DE3045225A1

DE3045225A1 - In trockener form vorliegendes saugfaehiges material und seine verwendung in saugfaehigen artikeln

Info

Publication number: DE3045225A1
Application number: DE19803045225
Authority: DE
Inventors: Ernest Gordon Highland Park N.J. Muller
Original assignee: Colgate Palmolive Co
Current assignee: Colgate Palmolive Co
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1980-12-01
Publication date: 1981-09-03
Also published as: NL8006622A; JPH0366321B2; PH18286A; GR71930B; AR241689A1; ES267586U; DE3045225C2; ZA806948B; ES497393A0; PT72196B; ES267586Y; AU6518580A; DK535980A; JPS5697450A; CA1158220A; GB2067214A; PT72196A; FR2471999B1; CH648332A5; IT1142198B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft supersaugfähige Materialien, nämlich mit Borax vernetzte cis-1,2-Diol-polysaccharide, wie insbesondere Guargummi, ein Verfahren zur Herstellung dieser Materialien und saugfähige Artikel, wie Windeln, die die.trockenen supersaugfähigen Materialien enthalten.

Man hat bereits zahlreiche Versuche unternommen, um supersaugfähige Materialien, das heißt Materialien herzustellen, die in der Lage sind, das Vielfache ihres Gewichtes an Wasser oder verschiedenen Körperflüssigkeiten' zu absorbieren.

Repräsentativ für die diesbezüglichen Arbeiten in den Vereinigten Staaten von Amerika sind die folgenden Patentschriften:

US-Patentschrift 3 528 421 (Vincent L. Valliancourt und Mitarbeiter), die saugfähige Wegwerfunterlagen für Krankenhauspatienten oder ähnliche Produkte betrifft, die als chemisches Absorptionsmittel wasserfreies. Calciumsilikat enthalten; die US-Patentschrift 3 563 243 (Julius A. Lindquist), die saugfähige Artikel, wie Windeln, Unterlagen und dergleichen zum Gegenstand hat, die als Absorptionsmittel ein hydrophiles Polymeres enthalten;

1300 36/0612

die US-Patentschrift 3 669 103 (Billy Jean Harper und Mitarbeiter), die saugfähige Produkte betrifft, die ein hydrokolloidales polymeres saugfähiges leicht vernetztes Polymeres, wie Poly-N-vinylpyrrolidon, Polyvinyltoluolsulfonat, Polysulfethylacrylat u.a. enthalten; die US-Patentschrift 3 686 024 (Robert J.. Nankee), die wasserabsorbierende Artikel zum Gegenstand hat, die mit einem mit Wasser aufgequollenen Gel,' wie vernetztem partiell hydrolysieren Polyacrylamid überzogen sind; die US-Patentschrift 3 670 731 (Carlyle Harmon), die unter Verwendung wasserlöslicher hydrokolloidaler Zusammensetzungen hergestellte saugfähige Verbände zum Gegenstand hat; die US-Patentschrift 3 783 872 (Paul A. King), die saugfähige Artikel, wie Windeln und dergleichen unter Verwendung unlöslicher Hydrogele als Absorptionsmittel betrifft; die US-Patentschrift 3 898 143 (Per Gunnar Assarsson und Mitarbeiter), die saugfähige Wegwerfartikel zum Gegenstand hat, die unter Verwendung von Copolymeren hergestellt werden, die durch Vernetzung mittels energiereicher Strahlen von Polyethylenoxid und mindestens einem anderen wasserlöslichen Polymeren gebildet werden; die US-Patentschrift 4 055 184 (Hamzeh Karami), die saugfähige Schichten für Wegwerfwindeln, Damenbinden, Bandagen und dergleichen unter Verwendung einer festen, feinteiligen Mischung aus hydrolysiertem Stärke-Polyacrylnitril-Pfropfcopolymerem in saurer Form

130Ö38/0612

und einem nicht reizenden und nicht toxischen wasserlöslichen basischen Material betrifft; die US-Patentschrift 4 069 177, die wasserabsorbierende und gegen Urin beständige, stufenweise pfropfpolymerisierte Starke-Polyacrylnitril Copolymere zum Gegenstand hat; die US-Patentschrift 4 076 663 (Fusayoshi Masuda und Mitarbeiter), die Wasser absorbierende Stärkeharze betrifft und die US-Patentschrift 4 084 591 (Toshio Takebe und Mitarbeiter), die saugfähige Materialien für Blut aus Fasern eines niederen alkyl- oder eines niederen hydroxyalkylsubstituierten Zelluloseethers zum Gegenstand hat.

Die in diesen Patentschriften beschriebenen absorptionsfähigen Materialien und Produkte sind, was ihre Anwendung zum Aufsaugen und Zurückhalten von Körperflüssigkeiten, zum Beispiel in Windeln, Damenbinden, Bandagen, Handschuhen, Sportartikeln und dergleichen anbelangt, aufgrund ihrer unzureichenden Absorptionsfähigkeit, eines Zusammenbrechens der Gelstruktur beim Kontakt mit Salzflüssigkeiten, einer Unverträglichkeit mit den absorptionsfähigen Artikeln usw. nicht auf dem Markt eingeführt worden.

In der US-Patentschrift 3 903 889 CDavid Torr) ist als absorptionsfähige Zusammensetzung für die Anwendung in saugfähigen Artikeln ein Guargummi beschrieben, der

.130 0 36/0612

mit Boratanion in einer solchen Menge modifiziert ist, die ausreicht, um das bei der Hydratisierung des Guargummis gebildete Gel in einen Komplex zu überführen. Insbesondere ist dort angegeben, daß das Boration in Form eines im wesentlichen wasserunlöslichen Borat freisetzenden Mittels in das saugfähige Produkt eingearbeitet wird, in dem das freie Boration langsam an das absorbierende System abgegeben wird, jedoch nur,nachdem die zu absorbierende wäßrige Flüssigkeit in das Produkt selbst eingedrungen ist. Nach dieser Patentschrift kann der modifizierte Guargummi bis zu mindestens dem 20-fachen seines Gewichtes an Wasser unter Bildung eines verhältnismäßig trockenen nicht klebenden inerten Gels absorbieren.

Man hat jedoch gefunden, daß die meisten der zuvor genannten Materialien, die aus Guargummiarten hergestellten ausgenommen, hochempfindlich gegenüber Salzen sind und die Gele in Gegenwart von Salzen, einschließlich Natrium- und Kaliumsalzen, zum Beispiel NaCl zusammenbrechen. Außerdem hat man festgestellt, daß die Absorptionsfähigkeit der Borat modifizierten Guargummiarten nach Torr unzureichend ist und die Absorptions-Gelbildungsgeschwindigkeit für eine praktische Anwendung, insbesondere in einer Wegwerfwindel zu langsam ist.

Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, als absorptionsfähiges Material in saugfähigen Artikeln Teilchen von

130036/0612

getrocknetem, mit Borax vernetztem Guargummi als Beispiel für die Klasse der cis-1^-Diol-polysaccharide zu verwenden, die vor ihrer Einverleibung in die saugfähigen Artikel hergestellt wurden. Dies ist im Gegensatz zu der von Torr beschriebenen Technik, wonach der mit Borax vernetzte Guargummi in situ im saugfähigen Artikel gebildet wird und nur, nachdem die zu absorbierende Flüssigkeit in den saugfähigen Gegenstand eingedrungen ist.

Erfindungsgemäß wird eine neue Form von trockenen Teilchen von mit Borax vernetztem Guargummi hergestellt, indem man Guargummi und Wasser ausreichend lange vermischt, daß der Guargummi zumindest im wesentlichen vollständig hydratisiert wird. Dann wird eine wäßrige Lösung einer Quelle für Borationen zu dem hydratisierten Guargummi gegeben, um diesen zu vernetzen und eine verdickte Masse zu bilden. Anschließend wird die verdickte Masse erhitzt, um das enthaltene Wasser abzutreiben. Der trockene vernetzte Guargummi kann dann in Flockenform gebracht oder alternativ in eine sehr feinteilige pulvrige Form übergeführt werden, so daß die Bildung einer Hautbarriere, ein im Torr-Patent beschriebenes Phänomen, nicht zu einem wesentlichen Problem wird. Vorzugsweise wird die verdickte Masse gefriergetrocknet, wodurch der mit Borax vernetzte Guargummi als trockenes poröses Material gewonnen wird.

130036/0612

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Guargummi in einem wäßrigen Medium dispergiert, um eine viskose Lösung von hydratisiertem Guargummi zu erhalten. Die viskose Lösung wird unter starker Scherkraft gemischt, bis eine einheitliche homogene Lösung erhalten ist. Zu der homogenen Lösung des hydratisieren Guargummis wird unter Rühren der Lösung Borax oder eine andere Borat freisetzende Verbindung gegeben, bis der hydratisierte Guargummi vernetzt ist und eine verdickte gelierte Masse bildet. Die verdickte Masse wird in die Form von Schichten gebracht und dann gefriergetrocknet.

Die Erfindung stellt absorptionsfähige mit Borax vernetzte Guargummiprodukte zur Verfugung, die in verschiedenen Formen vorliegen können, zum Beispiel als sehr feine pulvrige Materialien, Flocken oder poröse gefriergetrocknete Teilchen, ferner saugfähige Artikel, die diese absorbierenden Materialien enthalten.

Eine bevorzugte Form der saugfähigen Artikel gemäß der Erfindung ist eine Wegwerfwindel, deren Struktur die gleiche sein kann, wie sie die herkömmlichen Wegwerfwindeln haben, die eine mit dem Körper in Kontakt stehende obere Lage aufweisen, die für Flüssigkeit durchlässig ist, ferner eine für Flüssigkeit undurchlässige untere Lage und dazwischen eine saugfähige Schicht aus mit

130036/0612

Borax vernetzten^ Guargummi oder einem saugfähigen Material, das den mit Borax vernetzten Guargummi enthält. Hinsichtlich der speziellen Strukturen der Wegwerfwindeln wird auf die oben aufgeführten Patentschriften verwiesen. Eine besonders bevorzugte Struktur für einen saugfähigen Artikel ist zum Beispiel in der US-Patentschrift 4 055 beschrieben, in dem eine saugfähige Schicht eine Vielzahl von Taschen oder von Zellen in den Taschen aufweist. Andere saugfähige Artikel, in denen die erfindungsgemäßen absorbierenden Materialien besonders vorteilhaft verwendbar sind, umfassen zum Beispiel Damenbinden, Bandagen, Sportartikel, Handschuhe, zum Beispiel Arbeitshandschuhe, kosmetische Handschuhe und dergleichen, denen allen gemeinsam ist, daß sie nach einmaligem Gebrauch weggeworfen werden und in Kontakt mit Körperflüssigkeiten, wie Urin, Monatsfluß, Schweiß und dergleichen kommen. Im allgemeinsten Sinne umfaßt die Erfindung daher saugfähige Artikel, in denen die absorbierenden Teilchen des mit Borax vernetzten Guargummis in einem Substratmaterial enthalten sind, sich auf diesem befinden oder von ihm getragen werden, wobei sich die saugfähigen Artikel in Kontakt mit dem Körper des Trägers befinden, so daß die absorbierenden Teilchen entweder direkt mit den ausgeschiedenen Körperflüssigkeiten in Kontakt stehen oder nachdem diese· eine mit dem Körper in Kontakt stehende Abdecklage passiert haben.

130036/0612

Der als Ausgangsmaterial verwendete Guargummi besteht aus einem im Handel erhältlichen Polysaccharidhydrokolloid, einer Galactomannan-Art, die von der Pflanze cyamposis tetragonoloba erhältlich ist. Außerdem können als Ausgangsmaterial verschiedene Modifikationen von Guargummi verwendet werden, die bekannt und im Handel erhältlich sind. Geeignete Formen von modifiziertem Guargummi.sind die oxydierten, acetylierten, carboxylierten, veresterten, methylierten, aminierten, veretherten, sulfatierten und phosphatieren Derivate von Guargummi. Ein bevorzugt als Ausgangsmaterial verwendeter modifizierter Guargummi besteht aus carboxymethyliertem hydroxypropyliertem Guargummi, der unter der Handelsbezeichnung Jaguar. CMHP von der Celanese (Stein-Hall) im Handel erhältlich ist. Besonders geeignete Formen von modifiziertem Guargummi sind ferner carooxymethylmodifizierter Guargummi oder hydroxypropylierte Derivate von Guargummi.

Der Guargummi oder der modifizierte Guargummi wird mit ausreichend Wasser vermischt, bis der Guargummi vollständig hydratisiert ist. Man hat gefunden, daß nicht hydratisierter Guargummi durch die Borationen nicht vernetzt wird. Vorteilhaft wird entionisiertes Wasser verwendet. Die Temperatur des Wassers ist nicht besonders kritisch. Im allgemeine^ wird jedoch Wasser von Raumtemperatur bis zur Siedetemperatur, vorzugsweise von etwa 50⁰C

130036/0612

bis zur Siedetemperatur für die Hydratisierung verwendet. Die verwendete Menge Wasser ist ebenfalls nicht kritisch und beträgt im allgemeinen von etwa 20 g bis etwa 100 g Wasser je g Guargummi oder modifiziertem Guargummi, vorzugsweise etwa 30 ml bis etwa 80 ml Wasser je g Guargummi oder modifiziertem Guargummi.

Die Wasser-Guargummi Lösung läßt man ausreichend lange stehen, bis der Guargummi oder der modifizierte Guargummi mindestens im wesentlichen vollständig und vorzugsweise vollständig hydratisiert ist. Im allgemeinen reichen etwa 5 Minuten bis etwa 2 Stunden aus, um den Guargummi vollständig zu hydratisieren. Mengen von etwa 0,5 g bis etwa 20 g Guargummi, vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 10 g je 100 ml Wasser führen zu einer verdickten, viskosen und fließfähigen Lösung.

Um die für die Entfernung des Wassers aus dem mit Borax vernetzten Guargummi erforderliche Energie möglichst gering zu halten, sollte das Verhältnis Wasser zu Guargummi so niedrig wie möglich sein. Vorzugsweise verwendet man daher die Mindestmenge Wasser für die ausreichende Hydratisierung des Guargummis und läßt dann die Vernetzung und Gelbildung vor sich gehen. Wenn jedoch die Menge Wasser zu gering ist, ist es schwierig, eine vollständige Hydratisierung zu erreichen und die hydratisierte Masse kann zu dick und viskos sein, um die anschließende Ver-

13CU36/0612

BAD ORIGINAL

netzung zu bewirken. Vorzugsweise werden daher für die Hydratisierung etwa 30 ml bis etwa 70 ml und insbesondere etwa 30 ml bis etwa 50 ml Wasser je g Guargummi verwendet.

Um eine vollständige Hydratisierung des Guargummis zu gewährleisten, kann man den Guargummi unter heftigem Rühren zu entionisiertem Wasser geben. Im allgemeinen ist die Hydratisierungsreaktion verhältnismäßig unempfindlich gegen den pH-Wert. Sie erfolgt bei pH-Werten von etwa 2 bis etwa 10 und höher. Am raschesten geht die Hydratisierung jedoch bei pH-Werten von etwa 4 bis etwa 8 und vorzugsweise bei nahezu neutralen oder leicht sauren pH-Werten vor sich. Nach Beendigung der Hydratisierung wird eine wäßrige Lösung, die eine Quelle für Borationen enthält, vorzugsweise in so hoher Konzentration wie möglich, zu der Lösung von hydratisiertem Guargummi gegeben, um diesen zu vernetzen und eine verdickte gelähnliche Masse zu erhalten. Man nimmt an, daß die Vernetzung zwischen den Hydroxylgruppen des hydratisierten Guargummis und den Borationen vor sich geht. Als Quelle für die Borationen kann jedes wasserlösliche Material verwendet werden, das Borationen für die Vernetzung zur Verfügung stellt. Geeignet sind Alkalimetall-, Erdalkalimetall- und Ammoniumsalze von Boratanionen. Brauchbare Boratanionen sind das Tetraborat-, Metaborat- und

130036/0612

30A5225

Perboratanion. Borax (Na₂B₄O .10Η_0) stellt die bezugte Quelle für Borationen dar. Die Konzentrationen an Borax, als Maß für die Konzentration der Borationen, in der wäßrigen Lösung ist nicht besonders kritisch. Im allgemeinen kann die für die Vernetzung erforderliche Konzentration an Borax durch Routineversuche ermittelt oder errechnet werden. Für die meisten Zwecke ist im allgemeinen eine wäßrige Lösung mit etwa 0,1 g bis etwa 20 g Borax und vorzugsweise 1 bis 10 g Borax je 100 g Guargummi der viskosen hydratisieren Guargummilösung ausreichend. Im allgemeinen sollte die Konzentration der Borationen so ausgewählt werden, daß ein leichter stöchiometrischer Überschuß über die Anzahl der vernetzbaren Hydroxylgruppen und andere reaktionsfähige Gruppen des hydratisierten Guargummis vorliegt, da leicht basische pH-Werte die nachfolgende Absorption von Körperflüssigkeiten begünstigen, die selbst leicht sauer sein können. Andere alkalische Substanzen, die die Vernetzungsreaktion nicht beeinträchtigen, können bei der Vernetzungsreaktion zugesetzt werden, um'dem vernetzten Guargummi einen leicht alkalischen pH-Wert von zum Beispiel 7,1 bis 9,0 zu verleihen. Beispiele für alkalische Substanzen sind Natriumbicarbonat, Natriumcarbonat, Alkalimetallphosphate, Alkalisalze von organischen Säuren, wie Natrium- oder Ka?iumsalze der Zitronensäure, Weinsäure und dergleichen Die die Borationen enthaltende wäßrige Lösung wird dem

13Q036/ 12 _BAD ORIGINAL

hydratisieren Guargummi unter ausreichendem Mischen, um eine Homogenisierung zu gewährleisten, rasch zugefügt.

Die Temperatur während der Vernetzung ist nicht besonders knitisch, kann aber im allgemeinen etwa Raumtemperatur

bis etwa 1OO°C und vorzugsweise etwa 35 bis etwa 60 C betragen. Entsprechend ist es nicht notwendig, die wäßrige Lösung der Borationen zu erhitzen, oder zu warten, bis der hydratisierte Guargummi abgekühlt ist, bevor man die borationenhaltige Lösung zum hydratisierten Guargummi

Der pH-Wert während der Vernetzung sollte alkalisch sein, ist aber sonst nicht besonders kritisch. Die Vernetzung verläuft bei pH-Werten im Bereich von etwa 7 bis 11 und vorzugsweise von etwa 7,5 bis etwa 9.

Im allgemeinen ist die Vernetzung in etwa 1 bis etwa 24 Stunden beendet, je nach der Temperatur, dem pH-Wert, dem Grad und der Geschwindigkeit des Vermischens, der Konzentration der Borationen und dergleichen. Die Vernetzung ist beendet, wenn sich die Viskosität der gebildeten verdickten gelartigen Masse nicht weiter ändert. Je nach der für die Hydratisierung des Guargummis verwendeten Menge Wasser beträgt die Viskosität des mit Borax vernetzten Guargummis etwa 50.000 cps bis etwa 150.000 cps. Dementsprechend kann der hydratisierte, mit Borax ver-

130036/0612

netzte Guargummi die Konsistenz eines zusammenhängenden langsam fließenden Gels haben, über eine erste gelbildende oder Gelierungsstufe, in der die verdickte Masse nicht langer gießfähig ist aber keine Dimensionsbeständigkeit aufweist und sich ausbreitet, wenn sie nicht umgrenzt wird, oder über eine zweite Gelierungsstufe, in der das Gel eine gewisse Dimensionsbeständigkeit besitzt und vorübergehend seine Form behält, aber sich ausbreitet, wenn es kürzere Zeit nicht umgrenzt wird.

Die gebildete verdickte Masse aus hydratisiertem, mit Borax vernetzten! Guargummi wird dann durch Erhitzen getrocknet, bis der Wassergehalt auf etwa O bis etwa 20 % und vorzugsweise auf etwa 0 bis etwa 15 Gew.% des getrockneten Produkts verringert ist. Der hydratisierte und vernetzte Guargummi kann in beliebiger herkömmlicher Weise getrocknet werden, zum Beispiel durch Erhitzen mit Wasserdampf, durch Trocknen an der Luft, Vakuumtrocknung oder Trocknung in einem Mikrowellenofen oder mittels einer Kombination dieser Maßnahmen. Besonders bevorzugt und vorteilhaft ist die Trocknung des gelierten Materials durch Gefriertrocknen.

Zum Beispiel kann das gelierte Material dadurch getrocknet werden, daß man es auf eine Trockentrommel bringt und mit Wasserdampf oder einer ähnlichen Vorrichtung erhitzt. Das getrocknete Material liegt in Form einer brüchigen

130036/0612

Schicht oder Masse vor, die sich leicht manuell zerbröckeln läßt oder durch Vermählen in Pulver- oder Flockenform übergeführt werden kann. Vorteilhaft bringt man die getrocknete Masse unter Anwendung von Scherkräften in die Form von sehr dünnen Flocken, die im allgemeinen eine Dicke von etwa 10 bis etwa 200 Mikron und vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 50 Mikron und ein Verhältnis Länge zu Dicke von etwa 10:1 bis etwa 50:1 und vorzugsweise von etwa 30:1 bis etwa 50:1 haben. Wenn die Flocken in dieser Form beim Kontakt mit Wasser, Urin oder einer anderen flüssigen Substanz rehydratisiert werden, stellt die Bildung einer Hautbarriere, das heißt die Bildung eines undurchlässigen Gelfilms auf der äußeren Oberfläche der absorbierenden Teilchen aus mit Borax vernetztem Guargummi, die eine Wanderung der zu absorbierenden Flüssigkeit in das Innere der Teilchen' verhindert, kein wesentliches Problem dar, Auf jeden Fall ist die Bildung einer Hautbarriere nicht annähernd so wahrscheinlich wie bei den absorbierenden Guargummimaterialien des Torr-Patents 3 903 889, weil die absorbierenden Teilchen gemäß der Erfindung vernetzt sind. Entsprechend tritt kein besonderes Problem auf, wenn die getrocknete vei— netzte Guargummimasse in Pulverform übergeführt wird.

Man hat jedoch festgestellt, daß eine besonders bevorzugte Trocknungstechnik das Gefriertrocknen der verdick-

130036/0612

ten Masse aus dem vernetzten Guargummi ist, da hierdurch die absorbierenden Teilchen als trockenes poröses flockiges Material erhalten werden können. Dementsprechend wird erfindungsgeniäß ein poröses, gefriergetrocknetes absorptionsfähiges vernetztes Guargummimaterial erhalten, wenn man Guargummi oder ein Derivat des Guargummis in einem wäßrigen Medium zu .einer viskosen Lösung von hydratisiertem Guargummi dispergiert, die viskose Lösung unter Anwendung hoher Scherkräfte vermischt, bis eine einheitliche homogene Lösung erhalten ist, Borax oder eine andere Borat freisetzende Verbindung unter Rühren zu der homogenisierten Lösung aus hydratisiertem Guai— gummi gibt, bis der hydratisierte Guargummi vernetzt ist und eine verdickte gelähnliche Masse bildet, darauf aus der verdickten Masse eine Schicht bildet, diese zum Gefrieren bringt, anschließend granuliert und das granulierte Material gefriertrocknet.

Nach beendeter Vernetzung wird die verdickte gelierte Masse zur Bildung einer Schicht mit einer Dicke von etwa 10 mm bis etwa 3 cm und vorzugsweise von etwa 10 mm bis etwa 1 cm in eine Schale übergeführt. Die Schicht wird gefroren, granuliert und dann unter Anwendung einer üblichen Gefriertrocknungsvorrichtung getrocknet. Typische Parameter für die Gefriertrocknung sind Kondensatortemperaturen von etwa -73 bis etwa -45°C, vorzugsweise

13 0 0 3 6/0612

von etwa -59 bis etwa -45 C, ein Vakuum von etwa 10 Mikrometer Hg bis etwa 500 Mikrometer Hg, vorzugsweise von etwa. 10 bis etwa 50 Mikrometer Hg und eine Darr- oder Sublimationstemperatur von etwa 10 bis etwa 66 C, vorzugsweise von etwa 32 bis etwa 54 C. Man erhält ein poröses schneeweißes gefriergetrocknetes absorptionsfähiges Material. Dieses poröse Material hat ein Schüttgewicht

3
von etwa 0,01 g/cm oder weniger, vorzugsweise von etwa

3 3

0,005 g/cm bis etwa 0,1 g/cm .

Das getrocknete absorptionsfähige Produkt aus mit Borax vernetzten^ Guargummi gemäß der Erfindung ist geruchlos und nicht toxisch und, ob in Pulver- oder Flockenform oder als gefriergetrocknetes poröses Material, leicht freifließend. Nach seiner Rehydratisierung mit Wasser, Urin oder einer anderen Körperflüssigkeit oder einer wäßrigen Flüssigkeit absorbiert es oder hält es bis zu etwa dem 100-fachen seines Gewichts an Flüssigkeit fest, und ohne Anwendung von äußerem Druck auf das absorbierende System mindestens eine Menge Flüssigkeit, die der Menge Hydratisierungswasser äquivalent ist, die zur Herstellung des hydratisierten Guargummis in der Anfangsstufe des Verfahrens verwendet wurde. Somit können die trockenen absorbierenden Teilchen gemäß der Erfindung bis zum 100-fachen ihres Gewichtes an Wasser festhalten, ohne klebrig zu werden, wobei sie als zusammenhängende

130036/0612

Masse vorliegen, obgleich man ein leichtes Fließen beobachten kann. Wenn die Menge absorbierte Flüssigkeit etwa das 30- bis etwa das 50-fache des Gewichts der getrockneten absorptionsfähigen Teilchen ausmacht, erhält man eine dickere,nicht fließende und verhältnismäßig trockene Masse. Das absorbierende Material gemäß der Erfindung aus mit Borax vernetzten! Guargummi entfaltet seine volle Absorptionsfähigkeit über einen sehr breiten Temperaturbereich, der mindestens die Temperaturen umfaßt, die bei normalen Gebrauchsbedingungen auftreten, zum Beispiel etwa 0 bis etwa 49°C. Das erfindungsgemäße absorptionsfähige Material ist auch gegen Salzlösungen und andere Salze unempfindlich, die bei vielen typischen Anwendungen auftreten, zum Beispiel beim Aufsaugen von Urin bei Verwendung in einer Windel, beim Aufsaugen von Blut oder anderen Wundsekreten bei Verwendung in Verbandmaterial, beim Aufsaugen von Schweiß bei Verwendung in Handschuhen oder ähnlichen Bekleidungsstücken oder Sportartikeln und dergleichen.

Das saugfähige Produkt aus getrocknetem, mit Borax vernetztem Guargummi kann als saugfähiges Material oder als Teil von saugfähigem Material verwendet werden,, indem es einen Teil oder das gesamte saugfähige .Material ersetzt, das üblicherweise in saugfähigen Artikeln verwendet wird, insbesondere in saugfähigen Wegwerfartikeln,

130036/0612

wie Wegwerfwindeln, Damenbinden, Tampons, Verbandmaterial, Sportartikeln, zum Beispiel Stirn- und Handschweißbändern, Handschuhen und Handschuhfuttern und dergleichen, die zum Aufsaugen und Festhalten von Körperflüssigkeiten, wie Urin, Blut, Schweiß, Wundsekreten und dergleichen verwendet werden. Wenn es zum Beispiel als saugfähiger Kern oder eines Teils des saugfähigen Kern einer herkömmlichen gefalteten Wegwerfwindel gemäß der US-Patentschrift 3 893 460 (Karami) verwendet wird, können die saugfähigen Teilchen gemäß der Erfindung einfach auf oder durch den saugfähigen Kern der Windel oder eines anderen saugfähigen Artikels verteilt werden. Außerdem kann die Verteilung der saugfähigen Teilchen aus mit Borax vernetztem Guargummi auf oder durch den saugfähigen Kern gleichmäßig oder beliebig oder nach einem vorbestimmten Muster erfolgen, zum Beispiel in geraden, Wellen- oder gekreuzten Linien oder als Reihe von Punkten, Linien etc.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, das saugfähige Material aus mit Borax vernetztem Guargummi als kontinuierlichen Film zu verwenden, um den Kern eines saugfähigen Artikels zu ersetzen oder zu ergänzen.

Im breitesten Sinne umfassen die saugfähigen Artikel gemäß der Erfindung getrockneten, mit Borax vernetzten

130036/0612

Guargummi in Form von Pulver, Flocken oder poröser Granulate oder in Form eines Films, die von einem Substratmaterial gehalten oder in diesem verteilt sind. Das Substrat ist vorzugsweise elastisch, so daß sich der Artikel in Kontakt mit dem Körper halten läßt, so daß die saugfähigen Teilchen oder der Film aus getrocknetem mit Borax vernetztem Guargummi in Kontakt mit den Körperflüssigkeiten stehen kann, und zwar entweder direkt, oder nachdem diese eine mit dem Körper in Kontakt stehende Decklage passiert haben. Zum Beispiel weist eine Wegwerfwindel für Babys sowie auch für inkontinente Patienten oder eine Damenbinde oder dergleichen gewöhnlich eine mit dem Körper in Kontakt stehende, für Flüssigkeit durchlässige obere Lage, eine für Flüssigkeit undurchlässige untere Lage und eine dazwischen liegende Schicht auf, die aus dem' saugfähigen Material besteht oder dieses enthält. Die für Flüssigkeit durchlässige, mit dem Körper in Kontakt stehende obere oder Decklage, die um die Außenränder und unter die für Flüssigkeit undurchlässige untere Lage gewickelt werden kann, kann zum Beispiel aus gewebten oder nicht gewebten Zellulosefasern oder einem anderen für Flüssigkeit durchlässigen Material bestehen, das ausreichende Naßfestigkeit und mechanische Festigkeit besitzt, so daß es nicht auseinanderbricht oder auseinanderfällt, wenn es mit den Körperflüssigkeiten in Berührung steht oder Druck auf es angewandt wird.

130036/0612

Die für Flüssigkeit undurchlässige untere Lage kann aus jedem in Wasser unlöslichen, filmbildenden Kunststoffmaterial bestehen, zum Beispiel aus Polyethylen, Nylon und dergleichen. Selbstverständlich müssen, wenn die saugfähigen Artikel in Kontakt mit dem menschlichen Körper oder einem tierischen Körper kommen, nichttoxisch und nichtreizend sein.

Die Zwischenschicht oder der saugfähige Kern können allein aus Teilchen des getrockneten mit Borax vernetzten Guargummis bestehen bzw. dem Film,vorzugsweise werden die saugfähigen Teilchen jedoch einfach mit einem Substrat aus hydrophilem Material, wie Zellstoff, Zellulosewatte und dergleichen vermischt oder in diesem verteilt. Gewebe, Papier, synthetische geschäumte Harze oder verfilzte Fasern können ebenfalls als Trägermaterialien für die Teilchen oder den Film aus mit Borax vernetztem Guargummi verwendet werden. Die Menge des saugfähigen Materials aus mit Borax vernetztem Guargummi hängt selbstverständlich vom beabsichtigten Endzweck des saugfähigen Artikels ab. Bei Verwendung in Wegwerfwindeln reicht die Menge an saugfähigem Material aus, die ohne ein Ausfließen mindestens zwei und vorzugsweise fünf Urinierungen oder etwa 250 ml zurückhält. Damit beträgt die Menge des saugfähigen Materials aus mit Borax vernetztem Guargummi etwa 1 g bis etwa 10 g, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 5 g in der saugfähigen Wegwerfwindel.

130036/0612

Außer ihrer Temperaturunempfindlichkeit und ihrer Unempfindlichkeit gegenüber Salzen, die die erfindungsgemäßen saugfähigen Materialien aus mit Borax vernetzten! Guargummi kennzeichnen, haben diese die Fähigkeit, ein Vielfaches ihres Gewichts an Flüssigkeiten, wie Wasser, Urin, Blut, Schweiß und dergleichen in Form eines festen beständigen Gels zurückzuhalten, das absorbierte Flüssigkeit nicht verliert, auch nicht, wenn es mäßigem Druck unterworfen wird, wie er durch das Gewicht eines Kindes ausgeübt werden kann, wenn das saugfähige Material in einer Wegwerfwindel verwendet wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Fähigkeit des saugfähigen Artikels, dem Ausdrücken aufgenommener Flüssigkeit zu widerstehen, wenn Druck von außen angewandt wird, durch die Anwendung und Einverleibung des saugfähigen Materials in vielzellige Strukturen wesentlich verstärkt, die die absorbierten und durch das absorptionsfähige Material in einen Gelzustand übergeführten Flüssigkeiten, die sich in den Hohlräumen der vielzelligen Struktur befinden, umgrenzen. Beispiele für solche vielzellige Strukturen sind zum Beispiel tiefgezogene Kunststoffolien, zum Beispiel KIMCELL, ein Produkt der Kimberly-Clark, oder offenzellige Kunststoff schäume , zum Beispiel SCOTTFOAM, ein vernetzter Polyurethanschaum der.Scott Paper Company. Eine spezifische vielzellige (blasenartige) Struktur, wie sie

.130036/0612

in einer Wegwerfwindel verwendet wird, in der den erfindungsgemäße mit Borax vernetzte Guargummi wirksam verwendet werden kann, ist in der US-Patentschrift 4 055 180 beschrieben.

Aufgrund der Verwendung einer vielzelligen Substratstruktur werden von außen angewandte Kräfte auf die Trägerstruktur und nicht auf das begrenzte Gel angewandt, so daß die absorbierte Flüssigkeit oder das Gel durch äußeren Druck nicht ausgepreßt werden.

Bei Verwendung vielzelliger Trägerstrukturen können die getrockneten vernetzten saugfähigen Teilchen direkt in die Zellen eingebracht oder die Zellen können mit dem hydratisieren vernetzten Gel imprägniert und in situ nach einem der oben beschriebenen Verfahren getrocknet werden, zum Beispiel durch Gefriertrocknung.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

20 g Guargummi (Celanese CMHP, ein carboxyliertes hydroxypropyliertes Guargummiderivat) werden in 2 Liter Wasser von 50 C in einem Reaktionsgefäß dispergiert, das mit einem Heizmantel für Wasserdampf und einem mechanischen Rührer ausgestattet ist. Die Mischung wird 30 Minuten

130036/0612

gerührt, wobei man zu dem Zeitpunkt, an dem der Guargummi völlig hydratisiert ist, durch Zugabe von Wasser verdampftes Wasser ersetzt.

Unabhängig davon wird eine wäßrige Lösung von Borax (Na₃B₄O₇.1OHpO) durch Lösen von etwa 1 g Borax in 20 ml Wasser hergestellt. Die wäßrige Boraxlösung wird langsam zu dem hydratisierten Guargummi gegeben, während dieser sich noch in dem ummantelten Reaktionsgefäß befindet und zur Bildung eines vernetzten Gels sorgfältig gemischt.

Das vernetzte Gel wird in dem ummantelten Reaktionsgefäß mit Wasserdampf erhitzt, bis es trocken ist. Die gewonnene brüchige Masse kann leicht manuell in Flockenform übergeführt werden.

Wenn ein Teil der getrockneten Flocken des mit Borax vernetzten Guargummis in einem Standard 100 ml Griffen-Becher niedriger Form bei 37°C mit synthetischem Urin rehydratisiert wird, vermag er mindestens 50 Teile des synthetischen Urins aufzusaugen, ohne daß er fließt, das heißt er bleibt zusammenhängend und fließt nicht aus dem Becher aus, wenn dieser zur Seite gekippt wird.

Beispiel 2

Gefriergetrocknetes, mit Borax vernetztes absorptionsfähiges poröses Material wird nach dem folgenden Verfahren erhalten:

130036/0612

8 Liter entionisiertes Wasser werden in einem nichtrostenden Stahlreaktionsgefäß, das mit einem Heizmantel für Wasserdampf und einem mechanischen Rührer versehen ist, auf 50 C erwärmt. 80 g des gleichen Guargummis wie er in Beispiel 1 verwendet wurde, werden unter raschem Rühren im Wasser dispergiert. Die viskose hydratisierte Lösung wird in einen mit hoher Scherkraft laufenden Grifford-Wood Mischer übergeführt, wo sie etwa 30 Minuten sorgfältig homogenisiert wird. Eine wäßrige Lösung von 8 g Borax in 300 ml Wasser wird dann rasch zu der homogenisierten Lösung gegeben, wobei man weiterrührt. Das gelierte vernetzte Material mit einer Viskosität von etwa 150.000 cps wird über Nacht gealtert und dann in eine Schale gegeben, um eine Schicht mit einer Dicke von etwa 1 cm zu bilden.

Die Trocknung erfolgt unter Verwendung einer herkömmlichen Gefriertrocknungsvorrichtung mit einer Vakuum-Trockenschrankkammer, die mit Heiz- und Kühlschlangen ausgestattet ist. Die Kammer wird auf etwa 100 Mikrometer Hg oder weniger gehalten. Die Schicht wird bei -45,5°C gefroren. Die Trockentemperatur wird etwa 2 Tage lang auf etwa 38°C gehalten. Das erhaltene Material besteht aus einer porösen, schneeweißen gefriergetrockneten Schicht mit einer Dichte von etwa 0,01 g/cm .

130036/0612

1 g des porösen gefriergetrockneten saugfähigen Materials wird in zerkleinerter Form lose in einen 100 ml Griffen-Becher gegeben, so daß das eingenommene Volumen etwa 50 ml beträgt. Dieses Material nimmt nasch 50 ml synthetischen Urin von 37°C auf und bildet ein festes Gel. Die rehydratisierte Masse könnte noch weitere 50 ml absorbieren, ohne merklich auszulaufen oder abzufließen. Das Gel ist selbst nach mehreren Tagen beständig.

Beispiel 3

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung der Teilchen aus mit Borax vernetztem Guargummi in einer Windelstruktur unter Verwendung einer vielzelligen Schicht zur Aufnahme des saugfähigen Materials.

In jede Zelle eines quadratischen 10x10 cm großen Stücks von KIMCELL, eine in die Form einer Honigwabe tiefgezogene Polyethylenfolie, das heißt eine Folie mit dicht aneinanderliegenden hexagonalen Zellen (ein Produkt der Kimberly-Clark), wird eine geringe Menge von etwa 4 mg der gemäß Beispiel 1 getrockneten Schicht in Flockenform gefüllt. Insgesamt werden 320 mg des mit Borax vernetzten Guargummis verwendet.

Dann wird synthetischer Urin zugegeben, bis insgesamt 19 g von den 320 mg Absorptionsmittel aufgesaugt sind

130036/0612

und ein festes Gel gebildet ist. Die Beständigkeit des Gels wird unter Anwendung eines Standard-Windeltrockentests wie folgt bestimmt:

Eine Standard-Windeldecklage wird über die KIMCELL-Schicht gelegt. Dann wird ein Stück Filterpapier unter einem

2
Haltedruck von 0,035 kg/cm über die Windeldecklage gelegt und das Ganze wird umgedreht. Das Gewicht Wasser, das vom Stück Filterpapier aufgenommen wird und ein Maß für die Rücknässung darstellt, beträgt nur eine Spur von etwa 1 g.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellter, hydratisierter, mit Borax vernetzter Guargummi in die Zellen einer KIMCELL Schicht gebracht und nach mehrstündigem Altern nach dem Verfahren des Beispiels 2 gefriergetrocknet. Das erhaltene Material, bei dem jede Zelle mit dem porösen saugfähigen Guargummi gefüllt ist, vermag mehr als das 60-fache des Gewichts des Absorptionsmittels an synthetischem Urin aufzusaugen und festzuhalten.

Beispiel 5

20 g modifizierter Guargummi (Celanese CMHP) wird langsam unter heftigem Mischen zu 1000 ml entionisiertem Wasser

130036/0612

von 10 C gegeben, wobei man etwa 30 Minuten mischt, um eine gute Dispersion zu erhalten. Die Temperatur wird dann auf 49°C erhöht, um die Hydratisierung zu beendigen. Eine zuvor hergestellte Boraxlösung von 2 g Borax in 20 ml entionisiertem Wasser wird zu dem hydratisierten Guargummi gegeben, und es wird 10 Minuten rasch gerührt. Während dieser Zeit bildet sich das Gel. Die vernetzte Gelmasse wird in einen Becher übergeführt, wo man sie absetzen und an der Luft abkühlen läßt. Die ausgebreitete Masse läßt man bei Raumtemperatur an der Luft trocknen. Das getrocknete absorptionsfähige Material vermag mehr als das 50-fache seines Gewichts an Wasser zu absorbieren und festzuhalten, wobei das Gel ziemlich fest bleibt.

Beispiel 6

20 g des in Beispiel 1 verwendeten Guargummis werden wie dort unter Verwendung von 2 Liter Wasser von 50⁰C hydratisiert. Die erhaltene Dispersion wird zur Imprägnierung eines Polyurethanschwammes mit den Abmessungen 15x25x10 cm (Dicke) verwendet, so daß dieser 200 % seines Gewichts aufnimmt. Der imprägnierte Schwamm wird dann mit einer wäßrigen Lösung von 2 g Borax in 20 ml entionisiertem Wasser behandelt. Das Produkt wird darauf wie in Beispiel 2 gefriergetrocknet.

130036/0612

-33- 30A5225

Beispiel 7

Die Beispiele 1, 2, 3, 5 und 6 werden unter Verwendung der folgenden Materialien wiederholt:

(1) Polyvinylalkohol

(2) Gummiarabikum

(3) Gummiakazia

(4) Galactose

(5) Peptin

Beispiel 8

Dieses Beispiel erläutert die Fähigkeit von mit Borax vernetztem Guargummi unter Aufnahme saurer Lösungen, zum Beispiel von Urin, zu hydratisieren und zu gelieren, wenn er mit alkalischen Materialien vermischt ist.

Wie in Beispiel 2 hergestelltes, mit Borax vernetztes gefriergetrocknetes absorptionsfähiges Material wird mit einem alkalischen Material, zum Beispiel Na^PoO-m» M_Qn vermischt. Das alkalische Material ist in einer Menge vorhanden, die ausreicht, um Säuren in Lösungen, wie in menschlichem Urin, zu neutralisieren. Die Mischung kann mehr als das 50-fache ihres Gewichts an Urin absoi— bieren.

130036/0612

Zwar wurde die Erfindung anhand von Guargummi beschrieben, es ist jedoch klar, daß auch andere äquivalente Materialien verwendet werden können, das heißt cis-1,2-Diolpolysaccharide wie in Beispiel 7. Diese Materialien sind bekannt und umfassen Gummi vom Johannisbrotbaum, Gummiarabikum, Gummiakazia, Algine, Peptine und Hemizellulosen, die cis-1,2-Diole enthalten, wie Rharnnose, Mannose und Galactose. Außerdem können Polyvinylalkohole, einschließlich partiell hydrolysiertem Polyvinylacetat in gleicher Weise wirken wie die zuvor genannten cis-1,2-Diole.

Scha:kö

130036/0 612

Claims

In trockener Form vorliegendes saugfähiges Material und seine Verwendung in saugfähigen Artikeln Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines saugfähigen Materials in trockener Form, dadurch gekennzeichnet, daß man ein cis-1,2-Diol-polysaccharid und Wasser ausreichend lange mischt, daß dieses mindestens im wesentlichen vollständig hydratisiert wird, zu diesem hydratisierten Material eine wäßrige Lösung mit einer Quelle für Borationen gibt und das vernetzte verdickte gelierte Material entwässert.

130036/0612

ORIGINAL INSPEGl ED

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysaccharid aus Guargummi besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die verdickte Masse durch Gefriertrocknen entwässert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Hydratisierung des cis-1,2-Diols verwendete Menge Wasser etwa 30 bis etwa 100 Teile je Teil des Diols beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Guargummi aus carboxymethyliertem hydroxypropylierten Guargummi besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das saugfähige Material in Flockenform überführt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man ein cis-1,2-Diol-polysaccharid in einem wäßrigen Medium dispergiert, die viskose Lösung des hydratisierten Polysaccharids unter Anwendung hoher Scherkräfte mischt, bis eine einheitliche homogene

130036/0612

Lösung erhalten ist, Borax oder eine andere Borationen freisetzende Verbindung unter Rühren zu der homogenisierten Lösung des hydratisieren Polysaccharids gibt, die verdickte gelierte Masse aus hydratisiertem vernetzten Polysaccharid auf ein Substrat gibt und sie zu einem porösen saugfähigen vernetzten Polysaccharidmaterial gefriertrocknet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gefriertrocknung bei Kondensatortemperaturen von etwa -45 bis -101 C, einem Vakuum von etwa 10 bis etwa 500 Mikron Quecksilber und einer Temperatur von etwa 10 bis 66°C durchführt..

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus einem vielzelligen Substrat besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das vielzellige Substrat aus einer tiefgezogenen Kunststoffolie besteht, in deren eingestanzte Zellen die verdickte gelierte Masse eingebracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das vielzellige Substrat aus einem offenzelligen Kunststoffschaum besteht, der mit der verdickten gelierten Masse imprägniert wird.

130036/0612

12. Die Verwendung des saugfähigen Materials nach Anspruch 1 bis 6 in Verbindung mit einem elastischen Substrat, das in Kontakt mit einem menschliehen oder tierischen Körper steht, so daß das saugfähige Material vom Körper ausgeschiedene Flüssigkeiten zu absorbieren vermag.

13. Die Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Substrat mit einer für Flüssigkeit durchlässigen, mit dem Körper in Berührung stehenden Decklage Überdeckt ist.

14. Die Verwendung des saugfähigen Materials nach Anspruch 1 bis 6 in einer Wegwerfwindel.

15. Die Verwendung des saugfähigen Materials nach Anspruch 1 bis 6 als Zwischenschicht zwischen einer oberen mit dem Körper in Berührung stehenden, für Urin durchlässigen Decklage und einer unteren für Flüssigkeit undurchlässigen Decklage in einer Wegwerfwindel.

16. Die Verwendung nach Anspruch 15, in der die Zwischenschicht eine Schicht aus hydrophilen Fasern umfaßt,

■ die das saugfähige Material trägt.

130036/0612

17. Die Verwendung nach Anspruch 16, wobei das saugfähige Material in der Faserschicht verteilt ist.

18. Die Verwendung nach Anspruch 15, in der die Zwischenschicht eine vielzellige Substratschicht umfaßt, in deren Zellen'.-das saugfähige Material enthalten ist.

19. Die Verwendung des saugfähigen Materials nach Anspruch 1 bis 6 in Verbandmaterial zum Aufsaugen von Blut.

20. Die Verwendung des saugfähigen Materials nach Anspruch 1 bis 6 in einer Damenbinde.

130036/0612