DE19805041A1

DE19805041A1 - Absorptionsmittel für Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE19805041A1
Application number: DE1998105041
Authority: DE
Original assignee: HERZOG STEFAN 80333 MUENCHEN DE
Current assignee: HERZOG STEFAN 80333 MUENCHEN DE
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 1999-08-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Absorptionsmittel für Flüssigkeiten entsprechend dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Derartige Absorptionsmittel sind in vielen Varianten bekannt. Sie werden hauptsächlich in Hygieneartikeln wie Windeln, Damenbinden und dergleichen eingesetzt. Die stark wasserabsorbierenden Mittel bei den bekannten Ausführungs formen können organische Produkte sein, die entweder Na turprodukte oder synthetisch hergestellt sind. Mit "stark wasserabsorbierend" sollen nur Produkte gemeint sein, die mindestens 500% ihres Eigengewichts an Flüssigkeit, ins besondere Wasser aufnehmen können, ohne zu zerfließen. Besonders starke Wasserabsorption bzw. Quelleigenschaft zeigen synthetische Polymere oder Copolymere in erster Linie auf der Basis von (Meth-)Acrylsäure und weiterhin auf der Basis von (Meth-)Acrylnitril, (Meth-)Acrylamid, Vinylacetat, Vinylpyrrolidon, Vinylpyridin, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Itakonsäure, Itakon-säureanhydrid, Fumarsäure, Vinylsulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methylpropan sulfonsäure sowie die Amide, ihre N-Alkyl- und N,N'-Dial kylderivate, hydroxylgruppenhaltige Ester und aminogrup penhaltige Ester der polymerisationsfähigen Säuren wie es in der DE 42 06 656 C2 ausgeführt ist. Derartige Stoffe werden wegen ihrer hohen Wasseraufnahmefähigkeit und ihrer Fähigkeit, das aufgenommene Wasser beim Auftreten eines mechanischen Drucks festzuhalten und nicht sogleich wieder abzugeben, auch Superabsorber genannt.

Wenn es nur um die Aufnahme von Wasser geht, arbeiten die stark wasserabsorbierenden Mittel in vielen Fällen problemlos. Zwei Erscheinungen beeinträchtigen jedoch ihre Wirksamkeit. Manche dieser Verbindungen zeigen nämlich eine Neigung zum Gelblocking. Beim Kontakt mit Wasser verkleben die äußeren Schichten des Absorbers zu einer zusammenhängenden Gelschicht und verhindern ein weiteres Vordringen des Wassers in den Absorber, so daß nur ein Teil seiner an sich vorhandenen Wasseraufnahmekapazität wirksam wird. Eine weitere Erscheinung ist die relativ ge ringe Geschwindigkeit der Wasseraufnahme, die bei den bekannten Absorbern nach der als "Vortex-Test" bekannten Testmethode in der Größenordnung von 30 bis 40 Sekunden liegt. Für bestimmte Anwendungen schließlich konnten die üblichen Absorber bisher nicht erfolgreich eingesetzt wurden. Die bekannten Absorber haben nämlich bei der Blut absorption so gut wie keine Wirkung. Blut besteht aus ca. 50% Feststoff, und der Absorber nimmt die Flüssigkeit nur solange auf, bis die Feststoffteilchen im Blut eine Schicht um die einzelne Absorberpartikel gebildet haben. Diese Schicht lädt dann ähnlich wie das Gelblocking keine weitere Flüssigkeitsaufnahme mehr zu. Diese Umstände sind relevant für Produkte der Damenhygiene wie z. B. Damenbin den und Tampons einerseits und beim Einsatz derartiger Absorber als Fleischeinlage auf den Verkaufstabletts. Der bei geschnittenem Fleisch aus tretende Blutsaft muß fest gehalten werden, damit die mit einer Klarsichtfolie ver sehene Packung ansehnlich und verkaufsfähig bleibt. Der Fleischsaft besteht hauptsächlich aus Blut und konnte von den herkömmlichen Absorbern nur unzulänglich aufgenommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Absorp tionsmittel für Fremdstoffe enthaltende Flüssigkeiten zu schaffen, das hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit ver bessert ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiederge gebene Erfindung gelöst.

Das Absorptionsmittel hat also mindestens zwei Kom ponenten, die vermischt und anschließend zu einem Granulat oder Kompaktat geformt werden. Der Gedanke dabei ist, daß diese Komponenten unter Ausübung verschiedener Funktionen zusammenwirken sollen. Der "kapillare filtrierende Trans porteur" soll ein Material sein, welches die Feststoff anteile (wie z. B. die Feststoffanteile im Blut) zurück hält, gewissermaßen ausfiltriert, während der Flüssig keitsanteil kapillar durchgelassen bzw. sogar gefördert wird. Das stark wasserabsorbierende Mittel wird nur mit der Flüssigkeitskomponente konfrontiert, die es aufnehmen kann, ohne daß an der Oberfläche der einzelnen Partikel Feststoffbarrikaden entstehen. Dank der Feinteiligkeit und der feinen Verteilung des stark wasserabsorbierenden Mit tels im Gemisch ist die spezifische Oberfläche des wasser absorbierenden Mittels grob und kann viel Flüssigkeit ab sorbiert werden, bevor sich Gelblocking bemerkbar machen kann. Eine wesentlich schnellere Flüssigkeitsaufnahme (nach Vortex-Test) wird ebenfalls erreicht.

Außer für die eingangs genannten Anwendungen ist das erfindungsgemäße Absorptionsmittel auch für die Verwendung als Tierstreu geeignet.

Prinzipiell ließe sich die Erfindung auch mit einem anorganischen Absorptionsmittel und einem anorganischen kapillaren filtrierenden Transporteur verwirklichen, doch sieht die bevorzugte Ausführungsform in beiden Funktionen einen organischen Stoff vor (Ansprüche 2 und 3), wobei der kapillare filtrierende Transporteur zur Bildung der ka pillaren Kanäle offene innere Oberflächen aufweisen kann (Anspruch 4).

Ein solcher Stoff ist z. B. ein cellulosehaltiges Material (Anspruch 5).

Die Kapillarität hat hierbei zwei Aspekte: Sie kann innerhalb der einzelnen Partikel des cellulosehaltigen Materials vorliegen, aber auch durch die zwischen den einzelnen Partikeln verbleibenden Zwischenräume geschaffen werden.

Bei einer besonderen Ausführungsform des Absorptions mittels wird das feinteilige cellulosehaltige Material kompaktiert und dann erst mit dem stark wasserabsorbieren den Mittel vermischt (Anspruch 6).

Bei einer alternativen Ausführungsform wird der ka pillare filtrierende Transporteur ohne vorherige Kompak tierung mit dem stark wasserabsorbierenden Mittel ver mischt (Anspruch 7).

Die Mischung kann zu einer schuppenartigen Struktur zwischen Walzen kompaktiert (Anspruch 8) und anschließend zu einem Granulat zerkleinert sein (Anspruch 9) ober aber ohne nach dem Vermischen erfolgtes Kompaktieren auf andere Weise, z. B. in einer Trommel oder auf einem Teller, granu liert sein (Anspruch 10). Auch Nah- bzw. Feuchtgranulie rung mit anschließender Trocknung ist möglich.

Es wurde gefunden, daß z. B. cellulosische Produkte, die als kapillarer filtrierender Transporteur dienen, gleichzeitig die Eigenschaft verleihen, daß das Gemisch gut kompaktiert und granuliert werden kann.

Der Ausdruck "kompaktieren" soll hierbei die Ausübung eines Drucks auf das Material bedeuten, der das Volumen des cellulosehaltigen Materials unter Zusammendrückung der schlauchförmigen Cellulosefasern komprimiert, ohne daß die Fasern zerstört werden. Die Partikel sollen also bei der Kompaktierung deformiert worden sein, im Gegensatz zur Aggregation, bei der lediglich eine Anlagerung der Parti kel ohne wesentliche Änderung ihrer Gestalt gegeben ist. Wenn dann das kompaktierte Material in Kontakt mit Wasser oder einer sonstigen Flüssigkeit kommt, springt das cellu losehaltige Material aus seinem kompaktierten Zustand wieder in einen Zustand mit offenem entspanntem Volumen auf und nimmt dabei Wasser auf. Ob dieser Vorgang auf kapillaren Kräften innerhalb der einzelnen Partikel oder innerhalb der verschiedenen Partikel beruht, kann dahin stehen. Jedenfalls ist die erzielbare Volumenvergrößerung und Wasseraufnahme wesentlich stärker als diejenige, die bei einer reinen Quellung des cellulosehaltigen Materials entsteht.

Die andere Komponente, nämlich das stark wasserabsor bierende Mittel, kann ein organisches Verdickungsmittel sein (Anspruch 11), insbesondere ein natürliches organi sches Verdickungsmittel (Anspruch 12), wie es z. B. im "RÖMPP CHEMIE LEXIKON", 9. Auflage, (1995), Georg Thieme Verlag, D- 70469 Stuttgart, auf der Seite 4890 angegeben ist.

Ein spezielles natürliches organisches wasserabsor bierendes Mittel ist Guar-Mehl (Anspruch 13), welches auch als Guar oder Guar-Kernmehl geführt wird und das gemahlene Endosperm der Samen des indischen Guar-Baums ist, der zu den Leguminosen zählt (Cyamopsis Tetragunollobar) (RÖMPPS CHEMISCHES LEXIKON, 8. Auflage, Seite 1557; Lexikon der Hilfsstoffe für Pharmazie, Kosmetik und angrenzende Gebie te, H.P. Fiedler, 2. Auflage, 1981, Seiten 450/451). Das Guar-Mehl ist ein grauweißes Pulver und hat etwa die acht fache Verdickungskraft von Stärke. Diese hohe Verdickungs kraft, d. h. Wasseraufnahmefähigkeit, und die weitgehende medizinische und lebensmittelmäßige Unbedenklichkeit des Guar-Mehls im Verein mit seinem noch erträglichen Preis, lassen das Guar-Mehl als besonders vorteilhaften Bestand teil des erfindungsgemäßen Absorptionsmittels erscheinen.

Eine wichtige Alternative sind jedoch synthetische organische Absorber als wasserabsorbierendes Mittel (An spruch 14), z. B. Carboxymethylstärke oder Carboxymethyl cellulose (CMC) (Anspruch 15). Ein wichtiger Sonderfall sind die sogenannten Superabsorber (Anspruch 16), die eingangs schon erläutert worden sind.

Für die Erfindung ist es wichtig, daß die Partikel größe der Bestandteile des Absorptionsmittels relativ gering ist, also z. B. im Bereich von 15 µm bis 1 mm, ins besondere von 15 µm bis 400 µm, gelegen ist (Anspruch 17).

Dies ist besonders für Superabsorber eine Besonder heit, denn die handelsüblichen Superabsorber haben größere Partikelgrößen. Die geringere Größe verleiht der Super absorber-Komponente eine große spezifische Oberfläche und eine wirkungsvolle Erreichbarkeit durch die von dem kapil laren filtrierenden Transporteur herangeförderte, von Fremdstoffen weitgehend befreite Flüssigkeit.

Die Partikelgröße des einsatzfertigen Granulats oder Kompaktats kann sich im Bereich von 100 µm bis 10 mm, insbesondere von 200 µm bis 1000 µm bewegen (Anspruch 18).

Das Absorptionsmittel kann 10 bis 90 Gew.-% des kapi llaren filtrierenden Transporteurs (Anspruch 19) und 90 bis 10 Gew.-% des stark wasserabsorbierenden Mittels (An spruch 20) enthalten. Die tatsächlichen Mengenverhältnisse müssen im Einzelfall optimiert werden. Sie hängen von dem einzelnen Anwendungsfall des Absorptionsmittels ab.

In dem Absorptionsmittel können gemäß Anspruch 21 auch Mischungen verschiedener kapillarer filtrierender Transporteure und/oder Mischungen verschiedener stark wasserabsorbierender Mittel enthalten sein.

Nachstehend ist ein Arbeitsbeispiel wiedergegeben.

50 Gewichts-% einer pulverförmigen Cellulose mit einer durchschnittlichen Faserlänge von ca. 150 µm wurden mit 50 Gewichts-% eines synthetischen Superabsorber-Feinstaubs der Fa. Clariant (Partikelbereich 100 µm bis 300 µm) homo gen zusammengemischt. Diese Mischung wurde anschließend über eine Kompaktierwalze der Fa. Bepex kompaktiert. Die kompaktierten Formkörper wurden mit Hilfe einer Brechwalze aufgebrochen und zwischen 250 µm bis 1000 µm abgesiebt.

Das so hergestellte einsatzfertige Absorptionsmateri al (250 µm bis 1000 µm) hat im Vergleich zum herkömmlichen synthetischen Superabsorber folgende Eigenschaften, wenn es mit Blut bzw. einer 0,9%igen Kochsalzlösung zusammen gebracht wird:

Es zeigt sich also, daß die Aufnahmefähigkeit für Blut gegenüber einem herkömmlichen synthetischen Super absorber bei vergleichbarer Flüssigkeitsaufnahme wesent lich erhöht ist und daß die Flüssigkeitsaufnahme überdies wesentlich schneller erfolgt.

Claims

1. Absorptionsmittel für Flüssigkeiten und für Fremd stoffe enthaltende Flüssigkeiten, insbesondere Körperflüs sigkeiten von Menschen und Tieren, welches ein stark was serabsorbierendes Mittel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsmittel aus einem Granulat oder Kompak tat besteht, dessen Ausgangsmaterial ein feinteiliges Gemisch aus einem kapillaren filtrierenden Transporteur und dem stark wasserabsorbierenden Mittel umfaßt.

2. Absorptionsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der kapillare filtrierende Transporteur ein organischer Stoff ist.

3. Absorptionsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsmittel ein organischer Stoff ist.

4. Absorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kapillare filtrierende Transporteur offene innere Oberflächen aufweist.

5. Absorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kapillare filtrierende Transporteur feinteiliges cellulosehaltiges Material um fast.

6. Absorptionsmittel nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das feinteilige cellulosehaltige Material vor der Vermischung mit dem stark wasserabsorbierenden Mittel kompaktiert ist.

7. Absorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kapillare filtrierende Transporteur ohne vorherige Kompaktierung mit dem stark wasserabsorbierenden Mittel vermischt ist.

8. Absorptionsmittel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung kompaktiert ist.

9. Absorptionsmittel nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mischung nach dem Kompaktieren zu einem Granulat zerkleinert ist.

10. Absorptionsmittel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung ohne nach dem Vermischen erfolgtes Kompaktieren granuliert ist.

11. Absorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das stark wasserabsorbie rende Mittel ein organisches Verdickungsmittel ist.

12. Absorptionsmittel nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß das stark wasserabsorbierende Mittel ein natürliches organisches Verdickungsmittel ist.

13. Absorptionsmittel nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß das stark wasserabsorbierende Mittel Guar-Mehl umfaßt.

14. Absorptionsmittel nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß das stark wasserabsorbierende Mittel ein synthetischer organischer Absorber ist.

15. Absorptionsmittel nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, daß das stark wasserabsorbierende Mittel Carboxymethylstärke oder Carboxymethylcellulose ist.

16. Absorptionsmittel nach Anspruch 14, dadurch ge kennzeichnet, daß das stark wasserabsorbierende Mittel ein sogenannter Superabsorber ist.

17. Absorptionsmittel nach Anspruch 16, dadurch ge kennzeichnet, daß der kapillare filtrierende Transporteur und/oder das stark wasserabsorbierende Mittel eine Parti kelgröße von etwa 15 µm bis 1 mm, vorzugsweise etwa 15 bis 400 µm, haben.

18. Absorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße des einsatzfertigen Granulats oder Kompaktats im Bereich von 100 µm bis 10 mm, insbesondere von 200 µm bis 1000 µm liegt.

19. Absorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß es 10 bis 90 Gew.-% des kapillaren filtrierenden Transporteurs enthält.

20. Absorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß es 90 bis 10 Gew.-% des wasserabsorbierenden Mittels enthält.

21. Absorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß es Mischungen verschiede ner kapillarer filtrierender Transporteure und/oder Mi schungen verschiedener stark wasserabsorbierender Mittel enthält.