CN1301322A - 含水液体的吸收性复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了在含水液体存在下能膨胀的双层复合材料。这些复合材料是基于超吸收性粉末,而这种粉末通过自粘胶固定在非纺织的柔软性载体上。双层复合材料可以用于不同的工业,例如用于输送电能的电缆工业或卫生用品工业。

Description

含水液体的吸收性复合材料
本发明涉及能吸收含水液体并能膨胀的多层复合材料的工业，具体地涉及双层复合材料，及含有这些复合材料的物品，如输送电能用的电缆，和卫生用品。
本发明的复合材料可用于各种不同的工业中。具体地，在电话用电缆工业和光纤中，以及婴儿、成人失禁和妇女卫生用的卫生用品工业中。
这些电缆包括至少三个不同的部分，从核心到外部如下：
-导电的核芯；
-能膨胀的吸收性复合材料；
-绝缘外层。
吸收性复合材料是已知的，广泛地用于电缆工业中。对于这种应用，它们被加到电缆中，为的是在偶然进水时可保证电缆的密封性。事实上，因外层受到破坏而水进入电缆时，复合材料吸收这种液体，同时膨胀而阻止水蔓延。
电缆中使用的复合材料一般是以粉末状的吸收性产品为基的，这种产品置于两层非纺织材料之间。这样一种复合材料，所述的三层吸收性复合材料，是已知的，并作过大量描述。
例如，EP 0188959描述了含有以水膨胀粉末为基的复合材料的电缆，如改性丙烯酸聚合物、接枝淀粉、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素，它们置于两层非纺织材料之间。所术粉末用水溶性粘合剂固定在非纺织材料上。
上述三层吸收性复合材料的问题在于吸收性粉末的效率。事实上，吸收性粉末仍处于两层非纺织材料之间，因此不可能自由地膨胀。此外，在电缆中仍有空隙，水可以在这些空隙中流动。因此，粉末可以吸收的水量仍受到限制。EP 0378940部分地解决了这个问题，该文件描述了电缆用复合材料，该材料含有水膨胀粉末和热粘合粉末，它们夹在平的载体与部分水溶性载体之间。与水接触时，水溶性载体部分溶解，使该粉末具有某些自由度，粉末快速膨胀，同时产生隆起，于是阻止水蔓延。然而，尽管存在水溶性载体，但粉末自由度仍是部分的，其效率受到限制。
申请人现在发现，在电缆中使用双层吸收性复合材料可以解决这个问题。事实上，申请人已发现，通过除去吸收性复合材料外层，可以增加粉末膨胀的自由度及其效率，即用双层复合材料(非纺织物/吸收性粉末)代替三层复合材料(非纺织物/吸收性粉末/非纺织物)。
申请人还发现，通过控制吸收性粉末在非纺织物上的分布与量，还可以改善其吸收性粉末的自由度。事实上，申请人发现，当吸收性粉末以点状分布在非纺织物上时，优选地呈单层状分布时，它的膨胀自由度及其效率增加。因为在这些条件下，吸收性粉末微粒不再受约束，彼此之间构成通道，于是有利于液体循环和粉末吸收液体。
本发明第一个目的是能膨胀的吸收性复合材料，其特征在于所述的复合材料由两层构成：以非纺织材料为基的柔软载体和至少一种吸收性粉末，借助热熔性胶将吸收性粉末固定在所述的载体上。
一般地，胶的用量是每平方米非纺织物2-100克，吸收性粉末的用量是每平方米5-300克。
电缆工业使用的非纺织材料一般是基于热方法或化学方法的非纺织聚酯，和如聚丙烯之类的聚烯烃。可以任选地加载这些材料，以便成为半-导体。
实施本发明的优选非纺织物是聚酯，其特征在于光滑的表面和重量为10-100克/米2，加载体的聚酯重量为50-300克/米2。
一般地，热熔性胶应当理解是由聚合物、树脂、油或蜡和各种添加剂构成的混合物。本发明的胶是WO 97/12007描述的胶。
作为示例，实施本发明所使用的胶，尤其是自粘性或非自粘性的热熔性胶，其熔点接近150℃，流动指数为0.5-1000。它们一般由聚合物构成。其中，以乙烯和丙烯酸烷基酯为基的聚合物占特别重要的位置。一般地，丙烯酸烷基酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸-2-乙基己酯。
作为热熔性胶，还可以使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，或反应性胶，如聚氨酯。
有利地，使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，其特征在于乙酸酯比率为以重量计的10-45％。
采用下面所述的通过辊筒将胶涂在非纺织物上。胶是部分或全部地覆盖非纺织物表面。若要求吸收性粉末有最大的膨胀自由度，胶覆盖的表面积是非纺织物总表面积的10-80％，每平方米非纺织物为2-100克。
本发明的吸收性粉末是天然粉末或工业生产的粉末。该粉末均匀，粒度很细。
该粉末一般地选自改性的丙烯酸聚合物、接枝淀粉、聚丙烯酰胺、纤维素衍生物，如羧甲基纤维素。
本发明优选的吸收性粉末是以部分中和并交联的聚丙烯酸为基的粉末，用SAP表示这种粉末。这种粉末特征在于微粒尺寸小于800微米，含有0.9％NaCl水溶液的吸收率可以达到每克SAP为100克。可以采用不同的方法制得这种粉末，例如FR 2710342和FR 2732973描述的方法。
吸收性粉末应该覆盖至少全部胶的表面。
固定在非纺织物表面上的粉末的量是每平方米非纺织物为5-300克。
如前面所描述的本发明复合材料可用于任何使用吸收性粉末的应用中。作为示例，可以列举输送电能用的电缆、婴儿用的三角裤式尿布、成人失禁和妇女卫生用的卫生巾。
一般地，在这些应用中，在两层非纺织物之间放入吸收性粉末。
申请人发现，正如前面所描述的，用本发明双层复合材料代替这样一种系统可以获得许多优点，如粉末效率与成本降低。
其中一种制造双层吸收性复合材料的方式如下：
将非纺织物层放在两个辊子之间，其中一个辊子表面光滑，另一个辊子表面有雕刻。通过辊子旋转保证非纺织物移动。热熔性胶在直接与有雕刻辊子接触处的槽中熔化。因此，熔化的胶应接触到辊子表面。辊子旋转时带走了熔化的胶，并涂到非纺织物上。然后，吸收性粉末撒在涂有胶的非纺织物上。辊子上的雕刻花样控制了涂在非纺织物上胶量以及覆盖表面，因此，确定了吸收性粉末的量。
为了提高前述方法的效率，可以同时或非同时地采用下述改进措施A和B。
-措施A
为了增加放胶的时间(因而能使吸收性粉末(SAP)较好地粘附在非纺织物上)，可以在撒SAP之前在检验台上安装红外(IR)光电管。关键参数是在复合材料处达到IR光电管所发出的温度。最佳温度是在胶软化点以上约30℃。
-措施B
在检验台加一个压延步骤，其作用是显著地降低所撒的热-熔化复合材料粉。
压延是让复合材料在两个加热的不锈钢辊子之间通过，同时在上面施加一个压力：辊子的热量能够使胶重激活，同时施加的压力能够使SAP微粒进入胶点。于是，SAP较好地粘附在非纺织物上，除掉了自然撒布的复合材料粉。
这种改进的不同关键参数是：
-辊子温度
在这种情况下，应该让胶软化，但是不能太软，以便在辊子所施加压力的作用下，胶不会扩散而通过非纺织物。在进行的试验的范围内，最佳温度仍保持约50℃。
-辊子对复合材料所施加的压力
研究过两个压力：1.403和2.105T
这样制得的复合材料的特征如下：
⊙胶量
生产复合材料时采用称量测定胶量。
⊙吸收性粉末(SAP)的量
生产复合材料时采用称量以测定SAP的量。
还可以通过测定成品中的钠量以测定SAP的量：SAP(交联的丙烯酸和丙烯酸钠共聚物)含有由中和率所规定的固定钠量。
采用特定电极测定提取后复合材料中的钠量，并知道粉末中钠含量，这样就能够确定复合材料中存在的SAP量。
⊙性能
原则上注意以下述方式测定的SAP膨胀高度：将0.1克SAP放到容器中，而容器上放置盖。这个盖打有孔，以便让液体通过。然后倒入100毫升蒸馏水，这样引起SAP膨胀。
盖的移动(由于SAP膨胀)可给出膨胀高度(以毫米计)。注意在1-3分钟内膨胀高度。
实施例1-6
制备实施例1-6的复合材料，并如前面所述进行表征。
⊙使用产品以进行这些实施例：
-非纺织物：或者用热方法连接的聚酯，每平方米重量为40克，下面称之PEⅠ，或者加炭黑的聚酯，每平方米重量为65克，下面称之PEⅡ，
-热熔性自粘型胶，100％活性物质。胶呈自保护块状。其软化点为71-81℃。其液体形式使得有可能始终沉积在有雕刻的辊子上，并均匀转移到非纺织物上。胶主要由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物构成。
-超吸收性粉末
使用的SAP是：
-非聚集的单个珠，中心最佳粒度为280毫米(下面用TAC 45表示)
-“花菜”珠，其特征为吸收率70克/克(下面用S35表示)
-聚集珠，直径450微米，吸收率65克/克(用D60表示)
⊙为了实施这些实施例，使用两种雕刻辊子。一种标号为A的辊子能覆盖25％，胶沉积量为每平方米8克，另一种标号为B的辊子能覆盖19％，胶沉积量为每平方米4.5克。
下表汇集了所制备复合材料的特性与性能。
    实施例序号    1    2    3    4    5    6
    非纺织物    PE1    PE1    PE1    PE1    PE2    PE2
    雕刻辊子    A    B    A    A    A    A
    使用的SAP    D60    D60    S35    TAC45    D60    S35
 固定的SAP克/米2    182    214    60    63    183    51
 1分钟膨胀，毫米    18.3    17.5    18.1    16    18.2    18.2
 3分钟膨胀，毫米    18.9    18.6    18.1    18.3    19.2    18.2
实施例7
对这些复合材料的撒粉定量化
通过下述试验对用压延方法使复合材料撒粉获得改善而进行定量分析：
操作方式：在距离5厘米处，用3巴空气喷射吹复合材料表面积(10×7厘米)。通过称量测定复合材料质量损失(表示脱落的SAP)。
用实施例1复合材料得到的结果汇集在下表中。
以起始复合材料质量计损失％
吹的时间 未压延复合材料 压延复合材料(2.105T)
30 0.05 0.02
60 0.07 0.03
120 0.11 0.03
因此，压延显著地改善了SAP在非纺织物上的稳定性，还观察到在3巴空气喷射的情况下对复合材料的撒粉实际上可忽略不计。

Claims (9)

1．能吸收含水液体并能膨胀的复合材料，其特征在于，所述的复合材料是双层复合材料，该材料含有：
-非纺织材料的柔软载体
-每平方米非纺织物有5-300克吸收性粉末，这种粉末是通过自粘的热熔性胶固定在非纺织物上的。
2．根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，吸收性粉末覆盖非纺织物总表面积的10-80％。
3．根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，吸收性粉末选自改性的丙烯酸聚合物，如部分中和并交联的聚丙烯酸、接枝淀粉、聚丙烯酰胺、纤维素衍生物，如羧甲基纤维素。
4．根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，吸收性粉末是部分中和并交联的聚丙烯酸。
5．根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的复合材料，其特征在于，非纺织材料是基于热方法或化学方法的聚酯或如聚丙烯之类的聚烯烃。
6．根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的复合材料，其特征在于，自粘的热熔性胶选自下述：
-乙烯-乙酸乙烯酯共聚物
-苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物
-如聚氨酯之类的反应性胶
-胶是基于由乙烯和如丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸-2-乙基己酯之类的丙烯酸烷基酯得到的聚合物。
7．根据权利要求6所述的复合材料，其特征在于，自粘的热熔性胶是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
8．输送电能、电信用的电缆，其特征在于，它包含权利要求1-7中任一权利要求所述的双层吸收性复合材料。
9．婴儿用三角裤式尿布、成人失禁和妇女卫生用的卫生巾之类的卫生用品，其特征在于，它包含权利要求1-7中任一权利要求所述的双层吸收性复合材料。
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