DE3617881A1

DE3617881A1 - Absorbierender artikel und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3617881A1
Application number: DE19863617881
Authority: DE
Inventors: Takatoshi Wakayama Kobayashi; Minoru Utsunomiya Tochigi Nakanishi; Akira Utsunomiya Tochigi Sakurai
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1985-05-29
Filing date: 1986-05-28
Publication date: 1986-12-04
Also published as: US4721647A; FR2582681B1; JPH0558030B2; JPS61275355A; GB8613040D0; HK53990A; PH21341A; ES8706869A1; GB2176815B; ES555424A0; FR2582681A1; KR910008763B1; SG37390G; GB2176815A; KR860008867A; MY100418A

Description

Absorbierender Artikel und Verfahren zu seiner Herstellung 3617881

Die Erfindung betrifft einen absorbierenden Artikel sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Im besonderen handelt es sich um einen absorbierenden Artikel, bei welchem zumindest ein Teil eines wasserabsorbierenden Polymeren diskontinuierlich mit einem faserigen Basismaterial verbunden ist, wobei das Basismaterial hiervon umgeben ist, so daß ein Ausfallen des wasserabsorbierenden Polymeren aus dem faserigen Basismaterial verhindert wird, während die Absorptionsfähigkeit des wasserebsorbierenden Polymeren erhalten bleibt, ohne daß sich digs auf das Anfühlungsvermögen (die Geschmeidigkeit) des faserigen Basismaterial auswirkt, nachdem es mit dem wasserabsorbierenden Polymeren verbunden ist. Das Material eignet sich für den Einsatz als Hygieneartikel und medizinische Artikel wie etwa Damenbinden, Wegwerfwindeln sowie Bandagen wie auch als Frischhaltematerialien für Gemüse usw. und auch als wasserhaltendes Material, das Anforderungen an die Absorptionsfähigkeit und die Rückhaltefähigkeit von Flüssigkeit erfüllt auf dem Gebiet der Landwirtschaft,der

20 Forstwirtschaft, des Bauwesens usw.

Wasserabsorbierende Polymere, die in der Lage sind, Wasser in einer Menge vom Zehnfachen bis zu mehreren Hundertfachen ihres eigenen Gewichts zu absorbieren, sind in letzter Zeit entwickelt worden und werden in hygienischen Artikeln wie etwa Damenbinden und Papierwindeln wie auch als Wasserrückhalte und Wasserabsorptionsmaterialien auf dem Gebiet der Landwirtschaft, der Forstwirtschaft und im Bauwesen eingesetzt.

Die wasserabsorbierenden Materialien, die gegenwärtig im Einsatz sind, liegen im allgemeinen in granulierter Form vor. Wegen dieser granulierten Form werden sie zwischen Papierschichten gehalten, stehen in Kontaktbindung in Form einer Mischung mit Zellstoff durch Prägen oder ähnliches, oder

durch Wärmeschmelzen mit einem thermoplastischen Harz oder ähnlichem, zur Bildung eines Zusammengesetzen Gegenstandes, was in den meisten Fällen des praktischen Einsatzes zutrifft. Sie werden dementsprechend eingesetzt, nachdem man ihre Form geändert hat in Schichten, Filme oder ähnliches. Aber auch nachdem man einen solchen Zusammengesetztn Gegenstand hergestellt hat, kann das Herausfallen des Polymeren nicht verhindert werden. Im Fall des durch Wärmeverschmelzung hergestellten zusammengesetzten Gegenstandes ist das Herausfallen des Polymeren nicht häufig, da das Polymere mit dem thermoplastischen Harz überzogen ist, wobei jedoch der Kontakt des Polymeren mit einer Flüssigkeit wie Wasser blockiert ist, was in nachteiliger Weise dazu führt, daß die Wasserabsorptionsfähigkeit extrem schlecht ist.

Es sind viele Vorschläge gemacht worden, um diese Nachteile au überwinden und einen absorbierenden Artikel zur Verfügung zu stellen, aus welchem kein Polymeres herausfällt wie etwa diejenigen in der Form eines Filmes oder einer Faser. Der absorbierende Artikel in der Form einer Folie besitzt jedoch eine schlechte Absorptionsgeschwindigkeit, da die Oberfläche gering ist und andererseits ist auch die Geschmeidigkeit beschränkt infolge des Vorliegens des planaren Polymeren. Andererseits ist der absorbierende Artikel in Faserform schlecht hinsichtlieh seiner Gelfestigkeit in einem gequollenen Zustand, obwohl die Geschmeidigkeit hier zufriedenstellend sein kann. Dementsprechend ist es noch nicht gelungen, einen absorbierenden Artikel zu schaffen, der eine gute Absorptionsfähigkeit aufweist und aus welchem das Polymere mit Sicherheit

30 nicht herausfällt.

Es sind andere Vorschläge gemacht worden einschließlich eines Verfahrens, bei welchen ein wasserlösliches Polymeres, das sich in ein wasserabsorbierendes Poymeres umsetzen läßt, wie etwa (Meth) Acrylsäure oder deren Salze auf ein Basismaterial aus hydrophilen Zellulosefasern aufgebracht wird, worauf man anschließend das Monomere polymerisiert (Japanische Patent-

enleeunes-

veröffentlichung Nr. 500, 546/82 und Japanische'Of fenlegungsschrift Nr. 204, 975/84). Da jedoch das Basismaterial hydrophil ist, neigt das Monomere dazu, in das Innere des Faserbasismaterials einzudringen, so daß der Durchmesser der Kapilaren zwischen den Fäden vermindert wird, was zu einer schlechten Absorptionsfähigkeit führt und im besonderen zu einer geringen Absorptionsgeschwindigkeit. Auch wenn der Auftrag auf die Oberfläche des Basismaterials gemacht wird, ohne daß ein Eindringen in das Innere erfolgt, wird das Monomere in einem naßgesprühten Stadium über die Oberfläche gebunden und polymerisiert, so daß sich häufig eine planare (schichtförmige) Ausbildung ergibt. Hieraus ergibt sich, daß nach der Quellung des Polymeren mit einer Flüssigkeit sich eine blockierende Membran auf der Oberfläche der Faser ausbildet, die das Eindringen der Flüssigkeit in das Innere des absorbierenden Partikels blockiert, so daß eine schlechte Absorptionsfähigkeit gegeben ist.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen absorbierenden Artikel zu schaffen, der gute Absorptionsfähigkeiten besitzt und aus welchem das Polymere nicht herausfallen kann, wobei die gute Geschmeidigkeit des Artikels erhalten bleiben soll.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches gegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Gemäß der Erfindung wurde ein absorbierender Artikel geschaffen, der eine ausgezeichnete Absorptionsfähigkeit besitzt und bei welchem das Polymere nicht herauszufallen vermag. Der absorbierende Artikel hat einen solchen Aufbau, daß das wasserabsorbierende Polymere an ein faseriges Basismaterial in einem solchen Stadium gebunden ist, daß zumindest ein Teil des wasserabsorbierenden Polymeren das faserige Basismaterial im wesentlichen in der Form von diskontinuierlichen Kugeln

umgibt, die an das Basismaterial gebunden sind, so daß die polymeren Partikel ihre Absorptionsfähigkeit voll wirken lassen können, während andererseits das Polymere auch in gequollenem Zustand nicht herausfällt. Damit wurde die gestellte Forderung in einer vorzüglichen Weise gelöst.

Der absorbierende Artikel gemäß der Erfindung umfaßt ein Basismaterial aus Fasern, von denen ein Teil oder alle hydrophob sind, sowie ein wasserabsorbierendes Polymeres, von dem ein Teil oder alles in der Form von im wesentlichen kugelförmigen Partikeln vorliegt, die an die Fasern gebunden sind und diese umgeben.

Die in dem erfindungsgemäßen Artikel enthaltenen polymeren Partikel sind auf den hydrophoben Fasern gehalten und umgeben im Querschnitt die hydrophoben Fasern. Hieraus ergibt sich, deß die Fasern in die polymeren Partikel eingesteckt erscheinen. Die polymeren Partikel sind durch das Basismaterial verstreut, so daß sie einzeln und getrennt voneinander angeordnet sind. Darüber hinaus sind sie an die Fasern in der Form von sphärischen oder ellipsoiden Perlen gebunden, die nacheinander aufgereiht sind etwa in der Form eines Rosenkranzes.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschsibung bevorzugter Ausführungsformen,

Die Fasern umfassen 5 Gewichtsprozent oder mehr, vorzugsweise 50 Gewichtsprozent oder mehr an hydrophoben Fasern. Die hydrophoben Fasern bestehen aus Fäden mit einem fortschreitenden Kontaktwinkel gegen ein cm Wasser von 50 bis 100 °. Sie sind ausgewählt aus Polyesterfasern, Polyprophylenfasern und konjugierte Doppelbindungen enthaltenden Fasern aus Polyäthylen und Polypropylen.

Man erhält den erfindungsgemäßen Artikel durch ein Verfahren, gemäß welchem man eine wässrige Lösung eines wasserlöslichen äthylenischen ungesättigten Monomeren auf das Basismaterial

aufbringt, so daß ein Teil der Lösungstropfen sich um die Fasern herumlegt und an diese bindet, das Monomere polymerisiert zur Erzeugung des wasserabsorbierenden Polymeren und den sich hieraus ergebenden Artikel trocknet.
5

Der erfindungsgemäße Artikel wird in anderen Worten definiert als ein Artikel, der ein faseriges Basismaterial umfaßt, sowie ein wasserabsorbierendes Polymeres, das an dieses Basismaterial gebunden ist, wobei zumindest ein Teil des wasserabsorbierenden Polymeren das Basismaterial in der Form von im wesentlichen als Kugeln ausgebildeten Elementen umgibt, die getrennt oder diskontinuierlich mit dem Basismaterial verbunden sind.

Das gemäß der Erfindung verwendete Polymere ist wasserunlöslich.

Man kann den erfindungsgemäßen absorbierenden Artikel nach einem Verfahren herstellen, das die folgenden 3 Schritte (l), (2) und (3) umfaßt.

(1) Eine wässrige Lösung eines wasserlöslichen, äthylenischen ungesättigten Monomeren, das sich in ein wasserabsorbierendes Polymeres umsetzen läßt, wird auf ein faseriges Basismaterial aufgebracht, das eine hydrophobe Faser enthält, um eine Zusammensetzung zu erhalten mit wässrigen monomeren Tropfen, die diskontinuierlich verteilt sind, wobei zumindest ein Teil der Tropfen das faserige Basismaterial einhüllt.

(2) Das Monomere in der erhaltenen Zusammensetzung wird in ein wasserabsorbierendes Polymeres in der Atmosphäre umgesetzt, ohne daß die Polymerisation behindert wird nach einem bekannten Polymerisationsverfahren, um dadurch die wässrige wasserabsorbierende Zusammensetzung zu erhalten.

(3) Anschließend wird die erhaltene wasserabsorbierende Zusammensetzung getrocknet, um dadurch den angestrebten absorbierenden Artikel zu erhalten.

Der Aufbau des faserigen Basismaterials ist wichtig, um einen solchen Zustand zur Verfügung zu stellen, bei welchem zumindest ein Teil der wasserabsorbierenden polymeren Partikel das faserige Basismaterial umhüllt. Im besonderen überträgt der Einschluß einer hydrophoben Faser in die Schicht aus dem faserigen Basismaterial eine solche hydrophobe Natur auf das faserige Basismaterial, daß hierdurch zusammen mit einer Oberflächenspannung ein Stadium erreicht wird, bei welchem die Faser in Form von im wesentlichen kugelig ausgebildeten Partikeln (Kugeln oder Ellipsoide) vollständig eingehüllt ist, wenn eine wässrige monomere Lösung auf das faserige Basismaterial aufgebracht wird. Das faserige Basismaterial kann 5 Gewichtsprozent oder mehr einer hydrophoben Faser von 50 bis 100 ,vorzugsweise 60 bis 95 , bezüglich des fortschreitenden Kontaktwinkels der Fäden gegen Wasser, d. h. desen K.on-

taktwinkel gegen 1 cm eines ionenausgetauschten Wassertropfens enthalte. Die verwendbaren hydrophoben Fasern umfassen Polyester, Polyprophylen sowie konjugierte Doppelbindungen enthaltende Fasern. Diejenigen Basismaterialen, die im wesentliehen die soeben zuvor erwähnten hydrophoben Fasern enthalten, werden bevorzugt. Anstatt einer solchen hydrophoben Faser kann auch eine hydrophile Faser wie etwa Rayon eingesetzt werden, die in eine hydrophobe Faser verwandelt ist, indem auf die Oberfläche ein Schlichtmittel aufgetragen ist wie z. B.

25 Kolophonium-Typ oder ein Alkylketen-Dimer-Typ sowie ein cationisches oberflächenaktives Mittel oder ähnliches.

Eine wässrige Monomerlösung wird auf das faserige Basismaterial mit dem obigen Aufbau aufgebracht und wird der Polymerisation unterworfen, so daß sich ein Stadium ergibt, in weichern die polymeren Partikel die Faser fest umhüllen. Somit fällt aus dem absorbierenden Artikel im wesentlichen nichts von dem Polymeren aus, auch wenn ein gequollener Zustand erreicht ist.Durch die Verteilung des Polymeren in Form von im wesentlichen ku^-elförmigen Partikeln (Kugeln oder Ellipsoiden) wird der Oberflächenbereich der polymeren Masse erhöht. Darüber hinaus gestattet die Abwesenheit einer planaren kontinuierlichen Polymerschicht, daß die Absorptionsfähigkeit des Polymeren in den:

- lü -

absorbierenden Artikel in hinlänglicher Weise wirksam ist. Somit kann überdies eine höhere Absorptionsfähigkeit sichergestellt werden. Wenn eine hydrophobe Faser mit einem Kontaktwinkel von 100 ° oder mehr gegen Wasser eingesetzt wird, ist die Wasserabstoßung der Faser zu groß, was dazu führt, daß die polymeren Partikel die Faser nicht hinlänglich umschließen, sondern lediglich unabhänig auf der Oberfläche der Faser oder zwischen den Fasern vorliegen, obwohl sie in Kugelform ausgebildet sind. Wenn eine Faser eingesetzt wird mit einem Kontaktwinkel von 50 oder weniger, so benetzt die wässrige Monomerlösung die gesamte Faser, so daß der erfindungsgemäße Zweck nicht erreicht werden kann.

Es kann jedes wasserlösliche äthylenische ungesättigte Monomere eingesetzt werden, das auf das faserige Basismaterial aufgebracht ist, welches einen Anteil an hydrophoben Fasern insoweit enthält, als es in ein wasserabsorbierendes Polymeres umgesetzt werden kann und nach der Trocknung eine gute Absorptionsfähigkeit besitzt. Im allgemeinen vermag ein wasserlösliches äthylenisches ungesättigtes Monomere eine solche Fähigkeit zur Verfügung zu stellen, wenn es eine funktionale Gruppe besitzt, die abgeleitet ist von einer Carboxylsäure oder deren Salze, Phosphorsäure oder deren Salze oder einer Sulfonsäure oder deren Salze. Spezielle Beispiele solcher Monomere umfassen (Meth) Acrylsäure und deren Salze, Vinylsulfonsäure und deren Salze sowie Vinylphosphonsäure und deren Salze. (Meth) Acrylsäure und deren Salze werden bevorzugt. Das zu erhaltende Polymere kann etwa ein Homopolymeres oder ein Copolymeres eines Monomeren wie vorerwähnt sein, oder ein Graftpolymeres von Stärke oder Zellulose mit einem oben erwähnten Monomeren oder ähnliches.

Um die Absorptionswirksamkeit zu erhöhen, kann ein Quervernetzungsmittel oder ein Zusatz dem Monomeren beigefügt werden. Quervernetzungsmittel, die Verwendung finden, sind vorzugsweise wasserlösliche Verbindungen mit 2 oder mehr funktionalen Gruppen, die in der Lage sind zu reagieren mit einer funktionalen Gruppe einer Carboxyl-, Phosphor, Sulfonsäure oder

ähnlichem, wobei die folgenden Beispiele ευ nennen sind wie etwa wasserlösliche polyfunktionale, äthylenische ungesättigte Monomere wie etwa Methylenbisacrylatnid, Äthylenglycol di (Meth)acrylat und Polyäthylenglycol, die (Meth)Acrylat; Polyglycidyläther wie Äthylenglycol, Diglycidylather und Polyäthylenglycol-Diglycidyläther; Polyole wie Glyzerin und Pentaerythritol sowie Polyamine wie etwa Äthylendiatnin.

Beispiele für Zusätze umfassen fein verteilte Füllmittel wie Talcum, Ton und Diatomeenerde.

Jede beliebige Technik kann eingesetzt werden alsVerfahren, um die obige wässrige Monomerlösung auf das faserige Basismaterial aufzubringen, das eine hydrophobe Faser insoweit enthält, daß nach Art und Menge bei dem Aufbr-ingen zumindest eines Teils des wasserabsorbierenden Polymeren dieses das faserige Basismaterial in einer diskontinuierlichen Form einhüllt. Beispielsweise kann hierfür ein bekanntes Druckverfahren wie ein Siebdruck· oder ein Gravurdruckverfahren, eine

20 Atomisier- oder Sprühtechnik, etwa als Spray, oder eine

sonstige Technik eingesetzt werden. Um die Wirksamkeit des Auftrags zu erhöhen, kann ein die Polymerisation nicht beeinflussendes, die Viskosität änderndes Modifikationsmittel oder ein Schäumungsmittel Verwendung finden. Ein Musterdruck, der sich für den Einsatz bei dem absorbierenden Artikel eignet, kann ausgeführt werden.

Die wässrige Monomerlösung, die auf das faserige Basismaterial mit Anteilen hydrophober Fasern aufgebracht wird, wird nach einem bekannten Verfahren polymerisiert und in ein wasserabsorbierendes Polymeres umgewandelt. Damit entsteht der absorbierende Artikel. Die Polymerisation ist beispielsweise mit Wärme, Licht, beschleunigten Elektronikstrahlen, Strahlung, Ultraviolettstrahlen oder ähnlichem möglich. Damit die Polyrnerisation rasch und durchgreifend fortschreiten kann, ist es erstrebenswert, die Polymerisation in einer polymerisationsinaktiven Atmosphäre wie einem Stickstroffstrom zu bewirken. Es ist erforderlich, einen wasserlöslichen Kadikal-Polymeri-

- Ί1 -

sations-Initiator bei der Wärmepolymerisation hinzuzufügen, oder einen wasserlöslichen Initiator, der in der Lage ist, Radikale mit Hilfe von Licht oder ultravioletten Strahlen bei der Photopolymerisation oder der Ultraviolett-Polymerisation zu der wässrigen monomeren Lösung. Nach der Polymerisation kann der sich ergebende wasserabsor-bierende Artikel mit Hilfe von heißer Luft, Mikrowellen, Infrarotstrahlen oder ähnliche!. getrocknet werden.

Der absorbierende Artikel gemäß der Erfindung kann, da die durch die polymeren Partikel gebildeten starren Bereiche diskontinuierlich über das faserige Basismaterial gebildet werden, aufgrund der diskontinuierlichen Bindung der polymeren Partikel, indem diese die Faser umhüllen, hergestellt werden ohne nachteiligen Einfluß auf das Anfühlungsvermögen einschließlich der Geschmeidigkeit, die dem faserigen Basismaterial eigen ist. Somit läßt sich der erfindungsgemäße Artikel vorteilhaft als hygienischer oder medizinischer Artikel einsetzen,

Der erfindungsgemäßfe absorbierende Afrtikel, der durch den Αι?'⁵⁵· trag einer wässrigen Lösung eines äthylenischen ungesättigten Monomeren auf ein faseriges Basismaterial,das mindestens teiJ weise eine hydrophobe Faser enthält Und das Polymerisieren den Monomeren gebildet wird, zeichnet sich aus durch eine bemerkenswert verringerte Eigenschaft des Ausfallens des Polymeren aus dem Basismaterial, da das wasserabsorbierende Polymere diskontinuierlich auf und um die Oberfläche der Faser des Basismaterials herum in Form von sphärischen oder ellipsoiden Perlen gebunden ist, wobei die Faser umhüllt ist, ohne daß die Gesamtfaser des Basismaterials hiervon überzogen ist. DA das Polymere nicht in einer ebenen Schicht, sondern als frei verteilte Kugeln vorliegt, ist die Oberfläche des Polymeren pro Masseneinheit so groß, daß die Absorptionskapazxtät und -geschwindigkeit des Polymeren erheblich verbessert ist verglichen mit den herkömmlichen Materialien dieser Art.

Der Anteil des Polymeren, das etwa in der Form von Froschlaich gebunden ist, sowie des Polymeren, das in der Form von Perlen gebunden ist, und die Größe des polymeren Granulats können verändert oder gesteuert werden durch die Anteile der hydrophilen und hydrophoben Fasern in der Faserschicht des Basismaterials. Die Absorptionswirksamkeit kann verändert werden in Abhärgigkeit von den Eigenschaften, die an das Produkt gestellt werden. Der interpolymere Abstand, die Bindungsdichte und Partikelgröße des Polymeren können verändert werden durch die Veränderung der Abstände innerhalb der Faserschicht des Basismaterials. Da die Quellzwischenräume des Polymeren hierdurch verändert werden können, läßt sich die Absorptionswirksamkeit des Polymeren steuern. Die Menge und die Position des aufgetragenen Polymeren können musterhaft verändert werden, wenn das Monomere etwa durch einen Druckvorgang oder ähnliches aufgetragen wird. Hierdurch wird eine wirksamere Funktion des Polymeren ermöglicht, wenn nur die Menge des auftragenen Polymeren musterhaft aufgetragen wird entsprechend den jeweiligen Positionen, die einem solchen Bereich entsprechen, wo eine große Menge Flüssigkeit zurückgehalten werden soll,und anderen Bereichen im Fall einer Windel, einer Damenbinde und ähnlichem.

Ein besseres Anfühlungsvermögen mit einer guten Geschmeidigkeit ohne rauhe Oberfläche können sichergestellt werden im Gegensatz zu solchen Materialien mit einem planaren Polymeren, das sich durch eine kleine Zahl von großen Knoten auszeichnet. Dies beruht auf einer Configuration mit einer g-roßen Zahl von kleinen Knoten, welches in Realität gesetzt wird durch das wechselweise Auftreten von starren Bereichen des Polymeren und nicht starren Bereichen der Fasern selbst in kurzen Abständen. Dies ist möglich, da die kugelige Ausbildung des Polymeren in der Form von Kugeln diskontinuierlich mit den Fasern verbunden werden kann. Im Hinblick hierauf muß, wenn ein gutes Anfühlungsvermögen zusammen mit einer hohen Geschmeidigkeit erreicht werden soll, lediglich eine große Menge hydrophober Fasern eingeschlossen werden, während bei einer angestrebten Elastizität lediglich eine große Menge hydrophiler Fasern eingeschlossen werden muß.

Die für ein Produkt erforderliche Ab&orpltione^r./ir.UsamKeit ist unterschiedlich in Abhängigkeit von der Art des Produktes, d. h. ob es sich um eine Papierwindel oder eine Üamenbinde handelt. Die Absorptionskapazität beispielsweise einer Windel kann erhöht werden durch die Verwendung eines Basismaterials, das 90 % oder mehr einer hydrophoben Faser enthält. Andererseits kann beispielsweise eine Damenbinde, die eine geringe Flüssigkeitsabsorptionskapazität haben kann, ein Basismaterial aufweisen, das im wesentlichen aus hydrophilen Fasern zusarnmengesetzt ist, die durch Rayon repräsentiert sind. Eine Elastizität kann sichergestellt werden durch den Einschluß beispielsweise von 30 % oder mehr einer hydrophilen Faser.

Ein Schichtstoff aus einer hydrophilen Faserschicht und einer hydrophoben Faserschicht in zwei Lagen kann ebenfalls verwendet werden. In diesem Fall wird ein Benetzbarkeitsgradient eingestellt zwischen der oberen und der unteren Schicht des Basismaterials. Dies ist einsetzbar für die Erleichterung der Flüssigkeitsddffusion, oder um einen Unterschied der Ab-Sorptionswirksamkeit zwischen den oberen und unteren Bereichen zur Verfügung zu stellen. Somit ist die Vielseitigkeit des Absorptionsartikels erhöht. Dementsprechend kann der absorbierende Artikel gleichermaßen für verschiedene Zwecke eingesetzt werden, indem man den Aufsatz des Basismaterials entsprechend variiert.

Insgesamt stellt der absorvierende Artikel gemäß der Erfindung eine überraschende Verbesserung im Hinblick auf den Stand der Technik dar, im besonderen was das Anfühlungsvermögen durch die Haut des Benutzers angeht.

Nachfolgend sollen die Zeichnungen kurz beschrieben werden:

Die Zeichnungen stellen Elektronenmikrosk<p-Fotografien des absorbierenden Artikels dar, wie man ihn gemäß Beispiel 1 erhält. Die Figuren 1, 2 und 3 sind Fotografien durch ein Elektronenmikroskop des erfindungsgemäßen Artikels, die man erhält, indem man ein Monomeres auf die Fasernschichten (A), (B) bzw. (C) aufsprüht.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung in größerem Detail erläutern.

Beispiel 1 5

Eine wässrige Natrium-Acrylat-Lösung mit einem Feststoffgehalt von 40 Gewichtsprozent und einem Neutralisationsgrad von 70 mol % wurde hergestellt. Ein Gewichtsprozent (bezogen auf das

. Natrium
Natrium-Acrylat-Monomere.) -Per sulfat und 500 ppm (bezogen auf das Natrium-Acrylat-Monomere) Methylenbisacrylamid wurden in der Lösung aufgelöst. Hierauf wurde Stickstoff in die Lösung eingeblasen, um den gelösten Sauerstoff zu entfernen. Die sich ergebende Lösung wurde gleichförmig auf eine hydrophobe Faserschicht (A), bestehend aus nur einer konjugierte Doppelbindungen enthaltenden PeLyäthylen-Polypropylenf aser (ES-Faser), eine Faserschicht (B),bestehend aus jeweils gleichem Gewicht einer konjugierte Doppelbindungen enthaltenden Polyäthylen-Polypropylen-Faser (ES-Faser) und Rayon, sowie eine hydrophile Faserschicht (C), bestehend nur aus Zellulose aufgesprüht, wo-

2 bei jede ein Basisgewicht von 45 g/m besaß, und zwar mit einer Sprühdose um jeweils ein Basisgewicht von 150 g/m zur Verfü-

2 gung zu stellen (Menge des aufgetragenen Polymers: 60 g/m ),

Die Schicht (C) wurde als Kontrolle verwendet.

Man ließ die mit dem Monomeren überzogenen Schichten in einem Ofen bei 70 ° C, der vollständig mit Stickstoff ausgespült war, 20 Minuten stehen, um die Polymerisation zu bewirken. Hiernach wurden die sich ergebenden Zusammensetzungen unter vermindertem Druck bei 100 ° C getrocknet, um die absorbierenden Artikel zu erhalten. Die Figuren 1 bis 3 zeigen Elektronen-Mikroskop-Fotografien der erhaltenen Proben. Die? Figuren 1, 2 und 3 sind Elektronenmikroskop-Fotografien der absorbierenden Artikel, die man erhält, indem man das Monomere auf die Faserschichten (A), (B) bzw. (C) aufsprüht. 35

Aus diesen Figuren wird deutlich, daß die Schicht (A) hauptsächlich aus Bereichen besteht, in welchen das Polymere diskontinuierlich in der Form von Perlen an der Faser gebunden

ist, während die Schicht (C) hauptsächlich aus solchen Bereichen besteht, an welchen das Polymere in einem Benetzungsstadium wie etwa Froschlaich gebunden ist. Dementsprechend kann die Form der Bindung des Polymeren gesteuert werden durch die Steuerung des Hydrophil-Hydrophob-Gleichgewichts der Faser des Basismaterials.

Diese absorbierenden Artikel wurden in ausreichender Menge in eine isotonische Natriumchlorid-Lösung eingetaucht und zehn Minuten stehen gelassen. Hierauf ließ man sie auf einem Metallsieb mit einer Maschenweite von 0,157 mm stehen, bis das Herabtropfen der Wassertropfen aufhörte, worauf eine Wie- £ung durchgeführt wurde. Das gleiche Verfahren wurde im Hinhjick auf ein Basismaterial mit der gleichen Flächengröße wie im obigen Fall wiederholt, ohne Polymeres,mit einem im Anschluß durchgeführten Wiegen. Die Absorptionskapazität des Polymeren wurde von diesen Gewichten errechnet in Übereinstimmung mit der nachfolgenden Formel:

20 Absorptionskapazität (g/g) = r?

W: Menge des gebundenen Polymeren (g) W.J: Gewicht des absorbierenden Artikels nach der

Wasserabsorption (g)

W_n: Gewicht des Basismaterials nach der Wasserabsorption (g)

Die Absorptionskapazitäten des erhaltenen absorbierenden Artikels waren wie folgt:

jO Mit der Faserschicht (A) : 44 g/g Mit der Faserschicht (B) : 36 g/g Mit der Faserschicht (C) : 20 g/g

Aus den obigen Ergebnissen läßt sich deutlich entnehmen, daß die Absorptionswirksamkeit durch die Anwesenheit des Polymeren in der Form von Perlen wesentlich verbessert werden kann.

Beispiel 2

Die Polymerisation wurde im wesentlichen in der gleichen Weise durchgeführt in Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß eine wässrige Natrium-Vinylsulfonat-Lö'sung mit einem Feststoffgehalt von 35 % und einem Neutralisationsgrad von 100 % eingesetzt wurde, sowie 500 ppm Polyäthylenglykoldiacrylat (Handelsname NK Ester A-600, hergestellt von Shinnakamura Kagaku K.K.) anstelle der wässrigen Natrium-Acrylat-Lösung bzw. des Methylenbisacrylamid.

Die Absorptionskapazitäten der erhaltenen absorbierenden Artikel waren wie folgt:

Mit der Faserschicht (A) : 42 g/g

15 Mit der Faserschicht (B) : 35 g/G Mit der Faserschicht (C) : 26 g/G

Beispiel 3

Eine wässrige Kalium-Acrylat-Lösung mit einem Feststoffgehalt von 45 Gewichtsprozent und einem Neutf-alisationsgrad von 70 % wurde hergestellt. Stickstoffgas wurde in die wässrige Monomet* ren-Lösung eingeblasen, um den gelösten Sauerstoff hieraus zu

2 2

entfernen. 65 g/m (Menge des aufgebrachten Fölymeren29 g/m ) der oben erwähnten Lösung wurden auf die gleichen Faserschichten (A), (B) und (C) wie in Beispiel 1 durch eine Siebdrucktechnik aufgebracht.

Die sich ergebenden beschichteten Zusammensetzungen wurden atigestrahlt mit 5 Mrad Elektronenstrahlen, imitiert von einem EB-STrahlungsgerät (hergestellt von Nisshin High Voltage Company) in einer Stickstoffatmosphäre bei 150 kV. Hierauf wurde die Trocknung durchgeführt, um die absorbierenden Artikel zu erhalten.

35 Die Absorptionskapazitäten der erhaltenen absorbierenden Artikel waren wie folgt:

- JLö -

Mit der Faserschicht (A): 30 g/g Mit der Faserschicht (B): 27 g/g Mit der Faserschicht (C): 15 g/g

5 Beispiel 4

Die Polymerisation wurde in im wesentlichen der gleichen Wei: =- durchgeführt wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß eine wässrige Natrium-Vinylphosphonat-Lösung mit einem Feststoffgehalt von 20 Gewichtsprozent und einem Neutralisationsgrad von 100 7. eingesetzt wurde anstatt der wässrigen Natriutn-Acrylat-Lösung.

Die Absorptionskapazitäten der erhaltenen absorbierenden Art.. kel waren wie folgt:

Mit der Faserschicht (A) : 43 g/g Mit der Faserschicht (B) : 34 g/g

20 Mit der Faserschicht (C) : 23 g/g

Beispiel 5

Absorbierende Artikel wurden hergestellt durch Variieren der Polymerisation und dftr AuftragsbediflgUngen wie auch des Typs an Basismaterial, wie dies in Tabelle 1 aufgelistet ist. Im Hinblick auf jede Probe wurde die Form der Bindung des Polymeren, die Absorptionskapazität, die Variation des Gefälles vor und nach der Polymerisation sowie das Ausmaß des Ausfallens des Polymeren untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Die Form der Bindung des Polymeren wurde mit einem Elektronenmikroskop beobachtet. Die Absorptionskapazität wurde in der gleichen Weise untersucht wie in Beispiel 1. Die Variationen des Angriffes vor und nach der Polymerisation wurde untersucht durch die Messung des Krag-Wertes des Basismaterials vor und nach der Polymerisation (entsprechend der Spezifizierung in

JIS L 1085 57A) und der Unterschied·des "Wertes hrierzwischen wurde bestimmt, der als Maß für den Handverlust angesehen wurde. Im einzelnen gilt, daß bei einer größeren Differenz der Handverlust größer war durch die Bindung des Polymeren. 5

Die Untersuchung des Ausfallgrades des Polymeren nach dem Quellen wurde durchgeführt, indem man eine Probe in eine
große Menge einer isotonischen Natriumchlorid-Lösung einbrachte, das Polymere hinreichend quellen ließ, 5 Minuten lang umrührte und nachfolgend die Gewichtsmessung des ausgefallenen Polymeren von dem Basismaterial maß, gefolgt von der Gewichtsberechnung des ausgefallenen Polymeren entsprechend der nachfolgenden Gleichung:

15 Menge des ausgefallenen Polymeren (Gewichtsprozent =

Gewicht des ausgefallenen Polymeren (g) _χ Gewicht des Polymeren (g)

Tabelle 1

Probe

2

Monomeres

Querver-
setzungs-
mittel

Auftrag

Auf
trags·
mengt
(g/«^Z

Polymeri
sations
verfahren

ί

Basismaterial

>

hydrophil«
Fasern
Gew. %

'orm

bsorp-
ions-
apazi-
iit

I

Unter
schied
des Krag
wertes
vor u. naci
d. Polymer
isation
(rnrii)

Menge
des aus
gefall.
Polyme
ren nach
'dem
Queller
Gew. I

1

Be
merk
ungen

Nr.

3

Natrium-
acrylat

Methylen-
bisacryl-
amid

Verfahrer

65

thermisch«
Polymeri
sation

hydro
phobe
Fasern
Gew. %

-

Perlefl

(44
I
t .

4

2

5

1

4

Natrium-
acrylat

ÄthylengIy
coldigly-
cidyläther
V.-1

Sprühen

65

thermisch«
Polymeri
sation

ES(IOO)

Perlen

«la
P

5

1

2

5

Natrium-
acrylat

Polyäthy^
lenglycol-
disacrylat
*2

Sprühen

65

thermisch«
Polymeri
sation

ES(IOO)

^Jerlen

4b

·. 2

Vj

b

Nacrium-
acrylat

Methylen-
bisacryl-
amid

Sprühen

65

thermisch«
Polymeri
sation

ES(IOO)

Rayon
(50)

Perlen
• Fros
laich

36
ih-

18

3

7

ftatnum-
acrylat

Methylen-
bisacryla-
mid

Sprühen

65

thermisch
Polymeri
sation

ES(M))

-

'erlen

46

3

iMatrium-
acrylat

Methylen-
bisacryl-
amid

Sprühen

65

thermisch
Polymeri
sation

ES(MJ)
PET(50)

Pulpe
(100)

Frosc
laich

20

b0

Ver
gleich

Kai iutn-
acrylat

-

Sprühen

EB-
Strahlung

-

'erlen

42

4

CO
CD
λ

Sieb
druck

ES(IOO)

--J
OO
OO

Monomeres
Kalium-
acrylat

Querver-
setzungs-
mittel

Auftrag

Auf
trags-
menge
(gV:

Tabelle

1 (Fortsetzung^

hyarophili
Fasern
Gew. 1

'orm

3sorp-
ions-
apazi-
ät

Unter
schied
des Krag
wertes
vor u. nact
d. Polymer
isation
(mm)

^lenge
des aus·
gefall.
Polyme-
ften nach
/dem
Queller
Gew. %

Be
merk
ungen

Probe

Kaliurn-
acrylat

-

Verfahren

65

Polymeri

Basismaterial F

Rayon
(50)

erler

35 *·

». 16
I

7

Nr.

Natriumvi-
nylsulfonat

-

Sieb
druck

65

sations
verfahren

hydro
phobe
Fasern
Gew. %

Pulpe
(100)

frosch
laich

26

t ,
«

14

Ver
gleich

8

Natriumvi-
nylsulfonal

Polyäthy-
lenglycol-
diacrylat
*2

Sieb
druck

65

EB-
Strahlung

ES(.5O)

-

Perlen

44

I
2

3

9

L¹Ia L L J. UUlV A™
nylsulfonat

Polyäthy-
lenglycol-
diacrylat
*2

Sprühen

65

EB-
Strahlung

-

Rayon
(85)

ferien
+
''rose!
Laich

34

10

6

10

Natriumvi-
nylphospho-
nat

νolyachy—
lenglycol-
diacrylat
*2

Sprühen

65

thermische
Polymeri
sation

ES(IOO₁)

Pulpe
(100)

frosch
Laich

23

53

18

Ver
gleich

11

Natriumvi-
nylphospho·
nat

Methylen-
bisacryl-
amid

Sprühen

65

thermische
Polymeri
sation

ES(Iu)

'erlen

^J

b

¹ \

12

Methylen-
bisacryl-
amid

Sprühen

65

^Jolymeri-
sation

Kay on
(50)

'erien
+
'rosch
aich

34

18

4

IJ

Sprühen
I

:hermische
»olymeri-
sation

ES(100

14

;hermische
'olymeri-
iation

tS OTT)

■ ·, . ... ■ ν · ¹S

■Ο--

i

Monomeres

Querver-
setzunge-
mittel

Auftra

Auf
trags«

TabeXl«

i % (Fortsetzung)

hydrophil«
Fasern
Gew. %

⁷OrIn

bsorp-
ions-
apazi-
ät

I

Unter
schied
des JCrag-
wertes
vor u. nact
d. Polymer·
isation
(mm)

Henge
des aus«
gefall.
Polyme
ren nach
/dem
Queller
Gew. %

Be
merk
ungen

Probe

Natriurovi-
nylphospho·
nat

Methylen-
bisacryl-
amid

Verfahren

65

Polymeri
sations
verfahren

Basismaterial

Pulpe ».
ClOO)

Froscl
l<aich
I

19

58

13

Ver
gleich

Nr,

Natrium-
acrylat

Methylen-
bisacryl-
amid

Sprühen

65

thermische
Olyraeri-
sation

hydro
phobe
Fasern
Gew. 2

-

Perler

45

3

1

{

15

Natrium-
acrylat

Nethylen-
bisacryl-
amid

Gravur
druck

65

EB-
Strahlung

-

Rayon
(3o;

Perlen
+
Frosch
laich

38

21

3

• * ·
• a ·

16

Natrium-
acrylat

Methylen-
bisacryl-
amid

Gravur
druck

65

EB-
Strahlung

ES(9O)
PPClO)

Rayon
(95)

Perlen
drosch
Laich

30

26

7

a a w ·
a
* · a a
• a
• · a ·
ο » * »

17

Gravur
druck

EB-
Strahlung

ES(70)

m a
a
a a #
a a a
* a ·
a a a ·
a a a
GO*** '
cn
-j
OO
OO

18

ES(5)

Fußnote: *1: Handelsname Denakol EX810, hergestellt von Nagase & Co., Ltd.

*2: Handelsname NK Ester A-600, hergestellt von Shinnakamura Kagaku K.K.

In der Tabelle bedeutet PP Polypropylenfasern, ES konjugierte Doppelbindungen enthaltende Fasern aus Polyäthylen und Polypropylen und PET PolyäthylenteVrephthalat.

Claims

PATENTANWÄLTE". ."

HEGEL &-DiCKEL^:

ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

HEGEL 4 DICKEL. JULIUS-KREIS-STR. 33. D-8000 MÜNCHEN 60

DR. G. DObLLNER (1900-1945) DR. KARLTII. HhüEL (1927-M2) DIPL.-ING. KLAUS DICKBL

IHRZERHEN:

UNSERZEItHEN: H 3621

JULIUS-KRIUS-STR 33 D-8000 MUNCHKN 60

TELI-FON. 089-88 5210 TELEX. 52 167.VJ dpatd TELEOIUMM I)OI-"LLNUR-I'-\ i t M MÜNCHEN

DATUM:

naci-igereichTI

Kao Corporation

14-10, Nihonbashi-Kayabacho

1-chome

Chuo-ku, Tokyo

Japan

Absorbierender Artikel und Verfahren zu seiner Herstellung

Patentansprüche:

lJ Absorbierender Artikel, gekennzeichnet durch ein Basismaterial aus Fasern, von denen ein Teil oder alle hydrophob sind, sowie ein wasserabsorbierendes Polymeres, von dem ein Teil oder alles in Form von im wesentlichen kugelförmigen Partikeln vorliegt und mit den Fasern, diese umgebend, verbunden ist.
2. Artikel nach Anspruch 1, d"a "d u f'cn gekennzeichnet , daß die Fasern 5 Gewichtsprozent oder mehr an hydrophoben Fasern ausmachen.
3. Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fasern 50 Gewichtsprozent oder mehr an hydrophoben Fasern ausmachen.
4. Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophoben Fasern aus Fäden bestehen, die einen fortschreitenden Kontaktwinkel gegen 1 cm Wasser von 50 bis 100 ° besitzen.
5. Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophoben Fasern aus Polyesterfasern, Polyprophylenfasern und konjugierte Doppelbindungen enthaltenden Fasern aus Polyäthylen und Polypropylen bestehen.
6. Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophoben Fasern hydrophile Fasern sind, deren Oberfläche behandelt ist, um dieselbe hydrophob zu machen«
7. Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserabsorbierende Polymere in der Form von kugelförmigen oder ellipsoiden Perlen mit den Fasern in einer Reihe einem Rosenkranz ähnlich verbunden ist.
8. Artikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial eine Schicht auch hydrophilen Fasern und eine weitere Schicht aus hydrophoben Fasern umfaßt.
9. Verfahren zur Herstellung des absorbierenden Artikels nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet , daß man eine wässrige Lösung eines wasserlöslichen, äthylenischen ungesättigten Monomeren auf das Basismaterial aufbringt, so daß ein Teil der Lösungstropfen

■· 3 —

die Fasern umgibt und -a^ diesen* gebunden wird, worauf man das Monomere polymerisiert zur Bildung des wasserabsorbierenden Polymeren und anschließend den sich ergebenden Artikel trocknet

5.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß das Monomere aus Acrylsäure, mit Acrylsäure, Vinylsulfonsäure, Vinylphosphonsäure oder deren Salzen besteht.