液聚合物颗粒;吸液芯中的吸液聚合物颗粒的量为0.8g。吸收芯可包裹在棉纸层中。棉纸的基重为40g/m2
源自实施例9a所述的液滴化聚合的吸液聚合物颗粒表现出以下特征:
CRC为50g/g
SFC为0cm3s/g
AUHL为19g/g
AUL为31g/g
可提取物为7重量%
残余单体为273ppm
含水量为1.9重量%
FSR为0.29g/gs
PSD为150至710μm
防结块性为3
该吸水聚合物颗粒可再润湿至含水量为13重量%。
吸液芯的尺寸为:长度:16.0cm;宽度:6.0cm。
吸水聚合物颗粒和女性卫生吸收制品通过以下所述的测试方法进行测试。
方法:
除非另有说明,所述测量应在23±2℃的环境温度和50±10%的相对大气湿度下进行。在测量之前将吸水聚合物充分混合。
“WSP”标准测试方法记载于:《非织造物工业标准测试方法》(“StandardTestMethodsfortheNonwovensIndustry”),由“全球战略合作伙伴”EDANA(欧洲一次性用品和非织造物协会,AvenueEugenePlasky,157,1030Brussels,Belgium,www.edana.org)和INDA(无纺织物协会,1100CrescentGreen,Suite115,Cary,N.C.27518,U.S.A.,www.inda.org)联合发布。该出版物从EDANA和INDA都可获得。
涡流
将50.0±1.0ml的0.9%NaCl溶液加入至100ml烧杯中。加入圆柱形搅拌棒(30×6mm)并在60rpm下于搅拌板上搅拌该盐溶液。将2.000±0.010g的吸水聚合物颗粒尽可能快地加入烧杯中,在添加开始时启动秒表计时。当混合物的表面变得“静止”时,停止秒表计时,所述“静止”意指表面没有湍流,且当混合物还可转动时,颗粒的整个表面作为一个整体转动。秒表所示的时间记录为涡流时间(vortextime)。
收集时间和在负荷下的回渗量
收集时间是确定吸收制品完全吸收一定量的测试液体并确保即使在喷涌的情况下该吸收制品仍干爽所需的时间,而回渗量测试是确定吸收制品在一定负荷下的干爽性。对于吸液制品的测试,用确定量的液体浸湿该制品几次。在负荷下的回渗量通过在5次浸湿开始后在0.7psi压力下维持5分钟后该制品所释放的液体的量来测量。
进行收集速率和回渗量测试所需的材料和装置:直径8cm的2.5kg的圆形砝码(0.7psi)、No.4滤纸、直径9cm或当量直径的VWR415、数字计时器、电子天平(准确度为0.01g)、烧杯、尺予以及1ml/sec或当量速率的5ml巴斯德吸管。
将制品平放于例如检验台上,例如通过使用夹子或通过将制品的端部用胶带粘至各平台上。将制品的非织造物一侧朝上置于检验台上,制品的底部朝向检验台并且夹住最远端。
在制品上标记一个浸湿点。该点应位于吸收制品的芯的中心。
由于吸液制品的尺寸决定了吸液制品可被液体浸湿的液体量,每次浸湿必须选择确定的液体量。
对于浸湿,将相应量的液体(此处为2.5g)吸入位于标记的浸湿点上方距离2cm处的巴斯德吸管中,并且一旦将液体释放到吸液制品上就立即启动计时器。记录液体全部被吸收进制品中的时间(AX),用秒表示。
使该液体被吸收5分钟,在此时间后重复所述步骤。对于进一步的各次浸湿,使用相应量的液体,并记录相应的收集时间。
在第五次浸湿的5分钟之后,将一叠20张直径9cm且已知干重(W1)的滤纸置于吸液制品上浸湿点的中心上。在滤纸的顶部,加上直径为8cm的2.5kg的砝码。2分钟过去后,移去该砝码,并再次称量该滤纸得到湿重值(W2)。
在负荷下的回渗量的计算如下:
RUL[g]=W2-W1
吸入比的测定
将购自BraunMelsungen的容液着色成深蓝色溶液。
用巴斯德吸管量取2.5g着色的并将其倾到待测的吸液制品顶部。
根据测定回渗量值的测试,施用5个剂量的液体。在第五个剂量%分钟后,用数字照相机照取测试制品的图片(照片)。
将测试制品的图片以相同比例/尺寸和相同质量的纸打印2次。如图21所示标记浸湿区,并切下一张图片的浸湿区区域。称量所得的切下的浸湿区区域并记录其重量。然后,在第二张图片中,标记并切下如图21所示的分配区域。称量所得的切下的分配区域并记录其重量。
吸入比表示浸湿区与分配区的面积的比值。
吸入比通过以下确定:
吸入比=切下的浸湿区区域的重量/切下的分配区域的重量
基重
确定吸液芯的基重。
用针将制品的非织造物一面朝上别在检验台上。测定芯的长度(L)和宽度(W)以及其重量(WT)。
在计算基重前,必须先按如下计算芯的面积:
芯面积(A)=(WxL)[cm2]
然后,总芯的基重(BW)计算如下:
基重(BW)=WT/(W*L)*10000[g/m2]
对于不规则形状的芯,可确定吸液芯的不连续区域的基重:例如正面的总平均值;浸湿区和底面的总平均值。用针将制品的非织造物一面朝上别在检验台上。在吸液制品上标记出浸湿点。该浸湿点相应地标记在制品的中心。然后,在吸液制品上标记浸湿区的线:
在芯的中心向前3cm和向后3cm标记浸湿区;
记录该区域的长度(ZL)和宽度(ZW)。然后,切下该区域并取该区域的记录重量(ZWT)。
区域面积(ZA)=(ZWxZL)[cm2]
然后,区域基重(ZBW)计算如下:
区域基重(ZBW)=ZWT/(ZW*ZL)*10000[g/m2]
例如,若ZW为6cm,ZL为10cm且ZWT为4.5g,则区域基重(ZBW)为:
ZBW=4.5g/(6cmx10cm)*10000=750gsm
将克每平方厘米g/cm2转换为克每平方米g/m2
10000×g/cm2=g/m2
将克每平方米g/m2转换为克每平方厘米g/cm2
0.0001×g/m2=g/cm2
吸液芯的密度
该测试测定关注的点中吸液芯的密度。
将吸液制品的非织造物一侧朝上夹在检验台上。在该制品上相应地标记浸湿点。
接下来,用便携式测厚仪型号J100(SDLAtlas,Inc.;Stockport;UK)获取3个总芯厚度的读数,并记录平均值(T)。记录芯的重量(WT)。
如果该芯不是矩形,则在该吸液芯上标记出一部分(例如6cmX芯宽度),使浸湿点位于该部分的中心。用便携式测厚仪型号J100(SDLAtlas,Inc.;Stockport;UK)获取3个该部分厚度的读数,并记录平均值(T)。切下吸液芯的该部分并记录切下部分的重量(WT)。
吸液芯的密度计算如下:
密度[g/cm3]=WT/(该部分/芯的面积xT)
盐水导流率(SFC)
如EP0640330A1中所记载,盐水导流率由吸水聚合物颗粒的溶胀凝胶层的凝胶层渗透率来确定,但对前述专利申请中第19页和图8所记载的装置进行了改进:不再使用玻璃砂芯(glassfrit)(40),活塞(39)由与缸体(37)相同的聚合物材料构成,且现包含21个直径为9.65mm的孔,其均匀地分布在整个接触表面。测量的步骤和评价方法仍与EP0640330A1相同。流速被自动记录。
盐水导流率(SFC)计算如下:
SFC[cm3s/g]=(Fg(t=0)xL0)/(dxAxWP),
其中,Fg(t=0)为NaCl溶液的流速(g/s),其通过流量测定的Fg(t)数据的线性回归分析外推至t=0获得。L0为凝胶层的厚度(cm),d为NaCl溶液的密度(g/cm3),A为凝胶层的表面积(cm2),且WP为凝胶层上的静水压(dyn/cm2)。
自由溶胀率(FSR)
称量1.00g(=W1)的干燥吸水聚合物颗粒至25ml玻璃烧杯中并均匀地分散在玻璃烧杯的底部。之后将20ml的0.9重量%氯化钠溶液加入到第二个玻璃烧杯中,将此烧杯中的内含物迅速地加入至第一个烧杯,并开始秒表计时。一旦最后一滴盐溶液被吸收(由液体表面上反射的消失来确认),就停止秒表计时。通过再称量第二个烧杯(=W2)来精确地确定从第二个烧杯中倒出且被第一个烧杯中的聚合物吸收的液体的精确量。用秒表测量的吸收所需的时间用t表示。表面上最后一滴液体消失的时间定义为时间t。
自由溶胀率(FSR)计算如下:
FSR[g/gs]=W2/(W1×t)
然而,当形成水凝胶的聚合物的含水量大于3重量%时,重量W1必须针对该含水量进行校正。
水蒸气透过率(WVTR)
水蒸气透过率(WVTR)根据US6,217,890,第32栏,第15至56行中所记载的测试方法测定。
防结块性
防结块性根据WO2005/097881A1,第19页,第14至24行中所记载的测试方法测定。将定量的分级设为1至5,由此1级为烧杯中不留下任何残余物,而5级为不能从烧杯中倒出材料。
残余单体
吸水聚合物颗粒中的残余单体水平通过EDANA推荐的测试方法No.WSP210.3-(11)″ResidualMonomers″测定。
粒度分布
吸水聚合物颗粒的粒度分布用图像分析系统(RetschTechnologyGmbH;Haan;Germany)测定。
为了测定平均粒径和粒径分布,以体积计的颗粒级分的比例以累积的形式作图,并以图表确定平均粒径。
本文的平均粒径(APD)是达到累积50重量%的筛孔尺寸的值。
粒径分布(PDD)计算如下:
P D D = x 2 - x 1 A P D ,
其中x1为达到累积90重量%的筛孔尺寸的值,x2为达到累积10重量%的筛孔尺寸的值。
平均球形度
平均球形度用图像分析系统(RetschTechnologyGmbH;Haan;Germany)通过使用100至1000μm的粒径级分来测定。
含水量
吸水聚合物颗粒的含水量通过EDANA推荐的测试方法No.WSP230.3(11)″MassLossUponHeating″测定。
离心保留容量(CRC)
吸水聚合物颗粒的离心保留容量通过EDANA推荐的测试方法No.WSP241.3(11)″FreeSwellCapacityinSaline,AfterCentrifugation″测定,其中对于更高的离心保留容量数值,必须使用更大的茶袋。
无负荷下的吸收性(AUNL)
吸水聚合物颗粒在无负荷下的吸收性类似地通过EDANA推荐的测试方法No.WSP242.3(11)″GravimetricDeterminationofAbsorptionUnderPressure″测定,不同之处在于使用0.0g/cm2的重量而非21.0g/cm2的重量。
负荷下的吸收量(AUL)
吸水聚合物颗粒在负荷下的吸收量通过EDANA推荐的测试方法No.WSP242.3(11)″GravimetricDeterminationofAbsorptionUnderPressure″测定。
高负荷下的吸收量(AUHL)
吸水聚合物颗粒在高负荷下的吸收量类似地通过EDANA推荐的测试方法No.WSP242.3(11)″GravimetricDeterminationofAbsorptionUnderPressure″测定,不同之处在于使用49.2g/cm2的重量而非21.0g/cm2的重量。
在负荷下的体积吸收量(VAUL)
在负荷下的体积吸收量用于衡量吸水聚合物颗粒在不同施加压力下的溶胀动力学,即特征溶胀时间。溶胀的高度作为时间的函数而记录。
装置如图14所示,并由以下构成:
-置于单元的上方的型号为BUSM18K0-XBFX-030-S04K(BalluffGmbH,Neuhausena.d.F.;Germany)的超声波远距离传感器(85)。该传感器接收由金属板反射的超声波。该传感器连接至电子记录仪。
-直径为75mm、高度为73mm且内径为52mm的PTFE单元(86)
-直径为50mm、高度为71mm且具有筛状底的金属或塑料的圆筒(87)
-直径为57mm且高度为45mm的金属反射器(88)
-直径为100mm且校准重量为278.0g或554.0g的金属环状砝码(89)
可通过如下表所总结的来改变圆筒(86)和金属环状砝码(88)的组合而调整施加至样品的压力:
将2.0g的吸水聚合物颗粒样品置于PTFE单元(86)中。将其顶部上的圆筒(配备有筛状底)和金属反射器(88)置于PTFE单元(86)中。为施加更高的压力,可将金属环状砝码(89)置于该圆筒上。
用注射器将60.0g盐水溶液(0.9重量%)加入至PTFE单元(86)中,并开始记录。在溶胀过程中,吸水聚合物颗粒向上推动圆筒(87),并记录金属反射器(88)和传感器(85)之间的距离变化。
在120分钟后,停止实验,并用U盘将记录的数据从记录仪转移至PC。特征溶胀时间根据如“ModernSuperabsorbentPolymerTechnology”(第155页,公式4.13)所记载的公式Q(t)=Qmax·(1-e-t/τ)计算,其中Q(t)为超吸收剂在实验过程中监测的溶胀,Qmax对应于在120分钟(实验结束)之后达到的最大溶胀,且τ为特征溶胀时间(τ与常数k成反比例)。
使用MicrosoftExcel软件附带的“Solver”功能,可将理论曲线拟合至所测量的数据,并计算0.03psi的特征时间。
使用圆筒和环状砝码的组合在不同压力下(0.1psi、0.3psi、0.5psi和0.7psi)重复测量。可使用等式Q(t)=Qmax·(1-e-t/τ)计算不同压力下的特征溶胀时间。
芯吸吸收
芯吸吸收用于测量在施加的压力下吸水聚合物颗粒的总液体吸收量。装置如图15所示。
向配备有玻璃出口管的500ml玻璃瓶(90)(分刻度为100mL、高度为26.5cm)中装入500mL盐水溶液(0.9重量%)。该瓶在底端有开口,其可通过柔性软管(91)连接至有机玻璃板。
将连接至计算机的天平(92)置于有机玻璃块(面积为20x26cm2,高度为6cm)上。然后将玻璃瓶置于该天平上。
将有机玻璃板(93)(面积:11x11cm2,高度:3.5cm)置于升降平台上。在有机玻璃板中已液密封地嵌入有一直径7cm和0.45cm高的多孔性P1玻璃砂芯(94),即液体经过该砂芯的孔流出而不通过有机玻璃板和砂芯的边缘。有机玻璃管穿过有机玻璃板的外壳进入有机玻璃板的中心直到砂芯,以确保液体的传输。然后,将该液体管与柔性软管(长35cm,外径1.0cm,内径0.7cm)连接至玻璃瓶(90)。
所述升降台用于调节砂芯的顶侧至玻璃瓶底端的高度,从而始终确保在测量的过程中液体从该瓶至该测量装置的大气通量。将砂芯的顶侧调整为使其表面潮湿但是在砂芯上无浮在表层的水膜。
在每次运行前,将玻璃瓶(90)中的液体补充至500ml。
在底部配有400目筛孔(36μm)的有机玻璃圆筒(外径7cm,内径6cm,高16cm)中放入26g吸水聚合物颗粒。使吸水聚合物颗粒的表面平滑。填充高度约为1.5cm。然后,将0.3psi(21.0g/cm2)的砝码(96)置于吸水聚合物颗粒的顶部。
将有机玻璃圆筒置于(润湿的)砂芯上并开始记录电子数据。将天平重量的减少记录为时间的函数。这显示了吸水聚合物颗粒的溶胀凝胶在确定的时间内吸收了多少的盐水溶液。每10秒自动采集一次数据。该测量在0.3psi(21.0g/cm2)下每个样品测试120分钟。总液体吸收量为每个26g样品吸收的盐水溶液的总量。
孔隙率
吸水聚合物颗粒的孔隙率的计算如下:
堆积密度/流速
吸水聚合物颗粒的堆积密度(BD)和流速(FR)通过EDANA推荐的测试方法No.WSP250.3(11)″GravimetricDeterminationofflowrate,GravimetricDeterminationofDensity″测定。
可提取物
吸水聚合物颗粒中的可提取组分的水平通过EDANA推荐的测试方法No.WSP470.2-05″Extractables″测定。
亨特色度(HC60)和b-值
该测试操作是一种测量聚合物与其光谱特征相关的感知色的方法。光谱特征通过将反射率(或透射率)作为波长的函数来具体说明。该测量在聚合物粉末上使用MACBETHColor-Eye2180分光光度计根据生产商的说明书进行,使用反射比色皿或35×10mm带盖的培养皿作为样品杯。
在该系统中,“L”是样品亮度的量度,范围从0(黑)至100(白),“b”是黄度(正b-值)或蓝度(负b-值)的量度,亨特色度HC60定义为:HC60=L-3b。
柔软度
吸水结构的柔软度是有助于该结构总体贴合性(conformability)的重要因素。如本文所使用的,“柔软度”是压缩一个片所需能量的量的倒数,在这种情况下所述片为吸收结构。压缩一个片所需能量的量越大,该片就越不软。
为测量芯的柔软度,使用根据WO2000/041882的以下的步骤(改进的压缩测试):
1.通过切取3块4英寸×8英寸制备样品(如果样品为尿布,则切取尿布较厚的部分(如果厚度不一致))。对于具有明显纵向和横向的样品,在纵向上切取8英寸的尺寸。
2.使塑料底片和面层材料保留在样品上(适用于市售的尿布样品)。如果测试原型芯样品,则将塑料底片、ExxonEMB-685聚乙烯膜施用至样品和面层材料的底部,将15gsmAvgol纺粘聚丙烯施用至样品的顶部(与样品大小相同,用少量的喷雾胶粘剂粘附)。
3.程序改进的压缩测试(例如,Thwing-AlbertLT-150万能材料测试仪):使用以下非默认设置进行压缩测试:间隔检测方法(BreakDetectionMethod)=下降百分比/位移,间隔值=下降百分比=50,距离陷阱(DistanceTraps)=0.3in./0.5in./0.7in.,单位:距离/位移=英寸;力=g,试验速度=1in./min。所有其他设置为默认设置。
4.使用如图3所示的定制的夹子将样品插入拉伸测试仪。样品由其边缘插入,从而使得其在y-方向(4英寸方向)上被压缩,在两个边缘上有1英寸在定制夹子内,因此留下了2英寸的间隙。
5.开始测试。
6.当变形(deflection)超过0.7英寸时,按下顶部加压的夹子以模拟样品断裂并停止测试(不影响测试结果)。记录所显示结果。这些结果包括力峰值、变形峰值、最大变形、能量峰值和最大变形下的能量以及距离陷阱下的力。
用于计算柔软度的值为最大变形下的能量,用焦耳表示。最大变形下的能量Edmax按下式进行计算:
E d max = ∫ d min d max Fd d
其中,Edmax为最大变形下的能量,F为在给定变形下的力,d和dmin和dmax分别为在测试开始和测试结束时的变形。
柔软度S在此根据下式定义:S=1/(最大变形下的能量)。结果S在此表示为1每焦耳,1/J。
基体聚合物的制备
实施例1
如图1所示,该过程在具有集成流化床(27)和外部流化床(29)的并行式喷雾干燥装置中进行。喷雾干燥器(5)的圆柱形部分的高度为22m,且直径为3.4m。内部流化床(IFB)的直径为3m,且堰高为0.25m。外部流化床(EFB)的长度为3.0m,宽度为0.65m,且堰高为0.5m。
干燥气体通过气体分配器(3)从喷雾干燥器的顶部进气。干燥气体通过袋式过滤器(9)和冷凝塔(12)部分地再循环(干燥气体回路)。该干燥气体为包含1体积%至4体积%的残余氧气的氮气:在开始聚合前,向干燥气体回路中充入氮气直到残余氧气在4体积%以下。在喷雾干燥器(5)的圆柱形部分中的干燥气体的气体速率为0.8m/s。喷雾干燥器内的压力比环境压力低4mbar。
如图3所示,喷雾干燥器的出口温度在围绕圆柱形部分末端处的圆周的三个点处进行测定。三次单独的测量(47)用来计算圆柱形喷雾干燥器的平均出口温度。加热干燥气体回路并开始定量加入单体溶液。从此时起,通过热交换器(20)调节气体进口温度,将喷雾干燥器出口温度控制在117℃。
产物在内部流化床(27)中累积直到达到堰高。将温度为122℃且相对湿度为4%的经调整的内部流化床气体经由管线(25)进料至内部流化床(27)。内部流化床(27)中的内部流化床气体的气体速率为0.80m/s。产物的停留时间为120分钟。
喷雾干燥器的尾气用袋式过滤器(9)过滤并传送至冷凝塔(12)中进行骤冷/冷却。通过控制冷凝塔(12)内部的(恒定的)填充液位将过量的水泵送出冷凝塔(12)。冷凝塔(12)内部的水通过热交换器(13)冷却,并通过骤冷喷嘴(11)逆流泵送至所述气体,使得冷凝塔(12)内部的温度为45℃。通过定量加入氢氧化钠溶液将冷凝塔(12)内部的水设置为碱性pH,以洗去丙烯酸蒸气。
将冷凝塔尾气分流至干燥气体进管(1)和经调整的内部流化床气体(25)。气体的温度通过热交换器(20)和(22)进行控制。将热的干燥气体通过气体分配器(3)进料至并流式喷雾干燥器。气体分配器(3)由一组板组成,其根据干燥气体的量产生2至4mbar的压降。
产物通过旋转阀(28)从内部流化床(27)排入外部流化床(29)中。将温度为60℃的经调整的外部流化床气体通过管线(40)进料至外部流化床(29)。该外部流化床气体为空气。在外部流化床(29)中的外部流化床气体的气体速率为0.8m/s。产物的停留时间为1分钟。
产物通过旋转阀(32)从外部流化床(29)排入筛(32)中。筛(33)用于筛掉粒径大于800μm的筛除物/块状物。
通过首先将丙烯酸与3重乙氧基化的三丙烯酸甘油酯(内交联剂)混合然后与37.3重量%的丙烯酸钠溶液混合来制备单体溶液。通过使用热交换器并在回路中泵送,将所得的单体溶液的温度控制在10℃。在泵之后,在回路中使用一个筛目尺寸为250μm的过滤单元。如图1所示,引发剂通过静态混合器(41)和(42)经由管线(43)和(44)而计量加入至液滴化器的上游的单体溶液中。通过管线(43)加入温度为20℃的过硫酸钠溶液,并通过管线(44)将温度为5℃的2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐溶液与BruggoliteFF7一起加入。将各引发剂泵送至回路中,并通过控制阀而定量加入至各液滴化器单元。在静态混合器(42)之后使用筛目尺寸为140μm的第二过滤单元。为了将单体溶液定量加入至喷雾干燥器的顶部中,使用三个液滴化器单元,如图4所示。
如图5所示,液滴化器单元包括一个外管(51),该外管具有用于液滴化器盒(53)的开口。液滴化器盒(53)与内管(52)连接。在出于维护目的的操作过程中,可将末端具有起密封作用的PTFE块(54)的内管(53)推入和推出外管(51)。
如图6所示,通过流道(59)中的水将液滴化器盒(61)的温度控制在8℃。液滴化器盒(61)具有256个直径为170μm且孔间距为15mm的孔。液滴化器盒(61)由一个流道(60)和一个液滴板(57)组成,所述流道(60)基本上没有停滞体积用于使预混合的单体和引发剂溶液均匀分布。液滴板(57)具有成角度的构造,其角度为3°。液滴板(57)由不锈钢制成,且长度为630mm,宽度为128mm,厚度为1mm。
喷雾干燥器的进料的组成为:10.45重量%的丙烯酸、33.40重量%的丙烯酸钠、0.018重量%的3重乙氧基化的三丙烯酸甘油酯、0.072重量%的2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、0.0029重量%的BruggoliteFF7(5重量%于水中)、0.054重量%的过硫酸钠溶液(15重量%于水中)和水。中和度为71%。每孔的进料为1.6kg/h。
所述聚合物颗粒(基体聚合物A1)表现出以下特征和吸收特性:
CRC为40.2g/g
AUNL为51.8g/g
AUL为22.4g/g
AUHL为8.2g/g
孔隙率为22.3%
可提取物为4.3重量%
残余单体为12161ppm
含水量为6.1重量%
涡流时间为67s
所得的聚合物颗粒的堆积密度为68g/100ml,且平均粒径为407μm。
实施例2
重复实施例1,不同之处在于:在实验室犁式混合器中将15重量%的水喷涂到聚合物颗粒上后,将残余单体含量为12161ppm的所得聚合物颗粒在塑料瓶中在实验室烘箱中在90℃下去单体化60分钟。因此,残余单体的含量减少至256ppm,并且含水量增加至17.5重量%。
所述聚合物颗粒(基体聚合物B1)表现出以下特征和吸收特性:
CRC为33.1g/g
AUNL为42.3g/g
AUL为17.0g/g
AUHL为8.1g/g
孔隙率为21.7%
可提取物为8.2重量%
残余单体为256ppm
含水量为17.5重量%
涡流时间为54s
实施例3
重复实施例1,不同之处在于:喷雾干燥器的进料含有:0.036重量%的2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐,且经调整的内部流化床气体的温度为122℃且相对湿度为4%,以及产物在内部流化床中的停留时间为120分钟。
所述聚合物颗粒(基体聚合物C1)表现出以下特征和吸收特性:
CRC为39.5g/g
AUNL为51.4g/g
AUHL为9.0g/g
孔隙率为23.2%
残余单体为1581ppm
含水量为10.9重量%
基体聚合物的表面后交联
实施例4
将1200g实施例1中制备的残余单体含量为12161ppm的吸水聚合物颗粒(基体聚合物A1)放入实验室犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。通过在烧杯中将如表1所述的60g表面后交联剂和60g去离子水混合来制备表面后交联剂溶液。在混合器速度200rpm下,通过喷嘴在1分钟内将该水溶液喷涂到聚合物颗粒上。混合再继续进行5分钟。将产物移出并转移至这之前已加热至140℃的另一犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。在140℃下再混合80分钟且每10分钟取样一次后,将产物从该混合器中移出并过150至850μm的筛。结果总结于表1中。
所得的用碳酸亚乙酯表面后交联的聚合物颗粒的堆积密度为69.0g/100ml,平均粒径(APD)为481μm,粒径分布(PDD)为0.28,且平均球形度为0.82。
实施例5
将1200g如表2中所述的具有不同的残余单体含量的吸水聚合物颗粒放入实验室犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。通过在烧杯中将30g碳酸亚乙酯和30g去离子水混合来制备表面后交联剂溶液。在混合器速度200rpm下,通过喷嘴在1分钟内将该水溶液喷涂到聚合物颗粒上。混合再继续进行5分钟。将产物移出并转移至这之前已加热至150℃的另一犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。在150℃下再混合80分钟且每10分钟取样一次后,将产物从该混合器中移出并过150至850μm的筛。分析该样品。结果总结于表2中。
所得的基于基体聚合物A1的聚合物颗粒的堆积密度为68.0g/100ml,平均粒径(APD)为397μm,粒径分布(PDD)为0.38,且平均球形度为0.87。
所得的基于基体聚合物B1的聚合物颗粒的堆积密度为64.7g/100ml,平均粒径(APD)为553μm,粒径分布(PDD)为0.25,且平均球形度为0.74。
所得的基于基体聚合物C1的聚合物颗粒的堆积密度为69.8g/100ml,平均粒径(APD)为377μm,粒径分布(PDD)为0.42,且平均球形度为0.86。
实施例6
将1200g如表3中所述的具有不同的残余单体含量的吸水聚合物颗粒放入实验室犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。通过在烧杯中将30g碳酸亚乙酯和60g去离子水混合来制备表面后交联剂溶液。在混合器速度200rpm下,通过喷嘴在1分钟内将该水溶液喷涂到聚合物颗粒上。混合再继续进行5分钟。将产物移出并转移至这之前已加热至140℃的另一犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。在140℃下再混合80分钟且每10分钟取样一次后,将产物从该混合器中移出并过150至850μm的筛。分析该样品。结果总结于表3中。
所得的基于基体聚合物A1的聚合物颗粒的堆积密度为65.6g/100ml,平均粒径(APD)为450μm,粒径分布(PDD)为0.32,且平均球形度为0.82。
所得的基于基体聚合物B1的聚合物颗粒的堆积密度为64.7g/100ml,平均粒径(APD)为564μm,粒径分布(PDD)为0.22,且平均球形度为0.75。
所得的基于基体聚合物C1的聚合物颗粒的堆积密度为70.3g/100ml,平均粒径(APD)为399μm,粒径分布(PDD)为0.36,且平均球形度为0.84。
实施例7
如图1所示,该过程在具有集成流化床(27)和外部流化床(29)的并行式喷雾干燥装置中进行。喷雾干燥器(5)的圆柱形部分的高度为22m,且直径为3.4m。内部流化床(IFB)的直径为3m,且堰高为0.25m。
干燥气体通过气体分配器(3)从喷雾干燥器的顶部进气。干燥气体通过袋式过滤器(9)和冷凝塔(12)部分地再循环(干燥气体回路)。可使用任何的其他过滤器和/或旋风分离器(cyclone)代替袋式过滤器(9)。该干燥气体为包含1体积%至4体积%的残余氧气的氮气:在开始聚合前,向干燥气体回路中充入氮气直到残余氧气在4体积%以下。在喷雾干燥器(5)的圆柱形部分中的干燥气体的气体速率为0.82m/s。喷雾干燥器内的压力比环境压力低4mbar。
如图3所示,喷雾干燥器的出口温度在围绕圆柱形部分末端处的圆周的三个点处进行测定。三次单独的测量(47)用来计算圆柱形喷雾干燥器的平均出口温度。加热干燥气体回路并开始定量加入单体溶液。从此时起,通过热交换器(20)调节气体进口温度,将喷雾干燥器出口温度控制在118℃。气体进口温度为167℃,且所述干燥气体的蒸汽含量为0.058kg蒸汽/kg干燥气体。
产物在内部流化床(27)中累积直到达到堰高。将温度为104℃且蒸汽含量为0.058或0.130kg蒸汽/kg干燥气体的经调整的内部流化床气体经由管线(25)进料至内部流化床(27)。内部流化床(27)中的内部流化床气体的气体速率为0.65m/s。产物的停留时间为150分钟。在内部流化床中的吸水性聚合物颗粒的温度为82℃。
喷雾干燥器的尾气用袋式过滤器(9)过滤并传送至冷凝塔(12)中进行骤冷/冷却。通过控制冷凝塔(12)内部的(恒定的)填充液位将过量的水泵送出冷凝塔(12)。冷凝塔(12)内部的水通过热交换器(13)冷却,并通过骤冷喷嘴(11)逆流泵送至气体,使得冷凝塔(12)内部的温度为45℃。通过定量加入氢氧化钠溶液将冷凝塔(12)内部的水设置为碱性pH,以洗去丙烯酸蒸气。
将冷凝塔尾气分流至干燥气体进管(1)和经调整的内部流化床气体(25)。气体的温度通过热交换器(20)和(22)进行控制。将热的干燥气体通过气体分配器(3)进料至并流式喷雾干燥器。气体分配器(3)由一组板组成,其根据干燥气体的量产生2至4mbar的压降。
产物通过旋转阀(28)从内部流化床(27)排入筛(29)中。筛(29)用于筛掉粒径大于800μm的筛除物/块状物。
通过首先将丙烯酸与3重乙氧基化的三丙烯酸甘油酯(内交联剂)混合然后与37.3重量%的丙烯酸钠溶液混合来制备单体溶液。通过使用热交换器并在回路中泵送,将所得的单体溶液的温度控制在10℃。在泵之后,在回路中使用一个筛目尺寸为250μm的过滤单元。如图1所示,引发剂通过静态混合器(41)和(42)经由管线(43)和(44)而计量加入至液滴化器的上游的单体溶液中。通过管线(43)加入温度为20℃的过硫酸钠溶液,并通过管线(44)将温度为5℃的2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐溶液与BruggoliteFF7一起加入。将各引发剂泵送至回路中,并通过控制阀而定量加入至各液滴化器单元。在静态混合器(42)之后使用筛目尺寸为140μm的第二过滤单元。为了将单体溶液定量加入至喷雾干燥器的顶部中,使用三个液滴化器单元,如图4所示。
如图5所示,液滴化器单元包括一个外管(51),该外管具有用于液滴化器盒(53)的开口。液滴化器盒(53)与内管(52)连接。在出于维护目的的操作过程中,可将末端具有起密封作用的PTFE块(54)的内管(53)推入和推出外管(51)。
如图6所示,通过流道(59)中的水将液滴化器盒(61)的温度控制在8℃。液滴化器盒(61)具有256个直径为170μm且孔间距为15mm的孔。液滴化器盒(61)由一个流道(60)和一个液滴板(57)组成,所述流道(60)基本上没有停滞体积用于使预混合的单体和引发剂溶液均匀分布。液滴板(57)具有成角度的构造,其角度为3°。液滴板(57)由不锈钢制成,且长度为630mm,宽度为128mm,厚度为1mm。
喷雾干燥器进料的组成为:10.45重量%的丙烯酸、33.40重量%的丙烯酸钠、0.018重量%(例如实施例7a和7b)或0.009重量%(例如实施例7c)的3重乙氧基化的三丙烯酸甘油酯、0.036重量%的2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、0.0029重量%的BruggoliteFF7、0.054重量%的过硫酸钠溶液和水。中和度为71%。每孔的进料为1.4kg/h。
分析所得的吸水聚合物颗粒。结果总结于表4中。
表4:用于表面后交联反应的基体聚合物
制备实施例8至26
在速度为2000rpm的Schugi(Flexomix-160型,由HosokawaMicronB.V.,Doetinchem,theNetherlands制造)中,通过使用2个或3个圆形喷嘴体系(Gravity-FedSpraySet-ups型,ExternalMixTypSU4,FluidCap60100和AirCapSS-120,由SprayingSystemsCo,Wheaton,Illinois,USA制造)将基体聚合物7a、7b或7c用表面后交联剂溶液涂覆,然后通过进口(74)填入,并在NARA加热器(NPD5W-18型,由GMFGouda,Waddinxveen,theNetherlands制造)中在轴(80)速度为6rpm下干燥。NARA加热器具有两个轴偏移量为90°的桨(84)以及带有两个柔性堰板(77)的固定卸料区(75)。如图13所示,每个堰均具有一个位于50%处的最小堰高的堰口(79),以及位于100%处的最大堰口(78)。
底板和NARA桨式干燥器之间的倾斜角α(82)约为3°。NARA加热器的堰高为50至100%,对应于停留时间约为40至150min,产物密度约为700至750kg/m3。NARA加热器中产物的温度为120至165℃。在干燥后,将表面后交联的基体聚合物穿过卸料区(81)传输至NARA冷却器(GMFGouda,Waddinxveen,theNetherlands)中,在速率11rpm和堰高145mm下使表面后交联的基体聚合物冷却至约60℃。在冷却后,将该材料用最小切割尺寸(cutsize)150μm和最大切割尺寸710μm过筛。
如表6中所总结的将碳酸亚乙酯、水、UP818(BASFSE,Ludwigshafen,Germany)和乳酸铝水溶液(26重量%)预混合并喷涂。硫酸铝水溶液(26重量%)单独的喷涂(喷嘴的位置=180°)。对于乳酸铝,使用Al220(由Dr.PaulLohmannGmbH,Emmerthal,Germany制造)。
向Schugi中计量加入的量和涂覆的条件,干燥以及冷却步骤的条件、配比和值,总结于表5至表6中。
所得聚合物的所有物理性质总结于表7和表8中。
实施例27
将1200g实施例7b中制备的残余单体含量为4000ppm的吸水聚合物颗粒(基体聚合物)放入实验室犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。通过在烧杯中将如表1所述的12g3-甲基-2-噁唑烷酮和60g去离子水混合来制备表面后交联剂溶液。在混合器速度200rpm下,通过喷嘴在1分钟内将该水溶液喷涂到聚合物颗粒上。混合再继续进行5分钟。将产物移出并转移至这之前已加热至150℃的另一犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。在150℃下再混合80分钟且每10分钟取样一次后,将产物从该混合器中移出并过150至850μm的筛。分析该样品。结果总结于表10中。
所得的用3-甲基-1,3-噁唑烷-2-酮表面后交联的聚合物颗粒的堆积密度为70.4g/100ml,且流速为11.5g/s。
实施例28
将1200g实施例7b中制备的残余单体含量为4000ppm的吸水聚合物颗粒(基体聚合物)放入实验室犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。通过在烧杯中将如表9所述的6g3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇和60g去离子水混合来制备表面后交联剂溶液。在混合器速度200rpm下,通过喷嘴在1分钟内将该水溶液喷涂到聚合物颗粒上。混合再继续进行5分钟。将产物移出并转移至这之前已加热至150℃的另一犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。在150℃下再混合80分钟且每10分钟取样一次后,将产物从该混合器中移出并过150至850μm的筛。分析该样品。结果总结于表10中。
所得的用3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇表面后交联的聚合物颗粒的堆积密度为72.2/100ml,且流速为12.0g/s。
实施例29
将1200g实施例7b中制备的残余单体含量为4000ppm的吸水聚合物颗粒(基体聚合物)放入实验室犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。通过在烧杯中将如表9所述的6g2-噁唑烷酮和60g去离子水混合来制备表面后交联剂溶液。在混合器速度200rpm下,通过喷嘴在1分钟内将该水溶液喷涂到聚合物颗粒上。混合再继续进行5分钟。将产物移出并转移至这之前已加热至150℃的另一犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。在150℃下再混合80分钟且每10分钟取样一次后,将产物从该混合器中移出并过150至850μm的筛。分析该样品。结果总结于表10中。
所得的用1,3-噁唑烷-2-酮表面后交联的聚合物颗粒的堆积密度为69.7g/100ml,且流速为10.8g/s。
实施例30
将1200g实施例7b中制备的残余单体含量为4000ppm的吸水聚合物颗粒(基体聚合物)放入实验室犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。通过在烧杯中将如表9所述的6g3-(2-羟乙基)-2-噁唑烷酮和6g丙二醇的溶液和60g去离子水混合来制备表面后交联剂溶液。在混合器速度200rpm下,通过喷嘴在1分钟内将该水溶液喷涂到聚合物颗粒上。混合再继续进行5分钟。将产物移出并转移至这之前已加热至165℃的另一犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。在165℃下再混合80分钟且每10分钟取样一次后,将产物从该混合器中移出并过150至850μm的筛。分析该样品。结果总结于表10中。
所得的用3-(2-羟乙基)-1,3-噁唑烷-2-酮和6g丙二醇表面后交联的聚合物颗粒的堆积密度为67.4g/100ml,且流速为10.1g/s。
实施例31
将1200g实施例7b中制备的残余单体含量为4000ppm的吸水聚合物颗粒(基体聚合物)放入实验室犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。通过在烧杯中将如表9所述的3gN,N,N′,N′-四(2-羟乙基)己二酰二胺(XL552,由EmsChemieAG;Domat;Switzerland制造)和60g去离子水混合来制备表面后交联剂溶液。在混合器速度200rpm下,通过喷嘴在1分钟内将该水溶液喷涂到聚合物颗粒上。混合再继续进行5分钟。将产物移出并转移至这之前已加热至160℃的另一犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。在160℃下再混合80分钟且每10分钟取样一次后,将产物从该混合器中移出并过150至850μm的筛。分析该样品。结果总结于表10中。
所得的用N,N,N′,N′-四(2-羟乙基)己二酰二胺表面后交联的聚合物颗粒的堆积密度为65.8g/100ml,且流速为10.2g/s。
实施例32
将1200g实施例7b中制备的残余单体含量为4000ppm的吸水聚合物颗粒(基体聚合物)放入实验室犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。通过在烧杯中将如表9所述的24g1.3-二氧环己-2-酮和60g去离子水混合来制备表面后交联剂溶液。在混合器速度200rpm下,通过喷嘴在1分钟内将该水溶液喷涂到聚合物颗粒上。混合再继续进行5分钟。将产物移出并转移至这之前已加热至160℃的另一犁式混合器(MR5型,由GebrüderMaschinenbauGmbH;Paderborn;Germany制造)中。在160℃下再混合80分钟且每10分钟取样一次后,将产物从该混合器中移出并过150至850μm的筛。分析该样品。结果总结于表10中。
所得的用1.3-二氧环己-2-酮表面后交联的聚合物颗粒的堆积密度为68.4g/100ml,且流速为10.5g/s。
吸水聚合物颗粒的对比实施例
AQUASA60SII、AQUASA55XSII、AQUASA60SXII为购自SUMITOMOSEIKACHEMICALSCO.,LTD的吸水聚合物颗粒,由悬浮聚合工艺生产。
535、B7075、T9700、B7055、T8760、M7055N、B7015、M7015N、M7015和7400为购自BASFSE的吸水聚合物颗粒,由捏合机聚合工艺生产。
CE对应于根据WO2013/007819A1的实施例25制备的吸水聚合物颗粒。
图16的示意图显示,优选的用于本发明吸液制品的吸水聚合物颗粒,其与具有相同离心保留容量(CRC)的常规吸水聚合物颗粒相比,具有提高的总液体吸收量。
实施例33
含有20重量%的实施例14的表面后交联的聚合物的吸液制品——女性卫生吸收制品——通过用多层单芯系统替换标准卫生巾Always的吸收芯而制造。
所述吸收芯和ADL用如下所述的吸收芯和ADL(TredegarAquiDryPlus)替换,方法为:小心地切开各个卫生巾的面层材料并移出原来的芯,然后放入下述吸收芯,将其合适地缝入该卫生巾以代替原来芯的尺寸和位置。合上面层材料,将其放回芯上。
所得的女性卫生吸收制品由单芯(C)系统构成,各层具有均一的矩形尺寸:16cm×6cm。该吸液制品包含一个多层体系:作为顶片(A)的亲水性纤维、作为收集分配层(D)的三维膜、由绒毛/SAP混合物制成的吸液芯(C)以及底片(B)。
总绒毛浆(GeorgiaPacificGP4881)的重量为4g。吸液芯的密度为平均0.12-0.15g/cm3。吸液芯(C)的基重为平均515gsm。吸液芯(C)容纳20重量%的分布的吸液聚合物颗粒;吸液芯(C)中的吸液聚合物颗粒的量为0.8g。吸液芯(C)可用基重为20gsm的亲水性非织造物包裹或覆盖。
用作收集分配层(D)的三维聚乙烯膜(TredegarAquiDryPlus)的基重为26gsm。收集分配层(D)为尺寸为16cm×6cm的矩形,且位于吸液芯(C)的顶部。
示意图示于图17中。
源自如实施例14所述的液滴化聚合的吸液聚合物颗粒,表现出以下特征:
CRC为46g/g
SFC为0cm3s/g
AUHL为20g/g
AUL为37g/g
可提取物为6重量%
残余单体为510ppm
含水量为1.2重量%
FSR为0.30g/gs
PSD为150至710μm
防结块性为3
该女性卫生吸收制品的收集时间和回渗量由三种不同测试液体确定:Gelafundin、羊血和AMF。
为了更好的可见性,在使用前将购自B.BraunMelsungenAG的溶液着色成深蓝色溶液。
使用去纤维蛋白的羊血(DefibrinatedSheepBlood),即由OxoidLimitedUnitedKingdom所供应。
关于第三种液体,使用AMF。人工月经流体(AMF)根据US6,417,424B1制备。
结果总结于表12、13和14中。
还测定了吸入比,并将结果总结于表15中。
实施例34
含有20重量%的实施例9a的表面后交联的聚合物的吸液制品——女性卫生吸收制品——通过用多层单芯系统替换标准卫生巾Always的吸收芯而制造。
所述吸收芯和ADL用如下所述的吸收芯和ADL(TredegarAquiDryPlus)替换,方法为:小心地切开各个卫生巾的面层材料并移出原来的芯,然后放入下述吸收芯,将其合适地缝入该卫生巾以代替原来芯的尺寸和位置。合上面层材料,将其放回芯上。
该吸液制品由单芯(C)系统构成,各层具有均一的矩形尺寸:16cm×6cm。该吸液制品包含一个多层体系:作为顶片(A)的亲水性纤维、作为液体控制单元的三维膜、由绒毛/SAP混合物制成的吸液芯以及底片(B)。
总绒毛浆(GeorgiaPacificGP4881)的重量为4g。吸液芯(C)的密度为平均0.12-0.15g/cm3。吸液芯(C)的基重为平均515gsm。吸液芯容纳20重量%的分布的吸液聚合物颗粒;吸液芯(C)中的吸液聚合物颗粒的量为0.8g。吸液芯(C)可用基重为20gsm的亲水性非织造物包裹或覆盖。
用作收集分配层的三维聚乙烯膜(TredegarAquiDryPlus)的基重为26gsm。收集分配层(D)为尺寸为16cm×6cm的矩形,且位于吸液芯(C)的顶部。
示意图示于图17中。
源自如实施例9a所述的液滴化聚合的吸液聚合物颗粒,表现出以下特征:
CRC为50g/g
SFC为0cm3s/g
AUHL为19g/g
AUL为31g/g
可提取物为7重量%
残余单体为273ppm
含水量为1.9重量%
FSR为0.29g/gs
PSD为150至710μm
防结块性为3
对不同测试液体的收集时间和回渗量按照实施例33测定,结果分别总结于表12、13和14中。
还测定了吸入比,并将结果总结于表15中。
实施例35
含有20重量%的实施例14的表面后交联的聚合物的吸液制品——女性卫生吸收制品——通过用多层单芯系统替换标准卫生巾Always的吸收芯而制造。
所述吸收芯和ADL用如下所述的吸收芯和ADL(LibeltexDrywebT28)替换,方法为:小心地切开各个卫生巾的面层材料并移出原来的芯,然后放入下述吸收芯,将其合适地缝入该卫生巾以代替原来芯的尺寸和位置。合上面层材料,将其放回芯上。
该吸液制品由多层的单芯系统构成,各层具有均一的矩形尺寸:16cm×6cm。该吸液制品包含一个多层体系:作为顶片(A)的亲水性纤维、作为液体控制单元的疏水性纤维、由绒毛/SAP混合物制成的吸液芯(C)以及底片。总绒毛浆(GeorgiaPacificGP4881)的重量为4g。吸液芯(C)的密度为平均0.12-0.15g/cm3。吸液芯的基重为平均515gsm。吸液芯(C)容纳20重量%的分布的吸液聚合物颗粒;吸液芯中吸液聚合物颗粒的量为0.8g。吸液芯(C)可用基重为20gsm的亲水性非织造物包裹或覆盖。
用作收集分配层的疏水性纤维(LibeltexDrywebT28)的基重为50gsm。收集分配层为尺寸为16cm×6cm的矩形,且位于吸液芯(C)的顶部。
示意图示于图17中。
源自如实施例9a所述的液滴化聚合的吸液聚合物颗粒,表现出以下特征:
CRC为50g/g
SFC为0cm3s/g
AUHL为19g/g
AUL为31g/g
可提取物为7重量%
残余单体为273ppm
含水量为1.9重量%
FSR为0.29g/gs
PSD为150至710μm
防结块性为3
对比实施例(女性卫生吸收制品)
将AlwaysAlways(Procter&Gamble,Germany)用作对比实施例。Always不含有吸液聚合物颗粒,而Always含有本领域已知的吸液聚合物颗粒。本领域已知的一些吸液聚合物颗粒示例性的列于表11中。
对于不同测试液体的收集时间和回渗量按照实施例33测定,结果分别总结于表12、13和14中。
还测定了吸入比,并将结果总结于表15中。
表12:对Gelafundin的收集时间和回渗量值
表13:对羊血的收集时间和回渗量值
表14:对AMF的收集时间和回渗量值
表15:吸入比的测定

Claims (13)

1.女性卫生吸收制品,包含:
(A)上部透液层,
(B)下部不透液层,
(C)位于层(A)和层(B)之间的吸液芯,其包含至少10重量%的平均球形度(SPHT)为0.8至0.95的吸水聚合物颗粒和不大于90重量%的纤维材料,基于吸水聚合物颗粒和纤维材料的总和计;
(D)任选的位于(A)和(C)之间的收集分配层,
(E)任选的紧邻地设于(C)上方和/或下方的棉纸层;以及
(F)其他任选的组件,
其中,所述上部透液层(A)包含浸湿浸湿区且所述吸液芯(C)包含分配区,并且其中所述浸湿区与所述分配区的面积的比值小于0.27。
2.权利要求1的女性卫生吸收制品,其中所述浸湿区与所述分配区的面积的比值小于0.20。
3.权利要求1或2的女性卫生吸收制品,其中所述浸湿区与所述分配区的面积的比值小于0.18。
4.权利要求1至3中任一项的女性卫生吸收制品,其中处于浸湿区的所述吸液芯(C)至少为500gsm。
5.权利要求1至4中任一项的女性卫生吸收制品,其中所述收集分配层包含纤维的三维网,所述纤维特别是聚乙烯和/或聚丙烯纤维。
6.权利要求1至5中任一项的女性卫生吸收制品,其中所述收集分配层包含聚丙烯和/或聚乙烯的三维的有孔膜。
7.权利要求1至6中任一项的女性卫生吸收制品,其中所述吸液芯包含至少10重量%的吸水聚合物颗粒。
8.权利要求1至7中任一项的女性卫生吸收制品,其中所述吸液芯包含最高达85重量%的吸水聚合物颗粒。
9.权利要求1至8中任一项的女性卫生吸收制品,其中所述吸液芯包含不大于10重量%的胶粘剂。
10.权利要求1至9中任一项的女性卫生吸收制品,其中将所述吸水聚合物颗粒置于不连续区域的所述芯内。
11.权利要求1至10中任一项的女性卫生吸收制品,其中所述吸液芯包含至少两层的吸水聚合物颗粒。
12.权利要求1至11中任一项的女性卫生吸收制品,其中所述吸水聚合物颗粒的离心保留容量至少为25g/g,在高负荷下的吸收能力至少为15g/g。
13.权利要求1至12中任一项的女性卫生吸收制品,其中所述吸水聚合物颗粒具有小于10重量%水平的可提取组分。
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