DE10255418A1

DE10255418A1 - Gezogene absorbierende Polymerfasern

Info

Publication number: DE10255418A1
Application number: DE10255418A
Authority: DE
Inventors: Rainer Teni; Jörg Dr. Harren; Jochen Dr. Houben; Michael de Dr. Marco
Original assignee: Stockhausen GmbH and Co KG; Chemische Fabrik Stockhausen GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-17
Also published as: CN1720357A; EP1565599A1; AU2003292148A1; US20060057375A1; BR0316713A; WO2004048648A1; JP2006508265A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer eine wässrige Phase oder Wasser absorbierenden Polymerfaser aus einer Zusammensetzung, beinhaltend ein Polymer (A1) und Wasser in einer Menge von mindestens 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers (A1), wobei mindestens zwei verschiedene Bereiche des Polymers (A1) durch freies Auseinanderziehen in Folge der Einwirkung einer äußeren Kraft voneinander weg bewegt werden, und eine Vorrichtung zur Herstellung dieser Fasern, eine absorbierende Polymerfaser sowie die Verwendung dieser absorbierenden Polymerfasern und der Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einer wässrige Phasen oder Wasser absorbierenden Polymerfaser, eine Vorrichtung zur Herstellung dieser Fasern, eine absorbierende Polymerfaser sowie die Verwendung dieser absorbierenden Polymerfasern und der Vorrichtung.

Neben partikulären Superabsorbern stellen Superabsorber in Faserform eine für Hygieneanwendungen wegen ihrer großen Oberfläche vorteilhafte Raumform dar. Absorbierende Polymerfasern sind insbesondere vorteilhaft, da sich aus diesen Fasern – ggf. in Kombination mit nicht absorbierenden Fasern – Gelege, Gewirke oder Vliese herstellen lassen, zudem besitzen absorbierende Polymerfasern im Vergleich zu partikulären Superabsorbern in der Regel bessere Aufnahmeeigenschaften für proteinhaltige wässrige Phasen, bspw. Blut, oder stark verklebte Flüssigkeiten.

Fasern sind aus absorbierenden Polymeren nicht ohne weiteres herstellbar. In der Regel sind absorbierende Polymere vernetzt, so dass eine Faserherstellung mittels Spinndüsen erhebliche Probleme aufwirft.

Beispielsweise werden zur Herstellung von absorbierenden Fasern über Spinndüsen unvernetzte Polyacrylsäuren mit weichmachenden Comonomeren eingesetzt. Anderen absorbierenden Polymerfasern liegt ein Copolymer aus Maleinsäureanhydrid und Isobuten zugrunde.

Der Erfindung liegt allgemein die Aufgabe zugrunde, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile zu überwinden.

Ferner liegt eine erfindungsgemäße Aufgabe darin, absorbierende Polymerfasern zur Verfügung zu stellen, die sich für den Einsatz in Hygieneartikeln besonders eignen.

Außerdem liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von absorbierenden Polymerfasern zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile der Herstellung von absorbierenden Polymerfasern mittels Spinndüsen zu verringern oder zu überwindet.

Ferner liegt eine erfindungsgemäße Aufgabe darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der absorbierende Polymerfasern erhalten werden können, ohne dass die Nachteile, die mit der Herstellung von absorbierenden Polymerfasern durch Spinndüsen verbunden sind, auftreten.

Zudem besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Fasern zur Verfügung zu stellen, die – trotz der Verringerung der mit der Herstellung von absorbierenden Polymerfasern mittels Spinndüsen verbundenen Nachteile – für den Einsatz in Hygieneartikeln ausreichend gute Saugeigenschaften aufweisen.

Schließlich besteht eine erfindungsgemäße Aufgabe darin, einen Hygieneartikel bzw. den Flüssigkeiten absorbierenden Teil eines solchen Hygieneartikel zur Verfügung zu stellen, der die mit dem Einsatz von nicht faserförmigen sondern teilchenförmigen absorbierenden Polymeren verbundnen Nachteile bei möglichst unbeeinträchtigtem Tragekomfort und Flüssigkeits-Saug- und -Speicherleistung verringert oder überwindet.

Die vorstehenden Aufgaben werden durch den Gegenstand der kategoriebildenden Haupt- und Nebenansprüche gelöst, wobei die Unteransprüche bevorzugte Ausführungsformen dieser Lösungen bilden.

Die vorstehenden Aufgaben werden somit gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer eine wässrige Phase oder Wasser absorbierenden Polymerfaser aus einer Zusammensetzung beinhaltend ein Polymer (A1) und Wasser in einer Menge im Bereich von 10 bis 90 Gew.-%, bevorzugt von 20 bis 80 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt im Bereich von 30 bis 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers (A1), wobei mindestens zwei verschiedene Bereiche der Zusammensetzung durch freies Auseinanderziehen in Folge der Einwirkung einer äußeren Kraft voneinander weg bewegt werden.

Als Polymer (A1) können Polymere eingesetzt werden, die weniger vernetzt sind als die Polymerfaser, bevorzugt können sowohl vernetzte, vorzugsweise schwach vernetze, als auch nichtvernetzte Polymere, vorzugsweise nichtvernetzte Polymere, eingesetzt werden. Diese Polymere (A1) basieren vorzugsweise neben Wasser auf

(α1) 0,1 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 98,99 Gew.-% und besonders bevorzugt 30 bis 98,95 Gew.-% polymerisierten, ethylenisch ungesättigten, säuregruppenhaltigen Monomeren oder deren Salze oder polymerisierten, ethylenisch ungesättigten, einen protonierten oder quarternierten Stickstoff beinhaltenden Monomeren, oder deren Mischungen, wobei mindestens ethylenisch ungesättigte, säuregruppenhaltige Monomere, vorzugsweise Acrylsäure, beinhaltende Mischungen besonders bevorzugt sind,
(α2) 0 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 60 Gew.-% und besonders bevorzugt 1 bis 40 Gew.-% polymerisierten, ethylenisch ungesättigten, mit (α1) copolymerisierbaren Monomeren,
(α3) 0 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 15 Gew.-% sowie darüber hinaus bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer Vernetzer,
(α4) 0 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 20 Gew.-% und besonders bevorzugt 5 bis 10 Gew.-% wasserlöslichen Polymeren, sowie
(α5) 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 7 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-% eines oder mehrere Hilfsstoffe, wobei die Summe der Gewichtsmengen (α1) bis (α5) 100 Gew.-% beträgt.

Die monoethylenisch ungesättigten, säuregruppenhaltigen Monomere (α1) können teilweise oder vollständig, bevorzugt teilweise neutralisiert sein. Vorzugsweise sind die monoethylenisch ungesättigten, säuregruppenhaltigen Monomere im Bereich von 20 bis 80 Mol-%, besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 70 Mol-% und darüber hinaus bevorzugt im Bereich von 40 bis 60 Mol-% neutralisiert. Die Neutralisation der Monomere (α1) kann vor 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 oder mit Alkalimetallhydroxiden, besonders bevorzugt mit Natriumhydroxid oder mit Ammoniak. Über den Grad der Neutralisation kann die Zahl der freien Säuregruppen zur Reaktion mit weiteren Vernetzern, die mit den nicht neutralisierten Säuregruppen des Polymers reagieren, gesteuert werden. Über die Zahl der freien Säuregruppen und die Menge des eingesetzten Vernetzers lassen sich die Saugeigenschaften der absorbierenden Polymerfaser bevorzugt steuern.

Ferner können bei einer Polymerfaser oder Polymer die freien Säuregruppen überwiegen, so dass diese absorbierende Polymerfaser einen im sauren Bereich liegenden pH-Wert aufweist. Dieses saure wasserabsorbierende Polymerfaser kann durch ein Polymer oder einer Polymerfaser oder deren Mischung jeweils mit freien basischen Gruppen, vorzugsweise Amingruppen, das im Vergleich zu dem sauren Polymer basisch ist, mindestens teilweise neutralisiert werden. Bei dieser Neutralisation ist es bevorzugt, das jeweils mindestens eine saure Polymerfaser mit einem basischen Teilchen oder basischen Polymerfaser oder umgekehrt zu einer Mischung kombiniert werden. Besonders bevorzugt ist es, mindestens eine saure Polymerfaser mit einem basischen Polymer oder einer basischen Polymerfaser, vorzugsweise mit einem basischen Polymer, zu mischen. Diese Polymermischungen werden als „Mixed-Bed Ion-Exchange Absorbent Polymers" (MBIEA-Polymere) bezeichnet. Hierzu wird unter anderem in der WO 99/34843 verwiesen. Die Offenbarung der WO 99/34843 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 Polymere, die in der Lage sind, Anionen auszutauschen, und andererseits ein im Vergleich zu dem basischen Polymer saures Polymer, das in der Lage ist, Kationen auszutauschen, beinhalten. Das basische Polymer 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, Carbodiimid, Formaldacin, Melamin und dergleichen, sowie deren sekundäre oder tertiäre Aminderivate.

Bevorzugte monoethylenisch ungesättigte, säuregruppenhaltige Monomere (α1) sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, α-Chloracrylsäure, α-Cyanoacrylsäure, β-Methylacrylsäure (Crotonsäure), α-Phenylacrylsäure, β-Acryloxypropionsäure, Sorbinsäure, α-Chlorsorbinsäure, 2'-Methylisocrotonsäure, Zimtsäure, p-Chlorzimtsäure, β-Stearylsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure, Glutaconsäure, Aconitsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Tricarboxyethylen und Maleinsäureanhydrid, wobei Acrylsäure sowie Methacrylsäure besonders und Acrylsäure darüber hinaus bevorzugt sind.

Neben diesen carboxylatgruppenhaltigen Monomeren sind als monoethylenisch ungesättigte, säuregruppenhaltige Monomere (α1) des Weiteren ethylenisch unge sättigte Sulfonsäuremonomere oder ethylenisch ungesättigte Phosphonsäuremonomere bevorzugt.

Ethylenisch ungesättigte Sulfonsäuremonomere sind Allylsulfonsäure oder aliphatische oder aromatische Vinylsulfonsäuren oder acrylische oder methacrylische Sulfonsäuren bevorzugt. Als aliphatische oder aromatische Vinylsulfonsäuren sind Vinylsulfonsäure, 4-Vinylbenzylsulfonsäure, Vinyltoluolsulfonsäure und Stryrolsulfonsäure bevorzugt. Als Acryl- bzw. Methacrylsulfonsäuren sind Sulfoethyl(meth)acrylat, Sulfopropyl(meth)acrylat und, 2-Hydroxy-3-methacryloxypropylsulfonsäure. Als (Meth)Acrylamidoalkylsulfonsäure ist 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure bevorzugt.

Ferner sind ethylenisch ungesättigte Phosphonsäuremonomere, wie Vinylphosphonsäure, Allylphosphonsäure, Virylbenzylphosponsäure, (Meth)acrylamidoalkylphosphonsäuren, Acrylamidoalkyldiphosphonsäuren, phosponomethylierte Vinylamine und (Meth)acrylphosphonsäurederivate bevorzugt.

Als ethylenisch ungesättigte, einen protonierten Stickstoff enthaltende Monomere (α1) sind vorzugsweise Dialkylaminoalkyl(meth)acrylate in protonierter Form, beispielsweise Dimethylaminoethyl(meth)acrylat-Hydrochlorid oder Dimethylaminoethyl(meth)acrylat-Hydrosulfat, sowie Dialkylaminoalkyl-(meth)acrylamide in protonierter Form, beispielsweise Dimethylaminoethyl(meth)acrylamid-Hydrochlorid, Diemethylaminopropyl(meth)acrylamid-Hydrochlorid, Diemethylaminopropyl(meth)acrylamid-Hydrosulfat oder Dimethylaminoethyl(meth)acrylamid-Hydrosulfat bevorzugt.

Als ethylenisch ungesättigte, einen quarternierten Stickstoff enthaltende Monomere (α1) sind Dialkylammoniumalkyl(meth)acrylate in quarternisierter Form, beispielsweise Trimethylammoniumethyl(meth)acrylat-Methosulfat oder Dimethylethylammoniumethyl(meth)acrylat-Ethosulfat sowie (Meth)acrylamidoalkyldialkylamine in quarternisierter Form, beispielsweise (Meth)acrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid, Trimethylammoniumethyl(meth)acrylat-Chlorid oder (Meth)acrylamidopropyltrimethylammoniumsulfat bevorzugt.

Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Polymer (A1) zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 70 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (α1) bis (α5), auf carboxylatgruppenhaltigen Monomeren besteht. Es ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass das Polymer zu mindestens 50 Gew.%, vorzugsweise zu mindestens 70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (α1) bis (α5), aus Acrylsäure besteht, die vorzugsweise zu mindestens 20 Mol-%, besonders bevorzugt zu mindestens 50 Mol-%, bezogen auf die im Polymer (A1) enthaltenen Säuregruppen, neutralisiert ist.

Als monoethylenisch ungesättigte, mit (α1) copolymerisierbare Monomere (α2) sind Acrylamide und Methacrylamide bevorzugt.

Mögliche (Meth)acrylamide sind neben Acrylamid und Methacrylamid alkylsubstituierte (Meth)acrylamide oder aminoalkylsubstituierte Derivate des (Meth)acrylamids, wie N-Methylol(meth)acrylamid, N,N-Dimethylamino(meth)acrylamid, Dimethyl(meth)acrylamid oder Diethyl(meth)acrylamid Mögliche Vinylamide sind beispielsweise N-Vinylamide, N-Vinylformamide, N-Vinylacetamide, N-Vinyl-N-Methylacetamide, N-Vinyl-N-methylformamide, Vinylpyrrolidon. Unter diesen Monomeren besonders bevorzugt ist Acrylamid.

Des Weiteren sind als monoethylenisch ungesättigte, mit (α1) copolymerisierbaren Monomere (α2) in Wasser dispergierbare Monomere bevorzugt. Als in Wasser dispergierbare Monomere sind Acrylsäurester und Methacrylsäurester, wie Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat oder Butyl(meth)acrylat, sowie Vinylacetat, Styrol und Isobutylen bevorzugt.

Erfindungsgemäß bevorzugte Vernetzer (α3) sind Verbindungen, die mindestens zwei ethylenisch ungesättigte Gruppen innerhalb eines Moleküls aufweisen (Vernetzerklasse I), Verbindungen, die mindestens zwei funktionelle Gruppen aufweisen, die mit funktionellen Gruppen der Monomeren (α1) oder (α2) in einer Kondensationsreaktion (= Kondensationsvernetzer), in einer Additionsreaktion oder in einer Ringöffnungsreaktion reagieren können (Vernetzerklasse II), Verbindungen, die mindestens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe und mindestens eine funktionelle Gruppe, die mit funktionellen Gruppen der Monomeren (α1) oder (α2) in einer Kondensationsreaktion, in einer Additionsreaktion oder in einer Ringöffnungsreaktion reagieren kann (Vernetzerklasse III), aufweisen, oder polyvalente Metallkationen (Vernetzerklasse IV). Dabei wird durch die Verbindungen der Vernetzerklasse I eine Vernetzung der Polymere durch die radikalische Polymerisation der ethylenisch ungesättigten Gruppen des Vernetzermoleküls mit den monoethylenisch ungesättigten Monomeren (α1) oder (α2) erreicht, während bei den Verbindungen der Vernetzerklasse II und den polyvalenten Metallkationen der Vernetzerklasse IV eine Vernetzung der Polymere durch Kondensationsreaktion der funktionellen Gruppen (Vernetzerklasse II) bzw. durch elektrostatische Wechselwirkung des polyvalenten Metallkations (Vernetzerklasse IV) mit den funktionellen Gruppen der Monomere (α1) oder (α2) erreicht wird. Bei den Verbindungen der Vernetzerklasse III erfolgt dementsprechend eine Vernetzung des Polymers sowohl durch radikalische Polymerisation der ethylenisch ungesättigten Gruppe als auch durch Kondensationsreaktion zwischen der funktionellen Gruppe des Vernetzers und den funktionellen Gruppen der Monomeren (α1) oder (α2). Bevorzugte Verbindungen der Vernetzerklasse I sind Poly(meth)acrylsäureester, die beispielsweise durch die Umsetzung eines Polyols, wie beispielsweise Ethy lenglykol, Propylenglykol, Trimethylolpropan, 1,6-Hexandiol, Glycerin, Pentaerythrit, Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol, eines Aminoalkohols, eines Polyalkylenpolyaminens, wie beispielsweise Diethylentriamin oder Triethylentetraamin, oder eines alkoxylierten Polyols mit Acrylsäure oder Methacrylsäure gewonnen werden. Als Verbindungen der Vernetzerklasse I sind des Weiteren Polyvinylverbindungen, Poly(meth)allyverbindungen, (Meth)acrylsäureester einer Monovinylverbindung oder (Meth)acrylsäureester einer Mono(meth)allylverbindung, vorzugsweise der Mono(meth)allylverbindungen eines Polyols oder eines Aminoalkohols, bevorzugt. In diesem Zusammenhang wird auf DE 195 43 366 und DE 195 43 368 verwiesen. Die Offenbarungen werden hiermit als Referenz eingeführt und gelten somit als Teil der Offenbarung.

Als Verbindungen der Vernetzerklasse I seien als Beispiel genannt Alkenyldi(meth)acrylate, beispielsweise Ethylenglykoldi(meth)acrylat, 1,3-Propylenglykoldi(meth)acrylat, 1,4-Butylenglykoldi(meth)acrylat, 1,3-Butylenglykoldi(meth)acrylat, 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, 1,10-Decandioldi(meth)acrylat, 1,12-Dodecandioldi(meth)acrylat, 1,18-Octadecandioldi(meth)acrylat, Cyclopentandioldi(meth)acrylat, Neopentylglykoldi(meth)acrylat, Methylendi(meth)acrylat oder Pentaerythritdi(meth)acrylat, Alkenyldi(meth)acrylamide, beispielsweise N-Methyldi(meth)acrylamid, N,N'-3-Methylbutylidenbis(meth)acrylamid, N,N'-(1,2-Di-hydroxyethylen)bis(meth)acrylamid, N,N'-Hexamethylenbis(meth)acrylamid oder N,N'-Methylenbis(meth)acrylamid, Polyalkoxydi(meth)acrylate, beispielsweise Diethylenglykoldi(meth)acrylat, Triethylenglykoldi(meth)acrylat, Tetraethylenglykoldi(meth)acrylat, Dipropylenglykoldi(meth)acrylat, Tripropylenglykoldi(meth)acrylat oder Tetrapropylenglykoldi(meth)acrylat, Bisphenol-A-di(meth)acrylat, ethoxyliertes Bisphenol-A-di(meth)acrylat, Benzylidindi(meth)acrylat, 1,3-Di(meth)acryloyloxy-propanol-2, Hydrochinondi(meth)acrylat, Di(meth)acrylatester des vorzugsweise mit 1 bis 30 Mol Alkylenoxid pro Hydroxylgruppe oxyalkylierten, vorzugsweise ethoxylierten Trimethylolpropans, Thioethylenglykoldi(meth)acrylat, Thiopropylengly koldi(meth)acrylat, Thiopolyethylenglykoldi(meth)acrylat, Thiopolypropylenglykoldi(meth)acrylat, Divinylether, beispielsweise 1,4-Butandioldivinylether, Divinylester, beispielsweise Divinyladipat, Alkandiene, beispielsweise Butadien oder 1,6-Hexadien, Divinylbenzol, Di(meth)allylverbindungen, beispielsweise Di(meth)allylphthalat oder Di(meth)allylsuccinat, Homo- und Copolymere von Di(meth)allyldimethylammoniumchlorid und Homo- und Copolymere von Diethyl(meth)allylaminomethyl(meth)acrylatammoniumchlorid, Vinyl(meth)acryl-Verbindungen, beispielsweise Vinyl(meth)acrylat, (Meth)allyl(meth)acryl-Verbindungen, beispielsweise (Meth)allyl(meth)acrylat, mit 1 bis 30 Mol Ethylenoxid pro Hydroxylgruppe ethoxyliertes (Meth)allyl(meth)acrylat, Di(meth)allylester von Polycarbonsäuren, beispielsweise Di(meth)allylmaleat, Di(meth)allyfumarat, Di(meth)allylsuccinat oder Di(meth)allylterephthalat, Verbindungen mit 3 oder mehr ethylenisch ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Gruppen wie beispielsweise Glycerintri(meth)acrylat, (Meth)acrylatester des mit vorzugsweise 1 bis 30 Mol Ethylenoxid pro Hydroxylgruppe oxyethylierten Glycerins, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Tri(meth)acrylatester des vorzugsweise mit 1 bis 30 Mol Alkylenoxid pro Hydroxylgruppe oxyalkylierten, vorzugsweise ethoxylierten Trimethylolpropans, Trimethacrylamid, (Meth)allylidendi(meth)acrylat, 3-Allyloxy-l,2-propandioldi(meth)acrylat, Tri(meth)allylcyanurat, Tri(meth)allylisocyanurat, Pentaerythrittetra(meth)acrylat, Pentaerythrittri(meth)acrylat, (Meth)acrylsäureester des mit vorzugsweise 1 bis 30 Mol Ethylenoxid pro Hydroxylgruppe oxyethylierten Pentaerythrits, Tris(2-hydroxyethyl)isocyanurattri(meth)acrylat, Trivinyltrimellitat, Tri(meth)allylamin, Di(meth)allylalkylamine, beispielsweise Di(meth)allylmethylamin, Tri(meth)allylphosphat Tetra(meth)allylethylendiamin, Poly(meth)allylester, Tetra(meth)allyloxiethan oder Tetra(meth)allylammoniumhalide.

Als Verbindung der Vernetzerklasse II sind Verbindungen bevorzugt, die mindestens zwei funktionelle Gruppen aufweisen, die in einer Kondensationsreaktion (= Kondensationsvernetzer), in einer Additionsreaktion oder in einer Ringöffnungsreaktion mit den funktionellen Gruppen der Monomere (α1) oder (α2), be vorzugt mit Säuregruppen, der Monomeren (α1), reagieren können. Bei diesen funktionellen Gruppen der Verbindungen der Vernetzerklasse II handelt es sich vorzugsweise um Alkohol-, Amin-, Aldehyd-, Glycidyl-, Isocyanat-, Carbonat- oder Epichlorfunktionen.

Als Verbindung der Vernetzerklasse II seien als Beispiele genannt Polyole, beispielsweise Ethylenglykol, Polethylenglykole wie Diethylenglykol, Triethylenglykol und Tetraethylenglykol, Propylenglykol, Polypropylenglykole wie Dipropylenglykol, Tripropylenglykol oder Tetrapropylenglykol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 2,4-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 2,5-Hexandiol, Glycerin, Polyglycerin, Trimethylolpropan, Polyoxypropylen, Oxyethylen-Oxypropylen-Blockcopolymere, Sorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Pentaerythrit, Polyvinylalkohol und Sorbitol, Aminoalkohole, beispielsweise Ethanolamin, Diethanolamin, Trethanolamin oder Propanclamin, Polyaminverbindungen, beispielsweise Ethylendiamin, Diethylentriaamin, Triethylentetraamin, Tetraethylenpentaamin oder Pentaethylenhexaamin, Polyglycidylether-Verbindungen wie Ethylenglykoldiglycidylether, Polyethylenglykoldiglycidylether, Glycerindiglycidylether, Glycerinpolyglycidylether, Pentareritritpolyglycidylether, Propylenglykoldiglycidylether Polypropylenglykoldiglycidylether, Neopentylglykoldiglycidylether, Hexandiolglycidylether, Trimethylolpropanpolyglycidylether, Sorbitolpolyglycidylether, Phtahlsäurediglycidylester, Adipinsäurediglycidylether, 1,4-Phenylen-bis(2-oxazolin), Glycidol, Polyisocyanate, vorzugsweise Diisocyanate wie 2,4-Toluoldiisocyanat und Hexamethylendiisocyanat, Polyaziridin-Verbindungen wie 2,2-Bishydroxymethylbutanol-tris[3-(1-aziridinyl)propionat], 1,6-Hexamethylendiethylenharnstoff und Diphenylmethan-bis-4,4'-N,N'-diethylenharnstoff Halogenepoxide beispielsweise Epichlor- und Epibromhydrin und α-Methylepichlorhydrin, Alkylencarbonate wie 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, 1,3-Dioxo1an-2-on, Poly-1,3-dioxolan-2-on, polyquartäre Amine wie Kondensationsprodukte von Dimethylaminen und Epichlorhydrin. Als Verbindungen der Vernetzerklasse II sind des weiteren Polyoxazoline wie 1,2-Ethylenbisoxazolin, Vernetzer mit Silangruppen wie γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und γ-Aminopropyltrimethoxysilan, Oxazolidinone wie 2-Oxazolidinon, Bis- und Poly-2-oxazolidinone und Diglykolsilikate bevorzugt.

Als Verbindungen der Klasse III sind hydroxyl- oder aminogruppenhaltige Ester der (Meth)acrylsäure, wie beispielsweise 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, sowie hydroxyl- oder aminogruppenhaltige (Meth)acrylamide, oder Mono(meth)allylverbindungen von Diolen bevorzugt.

Die polyvalenten Metallkationen der Vernetzerklasse IV leiten sich vorzugsweise von ein- oder mehrwertigen Kationen ab, die einwertigen insbesondere von Alkalimetallen, wie Kalium, Natrium, Lithium, wobei Lithium bevorzugt wird. Bevorzugte zweiwertige Kationen leiten sich von Zink, Beryllium, Erdalkalimetallen, wie Magnesium, Calcium, Strontium ab, wobei Magnesium bevorzugt wird. Weiter erfindungsgemäß einsetzbare höherwertige Kationen sind Kationen von Aluminium, Eisen, Chrom, Mangan, Titan, Zirkonium und andere Übergangsmetalle sowie Doppelsalze solcher Kationen oder Mischungen der genannten Salze. Bevorzugt werden Aluminiumsalze und Alaune und deren unterschiedliche Hydrate wie z. B. AlCl₃ × 6H₂O, NaAl(SO₄) ₂ × 12 H₂O, KAl(S0₄) ₂ × 12 H₂O oder Al₂(SO₄)₃ × 14-18 H₂O eingesetzt.

Besonders bevorzugt werden Al₂(SO₄) ₃ und seine Hydrate als Vernetzer der Vernetzungsklasse IV verwendet.

Bevorzugte, vernetzte bzw. schwach vernetzte Polymere (A1) sind Polymere, die durch Vernetzer der folgenden Vernetzerklassen bzw. durch Vernetzer der folgenden Kombinationen von Vernetzerklassen vernetzt, vorzugsweise schwach sind: I, II, III, IV, I II, I III, I IV, I II III, I II IV, I III IV, II III IV, II IV oder III IV. Die vorstehenden Kombinationen von Vernetzerklassen stellen jeweils eine bevorzugte Ausführungsform von Vernetzern eines vernetzten bzw. schwach vernetzten Polymers (A1) dar.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Polymers (A1) überwiegt die Konzentration mindestens ein Vernetzer der Vernetzerklasse II im Vergleich zu den Konzentrationen mindestens eines Vernetzers einer anderen vorstehend genannten Vernetzerklassen.

In einer weitere erfindungsgemäßen Ausführungsform des Polymers (A1) überwiegt die Konzentration mindestens ein Vernetzer der Vernetzerklasse III im Vergleich zu den Konzentrationen mindestens eines Vernetzers einer anderen vorstehend genannten Vernetzerklassen.

In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform des Polymers (A1) überwiegt die Konzentration einer Mischung aus mindestens ein Vernetzer der Vernetzerklasse II und mindestens einem Vernetzer der Vernetzerklasse III im Vergleich zu den Konzentrationen mindestens eines Vernetzers einer anderen vorstehend genannten Vernetzerklassen.

Weitere Ausführungsformen der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten, vernetzen bzw. schwach vernetzten Polymere (A1) sind Polymere, die durch einen beliebigen der vorstehend genannten Vernetzer der Vernetzerklassen I vernetzt, vorzugsweise schwach vernetzt sind. Unter diesen sind wasserlösliche Vernetzer bevorzugt. In diesem Zusammenhang sind N,N'-Methylenbisacrylamid, Polyethylenglykoldi(meth)acrylate, Triallylmethylammoniumchlorid, Tetraallylammoni umchlorid sowie mit 9 Mol Ethylenoxid pro Mol Acrylsäure hergestelltes Allylnonaethylenglykolacrylat besonders bevorzugt.

Als wasserlösliche Polymere (α4) können in den Polymeren (A1) wasserlösliche Polymerisate, wie teil- oder vollverseifter Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Stärke oder Stärkederivate, Polyglykole oder Polyacrylsäure enthalten, vorzugsweise einpolymerisiert sein. 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 auch als Pfropfgrundlage für die zu polymerisierenden Monomeren dienen.

Als Hilfsstoffe (α5) werden vorzugsweise Stellmittel, Geruchsbinder, oberflächenaktive Mittel oder Antioxidatien eingesetzt.

Aus den vorgenannten Monomeren und Vernetzern lässt sich das Polymer (A1) durch verschiedene Polymerisationsweisen herstellen. Beispielsweise sind in diesem Zusammenhang Massepolymerisation, die vorzugsweise in Knetreaktoren wie Extrudern oder durch Bandpolymerisation 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 27 06 135 , US 4,076,663 , DE 35 03 458 , DE 40 20 780 , DE 42 44 548 , DE 43 23 001 , DE 43 33 056 , DE 44 18 818 . Die Offenbarungen werden hiermit als Referenz eingeführt und gelten somit als Teil der Offenbarung.

Polymerisationsinitiatoren können in einer Lösung erfindungsgemäßer Monomere gelöst oder dispergiert enthalten sein. Als Initiatoren kommen sämtliche dem Fachmann bekannte in Radikale zerfallende Verbindungen in Betracht. Hierunter fallen insbesondere Peroxide, Hydroperoxide, Wasserstoffperoxid, Persulfate, Azoverbindungen sowie die sogenannten Redoxkatalysatoren. Bevorzugt ist der Einsatz wasserlöslicher Katalysatoren. In manchen Fällen ist es vorteilhaft, Mischungen verschiedener Polymerisationsinitiatoren zu verwenden. Unter diesen Mischungen sind die aus Wasserstoffperoxid und Natrium- oder Kaliumperoxodisulfat bevorzugt, die in jedem denkbaren Mengenverhältnis eingesetzt werden können. Geeignete organische Peroxide sind vorzugsweise Acetylacetonperoxid, Methylethylketonperoxid, t-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, t-Amylperpivat, t-Butylperviat, t-Butylperneohexonat, t-Butylisobutyrat, t-Butylper-2-ethylhexenoat, t-Butylperisononanoat, t-Butylpermaleat, t-Butylperbenzoat, t-Butyl-3,5,5-tri-methylhexanoat und Amylperneodekanoat. Weiterhin sind als Polymerisationsinitiatoren bevorzugt: Azo-Verbindungen, wie 2,2'-Azobis-(2-amidinopropan)dihydrochlorid, Azo-bis-amidinopropandihydrochlord, 2,2'-Azobis-(N,N-dimethylen)isobutyramidin-dihydrochlorid, 2-(Carbamoylazo)isobutyronitril und 4,4'-Azobis-(4-cyanovaleriansäure). Die genannten Verbindungen werden in üblichen Mengen eingesetzt, vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 bis 5, bevorzugt von 0,1 bis 2 Mol-%, jeweils bezogen auf die Menge der zu polymerisierenden Monomere.

Die Redoxkatalysatoren enthalten als oxidische Komponente mindestens eine der oben angegebenen Perverbindungen und als reduzierende Komponente vorzugsweise Ascorbinsäue, Glukose, Sorbose, Manose, Ammonium- oder Alkalimetallhydrogensulfit, -sulfat, -thiosulfat, -hyposulfit oder -sulfid, Metallsalze, wie Eisen-II-ionen oder Silberionen oder Natriumhydroxymethylsulfoxylat. Vorzugsweise wird als reduzierende Komponente des Redoxkatalysators Ascorbinsäure oder Natriumpyrosulfit verwendet. Bezogen auf die bei der Polymerisation eingesetzte Menge an Monomeren wird 1 · 10^–5 bis 1 Mol-% der reduzierenden Kompo nente des Redoxkatalysators und 1 · 10^–5 bis 5 Mol-% der oxidierenden Komponente des Redoxkatalysators eingesetzt. Anstelle der oxidierenden Komponente des Redoxkatalysators, oder in Ergänzung zu diesem, können ein oder mehrere, vorzugsweise wasserlösliche, Azoverbindungen verwendet werden.

Bevorzugt wird erfindungsgemäß ein Redoxsystem bestehend aus Wassersoffperoxid, Natriumperoxodisulfat und Ascorbinsäure eingesetzt. Allgemein ist er sind erfindungsgemäß Azoverbindungen als Initiatoren bevorzugt, wobei Azo-bis-amidinopropan-dihydrochlord besonders bevorzugt ist. In der Regel wird die Polymerisation mit den Initiatoren in einem Temperaturbereich von 30 bis 90°C initiiert.

Nach der Herstellung der Polymere (A1) werden die Polymerlösungen gegebenenfalls aufkonzentriert oder aber mit Wasser verdünnt, um einen Wassergehalt der Zusammensetzung im eingangs genannten Mengenbereich zu erhalten.

Vorzugsweise weisen die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Polymere (A1) mindestens eine, vorzugsweise alle der folgenden Eigenschaften auf:

a. eine Polydispersität D bestimmt nach der GPC-Methode A.AN-LC.004 von maximal 8, bevorzugt maximal 6 und besonders bevorzugt maximal 4 sowie darüber hinaus bevorzugt maximal 3,
b. eine Viskosität nach Brookfield (DIN 53019) in einer 30 Gewichtsprozent Polymer enthaltenden wässrigen Lösung bei 23° C in einem Bereich von 100 bis 500.000 mPa × s, vorzugsweise von 1.000 bis 100.000 mPa × s, und besonders bevorzugt von 10.000 bis 70.000 mPa × s,
c. eine Viskosität nach Brookfield (DIN 53019) in einer 30 Gewichtsprozent Polymer enthaltenden wässrigen Lösung bei 60° C in einem Bereich von 100 bis 100.000 mPa × s, vorzugsweise von 500 bis 50.000 mPa × s, und besonders bevorzugt von 1.000 bis 10.000 mPa × s,
d. ein Gewichtsmittel des nach der GPC-Methode A.AN-LC.004 bestimmten Molekulargewichts (M_w) im Bereich von 50.000 bis 2.000.000 g/mol, vorzugsweise von 100.000 bis 1.000.000 g/mol und besonders bevorzugt von 200.000 bis 500.000 g/mol.

Vorzugsweise werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Polymere (A1) eingesetzt, die durch folgende Eigenschaften bzw. Kombinationen von Eigenschaften gekennzeichnet sind: a, b, c, d, ab, ac, ad, bc, bd, cd, abc, abd, acd, bcd, bce, abcd.

Vorzugsweise weist die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten, die Polymere (A1) beinhaltende Zusammensetzung eine Viskosität nach Brookfield (DIN 53019) bei 23° C in einem Bereich von 100 bis 500.000 mPa × s, vorzugsweise von 1.000 bis 100.000 mPa × s, und besonders bevorzugt von 10.000 bis 70.000 mPa × s und bei 60° C in einem Bereich von 100 bis 100.000 mPa × s, vorzugsweise von 500 bis 50.000 mPa × s, und besonders bevorzugt von 1.000 bis 10.000 mPa × s auf.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Zusammensetzung einen nach der GPC-Methode A.AN-LC.004 bestimmten Restmonomergehalt in einem Bereich von 10 bis 10.000 ppm Acrylsäure, vorzugsweise von 500 bis 5.000 ppm Acrylsäure und besonders bevorzugt von 1.000 bis 2.500 ppm Acrylsäure aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Polymere (A1) nichtvernetzte Polymere eingesetzt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Polymere (A1) vernetzte, vorzugsweise schwach vernetzte Polymere eingesetzt. Dabei wird das Ausmaß der Vernetzung vorzugsweise dadurch begrenzt, dass die Polymere (A1) in dem erfindungsgemäßen Verfahren noch in eine Polymerfaser ausgeformt werden können.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Polymer (A1) nachvernetzt wird. Diese Nachvernetzung des Polymers erfolgt vorzugsweise während des Auseinanderziehens des Polymers (A1) oder aber nachdem dieses unter Bildung einer Polymerfaser auseinandergezogen wurde. Ermöglicht wird das Vernetzen während oder nach dem Auseinanderziehen dadurch, dass Polymer (A1) zwar bereits Vernetzer der Vernetzerklassen II und IV beinhaltet, diese jedoch zu mindestens 50 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht dieser Vernetzer, noch nicht mit den anderen Bestandteilen des Polymers (A1) reagiert und somit das Polymer noch nicht vernetzt haben und dass während oder nach dem Auseinanderziehen die Bedingungen derart geändert werden, das der im Polymer (A1) enthaltene Vernetzer das Polymer vernetzt.

Als Nachvernetzer besonders bevorzugt sind Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykole, Glyzerin, Polyglyzerin, Propylenglykol, Diethanolamin, Triethanolamin, Polyoxypropylen, Oxyethylen-Oxypropylen-Blockcopolymere, Sorbitanfettsäureester, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Polyvinylalkohol, Sorbitol, 1,3-Dioxo1an-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, 1,3-Dioxo1an-2-on, Poly-1,3-dioxolan-2-on oder Mischungen aus mindestens zwei davon, wobei Alkohole mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und mindestens 2 OH-Gruppen besonders bevorzugt und 1,4-Butandiol, 1,3-Propandiol oder Pentaerythrit oder deren Mischung darüber hinaus bevorzugt ist.

Es ist weiterhin bevorzugt, das die Polymere (A1) die Vernetzer der Vernetzerklassen II oder IV oder deren Mischung, vorzugsweise die im vorstehenden Abschnitt genannten Nachvernetzer, in einer Menge in einem Bereich von 0,001 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 15 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers (A1), beinhalten.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen absorbierenden Polymerfaser ist bevorzugt, dass diese mit Vernetzern der Vernetzerklassen II oder IV oder deren Mischung, vorzugsweise die im vorstehenden Abschnitt genannten Nachvernetzer, in einer Menge in einem Bereich von 0,001 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 15 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der absorbierenden Polymerfaser ohne diese Vernetzer, ein weiteres mal durch in Kontakt bringen dieser absorbierenden Polymerfaser zu einer nachvernetzten absorbierenden Polymerfaser umgesetzt wird.

Die Herstellung derartiger, einen Vernetzer der Vernetzerklassen II oder IV beinhaltenden Polymere (A1), die jedoch durch diesen Vernetzer noch nicht vernetzt sind, erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Vernetzer unter Bedingungen, unter denen eine Vernetzung noch nicht stattfindet, in die Polymere (A1) beinhaltend Wasser in der eingangs genannten Menge eingearbeitet werden. Das Einarbeiten erfolgt dabei vorzugsweise durch Kneten der Polymerlösung in Gegenwart des Nachvernetzers, vorzugsweise in einem Extruder, oder durch Einrühren des Nachvernetzers in die Polymerlösung. Dabei kann der Nachvernetzer auch in in einer flüssigen Phase, vorzugsweise in Wasser, gelöster oder dispergierter Form eingesetzt werden. Um eine ordnungsgemäße Nachvernetzung der Polymerfaser zu gewährleisten, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Nachvernetzung durch Bestrahlen erzeugt wird. Die Vernetzung durch Bestrahlung erfolgt vorzugsweise nachdem die Formung des länglichen Gebildes begonnen hat, bevorzugt nachdem die Polymerfaser in ihrer gewünschten Länge vorliegt. Als Bestrahlungsformen kommen alle dem Fachmann bekannten und zur Vernetzung der Polymerfaser geeigneten Verfahren in Betracht. Hierunter fallen vorzugsweise Wärmebestrahlung, Bestrahlung mit sichtbarem Licht, Bestrahlung mit ultravio lettem Licht, Bestrahlung mit Röntgenstrahlen, Bestrahlen mit radioaktiver Strahlung sowie α-, γ-Strahlung, IR-Strahlung und Bestrahlen mit Schall, wobei die thermische Behandlung besonders bevorzugt ist. Vorzugsweise erfolgt die thermische Behandlung in einem Temperaturbereich von 40 bis 250° C, vorzugsweise von 80 bis 220° C und besonders bevorzugt von 100 bis 210° C.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die durch die vorstehend beschriebene Weise nachvernetzte Polymerfaser im Bereich der Oberfläche der Polymerfaser zusätzlich nachbehandelt. Als Nachbehandlung sind sowohl das Nachvernetzen im Bereich der Oberfläche als auch das in Kontakt bringen der Oberfläche mit einem Beschichtungsmittel und der anschließende Einwirkung von Energie oder aber eine Kombination aus beidem bevorzugt.

Die zusätzliche Nachvernetzung der Oberfläche führt dazu, so dass sich eine Kern-Hülle-Struktur ausbildet. Diese Nachvernetzung im Oberflächenbereich kann, wie die vorstehend beschriebene Nachvernetzung der Polymere (A1), thermisch, photochemisch oder chemisch erfolgen. Als Nachvernetzer für die chemische Nachvernetzung sind dabei die Verbindungen bevorzugt, die als Nachvernetzer für die Vernetzung der Polymere (A1) genannt wurden. Besonders bevorzugt als Nachvernetzer für die Nachvernetzung des Oberflächenbereichs der Polymerfasern ist Ethylencarbonat. Die Nachvernetzung erfolgt vorzugsweise durch in Kontakt bringen der Oberfläche der Polymerfaser mit dem Nachvernetzungsmittel, vorzugsweise mit einer flüssigen Phase beinhaltend das Nachvernetzungsmittel und durch anschließendes Erhitzen der Polymerfaser auf eine Temperatur in einem Bereich von 30 bis 300°C.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen absorbierenden Polymerfaser ist bevorzugt, dass diese mit Vernetzern der Vernetzerklassen II oder IV oder deren Mischung, vorzugsweise die im vorstehenden Abschnitt genannten Nachvernetzer, in einer Menge in einem Bereich von 0,001 bis 20 Gew.-%, be sonders bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 15 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der absorbierenden Polymerfaser ohne diese Vernetzer, ein weiteres mal durch in Kontakt bringen dieser absorbierenden Polymerfaser zu einer nachvernetzten absorbierenden Polymerfaser umgesetzt wird.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Polymerfaser, vorzugsweise die im Oberflächenbereich nachvernetzte Polymerfaser, mit einem Beschichtungsmittel in Kontakt gebracht. Das Beschichtungsmittel weist vorzugsweise einen organischen und einen anorganischen Bestandteil auf und liegt vorzugsweise als Beschichtungsmittelteilchen vor, wobei es bevorzugt ist, dass die Teilchen kleiner sind als die erfindungsgemäße absorbierende Polymerfaser im Durchmesser.

Weiterhin ist in dem erfindungsgemässen Verfahren bevorzugt, dass der anorganische Bestandteil auf einer Siliziumverbindung basiert, wobei alle dem Fachmann bekannten Siliziumsauerstoffverbindungen, beispielsweise Kieselsäuren und Kaoline, bevorzugt sind, worunter Kieselsäuren besonders bevorzugt sind.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die absorbierende Polymerfaser mit dem anorganischen Beschichtungsmittel in einem Bereich von 0,001 bis 40, bevorzugt von 0,01 bis 20 und besonders bevorzugt von 0,05 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die absorbierende Polymerfaser, in Kontakt gebracht wird.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, dass unter einem freien Auseinanderziehen von mindestens zwei verschiedenen Bereichen des Polymers (A1) ein Auseinanderziehen gemeint ist, welches nicht in einem mit der dadurch entstehenden länglichen Gebilde, insbesondere der erfindungsgemäßen Faser nicht formschlüssigen Gehäuse, besonders bevorzugt nicht in einer die Faser bildenden Spinndüse erfolgt.

Es ist außerdem bevorzugt, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren die äußere Kraft, die auf die mindestens zwei verschiedenen Bereiche des Polymers (A1) einwirkt, so gewählt ist, dass diese Kraft das Polymer in ein längliches Gebilde formt. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, dass die Kraft so gewählt wird, dass einerseits aus dem Polymer ein längliches Gebilde geformt wird und andererseits die Formung des länglichen Gebildes nicht so schnell erfolgt, dass das längliche Gebilde in zwei Teile zerteilt wird. Zudem kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Geschwindigkeit, mit der die mindestens zwei verschiedenen Bereiche des Polymers (A1) auseinander bewegt werden, Einfluss auf die Formung des länglichen Gebildes haben. Folglich sollte die Geschwindigkeit gleichfalls so gewählt werden, dass bei der Formung des länglichen Gebildes dieses nicht in zwei Teile geteilt wird. Vielmehr sollten sowohl die äußere Kraft als auch Geschwindigkeit so gewählt werden, dass aus dem Polymer (A1) ein längliches Gebilde geformt wird, das zunehmend weiter zu einer Faser ausgezogen wird. Ferner kann die Viskosität des Polymers Einfluss auf das Formen des länglichen Gebildes haben. Somit ist es in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass die äußere Kraft mindestens 0,1 N, bevorzugt mindestens 0,5 N und besonders mindestens 1 N beträgt.

Zudem ist es in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass die mindestens zwei Bereiche mit einer Geschwindigkeit von mindestens 1 cm/sec, vorzugsweise mindestens 10 cm/sec und besonders bevorzugt mindestens 100 bis maximal 10.000 cm/sec auseinander gezogen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels jeder dem Fachmann bekannten Vorrichtung durchgeführt werden, die in der Lage ist, mindestens zwei verschiedene Bereiche eines Polymers (A1) in Folge der Einwirkung einer äußeren Kraft frei auseinander zu ziehen, wobei das freie Auseinanderziehen vorzugsweise in der Weise definiert ist, wie sie im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurde.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren mittels einer Vorrichtung, aufweisend

(β1) eine Polymeraufgabe,
(β2) mindestens zwei bewegliche Flächen,
(β3) eine Faserabnahmevorrichtung, und
(β4) einen Faserbildungsbereich,

wobei die beweglichen Flächen sich von der Polymeraufgabe wegbewegend und mit einem von der Polymeraufgabe zunehmendem Abstand auseinander, den Faserbildungsbereich bildend, angeordnet sind und die Faseraufnahmevorrichtung mindestens teilweise in oder außerhalb des Faserbildungsbereichs angeordnet ist, durchgeführt. Diese Vorrichtung ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Die Polymeraufgabe ist so ausgebildet und eingerichtet, dass diese kontinuierlich endlos Polymerportionen oder diskontinuierlich einzelne Polymerportionen aus dem aufgegebenen Polymer (A1) erzeugen kann, in der dann mindestens zwei Bereiche durch Einwirkung einer äußeren Kraft auseinandergezogen werden. Dieses erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Polymeraufgabe eine Fördereinrichtung, bspw. eine Förderschnecke, und eine Portioniervorrichtung wie eine Düse oder Lochplatte, ggf. mit einer Trennvorrichtung zur Erzeugung der Einzelpolymerportionen, aufweist. Die Polymeraufgabe erzeugt Polymerportionen von einer bestimmten Größe. Die Größe der Polymerportionen hängt davon ab, mit welchem Abstand die Bereiche der beweglichen Flächen im Bereich der Polymeraufgabe angeordnet sind. Es ist bevorzugt, dass die Größe der Polymerportionen und der Abstand der beweglichen Flächen so gewählt ist, dass der Abstand der beweglichen Flächen gleich groß oder geringer als der Durchmesser der Portion ist. Dieses hat den Vorteil, dass die Portion, wenn sie auf die mindestens zwei beweglichen Flächen trifft, in mindestens zwei Bereichen der Portion auf diesen Flächen anhaften kann.

Die mindestens zwei beweglichen Flächen sind so ausgebildet und eingerichtet, dass einerseits die durch die Polymeraufgabe auf die Flächen aufgegebene Polymerportion an den Flächen zunächst anhaften und die sich im Zuge der Weiterbewegung der Flächen bildende absorbierende Polymerfaser im wesentlichen ohne Zerstörung dieser Faser abgetrennt werden kann. In diesem Zusammenhang sind glatte Flächen bevorzugt, bspw. aus Metall oder Kunststoff. Besonders bevorzugt sind mit einem hydrophoben Polymer, vorzugsweise Silikon, beschichtete Flächen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Flächen ein Silikonpapier eingesetzt; wie es beispielsweise von der Firma B. Laufenberg GmbH, Krefeld unter der Bezeichnung „Transferpapier NSA 1350 (56 B3)" in den Maßen 40 cm × 250 m erhältlich ist.

Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass es sich bei den beweglichen Flächen um Bänder handelt, die vorzugsweise als Rollbänder ausgeführt sind. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass jedes dieser Rollbänder jeweils an den Enden Anfangs- und Endrollen aufweist. Die sich in der Nähe der Polymeraufgabe befindenden Anfangsrollen sind vorzugsweise im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, so dass ein Spalt entsteht, der in der Lage ist, die von der Polymeraufgabe ausgegebene Polymerportion aufzunehmen. Die Endrollen der Rollbänder sind gleichfalls vorzugsweise im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, wobei der sich zwischen den Endrollen bildende Abstand größer ist als der Spalt, der sich zwischen den beiden Anfangsrollen im Bereich der Aufgabevorrichtung bildet. Die beiden Flächen der Rollbänder, der Spalt im Bereich der Po lymeraufgabe sowie der Abstand zwischen den Endrollen bildet den Faserbildungsbereich.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Bestrahlungseinrichtung zur Initiierung der Vernetzungsreaktion bei der Bildung der absorbierenden Polymerfaser aufweist. Die Bestrahlungseinrichtung ist vorzugsweise so angeordnet, dass die Vernetzungsreaktion bei der Bildung der absorbierenden Polymerfaser im Faserbildungsbereich oder danach, vorzugsweise danach, initiiert werden kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese eine Faserabnahmevorrichtung in Form einer beweglichen Abnahmefläche auf, die so ausgebildet und eingerichtet ist, dass die im Faserbildungsbereich entstandenen absorbierenden Polymerfasern derartig aufgenommen werden können, dass diese von den beweglichen Flächen getrennt werden. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, indem die bewegliche Abnahmefläche eine Bewegung ausführt, die zunächst in einen Teil des Faserbildungsbereichs eingreift und anschließend, nach Aufnahme der absorbierenden Polymerfasern, aus dem Faserbildungsbereich herausführt. Weiterhin ist es in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt, dass benachbart zur Abnahmefläche vorzugsweise eine Kante aufweisende Aufnahmevorrichtung angeordnet ist, die so ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie die auf der Abnahmefläche befindlichen absorbierenden Polymerfasern von dieser entfernen und ggf. sammeln kann.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese als Faserabnahmevorrichtung eine Absaugvorrichtung auf, die derartig ausgebildet und eingerichtet ist, dass die im Faserbildungsbereich sich bildenden absorbierenden Polymerfasern im wesentlichen zerstörungsfrei von den beweglichen Flächen abgetrennt und aufgenommen werden. Hierzu erzeugt die Absaugvorrichtung einen geeigneten Unterdruck.

Es ist ferner bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer absorbierenden Polymerfaser mittels der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine absorbierende Polymerfaser, die nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren erhältlich ist.

Ferner ist es bevorzugt, dass die nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren erhältliche absorbierende Polymerfaser mindestens eine, vorzugsweise jede, der folgenden Eigenschaften aufweist:

(γ1) einen in Wasser löslichen Anteil (LA) nach 16 Stunden von weniger als 30 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 25 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als 20 Gew.-%, bezogen auf die absorbierende Polymerfaser, nach ERT 470.1-99,
(γ2) einen in Wasser löslichen Anteil (LA) nach 1 Stunde von weniger als 30 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 24 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als 18,2 Gew.-%, bezogen auf die absorbierende Polymerfaser, nach ERT 470.1-99,
(γ3) eine Centrifuge Retention Capacity (CRC) von mindestens 5 g/g, vorzugsweise mindestens 15 g/g und besonders bevorzugt mindestens 18 g/g nach ERT 441.1-99,
(γ4) eine Absorption Against Pressure (AAP) bei einer Belastung von 0,3 psi von mindestens 10 g/g, vorzugsweise mindestens 12 g/g und besonders bevorzugt mindestens 14 g/g nach ERT 442.1-99,
(γ5) eine Absorption Against Pressure (AAP) bei einer Belastung von 0,7 psi von mindestens 5 g/g, vorzugsweise mindestens 7 g/g und besonders bevorzugt mindestens 10 g/g nach ERT 442.1-99.

Von den vorstehend aufgeführten Eigenschaften stellt jede dieser Eigenschaften für sich oder in beliebiger Kombination eine Eigenschaft oder Eigenschaftskombination einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen absorbierenden Polymerfaser dar. Weiterhin weisen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen absorbierenden Polymerfaser Eigenschaftskombinationen auf, die durch die nachfolgenden Zifferfolgen gekennzeichnet sind: γ1, γ2, γ3, γ4, γ1 γ4, γ1 γ2, γ2 γ3, γ3 γ4, γ1 γ3 γ4, γ2 γ3 γ4, γ1 γ2 γ3, γ1 γ2 γ3 γ4, γ1 γ5, γ2 γ5, γ3 γ5, γ4 γ5, γ1 γ4 γ5, γ1 γ2 γ5, γ2 γ3 γ5, γ3 γ4 γ5, γ1 γ3 γ4 γ5, γ2 γ3 γ4 γ5, γ1 γ2 γ3 γ5, γ1 γ2 γ3 γ4 γ5 wobei γ1 γ2 γ3 besonders bevorzugt ist.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen absorbierenden Polymerfaser die nur mit einer Untergrenze angegebenen Werte von erfindungsgemäßen Merkmalen eine Obergenze besitzen, die das 20-fache, vorzugsweise das 10-fache und besonders bevorzugt das 5-fache des am meisten bevorzugten Wertes der Untergrenze besitzen.

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Verbund, beinhaltend eine zuvor definierte absorbierende Polymerfaser und ein Substrat. Es ist bevorzugt, dass die erfindungsgemäße absorbierende Polymerfaser 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.

Erfindungsgemäss sind als Verbund Dichtmaterialien, Kabel, absorbierende Cores sowie diese enthaltende Windeln und Hygieneartikel bevorzugt.

Bei den Dichtungsmaterialien handelt es sich vorzugsweise um wasserabsorbierende Filme, worin die absorbierende Polymerfaser in einer Polymermatrix oder Fasermatrix als Substrat eingearbeitet ist. Dieses erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die absorbierende Polymerfaser mit einem die Polymer- oder Fasermatrix bildenden Polymer (Pm) gemischt und anschliessend durch gegebenenfalls thermische Behandlung verbunden wird. Aus der absorbierende Polymerfaser können auch Garne gewonnen werden, die mit weiteren aus einem anderen Material bestehenden Fasern als Substrat versponnen und dann beispielsweise über Verweben oder Verstricken miteinander verbunden werden oder direkt, d. h. ohne mit weiteren Fasern versponnen zu werden, verbunden werden. Typische Verfahren hierzu sind bei H. Savano et al., International Wire & Cabel Symposium Proceedings 40,333 bis 338 (1991); M. Fukuma et al., International Wire & Cabel Symposium Proceedings, 36,350 bis 355 (1987) und in US 4,703,132 beschrieben. Diese Offenbarungen werden hiermit als Referenz eingeführt und gelten somit als Teil der Offenbarung.

In der Ausführungsform, in der der Verbund ein Kabel ist, kann die absorbierende Polymerfaser in Form von quellbaren, zugfesten Garnen eingesetzt werden. Das Substrat bildet im Fall des Kabels alle Bestandteile des Kabels, die keine absorbierende Polymerfaser enthalten. Hierunter fallen die in dem Kabel eingebauten Leiter, wie elektrische Leiter oder Lichtleiter, optische bzw. elektrische Isoliermittel sowie Bestandteile des Kabels, die die mechanische Beanspruchbarkeit des Kabels gewährleisten, wie Geflechte, Gewebe oder Gewirke aus zugfesten Materialien wie Kunststoffen und Isolierungen aus Gummi oder anderen Materialien, die die Zerstörung der Aussenhaut des Kabels verhindern.

Wenn der Verbund ein absorbierendes Core ist, ist die absorbierende Polymerfaser in ein Substrat eingearbeitet. Für Cores kommen als Substrat überwiegend aus Cellulose bestehende, vorzugsweise faserförmige Materialien in Betracht. In einer Ausführungsform des Cores ist die absorbierende Polymerfaser in einer Menge im Bereich von 10 bis 90, bevorzugt von 20 bis 80 und besonders bevorzugt von 40 bis 70 Gew.%, bezogen auf das Core, eingearbeitet. Das Core kann beispielsweise durch ein sogenanntes Airlaid-Verfahren oder durch ein sogenanntes Wetlaid-Verfahren hergestellt werden, wobei ein gemäss dem Airlaid-Verfahren hergestelltes Core bevorzugt ist. In dem Wetlaid-Verfahren werden die erfindungsgemäßen absorbierenden Polymerfasern zusammen mit weiteren Substratfasern und einer Flüssigkeit zu einem Vlies verarbeitet. In dem Airlaid-Verfahren werden die Fasern aus absorbierendem Polymergebilde und die Substratfasern im trockenen Zustand zu einem Vlies verarbeitet. Weitere Einzelheiten zu Airlaid-Verfahren sind in US 5,916,670 sowie US 5,866,242 und zu Wetlaid-Verfahren in US 5,300,192 beschrieben, deren Offenbarung hiermit als Referenz eingeführt wird und als Teil der Offenbarung gilt.

In dem Wetlaid- und Airlaid-Verfahren können neben den absorbierenden Polymerfasern und den Substratfasern noch weitere geeignete, dem Fachmann bekannte Hilfsmittel eingesetzt werden, die zur Verfestigung des aus diesem Verfahren gewonnenen Vlieses beitragen.

In der Ausführungsform, in der der Verbund eine Windel ist, stellen die Bestandteile der Windel, die von der absorbierenden Polymerfaser verschieden sind, das Substrat des Verbundes dar. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Windel ein zuvor beschriebenes Core. In diesem Fall stellen die von dem Core unterschiedlichen Bestandteile der Windel das Substrat des Verbundes dar. Im allgemeinen umfasst ein als Windel eingesetzter Verbund eine wasserundurchlässige Unterschicht, eine wasserdurchlässige, vorzugsweise hydrophobe, Oberschicht und eine die absorbierende Polymerfaser beinhaltende Schicht, die zwischen der Unterschicht und der Oberschicht angeordnet ist. Diese die absorbierende Polymerfaser beinhaltende Schicht ist vorzugsweise ein zuvor beschriebenes Core. Die Unterschicht kann alle dem Fachmann bekannten Materialien aufwei sen, wobei Polyethylen oder Polypropylen bevorzugt sind. Die Oberschicht kann gleichfalls alle dem Fachmann bekannten und geeigneten Materialien enthalten, wobei Polyester, Polyolefine, Viskose und dergleichen bevorzugt sind, die eine so poröse Schicht ergeben, die einen ausreichenden Flüssigkeitsdurchlass der Oberschicht sicherstellen. In diesem Zusammenhang wird auf die Offenbarung in US 5,061,295 , US Re. 26,151, US 3,592,194 , US 3,489,148 sowie US 3,860,003 verwiesen. Diese Offenbarungen werden hiermit als Referenz eingeführt und gelten somit als Teil der Offenbarung.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbunds, wobei eine erfindungsgemässe absorbierende Polymerfaser und ein Substrat und ggf. ein geeignetes Hilfsmittel miteinander in Kontakt gebracht werden. Das in Kontakt bringen erfolgt vorzugsweise durch Wetlaid- und Airlaid-Verfahren, Kompaktieren, Extrudieren und Mischen.

Zudem betrifft die Erfindung ein Verbund, der durch das vorstehende Verfahren erhältlich ist.

Ferner betrifft die Erfindung Schäume, Formkörper, Fasern, Folien, Filme, Kabel, Dichtungsmaterialien, flüssigkeitsaufnehmende Hygieneartikel, Träger für pflanzen- und pilzwachstumsregulierende Mittel, Zusätze für Baustoffe, Verpackungsmaterialien und Bodenzusätze, die die erfindungsgemässe absorbierende Polymerfaser oder den vorstehend beschriebenen Verbund beinhalten.

Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemässen absorbierenden Polymerfaser oder des zuvor beschriebenen Verbundes in Schäumen, Formkörpern, Fasern, Folien, Filmen, Kabeln, Dichtungsmaterialien, flüssigkeitsaufnehmenden Hygieneartikeln, Trägern für pflanzen- und pilzwachstumsregulierende Mittel, Zusätzen für Baustoffe, Verpackungsmaterialien, zur kontrollierten Freisetzung von Wirkstoffen oder in Bodenzusätzen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand nicht limitierender Zeichnungen und Beispiele erläutert.
1 zeigt eine Querschnittsskizze einer erfindungsgemäß bevorzugten Vorrichtung zur Herstellung von absorbierenden Polymerfasern.
2 zeigt eine weitere Querschnittsskizze einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von absorbierenden Polymerfasern.
In 1 ist die Polymeraufgabe 1 vor einem durch die beiden Flächen der Bänder 6 und 7 im Bereich der Anfangsrollen 13 und 14 dieser Bänder gebildeten Spalt 15 angeordnet. Die Polymeraufgabe 1 setzt eine Polymerpertion 17 frei, die in den Spalt 16 gelangt. Die beweglichen Flächen 2 und 3 sind durch Rollbänder mit Bändern 6 und 7 ausgebildet, wobei die Bänder 6 und 7 über Anfangsrollen 12 und 13 und Endrollen 14 und 15 als geschlossene Bänder angeordnet sind. Die Bänder 6 und 7 bewegen sich über die Rollen in den durch Pfeile angedeuteten Richtungen. Der im Bereich der Anfangsrollen 12 und 13 durch die Flächen 2 und 3 ausgebildete Spalt 16 ist so gestaltet, dass die Polymerportion 17 mit den Flächen 2 und 3 in Kontakt kommt. Vorzugsweise sind die Anfangsrollen 12 und 13 als Walzen ausgestaltet. Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung können diese Walzen Ausnehmungen aufweisen, die vorzugsweise länglich gestaltet sind, um Polymerportionen zu bilden, die sich zu Fasern aus absorbierendem Polymer ziehen lassen. Der Abstand zwischen den Endrollen 14 und 15 ist größer als der Abstand zwischen den Anfangsrollen 12 und 13. Der im wesentlichen dreieckige Bereich, den die bewegliche Fläche 2 zwischen der Anfangsrolle 12 und der Endrolle 14, und die beweglich Fläche 3 zwischen der Anfangsrolle 13 und der Endrolle 15 sowie der Abstand zwischen der Endrolle 14 und der Endrolle 15 bildet, ist der Faserbildungsbereich 5. In dem Faserbildungsbereich 5 kann eine Bestrahlungsvorrichtung (nicht gezeigt) angeordnet sein, die bspw. eine Heizung ist. Benachbart zu den Endrollen 14 und 15 ist die Faserabnahmevorrichtung 4 angeordnet. Die Faserabnahmevorrichtung 4 weist eine Aufnahmefläche 8 auf, die sich vorzugsweise auf einer sich drehenden Trommel 18 befindet. Die Trommel 18 ist vorzugsweise mit unterschiedlichen Kreisdurchmessern hantelförmig ausgebildet, wobei der Bereich der Hantel mit dem kleineren Kreisdurchmesser etwas kleiner ist als die Breite der Fläche entlang der Achse der Endrollen 14 und 15, um die über die Abnahmefläche 8 von der Faseraufnahmevorrichtung 4 aufgenommenen absorbierenden Polymerfasern 19 zu verdichten. Weiterhin weist die Faserabnahmevorrichtung 4 eine eine Kante 10 aufweisende Aufnahmevorrichtung 11 auf, wobei die Kante 10 der Abnahmefläche 8 soweit angenähert ist, dass ein sich auf der Abnahmefläche 8 bildender Belag von absorbierenden Polymerfasern 19 durch die Kante 10 abgehoben wird. Anschließend werden diese absorbierenden Polymerfasern 19 der weiteren Verarbeitung, bspw. einer weiteren Verspinnung zur Herstellung eines Garns aus absorbierenden Polymerfasern zugeführt.
2 entspricht 1 mit dem Unterschied, dass als Faserabnahmevorrichtung hier eine Absaugvorrichtung 9 benachbart zu den Endrollen 14 und 15 angeordnet ist, durch die die absorbierenden Polymerfasern 19 von den beweglichen Flächen 2 und 3 der Bänder 6 und 7 abgetrennt werden. Die Absaugvorrichtung 9 ist vorzugsweise trichterartig ausgebildet, so dass die abgenommenen absorbierenden Polymerfasern 19 verdichtet werden können. Die so gewonnenen absorbierenden Polymerfasern 19 können im Anschluss an die Absaugvorrichtung 9 einer weiteren Verarbeitung, bspw. der Herstellung eines Vließes mittels einer Airlaid-Anlage, zugeführt werden.
TESTMETHODEN
Alle hierin als ERT-Methoden angegebenen Tests entsprechend den von der EDANA (European Diaper And Nonwoven Association) empfohlenen Testmethoden.
BEISPIELE
Herstellung der Polymere A1)
Beispiel 1:
Es wurden 1.299,60 g NaOH (50%-ig) und 5.251,00 g Wasser in einem 15L-Planschliffkolben vorgelegt. Unter Rühren werden bei einer Temperatur von 50°C 2.342,40 Acrylsäure eingetragen. Nach einstündiger Inertisierung mit Stickstoff wird die Polymerisation durch Zugabe der folgenden Lösungen in der angegebenen Reihenfolge bei einer Temperatur von 25°C gestartet:

1) 1,26 g Mercaptoethanol;
2) 9,00 g ABAH (2,2'-Azobis(2-amidinpropan)dihydrochlorid), gelöst in 60 g Wasser;
3) 1,20 g Ascorbinsäure, gelöst in 30 g Wasser;
4) 4,50 g H₂O₂ (30%-ig)

Nach Erreichen der Maximaltemperatur von 100,4 °C nach 6,5 Minuten wird noch eine Stunde bei dieser Temperatur gerührt. Das so erhaltene Na-Polyacrylat wurde durch weiteres Abdampfen im Rotationsverdampfer auf einen Polymergehalt (WS) von 50% aufkonzentriert.
Beispiel 2:
Es wurden 1.299,60 g NaOH (50%-ig) und 5.252,04 g Wasser in einem 15L-Planschliffkolben vorgelegt. Unter Rühren werden bei einer Temperatur von 50°C 2.342,40 Acrylsäure eingetragen. Nach einstündiger Inertisierung mit Stickstoff wird die Polymerisation durch Zugabe der folgenden Lösungen in der angegebenen Reihenfolge bei einer Temperatur von 25°C gestartet:

1) 1,26 g Mercaptoethanol;
2) 9 g ABAH (2,2'-Azobis(2-amidinpropan)dihydrochlorid), gelöst in 60 g Wasser;
3) 1,2 g Ascorbinsäure, gelöst in 30 g Wasser;
4) 4,5 g H₂O₂ (30%-ig)

Nach Erreichen der Maximaltemperatur von 100,2 °C nach 3,5 Minuten wird noch eine Stunde bei dieser Temperatur gerührt. Das so erhaltene Na-Polyacrylat wurde durch weiteres Abdampfen im Rotationsverdampfer auf eine WS von 50% aufkonzentriert.
Die in den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Polymere (A1) bzw. Zusammensetzungen sind durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet:
Vernetzerzusatz
Einer wässrigen Lösung der zuvor hergestellten Polyacrylsäure wurde Vernetzer unter Erwärmen der wässrigen Lösung auf maximal 30° C unter kräftigem Rühren zugesetzt. Die flüssigen Vernetzer wurden als solche zugesetzt, dass kristalline Pentaerythrit wurde als sechsprozentige wässrige Lösung zugesetzt. Um eine homogene Verteilung des Vernetzers der wässrigere Polyacrylsäurelösung zu garantieren, wurde der Vernetzer bzw. die wässrige Vernetzerlösung mit Methylenblau eingefärbt.
Faserherstellung
Zur Faserherstellung wurde die wässrige Lösung, die Vernetzer und Polyacrylsäure enthält, auf die plane Rückseite einer Petrischale ausgetragen. Eine weitere Petrischale wurde ebenfalls mit ihrer Rückseite auf das Polymer gepresst, so dass das Polymer zwischen den beiden Petrischalen einen Film ausbildete. Anschließend wurden die beiden Petrischalen langsam auseinandergezogen, bis Fäden von einer Länge von ca. 40 cm entstanden sind. Die so gebildeten Fäden wurden von einer sich mit ca. 80 Umdrehungen pro Minute drehenden Trommel mit einem Durchmesser von 19 cm und einer Länge von 20 cm, deren Oberfläche mit mit Silikon beschichtetem Papier (Firma B. Laufenberg, Krefeld, „Transferpapier NSA 1350 (S6 B3)" in Maßen 40 cm x 250 m) versehen war, aufgenommen. Die Fäden wur den solange erfasst, bis diese von der Oberfläche der Petrischalen abrissen. Nachdem sich auf dem silikonbeschichteten Papier eine ausreichende Menge gebildet hatten, wurde das silikonbeschichtete Papier von der Trommel genommen und in einem Umlufttrockenschrank getrocknet. Die getrockneten Fäden wurden von dem rollenförmigen mit Silikon beschichteten Papier durch Zerschneiden der Fasern in Längsrichtung getrennt und von der silikonbeschichteten Oberfläche abgelöst. Auf diese Weise wurde ein aus vielen Einzelfasern gebildetes Vlies mit textilem Griff und hervorragenden Quelleigenschaften erhalten. Die Reaktionsbedingungen und die gemessenen Eigenschaften der so erhaltenen absorbierenden Polymerfasern sind in der Tabelle zusammengestellt. Tabelle

1: Polymeraufgabe
2: Bewegliche Fläche
3: Bewegliche Fläche
4: Faserabnahmevorrichtung
5: Faserbildundgsbereich
6: Band
7: Band
8: Abnahmefläche
9: Absaugvorrichtung
10: Kante
11: Aufnahmevorrichtung
12: Anfangsrolle
13: Anfangsrolle
14: Endrolle
15: Endrolle
16: Spalt
17: Polymerportion
18: Trommel
19: Absorbierenden Polymerfasern

Claims

Verfahren zur Herstellung einer eine wässrige Phase oder Wasser absorbierenden Polymerfaser aus einer Zusammensetzung beinhaltend ein Polymer (A1) und Wasser in einer Menge von mindestens 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers (A1), wobei mindestens zwei verschiedene Bereiche des Polymers (A1) durch freies Auseinanderziehen in Folge der Einwirkung einer äußeren Kraft voneinander weg bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei durch das Auseinanderziehen aus dem Polymer (A1) ein längliches Gebilde geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Auseinanderziehen in einem für das längliche Gebilde nicht formschlüssigen Gehäuse erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die äußere Kraft mindestens 0,1 N beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer (A1) während oder nach dem Auseinanderziehen nachvernetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Nachvernetzung durch Bestrahlen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer (A1) neben Wasser auf (α1) 0,1 bis 99,999 Gew.-% polymerisierten, ethylenisch ungesättigten, säuregruppenhaltigen Monomeren oder deren Salze oder polymerisierten, ethylenisch ungesättigten, einen protonierten oder quarternierten Stickstoff beinhaltenden Monomeren, oder deren Mischungen, (α2) 0 bis 70 Gew.-% polymerisierten, ethylenisch ungesättigten, mit (α1) copolymerisierbaren Monomeren, (α3) 0 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Vernetzer, (α4) 0 bis 30 Gew.-% wasserlöslichen Polymeren, sowie (α5) 0 bis 20 Gew.-% eines oder mehrere Hilfsstoffe basiert, wobei die Summe der Gewichtsmengen (α1) bis (α5) 100 Gew.-% beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer (A1) mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist a. eine Polydispersität D von maximal 8, b. eine Viskosität in einer 30 Gewichtsprozent Polymer enthaltenden wässrigen Lösung bei 23° C in einem Bereich von 100 bis 500.000 mPa × s, c. eine Viskosität in einer 30 Gewichtsprozent Polymer enthaltenden wässrigen Lösung bei 60° C in einem Bereich von 100 bis 100.000 mPa × s, d. ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts (M_w) im Bereich von 50.000 bis 2.000.000 g/mol.
Vorrichtung, aufweisend (β1) eine Polymeraufgabe (1), (β2) mindestens zwei bewegliche Flächen (2, 3), (β3) eine Faserabnahmevorrichtung (4), und (β4) einen Faserbildungsbereich (5), wobei die beweglichen Flächen (3, 4) sich von der Polymeraufgabe (1) wegbewegend und mit einem von der Polymeraufgabe zunehmenden Abstand zueinander, den Faserbildungsbereich (5) bildend, angeordnet sind und die Faseraufnahmevorrichtung (4) mindestens teilweise in oder außerhalb des Faserbildungsbereichs (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die beweglichen Flächen (2,3) als Bänder (6,7) sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Faserabnahmevorrichtung (4) eine begliche Abnahmefläche (8) oder eine Absaugvorrichtung (9) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei benachbart zu der Abnahmefläche (8) eine eine Kante (10) aufweisende Aufnahmevorrichtung (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei eine Bestrahlungsvorrichtung (12) mindestens Teilweise im Faserbildungsbereich (5) oder benachbart zur Abnahmefläche (8) oder der Aufnahmeverrichtung (11) oder mindestens zwei davon angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Herstellung der absorbierenden Polymerfaser mittels einer in einem der Ansprüche 9 bis 13 definierten Vorrichtung erfolgt.
Absorbierende Polymerfaser, erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 14.
Absorbierende Polymerfaser nach Anspruch 15 mit mindestens einer der folgenden Eigenschaften: (γ1) einen in Wasser löslichen Anteil nach 16 Stunden von weniger als 30 Gew.-%, bezogen auf die absorbierende Polymerfaser, nach ERT 470.1-99, (γ2) einen in Wasser löslichen Anteil nach 1 Stunde von weniger als 30 Gew.-%, bezogen auf die absorbierende Polymerfaser, nach ERT 470.1-99, (γ3) eine Centrifuge Retention Capacity (CRC) von mindestens 5 g/g, nach ERT 441.1-99, (γ4) eine Absorption Against Pressure (AAP) bei einer Belastung von 0,3 psi von mindestens 10 g/g nach ERT 442.1-99, (γ5) eine Absorption Against Pressure (AAP) bei einer Belastung von 0,7 psi von mindestens 5 g/g nach ERT 442.1-99.
Verbund, beinhaltend eine absorbierende Polymerfaser nach einem der Ansprüche 15 oder 16.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13 zur Herstellung von absorbierenden Polymerfasern.
Chemische Produkte beinhaltend ein eine absorbierende Polymerfaser nach Anspruch 15 oder 16 oder einen Verbund nach Anspruch 17.
Verwendung einer absorbierenden Polymerfaser nach Anspruch 15 oder 16 oder eines Verbundes nach Anspruch 16 in chemischen Produkten.