DE60008407T2

DE60008407T2 - Alkali-neutralisierende mittel enthaltende superabsorbentien

Info

Publication number: DE60008407T2
Application number: DE60008407T
Authority: DE
Inventors: Arie Besemer; Anne-Mieke Verwilligen; Jeffrey Thornton
Original assignee: SCA Hygiene Products Zeist BV
Current assignee: Essity Nederlands BV
Priority date: 1999-11-03
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2020-11-04
Also published as: BR0015210A; SK5882002A3; ATE259665T1; RU2002114339A; MY136782A; CO5200756A1; CA2388353A1; ES2215085T3; EP1225926A1; AU1740001A; JP2003512894A; EP1225926B1; AU773589B2; PL199851B1; KR100744200B1; DK1225926T3; CA2388353C; US7491862B1; WO2001032226A1; DE60008407D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen superabsorbierenden Artikel, der eine verstärkte Geruchskontrolle besitzt und Bakterienwachstum verhindert, und ein Verfahren zur Herstellung solcher Artikel.
Superabsorbentien finden Verwendung in Baby-Windeln, weiblichen Hygiene-Artikeln und in Inkontinenz-Einlagen verschiedener Typen. In der Regel enthalten sie stark hydrophile vernetzte Polymere des partiell neutralisierten Polyacrylat-Typs. Ein Problem solcher hydrophiler Teilchen ist jedoch die Tendenz granulärer Polymere zur Verklumpung, „Gel-Blockade", die den Porösitätsgrad zwischen den Teilchen reduziert und die Quellrate begrenzt. Aus diesem Grund sind heutzutage viele Superabsorber-Materialien von einem fortgeschritteneren Typ, z. B. mit zusätzlicher Oberflächenvernetzung, die in einer verbesserten Dispergierbarkeit und einer erhöhten Absorptionsrate resultiert. Die Oberflächenvernetzung kann z. B. durch Diglycidyl-Verbindungen oder Alkylencarbonate bei hoher Temperatur erreicht werden. Sie führt zu membranähnlichen Oberflächenbeschaffenheiten und somit zu einem verstärkten Wassertransport (Quellverhalten) und zu besseren mechanischen Eigenschaften (höhere Absorption unter Belastung) (Übersicht z. B. unter Buchholz und Graham, Modern Superabsorbent Polymer Technology, Wiley – VCH, 1998, insbesondere Kapitel 3: Commercial processes for the manufacture of superabsorbent polymers und Kapitel 5: The structure and properties of superabsorbent polyacrylates, und die dort zitierten Referenzen).
Ein Problem beim Verwenden von Superabsorbentien ist der Geruch, der von Komponenten des Urins, insbesondere Ammoniak und andere alkalische Stickstoff-enthaltende Verbindungen, verursacht wird. Diese Komponenten bewirken, daß die Superabsorbentien lange bevor ihr Absorptionsvermögen ausgeschöpft wurde unangenehm werden. Zudem kann Bakterienwachstum zu Produkten führen, die Geruch verursachen und/oder zu Hautirritationen führen. Aus diesen Gründen besteht ein Bedarf an Superabsorbentien, die bei Kontakt mit Körperflüssigkeiten Geruchskontrolle und vermindertes Bakterienwachstum aufweisen, während die wirksame Absorption und Dispergierbarkeit „moderner" superabsorbierender Polymere beibehalten wurden.
Es wurde vorgeschlagen, pH-Wert kontrollierende Mittel und Ammoniak absorbierende Substanzen in Windeln einzubringen, um Probleme durch Geruch, Bakterienwachstum und Hautirritationen („Windelausschlag") zu reduzieren. EP-A-202,127 offenbart Absorberartikel vom Typ der ersten Generation (nicht oberflächenvernetzt) auf der Basis von teilchenförmigen, hoch (> 50%, besonders > 65%) neutralisiertem Polyacrylat, in denen ungefähr 10 Gew.-% aus polymeren, den pH-Wert kontrollierenden Mitteln, wie nicht-neutralisierte Polyacryl-Säure oder Zellulosephosphat, uneinheitlich in bestimmten Zonen bzw. Bereichen des absorbierenden Artikels verteilt sind. Nicht-polymere pH-Wert kontrollierende Mittel, wie Zitronensäure, werden auch beansprucht, sind aber nicht in EP-202,127 erläutert. Uneinheitliche Verteilung bedeutet, daß einige Zonen ein hohes Verhältnis Säure/Absorbens von mindestens 10/1 haben sollten, während andere Zonen ein niedriges Verhältnis Säure/Absorbens von nicht mehr als 1/10 haben sollten. Es ist angegeben, daß eine uneinheitliche Verteilung notwendig ist, da eine einfache Kombination von pH-Wert kontrollierenden Mittel mit dem superabsorbierenden Polymer in derselben Struktur nicht ohne Probleme, wie z. B. einer beträchtlichen Verringerung der Absoptionskapazität, erreicht werden kann.
EP-A-311,344 beschreibt Inkontinenz-Absorbensartikel zur Reduzierung von Windelausschlag, die ein antimikrobielles Mittel und ein pH-Wert pufferndes Mittel enthalten, die zusammen den pH-Wert von absorbiertem Bicarbonat-haltigen, mit Proteus vulgaris kontaminierten Urin unter 7,5 halten. Das puffernde Mittel ist teilweise neutralisiertes Acrylat oder eine andere Säure.
Überraschenderweise wurde jetzt festgestellt, daß eine wirksame Geruchskontrolle durch die gleichmäßige Verteilung einer Alkali-neutralisierenden (pH-Wert kontrollierenden) Verbindung mit einem niedrigen Molekulargewicht im absorbierenden Artikel erreicht werden kann, während das hohe Absorptionsvermögen von nicht-sauren absorbierenden Polymeren, einschließlich der oberflächenvernetzenden Typen, erhalten bleibt. Somit betrifft die Erfindung einen superabsorbierenden Artikel bzw. Gegenstand mit verbesserter Geruchskontrolle und mikrobieller Kontrolle, umfassend eine Flüssigkeits-undurchlässige untere Schicht bzw. Rückenschicht, eine Flüssigkeits-absorbierende Zwischenschicht, die ein teilweise neutralisiertes saures hydrophiles Polymer enthält, und eine Flüssigkeits-durchlässige, nicht-absorbierende Oberschicht, und weiter umfassend ein Alkali-neutralisierendes Mittel, wobei das Alkali-neutralisierende Mittel von dem teilweise neutralisierten sauren Polymer verschieden ist und gleichmäßig in der absorbierenden Zwischenschicht verteilt ist.
Das superabsorbierende Polymer kann jede Art von hydrophilem Polymer sein, typischerweise auf der Basis von synthetischen Polymeren von ungesättigten Carbonsäuren, wie Polyacrylat und/oder Polymaleat. Das superabsorbierende Polymer ist vorzugsweise oberflächenvernetzt, z. B. von dem Typ, der Teilchen mit Schichten bestimmten relativ steifen Außenschichten und relativ schwachen hochquellenden inneren Gelkörpern aufweist. Das superabsorbierende Polymer ist vorzugsweise nicht selbst sauer, es ist z. B. hoch neutralisiert im Fall von sauren Polymeren und hat – ohne Alkali-neutralisierendes Mittel – einen pH-Wert über 5, bevorzugt über 5,5, besonders bevorzugt über 5,8, nach Befeuchten bzw. Benetzung, um eine ausreichende Absorptionskapazität aufzuweisen. Somit hat das saure Polymer einen Neutralisationsgrad von mindestens 50%, hauptsächlich zwischen 60 und 80%.
Geeignete Alkali-neutralisierende (acidifizierende) Substanzen beinhalten organische Di- und Polycarbonsäuren wie Maleinsäure, Fumarsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure und ähnliche Säuren und insbesondere Hydroxysäuren wie Zitronensäure, Glukonsäure, Ascorbinsäure, Glykolsäure, Glycerinsäure, Milchsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, Salicylsäure und ähnliche sowie Benzoesäure und Phosphorsäure und andere anorganische Säuren. Diese Säuren können in Kombination mit deren teilweise neutralisierten Salzen (z. B. Mononatriumcitrat oder Monokaliumphosphat) verwendet werden, um sie mit einer Pufferkapazität zu versehen. Zudem können neutrale Materialien („versteckte Säuren"), besonders innere Ester und Anhydride der Säuren eingebracht werden, um den pH-Wert zu vermindern. Diese beinhalten saure Lactide (Lactid, Glycolid), Anhydride, z. B. Maleinsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, und γ- und δ-Lactone, wie Gluconolacton. Diese Lactide, Anhydride und Lactone können auf zwei Wegen wirken: Sie können unter Erzeugung einer neutralisierenden Säuren hydrolysieren oder sie können unter Erzeugung eines Amids mit einem Amin reagieren. Beide Wege führen zur Eliminierung von Aminen und anderen unerwünschten Komponenten. Die Art und die Menge der Alkali-neutralisierenden Mittel sollte derart sein, daß der pH-Wert der absorbierenden Schicht bei Befeuchtung 5,6 oder niedriger herab bis zu z. B. pH-Wert 3,5 ist, vorzugsweise zwischen 5,0 und 4,0.
Die Alkali-neutralisierenden Mittel können auch als langsam freisetzende Form, z. B. als Kapseln, Granulat oder kleine Tabletten mit einer sich langsam auflösenden Schicht aus z. B. linearen Dextrinen oder anderem sich langsam auflösenden Material vorliegen. Solche Kapseln, Granulat oder kleine Tabletten können in der Größenordnung von 50–250 μm vorliegen und sind gleichmäßig im absorbierenden Material verteilt. Die Absorbtionskapazität kann als freie Quellkapazität (FQK) und zentrifugale Retentionskapazität (ZRK) und mit der Absorption bei Beanspruchung bzw. unter Belastung (ABB) oder anderen geeigneten Parametern bei der Verwendung von modifiziertem synthetischen Urin (SU) als Testflüssigkeit ausgedrückt werden. Synthetischer Urin, der Urin in seinen Puffereigenschaften simuliert, ist folgendermaßen zusammengesetzt: 300 mM Harnstoff, 60 mM KCl, 130 mM NaCl, 2,0 mM CaSO₄, 3,5 mM MgSO₄, 29 mM KH₂PO₄, 5,3 mM Na₂HPO₄, 1 mg/l Triton X-100 in deionisiertem Wasser.
Die Superabsorbentien der vorliegenden Erfindung können für die Absorption von Flüssigkeiten, insbesondere von Körperflüssigkeiten, die verschiedene Salze und nicht-ionische Substanzen zusammen mit alkalischen und/oder übel riechenden Komponenten enthalten, verwendet werden. Die Artikel sind insbesondere zum Einsatz in Form von absorbierenden Hygiene-Artikeln, wie Windeln, Monatsbinden, Inkontinenz-Einlagen und ähnlichem geeignet. Solche Artikel können vollständig auf der Basis einzelner superabsorbierender Polymere wie Polyacrylaten und Polymaleaten hergestellt werden, sie können allerdings auch ein Gemisch von absorbierenden Materialien, wie verschiedene Polyacrylate, Zellulosederivate und andere Polysaccharide, enthalten.
Der absorbierende Artikel ist vorzugsweise ein geschichtetes Produkt, in dem das superabsorbierende Polymer mindestens eine Schicht konstituiert. Die absorbierende Schicht kann zwischen der Flüssigkeits-durchlässigen Oberschicht und der Flüssigkeits-undurchlässigen unteren Schicht angeordnet sein. Insbesondere kann das Produkt vier Schichten aufweisen. Die erste kann eine dünne, nicht ge webte Schicht aus Polyester-Fasern oder anderen Fasern sein. Die zweite Schicht kann eine Wattierung sein, die zum Sammeln und Verteilen der absorbierten Flüssigkeit, wie Urin, dient. Die dritte Schicht kann ein flaumiges Gewebe sein, in welches das superabsorbierende Polymer als kleine Teilchen, insbesondere von 50–800 μm, verteilt worden ist. Die letzte Schicht kann eine Rückenschicht bzw. -lage aus wasserbeständigem Material wie Polyethylen sein, die ein Auslaufen aus dem geschichteten Absorptionsprodukt verhindert. Das Produkt kann stattdessen drei Schichten aufweisen, wobei die flaumige Schicht und die absorbierende Schicht kombiniert werden. In beiden Formen ist die neutralisierende Verbindung mit dem superabsorbierenden Polymer gleichmäßig durch den Flaum verteilt.
Beispiel 1
Es wurden Monatsbinden mit einem oberen Kern und einem unteren Kern und einer Größe von 10 × 28 cm hergestellt. Der obere Kern enthielt MS CTMP Fasermasse (350 g/m²) und 15 Gew.-% superabsorbierendes Polymer (SAP), der untere Kern enthielt KEA Fasermasse (310 g/m²) und 21 Gew.-% SAP. Somit ist das Gesamtgewicht der Kerne (0,10 × 0,28 × 350 × 1,15) + (0,10 × 0,28 × 310 × 1,12) g = 21,8 g. Das Massevolumen betrug 8 cm³/g. Das SAP war entweder hoch neutralisiertes Polyacrylat (IM7100) oder saures (30% neutralisiertes) Polyacrylat (IM7110). IM7100 hat ein größeres Absorptionsvermögen als IM7110. Zum SAP wurde eine Säure in den im Folgenden beschriebenen Mengen gegeben. Glukonsäure wurde als 50%-ige Lösung (Gewicht/Gewicht) hinzugegeben, Zitronensäure wurde als Pulver oder zerstoßene Tablette hinzugegeben. Die Binde wurde mit modifiziertem synthetischen Urin (SU, siehe oben) in Kontakt gebracht. Die Absorptionskapazität (AK) wurde in g der von der Binde absorbierten Flüssigkeit pro g des Produkts (superabsorbierendes Polymer plus Fasermasse) gemessen. Die Binde wurde auf eine 30° geneigte Perspex Testplatte plaziert, die unteren 2–3 cm wurden in die Testflüssigkeit (SU) getaucht. Die Aufnahmezeit (AZ) wurde als die Zeit gemessen, welche von einer Binde zur Aufnahme von 50 ml Testflüssigkeit gebraucht wurde. Die Messung wurde dreimal hintereinander wiederholt. Die Ergebnisse sind im Folgenden dargestellt.

Claims

Superabsorber-Gegenstand mit verbesserter Geruchskontrolle und mikrobieller Kontrolle, umfassend eine Flüssigkeits-undurchdringliche Rückenschicht, eine Flüssigkeits-absorbierende Zwischenschicht, die ein oberflächenvernetztes, teilweise neutralisiertes, saures hydrophiles Polymer enthält, und eine Flüssigkeits-durchlässige, nicht-absorbierende Oberschicht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Alkali-neutralisierendes Mittel gleichmäßig in der absorbierenden Zwischenschicht verteilt ist und die absorbierende Schicht nach Befeuchtung mit neutralem Wasser einen pH-Wert von 5,6 oder niedriger aufweist.
Superabsorber-Gegenstand gemäß Anspruch 1, worin das Alkalineutralisierende Mittel eine organische Säure ist, ausgewählt aus Maleinsäure, Fumarsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Zitronensäure, Gluconsäure, Ascorbinsäure, Glykolsäure, Glycerinsäure, Milchsäure, Äpfelsäure, Weinsäure und Salicylsäure, insbesondere Zitronensäure, Äpfelsäure oder Milchsäure.
Superabsorber-Gegenstand gemäß Anspruch 1, worin das Alkalineutralisierende Mittel aus Anhydriden, Lactiden und Lactonen, insbesondere Dilactid, Glykolid, Butyrolacton, Valerolacton, Gluconolacton und Maleinsäureanhydrid, ausgewählt ist.
Superabsorber-Gegenstand gemäß einem der Ansprüch 1 bis 3, worin das Alkali-neutralisierende Mittel in einer Menge von 0,2 bis 1 Gew.-Teile pro Gew.-Teil an hydrophilem Polymer vorliegt.
Superabsorber-Gegenstand gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Gegenstand ein Cellulose-Trägermaterial in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-Teilen pro Gew.-Teil an hydrophilem Polymer enthält.
Superabsorber-Gegenstand gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das hydrophile Polymer Polyacrylat umfaßt.
Superabsorber-Gegenstand gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das saure Polymer einen Neutralisationsgrad von mindestens 50%, insbesondere zwischen 60 und 80%, aufweist.
Superabsorber-Gegenstand gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die absorbierende Schicht, nach Befeuchtung mit neutralem Wasser, einen pH-Wert von zwischen 3,5 und 5,0 aufweist.
Superabsorber-Gegenstand gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher 2,5 bis 10 g hydrophiles Polymer enthält.
Verfahren zur Herstellung eines Superabsorber-Gegenstands mit verbesserter Geruchskontrolle und mikrobieller Kontrolle, umfassend das Mischen eines Alkali-neutralisierenden Mittels mit einem oberflächenvernetzten, hoch neutralisierten sauren hydrophilen Polymer, das Verteilen des Gemisches in einem faserartigen Trägermaterial, das Einarbeiten des Trägermaterials in eine Flüssigkeits-absorbierende Schicht und das Bedecken der Schicht des Trägermaterials mit einer Flüssigkeits-undurchlässigen Schicht auf einer Seite und mit einer Flüssigkeits-durchlässigen, nicht-absorbierenden Schicht an der anderen Seite, wobei das Alkali-neutralisierende Mittel in einer Menge verwendet wird, die ausreichend ist, einen pH-Wert in der absorbierenden Schicht von 5,6 oder niedriger zu erzeugen.