CN112040919B - 薄流体吸收芯-吸收性纸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及流体吸收芯(80),其包括至少一个吸收层,该层包含至少80重量%的吸水性聚合物颗粒、0至10重量%的胶粘剂和0至10重量%的纤维材料,其中吸收层中的吸水性聚合物颗粒是涡旋为40s或更小且圆度为0.79至0.85和/或CRC为38g/g至85g/g的吸水性聚合物颗粒H。

Description

薄流体吸收芯-吸收性纸
本发明涉及一种流体吸收芯(80),其包括至少一个吸收层,该层包含至少80重量%的吸水性聚合物颗粒、0至10重量%的胶粘剂和0至10重量%的纤维材料,其中吸收层中的吸水性聚合物颗粒是涡旋为40s或更小且圆度为0.79至0.85和/或CRC为38g/g至85g/g的吸水性聚合物颗粒H。
流体吸收制品的制备记载于专著“Modern Superabsorbent PolymerTechnology”,F.L.Buchholz和A.T.Graham,Wiley-VCH,1998,第252-258页中。
目前市售可得的一次性尿布通常由渗液顶层(89)、不渗液底层(83)、位于层(89)和(83)之间的吸水性储存层(吸收芯)(80)以及位于层(89)和(80)之间的收集分布层(70)组成。
通常,流体吸收制品的这几层实现了确定的功能,例如上层渗液层的干燥,下层不渗液层的蒸汽渗透而不湿润透过,柔软、蒸汽可渗透且吸收流体的芯显示出快速的吸收速率且能够保留大量体液,并且在上层和芯之间的可选的收集分布层充当被排出体液的输送和分布层。
吸水性聚合物颗粒的制备通常记载于专著“Modern Superabsorbent PolymerTechnology”,F.L.Buchholz和A.T.Graham,Wiley-VCH,1998,第71-103页中。吸水性聚合物颗粒也称为“流体吸收聚合物颗粒”、“超吸收聚合物”或“超吸收剂”。
通过聚合单体溶液的液滴制备吸水性聚合物颗粒的方法记载于例如EP 0 348180 A1、WO 96/40427 A1、US 5,269,980、WO 2008/009580 A1、WO 2008/052971 A1、WO2011/026876 A1、WO 2011/117263 A1、WO 2014/079694、W2015/028327和WO 2015/028158中。
近年来,非常薄的一次性尿布已成为趋势。为了生产薄的一次性尿布,吸水性储存层中纤维素纤维的比例已经降低或几乎不存在。
用于薄流体吸收产品的芯结构可由吸收性纸形成。这样的结构记载于例如WO2011/086842、EP 2 565 031 A1、EP 2668936 A1中。但是已知的包含吸收性纸结构的薄流体吸收产品在流体收集、渗漏和再润湿特性方面均存在缺陷。
为了防止渗漏和湿感,优选具有较厚的收集分布层,以使吸收体液的时间优选较短。但这与使吸收制品更薄的趋势相冲突,因为对于吸收制品,特别是对于成人制品的明显性以及特别是对于婴儿尿布和裤子的障碍而言,厚度也是一个很大的问题。
另一个问题是由于吸收芯内纤维量少或甚至不存在纤维而导致的凝胶阻塞。在吸收液体后,吸水性聚合物颗粒形成软凝胶,从而阻止了液体渗透到吸收材料的内部。
此外,纤维的减少会导致固定吸水性聚合物颗粒的问题,并降低芯的保持形状的能力,使得在吸收液体之前或之后发生变形。
因此,本发明的一个目的是防止凝胶阻塞,从而提供用于流体吸收制品的流体吸收芯,所述流体吸收芯即使在不包含纤维或仅包含少量纤维(最大为10重量%的纤维材料)时也具有改善的性能。
本发明的另一个目的是提供具有改善的流体储存能力以避免渗漏的吸收芯。
本发明的还一个目的是提供具有改善的再润湿性能的吸收芯。
本发明的另一个目的是提供具有改善的芯结构的吸收制品。
本发明的另一个目的是提供具有快速表面干燥性(注水再润湿)和长期干燥性的吸收制品,其特别取决于吸水性聚合物颗粒的可提取物含量和CRC。优选地,可提取物(16h)含量较低,因为随着时间的流逝,可提取物从溶胀的凝胶颗粒中渗漏,从而降低了SAP的吸收性。因此,再润湿量随时间增加。
本发明的又一个目的是提供具有改善的长期干燥性的吸收制品。
该目的通过一种流体吸收芯(80)来实现,该流体吸收芯包括至少一个吸收层,该层包含至少80重量%的吸水性聚合物颗粒、0至10重量%的胶粘剂和0至10重量%的纤维材料,其中吸收层中的吸水性聚合物颗粒是涡旋为40s或更小且圆度为0.79至0.85和/或CRC为38g/g至85g/g的吸水性聚合物颗粒H。本发明还优选的是,吸水性聚合物颗粒H为表面后交联的。本发明优选的是,流体吸收芯(80)包括至少两个吸收层——上层(91)和底层(92),其中至少底层(92)包含吸水性聚合物颗粒H。
根据本发明的另一个实施方案,在流体吸收芯(80)内,至少一层无纺材料(94)被夹在上层(91)和下层(92)之间。
在本发明的一个实施方案中,吸水性聚合物颗粒H的CRC为38g/g至85g/g,优选40g/g至80g/g,更优选42g/g至75g/g。
根据本发明,吸水性聚合物颗粒H的涡旋为40s或更小,AUL(21gcm-2)为22g/g至60g/g,CRC为38g/g至85g/g,VAUL(τ=21g cm-2)为1000s或更小,T20为1000s或更小,FSC(1分钟)为至少25g/g/s且SAP-再润湿量(3分钟)为1.5g或更少。
根据本发明的一个实施方案,本发明的流体吸收芯(80)的注水时间为28s或更短,并且流体吸收芯(80)的注水再润湿量为3.5g或更少,根据本文中公开的方法“注水试验”测量。
根据本发明,流体吸收芯(80)的液体扩散长度为至少245mm,总透湿时间为45s或更短,并且总的再湿润量为40g或更少,根据本说明书中公开的方法“透湿/再润湿”测量。
本发明的流体吸收芯可以是吸收制品的一部分。
根据本发明,本发明的吸收制品包括:
上层渗液层(89);
下层不渗液层(83);
根据本发明吸收芯的任意实施方案所述的流体吸收芯(80);
任选的收集分布层(70),其位于上层渗液层(89)和流体吸收芯(80)之间,
其他任选的组件。
具体实施方式
定义
如本文所用,术语“流体吸收制品”是指能够收集并储存从身体排出的流体的任何三维固体材料。优选的流体吸收制品是设计成与使用者身体接触穿着的一次性流体吸收制品,例如一次性流体吸收护垫、卫生巾、月经用品、失禁插入物/垫、尿布、训练裤尿布、乳垫、阴唇间插入物/垫或者用于吸收体液的其他制品。
如本文所用,术语“流体吸收组合物”是指主要负责流体吸收制品的流体处理的流体吸收制品的组分,所述流体处理包括体液的收集、输送、分布和储存。
如本文所用,术语“流体吸收芯”、“吸收芯”或“吸收性纸”是指一种流体吸收组合物,其包含至少一层、优选至少两层(包括上层和下层)的吸水性聚合物颗粒及任选地纤维材料(最大10重量%的纤维材料),无纺材料和织物材料和任选地胶粘剂。流体吸收芯主要用于流体吸收制品的流体处理,包括体液的收集、输送、分布和储存。本发明的流体吸收芯示于图2中。
如本文所用,术语“层”是指其主要维度在其长度和宽度上的流体吸收组合物。因此,层通常包含吸水性聚合物颗粒和任选地纤维材料,层可以包含层压物、复合材料、不同材料的若干片或网的结合物。
如本文所用,术语“x-维度”是指流体吸收组合物、层、芯或制品的长度,术语“y-维度”是指流体吸收组合物、层、芯或制品的宽度。通常,术语“x-y维度”是指与流体吸收组合物、层、芯或制品的高度或厚度垂直的平面。
如本文所用,术语“z-维度”是指与流体吸收组合物、层、芯或制品的长度和宽度垂直的维度。通常,术语“z-维度”是指流体吸收组合物、层、芯或制品的高度。
如本文所用,术语“基重(basis weight)”是指每平方米流体吸收芯或任何织物的重量,不包括流体吸收制品的骨架(chassis)。基重在流体吸收芯或任何织物的至少两个不同区域分别测定并且取至少两个结果的平均值。
此外,应理解,术语“上层”是指更接近流体吸收制品穿戴者的流体吸收组合物。通常,吸收制品中的顶层是离流体吸收制品穿戴者最近的组合物,在下文中描述为“上层渗液层”。反之,术语“下层”是指远离流体吸收制品穿戴者的流体吸收组合物。通常,底层是离流体吸收制品穿戴者最远的组件,在下文中描述为“下层不渗液层”。
如本文所用,术语“渗液”是指由此允许液体即体液(例如尿、月经和/或阴道分泌物)易于渗透通过其厚度的基材、层或层压物。
如本文所用,术语“不渗液”是指在正常使用条件下不允许体液在液体接触点处沿通常垂直于层的平面的方向透过的基材、层或层压物。
如本文所用,术语“骨架”是指一种流体吸收材料,其包含上层渗液层和下层不渗液层、弹性件和用于吸收制品的封闭体系。
如本文所用,术语“亲水性”是指水洒在纤维上时纤维的润湿性。术语“亲水性”由体液的接触角和表面张力来定义。根据Robert F.Gould在1964年美国化学学会出版物“Contact angle,wettability and adhesion”中的定义,当液体和纤维(特别是纤维表面)之间的接触角小于90°时,或当液体在相同表面上趋于自发地铺展时,纤维称为亲水性的。
反之,术语“疏水性”是指显示出大于90°的接触角或液体没有自发地沿纤维的表面铺展的纤维。
如本文所用,术语“体液”是指由人体或动物体产生和排出的任何液体,例如尿、月经液、粪便、阴道分泌物等。
如本文所用,术语“透气的”是指允许蒸汽从流体吸收制品中逸出同时仍防止流体渗漏的基底、层、膜或层压物。透气的基底、层、膜或层压物可为多孔聚合物膜、来自纺粘和熔喷层的无纺层压物、来自多孔聚合物膜和无纺物的层压物。
如本文所用,术语“纵向的”是指从流体吸收制品的腰部边缘至相对的腰部边缘垂直延伸的方向。
吸水性聚合物颗粒
本发明的吸水性聚合物颗粒通过包括以下步骤的方法来制备:在周围加热气相中使单体溶液聚合而形成吸水性聚合物颗粒、用至少一种表面后交联剂涂布吸水性聚合物颗粒并将涂布的吸水性聚合物颗粒进行热表面后交联,所述单体溶液包含:
a)至少一种烯键式不饱和单体,其带有酸性基团且可至少部分被中和,
b)一种或多种交联剂,
c)至少一种引发剂,
d)水。
吸水性聚合物颗粒通常在水中不溶但可溶胀。
单体a)优选为水溶性的,即在23℃下在水中的溶解度通常为至少1g/100g水、优选为至少5g/100g水、更优选为至少25g/100g水、最优选为至少35g/100g水。
合适的单体a)为例如烯键式不饱和羧酸,例如丙烯酸、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。非常特别优选的为二丙烯酸浓度为0至2重量%、更优选为0.0001至1重量%、最优选为0.0002至0.5重量%的丙烯酸。
单体a)的酸基团通常被部分中和,优选中和至25至85摩尔%的程度、优选中和至50至80摩尔%的程度、更优选中和至60至75摩尔%的程度,为此可以使用常规的中和剂,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及其混合物。
丙烯酸通常包含阻聚剂(优选氢醌单醚)作为储存稳定剂。
合适的交联剂b)为具有至少两个适于交联的基团的化合物。这类基团为例如可通过自由基机制聚合进入聚合物链的烯键式不饱和基团和可与单体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合适的交联剂b)。交联剂b)优选为具有至少两个可通过自由基机制聚合进入聚合物网络的可自由基聚合基团的化合物。合适的交联剂b)为例如二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸二乙二醇酯、聚二丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸烯丙基酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三烯丙基胺、四烯丙基氯化铵、四烯丙氧基乙烷,如EP 0 530 438 A1中所记载的;二丙烯酸酯和三丙烯酸酯,如EP 0 547 847 A1、EP 0 559 476 A1、EP 0 632 068 A1、WO 93/21237 A1、WO 2003/104299 A1、WO 2003/104300 A1、WO 2003/104301 A1和DE 103 31 450 A1中所记载的;包含其他烯键式不饱和基团以及丙烯酸酯基团的混合的丙烯酸酯,如DE 103 31 456 A1和DE103 55 401 A1中所记载的;或交联剂混合物,如例如DE 195 43 368 A1、DE 196 46 484A1、WO 90/15830 A1和WO 2002/032962 A2中所记载的。
交联剂b)的量优选为0.0001至0.6重量%、更优选为0.0015至0.2重量%、最优选为0.01至0.06重量%,在每种情况下基于单体a)计。随着交联剂b)的量增加,离心保留容量(CRC)减小,并且在21.0g/cm2的压力下的吸收(AUL)经过最大值。
所使用的引发剂c)可为在聚合条件下分解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。在某些情况下,有利的是使用各种引发剂的混合物,例如过氧化氢和过二硫酸钠或过二硫酸钾的混合物。过氧化氢和过二硫酸钠的混合物可以任何比例使用。引发剂c)应为水溶性的。
特别优选的引发剂c)为: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、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2,2’-偶氮双[2-(5-甲基-2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐;和光引发剂,例如2-羟基-2-甲基苯基乙基酮和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/羟甲基亚磺酸、过二硫酸铵/羟甲基亚磺酸、过氧化氢/羟甲基亚磺酸、过硫酸钠/抗坏血酸、过二硫酸铵/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,以及其混合物。然而,所用的还原组分优选为2-羟基-2-亚磺酸基乙酸的钠盐、2-羟基-2-磺酸基乙酸的二钠盐和亚硫酸氢钠的混合物。这类混合物可作为
Figure GDA0004051061750000071
FF6和
Figure GDA0004051061750000072
FF7(Brüggemann Chemicals;Heilbronn;Germany)获得。当然,在本发明的范围内也可以使用2-羟基-2-亚磺酸基乙酸和2-羟基-2-磺酸基乙酸的纯化盐或酸——后者可以作为商品名/>
Figure GDA0004051061750000073
HP(Brüggemann Chemicals;Heilbronn;Germany)的钠盐获得。
在本发明的一个优选实施方案中,将至少一种过硫酸盐c1)和至少一种偶氮引发剂c2)的结合物用作引发剂c)。
过硫酸盐c1)的用量优选为0.01至0.25重量%,更优选为0.05至0.2重量%,最优选为0.1至0.15重量%,各自基于单体a)计。如果过硫酸盐的量太低,则不能获得足够低水平的残留单体。如果过硫酸盐的量太高,则吸水性聚合物颗粒不具有足够的白度,并且可能在加热时发生降解。
偶氮引发剂c2)的用量优选为0.1至2重量%,更优选为0.15至1重量%,最优选为0.2至0.5重量%,各自基于单体a)计。如果偶氮引发剂的量过少,则无法获得高的离心保留容量(CRC)。如果偶氮引发剂的量太高,则该方法变得太昂贵。
在本发明的一个更优选的实施方案中,将至少一种过硫酸盐c1)、还原性组分和至少一种偶氮引发剂c2)的结合物用作引发剂c)。
还原性组分的用量优选为0.0002至1重量%,更优选为0.0001至0.8重量%,更优选为0.0005至0.6重量%,最优选为0.001至0.4重量%,各自基于单体a)计。
为了最佳作用,优选的阻聚剂需要溶解氧。因此,可在聚合之前通过惰性化——即使惰性气体(优选为氮气)流过——而使单体溶液不含溶解氧。还可以通过加入还原剂来降低溶解氧的浓度。单体溶液的氧含量在聚合之前优选降至小于1重量ppm,更优选降至小于0.5重量ppm。
单体溶液的水含量优选小于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℃下的动态粘度优选为0.002至0.02Pa.s,更优选为0.004至0.015Pa.s,最优选为0.005至0.01Pa.s。液滴生成中的平均液滴直径随着动态粘度的上升而增加。
单体溶液在20℃下的密度优选为1至1.3g/cm3,更优选为1.05至1.25g/cm3,最优选为1.1至1.2g/cm3
单体溶液在20℃下的表面张力为0.02至0.06N/m,更优选为0.03至0.05N/m,最优选为0.035至0.045N/m。液滴生成中的平均液滴直径随着表面张力的上升而增加。
还可以将用于颜色稳定性的添加剂和用于减少残留单体的添加剂添加至单体溶液中。在单体溶液中用于颜色稳定性的添加剂的优选量为至少0.001重量%,优选为0.005重量%至5重量%,更优选为0.01重量%至3重量%,最优选为0.02重量%至2重量%,各自基于单体a)计。
吸水性聚合物颗粒通过在周围加热的气相中,例如使用记载在WO 2008/040715A2、WO 2008/052971 A1、WO 2008/069639 A1和WO 2008/086976 A1中的体系,或在周围疏水性溶剂中,例如使用WO 2008/068208 A1和WO 2008/084031 A1中记载的体系使单体的液滴聚合来制备。
液滴优选借助液滴板产生。液滴板是具有多个孔的板,液体从顶部进入孔。可以振动液滴板或液体,这样在液滴板下侧的每个孔处产生理想地单分散的液滴链。在一个优选的实施方案中,不振荡液滴板。
根据所需容量和液滴尺寸来选择孔的数量和尺寸。液滴直径通常是孔直径的1.9倍。这里重要的是,待液滴化的液体不要过快地穿过孔,并且孔上的压降不要过大。否则,液体不被液滴化,而是由于高的动能而使液体射流分散(喷雾)。在本发明的一个优选的实施方案中,压降为4至5巴。基于每个孔的通量和孔直径的雷诺数优选小于2000、优选小于1600、更优选小于1400且最优选小于1200。
液滴板的下侧相对于水的接触角至少部分地优选为至少60°、更优选至少75°且最优选至少90°。
接触角是液体、特别是水相对于表面的润湿行为的量度,并且可使用常规方法(例如根据ASTM D 5725)测定。小的接触角表示良好的润湿,而大的接触角表示差的润湿。
液滴板还可以由相对于水具有较小接触角的材料(例如德国建筑材料代编码为1.4571的钢)构成,并涂布有相对于水具有较大接触角的材料。
液滴板的差的润湿性导致产生具有窄的液滴尺寸分布的单分散液滴。
液滴板优选具有至少5个孔、更优选具有至少25个孔、最优选具有至少50个孔且优选具有最高达2000个孔、更优选具有最高达1500个孔、最优选具有最高达1000个孔。将孔的直径调节至所需的液滴尺寸。
孔间距通常为2至50mm、优选为3至40mm、更优选为4至30mm、最优选为5至25mm,优选为4至9mm。较小的孔间距可导致聚合液滴的团聚。
孔径的面积为1900至22300μm2、更优选为7800至20100μm2、最优选为11300至17700μm2。优选圆孔具有50至170μm、更优选100至160μm、最优选120至150μm的孔尺寸。
为了优化平均粒径,可以使用具有不同孔径的液滴板。可以通过一块板上不同的孔或通过使用不同的板——其中每个板具有不同的孔径——来进行变化。平均粒度分布可为单峰、双峰或多峰的。最优选平均粒度分布为单峰或双峰的。
单体溶液通过孔时的温度优选为5至80℃、更优选为10至70℃、最优选为30至60℃。
载气流经反应区。载气可与自由下落即从顶部向下的单体溶液的液滴并流通过反应区。在一次通过之后,气体优选至少部分、优选以至少50%的程度、更优选以至少75%的程度作为循环气体再循环到反应区中。通常,在每次通过后排出一部分载气,优选最高达10%、更优选最高达3%且最优选最高达1%的载气。
载气的氧含量优选为0.1至25体积%、更优选为1至10%体积%、最优选为2至7重量%。在本发明的范围内,也可以使用不含氧的载气。
除了氧气之外,载气还优选包含氮气。气体的氮气含量优选为至少80体积%、更优选至少90体积%、最优选至少95体积%。其他可能的载气可以选自二氧化碳、氩气、氙气、氪气、氖气、氦气、六氟化硫。可以使用载气的任意混合物。也可以使用空气作为载气。载气还可负载有水和/或丙烯酸蒸气。
优选调节气体速率以引导反应区(5)中的流动,例如不存在与总体流动方向相反的对流,并且气体速率优选为0.1至2.5m/s、更优选为0.3至1.5m/s、甚至更优选为0.5至1.2m/s、最优选为0.7至0.9m/s。
气体入口温度(即气体进入反应区的温度)优选为160至200℃、更优选为165至195℃、甚至更优选为170至190℃、最优选为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、更优选为0.02至0.12kg/kg干燥气体、最优选为0.03至0.10kg/kg干燥气体。
控制气体入口温度,使得气体出口温度(即气体离开反应区的温度)小于150℃、优选为90至140℃、更优选为100至130℃、甚至更优选为105至125℃、最优选为110至120℃。
最优选地,气体入口温度为175至185℃,气体离开反应区的温度优选为110至120℃。
吸水性聚合物颗粒可以分为三类:1类吸水性聚合物颗粒为具有一个空腔的颗粒,2类吸水性聚合物颗粒为具有多于一个空腔的颗粒,3类吸水性聚合物颗粒为没有可见空腔的实心颗粒。
吸水性聚合物颗粒的形态可以由聚合过程的反应条件控制。含有大量具有一个空腔的颗粒(1类)的吸水性聚合物颗粒可以通过使用低气体速率和高气体出口温度制备。含有大量的具有多于一个空腔的颗粒(2类)的吸水性聚合物颗粒可以通过使用高气体速率和低气体出口温度制备。
具有多于一个空腔的吸水性聚合物颗粒(2类)显示出改善的机械稳定性。
反应可以在加压或减压下进行,优选比环境压力低1至100mbar,更优选比环境压力低1.5至50mbar,最优选比环境压力低2至10mbar。
反应废气(即离开反应区的气体)可以在热交换器中冷却。这样冷凝了水和未转化的单体a)。然后可以将反应废气至少部分地再加热并作为循环气体再循环到反应区中。可以排出一部分反应废气并用新鲜气体代替,在这种情况下,可以将反应废气中存在的水和未转化的单体a)移出并再循环。
特别优选的是热集成系统,即将废气冷却中的一部分废热用来加热循环气体。
反应器可进行示踪加热。在这种情况下,调节示踪加热,以使壁温比内表面温度高至少5℃,并且可靠地防止表面上的冷凝。
将形成的吸水性聚合物颗粒在流化床中进行热后处理。在本发明的一个优选实施方案中,使用了内流化床。内流化床意指液滴化聚合的产物聚集在反应区下面的流化床中。
残余单体可在热后处理期间除去。这里重要的是,吸水性聚合物颗粒不能过干。在过干的颗粒的情况下,残余单体仅仅不显著地减少。过高的水含量增加了吸水性聚合物颗粒的结块倾向。
在流化状态下,聚合物颗粒的动能大于聚合物颗粒之间的内聚势能或粘附势能。
流化状态可通过流化床实现。在该床中,存在流向吸水性聚合物颗粒的上升流,以使颗粒形成流化床。流化床的高度通过气体比率(gas rate)和气体速率——即通过流化床的压降(气体的动能)——来调节。
流化床中气流的速率优选为0.3至2.5m/s、更优选为0.4至2.0m/s、最优选为0.5至1.5m/s。
在内流化床底部上的压降优选为1至100mbar、更优选为3至50mbar、最优选为5至25mbar。
在热后处理结束时,吸水性聚合物颗粒的含水量优选为1至20重量%、更优选为2至15重量%、甚至更优选为3至12%重量%、最优选为6至9重量%。
在热后处理过程中,吸水性聚合物颗粒的温度为20至140℃、优选为40至110℃、更优选为50至105℃、最优选为60至100℃。
在内流化床中的平均停留时间为10至300分钟、优选为60至270分钟、更优选为40至250分钟、最优选为120至240分钟。
在本发明的一个实施方案中,热后处理完全或至少部分地在外流化床中进行。外流化床的操作条件在如上所述的内流化床的操作条件范围内。
可以通过在如WO 2011/117215 A1中所述的具有旋转混合工具的混合器中进行额外的热后处理来进一步降低残留单体的水平。
吸水性聚合物颗粒的形态也可通过热后处理过程中的反应条件控制。含有大量具有一个空腔的颗粒(1类)的吸水性聚合物颗粒可以通过使用高产品温度和短停留时间来制备。含有大量具有多于一个空腔的颗粒(2类)的吸水性聚合物颗粒可以通过使用低产品温度和长停留时间来制备。
为了进一步改善性能,可随后将聚合物颗粒进行热表面后交联。
表面后交联剂为包含可与聚合物颗粒的羧酸酯基形成至少两个共价键的基团的化合物。合适的化合物为,例如,如EP 0 083 022 A2、EP 0 543 303 A1和EP 0 937 736 A2中记载的多官能胺、多官能酰胺基胺、多官能环氧化物,如DE 33 14 019 A1、DE 35 23 617A1和EP 0 450 922 A2中记载的双官能醇或多官能醇,或如DE 102 04 938 A1和US 6,239,230中记载的β-羟基烷基酰胺。还可以使用环氧乙烷、氮杂环丙烷、缩水甘油、氧杂环丁烷及其衍生物。
聚乙烯胺、聚酰胺基胺和聚乙烯醇为多官能聚合表面后交联剂的实例。
此外,作为合适的表面后交联剂,DE 40 20 780 C1描述了碳酸亚烷基酯;DE 19807 502 A1描述了1,3-噁唑烷-2-酮及其衍生物,例如2-羟乙基-1,3-噁唑烷-2-酮;DE 19807 992 C1描述了双-1,3-噁唑烷-2-酮和多-1,3-噁唑烷-2-酮;EP 0 999 238 A1描述了双-1,3-噁唑烷和多-1,3-噁唑烷;DE 198 54 573 A1描述了2-氧代四氢-1,3-噁嗪及其衍生物;DE 198 54 574 A1描述了N-酰基-1,3-噁唑烷-2-酮;DE 102 04 937 A1描述了环状脲;DE 103 34 584 A1描述了二环酰胺缩醛;EP 1 199 327 A2描述了氧杂环丁烷和环状脲;且WO 2003/31482 A1描述了吗啉-2,3-二酮及其衍生物。
此外,还可以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DE37 13 601 A1中记载的。
在本发明的一个优选实施方案中,至少一种表面后交联剂选自:碳酸亚烷基酯、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、N-羟乙基-1,3-噁唑烷-2-酮、环状脲、二环酰胺缩醛、氧杂环丁烷和吗啉-2,3-二酮。
还可以使用表面后交联剂的任意合适的混合物。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。
在本发明的一个更优选的实施方案中,使用至少一种碳酸亚烷基酯作为表面后交联剂。合适碳酸亚烷基酯为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,最优选1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)。
在本发明一个最优选的实施方案中,将碳酸亚乙酯和二缩水甘油醚(例如单、二和多乙二醇二缩水甘油醚)的混合物用作表面后交联剂。
表面后交联剂的量优选为0.01至10重量%,更优选0.5至7.5重量%,最优选1至5重量%,在每种情况下基于聚合物计。
在用表面后交联剂涂布之前,吸水性聚合物颗粒中残余单体的含量为0.03至15重量%、优选为0.05至12重量%、更优选为0.1至10重量%、甚至更优选为0.15至7.5重量%、最优选为0.2至5重量%、甚至最优选为0.25至2.5重量%。
在热表面后交联之前,吸水性聚合物颗粒的含水量优选为1至20重量%、更优选为2至15重量%、最优选为3至10重量%。
在本发明的一个优选实施方案中,除表面后交联剂之外,在热表面后交联之前、期间或之后,还可将多价阳离子施用于颗粒表面。
本发明的方法中可使用的多价阳离子为,例如,三价阳离子,如铝、铁、铬、稀土元素和锰的阳离子;四价阳离子,如钛和锆的阳离子;以及其混合物。可能的抗衡离子为氯离子;溴离子;硫酸根;硫酸氢根;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;和羧酸根,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;及其混合物。优选硫酸铝、乙酸铝和乳酸铝。除了上述金属盐和/或多胺的任意混合物外,还可以使用单一的金属盐。
优选的多价阳离子和相应的阴离子公开在WO 2012/045705 A1中,并且所述文献在此通过引证的方式明确地纳入本说明书中。优选的聚乙烯胺公开在WO 2004/024816 A1中,并且所述文献在此通过引证的方式明确地纳入本说明书中。
使用的多价阳离子量为例如0.001至1.5重量%、优选为0.005至1重量%、更优选为0.02至0.8重量%,在每种情况下基于聚合物计。
多价金属阳离子的添加可以在表面后交联之前进行、之后进行或同时进行。根据所用的制剂和操作条件,可以获得多价阳离子的均匀的表面涂层和分布或不均匀的典型多斑点涂层。两类涂层和它们之间的任意混合在本发明范围内均是有用的。
表面后交联通常以这样的方式进行:将表面后交联剂的溶液喷洒在水凝胶或干燥聚合物颗粒上。在喷洒之后,将涂布有表面后交联剂的聚合物颗粒加热干燥并冷却。
表面后交联剂溶液的喷洒优选在具有移动混合工具的混合器中进行,所述带有移动混合工具的混合器为例如螺杆式混合器、圆盘式混合器和桨式混合器。合适的混合器为,例如,立式Schugi
Figure GDA0004051061750000141
混合器(Hosokawa Micron BV;Doetinchem;theNetherlands)、/>
Figure GDA0004051061750000142
混合器(Hosokawa Micron BV;Doetinchem;theNetherlands)、卧式/>
Figure GDA0004051061750000143
犁铧式混合器(Gebr./>
Figure GDA0004051061750000144
Maschinenbau GmbH;Paderborn;Germany)、Vrieco-Nauta连续混合器(Hosokawa Micron BV;Doetinchem;theNetherlands)、Processall Mixmill混合器(Processall Incorporated;Cincinnati;US)和Ruberg连续流混合器(Gebrüder Ruberg GmbH&Co KG,Nieheim,Germany)。优选Ruberg连续流混合器和卧式/>
Figure GDA0004051061750000151
犁铧式混合器。还可将表面后交联剂的溶液喷洒到流化床中。
表面后交联剂的溶液还可以在热后处理过程中喷洒到吸水性聚合物颗粒上。在这种情况下,表面后交联剂可作为一部分或分几部分沿着热后处理混合器的轴加入。在一个实施方案中,优选在热后处理步骤结束时加入表面后交联剂。作为在热后处理步骤期间添加表面后交联剂的溶液的一个特别的优点,其可消除或降低单独的表面后交联剂添加混合器的技术影响。
表面后交联剂通常以水溶液形式使用。非水溶剂的添加可用于调节表面后交联剂进入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中进行,更优选在桨式干燥器中进行,最优选在圆盘式干燥器中进行。合适的干燥器为,例如,Hosokawa
Figure GDA0004051061750000152
卧式桨式干燥器(Hosokawa Micron GmbH;Leingarten;Germany)、Hosokawa />
Figure GDA0004051061750000153
圆盘式干燥器(Hosokawa Micron GmbH;Leingarten;Germany)、/>
Figure GDA0004051061750000154
干燥器(Metso MineralsIndustriesInc.;Danville;U.S.A.)和Nara桨式干燥器(NARA Machinery Europe;Frechen;Germany)。优选Nara桨式干燥器,以及在低处理温度(<160℃)的情况下,例如,当使用多官能环氧化物时,优选/>
Figure GDA0004051061750000155
干燥器。此外,还可以使用流化床干燥器。在后者的情况下,反应时间可能比其他实施方案更短。
当使用卧式干燥器时,将干燥器设置成相对于地面具有几度倾斜角以使产品流合适地通过干燥器往往是有利的。该角度可以是固定的,或者可以是可调节的,且通常为0至10度、优选为1至6度、最优选为2至4度。
在本发明的一个实施方案中,使用在一个装置中具有两个不同加热区的接触式干燥器。例如,可使用仅具有一个加热区或具有两个加热区的Nara桨式干燥器。使用具有两个或更多个加热区的干燥器的优点在于,可将热后处理和/或后表面交联的不同阶段结合起来。
在本发明的一个优选实施方案中,使用具有高温(hot)第一加热区的接触式干燥器,所述高温第一加热区之后在同一干燥器内接有保温区。这一设置允许第一加热区中产物温度的快速升高和多余流体的蒸发,而该干燥器的剩余部分正好保持产物温度稳定以完成反应。
在本发明的另一个优选实施方案中,使用具有温热第一加热区的接触式干燥器,所述温热第一加热区之后接有高温加热区。在第一温热区中,进行或完成热后处理,而表面后交联在随后的高温区进行。
在一个典型的实施方案中,使用仅有一个温度区的桨式加热器。
本领域技术人员将根据所需成品的性能和可由聚合步骤得到的基础聚合物的质量来选择这些设备的任一种。
热表面后交联可在干燥器本身中通过加热夹套、吹入温热空气或蒸汽进行。同样合适的为顺流式干燥器,例如柜式干燥器、旋转管式炉或可加热螺杆。特别有利的是在流化床干燥器中混合并干燥。
优选的热表面后交联温度为100至180℃、优选为120至170℃、更优选为130至165℃、最优选为140至160℃。在反应混合器或干燥器中在此温度下的优选停留时间优选为至少5分钟、更优选为至少20分钟、最优选为至少40分钟且通常为至多120分钟。
可优选在热表面后交联之后冷却聚合物颗粒。冷却优选在接触式冷却器中进行,更优选在桨式冷却器中进行,最优选在圆盘式冷却器中进行。合适的冷却器为,例如,Hosokawa
Figure GDA0004051061750000161
卧式桨式冷却器(Hosokawa Micron GmbH;Leingarten;Germany)、Hosokawa />
Figure GDA0004051061750000162
圆盘式冷却器(Hosokawa Micron GmbH;Leingarten;Germany)、
Figure GDA0004051061750000163
冷却器(Metso Minerals Industries Inc.;Danville;U.S.A.)和Nara桨式冷却器(NARA Machinery Europe;Frechen;Germany)。此外,还可以使用流化床冷却器。
聚合物颗粒在冷却器中冷却至20至150℃、优选为40至120℃、更优选为60至100℃、最优选为70至90℃的温度。优选使用温水进行冷却,特别是在使用接触式冷却器时。
为了改良性能,可对吸水性聚合物颗粒进行涂布和/或任选地润湿,如例如WO2016124905中记载的。可使用用于热后处理的内流化床、外流化床和/或外混合器和/或单独的涂布器(混合器)来涂布吸水性聚合物颗粒。此外,冷却器和/或单独的涂布器(混合器)可用于涂布/润湿表面后交联的吸水性聚合物颗粒。吸水性聚合物颗粒可以进一步选择性地团聚。团聚可以在聚合后的任何方法步骤之后进行。
吸水性聚合物颗粒可以进一步用水和/或蒸汽润湿,以改善其破损稳定性和其带静电的倾向。水分含量优选为至少1重量%,更优选为2至20重量%,最优选为5至12重量%,基于吸水性聚合物颗粒计。
用于控制收集性能和提高渗透性(SFC或GBP)的合适涂料为,例如,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。用于改善颜色稳定性的合适涂料为,例如还原剂、螯合剂和抗氧化剂。用于粉尘粘结的合适涂料为例如多元醇。用于抵抗不期望的聚合物颗粒结块倾向的合适涂料为例如气相二氧化硅(如
Figure GDA0004051061750000177
200)和表面活性剂(如/>
Figure GDA0004051061750000178
20)。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、二和单磷酸或其水溶性盐、
Figure GDA0004051061750000179
FF7、/>
Figure GDA00040510617500001710
Figure GDA00040510617500001711
818UP和/>
Figure GDA00040510617500001712
20。
下文描述了优选实施方案:
如图6所示,干燥气体经位于喷雾干燥器顶部的气体分布器(3)进料。干燥气体经袋式过滤器或旋风装置(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7所示,喷雾干燥器的出口温度优选在圆柱体部分末端沿圆周的三个点处测量。单个测量值(43)用于计算圆柱型喷雾干燥器出口温度的平均值。
在本发明的一个实施方案中,干燥气体回路被加热并启动单体溶液的计量加入。从这时起,通过调节经热交换器(20)的气体入口温度来将喷雾干燥器的出口温度控制为至少115℃,优选至少117℃,更优选118℃。气体入口温度为至少169℃,优选为至少173℃,更优选为至少176℃,最优选为179℃。
在一个优选的实施方案中,单体分离装置(38)用于将来自冷凝塔(12)的单体再循环到单体进料(35)中。该单体分离装置为,例如特别是微滤、超滤、纳滤和渗透膜装置的组合,以将单体与水和聚合物颗粒分离。合适的膜分离器系统记载于例如专著“Membranen:Grundlagen,Verfahren und Industrielle Anwendungen”,K.Ohlrogge和K.Ebert,Wiley-VCH,2012(ISBN:978-3-527-66033-9)中。
产品聚集在内流化床(27)中。经调节的内流化床气体经管线(25)进料至内流化床(27)。在本发明的一个实施方案中,气体优选具有105℃、更优选106℃的温度。内流化床气体的相对湿度优选通过冷凝塔(12)中的温度并使用莫利尔图(Molier diagram)来控制。
喷雾干燥器废气在除尘装置(9)中过滤,然后进入冷凝塔(12)进行骤冷/冷却。在除尘(9)之后,可使用用于预热冷凝塔(12)之后的气体的同流热交换器系统。除尘装置(9)可示踪加热至优选为80至180℃、更优选为90至150℃、最优选100至140℃的温度。
除尘装置的实例为袋式过滤器、薄膜、旋风分离器、粉尘压实器,并且例如记载于例如专著“Staubabscheiden”,F.
Figure GDA0004051061750000183
Georg Thieme Verlag,Stuttgart,1988(ISBN978-3137122012)和“Staubabscheidung mit Schlauchfiltern und Taschenfiltern”,F.
Figure GDA0004051061750000184
H.Dietrich和W.Flatt,Vieweg,Braunschweig,1991(ISBN 978-3540670629)中。
最优选为旋风分离器,例如来自LTG Aktiengesellschaft的ZSA/ZSB/ZSC型旋风分离器/离心分离器和来自Ventilatorenfabrik Oelde GmbH,Camfil FarrInternational和Mi-kroPul GmbH的旋风分离器。
通过控制冷凝塔(12)内的(恒定)填充水平将过量的水泵出冷凝塔(12)。冷凝塔(12)内的水通过骤冷喷嘴(11)相对于气体逆流泵送并通过热交换器(13)冷却,以使冷凝塔(12)内的温度优选为40至71℃、更优选为46至69℃、最优选为49至65℃且甚至更优选为51至60℃。通过计量加入中和剂,将冷凝塔(12)内的水调节为碱性pH,以洗去单体a)的蒸汽。来自冷凝塔(12)的水溶液可被送回以制备单体溶液。
冷凝塔废气可以分流到气体干燥装置(37)和经调节的内流化床气体(27)。
气体干燥装置的原理记载于专著“Leitfaden für Lüftungs-und Klimaanlagen-Grundlagen der Thermodynamik Komponenten einer Vollklimaanlage Normen undVorschriften”,L.Keller,Oldenbourg Industrieverlag,2009(ISBN 978-3835631656)中。
作为气体干燥装置,可以使用例如与气体除雾器或液滴分离器(除雾器)结合的空气气体冷却系统,所述液滴分离器例如用于水平流的液滴叶片型分离器(如购自MuntersAB,Sweden的DH 5000型)或用于垂直流的液滴叶片型分离器(如购自Munters AB,Sweden的DV 270型)。叶片型除雾器通过惯性撞击将液滴从连续气流中除去。当夹带液滴的气体通过叶片的正弦路径时,密度较大的液滴不能通过,因此在叶片每次转动时,这些液滴撞击到叶片表面上。多数液滴粘附于叶片壁。当液滴在相同位置撞击叶片时,则产生聚集。然后聚集的液滴因重力而向下排出。
作为空气气体冷却系统,可以使用任何气/气或气/液热交换器。优选密封板式热交换器。
在气体干燥装置(37)中冷凝的水可以部分地用作冷凝塔(12)的洗涤水或丢弃。
气体温度由热交换器(20)和(22)控制。热的干燥气体通过气体分布器(3)进料至并流式喷雾干燥器。气体分布器(3)优选由一组板组成,所述板根据干燥气体的量提供优选为1至100mbar、更优选为2至30mbar、最优选为4至20mbar的压降。如果需要,也可以通过使用气体喷嘴或折流板将湍流和/或离心速度引入干燥气体中。
将经调节的内流化床气体通过管线(25)进料至内流化床(27)。流化床气体的蒸汽含量可通过冷凝塔(12)中的温度进行控制。内流化床(27)中的产品储量可通过旋转阀(28)的旋转速度进行控制。
选择内流化床(27)中气体的量,以使颗粒在内流化床(27)中自由移动和湍动。内流化床(27)中的产品高度使用气体时比没有使用气体时高至少10%、更优选至少20%、更优选至少30%、甚至更优选至少40%。
产品经旋转阀(28)从内流化床(27)中排出。内流化床(27)中的产品储量可经旋转阀(28)的旋转速度控制。筛(29)用于筛除筛渣/团块。
单体溶液优选通过下述过程制备:首先将单体a)与中和剂混合,然后再与交联剂b)混合。通过使用热交换器及在回路中泵送,将中和过程的温度控制为优选5至60℃、更优选8至40℃、最优选10至30℃。优选地在泵之后的回路中使用过滤器装置。如图6所示,借助静态混合器(31)和(32)将引发剂经管线(33)和(34)计量加入滴液器上游的单体溶液中。优选地经管线(33)加入温度优选为5至60℃、更优选为10至50℃、最优选为15至40℃的过氧化物溶液,并优选地经管线(34)加入温度优选为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。各引发剂优选地泵入回路中,并且经控制阀计量加入至各滴液器装置。优选地,在静态混合器(32)之后使用第二过滤器装置。在液滴化之前,混有完整引发剂包的单体溶液在管道中的平均停留时间优选少于60秒、更优选少于30秒、最优选少于10秒。
如WO 2016/134905 A1的图4所示,为了将单体溶液计量加入至喷雾干燥器的顶部中,优选使用三个滴液器装置。然而,可使用为优化方法通量和产品质量所需的任意数量的滴液器。因此,在本发明中,使用至少一个滴液器,且可使用几何学上允许的尽可能多的滴液器。
如WO 2016/134905 A1的图7所示,滴液器装置包含具有用于滴液器盒(49)的开口的外管(47)。滴液器盒(49)与内管(48)连接。内管(48)的端部具有PTFE挡板(50)作为封口,可在方法操作过程中向外管(51)推进和推出以实现维护目的。
如WO 2016/134905 A1的图8所示,滴液器盒(57)的温度通过流动通道(55)中的水控制在优选5至80℃、更优选10至70℃、最优选30至60℃。
优选地,滴液器盒具有10至2000个孔、更优选具有50至1500个孔、最优选具有100至1000个孔。孔径的面积为1900至22300μm2、更优选为7800至20100μm2、最优选为11300至17700μm2。孔可为圆形、矩形、三角形或任意其他形状。优选圆形孔,其孔尺寸为50至170μm、更优选为100至160μm、最优选为120至150μm。孔长度与孔直径之比优选为0.5至10、更优选为0.8至5、最优选为1至3。当使用入口孔通道时,液滴板(53)可具有比孔长度更大的厚度。液滴板(53)优选长且窄,如WO2008/086976 A1所记载。可使用多排孔每液滴板,优选1至20排,更优选2至5排。
滴液器盒(57)由流动通道(56)和两个液滴板(53)组成,所述流动通道(56)基本上没有用于均匀分散预混单体和引发剂溶液的静止体积(stagnant volume)。液滴板(53)具有成角度的构造,角度优选为1至90°、更优选为3至45°、最优选为5至20°。每个液滴板(53)优选地由耐热和/或耐化学的材料制成,例如不锈钢;聚醚醚酮;聚碳酸酯;聚芳基砜,例如聚砜或聚苯砜;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。还可以使用WO 2007/031441 A1中公开的带涂层的液滴板。液滴板材料的选择不受限制,只是必须形成液滴,并且优选地使用不会在表面催化聚合开始的材料。
滴液器盒的布置优选地旋转对称或均匀地分布在喷雾干燥器中(例如参见WO2016/134905 A1的图4至图5)。
在一个优选的实施方案中,液滴板(53)的角度构造为中间低于外侧,例如:4a=3°,4b=5°且4c=8°(WO 2016/134905 A1的图6)。
每个滴液器装置的包括引发剂溶液的单体的通量优选为10至4000kg/h、更优选为100至1000kg/h、最优选为200至600kg/h。每个孔的通量优选为0.1至10kg/h、更优选为0.5至5kg/h、最优选为0.7至2kg/h。
本发明提供了吸水性聚合物颗粒H。
在一个实施方案中,吸水性聚合物颗粒H具有38g/g至85g/g、优选40g/g至80g/g、更优选42g/g至75g/g的CRC。
在本发明的一个实施方案中,吸水性聚合物颗粒H的涡旋为40s或更小,优选为35s或更小,更优选为30s或更小。
根据本发明,吸水性聚合物颗粒H的涡旋为5至40s,优选为8至35s。
根据本发明,吸水性聚合物颗粒H的AUL(21g cm-2)为22g/g至60g/g,优选为25g/g至60g/g,更优选为27g/g至58g/g,最优选为至少28g/g至55g/g。
根据本发明,在吸收芯(80)内的吸水性聚合物颗粒H的VAUL(τ=21g cm-2)为1000s或更小,优选为700s或更小,更优选为500s或更小。
在本发明的一个实施方案中,流体吸收芯(80)包含的吸水性聚合物颗粒H的T20为1000s或更小,优选为900s或更小,更优选为800s或更小,最优选为700s或更小。
本发明的流体吸收芯(80)包含的吸水性聚合物颗粒H的FSC(1分钟)为至少25g/g/s,优选为至少27g/g/s,更优选为至少28g/g/s,最优选为至少30g/g/s。
本发明的流体吸收芯(80)内的吸水性聚合物颗粒H的SAP-再润湿量(3分钟)为1.5g或更小,优选为1.3g或更小,更优选为1.1g或更小,最优选为1.0g或更小。
吸水性聚合物颗粒H的圆度为0.79至0.85,优选为0.80至0.85,更优选为0.80至0.84,最优选为0.80至0.83。圆度是体积平均圆度。
本发明的流体吸收芯(80)内的吸水性聚合物颗粒H的可提取物含量(16h)为10重量%或更少,优选为8.5重量%或更少,更优选为7重量%或更少,最优选为6重量%或更少。
根据本发明,吸水性聚合物颗粒H是表面交联的。
吸水性聚合物颗粒H特别适用于流体吸收芯(80),所述流体吸收芯(80)包括至少一个吸收层,该层包含至少80重量%的吸水性聚合物颗粒、0至10重量%的胶粘剂和0至10重量%的纤维材料,其中吸收层内的吸水性聚合物颗粒是涡旋为40s或更小且圆度为0.79至0.85和/或CRC为38g/g至85g/g的吸水性聚合物颗粒H。
优选地,流体吸收芯(80)包括至少两个吸收层——上层(91)和底层(92),其中至少底层(92)包含吸水性聚合物颗粒H。
优选地,吸水性聚合物颗粒H的CRC为40g/g至80g/g。
优选地,所述吸水性聚合物颗粒H的圆度为0.80至0.85。
优选地,吸水性聚合物颗粒H的可提取物(16h)的含量为10重量%或更小。
优选地,吸水性聚合物颗粒H的VAUL(τ=21g cm-2)为1000s或更小。
优选地,吸水性聚合物颗粒H的T20为1000s或更小。
优选地,吸水性聚合物颗粒H的FSC(1分钟)为至少25g/g/s。
优选地,吸水性聚合物颗粒H的SAP-再润湿量(3分钟)为1.5g或更小。
优选地,将无纺材料夹在上层(91)和底层(92)之间。
优选地,根据说明书中公开的方法测量的吸收芯的注水时间为28s或更短,并且注水再润湿量为3.5g或更小。
优选地,根据说明书中公开的方法测量的吸收芯的液体扩散长度为至少245mm,总透湿时间为45s或更短,并且总再润湿量为40g或更小。
流体吸收芯(80)——吸收性纸
本发明的吸收芯(80)包括至少一层、优选至少两层的吸水性聚合物颗粒。至少两层吸水性聚合物颗粒中的一层置于顶侧(91)上,另一层置于底部(92)上。
将第一吸水性聚合物或吸水性聚合物的共混物(91)洒在无纺材料(94)的一侧上。将胶粘剂(93)施加到上层(顶层织物层)(95)。将织物层(95)与无纺物(94)带有吸水性聚合物(91)的一侧层压。将第二吸水性聚合物(92)洒在无纺物(94)的另一侧。将胶粘剂(93)施加到底层(下层织物层)(96)。将织物层(96)与无纺物(94)带有吸水性聚合物(92)的一侧层压。
图4示出了本发明的吸收芯。
为了提高流体吸收芯(80)的整体性,芯可任选地具有覆盖物(86)(例如织物包覆物)。该覆盖物(86)可位于流体吸收芯(80)的顶部和/或底部,通过本领域技术人员已知的热熔、超声粘合、热结合或粘合技术的结合在侧面接合处粘合和/或在末端接合处粘合。此外,该覆盖物(86)可用一体的材料片层包括整个流体吸收芯,从而起到包覆作用。包覆可为整体包覆、部分包覆或C-包覆。
本发明的吸收芯(80)的一个实施方案的示意图如图4所示。
芯覆盖物(86)的材料可包括任何已知类型的基材,包括无纺物、网状物、外衣(garment)、纺织品、膜、织物和两种或更多种基材或网状物的层压物。芯覆盖材料可包含天然纤维,例如纤维素、棉花、亚麻、亚麻布、大麻、羊毛、蚕丝、毛皮、毛发和天然存在的矿物纤维。芯覆盖材料还可包括合成纤维,例如人造纤维和莱赛尔(lyocell)纤维(源自纤维素)、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、聚氨酯及其结合物。优选地,芯覆盖物(86)包含合成纤维或织物。
纤维可为单组分的或多组分的。多组分纤维可包括均聚物、共聚物或其共混物。
根据本发明,吸收芯(80)包括至少两层薄而软的单层(91,92)的合适吸收材料。这些层中的每一层在宏观上是二维的和平面的,并且与其他维度相比具有非常薄的厚度。所述层可在整个层中掺入超吸收材料。
所述层可以具有不同的含量和不同的吸水性聚合物材料,所述吸水性聚合物材料的含量为90至100重量%,优选95至100重量%,更优选98至100重量%。
优选地,层(91,92)例如通过添加胶粘剂(93)或通过机械、热或超声粘合或其组合而分别连接至顶层和/或底层(95,96),其中优选胶粘剂。
根据本发明的另一个实施方案,层(91)和/或(92)中的至少一个包含至少两种吸水性聚合物颗粒的共混物。
此外,优选将吸水性聚合物颗粒置于芯(80)内,尤其是置于例如通过至少一种胶粘剂支撑的离散区域、腔室或袋中的各层(91,92)内。吸水性聚合物材料施用到吸收芯、特别是相应层(91,92)中的技术是本领域技术人员已知的,并且可为容积法、重量损失法或重量法。已知的技术包括通过振动系统、单个和多个螺旋系统、配料辊、称量带、流化床体积系统和重力喷洒和/或喷雾系统的施用。其他嵌入技术为施用流体吸收聚合物材料的降落配料系统同一和对立气动式应用(consensus and contradictory pneumatic application)或真空印刷法。
在最大尿布(尺寸L)的情况下,流体吸收芯(80)内的吸水性聚合物颗粒的量为100至500gsm、优选200至400gsm、更优选250至300gsm,其中各层含有至少50gsm吸水性聚合物颗粒,优选至少100gsm吸水性聚合物颗粒。
吸收芯(80)还可以包括至少一层其他材料层,例如短纤维空气铺设(air-laid)无纺材料(94);无纺材料,如聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚酯等;纤维素纤维材料,例如本领域已知的纸组织或毛巾、蜡涂的纸、瓦楞纸材料等;或短纤浆。所述层还可以掺入双组分粘合纤维。
吸收芯(80)内的无纺物(94)通常是例如由热风结合法制成的单层。该无纺物(94)的总基重为约10至100gsm、优选为40至60gsm。
吸收芯(80)还可包括至少两层织物层(95,96)。织物层不限于织物材料(例如纸),它也指无纺物。
所述层(95,96)的材料可包括任何已知类型的基材,包括网状物、外衣、纺织品和膜。织物层(95,96)可包含天然纤维,例如纤维素、棉花、亚麻、亚麻布、大麻、羊毛、蚕丝、毛皮、毛发和天然存在的矿物纤维。织物层(95,96)还可包括合成纤维,例如人造纤维和莱赛尔(lyocell)纤维(源自纤维素)、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、聚氨酯及其结合物。优选地,织物层包含纤维素纤维。优选的是,织物层由>45gsm的约50%的木浆和50%的化学粘胶纤维制成,以提供拉伸强度和完整性。
根据本发明,上织物层和下织物层(95、96)各自的总基重为10至100gsm,优选为30至80gsm。
根据本发明,流体吸收芯(80)优选包含不超过20重量%的胶粘剂,优选不超过10重量%的胶粘剂,更优选不超过5重量%的胶粘剂。优选地,胶粘剂是热熔胶粘剂。
吸收芯(80)的总基重范围分别为约150gsm至约2000gsm,优选为约300gsm至约750gsm,并且更优选为约500gsm至约650gsm。
根据本发明,流体吸收芯(80)包括至少一个吸收层,该层包含至少80重量%的吸水性聚合物颗粒,优选至少90重量%、更优选至少95重量%、最优选至少98重量%的吸水性聚合物颗粒;0至10重量%的胶粘剂,优选0至5重量%的胶粘剂,和0至10重量%、优选0至5重量%、更优选0至2重量%的纤维材料,其中吸收层内的吸水性聚合物颗粒是涡旋为40s或更小且圆度为0.79至0.85和/或CRC为38g/g至85g/g的吸水性聚合物颗粒H。
根据本发明,优选的是,流体吸收芯(80)包含至少两层吸收层——上层(91)和底层(92),其中至少底层(92)包含涡旋为40s或更小且圆度为0.79至0.85和/或CRC为38g/g至85g/g的吸水性聚合物颗粒H。上层(91)和底层(下层)(92)的各层均包含至少80重量%的吸水性聚合物颗粒,优选至少90重量%、更优选至少95重量%、最优选至少98重量%的吸水性聚合物颗粒;0至10重量%的胶粘剂,优选0至5重量%的胶粘剂和0至10重量%、优选0至5重量%、更优选0至2重量%的纤维材料。
在本发明的一个优选的实施方案中,吸水性聚合物颗粒H的CRC为38g/g至85g/g,优选为40g/g至80g/g,更优选为42g/g至75g/g。
在本发明的一个实施方案中,吸水性聚合物颗粒H的涡旋为40s或更小,优选为35s或更小,更优选为30s或更小。
在本发明的另一个优选实施方案中,吸水性聚合物颗粒H的涡旋为5至40s,优选为8至35s。
根据本发明,吸水性聚合物颗粒H的AUL(21g cm-2)为22g/g至60g/g,优选为至少25g/g至60g/g,更优选为27g/g至58g/g,最优选为至少28g/g至55g/g。
根据本发明,在吸收芯(80)内的吸水性聚合物颗粒H的VAUL(τ=21g cm-2)为1000s或更小,优选为700s或更小,更优选为500s或更小。
在本发明的一个实施方案中,流体吸收芯(80)包含T20为1000s或更小、优选900s或更小、更优选800s或更小、最优选为700s或更小的吸水性聚合物颗粒H。
本发明的流体吸收芯(80)包括FSC(1分钟)为至少25g/g/s、优选至少27g/g/s、更优选至少28g/g/s、最优选至少30g/g/s的吸水性聚合物颗粒H。
本发明的流体吸收芯(80)内的吸水性聚合物颗粒H的SAP-再润湿量(3分钟)为1.5g或更小,优选为1.3g或更小,更优选为1.1g或更小,最优选为1.0g或更小。
本发明的流体吸收芯(80)包含圆度为0.79至0.85、优选0.80至0.85、更优选0.80至0.84、最优选0.80至0.83的吸水性聚合物颗粒H。圆度为体积平均圆度。
本发明的流体吸收芯(80)内的吸水性聚合物颗粒H的可提取物含量(16h)为10重量%或更少,优选8.5重量%或更少,更优选7重量%或更少,最优选6重量%或更少。
根据本发明,吸水性聚合物颗粒H是表面交联的。
本发明优选的一种流体吸收芯(80)在下层(92)内包含CRC为38g/g至85g/g且涡旋为40s或更小、优选CRC为40g/g至80g/g且涡旋为35s或更小、更优选CRC为42g/g至75g/g且涡旋为35s或更小的吸水性聚合物颗粒H。
还优选的是本发明的流体吸收芯(80)在下层(92)内包括涡旋为40s或更小且圆度为0.79至0.85、优选涡旋为35s或更小且圆度为0.80至0.85、更优选涡旋为35s或更小且圆度为0.80至0.84的吸水性聚合物颗粒H。
本发明优选的另一种流体吸收芯(80)在下层(92)内包括CRC为38g/g至85g/g且涡旋为40s或更小且圆度为0.79至0.85、优选CRC为40g/g至80g/g且涡旋为35s或更小且圆度为0.80至0.85、更优选CRC为42g/g至75g/g且涡旋为35s或更小且圆度为0.80至0.84的吸水性聚合物颗粒H。
涡旋和CRC可例如通过改变吸水性聚合物颗粒的交联密度或粒度分布来改变。
根据本发明的一个实施方案,本发明的流体吸收芯(80)的注水时间为28s或更短,优选为26s,更优选为25s或更短,并且流体吸收芯(80)的注水再润湿量为3.5g或更小,优选3.3或更小,根据本文公开的方法“注水试验”测量。
本发明的吸收芯非常快地吸收流体(注水时间),同时再润湿量较低。这意味着被吸收的流体即使在压力下也能被迅速吸收并保持在芯中。
根据本发明,流体吸收芯(80)的液体扩散长度为至少245mm,优选至少250mm,更优选高于260mm,最优选高于270mm;总透湿时间为50s或更短,优选为48s或更短,更优选为45s或更短;并且总再润湿量为40g或更小,优选为35g或更小,更优选为30g或更小,根据本说明书中公开的方法“透湿/再润湿”测量。
特别地,至少245mm的液体扩散长度表明,本发明的吸收芯内的流体分布在整个芯中。流体不会仅进入芯的一小部分。因此使用了整个芯区域,并防止了凝胶阻塞。
流体吸收芯(80)通常具有均匀的尺寸或轮廓。合适的流体吸收芯也可以具有型面结构,涉及芯的形状和/或吸水性聚合物颗粒的含量和/或吸水性聚合物颗粒的分布和/或不同层的维度(如果存在分层的流体吸收芯的话)。
在俯视图(x-y维度)中,芯的形状可以为矩形、有较窄裆部区域的剖面形状或任何其他形状。
流体吸收芯(80)的俯视面积优选为至少200cm2、更优选至少250cm2、最优选至少300cm2。俯视面积是与上层渗液层面对面的芯的部分。
流体吸收芯可以包括通常存在于本领域已知的流体吸收制品中的其他添加物。示例性添加物为用于增强和稳定流体吸收芯的纤维。优选地,使用聚乙烯来增强流体吸收芯。
用于增强流体吸收芯的其他合适的稳定剂为用作粘合剂的材料。
通过改变在流体吸收芯的不同区域中使用的粘合剂材料的种类或粘合剂量,可以获得有分布的稳定。例如,可在流体吸收芯的区域中使用具有不同熔融温度的不同粘合剂材料,例如在芯的中心区域使用较低的熔点,而在远端区域使用较高的熔点。
合适的粘合剂材料可以为粘着的或非粘着的纤维、连续地或非连续挤出纤维、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物。
此外,通常加入热塑性组合物以提高芯层的整体性。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热熔性胶粘剂,所述热熔性胶粘剂含有至少一种热塑性聚合物和热塑性稀释剂如增粘剂、增塑剂或其他添加剂如抗氧化剂。热塑性组合物还可包含压敏热熔性胶粘剂,所述压敏热熔性胶粘剂包含例如结晶聚丙烯和无定形的聚α-烯烃或苯乙烯嵌段共聚物以及蜡的混合物。
关于气味控制,任选地加入香料和/或气味控制添加剂。合适的气味控制添加剂是在本领域中已知的减少在穿戴流体吸收制品时随时间所产生的气味的所有物质。因此,合适的气味控制添加剂为无机材料,如沸石、活性炭、膨润土、硅石、气相二氧化硅(aerosile)、硅藻土、粘土;螯合剂,如乙二胺四乙酸(EDTA)、环糊精、氨基多甲酸(aminopolycarbonic acid)、乙二胺四亚甲基膦酸、氨基磷酸盐、多官能芳香族化合物、N,N-二琥珀酸。合适的气味控制添加剂还为抗微生物剂。
合适的气味控制添加剂还为具有酸酐基团的化合物,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,如抗坏血酸、苯甲酸、柠檬酸、水杨酸或山梨酸;以及具有酸基团的单体的流体可溶性聚合物;C3-C5单不饱和羧酸的均聚物或共聚物。
最新的进展提出添加湿度指示添加剂。
合适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氢化蓖麻油的混合物。优选地,湿度指示添加剂的量相对于流体吸收芯的重量计为约0.0001至2重量%。
根据本发明,吸收芯(80)包括顶层(91)和底层(92)的吸水性聚合物颗粒,各层每平方米含有100-200g(g/m2或gsm),优选120-160gsm,最优选130-150gsm的吸水性聚合物颗粒。这两层用1至0.2gsm、优选0.7至0.3gsm、更优选0.6至0.4gsm的热熔性胶粘剂胶合(93)在100至30gsm、优选80至40gsm、更优选45至60gsm热风粘合的无纺材料(94)上,然后用以2.4至1.0gsm、优选2.3至1.5gsm、更优选2.2至1.8gsm施用在表面的热熔胶夹在位于顶部(95)和底部(96)的两层70至20gsm、优选60至30gsm、更优选40至50gsm压缩的织物层之间。对于顶层和底层,所用的总热熔胶均为2.5g/m2。编号参见图4。
下面描述了制造吸收性纸层压芯的标准方法:
将胶粘剂(2)(优选热熔胶粘剂)喷涂到织物(1)(例如,压缩的织物)上。
使用辊式给料机(市售可得的SAP辊式给料机类型)将超吸收性SAP(3)或(4)或两者施加到高度蓬松的无纺材料ATB(7)(例如热风粘合的聚酯无纺物)上。然后在位置(10)处将含有SAP的无纺物与已施加胶粘剂的织物层(1)层压。
将胶粘剂(8)(优选为热熔胶)喷涂到织物(9)上。将超吸收性SAP(5)或(6)或两者都施加至高度膨松的无纺材料ATB(7)的另一侧。然后在位置(15)处将包含SAP的无纺物与施加了胶粘剂的织物层(9)层压。
这样得到了一个5层的吸收性纸结构;最后,用分切机(11)将层压物切成所需的宽度。编号参考图2:
根据本发明,优选的吸收芯(80)包括顶层(91)和底层(92)的吸水性聚合物颗粒,每层包含130克/平方米(g/m2或gsm)的吸水性聚合物颗粒,其中在两层(91)和(92)之间具有50g/m2热风粘合的无纺材料(94)。然后使用以2.5g/m2施用至表面的热熔胶(93)将这两层夹在位于顶部(95)和底部(96)的两层45g/m2压缩的织物层之间。对于顶层和底层,所用的总热熔胶均为2.5g/m2。编号参见图4。
流体吸收芯的密度为0.1至0.25g/cm3,优选为0.1至0.28g/cm3。在尿布的情况下,流体吸收芯的厚度为1至8mm,优选为1至5mm,更优选为1.5至3mm,在成人失禁产品的情况下为3至15mm。
流体吸收制品
根据本发明,本发明的流体吸收芯为流体吸收制品的一部分。
根据本发明,流体吸收制品包括:
(A)上层渗液层(89),
(B)下层不渗液层(83),
(C)位于(89)与(83)之间的本发明的流体吸收芯(80),其包含至少一层,其中该层包含0至10重量%的纤维材料和90至100重量%的吸水性聚合物颗粒;
优选0至5重量%的纤维材料和95至100重量%的吸水性聚合物颗粒;
更优选0至5重量%的纤维材料和95至100重量%的吸水性聚合物颗粒;最优选0重量%的纤维材料和100重量%的吸水性聚合物颗粒;
基于吸水性聚合物材料和纤维材料的总和计,
(D)任选的收集分布层(70),其位于(A)和(C)之间,
(F)其他任选的组件。
根据本发明的另一个实施方案,流体吸收制品包括:
(A)上层渗液层(89),
(B)下层不渗液层(83),
(C)位于(89)与(83)之间的本发明的流体吸收芯(80),其包含至少两层,其中每层包含0至10重量%的纤维材料和90至100重量%的吸水性聚合物颗粒;
优选0至5重量%的纤维材料和95至100重量%的吸水性聚合物颗粒;
更优选0至5重量%的纤维材料和95至100重量%的吸水性聚合物颗粒;最优选0重量%的纤维材料和100重量%的吸水性聚合物颗粒;
基于吸水性聚合物材料和纤维材料的总和计,
(D)任选的收集分布层(70),其位于(A)和(C)之间,
(F)其他任选的组件。
流体吸收芯(80)布置在上层渗液层(89)和下层不渗液层(83)之间。
流体吸收制品应理解为意指,例如,成人用的失禁垫和失禁短内裤或婴儿用的尿布或训练裤。合适的流体吸收制品包括流体吸收组合物,所述流体吸收组合物包含纤维材料和任选地吸水性聚合物颗粒,以形成用于基底、层、片层和/或流体吸收芯的纤维网或基材。
合适的流体吸收制品由若干层组成,其各个元件优选地必须显示出确定的功能参数,例如上层渗液层(89)的干燥性;下层不渗液层(83)的蒸汽渗透性而不湿润透过;柔性的、蒸汽可渗透的薄的流体吸收芯(80),其显示出快的吸收速率并能保留最大量的体液;以及位于上层(89)和芯(80)之间任选的收集分布层(70),其用作排出体液的输送和分布层。这些单独元件结合,使所得流体吸收制品满足全部的标准,例如面对使用者的一侧的柔性、水蒸气可透气性、干燥性、穿着舒适度和保护性,以及服装侧的关于液体保留、再润湿和防止润湿透过。这些层的特定结合提供了一种给予消费者高保护水平以及高舒适度的流体吸收制品。
制造流体吸收制品的方法例如在以下出版物和其中引用的文献中进行了描述,并明确地纳入本发明中:EP 2 301 499 A1、EP 2 314 264 A1、EP 2 387 981 A1、EP 2 486901 A1、EP 2 524 679 A1、EP 2 524 679 A1、EP 2 524 680 A1、EP 2 565 031 A1、US 6,972,011、US 2011/0162989、US2011/0270204、WO 2010/004894 A1、WO 2010/004895 A1、WO2010/076857 A1、WO2010/082373 A1、WO 2010/118409 A1、WO 2010/133529 A2、WO 2010/143635 A1、WO2011/084981 A1、WO 2011/086841 A1、WO 2011/086842 A1、WO 2011/086843A1、WO2011/086844 A1、WO 2011/117997 A1、WO 2011/136087 A1、WO 2012/048879 A1、WO2012/052173 A1和WO 2012/052172 A1。
图5是本发明流体吸收制品的示意图:
流体吸收制品包括吸收芯(80),所述吸收芯(80)包含任选地夹在至少两层织物层——顶层(95)和底层(96)——之间的至少两层吸水性聚合物颗粒——上层(91)、底层(92),以及至少一层夹在所述至少两层吸水性聚合物颗粒(91,92)之间的无纺材料(94)(例如高度膨松的热风粘合的无纺材料)。所述层任选地彼此连接(93),例如通过胶粘剂、超声粘合或任何其他合适的方法。总的芯结构(80)任选地被其他无纺片层或织物层(86)所包围/包覆,即所谓的芯包覆,也任选地通过胶粘剂连接到夹层结构的吸收芯(80)上。
此外,吸收制品还包括收集分布层(70)和下层不渗液层(83),所述收集分布层(70)位于芯(80)或芯包覆层(86)的上面,相应地位于上层渗液片层(89)(例如压花纺粘无纺材料)的下面。还可以存在裤腿封口(leg cuff)(81)和一些弹性件(88)。
渗液片层或渗液层(89)
渗液片层(89)是直接与皮肤接触的层。因此,渗液片层(89)优选对消费者的皮肤帖合、感觉柔软且没有刺激。通常,术语“渗液”应理解为允许液体即体液(例如尿液、月经和/或阴道分泌物)容易地透过其厚度。渗液片层(89)的主要功能是收集穿戴者的体液并将其输送至流体吸收芯。通常,渗液层由本领域已知的任何材料形成,例如无纺材料、膜或其结合物。合适的渗液片层(89)由常规的合成或半合成的纤维或双组分纤维或聚酯的膜、聚烯烃、人造纤维或天然纤维或其任意结合物构成。在无纺材料的情况下,纤维通常应使用粘合剂(例如聚丙烯酸酯)粘合。另外,渗液片层可含有弹性组合物,因而显示出允许在一个或两个方向上被拉伸的弹性特性。
合适的合成纤维由下列物质制成:聚氯乙烯;聚氟乙烯;聚四氟乙烯;聚偏二氯乙烯;聚丙烯酸化物;聚乙酸乙烯酯;聚乙酸乙基乙烯酯;不溶或可溶的聚乙烯醇;聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯;聚酰胺;聚酯;聚氨酯;聚苯乙烯等。
膜的实例为多孔成型热塑性膜、多孔塑料膜、液压成型的热塑性膜、网状热塑性膜、多孔泡沫、网状泡沫和热塑性网布。
合适的改性的或未改性的天然纤维的实例包括棉花、蔗渣、粗羊毛、亚麻、蚕丝、羊毛、木浆、化学改性的木浆、黄麻、人造纤维、乙基纤维素以及乙酸纤维素。
纤维材料可仅包含天然纤维或合成纤维或其任意结合物。优选的材料为聚酯、人造纤维及其共混物、聚乙烯和聚丙烯。作为流体吸收组合物的一种组分的纤维材料可为亲水性纤维、疏水性纤维或可为亲水性纤维和疏水性纤维的结合物。对流体吸收组合物内的亲水/疏水的比率以及相应地亲水纤维和疏水纤维的量的选择将取决于所得流体吸收组合物的流体处理特性和吸水性聚合物颗粒的量。
亲水性纤维的实例为纤维素纤维、改性纤维素纤维、人造纤维、聚酯纤维如聚对苯二甲酸乙二醇酯、亲水性尼龙等。亲水性纤维也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纤维获得。因此,亲水性热塑性纤维来源于通过表面活性剂处理或二氧化硅处理的聚烯烃如聚丙烯、聚酰胺、聚苯乙烯等。
为了提高上层的强度和整体性,纤维通常应具有结合位点,其充当层内纤维间的交联点。
将纤维固结成网的技术为机械结合、热粘合和化学粘合。在机械结合的过程中,纤维例如通过水射流(水刺)方式进行机械缠结,以使网具有整体性。热粘合在低熔点聚合物的存在下通过升高温度进行。热粘合法的实例有纺粘(spunbonding)、热风粘合(through-air bonding)和树脂粘合。
提高整体性的优选方法为热粘合法、纺粘法、树脂粘合法、热风粘合法和/或水刺法。
在热粘合的情况下,将热塑性材料添加到纤维中。在热处理之后,该热塑性材料的至少一部分熔化并通过毛细管效应迁移到纤维的交叉点。这些交叉点在冷却后固化成结合位点,并增加了纤维基材的整体性。此外,在化学硬化的纤维素纤维的情况下,热塑性材料的熔化和迁移具有增加所得纤维层的孔径同时保持其密度和基重的作用。润湿后,层的结构和整体性保持稳定。总之,热塑性材料的添加使得排出的体液的流体渗透性改善,并因此改善了收集性能。
合适的热塑性材料包括聚烯烃,例如聚乙烯和聚丙烯、聚酯、共聚酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙酸乙基乙烯酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸化物、聚酰胺、共聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯和任何上述聚合物的共聚物。
合适的热塑性纤维可以由作为单组分纤维的单一聚合物制成。或者,它们可以由多于一种的聚合物制成,例如,双组分或多组分纤维。术语“双组分纤维”是包含由不同于外壳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,其中通常外壳在较低温度下熔化。双组分纤维可以是同心的或偏心的,这取决于外壳具有均匀还是不均匀的穿过双组分纤维的横截面的厚度。偏心双组分纤维的优势在于,在较低的纤维厚度下表现出较高的抗压强度。其他双组分纤维可以表现出“无卷曲”(未弯曲)或“卷曲”(弯曲)的特征,其他双组分纤维可表明表面润滑性的不同方面。
双组分纤维的实例包括以下聚合物组合: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、共聚酯/聚酯等。
合适的热塑性材料的熔点低于会损害层的纤维的温度;但是不低于流体吸收制品通常储存的温度。优选地,熔点在约75℃至175℃之间。热塑性纤维的常规长度为约0.4至6cm、优选为约0.5至1cm。热塑性纤维的直径以旦(每9000米的克数)或分特(每10000米的克数)定义。常规热塑性纤维的分特为约1.2至20、优选为约1.4至10。
另一种提高流体吸收组合物的整体性的方法为纺粘技术。通过纺粘制备纤维层的性质基于将聚合物颗粒直接纺织为连续的细丝,然后制成纤维层。
纺粘织物通过下述过程制备:将挤出的纺成纤维以均匀随机的方式置于移动带上,然后对纤维进行热粘合。在铺设网的过程中,纤维通过空气射流分离。纤维粘合通过使用热辊或热针部分地熔化聚合物并将纤维熔在一起而产生。由于分子取向使熔点升高,未高度拉伸的纤维可用作热粘合纤维。聚乙烯或无规乙烯/丙烯共聚物被用作低熔点粘合位点。
除了纺粘法外,树脂粘合技术也属于热粘合主题。使用该技术产生粘合位点,将例如基于环氧化物、聚氨酯和丙烯酸的特定胶粘剂加入纤维材料并且对所得基材进行热处理。从而将网用分布在纤维材料中的树脂和/或热塑性树脂粘合。
作为另一种热粘合技术,热风粘合包括将热空气施用至纤维织物表面上。热空气只是在纤维织物上方循环,而不穿过纤维织物。粘合位点通过添加粘合剂产生。适用于热风热粘合方法中的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,粘合剂完全熔融,并形成遍布整个无纺布横截面的熔融液滴。一旦冷却就在这些点上发生粘合。在壳/芯粘合纤维的情况下,壳是粘合剂且芯是载体纤维。使用热风烘箱(through-air oven)制造的产品趋于体积大、开孔、柔软、结实、可扩展、可透气和吸收性的。热风粘合后立即进行冷压延,得到介于热辊压延产品和无压缩热风粘合的产品之间的厚度。即使在冷压延之后,该产品也比面结合的(area-bond)的热压延材料更软、更柔且更易扩展。
水刺(“水刺缠结”)是另一种提高网的整体性的方法。首先将形成的松散纤维网(通常是气流成网或湿法成网)压实并预润湿,以除去气泡。水刺技术使用多排纤细高速水射流击打位于多孔带或移动的穿孔的或带图案的屏上的网,以使纤维彼此成结。水压通常从第一个喷口到最后一个喷口逐渐增大。使用高达150bar的压力将水射流引导至网。该压力对于大多数无纺纤维而言已足够,尽管特殊的应用中会使用更高的压力。
水刺法是一种无纺材料制造系统,其使用水射流缠结纤维,从而提供织物整体性。柔软性、悬垂性、顺应性和相对较高的强度是水刺无纺物的主要特征。
在最新的研究中,发现所得渗液层的一些结构特征的益处。例如,层的厚度非常重要,与其x-y维度一同影响该层的收集分布性能。如果存在其他一些整合的型面结构,则可根据层的三维结构引导收集分布性能。因此,在渗液层功能方面优选3D聚乙烯。产生这样的3D结构的合适技术为例如凹凸轧花、针刺或压合(stitching)。
因此,合适的渗液片层(89)为由上述纤维通过热粘合、纺粘、树脂粘合或热风粘合形成的无纺层。其他合适的渗液层为3D聚乙烯层和水刺布。
优选地,3D聚乙烯层和水刺布显示出12至22gsm的基重。
收集分布层是任选的。许多吸收性纸尿布没有ADL,但具有高级的顶部片层(topsheet)(具有3D结构的热风粘合无纺布;通常是两个顶部片层的组合)。
优选的顶部片层(其也可以代替收集分布层)为具有3D结构的热风无纺物。
最优选的是使用两层顶部片层。外层具有3D结构,内层不具有3D结构。将两个片层胶合在一起以防止外侧的顶部片层的3D结构被例如流体吸收制品(例如尿布)制备方法过程中的任何拉伸步骤所破坏。
通常,渗液片层(89)部分或完全延伸穿过流体吸收结构,并可延伸进入和/或形成所有优选的侧边、侧包装件、翼和耳的一部分。
不渗液片层或不渗液层(83)
不渗液片层(83)防止被流体吸收芯吸收并保留的渗出物润湿与流体吸收制品相接触的物品,例如床单、裤子、睡衣和内衣。因此,不渗液片层(83)可包含织造材料或无纺材料、聚合物膜(如聚乙烯或聚丙烯的热塑性膜)或复合材料(如膜覆盖的无纺材料)。
合适的不渗液片层(83)包括无纺物、塑料和/或塑料与无纺物的层压物。塑料和/或塑料与无纺物的层压物都可适当地透气,即不渗液层(83)可允许蒸汽从流体吸收材料中排出。因此,不渗液片层必须具有一定的水蒸汽透过速率,并同时具有防渗透水平。为了将这些特征结合,合适的不渗液层包括至少两层,例如来自具有特定基重和孔径的纤维无纺物和连续三维膜的层压物,所述连续三维膜为例如聚乙烯醇,作为具有特定厚度并任选地具有孔结构的第二层。所述层压物充当屏障,并且不显示出液体输送或湿透。因此,合适的不渗液层包括:至少第一层可透气层,其为纤维无纺物的多孔网,例如由合成纤维制备的熔喷无纺层或纺粘无纺层的复合网;和至少一层第二层,其为由不渗液聚合物膜——例如任选地具有充当毛细管的孔的塑料——组成的弹性三维网,所述充当毛细管的孔优选不垂直于膜的平面而是以相对膜平面小于90°的角设置。
合适的不渗液片层可透过蒸汽。优选地,所述不渗液片层由可渗透蒸汽的材料构成,此材料显示出的水蒸汽透过速率(WVTR)为至少约100gsm/24小时,优选至少约250gsm/24小时且最优选至少约500gsm/24小时。
优选地,不渗液片层(83)由包含疏水材料(例如合成纤维)的无纺物或包含塑料(例如聚乙烯)的不渗液聚合物膜制成。不渗液片层的厚度优选为15至30μm。
此外,不渗液片层(83)优选地由无纺物和塑料的层压物制成,其包含密度为12至15gsm的无纺物和厚度为约10至20μm的聚乙烯层。
不渗液片层(83)通常部分地或完全地延伸穿过流体吸收结构,并可延伸进入和/或形成所有优选的侧边、侧包装件、翼和耳的一部分。
收集分布层(70)
对于流体吸收制品,特别是就流体分布而言,具有收集分布层是有利的。对于具有包含渗透性强的吸水性聚合物颗粒的流体吸收芯的流体吸收制品而言,可以使用小且薄的收集分布层(70)。
收集分布层(70)用作排出的体液的输送和分布层,并且通常被优化以影响下面流体吸收芯的有效液体分布。因此,对于快速临时的液体保留,它提供了必要的空隙空间,然而其覆盖下面的流体吸收芯的区域一定会影响必要的液体分布,且其适应流体吸收芯使收集分布层快速脱水的能力。
收集分布层(70)位于上层(A)(89)和流体吸收芯(80)之间,并且优选地构造为有效收集排出的体液,并将其输送和分布至流体吸收组合物的其他区域或其他层,在那里体液被固定和储存。因此,上层将排出的液体输送至收集分布层(D)以将其分布至流体吸收芯。
收集分布层(70)包含纤维材料和任选地吸水性聚合物颗粒。纤维材料可以是亲水性的、疏水性的或可以是亲水性纤维和疏水性纤维的结合。其可以源自天然纤维、合成纤维或两者的结合。
合适的收集分布层由纤维素纤维和/或改性纤维素纤维和/或合成物或其结合物形成。因此,合适的收集分布层可以包含纤维素纤维,特别是绒毛木浆。其他合适的亲水性、疏水性纤维以及改性或未改性的天然纤维的实例在上述章节“渗液片层或渗液层(89)”中给出。
尤其是对于同时提供液体收集和分布性能,优选使用改性纤维素纤维。改性纤维素纤维的实例是化学处理的纤维素纤维,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加纤维硬度的纤维素纤维。这样的方法包括以表面涂料、表面交联剂和浸渍物的形式添加化学硬化剂。合适的聚合物硬化剂可以包括:具有含氮基团的阳离子改性淀粉、乳胶、湿强度树脂如聚酰胺-表氯醇树脂、聚丙烯酰胺、尿醛树脂和三聚氰胺甲醛树酯和聚乙烯亚胺树脂。
硬化还可包括改变化学结构,例如通过交联聚合物链改变化学结构。因此,可将交联剂施用于纤维上,使得纤维在化学上形成纤维间的交联键。其他纤维素纤维可以个别的形式通过交联键硬化。合适的化学硬化剂通常是单体交联剂,包括C2-C8二醛、具有酸官能度的C2-C8单醛且特别是C2-C9多羧酸。
优选地,改性纤维素纤维是化学处理过的纤维素纤维。特别优选的是卷曲纤维,其可通过用柠檬酸处理纤维素纤维而获得。优选地,纤维素纤维和改性纤维素纤维的基重为50至200gsm。
合适的收集分布层还包括合成纤维。合成纤维的已知实例见于上述章节“渗液片层或渗液层(89)”中。另一可能性为,具有双重功能的3D聚乙烯膜作为渗液层(89)和收集分布层。
优选其他亲水性的合成纤维。亲水性合成纤维可以通过疏水性纤维的化学改性获得。优选地,亲水化通过表面活性剂处理疏水性纤维而进行。因此,疏水性纤维的表面可以通过用非离子型的或离子型表面活性剂处理而赋予亲水性,例如,通过用表面活性剂喷涂所述纤维或通过将所述纤维浸渍到表面活性剂中。更加优选持久亲水性的合成纤维。
收集分布层的纤维材料可以固定以增强该层的强度和整体性。用于将纤维固结于网中的技术为机械结合、热粘合和化学粘合。增加网整体性的不同方法的详细描述在上述章节“渗液片层或渗液层(89)”中给出。
优选的收集分布层包含纤维材料和分布于其中的吸水性聚合物颗粒。吸水性聚合物颗粒可在由松散纤维形成层的过程中添加,或者,可以在所述层形成后添加单体溶液,并通过UV引发聚合技术来聚合涂料溶液。因此,“原位”聚合是另一种施用吸水性聚合物的方法。因此,合适的收集分布层包含80至100重量%的纤维材料和0至20重量%的吸水性聚合物颗粒;优选85至99.9重量%的纤维材料和0.1至15重量%的吸水性聚合物颗粒;更优选90至99.5重量%的纤维材料和0.5至10重量%的吸水性聚合物颗粒;最优选95至99重量%的纤维材料和1至5重量%的吸水性聚合物颗粒。
或者,不渗液层包含位于(89)和(80)之间的合成树脂膜充当分布层(70),并快速地将供应的尿液沿着表面输送到流体吸收芯(80)的上侧部分。优选地,上层不渗液层(70)比下层的流体吸收芯(80)小。对不渗液层(70)的材料没有特别的限制。可以使用由树脂如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯或交联聚乙烯醇制成的膜和由上述树脂制成的透气但不渗液的所谓的“可透气”膜。
优选地,上层不渗液层(70)包含多孔聚乙烯膜,以快速收集和分布流体。
或者,可使用充当收集分布层而松散地分布在流体吸收芯的顶部的一束合成纤维。合适的合成纤维为共聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚乳酸、聚丙烯或聚乙烯、粘胶或其共混物。此外,还可使用双组分纤维。合成纤维的组分可由具有圆形截面的单一纤维类型组成或由具有不同截面形状的两种纤维类型的共混物组成。合成纤维以确保非常快的液体输送和渠化的方式进行布置。优选地使用多束聚乙烯纤维。
根据本发明,优选不具有收集分布层的流体吸收制品。由于这些制品具有一些优点,例如它们比具有ADL的现有制品更薄、更柔软且更便宜。此外,吸收制品的制备方法成本较低,并且包括较少的步骤,例如,无需切割和放置ADL。
其他任选的组件
裤腿封口(leg cuff)
典型的裤腿封口包括无纺材料,所述无纺材料可以通过直接挤出方法形成,在所述方法期间纤维和无纺材料同时形成;或通过预制纤维的成网法(laying processes)形成,所述预制纤维可在稍后的时间点铺成无纺材料。直接挤出方法的实例包括纺粘、熔喷、溶剂纺丝、静电纺丝及其结合。成网法的实例包括湿法成网法和干法成网(例如气流成网、梳棉)法。上述方法的结合包括纺粘-熔喷-纺粘(spunbond-meltblown-spunbond,sms)、纺粘-熔喷-熔喷-纺粘(spunbond-meltblown-meltblown-spunbond,smms)、纺粘-梳棉(spunbond-carded,sc)、纺粘-气流成网(spunbond-airlaid,sa)、熔喷-气流成网(meltblown-airlaid,ma)及其结合。包括直接挤出的结合可以在相同的时间点或者在随后的时间点相结合。在以上实例中,每种方法可产生一层或多层单独的层。因此,“sms”意指三层无纺材料,“smsms”或“ssmms”意指五层无纺材料。通常,小写字母(sms)表示单独的层,而大写字母(SMS)表示相似相邻层的累积。
此外,合适的裤腿封口具有弹性带。
优选的是来自合成纤维的显示出sms、smms或smsms层结合的裤腿封口。优选的是密度为13至17gsm的无纺物。优选地,提供的裤腿封口具有两根弹性带。
方法:
除非另外指定,否则测量应在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,将超吸收聚合物充分混合。
无负载下的吸收量(AUNL)
超吸收聚合物颗粒在无负载下的吸收量以类似于EDANA推荐的试验方法No.WSP242.2(05)“Gravimetric Determination of Absorption Under Pressure”测定,区别在于使用0.0g/cm2的重量而非21.0g/cm2的重量。
负载下的吸收量(AUL)
超吸收聚合物颗粒在负载下的吸收量通过EDANA推荐的试验方法No.WSP 242.2(05)“Gravimetric Determination of Absorption Under Pressure”测定。
高负载下的吸收量(AUHL)
超吸收聚合物颗粒在高负载下的吸收量以类似于EDANA推荐的试验方法No.WSP242.2(05)“Gravimetric Determination of Absorption Under Pressure”测定,区别在于采用49.2g/cm2的重量而非21.0g/cm2的重量。
堆积密度
超吸收聚合物颗粒的堆积密度通过EDANA推荐的试验方法No.WSP 260.2(05)“Gravimetric Determination of Density”测定。
结块(40℃/80%相对湿度/1h)
将5g的超吸收聚合物颗粒置于铝制称重盘(57mm×15mm)中,并在40℃和80%相对湿度下储存1小时。将样品冷却至环境温度并称重。在孔径为1.68mm的筛子上筛分((ASTMNo.12),筛直径>57mm且<100mm)后,称量通过筛的量以确定未结块聚合物颗粒的质量。筛分过程描述如下:
小心地取出包含水合聚合物的铝制盘,并用在一只手中保持直立。将筛盘组合件倒置在培养皿上,并以一个连续的动作,轻轻地将筛、盘和含聚合物的称重盘翻转,以使培养皿此时翻转到筛网的上面。将盖子盖到包含铝制称量盘的筛网,并将组合件放置在摇筛机中。使用
Figure GDA0004051061750000411
Vibratory Sieve Shaker AS 200 control以0.20mm的振幅振动筛组合件一分钟。
然后通过以下公式来确定未结块的颗粒的百分数:
Figure GDA0004051061750000421
其中Wd是铝制盘的重量,WHYD是过筛前水合聚合物加铝制盘的重量,WPAN是收集盘的重量,WUNC是收集盘和水合聚合物的重量。
离心保留容量(CRC)
超吸收聚合物颗粒的离心保留容量通过EDANA推荐的试验方法No.WSP 241.2(05)“Gravimetric Determination of Fluid Retention Capacity in Saline SolutionAfter Centrifugation”测定,其中对于较高的离心保留容量值,必须使用较大的茶包。
色值(CIE颜色值[L,a,b])
根据CIELAB方法(Hunterlab,第8卷,1996,第7期,第1至4页),使用比色计型号“LabScan XE分光计”(HunterLab;Reston;U.S.A)进行色值的测量。颜色由三维体系的坐标L、a和b描述。L表示亮度,其中L=0表示黑色,L=100表示白色。a和b的值分别表示颜色在红/绿、黄/蓝色轴上的位置,其中正a值代表红色,负a值代表绿色,正b值代表黄色,负b值代表蓝色。
亨特(Hunter)60值(HC60)是表面白度的量度并定义为:
亨特60=L–3×b,
即,值越低,则颜色越深和越黄。
YI D1925(2/C)的黄度指数(YI)是根据ASTM D-1925在2度/lll.℃下测量的。值越高,则颜色越深和越黄。
使用组织培养皿(Tissue Culture Dish)(直径为35毫米,高度为10毫米)和0.5英寸的孔板开口进行试验。
色值的测量与根据DIN 5033-6的三刺激法一致。
可提取物(提取1h)
超吸收聚合物颗粒中可提取成分的含量以类似于EDANA推荐的试验方法No.WSP270.2(05)"Determination of Extractable Polymer Content by PotentiometricTitration"测定,区别是搅拌1小时而不是搅拌16小时。
可提取物(提取16h)
超吸收聚合物颗粒中可提取成分的含量通过EDANA推荐的试验方法No.WSP 270.2(05)"Determination of Extractable Polymer Content by PotentiometricTitration"测定。
流速
超吸收聚合物颗粒的流速通过EDANA推荐的试验方法No.WSP 250.2(05)“Gravimetric Determination of Flowrate”来测定。
自由溶胀能力(FSC 1分钟)
超吸收聚合物颗粒的自由溶胀能力以类似于EDANA推荐的试验方法No.WSP 240.2(05)“Free Swell Capacity in Saline by Gravimetric Determination”测定。为测量自由溶胀能力(FSC 1分钟),将超吸收聚合物颗粒置于茶包中。将茶包在1s内置于0.9%NaCl溶液(每个茶包最小100ml)的表面下,保持1分钟,随后悬挂5分钟。
自由溶胀能力(FSC)定义为:
Figure GDA0004051061750000431
msi为干燥试验部分的质量,以克计,
mb为2个湿空白袋的平均质量,以克计,
mwi为包含超吸收聚合物的湿袋的质量,以克计。
20g/g的液体吸收(T20)
达到20g/g的液体吸收的时间(T20)通过EP 2 535 027 A1在第13-18页上公开的方法“K(t)试验法(Dynamic Effective Permeability and Uptake Kinetics MeasurementTest Method)”测定。
水分含量(MC)
超吸收聚合物颗粒的水分含量通过EDANA推荐的试验方法No.WSP 230.2(05)"Moisture Content-Weight Loss Upon Heating"测定。
粒度分布
超吸收聚合物颗粒的粒度分布通过EDANA推荐的试验方法No.WSP 220.2(05)“Determination of Polyacrylate Superabsorbent Powders and Particle SizeDistribution–Sieve Fractionation”测定。
圆度
圆度使用
Figure GDA0004051061750000432
3001L颗粒分析仪(Microtrac Europe GmbH;Meerbusch;Germany)测定。圆度定义如下:
Figure GDA0004051061750000441
其中A为聚合物颗粒的横截面积,U为聚合物颗粒的横截面周长。圆度为体积平均圆度。颗粒的体积通过最小费雷特直径(Feret diameter)xFmin确定。最小费雷特直径xFmin是适用于颗粒形状的两个平行切线之间的最小距离。
为了测量,使用1-2g的代表性超吸收聚合物样品。将超吸收聚合物颗粒通过漏斗引入并输送到具有计量通道的下降轴。应当调整振动器的强度,以使图像中颗粒覆盖的区域保持低于0.16%。当颗粒下落经过光壁的同时,通过相机将它们选择性地记录。所记录的图像通过软件根据上述参数进行评估。
残余单体(RAA)
超吸收聚合物颗粒中的残余单体通过EDANA推荐的试验方法No.WSP 210.2(04)“Determination of the Amount of Residual Monomers in SuperabsorbentMaterials”进行测定。
SAP再润湿
将1.000g的超吸收聚合物颗粒均匀洒在直径为7cm的培养皿中。将25ml的0.9%NaCl溶液添加至培养皿中的超吸收聚合物颗粒上。在30秒后,将培养皿轻轻地前后移动以获得平的溶胀凝胶表面。在试验3分钟后,将10张以上的滤纸(直径为5.5cm,标记有重量)放在溶胀凝胶床上并将0.3psi(如AUL测量使用的)的砝码放在滤纸上。1分钟后,从溶胀凝胶床上移除砝码和滤纸。将粘附在滤纸上的所有凝胶颗粒从滤纸上除去。SAP再润湿为滤纸湿重和滤纸干重的差值。
负载下的体积吸收(VAUL)
使用负载下的体积吸收以量度吸水性聚合物颗粒在不同的施加压力下的溶胀动力学,即特征溶胀时间。记录溶胀的高度随时间的变化。
装置如图1所示且包括:
-超声波距离传感器(85),置于容器上方,型号为BUS
M18K0-XBFX-030-S04K(Balluff GmbH,Neuhausen a.d.F.;
Germany)。该传感器接收由金属板反射的超声波。传感器与电子记录器相连。
-PTFE容器(86),直径75mm,高度73mm,内径52mm。
-圆筒(87),由金属或塑料制成,直径50mm,高度71mm,底部有网状物。
-金属反射器(88),直径57mm,高度45mm。
-金属环砝码(89),直径100mm,砝码校准至278.0g或554.0g
可通过改变圆筒(86)和金属环(88)砝码的组合调节施加至样品的压力,其总结于下表中:
可用设备 重量 psi
金属反射器 13.0g 0.009
塑料圆筒 28.0g 0.020
金属圆筒 126.0g 0.091
小环砝码 278.0g 0.201
大环砝码 554.0g 0.401
可行的组合 psi
金属反射器+塑料圆筒 0.03
金属反射器+金属圆筒 0.10
金属反射器+金属圆筒+小环砝码 0.30
金属反射器+金属圆筒+大环砝码 0.50
金属反射器+金属圆筒+小环砝码+大环砝码 0.70
将2.0g的吸水性聚合物颗粒样品置于PTFE容器(86)中。将圆筒(87)和上方的金属反射器(88)置于PTFE容器(86)中。为施加更高的压力,可将金属环砝码(89)置于圆筒上。
将60.0g盐水溶液(0.9重量%)用注射器加入PTFE容器(86)中并开始记录。在溶胀过程中,吸水性聚合物颗粒向上推动圆筒(87),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,停止试验并将记录的数据使用USB储存器从记录仪转移到PC。根据“Modern Superabsorbent Polymer Technology”(第155页,方程4.13)中记载的方程式Q(t)=Q最大·(1-e-t/τ)计算特征溶胀时间。其中Q(t)为在试验过程中监测到的吸水性聚合物颗粒的溶胀,Q最大对应于120分钟后(试验结束)达到的最大溶胀,τ为特征溶胀时间(τ为逆速率常数k)。
使用Microsoft Excel软件的插件功能“Solver”,可以将理论曲线拟合到测量数据,计算0.03psi的特征时间。
使用圆筒和环形砝码的组合针对不同的压力(0.1psi、0.3psi、0.5psi和0.7psi)进行重复测量。可使用方程式Q(t)=Q最大·(1-e-t/τ)计算不同压力的特征溶胀时间。
涡旋
将50.0±1.0ml的0.9%NaCl溶液加入到100ml烧杯中。加入圆柱形的搅拌棒(30×6mm),并将盐水溶液在搅拌盘上以60rpm搅拌。尽可能快地将2.000±0.010g的吸水性聚合物颗粒加入烧杯,在开始加入时启动秒表计时。在混合物的表面变得“静止”时停止秒表计时,“静止”是指表面没有湍动,而混合物仍可转动,颗粒的整个表面作为一个整体转动。秒表显示的时间记录为涡旋时间。
透湿(ST)液体扩散长度-:
1)通过将产品端部贴至工作台,将吸收芯或流体吸收制品平坦地放在工作台上。
2)标记计量加入点。对于供女孩使用,计量加入位置为产品的中心;对于供男孩使用,计量加入位置为产品中心向前5cm。对于男女通用,计量加入位置为产品中心向前2.5cm。
3)量取含0.1重量%黄色染料(食品添加剂颜色)的80ml 0.9%NaCl溶液,加入位于计量加入点上方的分液漏斗中。
4)一旦将盐水溶液释放到产品上,就打开塞子并启动计时器。
5)使试验试样完全吸收盐水溶液5分钟,通过倒数计时器监测。
6)5分钟后,用直尺(测量范围应大于400mm)测量最短扩散长度Ds和最长扩散长度Dl,如图3示意图所示。
7)应在每次液体计量加入试样5分钟后测量液体扩散长度。
8)平均液体扩散长度计算为(Ds+Dl)/2。
透湿/再润湿
将层压物放在平坦的桌子上,将中心标记为计量加入点。
在计量加入点上放一个环,将80ml 0.9%的盐水溶液计量加入环中,启动计时器和秒表。
当所有液体渗入层压物时,停止秒表,将时间记录为第一次透湿时间T1
5分钟后,计量加入第二次80ml盐水,记录第二次透湿时间T2
第二次计量加入5分钟后,将15-20g滤纸,质量m6(D=90mm),放在计量加入点上,将砝码(D=80mm,2.5kg)放在滤纸上2分钟,再次称重滤纸,记录重量为m7,第二次透湿再润湿量m8计算为m8=m7-m6
测量再润湿量后,计量加入第三次80ml盐水,记录第三次透湿时间T3
5分钟后,将10-15g滤纸,质量为m9,放在计量加入点上,将砝码放在滤纸2分钟,再次称重滤纸,将重量记录为m10,第三次透湿再润湿量m11计算为m11=m10-m9
再润湿量试验后,测量液体扩散长度为L;L是最短-最短和最长-最长液体扩散长度的平均值(见图3)。
总透湿时间计算为T=T1+T2+T3
总透湿再润湿量计算为m=m8+m11
液体扩散测量为L
注水试验
将层压物放入有机玻璃立方体盒中(内部尺寸L=410mm,W=110mm,H=110mm);
称量500g去离子水(带有黄色或蓝色染料)加入烧杯中,水温应为23±2℃;
在3秒钟内将水注入到层压物上,开始浇注时启动秒表;
当水消失时,将时间t1记录为注水时间;
30秒后,将10-15g滤纸(D=90mm),质量为m1,放在层压物的中央,将砝码(D=80mm,2,500g)放在滤纸上,给予0.7psi的压力。
30秒后除去砝码,再次称重滤纸,记录重量为m2
注水再润湿量计算为:m2-m1
实施例SAP
实施例1和2(非发明)
实施例类似于WO 2016/134905 A1的实施例1完成。
如图6所示,该过程在具有集成的流化床(27)的并流式喷雾干燥设备中进行。反应区(5)的高为22m且直径为3.4m。内流化床(IFB)的直径为3m,堰高为0.25m。
干燥气体在喷雾干燥器顶部经气体分配器(3)进料。干燥气体通过作为除尘装置(9)的旋风分离器和冷凝塔(12)部分再循环(干燥气体回路)。干燥气体为含有1体积%至4体积%的残余氧气的氮气。聚合开始前,将干燥气体回路充满氮气直至残余氧气低于4体积%。反应区(5)中的干燥气体的气体速度为0.79m/s。喷雾干燥器内的压力为比大气压低4mbar。
如图7所示,在喷雾干燥器圆筒部分末端圆周的三个点处测量离开反应区(5)的气体温度。使用三个单次测量值(43)计算平均温度(喷雾干燥器出口温度)。加热干燥气体回路,并且开始计量加入单体溶液。此时开始,通过经热交换器(20)调整气体入口温度,将喷雾干燥器的出口温度控制为114℃。气体入口温度为167℃,并且干燥气体的蒸汽含量示于表1。
产品在内流化床(27)中累积直到达到堰高。将温度为105℃的经调节的内流化床气体通过管线(25)进料至内流化床(27)中。内流化床(27)中内流化床气体的气体速度为0.65m/s。产品的停留时间为150min。内流化床(27)中超吸收聚合物颗粒的温度为71℃。
喷雾干燥器的尾气在作为除尘装置(9)的旋风分离器中过滤,并送至冷凝塔(12)以进行骤冷/冷却。通过控制冷凝塔(12)内的(恒定的)填充水平将过量的水泵出冷凝塔(12)。冷凝塔(12)内的水通过热交换器(13)冷却,并相对于气体逆流泵送。离开冷凝塔(12)的气体的温度和蒸汽含量示于表5中。冷凝塔(12)内的水通过计量加入氢氧化钠溶液以冲洗掉丙烯酸蒸汽而设定为碱性pH。
离开冷凝塔(12)的气体分流至干燥气体进气管(1)和经调节的内流化床气体(25)。气体温度通过热交换器(20)和(22)控制。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)由一组根据干燥气体量提供2至4mbar的压降的板构成。
产品经由旋转阀(28)从内流化床(27)排出,进入筛网(29)。筛网(29)用于筛出粒径大于800μm的筛渣/团块。
单体溶液通过下述过程制备:首先,将丙烯酸和3重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯(内交联剂)混合,然后与37.3重量%的丙烯酸钠溶液混合,最后与1-羟基乙烷-1,1-二膦酸二钠(HDPA)的水溶液混合。将所得单体溶液的温度通过使用热交换器控制在10℃,并将其泵入回路中。在泵之后在此回路中使用筛孔为250μm的过滤装置。如图6所示,引发剂借助静态混合器(31)和(32)经由管线(33)和(34)计量加入滴液器上游的单体溶液中。将温度为20℃的过二硫酸钠溶液经由管线(33)加入,并且将[2,2'-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐溶液一起经由管线(34)加入。每种引发剂均泵入回路,并经由控制阀计量加入至各滴液器装置。在静态混合器(32)之后使用筛孔为140μm的第二过滤装置。如WO 2016/134905A1的图4所示,为了将单体溶液计量加入喷雾干燥器的顶部,使用三个滴液器装置。
如WO 2016/134905 A1的图5所示,滴液器装置包含具有用于滴液盒(49)的开口的外管(47)。滴液盒(49)与内管(48)相连。在操作过程中,出于维护的目的,末端具有起密封作用的PTFE挡块(50)的内管(48)可以推进外管(47)和从外管(47)拉出。
如WO 2016/134905 A1的图8所示,滴液盒(49)的温度通过流动通道(55)中的水控制在8℃。
对于实施例1,滴液盒(49)具有256个孔,孔直径为170μm,孔间距为15mm。
对于实施例2,滴液盒(49)具有508个孔,孔直径为120μm,孔间距为8mm。
滴液盒(49)由一个基本无静止体积的流动通道(56)和一个液滴板(53)组成,静止体积用于均匀分布预混合的单体和引发剂溶液。液滴板(53)具有成角度的设置,其角度为3°。液滴板(53)由不锈钢制成,并且长度为630mm,宽度为128mm且厚度为1mm。
喷雾干燥器的进料由10.45重量%的丙烯酸、33.40重量%的丙烯酸钠、0.018重量%的3重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯、0.108重量%的1-羟基乙烷-1,1-二膦酸二钠(HDPA)、0.072重量%的[2,2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、0.072重量%的过二硫酸钠溶液(15重量%的水溶液)和水组成。中和度为71%。每孔进料量为1.4kg/h。
对所得的超吸收聚合物颗粒进行分析。条件和结果总结在表5至7中。
实施例类似于WO 2016/134905 A1的实施例1进行。
实施例3(发明)
如图6所示,该过程在具有集成的流化床(27)的并流式喷雾干燥设备中进行。反应区(5)的高为22m且直径为3.4m。内流化床(IFB)的直径为3m,堰高为0.25m。滴液盒(49)具有508个孔,其中孔直径为120μm且孔间距为8mm。
干燥气体在喷雾干燥器顶部经气体分配器(3)进料。干燥气体通过作为除尘装置(9)的旋风分离器和冷凝塔(12)部分再循环(干燥气体回路)。干燥气体为含有1体积%至4体积%的残余氧气的氮气。聚合开始前,将干燥气体回路充满氮气直至残余氧气低于4体积%。反应区(5)中的干燥气体的气体速度为0.79m/s。喷雾干燥器内的压力比大气压低4mbar。
如图7所示,在喷雾干燥器圆筒部分末端圆周的三个点处测量离开反应区(5)的气体温度。使用三个单次测量值(43)计算平均温度(喷雾干燥器出口温度)。加热干燥气体回路,并且开始计量加入单体溶液。此时开始,通过经热交换器(20)调整气体入口温度,将喷雾干燥器的出口温度控制为118℃。气体入口温度为179℃,并且干燥气体的蒸汽含量示于表1。
产品在内流化床(27)中累积直到达到堰高。将温度为106℃的经调节的内流化床气体通过管线(25)进料至内流化床(27)中。内流化床(27)中内流化床气体的气体速度为0.65m/s。产品的停留时间为150min。内流化床(27)中超吸收聚合物颗粒的温度为78℃。
喷雾干燥器的尾气在作为除尘装置(9)的旋风分离器中过滤,并送至冷凝塔(12)以进行骤冷/冷却。通过控制冷凝塔(12)内的(恒定的)填充水平将过量的水泵出冷凝塔(12)。冷凝塔(12)内的水通过热交换器(13)冷却,并相对于气体逆流泵送。离开冷凝塔(12)的气体的温度和蒸汽含量示于表5中。冷凝塔(12)内的水通过计量加入氢氧化钠溶液以冲洗掉丙烯酸蒸汽而设定为碱性pH。
离开冷凝塔(12)的气体分流至干燥气体进气管(1)和经调节的内流化床气体(25)。气体温度通过热交换器(20)和(22)控制。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)由一组根据干燥气体量提供2至4mbar的压降的板构成。
产品经由旋转阀(28)从内流化床(27)排出,进入筛网(29)。筛网(29)用于筛出粒径大于800μm的筛渣/团块。
单体溶液通过下述过程制备:首先,将丙烯酸和3重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯(内交联剂)混合,然后与37.3重量%的丙烯酸钠溶液混合,最后与1-羟基乙烷-1,1-二膦酸二钠(HDPA)的水溶液混合。将所得单体溶液的温度通过使用热交换器控制在10℃,并将其泵入回路中。在泵之后在此回路中使用筛孔为250μm的过滤装置。如图6所示,引发剂借助静态混合器(31)和(32)经由管线(33)和(34)计量加入滴液器上游的单体溶液中。将温度为20℃的过二硫酸钠溶液经由管线(33)加入,并且将[2,2'-偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐溶液一起经由管线(34)加入。每种引发剂均泵入回路,并经由控制阀计量加入各滴液器装置。在静态混合器(32)之后使用筛孔为140μm的第二过滤装置。如WO 2016/134905A1的图4所示,为了将单体溶液计量加入喷雾干燥器的顶部,使用三个滴液器装置。
如WO 2016/134905 A1的图5所示,滴液器装置包含具有用于滴液盒(49)的开口的外管(47)。滴液盒(49)与内管(48)相连。在操作过程中,出于维护的目的,末端具有起密封作用的PTFE挡块(50)的内管(48)可以推进外管(47)和从外管(47)拉出。
滴液盒(49)具有508个孔,其中孔直径为120μm,孔间距为8mm。滴液盒(49)由一个基本无静止体积的流动通道(56)和一个液滴板(53)组成,所述静止体积用于均匀分布预混合的单体和引发剂溶液。液滴板(53)具有成角度的设置,其角度为3°。液滴板(53)由不锈钢制成,并且长度为630mm,宽度为128mm且厚度为1mm。
喷雾干燥器的进料由10.45重量%的丙烯酸、33.40重量%的丙烯酸钠、0.018重量%的3重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯、0.108重量%的1-羟基乙烷-1,1-二膦酸二钠(HDPA)、0.072重量%的[2,2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、0.072重量%的过二硫酸钠溶液(15重量%的水溶液)和水组成。中和度为71%。每孔进料量为1.4kg/h。
实施例4(发明)
本实施例与实施例3类似地进行。喷雾干燥器的进料由10.45重量%的丙烯酸、33.40重量%的丙烯酸钠、0.018重量%的3重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯、0.216重量%的1-羟基乙烷-1,1-二膦酸二钠(HDPA)、0.072重量%的[2,2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、0.072重量%的过二硫酸钠溶液(15重量%的水溶液)和水组成。
对所得的超吸收聚合物颗粒进行分析。条件和结果总结在表1至表3中。
实施例5(发明)
本实施例与实施例3类似地进行。喷雾干燥器的进料由10.45重量%的丙烯酸、33.40重量%的丙烯酸钠、0.018重量%的3重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯、0.216重量%的1-羟基乙烷-1,1-二膦酸二钠(HDPA)、0.018重量%的2-羟基-2-磺酸基乙酸二钠(HSAA)、0.072重量%的[2,2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、0.072重量%的过二硫酸钠溶液(15重量%的水溶液)和水组成。
对所得的超吸收聚合物颗粒进行分析。条件和结果总结在表1至表3中。
实施例6(发明)
本实施例与实施例3类似地进行。喷雾干燥器的进料由10.45重量%的丙烯酸、33.40重量%的丙烯酸钠、0.018重量%的3重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯、0.216重量%的1-羟基乙烷-1,1-二膦酸二钠(HDPA)、0.036重量%的2-羟基-2-磺酸基乙酸二钠(HSAA)、0.072重量%的[2,2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、0.072重量%的过二硫酸钠溶液(15重量%的水溶液)和水组成。
对所得的超吸收聚合物颗粒进行分析。条件和结果总结在表5至7中。
实施例7(发明)
本实施例与实施例3类似地进行。喷雾干燥器的进料由10.45重量%的丙烯酸、33.40重量%的丙烯酸钠、0.018重量%的3重乙氧基化丙三醇三丙烯酸酯、0.216重量%的1-羟基乙烷-1,1-二膦酸二钠(HDPA)、0.072重量%的2-羟基-2-磺酸基乙酸二钠(HSAA)、0.072重量%的[2,2'-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、0.072重量%的过二硫酸钠溶液(15重量%的水溶液)和水组成。
对所得的超吸收聚合物颗粒进行分析。条件和结果总结在表5至7中。
实施例8-9(非发明)和10-14(发明)
如WO 2015/110321 A1中所述,所有基础聚合物均用2.0重量%的碳酸亚乙酯、5.0重量%的水和0.1重量%的硫酸铝进行表面后交联,基于基础聚合物计。
在转速为2000rpm的Schugi
Figure GDA0004051061750000531
(型号Flexomix-160,由HosokawaMicron B.V.,Doetinchem,Netherlands制造)中,通过使用2或3个圆型喷雾嘴系统(型号为Gravity-Fed Spray Set-ups,External Mix Typ SU4,Fluid Cap 60100和Air Cap SS-120,由Spraying Systems Co,Wheaton,Illinois,USA制造)将基础聚合物用表面后交联剂溶液涂布,然后经由基础聚合物进料(70)填充,并在轴(76)转速为6rpm的热干燥器(65)(型号为NPD 5W-18,由GMF Gouda,Waddinxveen,the Netherlands制造)中干燥。热干燥器(65)具有两个轴偏移为90°的搅拌桨(80)和固定的卸料区(71),所述固定的卸料区(71)具有两块柔性堰板(73)。如WO 2015/110321 A1的图15所示,每块堰板在50%的最小堰高处(75)和100%的最大堰开口处(74)具有堰板开口。
底板与热干燥器之间的倾角α(78)为约3°。热干燥器的堰高在50至100%之间,对应的停留时间为约40至150min,产品密度为约700至750kg/m3。热干燥器中产品的温度为120至165℃。干燥后,将表面后交联的聚合物输送到冷却器(型号NPD 5W-18,由GMF Gouda,Waddinxveen,the Netherlands制造)中的排出锥管(77),以将表面后交联的聚合物以11rpm的转速和145mm的堰高冷却至约60℃。冷却之后,以150μm的最小截除尺寸和850μm的最大截除尺寸筛分所述材料。
使用冷却器的前三分之一中的两个喷嘴将如表9中所述的6.02重量%的乳酸铝和SpanTM20的水溶液添加至冷却器中。喷嘴放置在产品床下方。
条件和结果总结在表4和5中。对所得的超吸收聚合物颗粒进行分析。分析数据总结在表6、7和8中。
实施例15(发明)
类似于实施例10至14,但是,替代6.02重量%的乳酸铝和SpanTM20的水溶液,将如表9中所记载的3.17重量%的乳酸铝和SpanTM20的水溶液使用一个喷嘴添加至冷却器中,并将如表5中所记载的3.35重量%的次磷酸钠水溶液使用第二喷嘴另外添加至冷却器中。两个喷嘴都放置在冷却器的前三分之一中。
冷却后,仅以850μm的最大截除尺寸筛分该材料。没有使用额外的最小分级筛。
条件和结果总结在表4和5中。对所得的超吸收聚合物颗粒进行分析。分析数据总结在表6、7和8中。
Figure GDA0004051061750000551
/>
Figure GDA0004051061750000561
/>
Figure GDA0004051061750000571
/>
Figure GDA0004051061750000581
/>
Figure GDA0004051061750000591
/>
Figure GDA0004051061750000601
/>
Figure GDA0004051061750000611
/>
Figure GDA0004051061750000621
/>
Figure GDA0004051061750000631
实施例16
吸收性纸(AP)层压物的制备:
将热熔胶(3.0gsm)(Bostik的建筑热熔胶粘剂)喷涂到织物底层(40gsm)(福建侨东纸业有限公司(Fujian Qiao Dong Paper Co.,Ltd.)制的压缩织物),然后使用辊式给料机(市售可得的SAP辊式给料机类型)将超吸收剂(底层)(“SAP 2”)以130gsm的载量施加在织物上。将高度蓬松的无纺材料(40-45gsm)(由福建侨东纸业有限公司制造的聚酯的热风粘合无纺物)进料至层压设备中,将热熔胶喷涂到无纺物(0.5gsm)上。然后将含有热熔胶的无纺物与织物层、热熔胶和超吸收剂(SAP 2)进行层压。得到吸收性纸层压物的底层。
另一层通过以下方式制备:将热熔胶(3.0gsm)喷涂到另一个织物层(顶层)(由福建侨东纸业有限公司制造的压缩织物)上,然后将另一种类型的超吸收剂(130gsm)(“SAP1”)施加到该织物层上。得到吸收性纸层压物的第二层。
然后使用热熔胶(0.5gsm)(Bostik的建筑热熔胶粘剂)将第一层和第二层穿过压辊(市售可得的金属压辊)层压在一起。这样得到完整的吸收性纸层压物。
吸收性纸层压物由两层超吸收性聚合物(SAP)层组成,其中一层铺设在顶侧“SAP1”(91)且另一层铺设于底层“SAP 2”(92)。顶侧和底侧的SAP层均包含130克/平方米(g/m2)。这两层与40-45g/m2热粘结合的无纺材料(94)接触,然后使用以3.0g/m2施用于表面的热熔胶(93)夹在顶部(95)和底部(96)的两层40g/m2压缩织物层之间。用于顶层和底层的总热熔胶为3.0g/m2
编号参考图4。
切割层压物(以下称为试样),得到95mm的宽度和400mm的长度。
制备了下面的吸收性纸层压件:
表11:吸收性纸层压物
Figure GDA0004051061750000651
/>
*)比较实施例
HySorb T 5400X由BASF Corp.,Freeport,Texas,US制备。
Nuoer NR610S由中国山东省东营港经济开发区的山东诺尔生物科技有限公司(Shandong Nuoer Biological Technology Co.,Ltd.)制造。
Sanwet IM-930 NP由中国江苏省南通市经济技术开发区新开南路5号的三大雅精细化学品(南通)有限公司(San-Dia Polymers(Nantong)Co.,Ltd.)制备。
Figure GDA0004051061750000652
Transform B3和/>
Figure GDA0004051061750000653
B400由BASF Antwerpen NV,Belgium制备。
Sumitomo SA60SXII由Sumitomo Seika Chemicals Co,Ltd.The SumitomoBldg.4-5-33Kitahama,Chuo-ku,Osaka,日本制备。
Aqualic CAW2020由Nippon Shokubai Co.Ltd.Kogin Bldg.,4-1-1Koraibashi,Chuo-ku,Osaka 541-0043,日本制备。
TAISAP NB388SDA由中国台湾台北市敦化北路201号后栋4楼175室的台湾塑胶工业股份有限公司(Formosa Plastics Corporation)制造。
实施例17
对于每个吸收性纸层压物,进行注水试验。结果总结在表12中。
表12注水试验结果
吸收性纸层压物 注水时间[s] 注水再润湿[g]
1*) 29 3.0
2*) 48 12.8
3*) 39 8.5
4*) 41 9.0
5*) 43 9.6
6*) 34 6.1
7*) 37 7.5
8 25 3.2
9 24 2.7
10 24 3.3
11 23 2.9
12 23 1.8
13*) 35 4.2
14*) 33 4.8
15*) 40 5.9
16*) 38 6.3
17*) 46 7.5
18*) 44 6.7
19*) 39 5.2
20*) 35 4.7
21*) 36 4.6
22*) 34 5.0
*)比较实施例
发明实施例显示出改善的注水时间和/或注水再润湿量。
实施例18:
吸收性纸(AP)层压物的制备
将热熔胶(2)(2.5-3.0gsm)(Bostik的建筑热熔胶)喷涂到织物(1)(40gsm)(福建侨东纸业有限公司制造的压缩织物)上。
使用辊式给料机(市售可得的SAP辊式给料机类型)以130gsm的载量将超吸收剂SAP(3)或(4)或两者施加在高度蓬松的无纺材料ATB(7)(40-45gsm)(福建侨东纸业有限公司的聚酯的热风结合无纺物)上。然后将包含SAP的无纺材料在位置(10)处与织物层层压。
将热熔胶(8)(2.5-3.0gsm)(Bostik的建筑热熔胶)喷涂到织物(9)(40gsm)上。将超吸收剂SAP(5)或(6)或两者施加在高度蓬松的无纺材料ATB(7)的另一侧上。然后将包含SAP的无纺材料在位置(15)处与织物层层压。这样得到5层的吸收性纸结构;然后通过分切机(11)将层压物切割成所需宽度。编号参考图2。
制备了下面的吸收性纸层压物。
表13吸收性纸层压物:
Figure GDA0004051061750000671
*)比较实施例
HySorb N 7059和HySorb N 6830由中国南京的扬子石化—巴斯夫有限责任公司(BASF-YPC Company Limited)(BYC)制备。
HySorb T 5400X由BASF Corp.,Freeport,Texas,US制备。
Nuoer NR610S由中国山东省东营港经济开发区的山东诺尔生物科技有限公司(Shandong Nuoer Biological Technology Co.,Ltd.)制造。
Sanwet IM-930NP在中国江苏省南通市经济技术开发区新开南路5号的三大雅精细化学品(南通)有限公司(San-Dia Polymers(Nantong)Co.,Ltd.)制备。
Figure GDA0004051061750000672
Transform B3、/>
Figure GDA0004051061750000673
B400、ASAP 535和ASAP 720由BASFAntwerpen NV,Belgium制备。
Sumitomo SA60SXII和SA60S由Sumitomo Seika Chemicals Co,Ltd.TheSumitomo Bldg.4-5-33Kitahama,Chuo-ku,Osaka,日本制备。
CAW2020由Nippon Shokubai Co.Ltd.Kogin Bldg.,4-1-1 Koraibashi,Chuo-ku,Osaka 541-0043,日本制备。
TAISAP NB388SDA由中国台湾台北市敦化北路201号后栋4楼175室的台湾塑胶工业股份有限公司台丽朗(Tairylan)分部制造。
实施例19
每个吸收性纸层压物都进行了透湿/再润湿试验。结果总结在表14中。
表14透湿/再润湿试验结果
Figure GDA0004051061750000681
*)比较实施例
在透湿/再润湿试验中,发明实施例表现出改善的芯利用率(更高的液体扩散长度)。

Claims (13)

1.流体吸收芯(80),其包括至少一个吸收层,该层包含至少80重量%的吸水性聚合物颗粒、0至10重量%的胶粘剂和0至10重量%的纤维材料,其中吸收层内的吸水性聚合物颗粒是涡旋为40s或更小且圆度为0.79至0.85和/或CRC为38g/g至85g/g的吸水性聚合物颗粒H,并且其中吸水性聚合物颗粒H的FSC为至少27g/g/s,其中FSC如下测量,将吸水性聚合物颗粒置于茶包中,将茶包在1s内置于0.9%NaCl溶液的表面下,每个茶包最小100mlNaCl溶液,保持1分钟,随后悬挂5分钟,
FSC定义为:
Figure FDA0004078916260000011
msi为干燥试验部分的质量,以克计,
mb为2个湿空白袋的平均质量,以克计,
mwi为包含吸水性聚合物的湿袋的质量,以克计。
2.根据权利要求1所述的流体吸收芯(80),其包括至少两个吸收层,即上层(91)和底层(92),其中至少底层(92)包含吸水性聚合物颗粒H。
3.根据权利要求1或2所述的流体吸收芯(80),其中吸水性聚合物颗粒H的CRC为40g/g至80g/g。
4.根据权利要求1或2所述的流体吸收芯(80),其中所述吸水性聚合物颗粒H的圆度为0.80至0.85。
5.根据权利要求1或2所述的流体吸收芯(80),其中吸水性聚合物颗粒H的可提取物(16h)的含量为10重量%或更小。
6.根据权利要求1或2所述的流体吸收芯(80),其中吸水性聚合物颗粒H在τ=0.3psi下的VAUL为1000s或更小。
7.根据权利要求1或2所述的流体吸收芯(80),其中吸水性聚合物颗粒H的T20为1000s或更小。
8.根据权利要求1或2所述的流体吸收芯(80),其中吸水性聚合物颗粒H的SAP-再润湿量为1.5g或更小。
9.根据权利要求2所述的流体吸收芯(80),其中将无纺材料夹在上层(91)和底层(92)之间。
10.根据权利要求2所述的流体吸收芯(80),其中注水时间为28s或更短,并且注水再润湿量为3.5g或更小。
11.根据权利要求2所述的流体吸收芯(80),其中液体扩散长度为至少245mm,总透湿时间为45s或更短,并且总再润湿量为40g或更小。
12.吸收制品,其包括:
上层渗液片层(89),
下层不渗液片层(83),
根据权利要求1至11中任一项所述的流体吸收芯(80);
任选的收集分布层(70),其位于上层渗液片层(89)和流体吸收芯(80)之间,
其他任选组件。
13.吸水性聚合物颗粒H,其特别适用于权利要求1至11中任一项所述的流体吸收芯(80)。
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