DE69304078T2

DE69304078T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung zusammenhängender bahnen aus zusammensetzungen von absorbierenden polymerteilchen

Info

Publication number: DE69304078T2
Application number: DE69304078T
Authority: DE
Inventors: Douglas Herrin West Harrison In 47060 Benson; Toshiaki Machida Tokyo 194 Iwasaki; Michael Sulya Higashinada-Ku Kobe 658 Kolodesh; Frank Henry Cincinnati Oh 45241 Lahrman; Ebrahim 45239 Ashiya-Shi Hyogo 659 Rezai
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1992-10-02
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 1996-12-19
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: KR100281510B1; EG20278A; ES2091040T3; HU9500961D0; GR3020817T3; DK0662847T3; EP0662847A1; HK1006425A1; NO951235D0; CZ82695A3; NZ256593A; AU5136893A; TW291489B; AU679463B2; ATE141170T1; FI951550A; PE54794A1; MY110141A; HUT71165A; KR950703374A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft partikelförmige absorbierende polymere Zusammensetzungen, die beim Kontakt mit Flüssigkeiten, wie etwa Wasser oder Körperexsudaten, quellen und solche Flüssigkeiten in sich aufnehmen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von kohäsiven Blättern aus solchen Zusammensetzungen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

"Partikelförmige absorbierende polymere Zusammensetzungen" (PAPC), wie dieser Ausdruck hierin verwendet wird, bezieht sich auf partikelförmige, im wesentlichen wasserunlsliche, absorbierende Hydrogel-bildende Polymermaterialien, die imstande sind, große Mengen von Flüssigkeiten, wie etwa Wasser und Körperexsudate, zu absorbieren, und die weiters imstande sind, solche absorbierte Flüssigkeiten unter mäbigen Drücken zurückzuhalten. Die Absorptionseigenschaften solcher polymerer Zusammensetzungen machen dieselben besonders wertvoll für den Einbau in absorbierende Artikel, wie etwa Windeln. Zum Beispiel offenbaren sowohl die US-PS 3,669.103, ausgegeben an Harper et al. am 13. Juni 1972, als auch die US-PS 3,670.731, ausgegeben an Harmon am 20.Juni 1972, die Verwendung von partikelförmigen absorbierenden polymeren Zusammensetzungen, auf die auch als Hydrogele, Superabsorbenzien oder hydrokolbide Materialien Bezug genommen wird und auf die hierin als partikelförmige absorbierende polymere Zusammensetzungen (PAPC) Bezug genommen wird. In der Vergangenheit wurden PAPC-Partikel mit üblichen absorbierenden Fasern kombiniert, zum Beispiel durch Einbau von PAPC in Tissue-Laminatmaterialien zur Herstellung von Windelkernen und dergleichen.
Die Kombination von PAPC mit üblichen absorbierenden Fasern ergab jedoch viele Probleme. Ein Problem war es, daß absorbierende Kerne von Windeln oder Monatshygieneprodukten und dergleichen, die mit dieser Kombination hergestellt sind, dazu neigen, unerwünscht dick zu sein, da der Einbau von PAPC in den Kern die Verwendung beträchtlicher Fasermengen nicht verhindert. Außerdem sind die Partikel nicht immobilisiert und können während des Verfahrens und/oder der Verwendung frei umherwandern. Partikelmigration kann sowohl zu Verlusten durch die Materialbehandlung während der Herstellung als auch zu einem nicht-homogenen Einbau der Partikel in die Strukturen, in welchen die Partikel verwendet werden, führen.
Daher bestand der Wunsch, absorbierende Blätter oder Makrostrukturen aus PAPC herzustellen, ohne daß die PAPC- Partikel zwischen Tissue-Schichten eingekapselt werden müssen. Die Fähigkeit zur Herstellung von Blättern aus PAPC würde die Herstellung von ultradünnen absorbierenden Kernen mit hoher Kapazität für Windeln und dergleichen erleichtern, da sie den Faseranteil in dem absorbierenden Kern deutlich vermindern oder eliminieren würde. Außerdem bestünde nicht das Problem der Partikelmigration, wenn die PAPC in Blattform vorlägen. Ein weiterer Vorteil ist der, daß PAPC absorbierte Flüssigkeit unter mäßigem Druck zurückhalten können, wodurch ein guter Schutz vor dem Auslaufen der Flüssigkeit und gute Hauttrockenheitseigenschaften geschaffen würden. Die Herstellung von Blättern aus partikelförmigen polymeren Zusammensetzungen zur Verwendung in absorbierenden Kernen von Windeln, Monatshygieneprodukten, Verbänden und dergleichen hat sich als schwierig erwiesen. Wenn die PAPC Flüssigkeit absorbieren, quellen sie auf und werden zu einer gelatinösen Masse. Wenn die Partikel nahe aneinanderliegen, wie dies in einem Blatt der Fall wäre, können sie zusammenfließen, wodurch sie eine Gel-Barriere bilden, die den Fluß des Fluids blockiert. Dieses Phänomen wird allgemein als Geiblockierung bezeichnet. Wenn die absorbierenden gelbildenden Partikel nahe aneinander angeordnet werden, tritt das Problem auf, daß wegen des Mangels an stabilen interpartikulären Kapillaren oder Flüssigkeitstransportkanälen ein hoher Widerstand für den Flüssigkeitsfluß durch das Material besteht. Dieses pHänomen ist auch ein Problem, wenn die Partikel der PAPC nahe zueinanderwandern, wie sie dies tun würden, wenn sie, wie oben beschrieben, zwischen Faserschichten angeordnet sind.
Ein Verfahren zur Überwindung der Geiblockierung bei der Herstellung von absorbierenden Blättern aus partikelförmigen absorbierenden polymeren Zusammensetzungen ist in der gemeinsam übertragenen US-PS 5,102.597, ausgegeben an Roe et al. am 7.April 1972, geoffenbart Roe et al. lehren, daß durch anfängliches Mischen der PAPC-Partikel mit einer Lösung eines nicht-ionischen Vernetzungsmittels, Wasser und einem organischen Lösungsmittel Gelblockierung in PAPC-Makrostrukturen deutlich verhindert werden kann. Roe et al. lehren die Herstellung von absorbierenden Blättern aus PAPC, indem die PAPC-Partikel, das Vernetzungsmittel, Wasser und das organische Lösungsmittel in den Trichter eines Mischers zur Bildung von agglomerierten PAPC- Partikeln unter Mischen eingebracht werden. Die Mischung von agglomerierten PAPC-Partikeln wird dann in einen Kompaktierer eingeführt und anschließend durch Kompressionswalzen geführt, um Blätter zu bilden. Die Blätter werden dann in einem Ofen gehärtet und mit Wasser und Glyzerin weichgemacht, um sie flexibel zu machen.
Das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung von PAPC- Blättern erwies sich jedoch als unpraktisch. Die Handhabung und die Dosierung der klebrigen, nassen agglomerierten partikelförmigen absorbierenden polymeren Zusammensetzungen waren durch die Klebrigkeit der Mischung schwierig. Die Blätter neigten dazu, keine Gleichmäßigkeit aufzuweisen, und waren nicht kontinuierlich. Außerdem war es wegen der schlechten Behandlungseigenschaften der nassen agglomerierten PAPC sehr schwierig, die Dichte, Dicke und Breite der Blätter einzustellen.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung kohäsiver Blätter aus partikelförmigen absorbierenden polymeren Zusammensetzungen zur Verfügung zu stellen, womit die mit der Behandlung nasser und klebriger agglomerierter PAPC verbundenen Probleme überwunden werden.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung kohäsiver Blätter aus PAPC zur Verfügung zu stellen, worin die PAPC schichtweise in trockenem Zustand abgelegt werden, bevor Wasser und/oder Vernetzungsmittel zugesetzt werden, sodaß die Handhabung und die Dosierung der Partikel erleichtert werden.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein solches Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein kohäsives Blatt aus PAPC mit im wesentlichen gleichmäßiger Dichte und Dicke produzieren.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung kohäsiver Blätter aus PAPC zur Verfügung zu stellen, das nicht teuer und leicht durchzuführen ist.
Die oben genannten und andere Ziele der Erfindung werden im folgenden deutlicher werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines kohäsiven Blattes aus partikelförmigen im wesentlichen wasserunlöslichen, absorbierenden Hydrogel-bildenden Polymermaterialien zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfaßt die Stufen des kontinuierlichen schichtweisen Ablegens einer vorherbestimmten Menge trockener absorbierender gelbildender Partikel, um einen vorherbestimmten Bereich eines Trägermittels im wesentlichen zu bedecken. Das schichtweise abgelegte partikelförmige Material in dem vorherbestimmten Bereich des Trägermittels wird dann mit einer Menge von flüssiger Mischung, die Wasser und ein Vernetzungsmittel für die Polymeren in dem partikelförmigen Material umfaßt, besprüht. Die aufgesprühte Menge reicht aus, um bei der Härtung eine wirksame Oberflächenvernetzung in dem partikelförmigen Material zu bewirken. Dann wird Druck auf das partikelförmige Material ausgeübt, indem die Schichte aus partikelförmigem Material durch ein Paar einander gegenüberliegender Druckapplikatoren geführt wird, wodurch ein Blatt aus partikelförmigen absorbierenden polymeren Zusammensetzungen gebildet wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung inkludiert das oben beschriebene Verfahren weiters den Schritt der Härtung des zusammenhängenden Blattes, indem es ermöglicht wird, daß dieses bei einer vorherbestimmten Temperatur während eines vorherbestimmten Zeitraums verweilen gelassen wird, wodurch für eine wirksame Oberflächenvernetzung des partikelförmigen Materials gesorgt wird. Das gehärtete zusammenhängende Blatt wird dann beim Kontakt mit Flüssigkeit dieselbe absorbieren und in Blattform bleiben, ohne sich in einzelne Partikel auf zutrennen. Weiters können die oben beschriebenen Schritte des schichtweisen Ablegens und des Besprühens mehrere Male wiederholt werden.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung eines kohäsiven Blattes aus Partikeln von im wesentlichen wasserunlöslichen, absorbierenden Hydrogel-bildenden Polymermaterialien zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtung umfaßt ein Trägermittel, ein Mittel zum kontinuierlichen Ablegen einer vorherbestimmten Menge trockener absorbierender gelbildender Partikel auf das Trägermittel, sodaß ein vorherbestimmter Bereich des Trägermittels im wesentlichen bedeckt wird, sowie ein Mittel zum Besprühen des schichtweise abgelegten partikelförmigen Materials in dem vorherbestimmten Bereich mit einer Menge einer flüssigen Mischung, die Wasser und ein Vernetzungsmittel für die Polymeren in dem partikelförmigen Material umfaßt, wobei die aufgesprühte Menge ausreicht, um wirksame Oberflächenvernetzung des schichtweise abgelegten partikelförmigen Materials nach der Härtung zu verursachen. Die Vorrichtung umfaßt weiters ein Paar einander gegenüberliegender Druckapplikatoren zum Aufbringen von Druck auf das schichtweise abgelegte partikelförmige Material, wenn das Material durch die Applikatoren hindurchgeht, wodurch ein kohäsives Blatt gebildet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen schließt, die die gegenständliche Erfindung besonders herausarbeiten und deutlich beanspruchen, wird angenommen, daß dieselbe aus dem Studium der folgenden Beschreibung gemeinsam mit den angeschlossenen Zeichnungen besser verstanden werden wird, in welchen:
Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines absorbierenden Blattes aus partikelförmigen absorbierenden polymeren Zusammensetzungen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail, in welchen gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente in allen Ansichten bezeichnen, ist in Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Herstellung kohäsiver Blätter aus partikelförmigen absorbierenden polymeren Zusammensetzungen gezeigt. Die Vorrichtung 1 hat einen Rahmen 2 zum Tragen ihrer verschiedenen Bestandteile. Die Vorrichtung umfaßt ein Trägermittel, das in den Zeichnungen als sich bewegendes Förderband 3 gezeigt ist, welches sich in der Richtung des Pfeils 10 bewegt. Das Förderband geht zuerst unter einem Anfangssprüher 4a hindurch. Nach dem Durchgang unter dem Anfangssprüher 4a geht das Förderband unter mindestens einem Mittel hindurch, das zur kontinuierlichen schichtweisen Ablegung einer vorherbestimmten Menge von PAPC auf das Förderband dient. Das ist in der Figur als PAPC-Beschickungsvorrichtung 5 gezeigt. Das Förderband bewegt sich auch unter mindestens einem Mittel, das zum Aufsprühen einer Menge einer flüssigen Mischung auf die schichtweise abgelegten PAPC auf dem Förderband dient. Dieses ist in der Figur als Sprüher 4 gezeigt. Die Vorrichtung umfaßt weiters ein Paar nicht-ebener einander gegenüberliegender Druckapplikatoren stromabwärts der Beschickungsvorrichtung 5 und der Sprüher 4. Die Druckapplikatoren sind in der Figur als ein Paar von Kompaktierwalzen 6 dargestellt. Auch in Fig. 1 als Teil der Vorrichtung 1 gezeigt sind eine Längsschneideeinrichtung und eine Übergabevorrichtung 7, ein Messer und Anschlagwalzen 8 sowie ein Blattsammler 9. Das Verfahren zur Herstellung absorbierender Blätter aus PAPC unter Verwendung der obigen Vorrichtung ist aus der im folgenden gegebenen Beschreibung leicht zu verstehen.
Ein Trägermittel ist zum schichtweisen Ablegen der PAPC vorgesehen. Es ist bevorzugt, daß die Oberfläche etwas rauh ist, sodaß sie gute Freigabeeigenschaften aufweist. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel für das Trägermittel ist für die vorliegende Erfindung ein bewegbares Transportband, das das in der Figur als Förderband 3 dargestellt ist. Das Förderband 3 kann ein flacher Gurtförderer sein, der gute Freigabeeigenschaften hat, wie etwa Polyurethan, das üblicherweise in der Nahrungsmittelindustrie verwendet wird. Die Breite des Förderbandes wird durch die gewünschte Blattgröße bestimmt. Das Förderband bewegt sich im allgemeinen in der Richtung des Pfeils 10 vom Punkt 11, wo der Anfangssprüher 4a angeordnet ist, zu einem Punkt 12, wo das Messer und die Anschlagwalzen 8 angeordnet sind. Das Förderband 3 ist in der Regel ein Endlosförderer, wie es in der Figur gezeigt ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel geht das Förderband 3 zuerst unter einem Anfangssprüher 4a durch, wo das Förderband mit einer Menge einer flüssigen Mischung in einer Weise besprüht wird, daß ein vorherbestimmter Bereich des Förderbandes bedeckt wird. Die Zusammensetzung und die Menge der verwendeten flüssigen Mischung hängen von der Art des PAPC- Blattes ab, das hergestellt werden soll, und werden detaillierter weiter unten besprochen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die flüssige Mischung für alle Sprüher die gleiche und enthält eine Lösung, die Wasser und ein Vernetzungsmittel für die Polymermaterialien in den PAPC umfaßt. Die flüssige Mischung kann auch andere Zusammensetzungen enthalten, wie etwa Weichmacher, um das entstehende Blatt flexibler zu machen, und kann organische Lösungsmittel enthalten. Das anfängliche Besprühen gewährleistet, daß der untere Teil der zuerst aufgebrachten PAPC-Schichte der flüssigen Mischung ausgesetzt wird. Weiters wird die nasse Förderbandoberfläche verhindern, daß anschließend aufgebrachte PAPC-Partikel von ihrem gewünschten Platz wegspringen. Jedoch ist der anfängliche Sprühschritt nicht absolut notwendig, insbesondere wenn die erste Schichte von PAPC-Partikeln, die auf das Förderband aufgebracht werden soll, dünn ist. Außerdem ist das Problem des Abspringens der Partikel nicht so deutlich, wenn sich das Förderband mit geringeren Geschwindigkeiten bewegt.
Das Förderband passiert dann unter einer Beschickungsvorrichtung 5, wo eine vorherbestimmte Menge von trockener PAPC als Schichte auf den vorherbestimmten Bereich des Förderbandes abgelegt wird. Die PAPC-Menge, die schichtweise auf das Förderband abgelegt werden soll, hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, die folgende umfassen, jedoch nicht auf sie beschränkt sind: die gewünschte Dichte des entstehenden absorbierenden Blattes, die Anzahl der PAPC- Schichtablegeschritte, die vorgenommen werden sollen, die Größe der verwendeten PAPC-Partikel und die gewünschte Breite des entstehenden PAPC-Blattes. Als ein Minimum sollte die vorherbestimmte Menge ausreichen, um einen vorherbestimmten Bereich des Förderbandes im wesentlichen mit einer Schichte von PAPC mit einer Dicke von einem Partikel zu bedecken. Wie jedoch weiter unten beschrieben ist, hat die Dichte des entstehenden PAPC-Blattes bevorzugte obere und untere Grenzen. Für ein entstehendes Blatt mit einer gegebenen Dichte kann man daher beginnen zu bestimmen, wie sich die vorherbestimmte Menge unter gegebenen Bedingungen verndert. Erstens, je mehr schichtweise Ablegeschritte durchgeführt werden sollen, umso geringer muß die vorherbestimmte Menge für jede Schichte sein. Zweitens wird die vorherbestimmte Menge umso geringer sein, je kleiner die Größe der Partikel ist. Das gilt darum, weil bei Verwendung kleinerer Partikelgrößen jede Schichte eine größere Anzahl von Partikeln übereinandergestapelt aufweisen wird. Je größer die Anzahl von Partikeln ist, die pro Schichte übereinandergestapelt sind, um so weniger leicht wird die flüssige Mischung die gesamte Schichte durchdringen und jedes Partikel behandeln. Daher wird die Menge an PAPC für jede Schichte um so geringer sein, je kleiner die Partikel sind.
Es kann jede beliebige Beschickungs- oder Dosierungsvorrichtung für trockene Pulver verwendet werden. Der Beschicker muß imstande sein, die PAPC-Partikel in einer dünnen und vorzugsweise breiten Schichte zu verteilen. Dünnere PAPC- Schichten, die auf das Förderband aufgebracht werden, gewährleisten, daß alle Partikel während der anschließenden Sprühschritte behandelt werden, und breitere Schichten werden die Produktionsleistung erhöhen. Um weiters eine gleichmäßigere Verteilung von PAPC auf dem Trägermittel zu erreichen, ist es wünschenswert, wenn die relative Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre weniger als oder gleich 50 % beträgt. Vibrierende Beschickungsvorrichtungen erwiesen sich als günstig für das schichtweise Ablegen der trockenen partikelförmigen PAPC auf das Förderband. Ein Beispiel einer geeigneten vibrierenden Beschickungsvorrichtung ist ein Super Feeder Modell #2106E- 003S4, der von Solids Flow Control P.O. Box 410767, 14201-A South Lakes Drive Charlotte N.C. 28241-0767 im Handel erhältlich ist. Diese Beschickungsvorrichtung hat zur Erreichung von Genauigkeit ein gewichtsmäßig rückwirkendes Steuerungssystem.
Das Förderband 3 geht dann unter einem Sprüher 4 durch, wo der vorherbestimmte Bereich des Förderbandes, auf dem sich die PAPC befinden, mit einer Menge einer flüssigen Mischung besprüht wird, die Wasser und ein Vernetzungsmittel für die PAPC umfaßt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die flüssige Mischung die gleiche wie die, die bei dem Anfangssprüher 4a verwendet wird. Die Menge an flüssiger aufgesprühter Mischung reicht aus, um eine wirksame Oberflächenvernetzung der PAPC- Partikel nach der Härtung zu bewirken (die Härtung wird im Detail weiter unten besprochen). Im allgemeinen hängt die Menge der flüssigen Mischung (LM) mit der Menge PAPC, die oben schichtweise abgelegt wurde, zusammen. Je größer die Menge an schichtweise abgelegten PAPC, um so mehr flüssige Mischung wird gebraucht, um im wesentlichen alle Partikel zu behandeln. Eine geeignete flüssige Mischung, die in der oben aufgenommenen Literaturstelle Roe et al. für eine wirksame Oberflächenvernetzung der PAPC gelehrt wird, ist eine Lösung eines nicht-ionischen Vernetzungsmittels mit Wasser und einem organischen Lösungsmittel. Zusammensetzungen der flüssigen Mischungen, die mit verschiedenen PAPC verwendet werden können, sind im Detail weiter unten besprochen.
Es können viele im Handel erhältliche Sprüher geeignet sein. Der verwendete Sprüher muß einen im wesentlichen gleichförmigen Nebel-, atomisierten Sprühstrahl liefern und sollte eine geringe Aufschlagkraft ausüben, um ein mögliches Wegblasen der PAPC-Partikel zu vermeiden. Ein Sprüher, der sich als gut funktionierend erwiesen hat, ist eine mit einem Luftstrom betätigte Düsenanordnung Modell 6218-1/4 JAU, erhältlich von Spraying Systems Co., Wheaton, IL. 60188.
Die Dosierungs- und Sprühschritte können je nach der gewünschten Dichte des absorbierenden PAPC-Blattes mehrfach wiederholt werden. Wenn man eine große Menge PAPC in einem Schritt als Schichte abgelegte, wäre jeder anschließende Sprühschritt nicht mehr imstande, die gesamte Dicke der Schichte zur Behandlung der PAPC-Partikel zu durchdringen. Aus diesem Grund werden dünne Schichten PAPC schichtweise auf das Förderband abgelegt und besprüht. Anschließend können die Ablege- und Sprühschritte solange wiederholt werden, bis die zur Bildung eines Blattes der gewünschten Dichte erforderliche Menge PAPC schichtweise abgelegt wurde. Die vereinigten Mengen von aufgesprühter flüssiger Mischung reichen aus, um eine wirksame Oberflächenvernetzung der PAPC-Partikel nach dem Härten hervorzurufen. Wenn die schichtweise abgelegten PAPC mit der flüssigen Mischung besprüht sind, werden die PAPC oft lose aneinander haften, um eine Bahn zu bilden. Dadurch wird es möglich, daß die geschichteten PAPC durch den Spalt der Kompaktierungswalzen 6 hindurchgeführt werden können.
Wenn die Dosierungs- und Sprühschritte mehrfach durchgeführt werden und der anfängliche Sprühschritt, wie oben beschrieben, vorgenommen werden soll, wird die erste Schichte PAPC zwei Sprühaufträgen ausgesetzt. Daher muß beim Anfangsspruhschritt und beim ersten Sprühschritt nach dem schichtweisen Ablegen jeweils nur die halbe Menge der flüssigen Mischung aufgesprüht werden, die zur Behandlung jener PAPC- Menge, die auf das Förderband abgelegt wurde, erforderlich ist. Daher werden der Anfangssprüher und der erste Sprüher nach dem Schichtablegen nur jeweils die Hälfte jener Menge sprühen, die von den anderen Sprühern versprüht wird.
Nach der Durchführung aller Schichtablege- und Sprühschritte bewegt dann das Förderband 3 die schichtweise abgelegten PAPC und liefert diese zu einem Paar einander gegenüberliegender Druckapplikatoren. Die Druckapplikatoren, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, haben die Form von Kompaktierungswalzen 6. Es ist jedoch für den Fachmann auf diesem Gebiet erkennbar, daß eine Transportmethode mit Unterbrechungen verwendet werden könnte, bei welcher die Vorrichtung einander gegenüberliegende Platten oder Druckf lächen zur Komprimierung der Bahn verwenden würde. Wenn das geschichtete PAPC mit der flüssigen Mischung besprüht ist, werden die PAPC oft lose aneinanderhaften, um eine Bahn zu bilden. Dadurch wird es möglich, die geschichtete PAPC durch den Spalt der Kompaktierungswalzen 6 einzuführen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kompaktierungswalzen 6 nicht eben oder haben eine rauhe Oberfläche. Wenn die PAPC durch die Kompaktierungswalzen hindurchgelangen, bewirkt der Druck eine Expansion des Blattes. Die rauhe Oberfläche der Walzen 6 vermindert den Gleiteffekt zwischen den Walzen und den mit den Walzen in Kontakt stehenden PAPC. Dadurch wird seinerseits die Expansion des Blattes sowohl in Maschinenrichtung 10 als auch quer zur Maschinenrichtung herabgesetzt. Expansion in Maschinenrichtung ist nicht erwünscht, da sie es notwendig macht, daß die Kompaktierungswalzen rascher laufen, um die Expansion in der Maschinenrichtung wettzumachen.
Der Kompaktierungsschritt des Verfahrens verdichtet die frei abgelegten Schichten von PAPC und gesprühter Lösung zu einem Blatt. Selbst wenn das Blatt, wie weiter unten beschrieben, gehärtet wird, würden ohne Kompaktierung die PAPC beim Kontakt mit dem Fluid, das sie absorbieren sollen, nicht zusammenhalten und würden nicht die gewünschte mechanische Festiokeit aufweisen. Die geschichteten PAPC würden höchstwahrscheinlich zu getrennten Partikeln aufspalten und das gewünschte Ausmaß an Absorption würde wegen der auftretenden Migrations- und Gelblockierungsprobleme nicht erreicht werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kompaktierungswalzen 6 zylindrische Walzen aus rostfreiem Stahl, die mit einer Plasmabeschichtung überzogen sind, wodurch die Walzen eine rauhe Oberfläche erhalten und es bedingt wird, daß sie das Blatt nach der Kompaktierung leichter freigeben. Die Plasmabeschichtung gibt den Walzen eine rauhe Oberfläche und zusätzlich und unabhängig davon verleiht sie den Walzen eine Oberfläche mit guten Freigabeeigenschaften. Beispiele geeigneter Überzüge inkludieren die Beschichtungen # 934 und 936, erhältlich von Plasma Coatings, Inc., Waterbury, Ct. 06702. Der Spalt zwischen den Kompaktierungswalzen bestimmt das Ausmaß der Kompaktierung, die auf die PAPC aufgebracht wird.
Das Ausmaß der auf die PAPC aufzubringenden Kompaktierung ist einer der vielen Faktoren, die die Dichte des resultierenden Blattes aus PAPC bestimmen. Andere Faktoren inkludieren die Menge von PAPC und flüssiger Mischung, die während des schichtweisen Ablegevorgangs und der Sprühschritte auf dem Trägermittel aufgebracht wird, die Rauhheit der Walzen, die Art der verwendeten PAPC-Partikel und viele andere. Um die Integrität des PAPC-Blattes zu gewährleisten, beträgt die minimale Dichte für ein solches Blatt etwa 0,70 Gramm/Kubikzentimeter. Um jedoch Gelblockierung zu verhindern, beträgt die maximale Dichte für ein solches Blatt etwa 1,10 Gramm/Kubikzentimeter.
Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt die Vorrichtung eine Längsschneideeinrichtung, um die Ränder der schichtweise abgelegten PAPC vor der Kompaktierung zu beschneiden. Der Grund dafür ist, daß die Ränder der schichtweise abgelegten PAPC eine weniger gleichmäßige Dichte aufweisen als der Rest der Schichte. Die Ränder erfahren eine ungleichmäßige Aufbringung von flüssiger Mischung und PAPC durch die Bewegung des Förderbandes quer zur Maschinenrichtung. Wie die Fachleute auf diesem Gebiet wissen werden, kann die Längsschneidevorrichtung ein regelmäßiges kreisförmiges Messer sein, das gegen eine harte Oberfläche, wie etwa einen Übergabefördergurt, arbeitet.
Nachdem die Bahn durch die Kompaktierungswalzen 6 hindurchgelangt ist, ist ein PAPC-Blatt gebildet und dieses wird im Sammler 10 aufgefangen. Der Sammler 10 kann die Form einer Aufwickelwalze haben, die das PAPC-Blatt zu einer einzigen Rolle einer gewünschten Größe aufrollt. Wenn die Rolle der gewünschten Größe erreicht ist, hat die Anlage eine zweite Längsschneidevorrichtung, um das PAPC-Blatt zu schneiden. Wie die Fachleute auf diesem Gebiet erkennen werden, kann diese zweite Längsschneidevorrichtung die Form eines Messers und einer Anschlagwalze haben.
Um eine wirksame Oberflächenvernetzung der PAPC zu erreichen und um das PAPC-Blatt absorbierend zu machen und ihm die notwendige mechanische Festigkeit zu verleihen, könnte der zusätzliche Schritt der Härtung des Blattes durchgeführt werden.
Dieser erfolgt so, daß das Vernetzungsmittel mit dem Polymermaterial der PAPC-Partikel reagiert, während die physikalische Assoziation der PAPC-Partikel aufrechterhalten wird, damit eine wirksame Oberflächenvernetzung in den PAPC- Partikeln in dem Aggregat-Blatt hervorgerufen wird. Das Verfahren zur Härtung der Blätter hängt von der Art der verwendeten PAPC-Materialien und der Zusammensetzung der flüssigen Mischung ab. Bei der Härtung werden üblicherweise die Blätter während eines vorherbestimmten Zeitraums einer vorherbestimmten Temperatur ausgesetzt. Die für die verschiedenen Vernetzungsmittel verwendeten speziellen Härtungsschritte werden weiter unten im Zusammenhang mit der speziellen chemischen Struktur der verschiedenen flüssigen Mischungen besprochen.
Wenn ein kationisches Aminoepichlorhydrin-Addukt als das Vernetzungsmittel verwendet wird, verursachen die relativ reaktionsfähigen kationischen funktionellen Gruppen des Addukts die Vernetzungsreaktion mit dem Polymermaterial der PAPC- Partikel bei relativ niedrigen Temperaturen. Tatsächlich kann diese Vernetzungsreaktion (Härtung) bei Raumtemperaturen stattfinden. Eine solche Härtung bei Raumtemperatur ist besonders wünschenswert, wenn die flüssige Mischung zusätzlich einen Weichmacher enthält, wie etwa eine Mischung von Wasser und Glyzerin. Eine Härtung bei Temperaturen deutlich oberhalb von Raumtemperaturen kann die Ursache dafür sein, daß der Weichmacher wegen seiner Flüchtigkeit abgetrieben wird, wodurch ein zusätzlicher Schritt notwendig wird, um das entstehende interpartikulär gebundene Aggregat weichzumachen. Eine solche Härtung bei Raumtemperatur wird in der Regel bei einer Temperatur von etwa 18º bis etwa 35ºC während etwa 12 bis etwa 48 Stunden durchgeführt. Vorzugsweise wird eine solche Härtung bei Raumtemperatur bei einer Temperatur von etwa 18º bis etwa 25ºC während etwa 24 bis etwa 48 Stunden durchgeführt.
Obwohl die Vernetzungsreaktion zwischen dem kationischen Aminoepichlorhydrin-Addukt und dem Polymermaterial der PAPC- Partikel bei Raumtemperatur stattfinden kann, kann eine solche Härtung auch bei höheren Temperaturen vorgenommen werden, um die Reaktion zu beschleunigen. Bei einer Härtung bei höherer Temperatur werden die behandelten und assoziierten PAPC-Partikel in der Regel erhitzt, um die Vernetzungsreaktion zwischen dem Addukt und dem Polymermaterial der PAPC-Partikel in einem kürzeren Zeitraum, in der Regel innerhalb von Minuten, hervorzurufen. Dieser Erhitzungsschritt kann unter Verwendung einer Anzahl üblicher Heizeinrichtungen, inklusive verschiedener Öfen oder Trockner, die in der Fachwelt allgemein bekannt sind, durchgeführt werden.
Im allgemeinen kann die Hitzehärtung bei einer Temperatur oberhalb von etwa 50ºC während eines Zeitraums durchgeführt werden, der zur Vervollständigung der Vernetzungsreaktion zwischen dem Addukt und dem Polymermaterial der PAPC-Partikel ausreicht. Die bei der Hitzehärtung verwendeten speziellen Temperaturen und Zeiten werden von dem speziellen verwendeten kationischen Aminoepichlorhydrin-Addukt und dem in den PAPC- Partikeln vorliegenden Polymermaterial abhängen. Wenn die Härtungstemperatur zu niedrig oder die Härtungszeit zu kurz ist, wird die Reaktion nicht in ausreichendem Maße vorangetrieben, was zu Blättern führt, die unzureichend zusammenhängen und eine geringe Absorptionsfähigkeit aufweisen. Wenn die Härtungstemperatur zu hoch ist, kann die Absorptionsfähigkeit der PAPC-Partikel herabgesetzt werden oder die Netzwerkverbindungen dieser PAPC-Partikel können, in Abhängigkeit von den verwendeten speziellen Polymermaterialien, zu einem solchen Ausmaß herabgesetzt werden, daß das entstehende Blatt zur Absorption großer Flüssigkeitsmengen weniger geeignet wird. Zusätzlich dazu kznnen, wenn die Härtungszeit und die Härtungstemperaturen nicht richtig sind, die extrahierbaren Mengen in den entstehenden Aggregaten größer werden, sodaß das Auftreten dieser speziellen Form von Gelblockierung vermehrt wird. Daher wird die Hitzehärtung im allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 50º bis etwa 205ºC während etwa 1 bis etwa 20 Minuten durchgeführt. Vorzugsweise wird die Hitzehärtung bei einer Temperatur von etwa 180º bis etwa 200ºC während etwa 5 bis etwa 15 Minuten durchgeführt. Die tatsächliche Zeit und die tatsächlichen Temperaturen, die zum Einsatz kommen, können von den speziellen zur Herstellung der PAPC-Partikel verwendeten spezifischen Polymermaterialien, den speziellen verwendeten Addukten, der Dicke oder dem Durchmesser des in Rede stehenden Blattes und ähnlichen Faktoren abhängen.
Wenn ein nicht-ionisches Vernetzungsmittel, wie etwa Glyzerin, verwendet werden soll, wie dies in der genannten zuvor aufgenommenen US-PS 5,102.597, ausgegeben an Roe et al., beschrieben ist, dann kann die Härtung durch Bestrahlung erfolgen (z.B. Ultraviolett-, Gamma- oder Röntgenstrahlung) oder durch einen Katalysator als Initiator und Aktivator, jedoch wird die Vernetzungsreaktion vorzugsweise thermisch aktiviert (Erhitzung). Erhitzung aktiviert die Reaktion und treibt sie an und bedingt ein Abtreiben aller in der Mischung vorliegenden flüchtigen Bestandteile. Bei solchen Reaktionsbedingungen wird in der Regel ein Erhitzen der miteinander verbundenen Vorstufen- Partikel und des nicht-ionischen Vernetzungsmittels während bestimmter Zeiten und auf bestimmte Temperaturen erfolgen. Der Erhitzungsschritt kann unter Verwendung einer Reihe unterschiedlicher bekannter Vorrichtungen durchgeführt werden, inklusive verschiedener Öfen oder Trockner, die in der Fachwelt bekannt sind.
Im allgemeinen wird die Reaktion durch Erhitzen auf eine ausreichende Temperatur während eines ausreichenden Zeitraums zur Vervollständigung der Vernetzungsreaktion vorgenommen. Für jede Kombination von speziellem(n) nicht ionischem(n) Vernetzungsmittel(n) und Polymermaterial der verwendeten Vorstufen-Partikel wird die Reaktion, wenn die Temperatur zu niedrig oder die Zeit zu kurz ist, nicht ausreichend angetrieben, wodurch geringere und schwächere interpartikuläre Vernetzungsbindungen entstehen, was einen gewissen Verlust an Flüssigkeitspermeabilität des Blattes bei der Quellung verursacht. Wenn die Temperatur zu hoch ist, kann die Absorptionsfähigkeit der Vorstufen-Partikel herabgesetzt oder es können die Netzwerkbindungen dieser Vorstufen-Partikel in Abhängigkeit von den speziellen Polymermaterialien bis zu einem solchen Punkt vermindert werden, daß das entstehende Blatt zur Absorption großer Flüssigkeitsmengen nicht geeignet ist. Zusätzlich dazu können, wenn die Zeit und die Temperaturen nicht korrekt sind, die extrahierbaren Mengen der entstehenden Aggregate ansteigen, wodurch das Auftreten dieser Form von Geiblockierung zunimmt. Wenn daher nicht-ionische Vernetzungsmittel, wie etwa Glyzerin, verwendet werden, wird die Reaktion im allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 120ºC bis etwa 205ºC, bevorzugter von etwa 180ºC bis etwa 200ºC, durchgeführt. Die Zeit zur Vervollständigung der Reaktion, in Abwesenheit von Katalysatoren, wird in der Regel zwischen etwa 15 Minuten und etwa 2 Stunden, bevorzugter ziwschen etwa 30 Minuten und etwa 1 Stunde, liegen.
Die Vernetzungsreaktion kann durch Zusatz eines Initiators und/oder eines Katalysators zu dem nicht-ionischen Vernetzungsmittel angeregt werden, um die Zeit und/oder die Temperatur und/oder die Menge an nicht-ionischem Vernetzungsmittel herabzusetzen, die erforderlich sind, um die Vorstufen-Partikel aneinander zu binden. Im allgemeinen wird die Reaktion jedoch in Abwesenheit eines Katalysators vorgenommen. Die physikalische Assozuerung der Vorstufen-Partikel muß während des Reaktionsschritts aufrechterhalten bleiben, damit ausreichende interpartikuläre Vernetzungsbindungen gebildet werden. Wenn Kräfte oder Beanspruchungen während des Reaktionsschrittes vorliegen, die zur Dissozuerung der Vorstufen-Partikel ausreichen, kann es sein, daß sich die Vernetzungsbindungen zwischen den Vorstufen-Partikeln (interpartikuläre Vernetzungsbindungen) nicht bilden. Die physikalische Assozuerung der Vorstufen-Partikel wird in der Regel dadurch aufrechterhalten, daß gewährleistet wird, daß minimale Dissoziationskräfte oder -beanspruchungen während des Reaktionsschritts zugeführt werden.
Beispiele verschiedener Arten von PAPC-Partikeln und der Zusammensetzungen verschiedener flüssiger Mischungen, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind weiter unten angegeben.

A. Die partikelförmigen absorbierenden polymeren Zusammensetzungen oder Partikel, die für die vorliegende Erfindung bevorzugt sind.

Die Blätter der vorliegenden Erfindung werden aus Polymermaterialien gebildet, die imstande sind, große Flüssigkeitsmengen zu absorbieren. (Solche Polymermaterialien werden im allgemeinen als "Hydrogel", "Hydrokolloid" oder "superabsorbierende" Materialien bezeichnet.) Die Blätter umfassen vorzugsweise im wesentlichen wasserunlösliches, absorbierendes Hydrogel-bildendes Polymermaterial. Die spezifischen Polymermaterialien werden hierin unter Bezugnahme auf jene diskutiert, die die PAPC-Partikel bilden.
Obwohl die PAPC-Partikel eine Größe aufweisen können, die über einen weiten Bereich variiert, sind spezielle Partikelgröße-Verteilungen und Partikelgrößen bevorzugt. Für Zwecke der vorliegenden Erfindung ist die Partikelgröße für PAPC-Partikel, die kein großes Verhältnis von größter Dimension/kleinster Dimension aufweisen, wie etwa Fasern (z.B. Körner, Flocken oder Pulver) so definiert, daß die Dimension eines PAPC-Partikels durch Siebgrößenanalyse bestimmt wird. Somit wird zum Beispiel von einem PAPC-Partikel, das auf einem Standardsieb #30 mit 600 Mikron Öffnungsweite zurückgehalten wird, angegeben, daß es eine Partikelgröße von mehr als 600 Mikron hat, von einem PAPC-Partikel, das durch das Sieb #30 mit 600 Mikron Öffnungsweite hindurchgeht und von einem Standardsieb #35 mit 500 Mikron Öffnungsweite zurückgehalten wird, wird angegeben, daß es eine Partikelgröße zwischen 500 und 600 Mikron aufweist, und von einem PAPC-Partikel, das durch ein Sieb #35 mit 500 Mikron öffnungsweite hindurchgeht, wird angegeben, daß es eine Partikelgröße von weniger als 500 Mikron hat. Bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die PAPC-Partikel im allgemeinen in ihrer Größe in einem Bereich von etwa 1 Mikron bis etwa 2000 Mikron, bevorzugter von etwa 20 Mikron bis etwa 1000 Mikron, liegen.
Weiters ist für Zwecke dieser Erfindung die massegemittelte Partikelgröße der PAPC-Partikel zur Bestimmung der Eigenschaften und Merkmale der entstehenden Blätter von Bedeutung. Die massegemittelte Partikelgröße einer gegebenen Probe von PAPC-Partikeln ist definiert als die Partikelgröße, die die durchschnittliche Partikelgröße der Probe auf Massebasis darstellt. Ein Verfahren zur Bestimmung der massegemittelten Partikelgröße einer Probe wird im folgenden in dem Abschnitt über die Testmethoden beschrieben. Die massegemittelte Partikelgröße der PAPC-Partikel wird im allgemeinen im Bereich von etwa 20 Mikron bis etwa 1500 Mikron, bevorzugter von etwa 50 Mikron bis etwa 1000 Mikron, liegen. Bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben die PAPC- Partikel eine massegemittelte Partikelgröße von weniger als etwa 1000 Mikron, bevorzugter von weniger als etwa 600 Mikron, am bevorzugtesten von weniger als etwa 500 Mikron. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die massegemittelte Partikelgröße der PAPC-Partikel relativ klein (d.h. die PAPC-Partikel sind Feinteile). Bei diesen Ausführungsformen beträgt die massegemittelte Partikelgröße der PAPC-Partikel weniger als etwa 300 Mikron, bevorzugter weniger als etwa 180 Mikron. Bei einer beispielhaften Ausführungsform haben mindestens etwa 95 Gew.% der PAPC-Partikel eine Partikelgröße zwischen etwa 150 Mikron und etwa 300 Mikron. Bei einer anderen Ausführungsform haben mindestens etwa 95 Gew.% der PAPC-Partikel eine Partikelgröße zwischen etwa 90 Mikron und etwa 180 Mikron. Enge Verteilungen der PAPC-Partikelgröße sind, da sie wegen des höheren Anteils an Leerraum bei der Verdichtung zu einem Blatt mit höherer Porosität führen, gegenüber breiteren Verteilungen der PAPC-Partikelgröße mit äquivalenten massegemittelten Partikelgrößen bevorzugt.
Die Partikelgröße von Materialien mit einem großen Verhältnis von größter Dimension/kleinster Dimension, wie etwa Fasern, wird in der Regel durch deren größte Dimension definiert. Wenn zum Beispiel absorbierende polymere Fasern (d.h. superabsorbierende Fasern) in den Blättern der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wird die Faserlänge zur Definition der "Partikelgröße" verwendet. (Es können auch die Denier und/oder der Durchmesser der Fasern spezifiziert werden.) Bei beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben die Fasern eine Länge von mehr als etwa 5 mm, vorzugsweise zwischen etwa 10 mm und etwa 100 mm, bevorzugter zwischen etwa 10 mm und etwa 50 mm.
Die PAPC-Partikel umfassen im wesentlichen wasserunlösliches, absorbierendes Hydrogel-bildendes Polymermaterial mit einer Vielzahl von anionischen, funktionellen Gruppen, wie etwa Sulfonsäure- und, typischer, Carboxy-Gruppen. Beispiele von Polymermaterialien, die zur Verwendung als die PAPC-Partikel hierin geeignet sind, umfassen jene, die aus polymerisierbaren, ungesättigten, säurehaltigen Monomeren hergestellt sind. Somit inkludieren solche Monomere die olefinisch ungesättigten Säuren und Anhydride, die mindestens eine olefinische Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung enthalten. Im spezielleren Fall können diese Monomeren aus olefinisch ungesättigten Carbonsäuren und Säureanhydriden, olefinisch ungesättigten Sulfonsäuren und Mischungen hievon ausgewählt werden.
Einige nicht-saure Monomere können ebenso, in der Regel in geringeren Mengen, bei der Herstellung der PAPC-Partikel hierin inkludiert sein. Solche nicht-saure Monomere können zum Beispiel die wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Ester der säurehaltigen Monomeren ebenso wie Monomere, die gar keine Carbonsäure oder Sulfonsäuregruppen enthalten, inkludieren. Wahlweise verwendete nicht-saure Monomere können somit Monomere inkludieren, die die folgenden Arten funktioneller Gruppen enthalten: Carbonsäure- oder Sulfonsäureester, Hydroxylgruppen, Amidgruppen, Aminogruppen, Nitrilgruppen und quaternäre Ammoniumsalzgruppen. Diese nicht-sauren Monomeren sind allgemein bekannte Materialien und sind detaillierter zum Beispiel in der US-PS 4,076.663 (Masuda et al.), ausgegeben am 28. Februar 1978, und in der US-PS 4,062.817 (Westerman), ausgegeben am 13. Dezember 1977, beschrieben.
Olefinisch ungesättigte Carbonsäure und Carbonsäureanhydrid-Monomere inkludieren die Acrylsäuren, die als Acrylsäure selbst, als Methacrylsäure, Ethacrylsäure, α-Chloracrylsäure, α-Cyanoacrylsäure, β-Methylacrylsäure (Crotonsäure), α-Phenylacrylsäure, β-Acryloxypropionsäure, Sorbinsäure, α-Chlorsorbinsäure, Angelicasäure, Zimtsäure, p-Chlorzimtsäure, β-Stearylacrylsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure, Glutaconsäure, Aconitsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Tricarboxyethylen und Maleinsäureanhydrid bezeichnet werden.
Olefinisch ungesättigte Sulfonsäuremonomere umfassen aliphatische oder aromatische Vinylsulfonsäuren, wie etwa Vinylsulfonsäure, Allylsulfonäsure, Vinyltoluolsulfonsäure und Styrolsulfonsäure; Acryl- und Methacrylsulfonsäure, wie etwa Sulfoethylacrylat, Sulfoethylmethacrylat, Sulfopropylacrylat, Sulfopropylmethacrylat, 2-Hydroxy-3-methacryloxypropyl- Sulfonsäure und 2-Acrylamid-2-methylpropan-Sulfonsäure.
Bevorzugte Polymermaterialien zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung enthalten Carboxygruppen. Diese Polymere umfassen hydrolysierte Stärke-Acrylnitril-Pfropfcopolymere, teilweise neutralisierte Stärke-Acrylnitril-Pfropfpolymere, Stärke-Acrylsäure-Pfropfcopolymere, teilweise neutralisierte Stärke-Acrylsäure-Pfropfcopolymere, verseifte Vinylacetat- Acrylester-Copolymere, hydrolysierte Acrylnitril- oder Acrylamid-Copolymere, schwach netzartig vernetzte Polymere beliebiger der vorhergehenden Copolymeren, teilweise neutralisierte Polyacrylsäure und schwach netzartig vernetzte Polymere von teilweise neutralisierter Polyacrylsäure Diese Polymeren können entweder allein oder in der Form einer Mischung von zwei oder mehreren unterschiedlichen Polymeren verwendet werden. Beispiele dieser Polymermaterialien sind in der US-PS 3,661.875, US-PS 4,076.663, US-PS 4,093,776, US-PS 4,666.983 und US-PS 4,734.478 geoffenbart
Besonders bevorzugte Polymermaterialien zur Verwendung bei der Herstellung der PAPC-Partikel sind schwach netzartig vernetzte Polymere teilweise neutralisierter Polyacrylsäuren und von Stärkederivaten hievon. Besonders bevorzugt umfassen die PAPC-Partikel etwa 50 bis etwa 95 %, vorzugsweise etwa 75 %, neutralisierte, schwach netzartig vernetzte Polyacrylsäure (d.h. Poly- (Natriumacrylat/Acrylsäure)).
Wie oben beschrieben, werden die PAPC-Partikel vorzugsweise aus Polymermaterialien hergestellt, die schwach netzartig vernetzt sind. Netzartige Vernetzung dient dazu, die Polymermaterialien, aus denen die PAPC-Partikel hergestellt sind, im wesentlichen wasserunlöslich zu machen, und bestimmt zum Teil die Eigenschaften der Absorptionskapazität und des Gehalts an extrahierbarem Polymer der PAPC-Partikel und der entstehenden Blätter. Verfahren zur netzartigen Vernetzung der Polymeren und typische netzartig vernetzende Mittel sind detaillierter in der oben angegebenen US-PS 4,076.663 beschrieben.
Die einzelnen PAPC-Partikel können in beliebiger bekannter Weise hergestellt werden. Typische und bevorzugte Verfahren zur Herstellung der einzelnen PAPC-Partikel sind in der US-PS Re. 32.649 (Brandt et al.), ausgegeben am 19. April 1988, US-PS 4,666.983 (Tsubakimoto et al.), ausgegeben am 19. Mai 1987, und US-PS 4,625.001 (Tsubakimoto et al.), ausgegeben am 25. November 1986, beschrieben.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die zur Bildung der gebundenen Partikelaggregate verwendeten PAPC-Partikel im wesentlichen trocken. Der Ausdruck "im wesentlichen trocken" wird hierin verwendet um anzugeben, daß die PAPC-Partikel einen Flüssigkeitsgehalt, in der Regel einen Gehalt an Wasser oder einen anderen Lösungsgehalt, von weniger als etwa 50 %, vorzugsweise weniger als etwa 20 %, bevorzugter von weniger als etwa 10 %, bezogen auf das Gewicht der PAPC-Partikel, aufweisen. Im allgemeinen ist der Flüssigkeitsgehalt der PAPC-Partikel im Bereich von etwa 0,01 % bis etwa 5 %, bezogen auf das Gewicht der PAPC-Partikel. Die einzelnen PAPC-Partikel können durch beliebige übliche Verfahren, wie etwa durch Erhitzen, getrocknet werden. Wenn andererseits die PAPC-Partikel durch Einsatz einer wässerigen Reaktionsmischung gebildet sind, kann das Wasser aus der Reaktionsmischung durch azeotrope Destillation abgetrennt werden. Die polymerhaltige wässerige Reaktionsmischung kann auch mit einem entwässernden Lösungsmittel, wie etwa mit Methanol, behandelt werden. Kombinationen dieser Trocknungsverfahren können ebenso eingesetzt werden. Die entwässerte Masse des Polymermaterials kann zerteilt oder pulverisiert werden, um im wesentlichen trockene PAPC-Partikel von im wesentlichen wasserunlöslichem, absorbierendem, Hydrogel-bildendem Polymermaterial zu ergeben.
Bevorzugte PAPC-Partikel der vorliegenden Erfindung sind solche, die eine hohe Absorptionskapazität aufweisen, sodaß das aus solchen PAPC-Partikeln gebildete Blatt ebenfalls eine hohe Absorptionskapazität aufweist. Absorptionskapazität bezieht sich auf die Kapazität eines gegebenen Polymermaterials, Flüssigkeiten, mit welchen es in Kontakt kommt, zu absorbieren. Die Absorptionskapazität kann in beträchtlichem Ausmaß mit der Natur der zu absorbierenden Flüssigkeit und mit der Art und Weise, in welcher die Flüssigkeit mit dem Polymermaterial in Kontakt kommt, variieren. Für Zwecke dieser Erfindung ist Absorptionskapazität unter Bezugnahme auf die Menge an synthetischem Urin (wie er im folgenden definiert ist) definiert, die von einem gegebenen Polymermaterial in einem später in dem Abschnitt über die Testmethoden definierten Verfahren absorbiert wird, ausgedrückt als Gramm synthetischer Urin pro Gramm Polymermaterial. Bevorzugte PAPC-Partikel der vorliegenden Erfindung sind jene, die eine Absorptionskapazität von mindestens etwa 20 Gramm, bevorzugter mindestens etwa 25 Gramm, synthetischen Urin pro Gramm Polymermaterial aufweisen. In der Regel weisen die Polymermaterialien der PAPC- Partikel hierin eine Absorptionskapazität von etwa 40 Gramm bis etwa 70 Gramm synthetischer Urin pro Gramm Polymermaterial auf. Vorstufen-Partikel mit diesen relativ hohen Absorptionskapazitätseigenschaften ergeben Blätter, die in absorbierenden Produkten, absorbierenden Bauteilen und absorbierenden Artikeln besonders wertvoll sind, da die aus solchen PAPC-Partikeln gebildeten entstehenden Blätter definitionsgemäß wünschenswert hohe Mengen an ausgeschiedenen Körperexsudaten, wie etwa Urin, halten können.
Während alle PAPC-Partikel vorzugsweise aus dem gleichen Polymermaterial mit den gleichen Eigenschaften hergestellt sein können, muß dies nicht der Fall sein. Zum Beispiel können manche PAPC-Partikel Stärke-Acrylsäure-Pfropfcopolymer umfassen, während andere PAPC-Partikel ein schwach netzartig vernetztes Polymer aus teilweise neutralisierter Polyacrylsäure umfassen können. Weiters können die PAPC-Partikel in ihrer Größe, Absorptionskapazität oder in beliebigen anderen Eigenschaften oder Merkmalen variieren. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bestehen die PAPC-Partikel im wesentlichen aus schwach netzartig vernetzten Polymeren von teilweise neutralisierter Polyacrylsäure, wobei jedes PAPC-Partikel ähnliche Eigenschaften aufweist.

B. Flüssige Mischungen, die kationische Aminoepichlorhydrin- Addukte enthalten.

Flüssige Mischungen, die kationische Aminoepichlorhydrin- Addukte als das Vernetzungsmittel enthalten, verwenden in der Regel ein Addukt von Epichlorhydrin mit bestimmten Arten monomerer oder polymerer Amine. Diese Aminoepichlorhydrin- Addukte reagieren mit dem Polymermaterial der absorbierenden PAPC-Partikel, und insbesondere den anionischen funktionellen Gruppen, in der Regel Carboxygruppen, dieser Polymermaterialien, um eine kovalente Bindung vom Estertyp zu bilden. Mit anderen Worten dient das Aminoepichlorhydrin-Addukt zur Vernetzung des in den absorbierenden PAPC-Partikeln vorliegenden Polymermaterials. (Die Anteile des absorbierenden Partikels, die Polymermaterial enthalten, das wirksam mit dem Aminoepichlorhydrin-Addukt vernetzt wurde, quellen in Anwesenheit wässeriger Körperfluide im Verhältnis zu den anderen unvernetzten Anteilen des Partikeis weniger.)
Es wird angenommen, daß diese umgesetzten Aminoepichlorhydrin-Addukte in erster Linie für die Vernetzung an der Oberfläche der absorbierenden PAPC-Partikel sorgen. Das geht auf die Tatsache zurück, daß diese Addukte, und insbesondere die polymeren Harzversionen dieser Addukte, relativ große kationische Moleküle darstellen. Als ein Ergebnis dessen sind sie zum Eindringen in die absorbierenden Partikel nicht befähigt und können daher nur mit dem Polymermaterial an der Oberfläche derselben reagieren. Zusätzlich dazu wird angenommen, daß die kationischen funktionellen Gruppen (z.B. Azetidiniumgruppen) dieser Addukte, insbesondere der polymeren Harzversionen, sehr rasch mit den anionischen funktionellen Gruppen, in der Regel Carboxygruppen, des Polymermaterials der absorbierenden Partikel, sogar bei Raumtemperatur (d.h. bei Temperaturen von etwa 18ºC bis etwa 25ºC) reagieren. Als ein Ergebnis dessen sind ziemlich geringe Mengen (z.B. so geringe Mengen wie etwa 1 Gew.% der Partikel) dieser Aminoepichlorhydrin-Addukte erforderlich, um wirksame Oberflächenvernetzung des in den absorbierenden PAPC-Partikeln vorliegenden Polymermaterials zu bewirken.
Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Ausdruck "kationische Aminoepichlorhydrin-Addukt" auf das Reaktionsprodukt zwischen Edichlorhydrin und einem monomeren oder polymeren Amin, sodaß das entstehende Reaktionsprodukt mindestens zwei kationische funktionelle Gruppen aufweist. Diese Addukte können in der Form von monomeren Verbindungen (z.B. dem Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin und Ethylendiamin) vorliegen oder sie können in polymerer Form vorliegen (z.B. dem Reaktionsprodukt zwischen Epichlorhydrin und Polyamid-Polyaminen oder Polyethyleniminen). Die polymeren Versionen dieser kationischen Aminoepichlorhydrin-Addukte werden in der Regel als "Harze" bezeichnet.
Eine Art von Aminoverbindung, die mit Epichlorhydrin zur Bildung von Addukten umgesetzt werden kann, die für die vorliegende Erfindung verwendbar sind, umfaßt monomere Di-, Tri- und höhere Amine mit primären oder sekundären Aminogruppen in ihren Strukturen. Beispiele verwendbarer Diamine dieser Art umfassen bis-2-Aminoethylether, N,N-Dimethylethylendiamin, Piperazin und Ethylendiamin. Beispiele verwendbarer Triamine dieser Art umfassen N-Aminoethylpiperazin und Dialkylentriamine, wie etwa Diethylentriamin und Dipropylentriamin.
Solche Aminmaterialien werden mit Epichlorhydrin zur Bildung der als Vernetzungsmittel hierin verwendbaren kationischen Aminoepichlorhydrin-Addukte umgesetzt. Die Herstellung dieser Addukte sowie eine vollständigere Beschreibung der Addukte selbst können in der US-PS 4,310.593 (Gross), ausgegeben am 12. Jänner 1982, und in Ross et al. J. Oraanic Chemistrv, Bd. 29, S. 824-826 (1964), gefunden werden.
Zusätzlich zu monomeren Ammen können auch polymere Amine, wie etwa Polyethylenimine, als die Aminoverbindung verwendet werden. Eine besonders wünschenswerte Aminoverbindung, die mit Epichlorhydrin zur Bildung bevorzugter hierin verwendbarer kationischer polymerer Adduktharze umgesetzt werden kann, umfaßt bestimmte Polyamid-Polyamine, die von Polyalkylen-Polyaminen und gesättigten dibasischen C&sub3;-C&sub1;&sub0;-Carbonsäuren abgeleitet sind. Epichlorhydrin/Polyamid-Polyamin-Addukte dieser Art sind wasserlösliche, thermohärtende kationische Polymere, die in der Fachwelt allgemein als Naßfestigkeitsharze für Papierprodukte bekannt sind.
In der Herstellung von Polyamid-Polyaminen, die zur Bildung dieser bevorzugten Klasse von kationischen Polymerharzen verwendet werden, wird eine Dicarbonsäure zuerst mit einem Polyalkylen-Polyamin, vorzugsweise in wässeriger Lösung, unter solchen Bedingungen umgesetzt, daß ein wasserlösliches langkettiges Polyamid entsteht, das die wiederkehrenden Gruppen NH(CnH2nHN)x-CORCO enthält, worin n und x jeweils 2 oder mehr bedeuten und R für die C&sub1;-C&sub8;-Alkylengruppe der Dicarbonsäure steht.
Eine Vielzahl von Polyalkylen-Polyaminen, inklusive Polyethylen-Polyaminen, Polypropylen-Polyaminen, Polybutylen- Polyaminen und so weiter, kann zur Herstellung des Polyamid- Polyamins verwendet werden, wovon die Polyethylen-Polyamine eine wirtschaftlich bevorzugte Klasse darstellen. Insbesondere bevorzugte Polyalkylen-Polyamine, die zur Herstellung der kationischen polymeren Harze hierin verwendet werden, sind Polyamine, die zwei primäre Aminogruppen und mindestens eine sekundäre Aminogruppe enthalten, worin die Stickstoffatome durch Gruppen der Formel CnH2n-, worin n eine kleine ganze Zahl größer als die Einheit ist und die Anzahl solcher Gruppen in dem Molekül im Bereich von zwei bis zu etwa acht und vorzugsweise bis zu etwa vier liegt, aneinandergebunden sind. Die Stickstoffatome können an die benachbarten Kohlenstoffatome in der Gruppe CnH2n oder an weiter entfernt liegende Kohlenstoffatome gebunden sein, jedoch nicht an dasselbe Kohlenstoffatom. Ebenso in Betracht gezogen wird die Verwendung solcher Polyamine, wie Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Dipropylentriamin und dergleichen, die in einer ziemlich reinen Form erhalten werden können. Von all den oben genannten Verbindungen sind die am meisten bevorzugten die Polyethylen-Polyamine, die zwei bis vier Ethylengruppen, zwei primäre Aminogruppen und eine bis drei sekundäre Aminogruppen enthalten.
Ebenso zur Verwendung hierin in Betracht gezogen werden Polyamine, die mindestens drei Aminogruppen enthalten, wobei mindestens eine dieser Gruppen eine tertiäre Aminogruppe ist. Geeignete Polyamine dieser Art umfassen Methyl-bis(3- aminopropyl) amin, Methyl-bis(2-aminoethyl)amin, N-(2- Aminoethyl)piperaz in, 4,7-Dimethyltriethylentetramin und dergleichen.
Die Dicarbonsäuren, die mit den oben genannten Ammen umgesetzt werden können, um die Polyamid-Polyamine der bevorzugten hierin verwendbaren kationischen polymeren Harze zu bilden, umfassen die gesättigten aliphatischen C&sub3;-C&sub1;&sub0;- Dicarbonsäuren Bevorzugter sind solche, die 3 bis 8 Kohlenstoffatome enthalten, wie etwa Malonsäure, Bemsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure und so weiter, gemeinsam mit Diglycolsäure. Von diesen sind Diglycolsäure und die gesättigten aliphatischen Dicarbonsäuren mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen im Molekül, nämlich Bemsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure, die am meisten bevorzugten. Es können auch Mischungen von zwei oder mehr dieser Dicarbonsäuren sowie Mischungen einer oder mehrerer hievon mit höheren gesättigten aliphatischen Dicarbonsäuren, wie etwa Azelainsäure und Sebacinsäure, verwendet werden, solang das entstehende langkettige Polyamid- Polyamin wasserlöslich oder mindestens wasserdispergierbar ist.
Die aus den vorhergehenden Polyaminen und Dibarbonsäuren hergestellten Polyamid-Polyamin-Materialien werden mit Epichlorhydrin umgesetzt, um die zur Verwendung hierin als Vernetzungsmittel bevorzugten kationischen polymeren Aminoepichlorhydrin-Harze zu bilden. Die Herstellung solcher Materialien ist detaillierter in der US-PS 2,926.116 (Keim), ausgegeben am 23. Februar 1960, US-PS 2,926.154 (Keim), ausgegeben am 23. Februar 1960, und US-PS 3,332.901 (Keim), ausgegeben am 25. Juli 1967, beschrieben.
Die zur Verwendung hierin als Vernetzungsmittel bevorzugten kationischen Polyamid-Polyamin-Epichlorhydrin-Harze sind von Hercules Inc. unter dem Handelsnamen Kymene im Handel erhältlich. Besonders bevorzugt sind Kymene 557H, Kymene 557LX und Kymene Plus, die Epichlorhydrin-Addukte von Polyamid- Polyaminen darstellen, die die Reaktionsprodukte von Diethylentriamin und Adipinsäure sind. Sie werden in der Regel in Form wässeriger Lösungen des kationischen Harzmaterial auf den Markt gebracht, welche etwa 10 % bis etwa 33 %, bezogen auf das Gewicht des aktiven Harzes, enthalten.
Andere Bestandteile oder Mittel können zur Unterstützung bei der Herstellung der flüssigen Mischung verwendet werden. Zum Beispiel wird Wasser in der Regel mit dem Addukt eingesetzt, um eine wässerige flüssige Mischung hievon zu bilden. Wasser begünstigt die gleichmäßige Verteilung des Addukts auf der Oberfläche der PAPC-Partikel und verursacht Permeation des Addukts in die Oberflächenbereiche dieser Partikel. Wasser begünstigt auch eine stärkere physikalische Assoziierung zwischen den behandelten PAPC-Partikeln, wodurch eine größere Integrität der entstehenden interpartikulär gebundenen vernetzten Aggregate bewirkt wird. In der vorliegenden Erfindung wird Wasser in einer Menge von weniger als etwa 25 Gewichtsteilen (d.h. von 0 bis etwa 25 Gewichtsteilen), bevorzugt im Bereich von etwa 3 bis etwa 15 Gewichtsteilen, bevorzugter im Bereich von etwa 5 bis etwa 10 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteile PAPC-Partikel verwendet. Die tatsächlich verwendete Wassermenge kann in Abhängigkeit von der Art des eingesetzten Addukts, der Art des bei der Herstellung der PAPC- Partikel verwendeten Polymermaterials, der Partikelgröße dieser PAPC-Partikel, dem Vorhandensein anderer wahlweiser Bestandteile (z.B. Glyzerin) und ähnlichen Faktoren variieren.
Obwohl nicht absolut notwendig, können organische Lösungsmittel eingesetzt werden, in der Regel zur Begünstigung einer gleichmäßigen Verteilung des kationischen Aminoepichlorhydrin-Addukts auf der Oberfläche der PAPC-Partikel. Diese organischen Lösungsmittel sind in der Regel hydrophil und können niedere Alkohole, wie etwa Methanol und Ethanol; Amide, wie etwa N,N-Dimethylformamid und N,N-Diethylformamid; und Sulfoxide, wie etwa Dimethylsulfoxid, inkludieren. Wenn ein hydrophiles Lösungsmittel verwendet wird, so erfolgt dies in einer Menge von weniger als etwa 20 Gewichtsteilen (d.h. von bis etwa 20 Gewichtsteilen), vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis etwa 15 Gewichtsteilen, bevorzugter im Bereich von etwa 8 bis etwa 12 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteile der PAPC- Partikel. Die tatsächliche Menge des verwendeten hydrophilen Lösungsmittels kann in Abhängigkeit vom eingesetzten Addukt, dem Polymermaterial, das zur Herstellung der PAPC-Partikel verwendet wurde, der Partikelgröße dieser PAPC-Partikel und ähnlichen Faktoren variieren.
Wie oben angegeben, ist die Verwendung hydrophiler organischer Lösungsmittel nicht unbedingt bei der Herstellung gebundener Partikelaggregate erforderlich, wenn kationische Aminoeipchlorhydrin-Addukte das Vernetzungsmittel sind. Tatsächlich kann es wünschenswert sein, den Einsatz solcher organischer Lösungsmittel zu vermeiden. Solche Lösungsmittel müssen in der Regel aus dem Aggregat entfernt werden, bevor es für dessen beabsichtigten Einsatz verwendbar ist. Die Abtrennung der organischen Lösungsmittel ist häufig energieaufwendig und verfahrensintensiv und verursacht zusätzliche Verfahrenskosten. Insbesondere können manche hydrophile Lösungsmittel, wie etwa Isopropanol oder t-Butanol, die Ursache dafür sein, daß das Aminoepichlorhydrin-Addukt aus der Lösung ausfällt, und sie sind daher aus diesem Grund unerwünscht. Tatsächlich sind die einzigen Lösungsmittel, die in der Regel zur Herstellung gebundener Partikelaggregate verwendet werden, wenn das Vernetzungsmittel ein kationisches Aminoepichlorhydrin-Addukt ist, die niedrigen Alkohole, wie etwa Methanol und Ethanol, deren Abtrennung nicht zu energieaufwendig oder verfahrensintensiv ist und die keine Ausfällung des Aminoepichlorhydrin-Addukts aus der wässerigen Lösung verursachen.
Andere wahlweise Bestandteile und insbesondere wässerige flüssige Mischungen hievon können ebenso mit dem kationischen Aminoepichlorhydrin-Addukt verwendet werden Es ist besonders bevorzugt, wenn die flüssige Mischung, die das kationische Aminoepichlorhydrin-Addukt umfaßt, einen Weichmacher enthält, insbesondere wenn die behandelten PAPC-Partikel bei Raumtemperatur gehärtet wurden, wie im folgenden beschrieben ist. In Abwesenheit eines Weichmachers können die behandelten PAPC-Partikel, wenn interpartikulär gebundene Aggregate aus ihnen gebildet werden, relativ spröde sein und können, insbesondere bei der Herstellung der endgültig gewünschten absorbierenden Strukturen, daher schwieriger zu handhaben sein. Die Aufnahme eines Weichmachers in die flüssige Mischung gewährleistet, daß die entstehenden interpartikulär gebundenen Aggregate (wenn bei Raumtemperatur gehärtet wird), relativ flexible poröse, absorbierende Blätter bilden, insbesondere flexible, poröse, absorbierende Blätter aus interpartikulär gebundenen Aggregaten. Diese flexiblen streckbaren Blätter sind bei der Herstellung der endgültig erwünschten absorbierenden Strukturen relativ leicht zu handhaben.
Geeignete Weichmacher umfassen Wasser allein oder in Verbindung mit anderen Bestandteilen, wie etwa Glyzerin, Propylenglykol (d.h. 1,2-Propandiol), 1,3-Propandiol oder Ethylenglykol, Sorbit, Saccharose, polymere Lösungen, wie solche unter Verwendung von Polyvinylalkohol, Ester-PAPC von Polyvinylalkohol oder Polyethylenglykol oder Mischungen hievon. Diese anderen Bestandteile in dem Weichmacher, wie etwa Glyzerin, dürften als Feuchthaltemittel, Co-Weichmacher oder beides wirken, wobei Wasser der primäre Weichmacher ist. Die bevorzugten Weichmacher zur Verwendung mit den flüssigen Mischungen des kationischen Aminoepichlorhydrin-Addukts ist eine Mischung von Glyzerin und Wasser in einem Gewichtsverhältnis von etwa 0,5:1 bis etwa 2:1, bevorzugt von etwa 0,8:1 bis etwa 1,7:1.
Die tatsächlich verwendete Menge Weichmacher kann in Abhängigkeit von dem speziellen eingesetzten Weichmacher, der Art des zur Bildung der PAPC-Partikel eingesetzten Polymermaterials und den speziellen für den Weichmacher gewünschten Flexibilitätswirkungen variieren. In der Regel wird der Weichmacher in einer Menge von etwa 5 bis etwa 100 Gewichtsteilen, vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 60 Gewichtsteilen, bevorzugter von etwa 10 bis etwa 30 Gewichtsteilen, am bevorzugtesten von etwa 15 bis etwa 20 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteile PAPC-Partikel verwendet.

C. Flüssige Mischungen, die andere Vernetzungsmittel enthalten.

Andere, jedoch weniger bevorzugte Vernetzungsmittel, die in der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind, inkludieren zum Beispiel Verbindungen mit mindestens zwei polymerisierbaren Doppelbindungen; Verbindungen mit mindestens einer polymerisierbaren Doppelbindung und mindestens einer funktionellen Gruppe, die mit dem Polymermaterial reaktiv ist; andere Verbindungen als die kationischen Aminoepichlorhydrin- Addukte mit mindestens zwei funktionellen Gruppen, die mit dem Polymermaterial reaktiv sind; mehrwertige Metallverbindungen; oder Monomere, wie sie hierin beschrieben sind. Spezielle andere Vernetzungsmittel, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, sind in den zuvor angegebenen US-PS 4,076.663 und US-PS Re. 32.649, die hierin als Referenz aufgenommen sind, beschrieben.
Wo Carboxygruppen an oder in den Polymermaterialien (d.h. den Polymerketten) der PAPC-Partikel vorliegen, sind bevorzugte alternative Vernetzungsmittel in der Regel nicht-ionisch und weisen mindestens zwei funktionelle Gruppen pro Molekül auf, die zur Reaktion mit der Carboxygruppe befähigt sind. Bevorzugte andere Vernetzungsmittel inkludieren mehrwertige Alkohole, wie etwa Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Glyzerin (1,2,3- Propantriol), Polyglyzerin, Propylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3- Propandiol, Trimethylolpropan, Diethanolamin, Triethanolamin, Polyoxypropylen, Oxyethylen-Oxypropyl-Blockcopolymer, Sorbitan- Fettsäureester, Polyoxyethylen-Sorbitan-Fettsäureester, Pentaerythrit und Sorbit; Polyglycidylether-Verbindungen, wie etwa Ethylenglykol-diglycidylether, Polyethylenglykoldiglycidylether, Glyzerin-polyglycidylether, Diglyzerin- polyclycidylether, Polyglyzerin-polyglycidylether, Sorbit- polyglycidylether, Pentaerythrit-polyglycidylether, Propylenglykol-diglycidylether und Propylenglykol- diglycidylether; Polyaziridin-Verbindungen, wie etwa 2,2- Bishydroxymethylbutanol-tris(3-(i-aziridin)-propionat), 1,6- Hexamethyl-toluol-diethylenharnstoff und Diphenylmethan-bis- 4,4'-N,N'-Diethylen-harnstoff; Haloepoxy-Verbindungen, wie Epichlorhydrin und α-Methylfluorohydrin; Polyaldehyd- Verbindungen, wie Glutaraldehyd und Glyoxyzol; Polyamin- Verbindungen, wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin und Polyethylenimin; sowie Polyisocyanat-Verbindungen, wie 2,4- Toluylendiisocyanat und Hexamethylendiisocyanat.
Es kann ein Vernetzungsmittel oder es können zwei oder mehr im wesentlichen miteinander nicht reagierende Vernetzungsmittel aus der oben erwähnten Gruppe eingesetzt werden. Besonders bevorzugte andere Vernetzungsmittel zur Verwendung hierin mit Carboxy-enthaltenden Polymerketten sind Ethylenglykol; Glyzerin; Trimethylolpropan; 1,2-Propandiol und 1,3-Propandiol.
Der Anteil des anderen Vernetzungsmittels, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, liegt im Bereich von etwa 0,01 Gewichtsteilen bis etwa 30 Gewichtsteilen, bevorzugt von etwa 0,5 Gewichtsteilen bis etwa 10 Gewichtsteilen, am bevorzugtesten von etwa 1 Gewichtsteil bis etwa 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der PAPC-Partikel.
In der vorliegenden Erfindung können andere Materialien oder Mittel mit dem (den) anderen Vernetzungsmittel(n) als Unterstützung bei der Herstellung der vernetzten Aggregate oder als Promotoren oder Hilfsmittel bei der Reaktion des Vernetzungsmittels mit dem Polymermaterial der PAPC-Partikel eingesetzt werden.
Zum Beispiel kann Wasser in Verbindung mit dem anderen Vernetzungsmittel eingesetzt werden. Das Wasser begünstigt die gleichmäßige Verteilung des Vernetzungsmittels an der Oberfläche der PAPC-Partikel und das Eindringen des Vernetzungsmittels in den Oberflächenbereich der PAPC-Partikel. Das Wasser begünstigt auch eine stärkere physikalische Assoziation zwischen den PAPC- Partikeln der vorher umgesetzten Aggregate und begünstigt die trockene und gequollene Integrität der entstehenden interpartikulär vernetzten Aggregate. Das Wasser wird in einer Menge von weniger als etwa 20 Gewichtsteilen (0 bis etwa 20 Gewichtsteile), vorzugsweise im Bereich von etwa 0,01 Gewichtsteilen bis etwa 20 Gewichtsteilen, bevorzugter im Bereich von etwa 0,1 Gewichtsteilen bis etwa 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile PAPC-Partikel, verwendet. Die tatsächlich eingesetzte Wassermenge wird in Abhängigkeit von der Art des Polymermaterials und der Partikelgröße der PAPC-Partikel variieren.
Es können auch organische Lösungsmittel gemeinsam mit dem anderen Vernetzungsmittel eingesetzt werden. Die organischen Lösungsmittel werden zur Begünstigung einer gleichmäßigen Verteilung des Vernetzungsmittels an der Oberfläche der PAPC- Partikel verwendet. Die organischen Lösungsmittel sind vorzugsweise hydrophile organische Lösungsmittel. Verwendbare hydrophile organische Lösungsmittel inkludieren niedrige Alkohole, wie etwa Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, sec-Butanol und t-Butanol; Ketone, wie Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon; Ether, wie Dioxan, Tetrahydrofuran und Diethylether; Amide, wie N,N- Dimethylformamid und N,N-Diethylformamid; und Sulfoxide, wie Dimethylsulfoxid. Das hydrophile organische Lösungsmittel wird in einer Menge von weniger als etwa 60 Gewichtsteilen (0 Gewichtsteile bis etwa 60 Gewichtsteile), vorzugsweise im Bereich von etwa 0,01 Gewichtsteilen bis etwa 60 Gewichtsteile, bevorzugter von etwa 1 Gewichtsteil bis etwa 20 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile PAPC-Partikel, eingesetzt. Die tatsächlich zu verwendende Menge von hydrophilem organischen Lösungsmittel wird in Abhängigkeit von der Art des Polymermaterials und der Partikelgröße der PAPC-Partikel variieren.
Das andere Vernetzungsmittel kann auch in einer Mischung mit Wasser oder mit einem oder mehreren hydrophilen organischen Lösungsmitteln verwendet werden. Es hat sich herausgestellt, daß die Verwendung einer Lösung von Wasser/Vernetzungsmittel die größte Penetration des Vernetzers in den Oberflächenbereich der PAPC-Partikel bewirkt, während eine Lösung von hydrophilem organischen Lösungsmittel/Vernetzungsmittel eine minimale Penetration des Vernetzungsmittels bewirkt. Jedoch ist eine Mischung aller drei Mittel bevorzugt, um das Ausmaß der Penetration des Vernetzungsmittels in den Oberflächenbereich der PAPC-Partikel zu kontrollieren. Insbesondere hat sich herausgestellt, daß je höher das Verhältnis von Wasser zu organischer Lösungsmittelkomponente ist, die Penetration des Vernetzers umso tiefer wird, die Fluidstabilität der Aggregate unter Belastung umso größer wird und die Herabsetzung der entstehenden Absorptionskapazität der vernetzten Aggregate umso größer wird. In der Regel wird das Verhältnis von Wasser zu hydrophilem organischen Lsungsmittel in der Lösung im Bereich von etwa 10:1 bis etwa 1:10 liegen. Die Lösung von hydrophilem organischen Lösungsmittel/Wasser/interpartikulärem Vernetzungsmittel wird in einer Menge von weniger als etwa 60 Gewichtsteilen (0 Gewichtsteile bis etwa 60 Gewichtsteile), vorzugsweise im Bereich von etwa 0,01 Gewichtsteilen bis etwa 60 Gewichtsteilen, bevorzugter von etwa 1 Gewichtsteil bis etwa 20 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile PAPC-Partikel verwendet werden.
Andere wahlweise Bestandteile können ebenso mit der das andere Vernetzungsmittel enthaltenden Lösung gemischt werden. Zum Beispiel können ein Initiator, ein Katalysator oder nicht- saure Comonomer-Materialien zugesetzt werden. Beispiele dieser zur Verwendung hierin geeigneten Materialien sind in der oben angegebenen US-PS Re. 32.649 beschrieben.

BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

PAPC-Blätter mit einer Dichte von etwa 1 Gramm/Kubikzentimeter und einer Dicke von etwa 0,05 Inch erwiesen sich für eine Reihe von Anwendungszwecken als geeignet, inklusive der Verwendung in absorbierenden Kernen von Windeln. Beispiele, wie solche Blätter hergestellt werden sollen, sind im folgenden beschrieben.

BEISPIEL 1

Die PAPC-Partikel, die man zu verwenden wünscht, haben eine Größe zwischen 150 und 300 Mikron. Für PAPC-Partikel dieser Größe ist es bevorzugt, zwischen 0,1 bis 0,3 Gramm PAPC pro Quadratinch des Trägermittels oder Förderbandes schichtweise abzulegen.
Die Zusammensetzung der flüssigen Mischung, die verwendet werden soll, wird nachstehend angegeben, wobei die Mengen in Teilen pro 100 Teile PAPC angegeben sind. Die flüssige Mischung umfaßt:
5,0 Teile Kymener Plus (30 % aktives Harz)
12,7 Teile Glyzerin
7,1 Teile Wasser
Es ist daher bevorzugt, wenn das Verhältnis der Teile flüssiger Mischung pro 100 Teile PAPC bei 24,8 liegt. Die Menge der flüssigen Mischung (LM), die bevorzugt pro Quadratinch des Förderbandes aufgesprüht wird, kann aus dem Verhältnis der Teile der flüssigen Mischung pro 100 Teile PAPC errechnet werden durch: Gramm LM = Gramm PAPC * Gramm LM Quadratinch pro Schichte Quadratinch pro Schichte Gramm PAPC
Jeder anfängliche Sprühschritt, der durchgeführt werden soll, und der erste daran anschließende Sprühschritt werden die Hälfte der oben berechneten Menge verwenden. Wenn man bei diesem Beispiel 0,2 Gramm PAPC pro Schichte pro Quadratinch ablegt, ist es bevorzugt, etwa 0,025 Gramm flüssige Mischung pro Quadratinch des Trägermittels beim anfänglichen Sprühschritt und beim ersten daran anschließenden Sprühschritt zu verwenden, und dann etwa 0,05 Gramm pro Quadratinch für alle anderen Sprühschritte.
Das schichtweise Ablegen der PAPC erfolgt wünschenswerterweise durch den oben beschriebenen vibrierenden Beschicker von Solids Flow Control.
Das Aufsprühen der flüssigen Mischung erfolgt mit einem Modell 6218-1/4 JAU von Spraying Systems Co., wie oben angegeben wurde. Für die ersten beiden Aufbringungen der flüssigen Mischung ist es wünschenswert, daß die Sprüher die flüssige Mischung mit einer Geschwindigkeit von 39,8 Gramm/min. auf das Förderband aufbringen. Für die anschließenden Sprühschritte ist es wünschenswert, daß der Sprüher die flüssige Mischung auf das Förderband mit einer Geschwindigkeit von 79,6 Gramm/min. aufbringt.
Das Förderband, das wünschenswerterweise eingesetzt wird, ist ein sich bewegendes Förderband aus Polyurethan, das sich mit einer Geschwindigkeit von 27 Fuß/min. fortbewegt.
Die gewünschten Druckapplikatoren sind zwei Kompaktierungswalzen mit 8 Inch Durchmesser und einer Breite von 12 Inch. Die oberen und unteren Walzen sind, wie oben beschrieben, mit der 934-Plasma-Beschichtung überzogen.
Die Raumtemperatur wird bei 72ºF/22,2ºC liegen.
SCHRITT 1: Für den Beginn sollte man anfänglich einen vorherbestimmten Bereich des Förderbandes mit der flüssigen Mischung in einer Menge besprühen, die im wesentlichen gleich 0,025 Gramm flüssige Mischung pro Quadratinch Förderband ist.
SCHRITT 2: Im Anschluß daran sollten im wesentlichen kontinuierlich 0,2 Gramm PAPC-Partikel pro Quadratinch Förderband auf denselben vorherbestimmten Bereich des Förderbandes schichtweise abgelegt werden.
SCHRITT 3: Die schichtweise auf den vorherbestimmten Bereich des Förderbandes abgelegten PAPC werden dann mit flüssiger Mischung in einer Menge im wesentlichen gleich 0,025 Gramm flüssige Mischung pro Quadratinch Förderband besprüht.
SCHRITT 4: Im Anschluß daran sollten im wesentlichen kontinuierlich 0,2 Gramm PAPC-Partikel pro Quadratinch Förderband auf denselben vorherbestimmten Bereich des Förderbandes schichtweise abgelegt werden.
SCHRITT 5: Die schichtweise auf den vorherbestimmten Bereich des Förderbandes abgelegte PAPC wird dann mit der flüssigen Mischung in einer Menge von im wesentlichen 0,050 Gramm flüssige Mischung pro Quadratinch Förderband besprüht.
SCHRITT 6: Die Schritte 4 und 5 werden dann in dieser Reihenfolge drei weitere Male wiederholt, wodurch sich insgesamt ein anfänglicher Sprühschritt und fünf im Anschluß an die schichtweise Ablegung erfolgende Sprühschritte mit insgesamt 0,25 Gramm flüssiger Mischung pro Quadratinch Förderband ergeben und insgesamt fünf Ablegeschritte für insgesamt 1 Gramm PAPC pro Quadratinch Förderband erfolgen.
SCHRITT 7: Die schichtweise abgelegte PAPC wird dann durch die Kompaktierungswalzen geführt. Es ist wünschenswert, zwischen den Kompaktierungswalzen einen Spalt von 0,035 Inch vorzusehen. Dadurch wird ein PAPC-Blatt mit einer Dichte von 0,995 Gramm pro Kubikzentimeter hergestellt.
SCHRITT 8: Das PAPC-Blatt wird dann durch Einlegen desselben in einen Plastiksack und Verweilen bei Raumtemperatur während 48 Stunden gehärtet.
Das obige Verfahren führt zu einem absorbierenden Blatt aus PAPC mit guter Flexibilität, geringer Gelblockierung und guten Naßintegritätseigenschaften.

BEISPIEL 2

Alle für dieses Beispiel eingesetzten Bedingungen und Ausrüstungen werden die gleichen wie für Beispiel 1 sein, mit der Ausnahme, daß eine unterschiedliche flüssige Mischung verwendet wird. In diesem Beispiel wird die flüssige Mischung ein nicht-ionisches Vernetzungsmittel, d.h. Glyzerin, enthalten. Die Zusammensetzung der flüssigen Mischung ist unten angegeben, die Mengen sind in Teilen pro 100 Teile PAPC ausgedrückt:
5,0 Teile Methanol
4,0 Teile Glyzerin
8,8 Teile Wasser
Wie oben angegeben, sind alle Anlagen, Materialien und Bedingungen die gleichen wie im vorhergehenden Beispiel, inklusive der Verwendung von PAPC-Partikeln zwischen 150 und 300 Mikron.
SCHRITT 1: Zu Beginn sollte man anfänglich einen vorherbestimmten Bereich des Förderbandes mit der flüssigen Mischung in einer Menge besprühen, die im wesentlichen gleich 0,018 Gramm flüssige Mischung pro Quadratinch des Förderbandes beträgt.
SCHRITT 2: Im Anschluß daran sollten im wesentlichen kontinuierlich 0,2 Gramm PAPC-Partikel pro Quadratinch Förderband auf denselben vorherbestimmten Bereich des Förderbandes schichtweise abgelegt werden.
SCHRITT 3: Die schichtweise auf dem vorherbestimmten Bereich des Förderbandes abgelegte PAPC wird dann mit flüssiger Mischung in einer Menge im wesentlichen gleich 0,018 Gramm flüssige Mischung pro Quadratinch Förderband besprüht.
SCHRITT 4: Im Anschluß daran sollten im wesentlichen kontinuierlich 0,2 Gramm PAPC-Partikel pro Quadratinch Förderband auf denselben vorherbestimmten Bereich des Förderbandes schichtweise abgelegt werden.
SCHRITT 5: Die schichtweise auf dem vorherbestimmten Bereich des Förderbandes abgelegte PAPC wird dann mit der flüssigen Mischung in einer Menge von im wesentlichen gleich 0,036 Gramm flüssige Mischung pro Quadratinch Förderband besprüht.
SCHRITT 6: Die Schritte 4 und 5 werden dann in dieser Reihenfolge drei weitere Male wiederholt, wodurch sich insgesamt ein anfänglicher Sprühschritt und fünf im Anschluß an die schichtweise Ablegung erfolgende Sprühschritte mit insgesamt 0,18 Gramm flüssiger Mischung pro Quadratinch Förderband ergeben und insgesamt fünf Ablegeschritte für insgesamt 1 Gramm PAPC pro Quadratinch Förderband erfolgen.
SCHRITT 7: Die schichtweise abgelegte PAPC wird dann durch die Kompaktierungswalzen geführt. Es ist wünschenswert, zwischen den Kompaktierungswalzen einen Spalt von 0,035 Inch vorzusehen. Dadurch wird ein PAPC-Blatt mit einer Dichte von 1,04 Gramm pro Kubikzentimeter hergestellt.
SCHRITT 8: Das PAPC-Blatt wird dann durch Erhitzen des Blattes auf etwa 190ºC während etwa 45 Minuten gehärtet.

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung eines Blattes aus partikelförmigen, im wesentlichen wasserunlöslichen, absorbierenden Hydrogel-bildenden Polymermaterialien, wobei das genannte Verfahren gekennzeichnet ist durch:

(a) schichtweises Ablegen einer vorherbestimmten Menge des genannten partikelförmigen, im wesentlichen wasserunlöslichen, absorbierenden Hydrogel-bildenden Polymermaterials, um einen vorherbestimmten Bereich eines Trägermittels im wesentlichen zu bedecken;

(b) Besprühen des genannten schichtweise abgelegten partikelförmigen Materials in dem genannten vorherbestimmten Bereich mit einer Menge einer flüssigen Mischung, die Wasser und ein Vernetzungsmittel für die Polymeren in dem genannten partikelförmigen Material umfaßt, wobei die genannte Menge ausreicht, um beim Härten eine wirksame Oberflächenvernetzung des genannten partikelförmigen Materials zu bewirken; und

(c) Aufbringen von Druck auf das genannte schichtweise abgelegte partikelförmige Material durch Hindurchführen der genannten Schichte durch ein Paar einander gegenüberliegender Druckapplikatoren, wodurch ein kohäsives Blatt gebildet wird.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, das weiters den Schritt der Härtung des genannten Blattes umfaßt, indem das genannte Blatt während eines vorherbestimmten Zeitraums bei einer vorherbestimmten Temperatur verweilen gelassen wird, wodurch für eine wirksame Oberflächenvernetzung des genannten partikelförmigen Materials gesorgt wird, sodaß das genannte Blatt beim Kontakt mit Flüssigkeit diese absorbieren und in Blattform bleiben wird, ohne daß es sich in einzelne Partikel auftrennt.

3. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches den Schritt des anfänglichen Besprühens des genannten vorherbestimmten Bereichs der genannten Oberfläche mit einer vorherbestimmten Menge flüssiger Mischung vor dem schichtweisen Ablegen der vorherbestimmten Menge des genannten partikelförmigen Materials auf das genannte Förderband um-

4. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem die in (a) und (b) des Anspruchs 1 angegebenen Schritte der Reihe nach mindestens einmal wiederholt werden, bevor auf das genannte schichtweise abgelegte partikelförmige Material Druck aufgebracht wird.

5. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem die äußersten Ränder des genannten schichtweise abgelegten Materials vor der Kompaktierung beschnitten werden.

6. Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem die genannte flüssige Mischung ein kationisches Aminoepichlorhydrin-Addukt, Glyzerin und Wasser umfaßt.

7. Das Verfahren nach Anspruch 6, in welchem der genannte Härtungsschritt ein Lagern des genannten Blattes in einem Temperaturbereich von etwa 18ºC bis etwa 35ºC während etwa 12 bis etwa 48 Stunden umfaßt.

8. Das Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, in welchem die genannte flüssige Mischung Glyzerin und Wasser umfaßt.

9. Das Verfahren nach Anspruch 8, in welchem die genannte flüssige Mischung außerdem Methanol umfaßt.

10. Das Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, in welchem der genannte Härtungsschritt das Erhitzen des genannten Blattes auf eine Temperatur im Bereich von etwa 180ºC bis etwa 200ºC während etwa 30 Minuten bis etwa 1 Stunde umfaßt.