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Die
vorliegende Erfindung betrifft wasserabsorbierende Polymergebilde,
ein Verfahren zur Herstellung wasserabsorbierender Polymergebilde,
die durch dieses Verfahren erhältlichen, wasserabsorbierenden
Polymergebilde, einen Verbund, ein Verfahren zur Herstellung eines
Verbundes, den durch dieses Verfahren erhältlichen Verbund,
chemische Produkte wie etwa Schäume, Formkörper
oder Fasern, die Verwendung wasserabsorbierender Polymergebilde
oder eines Verbundes in chemischen Produkten, wie etwa Schäumen, Formkörpern
oder Fasern sowie die Verwendung von Hohlkörpern mit einer
Hülle aus einem anorganischen oder organischen Material.
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Superabsorber
sind wasserunlösliche, vernetzte Polymere, die in der Lage
sind, unter Quellung und Ausbildung von Hydrogelen große
Mengen an wässrigen Flüssigkeiten, insbesondere
Körperflüssigkeiten, vorzugsweise Urin oder Blut,
aufzunehmen und unter Druck zurückzuhalten. Im Allgemeinen
betragen diese Flüssigkeitsaufnahmen das mindestens 10-Fache
oder gar das mindestens 100-Fache des Trockengewichts der Superabsorber
bzw. der superabsorbierenden Zusammensetzungen an Wasser. Durch
diese charakteristischen Eigenschaften finden diese Polymere hauptsächlich
Anwendung in Sanitärartikeln wie Babywindeln, Inkontinenzprodukten
oder Damenbinden. Einen umfassenden Überblick über
Superabsorber bzw. superabsorbierende Zusammensetzungen, ihre Anwendung
und ihre Herstellung geben F. L. Buchholz und A. T. Graham (Herausgeber)
in „Modern Superabsorbent Polymer Technology",
Wiley-VCH, New York, 1998.
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Die
Herstellung der Superabsorber erfolgt in der Regel durch die radikalische
Polymerisation säuregruppen-tragender, meist teilneutralisierter
Monomere in Ge genwart von Vernetzern. Dabei lassen sich durch die
Auswahl der Monomerzusammensetzung, der Vernetzer sowie der Polymerisationsbedingungen
und der Verarbeitungsbedingungen für das nach der Polymerisation
erhaltene Hydrogel Polymere mit unterschiedlichen Absorptionseigenschaften
herstellen. Weitere Möglichkeiten bietet die Herstellung
von Pfropfpolymerisaten, beispielsweise unter Verwendung chemisch
modifizierter Stärke, Cellulose und Polyvinylalkohol nach
DE-OS-26 12 846 .
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Der
aktuelle Trend im Windelaufbau geht dahin, noch dünnere
Konstruktionen mit reduziertem Cellulosefaseranteil und erhöhtem
Superabsorberanteil herzustellen. Der Vorteil dünnerer
Konstruktionen zeigt sich nicht nur in einem verbesserten Tragekomfort,
sondern auch in reduzierten Kosten bei Verpackung und Lagerhaltung.
Mit dem Trend zu immer dünner werdenden Windelkonstruktionen
hat sich das Anforderungsprofil an die Superabsorber deutlich verändert.
Von entscheidender Bedeutung ist jetzt die Fähigkeit des
Hydrogels zur Flüssigkeitsweiterleitung und -verteilung.
Aufgrund der höheren Beladung des Hygieneartikels (Menge
an Superabsorber pro Flächeneinheit) darf das Polymer im
gequollenen Zustand keine Sperrschicht für nachfolgende
Flüssigkeit bilden (Gel-Blocking). Weist das Produkt gute
Transporteigenschaften auf, so kann eine optimale Ausnutzung des
gesamten Hygieneartikels gewährleistet werden.
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Neben
der Permeabilität der Superabsorber (angegeben in Form
der sogenannten „Saline Flow Conductivity – SFC”)
und dem Absorptionsvermögen unter einer Druckbelastung
ist insbesondere auch die Absorptionsgeschwindigkeit der Superabsorberpartikel
(angegeben in Menge an absorbierter Flüssigkeit pro Gramm
Superabsorber pro Sekunde) ein entscheidendes Kriterium, welches
Aussagen darüber ermöglicht, ob ein diesen Superabsorber
in großer Konzentration enthaltender absorbierender Kern,
welcher nur einen geringen Fluffanteil aufweist, in der Lage ist,
bei seinem ersten Kontakt mit Flüssigkeiten diese schnell
zu absor bieren (sogenannte „first aquisition”).
Diese „first aquisition” ist bei absorbierenden
Kernen mit hohem Superabsorberanteil unter anderem von der Absorptionsgeschwindigkeit
des Superabsorbermaterials abhängig.
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Um
die Absorptionsgeschwindigkeit von Superabsorbern zu verbessern,
sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt.
So kann etwa die Oberfläche des Superabsorbers erhöht
werden, indem kleinere Superabsorberpartikel mit einem dementsprechend
höheren Oberflächen-Volumen-Verhältnis eingesetzt
werden. Dieses allerdings hat zur Folge, dass die Permeabilität
und auch andere Performance-Kenndaten, wie etwa die Retention, des
Superabsorbers verringert werden. Um dieses Problem zu vermeiden,
kann auch ohne Verminderung des Partikeldurchmessers eine Erhöhung
der Oberfläche der Superabsorberpartikel erzielt werden,
indem beispielsweise durch Pulverisieren Superabsorberpartikel mit
unregelmäßigen Formen hergestellt werden. Auch
ist beispielsweise aus
US 5,118,719 und
aus
US 5,145,713 bekannt,
Treibmittel in der Monomerlösung während der Polymerisation
zu dispergieren, welche beim Erhitzen Kohlendioxid abgeben. Die
Porosität des resultierenden Superabsorbers stellt eine
größere Oberfläche in den Polymerteilchen
bereit, welche letztendlich eine erhöhte Absorptionsgeschwindigkeit
ermöglicht. Aus
US 5,399,391 ist
weiter bekannt, derartige, geschäumte Superabsorberpartikel
an der Oberfläche nachzuvernetzen, um auf diese Weise auch
das Absorptionsvermögen unter einer Druckbelastung zu verbessern.
Der Nachteil dieses Ansatzes besteht allerdings darin, dass es infolge
der großen Oberfläche der geschäumten Superabsorberpartikel
erforderlich ist, die Oberflächenvernetzungsmittel im Vergleich
zu nicht geschäumten Superabsorberpartikeln in noch größerer
Menge einzusetzen, was zwangsläufig auch zu einer erhöhten
Vernetzungsdichte im Oberflächenbereich führt.
Eine zu hohe Vernetzungsdichte der Oberflächenbereiche
führt jedoch zu einer Verminderung der Absorptionsgeschwindigkeit.
Darüber hinaus ist der Einsatz von Treibmitteln insofern
nachteilig, als das die Menge an gebildetem Gas in der Monomerlösung
bei einem Einsatz von Carbonaten stark von der Temperatur und dem
pH-Wert während der Polymerisation abhängt. Darüber
hinaus neigen Treibmittel in der Monomerlösung dazu, zu
größeren Gasblasen zu agglomerieren, so dass das
sich die letztendliche Porosität des Superabsorbermaterials
nur schwer kontrollieren lässt. Auch lassen sich bei einem Einsatz
von Carbonaten die Verweildauer in der Monomerlösung und
insbesondere auch der genaue Zeitpunkt der Freisetzung des Kohlendioxids
nur schwer regulieren.
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Der
vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die sich aus dem
Stand der Technik ergebenden Nachteile im Zusammenhang mit der Herstellung
wasserabsorbierenden Polymergebilde mit hoher Absorptionsgeschwindigkeit
zu überwinden.
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Insbesondere
lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, wasserabsorbierende
Polymergebilde bereitzustellen, welche sich besonders gut in Hygieneartikeln
mit hohem Superabsorberanteil einsetzen lassen. Die wasserabsorbierenden
Polymere sollten dabei neben einer vorteilhaft hohen Absorptionsgeschwindigkeit
eine besonders hohe Absorption unter einer Druckbelastung, eine
besonders hohe Retention und eine besonders hohe Permeabilität
aufweisen.
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Auch
lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung wasserabsorbierender Polymergebilde anzugeben, mit
dem es möglich ist, in gut reproduzierbarer Weise Polymere
mit den vorstehend beschriebenen Absorptionseigenschaften herzustellen.
Weiterhin sollten die durch dieses Verfahren nach dem Trocknen des
Polymergels erhaltenen Polymerpartikel nach Durchführung
einer Oberflächennachvernetzung einen erkennbar geringeren
Abfall der Absorptionsgeschwindigkeit aufweisen als dies bei herkömmlichen
wasserabsorbierenden Polymergebilden der Fall ist.
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Einen
Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leisten
wasserabsorbierende Polymergebilde, mindestens teilweise beinhaltend
Hohlkörper mit einer Hülle aus einem anorganischen
oder organischen Material.
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Unter
der Bezeichnung „Hohlkörper”, wie er
hierin verwendet wird, werden vorzugsweise ganz allgemein sphärische
Gebilde verstanden, welche eine Hülle aus einem anorganischen
oder organischen Material aufweisen, die ein Treibmittel umschließt.
Unter einem „Treibmittel” werden erfindungsgemäß vorzugsweise Verbindungen
verstanden, die bei Atmosphärendruck und bei einer Temperatur
in einem Bereich von –50 bis 100°C, besonders
bevorzugt in einem Bereich von 0 bis 50°C und am meisten
bevorzugt in einem Bereich von 20 bis 40°C zumindest teilweise,
vorzugsweise gänzlich gasförmig sind. Solche Treibmittel
umfassen beispielsweise Gase wie etwa Luft oder aber Flüssigkeiten
wie kurzkettige Kohlenwasserstoffe.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
wasserabsorbierenden Polymergebilde beinhalten diese die Hohlkörper
in einer Menge in einem Bereich von 0,001 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt
in einem Bereich von 0,01 bis 7,5 Gew.-% und am meisten bevorzugt
in einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht
der erfindungsgemäßen wasserabsorbierenden Polymergebilde.
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Erfindungsgemäß bevorzugte
wasserabsorbierende Polymergebilde sind Fasern, Schäume
oder Teilchen, wobei Fasern und Teilchen bevorzugt und Teilchen
besonders bevorzugt sind.
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Erfindungsgemäß bevorzugte
Polymerfasern sind so dimensioniert, dass sie in oder als Garne
für Textilien und auch direkt in Textilien eingearbeitet
werden können. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt,
dass die Polymerfasern eine Länge im Bereich von 1 bis
500 mm, bevorzugt 2 bis 500 mm und besonders bevorzugt 5 bis 100
mm und einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 200 Denier, bevorzugt
3 bis 100 Denier und besonders bevorzugt 5 bis 60 Denier besitzen.
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Erfindungsgemäß bevorzugte
Polymerteilchen sind so dimensioniert, dass sie eine mittlere Teilchengröße
gemäß ERT 420.2-02 im Bereich von 10 bis 3000 μm,
vorzugsweise 20 bis 2000 μm und besonders bevorzugt 150
bis 850 μm aufweisen. Dabei ist es insbesondere bevorzugt,
dass der Anteil der Polymerteilchen mit einer Partikelgrösse
in einem Bereich von 300 bis 600 μm mindestens 30 Gew.-%,
besonders bevorzugt mindestens 40 Gew.-% und am meisten bevorzugt
mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wasserabsorbierenden
Polymerteilchen, beträgt.
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Weiterhin
ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die erfindungsgemäßen
wasserabsorbierenden Polymergebilde auf teilneutralisierter, vernetzer
Acrylsäure basieren. In diesem Zusammengang ist es insbesondere
bevorzugt, dass die erfindungsgemäßen wasserabsorbierende
Polymergebilde vernetzte Polyacrylate sind, welche zu mindestens
50 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 70 Gew.-% und darüber
hinaus bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf das
Gewicht der wasserabsorbierenden Polymergebilde, auf carboxylatgruppen-tragenden
Monomeren bestehen. Es ist erfindungsgemäß weiterhin
bevorzugt, dass die erfindungsgemäßen, wasserabsorbierenden
Polymergebilde zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens
70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der wasserabsorbierenden
Polymergebilde, auf polymerisierter Acrylsäure basieren,
die vorzugsweise zu mindestens 20 Mol-%, besonders bevorzugt zu
mindestens 50 Mol-% und darüber hinaus bevorzugt in einem
Bereich von 60 bis 85 Mol-% neutralisiert ist.
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Als
anorganische Materialien, aus denen die Hülle der Hohlkörper
besteht, kommen beispielsweise polykristalline Oxide, insbesondere
polykristalline Aluminiumoxide, in Betracht, während als
organische Materialien insbesondere polymere thermoplastische oder
nicht-thermoplastische Materialien bevorzugt sind.
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Als
Hohlkörper mit einer Hülle aus einem organischen
Material werden erfindungsgemäß vorzugsweise Hohlkörper
ausgewählt aus der folgenden Gruppe verstanden:
- – Hohlkörper, welche eine
Hülle aus einem polymeren, thermoplastischen Material aufweisen;
- – Hohlkörper, welche eine Hülle aus
einem polymeren, nicht-thermoplastischen Material aufweisen.
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Generell
können als Hohlkörper
- – auf
thermoplastischen oder nicht-thermoplastischen Polymeren basierende,
gasgefüllte Mikroballons („gas filled microballons”),
- – polyelektrolytische, mehrschichtige Kapseln (”polyelectrolyte
multilayer capsules”),
- – auf thermoplastischen oder nicht-thermoplastischen
Polymeren basierende, sogenannte Hohlsphären („hollow
spheres”),
- – auf thermoplastischen Polymeren basierende Microsphere-Partikel,
wie sie beispielsweise unter der Handelsbezeichnung „EXPANCEL®” erhältlich
sind, oder
- – Hohlkörper mit einer Hülle aus
polykristallinem Aluminiumoxid
eingesetzt werden.
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Unter
einem Hohlkörper, welcher eine Hülle aus einem
polymeren, thermoplastischen Material aufweist, wird erfindungsgemäß vorzugsweise
ein Hohlkörper verstanden, welcher dadurch erhältlich
ist, dass ein polymeres, thermoplastisches Material, welches ein
Material umschließt, dass bei einer Temperaturerhöhung sein
Volumen vergrößert (= Treibmittel), erhitzt wird.
Diese Hohlkörper weisen daher eine Hülle aus einem
polymeren, thermoplastischen Material auf, welches ein Treibmittel
umschließt. Als Beispiel eines solchen polymeren, thermoplastischen
Materials seien beispielsweise die von der Firma Akzo Nobel, Sundsvall,
Schweden, unter der Marke „EXPANCEL
®” erhältlichen
Microsphere-Partikel genannt, deren Herstellung unter anderem auch
in der
WO-A-2007/142593 beschrieben
ist. Bei dem Treibmittel handelt es sich vorzugsweise um eine Verbindung,
deren Siedepunkt nicht höher ist als die Schmelz- bzw.
Glasübergangstemperatur des polymeren, thermoplastischen
Materials.
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Solche,
ein Treibmittel umschließenden, polymeren, thermoplastischen
Materialien können beispielsweise dadurch erhalten werden,
dass die zur Herstellung des polymeren, thermoplastischen Polymers
eingesetzten Monomere in einer Suspensionspolymerisation in Gegenwart
eines geeigneten Treibmittels, beispielsweise Isobutan, und gegebenenfalls
in Gegenwart von Vernetzern, radikalisch polymerisiert werden. Ein
solches Verfahren ist unter anderem in der
WO-A-2007/142593 eingehend
beschrieben. Auch aus den Druckschriften
US 3,615,972 ,
US 3,945,956 ,
US 4,287,308 ,
US 5,536,756 ,
US 6,235,800 ,
US 6,235,394 ,
US 6,509,384 ,
USA-2004/0176486 ,
US-A-2005/0079352 ,
GB 1024195 ,
EP-A-0 486 080 ,
EP-A-1 288 272 ,
WO-A-2004/072160 ,
JP-A-1987-286534 ,
JP-A-2005-213379 und
JP-A-2005-272633 sind
Verfahren zur Herstellung derartiger Materialien bekannt.
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Als
polymeres, thermoplastisches Material können grundsätzlich
alle dem Fachmann bekannten, polymeren, thermoplastischen Materialien
dienen, wobei unter einem „polymeren, thermoplastischen
Material” erfindungsgemäß vorzugsweise
ein polymeres Material verstanden wird, welches sich unter Wärmezufuhr plastisch
verformen lässt. Es ist in diesem Zusammenhang erfindungsgemäß insbesondere
bevorzugt, dass das polymere, thermoplastische Material eine durch
dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) bestimmte Schmelz- bzw. Glasübergangstemperatur
in einem Bereich von 40°C bis 240°C, besonders
bevorzugt 60°C bis 220°C und am meisten bevorzugt
80 bis 200°C aufweist.
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Erfindungsgemäß geeignete,
polymere, thermoplastische Materialien, welche die in den erfindungsgemäßen
wasserabsorbierenden Polymergebilden enthaltenen Hohlkörper
als Hülle aufweisen, sind insbesondere Polymere ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Poly(meth)acrylaten, (Meth)Acrylsäure-Copolymeren,
beispielsweise Ethylen-(Meth)Acrylsäure-Copolymeren, (Meth)Acrylsäureester-Copolymeren,
Maleinsäure-Copolymeren, beispielsweise Maleinsäure-Propylen-Copolymeren,
Polyurethanen, Vinylacetat-Copolymeren, beispielsweise ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren
oder Vinylacetat-Butylacrylat-Copolymeren, Styrol-Copolymeren, beispielsweise
Butylacrylat-Styrol-Copolymeren, Polycarbonaten sowie Polyvinylalkoholen.
Erfindungsgemäß geeignet sind insbesondere
- – Hohlkörper, deren polymeres,
thermoplastisches Material auf Acrylonitril und Vinylethern basiert,
wie sie etwa in WO-A-2007/142593 beschrieben
sind, wobei als Vinylether insbesondere Vinylether ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Methylvinylether, Ethylvinylether, Propylvinylether,
Isopropylvinylether, Butylvinylether, Isobutylvinylether, tert-Butylvinylether,
sec-Butylvinylether und Mischungen daraus eingesetzt werden können,
wobei die Copolymere aus Acrylonitril und dem Vinylether gegebenenfalls
auch durch den Einsatz von Vernetzern, wie etwa Divinyl benzol, Ethylenglykoldi(meth)acrylat
oder von anderen, in WO-A-2007/142593 genannten
Vernetzern, vernetzt sein können;
- – Hohlkörper, deren polymeres, thermoplastisches
Material auf Acrylonitril, Methacrylonitril, Acrylsäureestern
und Methacrylsäureestern basiert, wie sie etwa in WO-A-2007/091961 oder
in WO-A-2007/091960 beschrieben
sind, wobei auch diese Polymere gegebenenfalls durch den Einsatz
der in der WO-A-2007/091961 bzw.
in der WO-A-2007/091960 beschriebenen
Vernetzer vernetzt sein können.
- – Hohlkörper, deren polymeres, thermoplastisches
Material auf Polyvinylidenchlorid basiert, wie etwa die unter der
Handelsbezeichnung EXPANCEL® von
der Firma Akzo Nobel erhältlichen Produkte.
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In
den Hohlkörpern mit der Hülle aus dem polymeren,
thermoplastischen Material ist vorzugsweise ein Treibmittel eingeschlossen,
welches bei Atmosphärendruck und bei einer Temperatur in
einem Bereich von –50 bis 100°C, besonders bevorzugt
in einem Bereich von 0 bis 50°C und am meisten bevorzugt
in einem Bereich von 20 bis 40°C zumindest teilweise als
ein Gas vorliegt. Bei diesem Treibmittel handelt es sich vorzugsweise
um einen Kohlenwasserstoff, beispielsweise einen Kohlenwasserstoff
ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methan, Ethan,
Propan, n-Butan, iso-Butan, n-Pentan, iso-Pentan, neo-Pentan, Cyclopentan,
Hexan, iso-Hexan, neo-Hexan, Cyclohexan, Heptan, iso-Heptan, Oktan,
iso-Oktan und iso-Dodekan, um Petrolether oder um halogenierte Kohlenwasserstoffe,
beispielsweise halogenierte Kohlenwasserstoffe ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Methylchlorid, Methylenchlorid, Dichlorethan,
Dichlorethylen, Trichlorethan, Trichlorethylen, Trichlorfluoromethan
und perfluorinierte Kohlenwasserstoffe, wie etwa Fluor enthaltene
Ether. Auch Wasser kann als Treibmittel dienen. Der Siedepunkt des
Treibmittels bei Atmosphärendruck liegt vorzugsweise im Bereich
von –50 bis 100°C, besonders bevorzugt 0 bis 50°C
und am meisten bevorzugt 20 bis 40°C. Denkbar ist jedoch
grundsätzlich auch der Einsatz von Hohlkörpern
mit einer Hülle aus einem polymeren, thermoplastischen
Material, welche mit Luft gefüllt sind.
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Neben
den vorstehend beschriebenen Hohlkörpern können
auch sogenannte gasgefüllte Mikroballons (in der Literatur
als „gas filled microballons” bezeichnet), polyelektrolytische,
mehrschichtige Kapseln (in der Literatur als ”polyelectrolyte
multilayer capsules” bezeichnet) oder mit gasförmigen
oder flüssigen Verbindungen gefüllte Hohlsphären
(in der Literatur als „hollow spheres” bezeichnet)
eingesetzt werden, wobei die Mikroballons und die Hohlsphären
sowohl auf thermoplastischen Polymere als auch auf nicht-thermoplastischen Polymeren
als Hüllmaterial basieren können.
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Beispiele
für mit Gas gefüllte Mikroballons sind etwa Mikroballons,
welche aus einer Hülle aus einem vernetzten Polyvinylalkohol
bestehen. Solche Mikroballons sind beispielsweise in
Cavalieri
et al., „Stable Polymeric Microballons as Multifunctional
Device for Biomedical Uses: Synthesis and Characterization",
LANGMUIR 2005 (Vol. 21 (19)), Seiten 8.758–8.764 beschrieben.
Als Beispiel für geeignete polyelektrolytische, mehrschichtige
Kapseln seien diejenigen Kapseln genannt, die in
Heuvingh
et al., „Salt softening of polyelectrolyte multilayer capsules",
LANGMUIR 2005 (Vol. 21 (7)), Seiten 3.165–3.171 beschrieben
werden. Beispiele für erfindungsgemäße
geeignete Hohlsphären sind beispielsweise die von der Firma
Rohm & Haas,
Frankreich, unter der Bezeichnung ROPAQUE
®,
beispielsweise ROPAQUE
® ULTRA E
Opaque Polymer, vertriebenen sowie in der
EP-A-1 757 639 beschriebenen
Produkte. Bei diesen Produkten ist eine Flüssigkeit (Wasser) von
einer Polymerhülle eingeschlossen, wobei beim Verdampfen
der Flüssigkeit diese durch die Polymermembran hindurchtreten
kann, so dass ein mit Luft gefüllter Hohlkörper
zurückbleibt.
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Als
Beispiel für einen Hohlkörper mit einer Hülle
aus einem anorganischen Material seien die als „Bubble
Alumina” bezeichneten und unter den Bezeichnungen GL®, GLHP® oder
Duralum® AB von der Firma Rio Tinto
Alcan, Frankreich, vertriebenen, auf polykristallinem Aluminiumoxid
basierenden Partikel genannt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen,
wasserabsorbierenden Polymergebilde ist zumindest ein Teil der Hohlkörper
in dem als eine Matrix ausgebildeten, wasserabsorbierenden Polymergebilde
eingebettet, wobei es insbesondere bevorzugt ist, dass die Hohlkörper
gleichmäßig in den wasserabsorbierenden Polymergebilden
verteilt sind.
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Eine
solche Struktur ist beispielsweise dadurch erhältlich,
dass der Hohlkörper mit einer Hülle aus dem anorganischen
oder organischen Material der Monomerlösung, welche zur
Herstellung der wasserabsorbierenden Polymergebilde eingesetzt wurde,
vor oder während der Polymerisation zugesetzt wird oder
aber in das im Anschluss an die Polymerisation erhaltene Polymergel
eingearbeitet wird, wobei im Falle des Einsatzes eines Hohlkörpers
mit einer Hülle aus einem polymeren, thermoplastischen
Material diese Hohlkörper bereits vor ihrem Einsatz expandiert
oder aber in noch nicht expandiertem Zustand eingesetzt werden können.
Die erfindungsgemäßen wasserabsorbierenden Polymergebilde
sind daher vorzugsweise erhältlich durch ein Verfahren
beinhaltend die Verfahrensschritte:
- i) Radikalische
Polymerisation einer wässrigen Monomerlösung beinhaltend
ein polymerisierbares, monoethylenisch ungesättigtes, eine
Säuregruppe-tragendes Monomer (α1) oder ein Salz
davon, gegebenenfalls ein mit dem Monomer (α1) polymerisierbares,
monoethylenisch ungesättigtes Monomer (α2), sowie gegebenenfalls
einen Vernetzer (α3) unter Erhalt eines Polymergels;
- ii) gegebenenfalls Zerkleinern des Hydrogels;
- iii) Trocknen des gegebenenfalls zerkleinerten Hydrogels unter
Erhalt wasserabsorbierender Polymerpartikel;
- iv) gegebenenfalls Zermahlen und Absieben der so erhaltenen,
wasserabsorbierenden Polymerpartikel;
- v) gegebenenfalls weitere Oberflächenmodifizierungen
der so erhaltenen, wasserabsorbierenden Polymerpartikel;
wobei
mindestens eine der Bedingungen I) und II), gegebenenfalls auch
beide Bedingungen I) und II), erfüllt ist bzw. sind: - I) die Hohlkörper mit einer Hülle
aus dem anorganischen oder organischen Material werden den Monomeren
im Verfahrensschritt i) zugesetzt;
- II) die Hohlkörper mit einer Hülle aus dem
anorganischen oder organischen Material werden in das im Verfahrensschritt
i) erhaltene Hydrogel oder in das im Verfahrensschritt ii) erhaltene,
zerkleinerte Hydrogel eingearbeitet.
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Im
Verfahrensschritt i) wird zunächst eine wässrige
Monomerlösung beinhaltend ein polymerisierbares, monoethylenisch
ungesättigtes, eine Säuregruppe-tragendes Monomer
(α1) oder ein Salz davon, gegebenenfalls ein mit dem Monomer
(α1) polymerisierbares, monoethylenisch ungesättigtes
Monomer (α2), sowie gegebenenfalls einen Vernetzer (α3)
unter Erhalt eines Polymergels radikalisch polymerisiert. Die monoethylenisch
ungesättigten, säuregruppen-tragenden Monomere
(α1) können teilweise oder vollständig,
bevorzugt teilweise neutralisiert sein. Vorzugsweise sind die monoethylenisch
ungesättigten, säuregruppen-tragenden Monomere
(α1) zu mindestens 25 Mol-%, besonders bevorzugt zu mindestens
50 Mol-% und darüber hinaus bevorzugt zu 50–80
Mol-% neutralisiert. In diesem Zusammenhang wird auf
DE 195 29 348 A1 verwiesen,
deren Offenbarung hiermit als Referenz eingeführt wird.
Die Neutralisation kann teilweise oder ganz auch nach der Polymerisation
erfolgen. Ferner kann die Neutralisation mit Alkalimetallhydroxiden,
Erdalkalimetallhydroxiden, Ammoniak sowie Carbonaten und Bicarbonaten
erfolgen. Daneben ist jede weitere Base denkbar, die mit der Säure
ein wasserlösliches Salz bildet. Auch eine Mischneutralisation
mit verschiedenen Basen ist denkbar. Bevorzugt ist die Neutralisation
mit Ammoniak und Alkalimetallhydroxiden, besonders bevorzugt mit
Natriumhydroxid und mit Ammoniak.
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Ferner
können bei den erfindungsgemäßen wasserabsorbierenden
Polymergebilden die freien Säuregruppen überwiegen,
so dass dieses Polymergebilde einen im sauren Bereich liegenden
pH-Wert aufweist. Dieses saure wasserabsorbierende Polymergebilde
kann durch ein Polymergebilde mit freien basischen Gruppen, vorzugsweise
Amingruppen, das im Vergleich zu dem sauren Polymergebilde basisch
ist, mindestens teilweise neutralisiert werden. Diese Polymergebilde
werden in der Literatur als „Mixed-Bed Ion-Exchange Absorbent
Polymers” (MBIEA-Polymere) bezeichnet und sind unter anderem
in der
WO 99/34843
A1 offenbart. Die Offenbarung der
WO 99/34843 A1 wird hiermit
als Referenz eingeführt und gilt somit als Teil der Offenbarung. In
der Regel stellen MBIEA-Polymere eine Zusammensetzung dar, die zum
einen basische Polymergebilde, die in der Lage sind, Anionen auszutauschen,
und andererseits ein im Vergleich zu dem basischen Polymergebilde
saures Polymergebilde, das in der Lage ist, Kationen auszutauschen,
beinhalten. Das basische Polymergebilde weist basische Gruppen auf
und wird typischerweise durch die Polymerisation von Monomeren erhalten,
die basische Gruppen oder Gruppen tragen, die in basische Gruppen
umgewandelt werden können. Bei diesen Monomeren handelt
es sich vor allen Dingen um solche, die primäre, sekundäre
oder tertiäre Amine oder die entsprechenden Phosphine oder
mindestens zwei der vorstehenden funktionellen Gruppen aufweisen.
Zu dieser Gruppe von Monomeren gehören insbesondere Ethylenamin,
Allylamin, Diallylamin, 4-Aminobuten, Alkyloxycycline, Vinylformamid,
5-Aminopenten, Carbo diimid, Formaldacin, Melamin und dergleichen, sowie
deren sekundäre oder tertiäre Aminderivate.
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Bevorzugte
monoethylenisch ungesättigte, säuregruppen-tragende
Monomere (α1) sind vorzugsweise diejenigen Verbindungen,
die in der
WO 2004/037903
A2 , die hiermit als Referenz eingeführt wird und
somit als Teil der Offenbarung gilt, als ethylenisch ungesättigte,
säuregruppenhaltige Monomere (α1) genannt werden.
Besonders bevorzugte monoethylenisch ungesättigte, säuregruppen-tragende
Monomere (α1) sind Acrylsäure und Methacrylsäure,
wobei Acrylsäure am meisten bevorzugt ist.
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Als
mit den Monomeren (α1) copolymerisierbare, monoethylenisch
ungesättigte Monomere (α2) können Acrylamide,
Methacrylamide oder Vinylamide eingesetzt werden. Weitere bevorzugte
Co-Monomere sind insbesondere diejenigen, die in der -tragende Monomere
(α1) sind vorzugsweise diejenigen Verbindungen, die in
der
WO 2004/037903
A2 als Co-Monomere (α2) genannt werden
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Als
Vernetzer (α3) werden vorzugsweise ebenfalls diejenigen
Verbindungen eingesetzt, die in der
WO 2004/037903 A2 als
Vernetzer (α3) genannt werden. Unter diesen Vernetzern
sind wasserlösliche Vernetzer besonders bevorzugt. Am meisten
bevorzugt sind dabei N,N'-Methylenbisacrylamid, Polyethylenglykoldi(meth)acrylate,
Triallylmethylammoniumchlorid, Tetraallylammoniumchlorid sowie mit
9 Mol Ethylenoxid pro Mol Acrylsäure hergestelltes Allylnonaethylenglykolacrylat.
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Neben
den Monomeren (α1) und gegebenenfalls (α2) sowie
gegebenenfalls dem Vernetzer (α3) kann die Monomerlösung
auch wasserlösliche Polymere (α4) beinhalten.
Bevorzugte wasserlösliche Polymere umfassend teil- oder
vollverseiften Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Stärke
oder Stärkederivate, Polyglyko le oder Polyacrylsäure.
Das Molekulargewicht dieser Polymere ist unkritisch, solange sie
wasserlöslich sind. Bevorzugte wasserlösliche
Polymere sind Stärke oder Stärkederivate oder
Polyvinylalkohol. Die wasserlöslichen Polymere, vorzugsweise
synthetische wie Polyvinylalkohol, können nicht nur als
Pfropfgrundlage für die zu polymerisierenden Monomeren
dienen. Denkbar ist auch, diese wasserlöslichen Polymere
erst nach der Polymerisation mit dem Polymergel oder dem bereits
getrockneten, wasserabsorbierenden Polymergel zu vermischen.
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Weiterhin
kann die Monomerlösung auch Hilfsmittel (α5) enthalten,
wobei zu diesen Hilfsmitteln insbesondere die für die Polymerisation
gegebenenfalls erforderlichen Initiatoren oder Komplexbildner, wie
beispielsweise EDTA, gehören.
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Als
Lösungsmittel für die Monomerlösung kommen
Wasser, organische Lösungsmittel oder Gemische aus Wasser
und organischen Lösungsmitteln in Betracht, wobei die Wahl
des Lösungsmittels insbesondere auch von der Art und Weise
der Polymerisation abhängt.
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Die
relative Menge an Monomeren (α1) und (α2) sowie
an Vernetzern (α3) und wasserlöslichen Polymeren
(α4) und Hilfsmittel (α5) in der Monomerlösung
(ohne Berücksichtigung der das polymere Material aufweisenden
Hohlkörper) wird vorzugsweise so gewählt, dass
das im Verfahrensschritt iii) nach dem Trocknen erhaltene wasserabsorbierende
Polymergebilde
- – zu 20 bis 99,999
Gew.-%, bevorzugt zu 55 bis 98,99 Gew.-% und besonders bevorzugt
zu 70 bis 98,79 Gew.-% auf den Monomeren (α1),
- – zu 0 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise zu 0 bis 44,99 Gew.-%
und besonders bevorzugt zu 0,1 bis 44,89 Gew.-% auf den Monomeren
(α2),
- – zu 0 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise zu 0,001 bis 3 Gew.-%
und besonders bevorzugt zu 0,01 bis 2,5 Gew.-% auf den Vernetzern
(α3),
- – zu 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise zu 0 bis 5 Gew.-%
und besonders bevorzugt zu 0,1 bis 5 Gew.-% auf den wasserlöslichen
Polymeren (α4),
- – zu 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise zu 0 bis 10 Gew.-%
und besonders bevorzugt zu 0,1 bis 8 Gew.-% auf den Hilfsmitteln
(α5), und
- – zu 0,5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise zu 1 bis 10 Gew.-%
und besonders bevorzugt zu 3 bis 7 Gew.-% auf Wasser (α6)
basiert,
wobei die Summe der Gewichtsmengen (α1) bis (α6)
100 Gew.-% beträgt. Optimale Werte für die Konzentration
insbesondere der Monomere, Vernetzer und wasserlöslichen
Polymere in der Monomerlösung können durch einfache
Vorversuche ermittelt oder aber auch dem Stand der Technik, insbesondere
den Druckschriften US 4,286,082 , DE-A-27 06 135 , US 4,076,663 , DE-A-35 03 458 , DE 40 20 780 C1 , DE-A-42 44 548 , DE-A-43 33 056 und DE-A-44 18 818 entnommen
werden. Zur radikalischen Polymerisation der Monomerlösung
können grundsätzlich alle dem Fachmann bekannten
Polymerisationsverfahren in Betracht kommen. Beispielsweise sind
in diesem Zusammenhang Massepolymerisation, die vorzugsweise in
Knetreaktoren wie Extrudern erfolgt, Lösungspolymerisation,
Spraypolymerisation, inverse Emulsionspolymerisation und inverse Suspensionspolymerisation
zu nennen.
-
Bevorzugt
wird die Lösungspolymerisation in Wasser als Lösungsmittel
durchgeführt. Die Lösungspolymerisation kann kontinuierlich
oder diskontinuierlich erfolgen. Aus dem Stand der Technik ist ein
breites Spektrum von Variationsmöglichkeiten hinsichtlich
Reaktionsverhältnisse wie Temperaturen, Art und Menge der
Initiatoren als auch der Reaktionslösung zu entnehmen.
Typische Verfahren sind in den folgenden Patentschriften beschrieben:
US 4,286,082 ,
DE-A-27 06 135 A1 ,
US 4,076,663 ,
DE-A-35 03 458 ,
DE 40 20 780 C1 ,
DE-A-42 44 548 ,
DE-A-43 33 056 ,
DE-A-44 18 818 .
Die Offenbarungen werden hiermit als Referenz eingeführt und
gelten somit als Teil der Offenbarung.
-
Die
Polymerisation wird wie allgemein üblich durch einen Initiator
ausgelöst. Als Initiatoren zur Initiierung der Polymerisation
können alle unter den Polymerisationsbedingungen Radikale
bildende Initiatoren verwendet werden, die üblicherweise
bei der Herstellung von Superabsorbern eingesetzt werden. Auch eine
Initiierung der Polymerisation durch Einwirkung von Elektronenstrahlen
auf die polymerisierbare, wässrige Mischung ist möglich.
Die Polymerisation kann allerdings auch in Abwesenheit von Initiatoren
der oben genannten Art durch Einwirkung energiereicher Strahlung
in Gegenwart von Photoinitiatoren ausgelöst werden. Polymerisationsinitiatoren
können in der Monomerlösung gelöst oder
dispergiert enthalten sein. Als Initiatoren kommen sämtliche
dem Fachmann bekannte in Radikale zerfallende Verbindungen in Betracht.
Hierunter fallen insbesondere diejenigen Initiatoren, die bereits
in der
WO-A-2004/037903 als
mögliche Initiatoren genannt werden. Besonders bevorzugt
wird zur Herstellung der wasserabsorbierenden Polymergebilde ein
Redoxsystem bestehend aus Wasserstoffperoxid, Natriumperoxodisulfat
und Ascorbinsäure eingesetzt.
-
Auch
die inverse Suspensions- und Emulsionspolymerisation kann zur Herstellung
der erfindungsgemäßen wasserabsorbierenden Polymergebilde
angewendet werden. Gemäß diesen Prozessen wird
eine wässrige, teilneutralisierte Lösung der Monomeren
(α1) und (α2), gegebenenfalls beinhaltend die
wasserlöslichen Polymere (α4) und Hilfsmittel
(α5), mit Hilfe von Schutzkolloiden und/oder Emulgatoren
in einem hydrophoben, organischen Lösungsmittel dispergiert
und durch Radikalinitiatoren die Polymerisation gestartet. Die Vernetzer
(α3) sind entweder in der Monomerlösung gelöst
und werden mit dieser zusammen dosiert oder aber separat und gegebenenfalls
während der Polymerisation zugefügt. Gegebenenfalls
erfolgt die Zugabe eines wasserlöslichen Polymeren (α4)
als Pfropfgrundlage über die Monomerlösung oder
durch direkte Vorlage in die Ölphase. Anschlie ßend
wird das Wasser azeotrop aus dem Gemisch entfernt und das Polymerisat
abfiltriert.
-
Weiterhin
kann sowohl bei der Lösungspolymerisation als auch bei
der inversen Suspensions- und Emulsionspolymerisation die Vernetzung
durch Einpolymerisation des in der Monomerlösung gelösten
polyfunktionellen Vernetzers (α3) und/oder durch Reaktion
geeigneter Vernetzer mit funktionellen Gruppen des Polymeren während
der Polymerisationsschritte erfolgen. Die Verfahren sind beispielsweise
in den Veröffentlichungen
US
4,340,706 ,
DE-A-37
13 601 ,
DE-A-28
40 010 und
WO-A-96/05234 beschrieben,
deren entsprechende Offenbarung hiermit als Referenz eingeführt
wird.
-
Im
Verfahrensschritt ii) wird das im Verfahrensschritt i) erhaltene
Polymergel gegebenenfalls zerkleinert, wobei dieses Zerkleinern
insbesondere dann erfolgt, wenn die Polymerisation mittels einer
Lösungspolymerisation durchgeführt wird. Das Zerkleinern
kann durch dem Fachmann bekannte Zerkleinerungsvorrichtungen, wie
etwa einem Fleischwolf, erfolgen.
-
Im
Verfahrensschritt iii) wird das gegebenenfalls zuvor zerkleinerte
Polymergel getrocknet. Die Trocknung des Polymergels erfolgt vorzugsweise
in geeigneten Trocknern oder Öfen. Beispielhaft seien Drehrohröfen,
Wirbelbetttrockner, Tellertrockner, Paddeltrockner oder Infrarottrockner
genannt. Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt,
dass die Trocknung des Polymergels im Verfahrensschritt iii) bis
zu einem Wassergehalt von 0,5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise von 1
bis 10 Gew.-% erfolgt, wobei die Trocknungstemperaturen üblicherweise
in einem Bereich von 100 bis 200°C liegen.
-
Im
Verfahrensschritt iv) können die im Verfahrensschritt iii)
erhaltenen, wasserabsorbierenden Polymergebilde insbesondere dann,
wenn sie durch Lösungspo lymerisation erhalten wurden, noch
zermahlen und auf die eingangs genannte Wunschkorngröße
abgesiebt werden. Das Zermahlen der getrockneten, wasserabsorbierenden
Polymergebilde erfolgt vorzugsweise in geeigneten, mechanischen
Zerkleinerungsvorrichtungen, wie etwa einer Kugelmühle,
während das Absieben beispielsweise durch Verwendung von
Sieben mit geeigneter Maschenweite erfolgen kann.
-
Im
Verfahrensschritt v) werden die gegebenenfalls zermahlenen und abgesiebten
wasserabsorbierenden Polymergebilde oberflächenmodifiziert,
wobei diese Oberflächenmodifizierung vorzugsweise eine
Oberflächennachvernetzung umfasst.
-
Zur
Oberflächennachvernetzung werden die getrockneten und gegebenenfalls
zermahlenen und abgesiebten wasserabsorbierenden Polymergebilde
aus dem Verfahrensschritt iii) oder iv) aber das noch nicht getrocknete,
jedoch vorzugsweise bereits zerkleinerte Polymergel aus dem Verfahrensschritt
ii) mit einem vorzugsweise organischen, chemischen Oberflächennachvernetzer
in Kontakt gebracht wird. Dabei wird der Nachvernetzer insbesondere
dann, wenn er unter den Nachvernetzungsbedingungen nicht flüssig
ist, vorzugsweise in Form eines Fluids umfassend den Nachvernetzer
sowie ein Lösungsmittel mit den wasserabsorbierenden Polymergebilde
bzw. dem Polymergel in Kontakt gebracht. Als Lösungsmittel
werden dabei vorzugsweise Wasser, mit Wasser mischbare organische
Lösungsmittel wie etwa Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol
oder 1-Butanol oder Mischungen aus mindestens zwei dieser Lösungsmittel
eingesetzt, wobei Wasser als Lösungsmittel am meisten bevorzugt
ist. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Nachvernetzer in dem Fluid
in einer Menge in einem Bereich von 5 bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt
10 bis 50 Gew.-% und am meisten bevorzugt 15 bis 40 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht des Fluids, enthalten ist.
-
Das
in Kontakt bringen des wasserabsorbierenden Polymergebildes bzw.
des gegebenenfalls zerkleinerten Polymergels mit dem Fluid beinhaltend
den Nachvernetzer erfolgt vorzugsweise durch gutes Vermischen des
Fluids mit dem Polymergebilde bzw. dem Polymergel.
-
Geeignete
Mischaggregate zum Aufbringen des Fluids sind z. B. der Patterson-Kelley-Mischer, DRAIS-Turbulenzmischer,
Lödigemischer, Ruberg-Mischer, Schneckenmischer, Tellermischer
und Wirbelschichtmischer sowie kontinuierlich arbeitende senkrechte
Mischer, in denen das Polymergebilde mittels rotierender Messer
in schneller Frequenz gemischt wird (Schugi-Mischer).
-
Das
Polymergebilde bzw. das Polymergel wird bei der Nachvernetzung vorzugsweise
mit höchstens 20 Gew.-%, besonders bevorzugt mit höchstens
15 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt mit höchstens
10 Gew.-%, darüber hinaus noch mehr bevorzugt mit höchstens
5 Gew.-% an Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, in Kontakt
gebracht.
-
Bei
Polymergebilden in der Form von vorzugsweise kugelförmigen
Teilchen ist es erfindungsgemäß weiterhin bevorzugt,
dass das in Kontakt bringen derart erfolgt, dass lediglich der Aussenbereich,
nicht jedoch der innere Bereich der teilchenförmigen Polymergebilde
mit dem Fluid und somit dem Nachvernetzer in Kontakt gebracht werden.
-
Als
Nachvernetzer werden vorzugsweise Verbindungen verstanden, die mindestens
zwei funktionelle Gruppen aufweisen, die mit funktionellen Gruppen
eines Polymergebildes in einer Kondensationsreaktion (= Kondensationsvernetzer),
in einer Additionsreaktion oder in einer Ringöffnungsreaktion
reagieren können. Als Nachvernetzer sind diejenigen bevorzugt,
die in
WO-A-2004/037903 als
Vernetzer der Vernetzerklassen II genannt wurden.
-
Unter
diesen Verbindungen sind als Nachvernetzer besonders bevorzugt Kondensationsvernetzer
wie beispielsweise Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol,
Glyzerin, Polyglyzerin, Propylenglykol, Diethanolamin, Triethanolamin,
Polyoxypropylen, Oxyethylen-Oxypropylen-Blockcopolymere, Sorbitanfettsäureester,
Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Trimethylolpropan,
Pentaerytrit, Polyvinylalkohol, Sorbitol, 1,3-Dioxolan-2-on (Ethylencarbonat),
4-Methyl-1,3-dioxolan-2-on (Propylencarbonat), 4,5-Dimethyl-1,3-dioxolan-2-on,
4,4-Dimethyl-1,3-dioxolan-2-on, 4-Ethyl-1,3-dioxolan-2-on, 4-Hydroxymethyl-1,3-dioxolan-2-on, 1,3-Dioxan-2-on,
4-Methyl-1,3-dioxan-2-on, 4,6-Dimethyl-1,3-dioxan-2-on sowie 1,3-Dioxolan-2-on.
-
Nachdem
die Polymergebilde bzw. die Polymergele mit dem Nachvernetzer bzw.
mit dem Fluid beinhaltend den Nachvernetzer in Kontakt gebracht
wurden, werden sie auf eine Temperatur im Bereich von 50 bis 300°C,
vorzugsweise 75 bis 275°C und besonders bevorzugt 150 bis
250°C erhitzt, so dass, vorzugsweise wodurch, der Aussenbereich
der Polymergebilde im Vergleich zum Innenbereich stärker
vernetzt (= Nachvernetzung) und, sofern Polymergel eingesetzt werden,
diese zugleich auch getrocknet werden. Die Zeitdauer der Wärmebehandlung
wird durch die Gefahr, dass das gewünschte Eigenschaftsprofil
der Polymergebilde infolge von Hitzeeinwirkung zerstört
wird, begrenzt.
-
Weiterhin
kann die Oberflächenmodifizierung im Verfahrensschritt
v) auch die Behandlung mit einer Verbindung enthaltend Aluminium,
vorzugsweise Al3+-Ionen, umfassen, wobei
es bevorzugt ist, dass diese Behandlung zeitgleich mit der Oberflächennachvernetzung
durchgeführt wird, indem eine vorzugsweise wässrige Lösung
beinhaltend den Nachvernetzter sowie die Verbindung beinhaltend
Aluminium, vorzugsweise Al3+-Ionen, mit
den wasserabsorbierenden Polymergebilden in Kontakt gebracht und
dann erhitzt wird.
-
Dabei
ist es bevorzugt, dass die Verbindung enthaltend Aluminium in einer
Menge in einem Bereich von 0,01 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt
in einer Menge in einem Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-% und darüber
hinaus bevorzugt in einer Menge in einem Bereich von 0,3 bis 5 Gew.-%,
jeweils bezogen auf das Gewicht der wasserabsorbierenden Polymergebilde,
mit den wasserabsorbierenden Polymergebilden in Kontakt gebracht
wird.
-
Bevorzugte
Aluminium enthaltenden Verbindungen sind wasserlösliche
Verbindungen enthaltend Al3+-Ionen, wie
etwa AlCl3 × 6H2O,
NaAl(SO4)2 × 12H2O, KAl(SO4)2 × 12H2O
oder Al2(SO4)3 × 14–18H2O,
Aluminiumlactat oder aber wasserunlösliche Aluminiumverbindungen,
wie etwa Aluminiumoxide, beispielsweise Al2O3, oder Aluminate. Besonders bevorzugt werden
Mischungen aus Aluminiumlactat und Aluminiumsulfat eingesetzt.
-
Es
ist nun erfindungsgemäß bevorzugt, dass mindestens
eine der Bedingungen I) und II), gegebenenfalls auch beide Bedingungen
I) und II), erfüllt ist bzw. sind:
- I)
die Hohlkörper mit einer Hülle aus dem anorganischen
oder organischen Material werden den Monomeren im Verfahrensschritt
i) zugesetzt;
- II) die Hohlkörper mit einer Hülle aus dem
anorganischen oder organischen Material werden in das im Verfahrensschritt
i) erhaltene Hydrogel oder in das im Verfahrensschritt ii) erhaltene,
zerkleinerte Hydrogel eingearbeitet.
-
Im
Falle eines Einsatzes von Hohlkörpern mit einer Hülle
aus einem polymeren, thermoplastischen Material ist es dabei grundsätzlich
denkbar, gemäß der Alternative I) oder II) bereits
expandierte, polymere, thermoplastische Materialien einzusetzen
oder aber polymere, thermoplastische Materialien, die noch nicht
expandiert sind (also solche, in denen das beispielsweise im Falle
eines Einsatzes von Kohlenwasserstoffen als Treibmittel das Treibmittel
noch in flüssiger Form vorliegt), die jedoch durch die
Wärmeentwicklung im Verlaufe der Polymerisation, durch
die Wärmezufuhr während des Trocknens oder aber
durch die Wärmezufuhr währen der Oberflächennachvernetzung
expandieren.
-
Gemäß einer
besonderen Ausführungsform des Verfahrens, mit dem die
erfindungsgemäßen, wasserabsorbierenden Polymergebilde
erhältlich sind und bei dem Hohlkörper mit einer
Hülle aus einem polymeren, thermoplastischen Material eingesetzt
werden, liegen die gemäß den Alternativen I) und
II) eingesetzten Hohlkörper in Form von Partikeln vor,
welche ein mittleres Volumen V1 aufweisen
und durch Erhöhung der Temperatur auf das mittlere Volumen
V2 > V1 expandiert werden können, wobei
diese Expansion vorzugsweise während mindestens einer der
Verfahrensschritte i) bis v) erfolgt. Im Zusammenhang mit solche
partikulären, noch nicht expandierten, polymeren, thermoplastischen
Materialien ist es insbesondere bevorzugt, dass mindestens 50 Gew.-%
dieser Partikel, noch mehr bevorzugt mindestens 75 Gew.-% dieser
Partikel und am meisten bevorzugt mindestens 90 Gew.-% dieser Partikel
eine Partikelgröße in einem Bereich von 0,01 bis
60 μm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 50 μm
und noch mehr bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 40 μm aufweisen.
-
Als
Beispiele für solche, noch nicht expandierten, polymeren,
thermoplastischen Materialien seien beispielsweise die von der Firma
Akzo Nobel erhältlichen Produkte EXPANCEL®551
DU 20, EXPANCEL®551 DU 40, EXPANCEL®461 DU 20, EXPANCEL®461
DU 40, EXPANCEL®051 DU 40, EXPANCEL®053 DU 40, EXPANCEL®009
DU 80, EXPANCEL®091 DU 80, EXPANCEL®091 DU 140, EXPANCEL®092
DU 80, EXPANCEL®092 DU 140, EXPANCEL®093 DU 120, EXPANCEL®920
DU 40, EXPANCEL®930 DU 120, EXPANCEL®950 DU 80, EXPANCEL®950
DU 120, EXPANCEL®642 WU 40, EXPANCEL®551 WU 20, EXPANCEL®551
WU 40, EXPANCEL®551 WU 80, EXPANCEL®461 WU 20, EXPANCEL®461
WU 40, EXPANCEL®051 WU 40, EXPANCEL®007 WU 40, EXPANCEL®053
WU 40, EXPANCEL®054 WUF 40, EXPANCEL®091 WU 80 und EXPANCEL®920
WUF 40 genannt. Solche partikulären, polymeren, thermoplastischen Materialien
umfassen vorzugsweise ein zumindest teilweise noch in flüssiger
Form vorliegendes Treibmittel, beispielsweise einen noch in flüssiger
Form vorliegenden Kohlenwasserstoff, welches von einer Hülle
aus einem polymeren, thermoplastischen Material umgeben ist und
welches beim Erhitzen zumindest teilweise verdampft und so die Expansion
des polymeren, thermoplastischen Materials unter Bildung eines Hohlkörpers
bewirkt.
-
Weiterhin
ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die ein
noch nicht expandiertes Treibmittel umschließenden, polymeren,
thermoplastischen Materialien üblicherweise eine Temperatur
TStart (dies ist die Temperatur, bei der
die Expansion des das Treibmittel umschließenden, polymeren,
thermoplastischen Materials beginnt) in einem Bereich von 40 bis
180°C, besonders bevorzugt in einem Bereich von 60 bis
160°C und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 70
bis 150°C aufweisen, während die Temperatur Tmax (dies ist Temperatur, bei der das Maximum
der Expansion erreicht ist) vorzugsweise in einem Bereich von in
einem Bereich von 100 bis 240°C, besonders bevorzugt in
einem Bereich von 120 bis 220°C und am meisten bevorzugt
in einem Bereich von 140 bis 210°C liegt.
-
Gemäß einer
anderen besonderen Ausführungsform des Verfahrens, mit
dem die erfindungsgemäßen, wasserabsorbierenden
Polymergebilde erhältlich sind und bei dem Hohlkörper
mit einer Hülle aus einem polymeren, thermoplastischen
Material eingesetzt werden, liegen die gemäß den
Alternativen I) und II) eingesetzten Hohlkörper in Form
von Partikeln vor, welche ein mittleres Volumen V2 aufweisen
und welche dadurch erhältlich sind, dass die Partikel ausgehend
von einem mittleren Volumen V1 < V2 auf
das mittlere Volumen V2 expandiert worden
sind.
-
Im
Zusammenhang mit solchen, bei ihrem Einsatz bereits expandierten,
polymeren, thermoplastischen Materialien ist es bevorzugt, das mindestens
50 Gew.-% dieser Partikel, noch mehr bevorzugt mindestens 75 Gew.-%
dieser Partikel und am meisten bevorzugt mindestens 90 Gew.-% dieser
Partikel eine Partikelgröße in einem Bereich von
20 bis 100 μm und besonders bevorzugt in einem Bereich
von 30 bis 60 μm aufweisen.
-
Als
Beispiele für solche, bereits expandierte, partikuläre,
polymere, thermoplastische Materialien seien beispielsweise die
von der Firma Akzo Nobel erhältlichen Produkte EXPANCEL®WE und EXPANCEL®DE
genannt. Solche polymeren, thermoplastischen Materialien umfassen
vorzugsweise ein zumindest teilweise bereits in gasförmiger
vorliegendes Treibmittel, beispielsweise einen zumindest teilweise
bereits gasförmige vorliegenden Kohlenwasserstoff, welches
von einer Hülle aus einem polymeren, thermoplastischen
Material umgeben ist.
-
Gemäß einer
weiteren besonderen Ausführungsform des Verfahrens, mit
dem die erfindungsgemäßen, wasserabsorbierenden
Polymergebilde erhältlich sind und bei dem Hohlkörper
mit einer Hülle aus einem polymeren, nicht-thermoplastischen
Material eingesetzt werden, liegen diese polymeren, nicht-thermoplastische
Materialien ebenfalls in Form von vorzugsweise sphärischen
Partikeln vor, wobei es bevorzugt ist, dass das mindestens 50 Gew.-%
dieser Partikel, noch mehr bevorzugt mindestens 75 Gew.-% dieser
Partikel und am meisten bevorzugt mindestens 90 Gew.-% dieser Partikel
einen Durchmesser in einem Bereich von 10 nm bis 100 μm,
besonders bevorzugt in einem Bereich von 25 nm bis 50 μm
und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 50 nm bis 30 μm
aufweisen.
-
Werden
die Hohlkörper mit einer Hülle aus dem anorganischen
oder organischen Material gemäß der Alternative
I) der Monomerlösung zugesetzt, so können sie
unmittelbar in die Monomerlösung eingerührt werden.
Denkbar ist jedoch auch, die zunächst in einem geringen
Volumen eines Lösungsmittels, beispielsweise Wasser, zu
dispergieren und dann diese Dispersion der Monomerlösung
zuzusetzen. Hohlkörper wie etwa die von Rohm & Haas erhältlichen
ROPAQUE®-Produkte liegen bereits
als Emulsion vor und können gegebenenfalls bereits in Form
dieser Emulsion der Monomerlösung zugesetzt werden. Werden
die Hohlkörper mit einer Hülle aus dem anorganischen
oder organischen Material gemäß der Alternative
II) in das Hydrogel oder das zerkleinert Hydrogel eingearbeitet,
so werden diese Hohlkörper unmittelbar oder nach Vordispersion
in einem Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, mittels
geeigneter Knetvorrichtungen in der Gel eingearbeitet.
-
Gemäß einer
besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen,
wasserabsorbierenden Polymergebilde weisen diese eine gemäß der
hierin beschriebenen Testmethode bestimmte Absorptionsgeschwindigkeit
von mindestens 0,30 g/g/sec, noch mehr bevorzugt von mindestens
0,35 g/g/sec und am meisten bevorzugt von mindestens 0,40 g/g/sec
auf, wobei vorzugsweise eine Absorptionsgeschwindigkeit von 1,0 g/g/sec
und noch mehr bevorzugt von 0,6 g/g/sec nicht überschritten
wird.
-
Darüber
hinaus ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass
die wasserabsorbierenden Polymergebilde mindestens eine der folgenden
Eigenschaften aufweisen:
- (β1) eine
gemäß der hierin beschriebenen Testmethode bestimmte
Absorption unter einem Druck von 50 g/cm2 von
mindestens 22,0 g/g, vorzugsweise von mindestens 23,5 g/g und am
meisten bevorzugt von 24 g/g, wobei vorzugsweise eine Wert von 28
g/g, noch mehr bevorzugt von 27 g/g und am meisten bevorzugt von
26 g/g nicht überschritten wird;
- (β2) eine gemäß der hierin beschriebenen
Testmethode bestimmte Retention von mindestens 26 g/g, vorzugsweise
von mindestens 26,5 g/g und am meisten bevorzugt von 27 g/g, wobei
vorzugsweise eine Wert von 36 g/g, noch mehr bevorzugt von 34 g/g
und am meisten bevorzugt von 32 g/g nicht überschritten
wird;
- (β3) eine gemäß der hierin beschriebenen
Testmethode bestimmte Permeabilität von mindestens 45 × 10–7 cm3sec/g
vorzugsweise von mindestens 75 × 10–7 cm3sec/g und am meisten bevorzugt von mindestens
100 × 10–7 cm3sec/g,
wobei vorzugsweise eine Wert von 190 × 10–7 cm3sec/g, noch mehr bevorzugt von 170 × 10–7 cm3sec/g
und am meisten bevorzugt von 150 × 10–7 cm3sec/g nicht überschritten wird.
-
Erfindungsgemäß besondere
bevorzugte, wasserabsorbierende Polymergebilde sind dabei diejenigen,
die vorzugsweise neben der vorstehend beschriebenen, vorteilhaften
Absorptionsgeschwindigkeit folgende Eigenschaften bzw. Eigenschaftskombinationen
aufweisen: (β1), (β2), (β3), (β1)(β2),
(β1)(β3), (β2)(β3), (β1)(β2)(β3).
-
Einen
Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet
weiterhin ein Verfahren zur Herstellung wasserabsorbierender Polymergebilde,
beinhaltend die Verfahrensschritte:
- i) Radikalische
Polymerisation einer wässrigen Monomerlösung beinhaltend
ein polymerisierbares, monoethylenisch ungesättigtes, eine
Säuregruppe-tragendes Monomer (α1) oder ein Salz
davon, gegebenenfalls ein mit dem Monomer (α1) polymerisierbares,
monoethylenisch ungesättigtes Monomer (α2), sowie gegebenenfalls
einen Vernetzer (α3) unter Erhalt eines Polymergels;
- ii) gegebenenfalls Zerkleinern des Hydrogels;
- iii) Trocknen des gegebenenfalls zerkleinerten Hydrogels unter
Erhalt wasserabsorbierender Polymerpartikel;
- iv) gegebenenfalls Zermahlen und Absieben der so erhaltenen,
wasserabsorbierenden Polymerpartikel;
- v) gegebenenfalls weitere Oberflächenmodifizierungen
der so erhaltenen, wasserabsorbierenden Polymerpartikel;
wobei
mindestens eine der Bedingungen I) und II), gegebenenfalls auch
beide Bedingungen I) und II), erfüllt ist bzw. sind: - I) Hohlkörper mit einer Hülle
aus einem anorganischen oder organischen Material werden den Monomeren im
Verfahrensschritt i) zugesetzt;
- II) Hohlkörper mit einer Hülle aus einem anorganischen
oder organischen Material werden in das im Verfahrensschritt i)
erhaltene Hydrogel oder in das im Verfahrensschritt ii) erhaltene,
zerkleinerte Hydrogel eingearbeitet.
-
Hinsichtlich
der Verfahrensschritte i) bis v) und der Alternativen (I) und (II)
wird auf die verstehenden Ausführungen im Zusammenhang
mit den erfindungsgemäßen, wasserabsorbierenden
Polymergebilde Bezug genommen.
-
Auch
im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung wasserabsorbierender Polymergebilde ist es daher
im Falle eines Einsatzes von Hohlkörpern mit einer Hülle
aus einem polymeren, thermoplastischen Material denkbar, gemäß der
Alternative I) oder II) bereits expandierte, polymere, thermoplastische
Materialien einzusetzen oder aber noch nicht expandierte, polymere,
thermoplastische Materialien.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens, bei dem Hohlkörper mit einer Hülle
aus einem polymeren, thermoplastischen Material eingesetzt werden,
liegen die gemäß den Alternativen I) und II) eingesetzten
Hohlkörper in Form von Partikeln vor, welche ein mittleres
Volumen V1 aufwei sen und durch Erhöhung
der Temperatur auf das mittlere Volumen V2 > V1 expandiert
werden können, wobei diese Expansion vorzugsweise während
mindestens einer der Verfahrensschritte i) bis v) erfolgt. Hinsichtlich
der bevorzugten Partikelgröße solcher noch nicht
expandierter Materialien sowie hinsichtlich konkreter Beispiele
für geeignete Materialien sei auf die vorstehenden Ausführungen
im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen, wasserabsorbierenden
Materialien verwiesen.
-
Gemäß einer
anderen besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens, bei dem Hohlkörper mit einer Hülle
aus einem polymeren, thermoplastischen Material eingesetzt werden,
liegen die gemäß den Alternativen I) und II) eingesetzten
Hohlkörper in Form von Partikeln vor, welche ein mittleres
Volumen V2 aufweisen und welche dadurch
erhältlich sind, dass die Partikel ausgehend von einem
mittleren Volumen V1 < V2 auf das
mittlere Volumen V2 expandiert worden sind.
Auch hier sei hinsichtlich der bevorzugten Partikelgröße
solcher bereits expandierter Materialien sowie hinsichtlich konkreter
Beispiele für geeignete Materialien auf die vorstehenden
Ausführungen im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen,
wasserabsorbierenden Materialien verwiesen.
-
Weiterhin
ist es bevorzugt, dass die Hohlkörper mit einer Hülle
aus einem anorganischen oder organischen Material in einer Menge
in einem Bereich von 0,001 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt in
einem Bereich von 0,01 bis 7,5 Gew.-% und am meisten bevorzugt in
einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-% eingesetzt werden.
-
Einen
Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leisten
auch die durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhältlichen,
wasserabsorbierenden Polymergebilde.
-
Einen
weiteren Beitrag zur Lösung der eingangs beschriebenen
Aufgaben liefert ein Verbund, beinhaltend die erfindungsgemäßen
wasserabsorbierenden Polymergebilde bzw. die durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhältlichen wasserabsorbierenden Polymergebilde und ein
Substrat. Es ist dabei bevorzugt, dass die erfindungsgemäßen
Polymergebilde und das Substrat miteinander fest verbunden sind.
Als Substrate sind Folien aus Polymeren, wie beispielsweise aus
Polyethylen, Polypropylen oder Polyamid, Metalle, Vliese, Fluff, Tissues,
Gewebe, natürliche oder synthetische Fasern, oder andere
Schäume bevorzugt. Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt,
dass der Verbund mindestens einen Bereich umfasst, welcher das erfindungsgemäße
wasserabsorbierende Polymergebilde in einer Menge im Bereich von
etwa 15 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise etwa 30 bis 100 Gew.-%, besonders
bevorzugt von etwa 50 bis 99,99 Gew.-%, ferner bevorzugt von etwa
60 bis 99,99 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt von etwa
70 bis 99 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des betreffenden
Bereichs des Verbundes, beinhaltet, wobei dieser Bereich vorzugsweise eine
Größe von mindestens 0,01 cm3,
vorzugsweise mindestens 0,1 cm3 und am meisten
bevorzugt mindestens 0,5 cm3 aufweist.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verbundes handelt es sich um einen flächenförmigen
Verbund, wie er in der
WO-A-02/056812 als „absorbent
material” beschrieben ist. Der Offenbarungsgehalt der
WO-A-02/056812 ,
insbesondere hinsichtlich des genauen Aufbaus des Verbundes, des
Flächengewichtes seiner Bestandteile sowie seiner Dicke
wird hiermit als Referenz eingeführt und stellt einen Teil
der Offenbarung der vorliegenden Erfindung dar.
-
Einen
weiteren Beitrag zur Lösung der Eingangs genannten Aufgaben
liefert ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundes, wobei die
erfindungsgemäßen wasserabsorbierenden Polymergebilde
bzw. die durch das erfindungsgemäße Verfah ren
erhältlichen wasserabsorbierenden Polymergebilde und ein
Substrat und gegebenenfalls ein Zusatzstoff miteinander in Kontakt
gebracht werden. Als Substrate werden vorzugsweise diejenigen Substrate
eingesetzt, die bereits vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen
Verbund genannt wurden.
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Einen
Beitrag zur Lösung der Eingangs genannten Aufgaben liefert
auch ein Verbund erhältlich nach dem vorstehend beschriebenen
Verfahren, wobei dieser Verbund vorzugsweise die gleichen Eigenschaften aufweist
wie der vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße
Verbund.
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Einen
weiteren Beitrag zur Lösung der Eingangs genannten Aufgaben
liefern chemische Produkte beinhaltend die erfindungsgemäßen
Polymergebilde oder einen erfindungsgemäßen Verbund.
Bevorzugte chemische Produkte sind insbesondere Schäume,
Formkörper, Fasern, Folien, Filme, Kabel, Dichtungsmaterialien,
flüssigkeitsaufnehmende Hygieneartikel, insbesondere Windeln
und Damenbinden, Träger für pflanzen- oder pilzwachstumsregulierende
Mittel oder Pflanzenschutzwirkstoffe, Zusätze für
Baustoffe, Verpackungsmaterialien oder Bodenzusätze.
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Auch
die Verwendung der erfindungsgemäßen Polymergebilde
oder des erfindungsgemäßen Verbundes in chemischen
Produkten, vorzugsweise in den vorstehend genannten chemischen Produkten,
insbesondere in Hygieneartikeln wie Windeln oder Damenbinden, sowie
die Verwendung der Superabsorberpartikel als Träger für
pflanzen- oder pilzwachstumsregulierende Mittel oder Pflanzenschutzwirkstoffe
liefern einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten
Aufgaben. Bei der Verwendung als Träger für pflanzen-
oder pilzwachstumsregulierende Mittel oder Pflanzenschutzwirkstoffe
ist es bevorzugt, dass die pflanzen- oder pilzwachstumsregulierende
Mittel oder Pflanzenschutzwirkstoffe über einen durch den
Träger kontrollierten Zeitraum abgegeben werden können.
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Einen
weiteren Beitrag zur Lösung der Eingangs genannten Aufgaben
liefert die Verwendung von Hohlkörpern mit einer Hülle
aus einem anorganischen oder organischen Material zur Herstellung
wasserabsorbierender Polymergebilde. In diesem Zusammenhang besonders
bevorzugt ist die Verwendung derjenigen Hohlkörper, die
bereits eingangs im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen
wasserabsorbierenden Polymergebilden als bevorzugte Hohlkörper
genannt wurden.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Testmethoden und nicht limitierenden
Beispielen näher erläutert.
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TESTMETHODEN
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Bestimmung der Absorptionsgeschwindigkeit
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Die
Bestimmung der Absorptionsgeschwindigkeit erfolgte über
die Messung der sogenannten ”Free Swell Rate – FSR” gemäß dem
in der
EP-A-0 443 627 auf
der Seite 12 beschriebenen Testverfahren.
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Bestimmung der Absorption
unter Druck
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Die
als „AAP” bezeichnete Absorption gegen einen Druck
von 0,7 psi (etwa 50 g/cm2) wird nach der ERT
442.2-02 bestimmt, wobei „ERT” für „EDANA
recommended Test” und „EDANA” für „European
Disposables and Nonwovens Association” steht.
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Bestimmung der Retention
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Die
als „CRC” bezeichnete Retention wird nach der
ERT 441.2-02 bestimmt.
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Bestimmung der Permeabilität
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Die
Bestimmung der Permeabilität erfolgte durch die Messung
der sogenannten „Saline Flow Conductivity – SFC” gemäß dem
in der
WO-A-95/26209 beschriebenen
Testverfahren.
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BEISPIELE
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Vergleichsbeispiel
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Eine
Monomerlösung bestehend aus 320 g Acrylsäure,
248,649 g NaOH (50%ig), 407,022 g entionisiertes Wasser, 0,631 g
Polyethylenglykol-300-diacrylat (mit einem Gehalt an wirksamer Substanz
von 76,1 Gew.-%) und 1,31 g Polyethylenglykol-500-O-monoallyletheracrylat
(mit einem Gehalt an wirksamer Substanz von 73,1 Gew.-%) wurde durch
Spülen mit Stickstoff vom gelösten Sauerstoff
befreit und auf die Starttemperatur von 4°C abgekühlt.
Nach Erreichen der Starttemperatur wurde die Initiatorlösung
(0,3 g Natriumperoxydisulfat in 10,0 g H2O,
0,07 g 35%-ige Wasserstoffperoxid-Lösung in 10,0 g H2O und 0,015 g Ascorbinsäure in 2,0
g H2O) zugesetzt. Nachdem die Endtemperatur
von etwa 110°C erreicht war, wurde das entstandene Gel mit
einem Fleischwolf zerkleinert und bei 150°C 2 Stunden lang
im Trockenschrank getrocknet. Das getrocknete Polymerisat wurde
grob zerstoßen, mittels einer Schneidmühle SM
100 mit einem 2 mm-Sieb gemahlen und auf ein Pulver mit einer Partikelgrösse
von 150 bis 710 μm gesiebt (= Pulver A).
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Das
Pulver A wurde mit einer wässrigen Lösung bestehend
aus Ethylencarbonat (1 Gew.-% bezogen auf das Pulver A), Aluminiumlactat
(0,3 Gew.-% bezogen auf das Pulver A), Aluminiumsulfat (0,3 Gew.-%
bezogen auf das Pulver A) und Wasser (3 Gew.-% bezogen auf das Pulver
A) in einem Labormischer vermischt und anschließend im
Ofen für 90 min. bei 170°C erhitzt (= nicht erfindungsgemäßes
Pulver A).
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Beispiel 1
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Das
Vergleichsbeispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch der Monomerlösung
0,25 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomerlösung)
EXPANCEL®930 DU 120-Partikel, welche
in 50 ml Wasser vordispergiert wurden, zugesetzt wird. Es wurde
das erfindungsgemäße Pulver B erhalten.
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Beispiel 2
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Das
Vergleichsbeispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch der Monomerlösung
0,5 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomerlösung)
EXPANCEL®930 DU 120-Partikel, welche
in 50 ml Wasser vordispergiert wurden, zugesetzt wird. Es wurde
das erfindungsgemäße Pulver C erhalten.
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Beispiel 3
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Das
Vergleichsbeispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch der Monomerlösung
0,5 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomerlösung)
EXPANCEL®091 WU 80-Partikel, welche
in 50 ml Wasser vordispergiert wurden, zugesetzt wird. Es wurde
das erfindungsgemäße Pulver D erhalten.
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Die
vorstehend erhaltenen Pulver A bis D waren durch die folgenden Eigenschaften
gekennzeichnet:
Pulver | AAP0,7psi
[g/g] | CRC
[g/g] | SFC
[× 10–7 cm3sec/g | FSR
[g/g/sec] |
A | 23,5 | 27,3 | 115 | 0,20 |
B | 23,3 | 26,7 | 87 | 0,38 |
C | 23,1 | 26,3 | 90 | 0,37 |
D | 23,2 | 26,9 | 105 | 0,40 |
-
Den
Ergebnissen der vorstehenden Tabelle ist zu entnehmen, dass durch
den Einsatz der EXPANCEL®-Partikel
die Absorptionsgeschwindigkeit (FSR-Wert) signifikant verbessert
werden kann, ohne dass die übrigen Absorptionseigenschaften
(AAP0,7psi, CRC und SFC) entscheidend verschlechtert
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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