DE1109364B

DE1109364B - Verfahren zur Herstellung von feuchtigkeitsaufnehmenden, elastischen, in Wasser unbestaendigen Schaumstoffen fuer hygienische Artikel

Info

Publication number: DE1109364B
Application number: DEV16698A
Authority: DE
Inventors: Dr Curt Walter Leupold; Dr Kurt Sponsel
Original assignee: Vereinigte Papierwerke Schickedanz and Co
Current assignee: VP Schickedanz AG
Priority date: 1959-06-12
Filing date: 1959-06-12
Publication date: 1961-06-22

Description

Verfahren zur Herstellung von feuchtigkeitsaufnehmenden, elastischen, in Wasser unbeständigen Schaumstoffen für hygienische Artikel Zur Absorption von Sekreten diente bislang in der K örperhygiene vornehmlich Zellstoffwatte, Baumwollwatte, aber auch eine Reihe von Zellulosekunststoffschwämmen. Die daraus hergestellten Artikel sind in Form von saugfähigen Gebilden, wie hygienische Damenbinden, Tampons, Wöchnerinnenvorlagen, Kinderwindeln und Bettunterlagen usw., im Handel.
Infolge ihrer chemischen Natur wie Struktur zeigt dabei die Cellulosefaser in Form von Zellstoffwatte eine hohe Quellung, ein hohes Wasserbinde- und -haltevermögen, das noch durch mechanische und chemische Vorbehandlung (Aufschlagen, Bleichen und Mercerisieren der Zellulosefasern, Anesterung, Anätherung u. dgl.) zu einem Optimum gesteigert werden kann.
Wichtig ist weiterhin bei der praktischen Verwendung für hygienische Artikel eine große Weichheit und ein gutes Rückprallvermögen, d. h. eine Sprungelastizität, was z. B. bei Verwendung von langfaseriger Baumwolle in trockenem Zustand besser ist als bei Zellstoffwatte.
Bei der Herstellung von Viskoseschwämmen kann man z. B. durch Verwendung von teilverätherten Zellstoffen die Rückprallelastizität beachtlich steigern.
Derartige Viskoseschaumstoffe zeigen jedoch nach dem Gebrauch, bei längerer Lagerung in Wasser, keinen Zerfall und scheiden daher für den praktischen Gebrauch aus.
Die Herstellung von Polyurethanen ist bekannt.
Hierbei findet die Verkettung von Hydroxylgruppen mit Diisocyanaten nicht über Kohlenstoff-, sondern über Sauerstoff- und Stickstoffatome statt. Es ist ferner bekannt, daß man Polyurethanschaumstoffe nach dem ebenerwähnten Diisocyanat-Polyadditions-Verfahren herstellen kann [0. Bayer in »Angew. Chemie« (1947), S. 257ff., besonders S. 267]. Diese besitzen jedoch noch keine genügende Saugfähigkeit. Erst durch Nachbehandeln mit sauer oder alkalisch reagierenden, zur Hydrolyse von Ester und/oder Urethangruppen befähigten Stoffen kann man das Wasseraufnahmevermögen steigern, ja durch längeres Erhitzen und bei höheren Konzentrationen von hydrolysierendenStoffen völlige Wasserlösbarkeit erzielen, wie dies die Patentschiift 1036515 zeigt.
Es wurde nun gefunden, daß man Polyhydroxylverbindungen, z. B. Polyäthylenglykole, OH-Gruppen aufweisende Polykondensate mit Resten des Äthylendiamins und von Polyglykolen oder Polypropylenglykole mit Diisocyanaten zu Urethangruppen bzw.
Harnstoffgruppierungen aufweisenden Kunststoffen verbinden kann, deren Film ein außerordentlich hohes Wasserbindungs- und -haltevermögen besitzt. Wenn nun diese mittelmolekularen Stoffe mit einem Mole- kulargewicht von z. B. 1750 in Gegenwart von Triäthanolamin, Triäthylendiamin oder Harnstoff-Aldehyd-Harzen und Polyisocyanaten zu hochmolekularen Stoffen bzw. in Gegenwart von Wasser oder Alkohol zu Schaumstoffen vernetzt werden, wirken diese Gebilde bei längerer Lagerung in Wasser alkalisch und zerfallen in Einzelbestandteile, so daß diese Gebilde bei Verwendung als hygienische Saugkörper nach dem Gebrauch leicht vernichtet werden können. Gleichzeitig hat sich bei praktischen Versuchen gezeigt, daß diese offenzelligen Schaumstoffe in ausgezeichnetem Maße von den Sekreten ausgehende Geruchstoffe zu binden vermögen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von feuchtigkeitsaufnehmenden, elastischen, in Wasser unbeständigen Schaumstoffen besteht darin, daß man lineare, harzartige Polyhydroxylverbindungen mit organischen Polyisocyanaten unter Zusatz von Wasser umsetzt. Gegebenenfalls werdenKohlehydrateund/oder in Wasser quellende Füll- und Verdickungsmittel zugesetzt. Die Umsetzung erfolgt in Gegenwart von basischen Aminoverbindungen und Netzmitteln unter Erhaltung von wenigstens 250/o der ursprünglichen in der Reaktionsmasse vorhandenen OH-Gruppen.

Für die besondere Eignung der im Handel befindlichen alkoholische OH-Gruppen aufweisenden Polyester bzw. Polyäther und deren nachfolgende Umsetzung mit Diisocyanaten gilt folgende Regel:

Produkt Hydroxyl- Eigenschaft

Chemische Bezeichnung zahl gruppen- OH- des Schaum-

gehalt Gruppen 1 körpers

Polyester aus Adipinsäure, Phthalsäure, Triol ...... 300 8,5 viel hart

Polyester aus Adipinsäure, Diäthylenglykol und Triol 60 1,8 wenig weich

Polyäthylenpropylenglykoläther (Molekulargewicht,

berechnet 750) ................... ............. 56 3,0 hart

Polyäthylendiaminglykolpropylenglykoläther ....... 63 2,4 wenig weich

Polyäthylenpropylenglykoläther .................... 266 8,1 viel hart

146 4,9

Polykondensate verschiedener Zusammensetzung .... 112 3,4 wenig weich

1 56 1,7

Nur Produkte mit zahlreichen im Molekül ätherartig gebundenen Sauerstoffatomen besitzen dieses hohe Wasseraufnahme- und -haltevermögen. Daher sind O H-Gruppen aufweisende Polyäther günstiger als Polyester mit Polyglykolresten.

Eine nicht unerhebliche Rolle für die Rückprallelastizität des Endproduktes spielt ferner das mengenmäßige Verhältnis der harzartigen Polyhydroxylverbindungen zu den Diisocyanaten. Zum Erreichen optimaler Eigenschaften hält man sich möglichst an das stöchiometrische Verhältnis. Wendet man weniger Diisocyanate an bzw. gibt mehr Wasser zu, so erhält man untervernetzte, d. h. weichere Produkte. Die Bildung der Schaumstoffe aus OH-haltigen Körpern mit den freien Isocyanatgruppen wird in Anwesenheit basischer Verbindungen beschleunigt. Sie ist außerdem temperatur- sowie zeitabhängig. Ferner hat sich gezeigt, daß man mit frisch destillierten Diisocyanaten zu gut reproduzierbaren Produkten mit den gleichen Eigenschaften kommt, mit länger gelagerten Diisocyanaten zu leicht in sich zusammenfallenden schmierenartigen Produkten.
Es ist weiterhin möglich, sowohl in einem einzigen Arbeitsgang als auch in zwei oder mehr Arbeitsgängen zu den genannten Schaumstoffen zu gelangen. Als Ausgangsstoffe dienen entweder zwei oder drei 0 Gruppen im Molekül aufweisende Polyäther.
Für besondere Zwecke kann es vorteilhaft sein, zwei OH-Gruppen aufweisende Polyäther mit dem Umsetzungsprodukt aus 1 Mol Glycerin mit 3 Mol Epichlorhydrin unter Molekülvergrößerung reagieren zu lassen und dieses Produkt dann mit Triäthanolamin und Diisocyanat (z. B. dem technischen Isomerengemisch von Toluylen-2,4-diisocyanat und Toluylen-2,6-diisocyanat) umzusetzen.
Als Netzmittel haben sich bewährt Fettalkylpropylendiamin, N-Coco-ß-aminobuttersäure, Alkylarylpolyglykoläther, Ricinusölpolyglykoläther, nicht ionisierte hydrophile öllösliche Fettsäurepolyglykolester und wasserlösliche kationaktive Methylphenylsilikone.
Die bei der Polyurethanbildung entstehenden Körper können auch zur elastischen Bindung von Zellstoff- und Baumwollfasern zu Faserschwammgebilden verwendet werden. Die Fasern können dabei entweder lose oder orientiert (kardiert) als auch ungeordnet in wirrer Lage z. B. als Wirrvlies eingebracht werden (Schaumroulade).
Es ist möglich, zu diesen obengenannten umzusetzenden Stoffen und ihren weiter angeführten Zusätzen noch Farb-, Füll- und Adsorptionsmittel, wie z. B. Montmorillonit u. ä., zuzugeben.
Andere Adsorptionsmittel sind Harnstoff-Aldehyd-Harze, die eiweißbindenden Charakter haben und wahlweise mit eingeschäumt werden können.
In gleicher Weise können auch desodorierende oder bakterizide Stoffe zugesetzt werden, sei es vor, während oder nach der Reaktion.
Zur Erläuterung des erfinderischen Gedankens werden einige Beispiele gebracht, bei denen die praktische Verwendung angegeben ist.
.Beispiel 1 Zu 25 Gewichtsteilen eines zwei OH-Gruppen aufweisenden Polyäthylenglykolpropylenglykolmischäthers mit dem approximativen Molekulargewicht von 2000 bis 4000, der Hydroxylzahl 56 und dem Hydroxylgruppengehalt von 3 °/O, einem Wassergehalt von maximal 0,5 0/o werden 75 Gewichtsteile eines Äthylendiaminopolypropylenglykoläthylenglykolmischäthers mit dem Molekulargewicht von 2100, der Hydroxylzahl 63 und dem Hydroxylgruppengehalt von 2,4 ovo und außerdem 10 Gewichtsteile eines technischen Gemisches von Toluylen-2-4- bzw. 2-6-diisocyanat bei maximal 900 C in einer Stunde unter Rühren zugesetzt.
Hierzu werden 0,4 Gewichtsteile eines wasserlöslichen Silicons, 1 Gewichtsteil N-Methylmorpholin, 0,2 Gewichtsteile Triäthanolamin und 2,3 Gewichtsteile Wasser gegeben und gut verrührt.
Zu dieser schwachgelblichen, honigartigen Flüssigkeit werden nun unter kurzzeitigem schnellem Rühren 15 Gewichtsteile der gleichen Diisocyanate gegeben.
Dann läßt man die Masse reagieren. Es bildet sich ein feinblasiger, offenzelliger Schaumstoff. Schaumstoffgewicht etwa 35 bis 40 kg/cbm, der nach einem Tag völlig ausreagiert hat.
Dieses Produkt wird in rechteckige Streifen geschnitten, etwa 50 180 - 20 mm und nach Umhüllen mit einem leichten Faservlies oder Watte als hygienische, rückprallelastische Binde verwandt. Das gebrauchte Stück zerfällt im Wasser und läßt sich leicht fortspülen.
Beispiel 2 Zu 100 Gewichtsteilen eines Polyalkylenglykolpropylenglykolmischäthers (Hydroxylzahl 56, Hydroxylgruppengehalt 30/o) werden 20 Gewichtsteile puiv.
Rohrzucker (Hydroxylzahl 136, Hydroxylgruppengehalt 400/o), 12 Gewichtsteile Zellstoff-Mikrofasern (Hydroxylzahl 51, Hydroxylgruppengehalt 31,5 °/oX 3 Gewichtsteile Fettalkohol-propylendiamin-Kondensat, 0,5 Gewichtsteile N-Coco-ß-aminobuttersäure, 2 Gewichtsteile Alkylarylpolyglykoläther, 3 Gewichtsteile Reste des Ricinusöls aufweisender Polyglykoläther, 1,5 Gewichtsteile nicht ionisierter Fettsäurepolyglykolester, 1,0 Gewichtsteil Wasser, 0,5 Gewichtsteile Paraffin gegeben und so lange unter Erwärmen auf 70"C gerührt, bis eine durchscheinende Masse entstanden ist. Hierauf wird auf 200 C abgekühlt.
Hierzu werden 35 Gewichtsteile Toluylendiisocyanat im Schnellrührer gegeben und kurz homogen vermischt.
Die Reaktion darf im Innern 700 C nicht überschreiten.
Den gebildeten Schaumstoff läßt man 8 Stunden nachreagieren. Das erhaltene Produkt ist ein rückprallelastischer Schaumstoff (Defowert zwischen 300 und 600). In der 100fachen Menge Wasser zerfällt der Schaumkörper nach 4stündiger Wasserlagerung. Er dient als Saugkörper für Windeleinlagen, hygienische Binden, Unterlagen bzw. flüssigkeitsbindende Vorlagen, je nach dem Zuschnitt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von feuchtigkeitsaufnehmenden, elastischen, in Wasser unbeständigen Schaumstoffen für hygienische Artikel, dadurch gekennzeichnet, daß man lineare, harzartige Polyhydroxylverbindungen mit organischen Polyisocyanaten unter Zusatz von Wasser vernetzt, gegebenenfalls unter Zusatz von Kohlehydraten und/oder in Wasser quellenden Füll- und Verdickungsmitteln, in Gegenwart von basischen Aminoverbindungen und Netzmitteln unter Erhaltung von wenigstens 250/o der ursprünglichen in der Reaktionsmasse vorhandenen OH-Gruppen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung F 6215 IVb/39c, (bekanntgemacht am 17. 12. 1953); französische Patentschriften Nr. 1161239, 1067401, 1067766, 1075964; USA.-Patentschrift Nr. 2788335; »Chemical and Engineering News«, 1. 12. 1958, S. 48 bis 49.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1076361.