DE102014111881A1 - Mittel zur wasserfesten Beschichtung von Flächengebilden aus hydrophoben thermoplastischen Materialien und daraus hergestellte Erzeugnisse - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Mittel zur hydrophilen Beschichtung von Flächengebilden aus zunächst hydrophoben thermoplastischen Materialien und daraus hergestellten Erzeugnissen wie Vliese, Folien, Schäume, die diesen grundsätzlich hydrophoben Substraten hydrophile Eigenschaften verleihen, um eine wiederholte Benetzbarkeit mit wässrigen Medien zu erreichen. Ferner betrifft die Erfindung die mit dem erfindungsgemäßen Mittel hergestellten Erzeugnisse. Das erfindungsgemäße Mittel zur hydrophilen Beschichtung poröser Flächengebilde aus hydrophoben thermoplastischen Materialien besteht aus 35–95 Gew.-% eines ionischen Tensides mit einem Schmelzpunkt > 30°C, 5–65 Gew.-% eines nichtionischen Emulgators/Konsistenzgebers mit einem Schmelzpunkt > 30°C, 0–40 Gew.-% eines Netzmittels mit einem Schmelzpunkt < 30°C und ist bei Raumtemperatur fest.

Description

  • Die vorliegende Erfindung umfasst Mittel zur hydrophilen Beschichtung von Flächengebilden aus zunächst hydrophoben thermoplastischen Materialien und daraus hergestellte Erzeugnisse wie Vliese, Folien, Schäume, die diesen grundsätzlich hydrophoben Substraten hydrophile Eigenschaften verleihen, um eine wiederholte Benetzbarkeit mit wässrigen Medien zu erreichen. Ferner betrifft die Erfindung die mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen beschichteten thermoplastischen Materialien und daraus hergestellte Erzeugnisse.
  • Hydrophilierte textile Flächengebilde, perforierte Folien und Schäume werden insbesondere als Abdecklagen oder als Zwischenlagen in mehrlagigen Konstruktionen für Hygieneartikel und Medizinartikel wie Operationstischunterlagen, Wundabdeckungen, Inkontinenzprodukte und ähnliche Erzeugnisse verwendet. Solche porösen Abdeck- oder Zwischenlagen dienen dazu, Körperflüssigkeiten wie Blut, Urin oder Menses möglichst schnell an eine darunter liegende Absorptionsschicht weiterzuleiten (Decklage) bzw. zu verteilen und weiterzuleiten (Zwischenlage). Man verwendet für diese Abdeck- oder Zwischenlagen Vliesstoff oder perforierte Folie zumeist aus Polyester oder Polyolefin, für Schäume auch Polyurethan.
  • Auch Flächengebilde aus Bikomponentensystemen (z.B. Polyethylen-/Polyester-Kernmantelfasern) werden für die genannten Abdeck- oder Zwischenlagen eingesetzt.
  • Es werden grundsätzlich hydrophobe Substrate eingesetzt, da diese die wässrigen Körperflüssigkeiten weitestgehend zur darunter liegenden Absorberschicht durchleiten und nur in geringerem Umfang selbst absorbieren, so dass diese obere Lage trocken bleibt. Eine möglichst trockene Abdecklage ist der Vermeidung von Hautirritationen dienlich. Damit diese ursprünglich hydrophoben Substrate überhaupt von wässrigen Flüssigkeiten benetzt werden können, müssen sie hydrophil beschichtet werden.
  • Bevorzugt verwendet man thermoplastische Materialien, die niedrige Material- und Produktionskosten ermöglichen.
  • Die Behandlung der hydrophoben Folien, Schäume, Fasern, Filamente oder Textilien mit einer hydrophilen Beschichtung soll eine möglichst dauerhafte Hydrophilierung ergeben, die nicht durch mechanische Reibung entfernt oder durch Flüssigkeiten ausgewaschen wird und dem beschichteten Material über einen hinreichend langen Zeitraum seiner Nutzungsdauer hinweg eine möglichst gleichbleibende Hydrophilie verleiht, um wiederholte Benetzungen mit wässrigen Medien zu ermöglichen. Man spricht dann von wasserfesten oder permanent hydrophilen Eigenschaften. Die Begrifflichkeit „wasserfest“ oder „permanent“ ist nicht mit dem Begriff der Waschechtheit gleichzusetzen. Eine waschechte Beschichtung wäre nur durch chemische Verknüpfung mit dem Substrat oder innerhalb der hydrophilen Schicht zu erzielen.
  • In der Medizintechnik wird diese chemische Permanenz z.B. durch UV-Härtung der Beschichtung erreicht, die gleichzeitig eine verbesserte mechanische Beständigkeit bewirkt. Um eine wasserfeste hydrophile Beschichtung durch physikalische Bindung zu erreichen gibt es verschiedene literaturbekannte Ansätze.
  • Üblicherweise erfolgt die Hydrophilierung durch Beschichtung der Oberfläche geeigneter Substrate mit grenzflächenaktiven Substanzen oder durch Zugabe von hydrophilen Additiven in die Schmelze vor oder während des Extrusionsprozesses.
  • Bei hydrophilierenden Schmelzeadditiven handelt es sich um grenzflächenaktive Substanzen wie sie beispielsweise in US 2008/064281 A1 und WO 2005/111299 A1 beschrieben werden. Diese Schmelzeadditive sind im Vergleich zu Oberflächenbeschichtungen ökonomisch und technisch nachteilig. Die Schmelzeadditive verteilen sich im Querschnitt der gesamten Matrix. Sie migrieren in der Regel nur sehr langsam nach außen an die Oberfläche, können aber nur dort den hydrophilierenden Effekt ergeben. So benötigt man beim Zusatz zur Schmelze ungleich mehr Menge an Hydrophilierungsmittel, um den gleichen Effekt wie bei der oberflächlichen Beschichtung zu erzielen. Dieser Nachteil kann zwar durch ein Bikomponentenspinnverfahren verringert werden, in dem das Additiv nur der äußeren Schicht zugegeben wird, allerdings ist hier das Verfahren aufwändiger und teurer. Die wiederholte Benetzbarkeit wird erreicht, indem Hydrophilierungsmittel, das an der Oberfläche entfernt wurde, aus der Matrix nachmigrieren kann. So kann eine Permanenz gegenüber wässrigen Medien und mechanischer Reibung erzielt werden.
  • Nachteilig ist anzuführen, dass durch die Zugabe des hydrophilen Schmelzeadditivs die Oberflächenenergie des Substrats in einer Weise erhöht wird, die zu schlechteren Rücknässungseigenschaften führt.
  • Hydrophile Beschichtungen, die eine wiederholte Benetzbarkeit erlauben, sind ebenfalls literaturbekannt.
  • Die EP 1 600 532 B1 beschreibt die Verwendung eines mit Fettsäure veresterten Glycerinalkoxylats zur Hydrophilierung von Polyolefin- und oder Polyestermaterial.
  • Die US 4,988,449 A beschreibt hydrophilierende Zusammensetzungen, die Diethanolamide sowie nichtionische Tenside, Alkylphosphate, quaternäre Ammoniumsalze und/oder Alkylimidazoliumsalze enthalten. Sie werden als Netzmittel für Polyolefin-Nonwovens verwendet, um die Penetration von Flüssigkeiten zu ermöglichen.
  • In der US 5,811,482 A werden polyethermodifizierte Polydimethylsiloxane als Hydrophilierungsmittel für Vliesstoffe offenbart.
  • Aus US 5 258 129 sind hydrophilierende Zusammensetzungen bekannt, die Polyoxyalkylen-modifizierte Polydimethylsiloxane allein oder in Kombination mit nichtionischen Tensiden, Alkylphosphaten, quaternären Ammoniumsalzen und/oder Alkylimidazoliumsalzen enthalten.
  • Die EP 410 485 B1 beschreibt ein Verfahren zur Hydrophilierung von Polyolefinfasern und daraus hergestellten Vliesen durch Aufbringen einer wässrigen Tensidmischung auf die Oberfläche der Fasern, bei der die Zusammensetzung aus alkoxylierten Triglyceriden von C18-Fettsäuren und polyoxyalkylenmodifizierten Polydimethylsiloxan besteht.
  • Die EP 0 839 947 A2 beschreibt hydrophilierende Zusammensetzungen, die aus nichtionischen Tensiden in Kombination mit einer quaternären Ammoniumverbindung und/oder einem kationisch modifizierten Polydimethylsiloxan bestehen.
  • In der DE 10 2012 021 742 A1 wird die Verwendung eines Gemisches aus 15–50 Gew.-% eines nichtionischen Tensids mit 15–50 Gew.-% einer quaternären Ammoniumverbindung, die bei Raumtemperatur (20°C) als Feststoff vorliegt und 15–50 Gew.-% eines neutralisierten Phosphorsäureesters zur permanenten Hydrophilierung offengelegt.
  • All diesen Beschichtungsmitteln ist gemeinsam, dass sie in Form von wässrig verdünnbaren Ölen, Pasten oder wässrig vorverdünnten Emulsionen oder Dispersionen vorliegen.
  • Sie sind dafür vorgesehen, aus wässrig verdünnter Flotte appliziert zu werden. Nach Applikation der wässrigen Flotte durch Sprühen, Dippen, Rakeln oder Walzenauftrag wird das Wasser getrocknet. Die Beschichtung liegt dann in Form eines flüssigen Films bis hin zu einer streichfähigen Paste vor. Die Beschichtungen, die heute zum Stand der Technik zählen, können aufgrund Ihrer zumindest teilweisen Wasserlöslichkeit, -emulgierbarkeit bzw. dispergierbarkeit durch wässrige Flüssigkeiten wieder abgelöst werden. Aufgrund ihrer öligen bis wachsartigen Konsistenz als Beschichtung können sie mechanisch abgerieben werden.
  • Die permanent hydrophilen Eigenschaften werden in der Regel dadurch erzielt, dass die Tensidfilme durch Kontakt mit wässrigen Medien einen raschen Viskositätsanstieg erfahren und dadurch in eine wenig wasserlösliche Gelphase übergehen, die aber durch weitere Zugabe wässriger Medien wieder gelöst werden kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegen Überlegungen zugrunde, eine besonders wasserfeste und reibechte hydrophile Beschichtung zu erzielen, indem der wasserunlösliche Anteil der Beschichtung angehoben wird und die Sprödigkeit der Beschichtung erhöht wird.
  • Ausgangspunkt der Überlegungen sind Anwendungen aus den Bereichen Kosmetik und Wäschepflege, in denen wasserfeste Beschichtungen zum Einsatz kommen, die hydrophobe Hautpflegemittel wie Esteröle/-wachse, silikonbasierte Öle oder Wachse, und/oder native oder paraffinische Öle oder Wachse enthalten können.
  • Man kennt aus dem Bereich der Haarpflege sogenannte Spülungen oder Conditioner, die aus wässrigen Emulsionen/Dispersionen angewendet werden und deren Gleit- und Pflegestoffe nach dem Auswaschen teilweise im Haar verbleiben, also wasserfest sind.
  • Hauptkomponenten dieser Haarpflegeformulierungen sind meist kationische Tenside, die als Monomere oder Polymere eingesetzt werden können in Kombination mit längerkettigen Fettalkoholen und/oder Siloxanen und Wasser. Oft kommen noch hydrophobe Gleitmittel wie native, paraffinische oder halbsynthetische Öle oder Wachse zum Einsatz. Solche Formulierungen sind beispielsweise beschrieben in der EP 1 413 285 A1 , der WO 2010/136285 A1 , der WO 2014/069388 A1 , der DE 197 05 822 A1 und der DE 10 2008 030 136 A1 .
  • Außerdem sind Wäscheweichspüler auf Basis kationischer Tenside bekannt, die nach dem Spülvorgang zumindest teilweise auf der Wäsche verbleiben, also in gewissem Maße wasserfest sind, u.a. beschreiben in DE 44 03 686 A1 , EP 0 387 064 A1 , GB 1 104 441 A1 . Die US 4,126,562 A schlägt polymere kationische Salze in Kombination mit nichtionischem Glycerolmonostearat oder Sorbitanstearat als Wäscheweichformulierung vor.
  • Die am häufigsten verwendeten kationischen Tenside in Haar- und Wäscheweichspülern sind quaternäre Trialkylammoniumsalze und Esterquats.
  • Außerdem kennt man aus der Kosmetik wasserfeste Sonnenschutzformulierungen, die Emulgatoren auf Basis organischer Phosphorsäureester enthalten, oftmals Kaliummonocetylphosphat formuliert mit langkettigen Alkoholen wie Cetylstearyalkoholen und/oder Partialglyceriden, z.B. beschrieben in der US 2013/0177510 A1 , der DE 10 2012 214 716 A1 , der EP 2 545 896 A1 und der EP 2 545 901 A1 .
  • Die hier im Stand der Technik beschriebenen wasserfesten Formulierungen erfüllen die Anforderungen an die zu erreichende Permanenz, die Abriebbeständigkeit und die Benetzungsgeschwindigkeit nicht hinreichend.
  • So ist der in Formulierungen für wasserfeste Sonnenschutzprodukte verwendete Emulgator Kaliumcetylphosphat letztlich noch zu leicht wasserlöslich, die nichtionischen Emulgatoren Cetylstearylalkohol und die pflanzlichen Partialglyceride nicht genügend benetzungsaktive gegenüber wässrigen Medien. Die Haar- und Wäscheweichformulierungen können zwar so formuliert sein, dass sie hinsichtlich der Benetzungsgeschwindigkeit die Anforderungen an eine hydrophile Beschichtung für hydrophobe Flächengebilde aus thermoplastischen Materialien erfüllen können, sind aber nicht hinreichend abriebstabil und permanent.
  • Auf den hydrophilen Lagen von Absorptionsartikeln findet man unter Umständen hautpflegende Substanzen.
  • Um die Hautverträglichkeit, z.B. von Inkontinenzprodukten zu verbessern, besteht die Möglichkeit, die hydrophilen Abdeckvliese, die in Kontakt mit der Haut kommen, beim Zusammenfügen der Einzellagen in der Serienproduktion des Absorptionsartikels mit hydrophoben Pflegelotionen auszurüsten. Somit wird zunächst die hydrophilierende Ausrüstung auf das flächige Substrat aufgebracht, das der Fügemaschine der Serienproduktion weiterverarbeitet wird und in einem 2. Prozessschritt die Pflegelotion.
  • Im Verfahren nach EP 1 671 609 B1 wird die Lotion in Form eines Musters aus mehreren Streifen auf die körperseitige Oberfläche des Abdeckvlieses appliziert, damit die flüssigkeitsdurchleitende Eigenschaft des Abdeckvlieses weiter gegeben ist.
  • Das Verfahren nach WO 2012/047986 A2 schlägt eine Lotion zur Applikation auf das Abdeckvlies eines Hygieneartikels vor, die neben 0,1–90 Gew.-% der hydrophoben Pflegekomponente (Paraffinwachs, Petrolatum) noch 0,1 bis 25 Gew.-% eines ethoxylierten Monolaurinsäureesters und 0,1 bis 50 Gew.-% eines ethoxylierten Monostearinsäureesters und ein Trägermaterial enthält. Die Zusammensetzung wird zwar als hydrophil beschrieben, jedoch auf eine bereits flüssigkeitsdurchlässige und somit hydrophile oder hydrophilierte Abdecklage appliziert.
  • Nach heutigem Stand der Technik werden also zumeist hydrophilierende Beschichtungen verwendet, die bei Raumtemperatur eine flüssige bis pastöse, bestenfalls schmalzartige Konsistenz haben und somit leicht von der Oberfläche abgerieben werden können. Diese geringe Reibechtheit führt in der Weiterverarbeitung zu Problemen durch klebrige Ablagerungen, die zu häufigem Abschalten und Reinigen der Maschinen zwingen. Weiterhin führt ein mechanisches Abreiben der Beschichtung zu verschlechterten hydrophilen Eigenschaften des Substrats.
  • Zudem bestehen die Beschichtungen aus zumeist gut wasseremulgierbaren Tensiden, die in gewissem Maße durch wässrige Medien abgelöst werden können. Dadurch kann die Permanenz/wiederholte Benetzbarkeit verringert werden. Eine Oberflächenbeschichtung kann unverdünnt, verdünnt aus Lösungsmittel oder verdünnt aus wässriger Emulsion/Dispersion direkt auf das Flächengebilde (Folie, Schaum, Textil) oder in einer Vorstufe auf die Filamente oder Fasern, die danach zum textilen Flächengebilde weiterverarbeitet werden, appliziert werden.
  • In einem darauffolgenden Prozessschritt werden Pflegeöle oder – wachse (sog. Lotions) auf das zuvor hydrophilierte Substrat appliziert.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Mittel zur hydrophilen Beschichtung von hydrophoben Oberflächen von Substraten für Medizin- und Hygieneartikel zu schaffen mit schneller wiederholter Benetzbarkeit, geringer Ablöseneigung gegenüber wässrigen Medien und mechanischer Reibung. Weiterhin sollen dem hydrophilierenden Mittel optional hydrophobe, hautpflegende Substanzen zugesetzt werden können, ohne dass die schnelle wiederholte Benetzbarkeit wesentlich verschlechtert wird. Dadurch kann die Funktionalisierung der Oberfläche mit hydrophilierenden und pflegenden Substanzen in einem ökonomisch vorteilhaften, einstufigen Verfahren erreicht werden.
  • Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Mittel zur hydrophilen Ausrüstung von Flächengebilden aus hydrophoben thermoplastischen Materialien mit den Merkmalen von Anspruch 1.
  • Die Komponenten des Mittels wurden so gewählt, dass durch Steuerung des HLB (Hydrophilic-Lipophilic-Balance) eine optimierte Benetzbarkeit erreicht wird, durch den Einsatz möglichst wenig wasserlöslicher Komponenten eine sehr gute Permanenz erreicht wird und durch die Konsistenz der Einzelkomponenten eine Konsistenz der Gesamtformulierung erreicht wird, die eine gute Abriebfestigkeit ermöglicht.
  • Die Unteransprüche beschreiben besonders vorteilhafte Versionen der Zusammensetzung.
  • Das erfindungsgemäße Mittel liegt bei Raumtemperatur in einem festen Aggregatzustand vor. Die bevorzugte Darreichungsform sind schüttbare Schuppen, Flocken, Granulat, Pulver, etc. Durch die feste Konsistenz wird die Reibechtheit im Vergleich zu flüssigen oder pastösen Beschichtungen erheblich verbessert. Es besitzt gute permanent hydrophilierende Eigenschaften und verleiht den damit ausgerüsteten Substraten eine rasche wiederholte Benetzbarkeit und ein gutes Durchleitungsvermögen von wässrigen Flüssigkeiten.
  • In dem erfindungsgemäßen Mittel ist der Anteil an Komponenten, die bei Raumtemperatur in flüssigem Aggregatzustand vorliegen, nicht höher als dass das Mittel bei Raumtemperatur noch eine genügend feste Konsistenz aufweist, um zu einer schüttbaren Darreichungsform verarbeitet werden zu können, ohne dass die Partikel aneinander haften. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung hat eine Konsistenz, die sie bei Raumtemperatur unter Anwendung moderater Drücke nicht streichfähig macht.
  • Das erfindungsgemäße Mittel ist geeignet, als hydrophile Beschichtung für Flächengebilde aus hydrophoben thermoplastischen Materialien, bevorzugt Textilien, Folien und Schäume, besonders bevorzugt Vliesstoffe verwendet zu werden. Das erfindungsgemäße Mittel kann auf das Flächengebilde oder in einer Vorstufe auf Fasern oder Filamente, die zu einem textilen Flächengebilde weiterverarbeitet werden, appliziert werden. Damit lässt sich das Herstellungsverfahren der textilen Erzeugnisse, insbesondere von Hygieneartikeln und Inkontinenzprodukten, deutlich vereinfachen, da der nachträgliche Auftrag von Pflegelotionen auf die Abdeckvliese entfallen kann.
  • Unter thermoplastische Materialien versteht man Kunststoffe, die in einem bestimmten Temperaturbereich verformbar sind. Sie können beispielsweise durch Spritzguß, Extrusion, Folienblasen, etc verarbeitet werden. Zu den Thermoplasten zählen z.B.: Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamide (PA), Polyacetat (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephtalat (PET), Polytrimethylenterephtalat (PTT), Polybutylenterephtalat (PBT), Polyethylen (PE), Polypropylen (P), Polystyrol (PS), Polyetheretherketon (PEEK), Polyvinylchlorid (PVC und thermoplastisches Polyurethan (TPU).
  • Ein hydrophiles Material ist benetzbar durch wässrige Flüssigkeiten, d.h. der Kontaktwinkel zwischen dem Material bzw. seiner Oberfläche und der Flüssigkeit beträgt weniger als 90° oder die Flüssigkeit breitet sich spontan aus. Als hydrophob bezeichnet man ein Material bzw. seine Oberfläche, wenn der Kontaktwinkel größer als 90° ist und die wässrige Flüssigkeit sich nicht spontan ausbreitet.
  • Das ionische Tensid nach Anspruch 1 kann aus der Gruppe der Mono-/Di-/Tri-Alkylphosphorsäureester, Sulfobernsteinsäureester, Carboxylate, Betaine oder der kationischen Tenside der, Mono-, Di- oder Trialkylammonium-Verbindungen, Amido Amine, (Amidoaminquats) sowie auch quaternierte Fettsäuretrialkanolaminestersalze (Esterquats) oder der poylmeren kationischen Tenside und Kombinationen daraus gewählt werden.
  • Der nichtionische Emulgator/Konsistenzgeber kann aus der Gruppe der Polyalkylenglykole, Polyvinylakohole, Polyvinylpyrrolidone, Tri- und Partialglyceride, Fettalkohole, Fettalkoholalkoxylate, Sorbitanester, Sorbitanesteralkoxylate, Ethylendiaminalkoxylate, Alkyl(poly)glucoside, Fettsäureamide und sowie deren Alkoxylate, Amidoamine und Kombinationen daraus gewählt werden.
  • Dem erfindungsgemäßen Mittel können optional Netzmittel zugesetzt werden, um die Benetzungsgeschwindigkeit noch weiter zu erhöhen. Diese Netzmittel können aus der Gruppe der Fettalkoholethoxylate, modifizierten Polydimethylsiloxane, Sulfobernsteinsäureester, Alkylpolyglucoside, Alkylphosphate und Alkyletherphosphate und Kombinationen hiervon gewählt werden.
  • Dem erfindungsgemäßen Mittel können hydrophobe Pflegestoffen zugemischt werden. Der hydrophobe Pflegestoff kann aus der Gruppe der nativen Öle und Wachse auf Basis von Triglyceriden, Esterölen, Esterwachsen und/oder paraffinischen Ölen oder Wachsen und Kombinationen daraus gewählt werden.
  • Das Mittel kann wahlweise weitere technische Additive aus der Gruppe der Kohäsionsmittel, Gleitmittel, Komplexbildner, Korrosionsschutzmittel enthalten. Diese Zusätze können auch ionische Tenside nichtionische Emulgatoren/Konsistenzgeber im erfindungsgemäßen Sinne sein. Diese Additive sind gemäß Stand der Technik bekannt und kommerziell verfügbar.
  • Außerdem können dem Mittel Additive aus dem Bereich der Pflanzenextrakte und -wirkstoffe, Vitamine, Provitamine und der antimikrobiellen Wirkstoffe beigefügt werden.
  • Das ionische Tensid ist vorzugsweise aus der Gruppe der neutralisierten C10-C22 Alkylphosphorsäureester und der Gruppe der quaternierten C16-C22 Alkylammoniumverbindungen und der quaternierten C16-C22 Triethanolaminfettsäureester (Esterquats) und deren Gemischen ausgewählt. Besonders bevorzugt sind neutralisierte C12-C18 Mono/Dialkylphosphate.
  • Der nichtionische Emulgator/Konsistenzgeber wird vorzugsweise aus der Gruppe der langkettigen Fettalkohole (C16-C22), langkettigen Fettalkoholpoylglycolether (C16-C22) oder der Partialglyceride ausgewählt. Besonders bevorzugt sind Cetearylakohole und C12-C18 Monoglyceride.
  • Das Netzmittel wird vorzugsweise aus der Gruppe der hydrophil modifizierten Polydimethylsiloxane und der Alkylpolyglucoside gewählt. Besonders bevorzugt sind Polyethersiloxane.
  • Der hydrophobe Pflegestoff wird vorzugsweise aus der Gruppe der nativen Triglyceride, der medizinischen Weißöle, Vaseline und der Fettalkohole gewählt. Besonders bevorzugt sind Cetylstearylalkohol, Sheabutter und Vaseline.
  • Der neutralisierte Alkylphosphorsäureester entspricht vorzugsweise der folgenden allgemeinen Formel (I): P(=O)(OR1)(OR2)(OR3) (I) worin
    R1, R2 und R3 _unabhängig voneinander (i) eine Alkylgruppe mit 12 bis 22 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette oder eine Alkenylgruppe mit 12 bis 22 C-Atomen in der Kohlenwasserstoffkette bedeuten, und wobei die Alkylgruppen oder Alkenylgruppen jeweils verzweigt oder geradkettig, gesättigt, ungesättigt oder mehrfach ungesättigt sein können; und/oder (ii) Wasserstoff bedeuten, wobei die wenigstens einer der Reste R1, R2 und R3 nicht Wasserstoff ist.
  • Als Neutralisierungsmittel für den Phosphorsäureester können alle geeigneten Basen, wie beispielsweise LiOH, NaOH, KOH, NH3, Mono-, Di-, oder Triethanolamin, verwendet werden.
  • In der bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens einer der Reste R1, R2 und R3 in Formel (I) eine Alkylgruppe oder eine Alkenylgruppe mit 12 bis 22 C-Atomen, besonders bevorzugt mit 12 bis 18 C-Atomen.
  • Der hydrophobe Zusatz des erfindungsgemäßen Mittels umfasst vorzugsweise native Triglyceride, eines native Fettalkohole, paraffinische Öle oder Wachse oder Kombiantionen daraus. Als natives Öl oder Fett kommen insbesondere Sheabutter, Lanolin, Carnaubawachs, Kakaobutter, Bienenwachs, Mangobutter, Sonnenblumenöl, Kokosnussöl, Jojobaöl, Mandelöl, Olivenöl, Nachtkerzenöl, Pfirsichkernöl, Avocadoöl, Hanfsamenöl, Aprikosenkernöl,, Sojaöl, Sonnenblumenöl,, Nachtkerzenöl, Reiskleieöl, Palmkernöl, Rapsöl, Distelöl, Traubenkernöl, Arganöl, Weizenkeimöl, Kürbiskernöl, Canolaöl, hydriert oder unhydriert. Besonders bevorzugt sind Fette und Wachse mit einem Schmelzpunkt > 30°C. Die nativen Triglyceride können auch chemisch modifiziert vorliegen (z.B. Polyglyceryl 3 Bienenwachs = Ceralan).
  • Als Mineralöl oder Wachse eignen sich insbesondere gesättigte Kohlenwasserstoffe, mikrokristalline Wachse, Petrolatum und Paraffine, bevorzugt mit einem Schmelzbereich > 30°C.
  • Als native Fettalkohole eignen sich besonders Alkohole mit C-Ketten von C16-C22. Das erfindungsgemäße Mittel kann darüber hinaus noch Pflegeadditive wie pflanzlich basierte Komponenten z.B. aus Kamille, Calendula, Aloe Vera und Vitamine oder Provitamine wie Vitamin E oder Panthenol enthalten.
  • Der Anteil der Pflegeadditive in dem erfindungsgemäßen Mittel beträgt bevorzugt 0,5 Gew.-% bis 5 Gew-%, besonders bevorzugt bis zu 2 Gew.-%, und ganz besonders bevorzugt bis zu 1 Gew.-%.
  • Das erfindungsgemäße Mittel wird eingesetzt als permanent hydrophilierende Beschichtung, bevorzugt für faserbildende thermoplastische Polymere, besonders bevorzugt für Polyethylenterephthalat (PET) und Polyolefine und thermoplastisches Polyurethan, ganz besonders bevorzugt für Polypropylen und Polyethylen.
  • Das erfindungsgemäße Mittel kann sowohl unverdünnt in aufgeschmolzenem Zustand auf das Substrat appliziert werden oder verdünnt durch geeignete Lösungsmittel oder aus wässriger Dispersion oder Emulsion. Das Lösungsmittel und/oder Wasser wird in einem nachgeschalteten Prozessschritt entfernt.
  • Das erfindungsgemäße Mittel kann in Form einer wässrigen Emulsion oder in Form einer wässrigen Dispersion auf das Substrat aufgebracht werden und zwar bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-% bezogen auf das Trockengewicht des jeweiligen Erzeugnisses (Faser, Filament, Vlies, Folie, Schaum), besonders bevorzugt in einer Menge von 0,2–3 Gew.-%.
  • Da das erfindungsgemäße Mittel bei Raumtemperatur nicht gut wasserlöslich und nicht leicht emulgierbar ist, wird die wässrige Emulsion oder Dispersion mit heißem Wasser (ca. 80°C) hergestellt.
  • Weiterhin kann das erfindungsgemäße Mittel in polaren organischen Lösungsmitteln, wie kurzkettigen Alkoholen gelöst werden oder in Mischungen aus polarem organischem Lösungsmittel und Wasser.
  • Ein Verfahren zur Herstellung von permanent hydrophilierten Folien, Schaum oder Texilerzeugnissen, insbesondere Vliesstoffe, umfasst die Applikation des erfindungsgemäßen Mittels auf das Substrat aus Polyolefin, Polyester, Polyamid oder Polyurethan wie dem Fachmann bekannt, über Dosierstifte, Walzen, Tauchbäder Aufsprühen oder durch Schaumauftrag. Durch Verdünnen der Zusammensetzung mit Lösungsmittel und/oder Wasser kann eine besonders gleichmäßige Verteilung bei geringer Schichtdicke erfolgen. Das Lösungsmittel/Wasser wird nach der Applikation entfernt, wodurch die Beschichtung bei Raumtemperatur in festem Aggregatzustand auf dem Substrat vorliegt.
  • Besonders bevorzugt handelt es sich bei den erfindungsgemäß ausgerüsteten Spinn- oder Stapelfaservliesen um physikalisch verfestigte Vliese, besonders bevorzugt durch Thermobondierung, Wasservernadelung oder Heißluft.
  • In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die hydrophile Beschichtung auch auf Filamente oder Fasern appliziert werden und zusätzlich die Funktion eines Schmier- und Prozesshilfsmittels übernehmen. Die so beschichteten Fasern werden zu textilen Flächengebilden weiterverarbeitet, die optional zusätzlich mit dem erfindungsgemäßen Mittel beschichtet werden können.
  • Ein Verfahren zur Herstellung von permanent hydrophil beschichteten Folien kann so durchgeführt werden, dass die Folie zunächst mit dem erfindungsgemäßen Mittel beschichtet wird und anschließen perforiert wird, um die nötige Porosität zu erreichen. Umgekehrt kann die Folie auch zuerst perforiert und dann beschichtet werden.
  • Weiterhin kann das erfindungsgemäße Mittel aufgeschmolzen werden und aus der Schmelze direkt auf das Substrat appliziert werden. Ein Trocknungsschritt entfällt bei diesem Verfahren. Die Schmelzeapplikation kann auf dem Flächengebilde erfolgen, das im nächsten Schritt als funktionalisierte Schicht (Abdeck- oder Zwischenlage) zu einem Hygiene- oder Medizinartikel weiterverarbeitet wird.
  • Alternativ kann die Schmelzeapplikation auch auf dem unbehandelten Substrat in der Weiterverarbeitung erfolgen, z.B. auf einem bis dahin hydrophoben Abdeckvlies in der Windelmaschine. Geeignete Beschichtungsvorrichtungen für den Schmelzeauftrag stehen bereits für die Applikation von Schmelzklebers oder Lotionen kommerziell zur Verfügung.
  • Bevorzugt werden die mit dem erfindungsgemäßen Mittel beschichteten Flächengebilde in Absorptionsartikeln eingesetzt. Unter einem Absorptionsartikel versteht man eine mehrlagige Konstruktion, vorrangig dazu gedacht, um Körperflüssigkeiten aufzunehmen. Der Absorptionsartikel besitzt üblicherweise mindestens eine obere Abdecklage, die körperseitig positioniert wird, eine Absorptionsschicht oder einen Absorptionskern, der die Flüssigkeit aufnimmt und eine flüssigkeitsundurchlässige Unterlage. Häufig werden noch hydrophile Zwischenlagen eingebaut um die Flüssigkeit besser über den Absorptionskern zu verteilen.
  • Als Beispiele für solche Absorptionsartikel sind Wundabdeckungen, Wundpflaster, OP-Tischabdeckungen oder Inkontinenzartikel zu nennen.
  • Die Erfindung umfasst Absorptionsartikel, die mindestens eine flüssigkeitsdurchlässige Lage enthalten, hergestellt aus einem Flächengebilde, das mit dem erfindungsgemäßen Mittel hydrophiliert wurde.
  • Von der Erfindung betroffen sind auch Substrate, die vor der Beschichtung mit dem erfindungsgemäßen Mittel schon eine andere Beschichtung aufweisen, oder die nach der Beschichtung mit dem erfindungsgemäßen Mittel eine weitere Beschichtung erhalten.
  • Die Erfindung umfasst auch Substrate aus solchen thermoplastischen Materialien, deren ursprünglich hydrophobe Eigenschaften durch Additive (z.B. hydrophile Schmelzeadditive) verändert wurden, bevor das erfindungsgemäße Mittel appliziert wird.
  • Im Rahmen der Erfindung liegt auch, dass 40–90 Gew.-% des erfindungsgemäßen Mittels mit 10–60 Gew.-% eines hydrophoben Hautpflegezusatzes gemischt werden, wobei der hydrophobe Zusatz wenigstens eine Verbindung aus der Gruppe der Fettsäureester, nativen Öle und Fette, Mineralöle und Wachse sowie Mischungen davon umfasst.
  • Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das erfindungsgemäße Mittel und der hydrophobe Hautpflegezusatz in einem Mischungsverhältnis von 4:1–1:1,2 gemischt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand diverser bevorzugter Versionen erläutert, die jedoch nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen sind.
  • Die bei Raumtemperatur festen Komponenten wurden aufgeschmolzen und alle Komponenten unter Wärmezufuhr und Rühren in der Schmelze vermischt. Der pH-Wert wurde mit konzentrierter Kalilauge eingestellt.
  • Beispiel 1:
    • 74T Stearyl Monodiphosphat (Hordaphos MDST (Clariant))
    • 10 T Stearyl Monoglycerid (Tegin M Pellets (Evonik) / Cithrol GMS 90 (Croda))
    • 6 T Cetearylakohol (Lanette O (BASF))
    • 10 T KOH (wäßrig)
  • Beispiel 2:
    • 74 T Dodecyl Monodiphosphat (Ilcophos 205 (Ilco Chemie))
    • 10 T Stearyl Monoglycerid (Tegin M Pellets (Evonik) / Cithrol GMS 90 (Croda))
    • 6T Cetearylakohol (Lanette O (BASF))
    • 10 T KOH (wäßrig)
  • Beispiel 3:
    • 70 T Dodecyl Monodiphosphat (Ilcophos 205 (Ilco Chemie))
    • 10 T Stearyl Monoglycerid (Tegin M Pellets (Evonik) / Cithrol GMS 90 (Croda))
    • 5 T Cetearylakohol (Lanette O (BASF))
    • 5 T aminomodifiziertes Polyethersiloxan (DC FF-400 (Dow Corning))
    • 10 T KOH (wäßrig)
  • Beispiel 4:
    • 50 T der Zusammensetzung aus Bsp. 3
    • 50 T Sheabutter raffiniert (Sheabutter raffiniert (Naissance))
  • Als Substrat wurde ein hydrophobes thermobondiertes Polypropylen Spinnvlies mit einem Flächengewicht von 30 g/qm gewählt.
  • Die hydrophilierenden Beschichtungen wurden aus ethanolischer Lösung durch Sprühauftrag appliziert und bei Raumtemperatur getrocknet.
  • Die Applikationsmenge (bezogen auf das unausgerüstete Vlies) wird durch Auswaage bestimmt.
  • Das beschichtete Vlies wird auf 2 Lagen Filterpapier gelegt (MN 618), welche die Absorptionsschicht im Hygiene oder Medizinartikel simulieren.
  • Test der Permanenz der Hydrophilierung; Wiederholte Flüssigkeitseinsinkzeit (Tropfentest)
  • Es werden im Abstand von 1 cm 20 × 1 Tropfen künstlicher Urin (0,9Gew.-%ige Kochsalzlösung) auf das Vlies getropft. Die Tropfstellen werden zuvor angezeichnet. Es wird die Anzahl der Tropfen gezählt, die innerhalb von 2 Sekunden einsinken.
  • Der Versuch wird 2 × wiederholt. Bei der Wiederholung sind die gleichen Auftropfstellen zu verwenden.
  • Test der Benetzungsgeschwindigkeit; Benetzungstest an einer schiefen Ebene:
  • Die Probe wird auf eine schiefe Ebene aufgespannt, die im 45° Winkel abgeschrägt ist. 2 ml künstlicher Urin werden am oberen Ende der Probe aufgegeben. Die Lauflänge der Flüssigkeit wird gemessen. Tabelle 1: Test der Benetzungseigenschaften
    Beschichtungsmenge Gew.-% des Substrats Tropfentest Anzahl Tropfen gesunken innerhalb 2 sek (1./2./3. Durchgang) Ablauftest Lauflänge in mm
    unbeschichtet - 2/3/3 > 100
    Bsp. 1 0,7 Gew.-% 19/18/18 67
    Bsp. 2 0,7 Gew.-% 20/20/19 34
    Bsp. 3 0,7 Gew.-% 20/18/15 23
    Bsp. 4 1,5 Gew.-% 18/18/17 48
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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    • WO 2012/047986 A2 [0034]

Claims (13)

  1. Mittel zur hydrophilen Ausrüstung von Flächengebilden aus hydrophoben thermoplastischen Materialien, enthaltend: a) 35 bis 95 Gew.-% eines ionischen Tensids aus der Gruppe der Alkylphosphorsäureester, Sulfobernsteinsäureester, Carboxylate, Betaine oder der quaternären Ammoniumverbindungen und Mischungen hiervon mit einem Schmelzbereich > 30°C, wobei das ionische Tensid bei Raumtemperatur gering wasserlöslich (< 33 g Substanz/l Wasser) bis unlöslich ist. b) 5–65 Gew.-% eines nichtionischen Emulgators und/oder Konsistenzgebers aus der Gruppe der Polyalkylenglykole, Polyvinylalkohole, Polyvinylpyrrolidone, Tri- und Partialglyceride, Fettalkohole, Fettalkoholalkoxylate, Sorbitanesters, Sorbitanesteralkoxylate, Alkylpolyglucoside, Ethylendiaminalkoxylate, Amidoamine, Fettsäureamide und Fettsäurealkanolamide sowie deren Alkoxylate und Mischungen daraus mit einem Schmelzbereich > 30°C.
  2. Mittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel bis 40 Gew.-% eines Netzmittels aus der Gruppe der Fettalkoholalkoxylate, Fettsäurealkoxylate, alkoxylierte Amine oder alkoxylierte Amide, modifizierten Poyldimethylsiloxane, Sulfobernsteinsäureester, Alkylpolyglucoside, Alkylphosphate oder Alkyletherphosphate mit einem Schmelzbereich < 30°C enthält.
  3. Mittel gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel bis zu 5 Gew.-% kosmetischer Additive; umfassend Pflanzenextrakte und -zubereitungen, Vitamine und Provitamine enthält.
  4. Mittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ionische Tensid in einem Anteil von 50–75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht vorliegt.
  5. Mittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ionische Tensid in einem Anteil von 50–75 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht vorliegt.
  6. Mittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtionische Emulgator und/oder Konsistenzgeber in einem Anteil von 10 bis 30 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht, vorliegt.
  7. Mittel gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzmittel in einem Anteil von 10 bis 25 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht, vorliegt.
  8. Mittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Raumtemperatur (20°C) in Form eines bei moderatem Druck nicht streichfähigen Feststoffs vorliegt.
  9. Mittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel in einem Mischungsverhältnis von 9:1 bis 1:1,2 mit einem hydrophoben Hautpflegezusatz gemischt ist, wobei der hydrophobe Hautpflegezusatz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Fettsäureestern, nativen Ölen und Fetten, Mineralölen, Wachsen oder Mischungen hiervon.
  10. Verwendung eines Mittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 als permanent hydrophile Beschichtung für poröse Flächengebilde • aus polyolefinischen Fasern oder Filamenten, Folien oder Schäumen, • aus Polyesterfasern oder -filamenten oder Polyesterfolie, oder • aus Polyurethan.
  11. Verwendung eines Mittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 als Spinnpräparation für Fasern- und Filamente, die später zu porösen Flächengebilden weiterverarbeitet werden.
  12. Verwendung gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde die Abdecklage oder Zwischenlage eines Absorptionsartikels bildet.
  13. Verwendung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Flächengebilde mit 0,1 bis 5 Gew.-% des Mittels beschichtet wird.
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