DE69530572T2 - Verfahren und zusammensetzung zur verbesserung der blutabsorption von saugfähigen materialien - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Superabsorber-Materialien und Zusammensetzungen, enthaltend Superabsorber-Materialien, die verbesserte Blutabsorptions-Eigenschaften aufweisen und Verfahren zur Verbesserung der Blutabsorptions-Eigenschaften solcher Superabsorber-Materialien und Zusammensetzungen. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung Superabsorber-Materialien, die verbesserte Blutabsorptions-Eigenschaften besitzen, für die Verwendung wegwerfbarer Superabsorber-Produkten, wie Hygieneartikel für Frauen und medizinische Artikel.
  • Querverweis zu verwandten Anmeldungen
  • Dies ist eine „continuation-in-part"-Anmeldung der folgenden US-Patentanmeldungen, die jeweils am 17. August 1992 eingereicht wurden und die jeweils hier als Referenz eingefügt sind: (1) Anmeldenummer 07/931 059 mit dem Titel „POLYMERIC BINDERS FOR BINDNG PARTICLES TO FIBERS" (Polymerbindemittel zum Binden von Partikeln an Fasern); (2) Anmeldenummer 07/931 277 mit dem Titel „NON-POLYMERIC ORGANIC BINDERS FOR BINDING PARTICLES TO FIBERS" (Nicht-polymere organische Bindemittel zum Binden von Partikeln an Fasern); (3) Anmeldenummer 07/931 213 mit dem Titel „WET LAID FIBER SHEET MANUFACTURING WITH REACTIVATABLE BINDERS FOR BINDING PARTICLES TO BINDERS" (Nasslegefaserbogenfertigung mit reaktivierbaren Bindemitteln zum Binden von Partikeln an Bindemittel); (4) Anmeldenummer 07/931 278 mit dem Titel „REACTIVATABLE BINDERS FOR BINDING PARTICLES TO FIBERS" (reaktivierbare Bindemittel zum Binden von Partikeln an Fasern); (5) Anmeldenummer 07/931 284 mit dem Titel „PARTICLE BINDERS FOR HIGH BULK FIBERS" (Partikel-Bindemittel für hochvoluminöse Fasern); (6) Anmeldenummer 07/931 279 mit dem Titel „PARTICLE BINDERS THAT ENHANCE FIBER DENSIFICATION" (Partikel-Bindemittel, die die Faserverdichtung verbessern) und die folgenden US-Patentanmeldungen, die jeweils am 17. August 1993 eingereicht wurden: (7) Anmeldenummer 08/107 469 mit dem Titel „PARTICLE BINDERS" (Partikel-Bindemittel); (8) Anmeldenummer 08/108 219 mit dem Titel „PARTICLE BINDING TO FIBERS" (Partikelbindung an Fasern); (9) Anmeldenummer 08/107 467 mit dem Titel „BINDERS FOR BINDING WATER SOLUBLE PARTICLES TO FIBERS" (Bindemittel zum Binden von wasserlöslichen Partikeln von Fasern); (10) Anmeldenummer 08/108 217 mit dem Titel PARTICLE. BINDERS (Partikel-Bindemittel); und (11) Anmeldenummer 08/108 218 mit dem Titel PARTICLE BINDING TO FIBERS" (Partikelbindung an Fasern); und eine „continuation"-Anmeldung mit der Anmeldenummer 07/931 284, angemeldet am 15. November 1993 als Anmeldenummer 08/153 819.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Superabsorber-Polymere wurden in den letzten Jahren entwickelt, die fähig sind, das Vielfache ihres eigenen Gewichtes an Flüssigkeit zu absorbieren. Diese Polymere, die auch bekannt sind als wasserunlösliche Hydrogele werden verwendet, um das Absorptionsvermögen von sanitären Produkten, wie Windeln und Binden zu erhöhen. Superabsorber-Polymere werden häufig in der Form von partikulären Pulvern, Granulaten oder Fasern bereitgestellt, die über das gesamte Superabsorber-Cellulose-Produkt verteilt sind, um das Absorptionsvermögen des Produktes zu erhöhen. Superabsorber-Partikel sind beschrieben z. B. in: US-Patent Nr. 4 160 059; US-Patent Nr. 4 676 784; US-Patent Nr. 4 673 402; US-Patent Nr. 5 002 814; und US-Patent Nr. 5 057 166. Produkte wie Windeln, die Superabsorber-Hydrogele beinhalten, sind in dem US-Patent Nr. 3 669 103 und dem US-Patent Nr. 3 670 731 beschrieben.
  • Superabsorber haben keine breite Anwendung, in Superabsorber-Sanitärartikeln, wie Monatsbinden, chirurgischen Wischtüchern und anderen Artikeln, die zur Absorption von Blut und anderen serösen Körperflüssigkeiten verwendet werden, gefunden, da die Superabsorber-Materialien weder das Blut leicht absorbieren, noch eine hohe Kapazität für Blut besitzen, Die geringe Blutabsorptionskapazität von Superabsorber-Materialien bedeutet, dass große Mengen des Superabsorber-Materials in die Blutabsorptionsartikel eingefügt werden müssen, ein Faktor, der die Produktions- und Materialkosten für solche Superabsorber-Artikel erhöht.
  • Die US-Patente mit den Nummern 4 190 563 und 4 435 172 beschreiben Methoden zur Verbesserung des Dispergiervermögens von partikulären Superabsorber-Materialien in Blut. Das '563-Patent beschreibt die Verbesserung der Blutdispergierbarkeit von Superabsorber-Materialien durch Oberflächenbehandlung des Materials mit einem oder mehreren hochmolekularen Polyethern. Das '563-Patent beschreibt, dass die Polyether in Mengen verwendet werden können, die im Bereich von ungefähr 1 bis 35 Gew.-% liegen. Das '563-Patent beschreibt, dass die mit Polyethern beschichteten Superabsorber-Materialien eine verbesserte Dispergierbarkeit in Blut zeigen. Das '172-Patent beschreibt Superabsorber-Artikel, worin die Blutabsorptionsrate erhöht wird durch die Addition von Amido-Verbindungen und nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln an wasserlösliche hydrophile Polymere, Die so behandelten wasserlöslichen hydrophilen Polymere neigen zu potentiellen Risiken der Toxizität des Polymers und der oberflächenaktiven Mittel während der Anwendung und nach dem Wegwerfen (d.h. durch Auslaugen des nicht verwendeten Polymers oder des oberflächenaktiven Mittels).
  • Ein Superabsorber für Blut und seröse Körperflüssigkeiten ist in dem US-Patent Nr. 4 693 713 offenbart. Die offenbarte Superabsorber-Zusammensetzung schließt die Komponente A ein, die beschrieben ist als wasserquellbares, synthetisches oder natürliches Polymer oder Copolymer und die Komponente B, die beschrieben ist als anorganische oder organische Verbindung, die bei Normal-Temperatur in der Form eines gießfähigen Pulvers vorliegt und wasserlöslich ist. Die relativen hohen Niveaus der Komponente B, beschrieben in dem '713-Patent tragen zu Problemen der Verarbeitung, der Handhabung, der Verwendung (unter dem Toxizitätsgesichtspunkt) und der Entsorgung bei.
  • Die EP-A-096976 offenbart eine Absorptionsmittelplatte, die besteht aus einem Papier-, Folien- oder Faser-Substrat beschichtet auf mindestens einer Oberfläche mit einer reaktiven Zusammensetzung, die von 10 bis 40 Gewichtsteilen einer flüssigen Polyhydroxy-organischen Verbindung und von 90 bis 60 Gewichtsteilen eines partikulären wasserunlöslichen wasserquellbaren Absorptionspolymers mit einer Gelkapazität von mindestens 10 enthält. Es wird mitgeteilt, dass die Absorptionsmittelplatte fähig sein soll, mindestens das 15fache ihres Gewichtes einer Flüssigkeit zu absorbieren und eine dünne Struktur besitzt.
  • Die WO94/04351 und die WO94/04352 wurden am 3. März 1994 veröffentlicht und sind daher Stand der Technik nach Artikel 54(3) EPÜ. Sie offenbaren einen Binder, der auf Partikel aufgetragen wird, die dann anschließend kombiniert werden mit Fasern, um die Partikel an die Fasern zu binden. Die Partikel besitzen funktionelle Plätze zur Bildung von Wasserstoffbindungen oder einer koordinativen kovalenten Bindung. Die Fasern besitzen funktionelle Wasserstoffbindungsplätze. Die Bindemittel umfassen Bindemittelmoleküle, wobei die Bindemittelmoleküle mindestens eine funktionelle Gruppe besitzen, die fähig ist, eine Wasserstoffbindung mit der Faser zu bilden. Ein wesentlicher Anteil der Partikel, die an die Faser haften, kann in partikulärer Form durch Wasserstoffbrücken-Bindungen oder koordinative kovalente Bindungen an den Binder haften, und der Binder kann wiederum an die Fasern durch Wasserstoffbindungen haften. Es wird mitgeteilt, dass die Fasern, die die durch diese Methode gebundenen Partikel aufweisen, leicht zu verdichten sind.
  • Das US-Patent Nr. 4 381 784 beschreibt einen Superabsorber-Artikel zur Absorption von Blut, der ein wasserlösliches blutgelierendes Mittel enthält, um die Menstruationsflüssigkeit zu verdicken und mit dem Superabsorber-Artikel zu verbinden. Gemäß dem '784-Patent reagieren die Blutgeliermittel mit dem Protein, das in dem Blut oder der Menstruationsflüssigkeit vorhanden ist, bilden partikuläre gestörte Strukturen gemäß der vierten Klasse von Gelen, definiert durch Flory, die im wesentlichen vollständig wasserlöslich, im wesentlichen vollständig linear sind und wenn sie in Wasser gegeben werden, keine Gel der Klasse 4 ohne das Vorhandensein von Blutproteinen bilden. Solche wasserlöslichen Geliermittel neigen zu den gleichen Risiken, wie die wasserlöslichen hydrophilen Polymere, die oben im Hinblick auf das '784-Patent diskutiert wurden.
  • Das US-Patent Nr. 5 241 009 beschreibt Polycarboxylgruppen enthaltende Superabsorber, worin die Neutralisation der genannten Carboxylgruppen mit Kalium oder Lithium beschrieben wird, um eine Polymer-Zusammensetzung bereitzustellen, die spezifisch für die Absorption von proteinhaltigen Flüssigkeiten wie Blut angepasst ist.
  • Es würde einen Vorteil darstellen, Superabsorber-Materialien und -Zusammensetzungen bereitzustellen, die in sanitären Superabsorber-Artikeln verwendet werden können, wie Damenbinden und chirurgischen Tüchern, die eine Blutabsorptionskapazität und Blutrückhalteeigenschaften besitzen, die sie zu einer geeigneten Wahl für die Verbesserung des Blutabsorptionsvermögens solcher Artikel machen würden. Es würde weiterhin einen Vorteil darstellen, solche Superabsorber-Materialien in einer Weise bereitzustellen, die mit den existierenden Methoden der Herstellung solcher Materialien und der Einfügung davon in Absorptionsartikel kompatibel ist. Es würde weiterhin einen Vorteil darstellen, solche Superabsorber-Materialien bereitzustellen, die nicht unter den Nachteilen der Materialien des Stands der Technik für die Absorption von serösen Flüssigkeiten wie Blut leiden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die zuvor beschriebenen und weitere Vorteile werden durch die Superabsorber-Materialien und -Zusammensetzungen und Methoden zur Herstellung der Superabsorber-Materialien und -Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Die Anmelder fanden, dass bestimmte Bindemittel, beschrieben in früher eingereichten Anmeldungen, die oben beschrieben sind, wenn sie mit Superabsorber-Materialien, die unten beschrieben sind, kombiniert werden, überraschend die Blutabsorptions-Eigenschaften der Superabsorber-Materialien und der Zusammensetzungen, die die Superabsorber-Materialien und Verbesserungsmittel enthalten, verbessern. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden erhalten durch die Bereitstellung von Superabsorber-Materialien in Kombination mit Verbesserungsmitteln, die die Blutabsorptions-Eigenschaften, wie die freie Quellblutabsorptionskapazität und die Nachbeladungsblutabsorptions-Kapazität bzw. die Blutabsorptions-Kapazität nach Druckeinwirkung von Superabsorptionsmittel-Materialien und -Zusammensetzungen, die sie enthalten, verbessern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verbesserung der Blutabsorptions-Eigenschaften eines Superabsorbermaterials mit einer Wasserstoffbrückenbindungsfunktionalität bereitgestellt, das die Schritte umfasst:
    Auswählen eines unter Normalbedingungen flüssigen, nicht-polymeren, organischen Verbesserungsmittels oder einer nicht miteinander reaktiven Kombination davon, wobei das Verbesserungsmittel Moleküle umfasst, die mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisen, die fähig ist, eine Wasserstoffbrückenbindung mit dem Superabsorber-Material einzugehen; und
    Behandeln des Superabsorber-Materials mit ausreichenden Mengen des Verbesserungsmittels in flüssiger oder in gelöster Form, um die Blutabsorptions-Eigenschaften des Superabsorber-Materials zu verbessern, unter solchen Bedingungen, dass die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen dem Superabsorber-Material und mindestens einigen der funktionellen Gruppen des Verbesserungsmittels gegenüber kovalenten Bindungen bevorzugt sind, wobei das beschichtete Superabsorber-Material in diskreter, partikulärer Form zurückbleibt,
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Verbesserung der Blutabsorptions-Eigenschaften eines Superabsorber-Materials mit einer Wasserstoffbrückenbindungsfunktionalität bereitgestellt, das die Schritte umfasst:
    Bereitstellung eines faserförmigen Materials;
    Auswählen eines unter Normalbedingungen flüssigen, nicht-polymeren organischen Verbesserungsmittels oder einer nicht miteinander reaktiven Kombination davon, wobei das Verbesserungsmittel Moleküle mit mindestens einer funktionellen Gruppe umfasst, die fähig ist, Wasserstoffbrückenbindungen mit dem Superabsorber-Material zu bilden; und
    Behandeln des faserförmigen Materials mit einer Menge des Verbesserungsmittels in flüssiger oder in gelöster Form, die ausreichend ist, die Blutabsorptions-Eigenschatten des Superabsorber-Materials zu verbessern;
    Kombinieren des behandelten faserartigen Materials mit dem Superabsorber-Material unter solchen Bedingungen, dass die Wasserstoffbrückenbindung zwischen dem Superabsorber-Material und mindestens einigen der funktionellen Gruppen des Verbesserungsmittels gegenüber kovalenten Bindungen begünstigt sind, wobei das Superabsorber-Material in diskreter partikulärer Form zurückbleibt, so dass die Blutabsorptions-Eigenschaften der Superabsorber-Materialien verbessert werden.
  • Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Verbesserung der Blutabsorptions-Eigenschaften eines Superabsorber-Materials bereitgestellt, das eine Wasserstoffbrückenbildungsfunktionalität besitzt, das die Schritte umfasst:
    Bereitstellung eines faserartigen Materials in der Form individualisierter Cellulosefasern, die funktionelle Wasserstoffbrückenbindungsstellen aufweisen, worin die individualisierten Fasern in Gegenwart eines Vernetzungsmaterials gehärtet werden, um hochvoluminöse Fasern mit kovalenten Intra-Faser-Vernetzungen herzustellen, wobei funktionelle Wasserstoffbrückenbindungsstellen zurückbleiben, die auf den gehärteten Fasern für die Wasserstoffbrückenbindung verfügbar sind, und die Fasern defibriert werden, um die Inter-Faser-Bindung zwischen den gehärteten Fasern zu reduzieren, worin der Härtungsschritt weiterhin umfasst:
    • a) Die Verwendung eines beliebigen Vernetzungsmaterials und die Härtung des Vernetzungsmaterials bevor das Verbesserungsmittel aufgetragen wird,
    • b) Die Härtung des Vernetzungsmaterials in Gegenwart des Verbesserungsmittels, wobei das Verbesserungsmittels kein Vernetzungsmaterial ist; oder
    • c) die Härtung des Vernetzungsmaterials in Gegenwart des Verbesserungsmittels, wobei das Verbesserungsmittel auch ein Vernetzungsmaterial ist und die Fasern ausreichend Wasser enthalten, wenn der Härtungsschritt beginnt, um das Härten zu retardieren, so dass adäquate, funktionelle Gruppen des Verbesserungsmittels zurückbleiben, um die Blutabsorptions-Eigenschaften des Superabsorber-Materials zu verbessern;
  • das Verbesserungsmittel umfasst Moleküle, die mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisen, die fähig ist, Wasserstoffbrückenbindungen mit dem Superabsorber-Material zu bilden; und
    Zugeben des Superabsorbermaterials zu den Fasern vor, während oder nach dem die Fasern gehärtet sind, unter solchen Bedingungen, dass Wasserstoffbrückenbindungen zwischen dem Superabsorber-Material und mindestens einigen der funktionellen Gruppen des Verbesserungsmittels gegenüber kovalenten Bindungen bevorzugt sind, wobei das Superabsorber-Material in diskreter, partikulärer Form zurückbleibt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Verbesserungsmittel mit den Superabsorber-Materialien auf verschiedenen Wegen bereitgestellt werden, d.h, zumindest partielle Beschichtung der Superabsorber-Materialien mit den Verbesserungsmitteln, mindestens partielles Einbetten der Verbesserungsmittel in den Superabsorber-Materialien oder Bereitstellung einer Mischung von Superabsorber-Material und faserartigem Material, das mindestens teilweise mit dem Verbesserungsmittel beschichtet ist. Die Verbesserungsmittel können unter Normalbedingungen flüssige, nicht polymere organische Verbesserungsmittel oder nicht miteinander reaktive Kombinationen davon einschließen.
  • Die Verbesserungsmittel werden auf die Superabsorber-Materialien aufgebracht, damit das Superabsorber-Material mindestens teilweise beschichtet ist, und/oder das Verbesserungsmittel partiell in dem Superabsorber-Material eingebettet und die Blutabsorptions-Eigenschaften, wie die freie Quellblutkapazität und die Blutabsorptionskapazität nach Belastung des Superabsorber-Materials verbessert ist.
  • Die freie Blutabsorptionsquellkapazität des behandelten Superabsorber-Materials ist bevorzugt mindestens das 1,15-fache und noch bevorzugter mindestens das 1,5-fache der freien Blutabsorptionskapazität des unbehandelten Superabsorber-Materials. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Nachbeladungs-Blutabsorptionskapazität des behandelten Superabsorber-Materials bevorzugt mindestens das 1,15-fache und noch bevorzugter das 1,5-fache der Nachbeladungs-Blutabsorptionskapazität des unbehandelten Superabsorber-Materials.
  • In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt das Superabsorber-Material Superabsorber-Partikel ein, die kombiniert werden mit einem faserartigen Material, um Superabsorber-Gewebe oder -Kissen zu bilden.
  • Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Superabsorber-Material, das mit dem Verbesserungsmittel behandelt ist, an Verteilungspunkte (z. B. Kundenfabriken) verteilt werden, wo das das Verbesserungsmittel enthaltende Superabsorber-Material weiter verarbeitet wird, d.h. mit einem faserartigen Material kombiniert wird. Alternativ kann das Superabsorber-Material, behandelt mit dem Verbesserungsmittel, mit einem faserartigen Material durch die Hersteller des faserartigen Materials kombiniert werden.
  • Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung besitzt das nicht polymere Verbesserungsmittel eine Flüchtigkeit, die kleiner als die von Wasser ist, eine funktionelle Gruppe, die fähig ist, eine Wasserstoffbrückenbindung oder eine koordinative Bindung mit dem Superabsorber-Material einzugehen, und bevorzugt, wenn das Superabsorber-Material mit dem faserartigen Material kombiniert und verbunden wird, eine funktionelle Gruppe, die fähig ist, eine Wasserstoffbrückenbindung mit dem Fasermaterial einzugehen. Das nicht polymere Verbesserungsmittel ist ein organisches Verbesserungsmittel, und schließt. bevorzugt jedoch ohne Einschränkung ein: eine funktionelle Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe die besteht aus einer Carboxyl- (z. B. Carbonsäuren), Carboxylat-, Carbonyl- (z. B. Aldehyde), Sulfonsäure-, Sulfonamid-, Sulfonat-, Phosphorsäure-, Phosphoramid-, Phosphat-, Amid-, Amin-, Hydroxyl-Gruppe (wie ein Alkohol) und Kombinationen davon (z. B. eine Aminosäure oder eine Hydroxysäure), worin mindestens eine Funktionalität des Moleküls aus dieser Gruppe ausgewählt ist. Beispiele solcher Verbesserungsmittel schließen Polyole, Polyamine (ein nicht polymeres organisches Verbesserungsmittel mit mehr als einer Amingruppe), Polyaldehyde (ein nicht polymeres organisches Verbesserungsmittel mit mehr als einer Aldehydgruppe), Aminoalkohole, Hydroxysäuren und andere Verbesserungsmittel ein. Diese Verbesserungsmittel besitzen funktionelle Gruppen, die fähig sind, spezifische Bindungen mit dem Superabsorber-Material einzugehen und, falls erforderlich, mit dem Fasermaterial.
  • Bevorzugter wird das nicht polymere organische Verbesserungsmittel ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Glycerin, einem Glycerid-Monoester, einem Glycerin-Diester, Dipropylenglykol, Milchsäure und Kombinationen davon. Die bevorzugten Verbesserungsmittel sind nicht-polymere Moleküle mit einer Mehrzahl von Wasserstoffbrückenbindungsfunktionalitäten. Besonders bevorzugte Verbesserungsmittel schließen diejenigen ein, die 5- oder 6-Ringe bilden können, am meisten bevorzugt 6-gliedrige Ringe mit einer funktionellen Gruppe auf der Oberfläche des Superabsorber-Materials. Gegenwärtig sind Glycerin, Milchsäure und Kombinationen davon besonders bevorzugte Verbesserungsmittel.
  • Gemäß der vorliegenden. Erfindung kann das Superabsorber-Material, das mit den nicht polymeren Verbesserungsmitteln behandelt wurde, kombiniert werden mit und/oder gebunden an Fasermaterialien oder nicht, obwohl es unter dem Gesichtspunkt der Aufrechterhaltung des Superabsorber-Materials in dem Superabsorber-Artikel bevorzugt ist. Das Fasermaterial, mit dem das Superabsorber-Material kombiniert wird, kann eine natürliche Faser sein, wie Cellulosefaser oder eine synthetische Faser. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt ein Superabsorber-Produkt, das gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird, Cellulosefaservliese ein, die Superabsorber-Hydrogelpartikel in partikulärer Form enthalten, die mindestens partiell mit dem Verbesserungsmittel beschichtet sind und/oder in die das Verbesserungsmittel mindestens teilweise in dessen Struktur eingebettet ist. Andere Superabsorber-Materialien wie Superabsorber-Granulate und Superabsorber-Fasern können von der Behandlung der vorliegenden Erfindung profitieren. Die Superabsorber-Partikel sind fähig, Wasserstoffbrückenbindungen oder koordinative Bindungen mit dem Verbesserungsmittel zu bilden. Die Menge des Verbesserungsmittels die vorhanden ist, hängt typischerweise von einer Anzahl von Faktoren ab, einschließlich der Natur des Verbesserungsmittels und der Superabsorber- Partikel. Der Fachmann wird daher feststellen, dass das Verbesserungsmittel und die Menge des Verbesserungsmittels geeignet und besonders nützlich für eine bestimmte Anwendung variieren wird. Das nicht polymere Verbesserungsmittel kann geeignet in einer Menge von ungefähr 0,01% bis 10% des Gesamtgewichtes des Superabsorber-Materials vorliegen, bevorzugt von ungefähr 0,01% bis 3% und noch bevorzugter von 0,01% bis 1%. Wenn das nicht polymere Verbesserungsmittel gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist die freie Blutabsorptions-Quellkapazität des behandelten Superabsorber-Materials bevorzugt das 1,2-fache und noch bevorzugter mindestens das Doppelte der freien Blutabsorptions-Quellkapazität des unbehandelten Superabsorber-Materials. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Nachbeladungs-Blutabsorptionskapazität des mit dem nicht polymeren Verbesserungsmittel behandelten Superabsorber-Materials mindestens das 1,2-fache und bevorzugt mindestens das Doppelte der Nachbeladungs-Blutabsorptionskapazität des unbehandelten Superabsorber-Materials. Wenn die Superabsorber-Partikel der vorliegenden Erfindung in einer Faser-Superabsorber-Struktur vorhanden sind, werden sie in einer Menge von 0,05% bis 80% des Gesamtgewichtes des Fasermaterials und der Partikel, bevorzugt 1% bis 80% oder 3% bis 80% oder mehr als 3 Gew.-% vorliegen. Ein besonders bevorzugter Bereich der Partikel ist 5 bis 70 Gew.-% des Fasermaterials und der Partikel. Ein Beispiel geeigneter Superabsorber-Partikel ist ein Superabsorber-Polymer wie ein stärkegepfropftes Polyacrylathydrogel mit feinen oder größeren Partikelgrößen, wie ein Granulat, das fähig ist, Wasserstoffbrückenbindungen mit dem Verbesserungsmittel auszubilden.
  • Das Verbesserungsmittel kann auf das Superabsorber-Material in einer Anzahl von Wegen aufgetragen werden, z. B. durch Besprühen des Verbesserungsmittels oder der Verbesserungsmittel auf die Superabsorber-Materialien- oder durch Aufschlämmen oder Eintauchen in das Verbesserungsmittel.
  • In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Blutabsorptions-Zusammensetzung des Fasermaterials und des Superabsorber-Materials bereitgestellt, worin das Fasermaterial zumindest teilweise mit dem Verbesserungsmittel beschichtet ist, worin das Kombinieren der mit dem Verbesserungsmittel beschichteten Fasermaterialien mit dem Superabsorber-Material die Blutabsorptions-Eigenschaften des Superabsorber-Materials und der Mischung verbessert, d.h. die freie Blutabsorptions-Quellkapazität und die Nachbeladungs-Blutabsorptions-Kapazität. Wie bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, der oben zusammengefasst ist, ist das Verbesserungsmittel nicht polymerer Natur und schließt Verbesserungsmittel-Moleküle ein.
  • Das nicht polymere Verbesserungsmittel, das nützlich für die Anwendung bei Fasermaterialien gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, besitzt eine Flüchtigkeit, die geringer ist als die von Wasser. Geeignete nicht polymere Verbesserungsmittel-Moleküle besitzen mindestens eine funktionelle Gruppe, die fähig zur Bildung einer Wasserstoffbrückenbindung oder einer koordinativen Bindung mit dem Superabsorber-Material ist. Das nicht polymere Verbesserungsmittel ist ein organisches Verbesserungsmittel und schließt diejenigen nicht polymeren organischen Verbesserungsmittel ein, die oben im Hinblick auf den Aspekt der Erfindung zusammengefasst sind, worin das Verbesserungsmittel auf das Superabsorber-Material aufgetragen wird.
  • Bevorzugter werden gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung die organischen nicht polymeren Verbesserungsmittel aus der Gruppe ausgewählt, die aus Glycerin, einem Glycerin-Monoester, einem Glycerin-Diester, Dipropylenglykol, Milchsäure und Kombinationen davon besteht. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung schließen besonders bevorzugte Verbesserungsmittel diejenigen ein, die 5- oder 6-gliedrige Ringe bilden, am meisten bevorzugt 6-gliedrige Ringe mit einer funktionellen Gruppe auf oder in der Nähe der Superabsorber-Material-Oberfläche. Gegenwärtig sind Glycerin, Milchsäure und Kombinationen davon besonders bevorzugt, wobei Glycerin noch bevorzugter ist.
  • Das Fasermaterial, das nützlich gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, kann eine natürliche Faser sein wie Cellulose oder eine synthetische Faser. Es wurde gefunden, dass, wenn das mit dem Verbesserungsmittel behandelte Fasermaterial und das Superabsorber-Material kombiniert werden, das Superabsorber-Material Blutabsorptions-Eigenschaften zeigt, die verbessert sind und dementsprechend zeigt die Mischung von Superabsorber-Material und behandeltem Fasermaterial Blutabsorptions-Eigenschaften, die verbessert sind, verglichen mit einer Mischung von unbehandelten Fasermaterialien und dem Superabsorber-Material. Daher wird eine überlegene Superabsorber-Zusammensetzung hergestellt, die in ihren Blutabsorptions-Eigenschaften verbessert ist, wie der freien Blutquellkapazität und der Nachbelastungs-Blutkapazität.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung umfasst das Absorberprodukt Cellulosefaservlies, das Superabsorber-Hydrogelpartikel in partikulärer Form enthält. Die Superabsorber-Partikel sind fähig, Wasserstoffbrückenbindungen oder koordinative Bindungen mit dem Verbesserungsmittel einzugehen, abhängig von dem Verbesserungsmittel, während abhängig von der Funktionalität des Verbesserungsmittels Wasserstoffbrückenbindungen mit den Hydroxylgruppen der Cellulosefaser gebildet werden können. Die Menge des vorhandenen Verbesserungsmittels hängt typischerweise von einer Anzahl von Faktoren ab, einschließlich der Natur des Verbesserungsmittels und der Superabsorber-Partikel. Die Fachleute wissen daher, dass die Menge des Verbesserungsmittels, die geeignet und für die besondere Anwendung besonders nützlich ist, variieren kann. Das Verbesserungsmittel kann jedoch geeignet in einer Menge von ungefähr 2 bis 30% des Gesamtgewichtes von Fasermaterial und Verbesserungsmittel vorliegen, Ein besonders bevorzugter Bereich des Verbesserungsmittels ist von ungefähr 2% bis 15% des Gesamtgewichtes des Fasermaterials und des Verbesserungsmittels. Die Superabsorber-Partikel können geeignet in einer Menge von ungefähr 0,5 bis 80%, bevorzugt 1% bis 80% oder ungefähr 3% bis 80% oder mehr als 3 Gew.-% des Gesamtgewichtes aus Fasermaterial und Partikel vorliegen. Ein besonders bevorzugter Bereich der Partikel liegt bei 5% bis 70 Gew.-% des Fasermaterials und der Partikel. Ein Beispiel geeigneter Partikel ist ein Superabsorber-Polymer wie stärkegepfropftes Polyacrylat-Hydrogel feiner oder größerer Partikelgröße wie ein Granulat. In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Aspektes der Erfindung beträgt die Nachbeladungs-Blutabsorptionskapazität der Mischung der mit dem Verbesserungsmittel behandelten Fasermaterialien und der Superabsorber-Partikel mindestens das 1,3fache der Nachbeladungs-Blutabsorptionskapazität einer Mischung der unbehandelten Fasermaterialien und Superabsorber-Partikel.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Aspektes der vorliegenden Erfindung besteht die Faser aus Cellulose und die Partikel sind Superabsorber-Partikel. Die Fasern können kontinuierliche oder diskontinuierliche synthetische oder natürliche Fasern sein.
  • Die vorliegende Erfindung ist außerdem gerichtet auf die Absorberprodukte, die durch irgendein hier beschriebenes Verfahren erzeugt werden, und die Absorberartikel die aus solchen Absorberprodukten bestehen.
  • Kurze Beschreibung der Abbildungen
  • Die zuvor beschriebenen Aspekte und viele der damit verbundenen Vorteile dieser Erfindung werden im Hinblick auf die folgende detaillierte Beschreibung leichter verständlich, wenn sie mit den beigefügten Abbildungen zusammengesehen werden, worin:
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Nasslegefaserbogen-Fertigungsstraße, die die Anwendung der mit dem Verbesserungsmittel beschichteten Partikel gemäß der vorliegenden Erfindung während der Herstellung eines Faserbogens illustriert;
  • 2 ist eine schematische Darstellung einer Gewebe-Fertigungsstraße für das Kombinieren der mit dem Verbesserungsmittel beschichteten Partikel und des Fasermaterials gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist eine schematische Darstellung der Komponenten einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die hochvoluminöse Fasern erzeugt;
  • 4 ist eine Draufsicht einer Struktur in der Partikel, auf die das Verbesserungsmittel aufgetragen ist, kombiniert werden mit Fasern, wobei die Fasern in Form des illustrierten Absorptionskissens vorliegen;
  • 5 stellt eine Teilquerschnittsansicht des Kissens von 4 dar;
  • 6 zeigt eine Ebenenansicht eines Verbands, in den die Partikel mit dem darauf aufgebrachten Verbesserungsmittel und die Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung eingefügt sind; und
  • 7 ist eine Querschnittsansicht des Verbands entlang der Linie 7-7 der 6.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Anmelden entdeckt, dass Superabsorber-Materialien, wenn sie mit Verbesserungsmitteln kombiniert werden, wie sie unten detaillierter beschrieben sind, die Blutabsorptions-Eigenschaften, z. B. die freie Blutquellkapazität und die Blutkapazität nach Einwirkung eines Druckes (Nachbeladungs-Blutkapazität) des Superabsorber-Materials verbessern. Die Verbesserungsmittel, die gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich sind, werden bevorzugt aus Materialien ausgewählt, die man als nützliche Bindemittel für das Binden von Partikeln an Fasermaterialien, wie in den oben beschriebenen US-Patentanmeldungen beschrieben, fand. Die folgende Beschreibung wird zunächst den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschreiben, worin das Verbesserungsmittel auf ein Superabsorber-Material aufgetragen wird, und anschließend den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschreiben, worin das Verbesserungsmittel auf das Fasermaterial aufgetragen wird, das anschließend mit dem Superabsorber-Material kombiniert wird. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Holzstoff-Fasern wie Cellulosefasern und Superabsorber-Partikel zum Zwecke der Klarheit. Es ist darauf hinzuweisen, dass Holzstoff-Fasern und Superabsorber-Partikel repräsentativ sind für Fasermaterialien und Superabsorber-Materialien, die nützlich gemäß der vorliegenden Erfindung sind.
  • Obwohl man sich nicht auf die folgende Theorie festlegen will, wird angenommen, dass die Fähigkeit der hier beschriebenen Verbesserungsmittel, die Blutabsorptions-Eigenschaften von Superabsorber-Materialien zu verbessern, entweder aus mindestens einer partiellen Bindung des Verbesserungsmittels an die Oberfläche oder mindestens einer teilweisen Einbettung in die Oberfläche des Superabsorber-Materials resultiert. Es wird angenommen, dass eine solche Bindung der Verbesserungsmittel an das Superabsorber-Material die Absorber-Matrix des Superabsorber-Materials „offen hält" und seine Hydrophilie oder Hydrophobie modifiziert, wodurch es dem Superabsorber-Material ermöglicht wird, seröse Körperflüssigkeiten wie Blut leicht zu absorbieren und zurückzuhalten.
  • I. Verbesserungsmittel auf Superabsorber-Material
  • Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Verbesserungsmittel auf die Superabsorber-Materialien aufgetragen, um die Blutabsorptions-Eigenschaften des Superabsorber-Materials zu verbessern. Die Anwendung der Verbesserungsmittel auf die Superabsorber-Materialien wird unten detaillierter beschrieben, Dieser Aspekt der Erfindung ist unten im Zusammenhang mit der Herstellung eines Produktes beschrieben, das ein Superabsorber-Material einschließt, das mit einem Verbesserungsmittel gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung behandelt ist und ein Fasermaterial einschließt. Das für die folgende Beschreibung verwendete Produkt ist ein Vlies von Cellulosefasern (Matte), kombiniert mit dem Superabsorber-Material behandelt mit dem Verbesserungsmittel.
  • A. Bearbeitung der Absorptionsmaterialien
  • In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Superabsorber- bzw. Superabsorbens-Material um Superabsorber-Partikel, die Polymere umfassen, die bei der Behandlung mit Wasser quellen und durch Absorption von großen Mengen von Wasser ein hydratisiertes Gel (Hydrogel) bilden. Superabsorber bzw. Superabsorbentien werden definiert hier als Materialien, die die Fähigkeit besitzen, große Mengen einer Flüssigkeit zu absorbieren, d.h. in einem Überschuss von 10 bis 15 Teilen Flüssigkeit pro Teil davon. Diese Superabsorber-Materialien fallen im allgemeinen in drei Klassen, nämlich stärkegepfropfte Copolymere, vernetzte Carboxymethylcellulose-Derivate und modifizierte hydrophile Polyacrylate. Beispiele solcher Absorber-Polymere sind hydrolysierte Stärke-Acrylnitril-Pfropfcopolymere, neutralisierte Stärke-Acrylsäure-Pfropfcopolymere, ein verseiftes Acrylsäureester-Vinylacetat-Copolymer, ein hydrolysiertes Acrylnitril-Copolymer oder Acrylamid-Copolymer, modifizierte vernetzte Polyvinylalkohole, eine neutralisierte selbstvernetzende Polyacrylsäure, ein vernetztes Polyacrylatsalz, carboxylierte Cellulose und ein neutralisiertes vernetztes Isobutylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymer. Einmal polymerisiert entweder durch Lösungspolymerisation oder durch Invers-Phasenpolymerisation werden diese Materialien typischerweise getrocknet und gemahlen. An diesem Punkt können die Materialien behandelt werden mit dem Verbesserungsmittel in einer Vielfalt von kommerziell verfügbaren Mischvorrichtungen.
  • B. Verarbeitung von Fasern
  • 1 erläutert eine Nasslegebogen-Fertigungsstraße, wie eine Zellstoffbogen-Fertigungsstraße 10. In dieser Fertigungsstraße wird eine Zellstoffaufschlämmung 12 aus einem Stoffauflauf 14 durch einen Auslaufspalt 16 und auf ein Langsieb 18 gegeben. Die Zellstoffaufschlämmung 12 schließt typischerweise Cellulosefasern ein, wie Holzzellstoff-Fasern, und kann auch synthetische oder andere Nicht-Cellulose-Fasern als Teil der Aufschlämmung einschließen. Wasser wird von auf Sieb 18 mit einem herkömmlichen Vakuumsystem, nicht gezeigt, abgeschiedenem Zellstoff abgezogen, unter Hinterlassen des abgeschiedenen Zellstoffbogens 20, der durch eine Entwässerungsstation 22 geführt wird, erläutert in diesem Fall als zwei Reihen von Kalanderwalzen 24, 26, die jeweils einen entsprechenden Spalt definieren, durch den der Zellstoffbogen oder die Zellstoffmatte 20 gelangt. Aus der Entwässerungsstation läuft der Zellstoffbogen 20 durch einen Trocknungsabschnitt 30 der Zellstoff-Fertigungsstraße. In einer herkömmlichen Zellstoffbogen-Fertigungsstraße kann der Trocknungsabschnitt 30 Mehrfachkanistertrockner einschließen, wobei die Zellstoffmatte 20 einem Serpentinenweg um die entsprechenden Kanistertrockner folgt und als ein getrockneter Bogen oder Matte 32 aus dem Auslass des Trocknungsbereichs 30 wieder auftaucht. Andere alternative Trocknungsmechanismen, einzeln oder zusätzlich zu Kanistertrocknern, können in die Trocknungsstufe 30 eingeschlossen sein. Der getrocknete Zellstoffbogen 32 hat einen maximalen Feuchtigkeitsgehalt gemäß den Anweisungen des Herstellers.
  • Typischerweise ist der maximale Feuchtigkeitsgehalt nicht mehr als 10 Gewichtsprozent der Fasern und besonders bevorzugt nicht mehr als etwa 6 bis 8 Gewichtsprozent. Andernfalls tendieren die Fasern dazu, feucht zu werden. Sofern nicht übereinanderliegende feuchte Fasern sofort verwendet werden, unterliegen diese Fasern dem Abbau z. B. durch Schimmel oder dergleichen. Der getrocknete Bogen 32 wird auf einer Walze 40 zum Transport zu einem entfernten Ort aufgenommen; d.h., man trennt ihn von der Cellulosebogen-Fertigungsstraße, wie bei einer Anlage des Anwenders zur Verwendung beim Herstellen von Produkten. Alternativ wird der getrocknete Bogen 32 in einer Ballenvorrichtung 42, von der die Ballen aus Zellstoff 44 zum Transport für einen entfernten Ort erhalten werden, gesammelt. Ein Verbesserungsmittel des nachstehend genauer erläuterten Typs wird auf die Superabsorber-Partikel, wie unten beschrieben, wie Superabsorber-Partikel, aufgetragen und dann werden die mit dem Verbesserungsmittel behandelten Partikel auf den Zellstoffbogen aus einem oder mehreren Partikel-Auftragsvorrichtungen aufgetragen, von denen eine als 50 in 1 bezeichnet wird. Irgendeine Verbesserungsmittel-Auftragsvorrichtung kann verwendet werden zum Auftragen des Verbesserungsmittels auf die Superabsorber-Partikel, wie Sprüher oder Eintauchauftrage-Vorrichtungen oder dergleichen. Sprüher sind typischerweise leichter in einer Zellstoffbogen-Fertigungsstraße anzuwenden und einzubauen. Das Verbesserungsmittel wird auf die Partikel aufgetragen, und anschließend werden die Partikel auf dem Zellstoffbogen abgeschieden. Das Verbesserungsmittel kann auch gesprüht oder anders auf die Partikel aufgetragen werden, wenn sie fallen, oder anders auf dem Bogen abgeschieden werden. Wie durch die Pfeile 52, 54 und 56 angegeben, können die mit dem Verbesserungsmittel behandelten Partikel an verschiedenen Orten oder an mehreren Orten auf der Zellstoffbogen-Fertigungsstraße, wie oberhalb der Trocknungsstufe 30 (angezeigt durch die Linie 52), zwischen der Trocknungsstufe 30 (angezeigt durch die Linie 54) oder stromabwärts von der Trocknungsstufe 30 (angezeigt durch die Linie 56), aufgetragen werden.
  • Superabsorber-Partikel mit einem Verbesserungsmittel auf nicht-wäßriger Basis, wie Glycerin, werden am meisten bevorzugt stromabwärts der Trocknungsstufe am Ort 56 oder während der Trocknungsstufe angezeigt durch Ort 54 hinzugegeben. Partikel mit flüssigen, nicht-wäßrigen Verbesserungsmitteln können jedoch auch an einem Ort wie dem Ort 52 stromaufwärts der Trocknungsstufe hinzugegeben werden. Am letzteren Ort kann das Wasser in dem feuchten Gewebe an diesem Punkt dazu neigen, die Verbesserungsmittel in die Matte oder den Bogen zu ziehen, da viele der Verbesserungsmittel dazu neigen, hygroskopisch zu sein. Da nicht-wäßrige Verbesserungsmittel typischerweise den Abbau des Produktes infolge der Zugabe von Feuchtigkeit zu dem Bogen nicht fördern, können Partikel mit solchen Verbesserungsmitteln stromabwärts von der Trocknungsstufe aufgetragen werden, ohne dass der Feuchtigkeitsgehalt des Bogens oberhalb des gewünschten Maximalniveaus kommt.
  • Noch mal, das mit dem Verbesserungsmittel behandelte Superabsorber-Material, das wie oben erläutert ausgewählt wird, kann zu dem Bogen einer Zellstoff-Fertigungsstraße zugegeben werden. Ein weitere geeignete Absorptionsmaterial-Auftragsvorrichtung ist an Punkt 60 angegeben, welcher eine Schütt- oder volumetrische Dosiereinrichtung umfassen kann. Diese Superabsorber-Materialien können gesprüht, gegossen oder anderweitig dem Bogen zugesetzt werden.
  • Obwohl der obige Ansatz vorteilhaft ist, da die Superabsorber-Partikel in die Fasern in einer einzigen Verarbeitungsstelle eingefügt werden, ist es während des Transports von Rollen oder Ballen dieser Fasern möglich, dass sich die Partikel durch mechanische Einwirkung während des Transportes ablösen. Zusätzlich stört dieser Ansatz die Anpassung an Kundenwünsche der Faseranwendung am Ort des Anwenders. Beispielsweise könnte ein Anwender die Fähigkeit zum Auswählen bestimmter Arten oder Marken von Superabsorber-Partikeln für die Kombination mit den Fasern in den Produkten des Anwenders wünschen, ohne diese Auswahl über den Zellstoffbogen-Hersteller auszuführen, welcher die Teilchen in den Zellstoffbogen während seiner Herstellung einarbeitet. Auch könnten bestimmte Teilchen sich über die Zeit abbauen, was es vorteilhaft macht, solche Teilchen sofort vor der Einarbeitung in die Produkte zuzusetzen. Beispielsweise sind einige Superabsorber-Partikel anfällig für das Absorbieren von Feuchtigkeit aus der Atmosphäre während des Transportes. Daher ist es auch vorteilhaft Faserprodukte bereitzustellen, in denen der Endverbraucher des Produktes die gewünschten Superabsorber-Partikel, behandelt mit dem Verbesserungsmittel gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung, zu dem Zeitpunkt einführt, an dem die Fasern in die Produkte überführt werden.
  • Deshalb werden, in dem man sich an letzteren, bevorzugten Ansatz, wie in 2 erläutert, hält, die entsprechenden Walzen 40 oder Ballen 44 der Fasern, ohne Partikel, zu einem entfernten Ort zur Verwendung durch den Anwender transportiert. Diese Walzen oder Ballen (oder anders transportierte Fasern, z. B. eingesackt, in Containern oder in anderen Bulkwaren-Formen) werden durch eine Zerfaserungsvorrichtung 70 wieder zerfasert. Obwohl ein beliebiger Zerfaserer angewendet werden kann, ist eine typische Zerfaserungsvorrichtung 70 eine Hammermühle, die einzeln oder in Verbindung mit anderen Vorrichtungen, wie Pickerwalzen oder dergleichen, zum Aufbrechen des Bogens 32 oder des Ballens 42 in einzelne Fasern verwendet werden kann.
  • Ein Zuführungsmechanismus für das teilchenförmige Material (z. B. wie Mechanismus 60) liefert die gewünschten mit dem Verbesserungsmittel behandelten teilchenförmigen Materialien zu den Fasern an den bestimmten Orten in dem Anwenderverfahren. Wiederum umfasst die Vorrichtung 72 typischerweise einen Dosiermechanismus, obwohl eine beliebige geeignete Vorrichtung zum Zugeben von teilchenförmigen Stoffen zu faserförmigen Materialien angewendet werden kann. Beispielsweise können die teilchenförmigen Stoffe, wie durch die Linie 74 angegeben, zu der Zerfaserungsvorrichtung 70 transportiert werden. Das Verbesserungsmittel kann auch kombiniert werden mit den Partikeln, wenn die Partikel zu dem Faserbogen gegeben werden. Als weitere Alternative werden die zerfaserten Fasern zu einer Luftlegevorrichtung 90 transportiert und wieder zu einem gewünschten Produkt, wie eine durch 92 angegebene Bahn, geformt. Zusätzlich können die mit dem Verbesserungsmittel behandelten Partikel an spezifischen definierten Orten auf der Bahn 92 aufgetragen werden, wie in Zielzonen eines Absorptionsmittelkerns eines Produktes, wodurch die Verschwendung von Superabsorber-Material minimiert wird. Ein spezielles Beispiel einer Zielzone ist der Zwickelbereich einer Windel, wo die meiste Windelnässe auftritt. Die Auftragung von Superabsorber-Partikeln auf eine solche Zone ordnet diese Teilchen einem Ort zu, an dem sie beim Absorbieren von Flüssigkeiten, wie z. B. Blut am nützlichsten sind. Das Band 92, mit oder ohne andere Komponenten des Endverbraucherproduktes, wird anschließend in das Verbraucherprodukt verarbeitet, wie ein solches, das in dem Hygieneprodukt 100 für Frauen enthalten ist.
  • Wiederum kann mit diesem Ansatz der Endverbraucher der Fasern leicht mit dem Verbesserungsmittel behandelte Superabsorber-Partikel auswählen, die auf sein Produkt aufgetragen werden können. Zusätzlich hat der Verbraucher die Flexibilität beim Luftlegen der Fasern mit den mit dem Verbesserungsmittel behandelten Partikeln oder anderweitigem Kombinieren der mit dem Verbesserungsmittel behandelten Partikel zu einem fertigen Produkt mit den gewünschten teilchenförmigen Stoffen. Folglich werden Handhabung und Transport der die Teilchen enthaltenden Produkte vermieden durch den Hersteller des Zellstoffbogens, was bedeutet, dass die Partikel keinen mechanischen Kräften zwischen dem Ort der Herstellung der Fasern und dem Ort, an dem die Superabsorber-Materialien, die mit den Verbesserungsmitteln behandelt sind, zugegeben werden, unterworfen sind.
  • C. Fasereigenschaften
  • Die vorliegende Erfindung schließt ein Verfahren der Verbesserung der Blutabsorptions-Eigenschaften von Absorptions-Materialien ein, wie Superabsorber-Partikel und das Produkt, einschließlich des Absorptions-Endproduktes, das durch dieses Verfahren produziert wird. In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist das Produkt ein Fasermaterial, wie eine Cellulosefaser oder eine Synthesefaser, kombiniert mit dem Superabsorber-Material, wie Superabsorber-Hydrogel-Polymerpartikel, behandelt mit einem Verbesserungsmittel und die Absorptionsmittel-Produkte, die daraus hergestellt werden. Geeignete Fasern schließen lose Fasern in Walzenform mit einem Grundgewicht von mindestens 350 Gramm pro Quadratmeter (g/m2) oder Ballenform ein. Die losen Fasern haben eine Dichte von mindestens etwa 400 kg/m3. Bevorzugte lose Fasern (bulk fibers) sind Holzzellstoff-Fasern oder Nadelholz-Cellulosefasern. Die Zellstoff-Fasern können chemisch oder thermomechanisch oder chemithermomechanisch oder Kombinationen davon sein. Die bevorzugte Cellulosefaser ist chemisch. Geeignete Fasern schließen Holzzellstoff-Fasern ein, die aus gut bekannten chemischen Verfahren wie dem Kraft- und Sulfit-Verfahren erhalten werden können. In diesen Verfahren wird das beste Ausgangsmaterial aus einer Langfaser-Koniferenholzspezies, wie Pinie, Douglastanne, Fichte und Hemlock, hergestellt. Holzzellstoff-Fasern können auch aus mechanischen Verfahren, wie Holzschliff, mechanischen, thermomechanischen, chemimechanischen und chemithermomechanischen Zellstoffverfahren, erhalten werden. Die Fasern werden vorzugsweise gedehnt, beispielsweise mit einem Länge-zu-Breite-Verhältnis von etwa 100 : 1 zu 5 : 1.
  • Die Fasern der vorliegenden Erfindung schließen auch Fasern ein, die vor der Kombination mit dem mit dem Verbesserungsmittel behandelten Superabsorber-Material vorbehandelt werden. Diese Vorbehandlung kann eine physikalische Behandlung, wie das Unterziehen der Fasern der Dampf- oder der chemischen Behandlung, wie das Vernetzen der Fasern, einschließen. Obwohl nicht als Begrenzung zu verstehen, schließen Beispiele von vorbehandelten Fasern die Anwendung von Chelatoren, Desodorierungsmitteln oder blutstillenden Mitteln auf die Fasern ein, wie durch Besprühen der Fasern mit den hämostatischen Chemikalien. Spezifische hämostatische Chemikalien schließen beispielsweise ein Cephalin, Ethamsylat, Hydrastanin-Hydrochlorid, etc. Zusätzlich können die Fasern vorbehandelt werden mit oberflächenaktiven Mitteln oder anderen Flüssigkeiten, wie Wasser oder Lösungsmittel, die die Oberfläche der Fasern modifizieren. Andere Vorbehandlungen schließen die Behandlung mit antimikrobiellen Mitteln oder Pigmenten ein.
  • Die Fasern können auch in einer Weise vorbehandelt werden, die ihre Benetzbarkeit erhöht. Die Fasern können auch mit konventionellen vernetzenden Materialien vorbehandelt werden, und sie können, falls erwünscht, verdreht oder gekräuselt werden. Die Vorbehandlung von Cellulosefasern mit Chemikalien, die zu Lignin- oder Cellulose-reichen Faseroberflächen führt, kann auch in herkömmlicher Weise durchgeführt werden.
  • Bleichverfahren, wie die Chlor- oder die Ozon/Sauerstoff-Bleiche, können ebenfalls in der Vorbehandlung der Fasern verwendet werden, Zusätzlich können die Fasern auch durch Aufschlämmen der Fasern in Bädern, die verschiedene Lösungen enthalten, vorbehandelt werden, beispielsweise antimikrobielle Lösungen (wie Lösungen von antimikrobiellen Teilchen, wie nachstehend angeführt) sowie Lösungen von Duftstoffen und Geschmacksstoffen zur Freisetzung über die Zeit der Lebensdauer der Fasern, Fasern, die mit anderen Chemikalien, wie thermoplastischen und thermohärtenden Harzen vorbehandelt sind, können auch verwendet werden, Kombinationen von Vorbehandlungen können auch mit den erhaltenen vorbehandelten Fasern angewendet werden, die dann mit den mit dem Verbesserungsmittel behandelten Absorptions-Materialien, wie oben erläutert, kombiniert werden.
  • Holzschliff-Fasern, wiederaufbereitete oder sekundäre Holzschliff-Fasern und gebleichte und ungebleichte Holzzellstoff-Fasern können verwendet werden. Einzelheiten der Herstellung von Holzzellstoff-Fasern sind dem Fachmann gut bekannt, Diese Fasern sind von einer Vielzahl von Firmen, einschließlich Weyerhaeuser Company, dem Anmelder dieser Erfindung, kommerziell erhältlich, Die Fasern können auch beliebige aus der Vielzahl anderer natürlicher oder synthetischer Fasern sein. Dies schließt eine Mischung einer oder mehrerer Fasern nicht aus.
  • In bestimmten Ausführungsformen gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung können wie nachstehend detailliert erläutert, Fasern mit Wasserstoffbrückenbindungs-Bildungsfunktionalität für die Bindung der behandelten Superabsorber-Partikel an die Fasern erwünscht sein, Eine Wasserstoffbindung ist eine zwischenmolekulare Kraft, die zwischen Wasserstoffatomen, die kovalent an kleine, stark elektronegative Elemente (wie Stickstoff und Sauerstoff) gebunden sind und nicht-bindenden Elektronenpaare anderer solcher elektronegativen Elemente gebunden sind, Eine Wasserstoffbindungsfunktionalität ist eine funktionelle Gruppe, die ein Sauerstoffatom oder ein Stickstoffatom enthält, beispielsweise eine Hydroxyl-, Carboxyl-, Sulfonsäure-, Sulfonamid-, Ether-, Ester-, Epoxid-, Carbonyl-, Amin-, Urethan-Gruppe und andere, die eine Wasserstoffbrückenbindung bilden können. Die Orbitale der nicht-bindenden Elektronenpaare am Sauerstoff oder am Stickstoff überlappen mit dem relativ leeren 1s-Orbital des Wasserstoffs, der kovalent an ein weiteres Stickstoff- oder Sauerstoffatom gebunden ist. Das 1s-Orbital des Wasserstoffs ist relativ leer, aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung der Elektronen in der kovalenten Bindung zwischen ihm und dem kleinen elektronegativen Atom (Sauerstoff oder Stickstoff), an das es gebunden ist.
  • Spezifische Beispiele natürlicher Fasern, die eine Wasserstoffbindungsfunktionalität enthalten, schließen ein: geschnittene Seidenfasern, Holzzellstoff-Fasern, Bagasse, Hanf, Jute, Reis, Weizen, Bambus, Mais, Sisal, Baumwolle, Flachs, Kenaf, Torfmoos und Mischungen davon. Geeignete synthetische Fasern mit Wasserstoffbrückenbindungsfunktionalität schließen Acryl, Polyester, carboxylierte Polyolefine, Rayon und Nylon ein. Die Wasserstoffbrückenbindungsfunktionalität ist eine Estergruppe in den Acrylfasern und eine Carbonsäuregruppe in den carboxylierten Polyolefinfasern, eine Estergruppe im Polyester, eine Amidgruppe bei Nylon und eine Hydroxylgruppe bei Rayon.
  • Aus Bequemlichkeitsgründen, nicht aus Gründen der Einschränkung, fährt die folgende Beschreibung mit Bezug auf einzelne chemische Holzzellstoff-Fasern fort. Die Fasern sind individualisiert, z. B. durch Entfaserung in einer Hammermühle. Solche individualisierten Fasern werden gewöhnlich in ein Vlies geformt und sind kommerziell erhältlich z. B. als NB 416 Fasern von der Weyerhaeuser Company, Eine weitere geeignete Cellulosematte würde Rayfloc JLD von ITT Rayonier einschließen. Die Cellulosefasern können in Form einer Cellulosebahn oder lockeren Cellulosefasern vorliegen.
  • Die Partikel mit den Verbesserungsmitteln der vorliegenden Erfindung können in Kombination mit Fasern verwendet werden, die beträchtliche kovalente Intrafaser-Vernetzungen aufweisen (wie HBA, erhältlich von Weyerhaeuser) oder Fasern, die im wesentlichen frei von kovalenter Intrafaser-Vernetzung sind. Beispiele vom individualisierten Intrafaser-vernetzten Fasern sind in den europäischen Patentanmeldungen 440 472 A1 und 427 317 A2 zu sehen, die Produkte erzeugen, die in diesen Publikationen als im wesentlichen frei von Interfaser-Bindungen beschrieben werden. Die Fasern der vorliegenden Erfindung brauchen nicht wie in diesen europäischen Patentanmeldungen verarbeitet zu werden, um die Interfaser-Bindungen zu eliminieren. Partikel, die mindestens teilweise mit dem Verbesserungsmittel der vorliegenden Erfindung beschichtet sind, können daher mit natürlichen Fasern verwendet werden, die beträchtliche Interfaser-Bindungen aufweisen, die als Fasern definiert werden, die nicht wie in den europäischen Patentanmeldungen 440 472 A1 und 427 317 A2 verarbeitet wurden, um die Interfaser-Bindungen im wesentlichen zu eliminieren. Cellulosefasern, die nicht auf diese Weise verarbeitet wurden, sind im wesentlichen frei von Intrafaser-Bindungen.
  • Das Faserprodukt des vorliegenden Verfahrens (mit oder ohne Intrafaser-Vernetzung) kann weiter durch die Anwendung von äußerem Druck verdichtet werden. Das verdichtete Produkt ist kompakt und leicht zu transportieren. Das resultierende Faserprodukt mit den eingefügten Superabsorber-Materialien besitzt überlegene Blutabsorptions-Eigenschaften verglichen mit dem unbehandelten Produkt. Die Erfinder fanden, dass die Verbesserungsmittel der vorliegenden Erfindung ein Produkt erzeugen, das verbesserte Blutabsorptions-Eigenschaften zeigt, wie eine freie Blut-Quellkapazität und eine Blutkapazität unter nachfolgender Belastung bzw. unter nachfolgender Einwirkung eines Druckes (Nachbeladungs-Blutkapazität).
  • D. Superabsorber-Material-Eigenschaften
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Superabsorber-Materialien zu den Fasern gegeben, um der resultierenden Struktur die gewünschten Eigenschaften zu verleihen, wie lediglich beispielhaft ein verbessertes Absorptionsvermögen. Bei dem Superabsorber-Material kann es sich um ein beliebiges Material handeln, wie Partikel, Granulat oder Fasern und ähnliches, das die gewünschten Eigenschaften besitzt und das fähig ist, Wasserstoffbindungen oder koordinative kovalente bzw. koordinative Bindungen mit dem Verbesserungsmittel auszubilden. Ein bevorzugtes Superabsorber-Material schließt Superabsorber-Partikel ein, die weiter unten stehend detaillierter erläutert werden. In der folgenden Beschreibung werden die Superabsorber-Material-Eigenschaften im Kontext von beispielhaften Superabsorber-Partikeln beschrieben.
  • Wasserstoffbindungen können, wie vorstehend diskutiert, in Superabsorber-Partikeln, die bestimmte funktionelle Gruppen enthalten, insbesondere diejenigen mit Sauerstoff- oder Stickstoffatomen, ausgebildet werden. Koordinative Bindungen werden im Gegensatz dazu durch Abgabe eines einsamen Elektronenpaares an ein Atom in ein leeres Orbital eines anderen Atoms gebildet. Die koordinative bzw. koordinative kovalente Bindung unterscheidet sich von kovalenten Bindungen dadurch, dass die kovalenten Bindungen durch ein Paar von Elektronen gebildet werden, worin ein Elektron von jedem der Atome beigetragen wird, die an der Bindung teilnehmen. Partikel können koordinative Bindungen bilden, wenn sie leere p- oder d- oder f-Orbitale aufweisen, die fähig sind, ein Elektronenpaar eines Sauerstoff- oder Stickstoffatoms in der Struktur des Verbesserungsmittels aufzunehmen.
  • Eine koordinative Bindung findet zwischen einem Donoratom, das ein einsames Elektronenpaar zum Abgeben an die Bindung hat, und einem Akzeptoratom, das ein leeres Orbital zum Aufnehmen des einsamen Elektronenpaars vom Donor hat, statt. Gemäß den Aufbau- und Pauli-Prinzipien besetzen die Lappen (Keulen) der Atomorbitale jeweils eins mit einem Maximum von zwei Elektronen (mit entgegengesetztem Spin) pro Lappen. Das grundlegendste Orbital ist das s-Orbital, das für die Bindung der Elemente in der ersten Reihe des Periodensystems verfügbar ist. In der zweiten Reihe des Periodensystems füllen die Elektronen zuerst das 2s-Orbital bei Lithium und Beryllium auf. Metalle mit weniger als drei Perioden besitzen jedoch keine ausreichende Affinität für Elektronen, um an koordinativen Bindungen teilzunehmen. Beginnend mit der Gruppe IIIB (Bor), können die drei p-Orbitale an koordinativen Bindungen teilnehmen und die Lappen der p-Orbitale beginnen sich zu füllen. Bor hat ein Elektron in einem der 2p-Orbitale, somit bleiben die anderen 2p-Orbitale leer und für die koordinative Bindung verfügbar. Ein Beispiel eines koordinativen kovalent gebundenen Bors, das Teilchen enthält, ist Borsäure. Wie nachstehend gezeigt, wirkt das Boratom von Borsäure als Akzeptor für ein einsames Elektronenpaar, das durch ein Sauerstoffatom von Polypropylenglykol (PPG) beigesteuert wird, wodurch eine koordinative kovalente Bindung zwischen der Borsäure und dem PPG ausgebildet wird. Dies ist nicht repräsentativ für die typische Borchemie und ist lediglich für Anschauungszwecke eingeschlossen:
    Figure 00270001
  • Das nächste Element, Kohlenstoff, hybridisiert gewöhnlich, um ein Elektron in dem 2s-Orbital aufzuweisen, und die drei verbliebenen Elektronen werden einzeln in den drei p-Orbitalen angeordnet. Dies hinterlässt keine leeren Orbitale für die koordinative kovalente Bindung und Elektronenadditionen verlaufen weiter über die Reihe des Periodensystems, und hinterlassen ebenfalls keine leeren Lappen. Somit ist Bor das einzige Element in der zweiten Reihe des Periodensystems, das fähig zur Bildung von koordinativen kovalenten Bindungen ist.
  • Als nächstes beginnt sich die dritte Reihe zu füllen, und die zwei 3s-Elektronen füllen zuerst Natrium und Magnesium, und diese Metalle müssen nun verfügbare d-Orbitale um koordinative kovalente Bindungen wie oben diskutiert zu bilden. Dann gibt Aluminium, ebenso wie Bor, ein Elektron in einem der 3p-Lappen, und die anderen 3p-Lappen sind leer und für koordinative kovalente Bindung verfügbar. Der gleiche Trend setzt sich über die dritte Reihe fort, jedoch haben die Elemente der dritten Reihe auch fünf verfügbare 3d-Lappen, so dass Potenzial für das koordinative Binden vorliegt, selbst wenn die 3p-Orbitale in der dritten Reihe besetzt sind. Folglich sind Aluminium, Phosphor, Schwefel und Chlor fähig, ein Elektronenpaar aus einem Elektronenpaardonor zu akzeptieren unter Bildung einer koordinativen kovalenten Bindung. Ein Beispiel davon wird bei der Bindung in Aluminiumhydroxid oder Phosphorpentasulfid gefunden. Ein Beispiel einer koordinativen kovalenten gebundenen Aluminiumverbindung ist Aluminiumhydroxid, das in einer koordinativen kovalenten Bindung mit Polypropylenglykolpolymer teilnehmen kann. In diesem Beispiel wirkt das Aluminiumatom des Aluminiumhydroxids als Elektronenakzeptor für ein Elektronenpaar, das durch ein Sauerstoffatom des Polypropylenglykols zur Verfügung gestellt wird. Dies ist jedoch nicht repräsentativ für die typische Aluminiumchemie und wird lediglich für Illustrationszwecke eingefügt.
  • Figure 00280001
  • In der nächsten Reihe wird das 4s-Orbital zuerst gefüllt, dann beginnen sich die 3d-Lappen mit einem Elektron pro Lappen zu füllen, bis alle ein einzelnes Elektron, dann ein zweites Elektron zu jedem Lappen addiert erhalten haben, bis alle Lappen gefüllt sind. Es sind jedoch 4p- und 4f-Orbitale ebenso verfügbar, und folglich sind viele der Übergangselemente fähig, koordinative kovalente Bindungen zu bilden.
  • Die Elemente, die leere Orbitale aufweisen, die an den koordinativen kovalenten Bindungen teilnehmen, schließen all diejenigen ein, ausgenommen die Metalle (was Wasserstoff ausnimmt) in Perioden eins und zwei und Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor, Stickstoff und Helium. Die Alkalimetalle besitzen keine ausreichende Affinität für Elektronen, um an koordinativen kovalenten Bindungen teilzunehmen.
  • E. Superabsorptionsmittel-Teilchen
  • In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem behandelten Superabsorber-Material um Superabsorber-Partikel, die Polymere umfassen, die, wenn sie Wasser ausgesetzt werden, quellen und hydratisierte Gele (Hydrogele) durch Absorption großer Wassermengen bilden. Superabsorptionsmittel werden hier als Materialien definiert, die die Fähigkeit besitzen, große Mengen von Flüssigkeiten zu absorbieren, d.h. in einem Überschuss von 10 bis 15 Teilen Flüssigkeit pro Teil davon. Diese Superabsorber-Materialien fallen im allgemeinen in drei Klassen, nämlich Stärke-Pfropf-Copolymere, vernetzte Carboxymethylcellulose-Derivate und modifizierte hydrophile Polyacrylate. Beispiele für solche Absorptionsmittel-Polymere sind hydrolysierte Stärke-Acrylnitril-Pfropf-Copolymere, neutralisierte Stärke-Acrylsäure-Pfropf-Copolymere, verseifte Acrylsäureester-Vinylacetat-Copolymere, hydrolysierte Acrylnitril-Copolymere oder Acrylamid-Copolymere, modifizierte, vernetzte Polyvinylalkohole, neutralisierte, selbstvernetzende Polyacrylsäuren, vernetzte Polyacrylatsalze, carboxylierte Cellulosen, und neutralisierte, vernetzte Isobutylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere.
  • Superabsorptionsmittel-Teilchen sind kommerziell erhältlich; beispielsweise Stärke-Pfropf-Polyacrylat-Hydrogel-Feinstoffe (IM 1000) von Hoechst-Celanese, Portsmouth, VA, oder größere Teilchen, wie Granulate. Andere Superabsorber-Partikel werden unter den Warenzeichen SANWET (vertrieben durch Sanyo Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha), SUMIKA GEL (vertrieben durch Sumitomo Kagaku Kabushiki Kaisha, und das emulsionspolymerisiert ist und sphärisch im Gegensatz zu lösungspolymerisierten gemahlenen Partikeln), FAVOR (vertrieben durch Stockhausen, Greensboro, North Carolina) und NORSOCRYL (vertrieben durch Atochem) vermarktet.
  • Die Superabsorptionsmittel-Partikel kommen in einer Vielzahl von Größen und Morphologien, beispielsweise IM 1000 und IM 1000P, vor. IM 1000 ist feiner und passiert ein 200-Mesh-Sieb, wohingegen IM 1000 einige Partikel enthält, die ein 60-Mesh-Sieb nicht passieren. Ein anderer Typ von Superabsorber-Partikeln ist IM 5600 (agglomerierte Feinstoffe). Partikuläre Superabsorptionsmittel hydrophiler Polymere sind auch detailliert beschrieben im US-Patent Nr. 4 102 340, Das Patent offenbart Hydrokolloid-Absorptionsmittel-Materialien, wie vernetzte Polyacrylamide.
  • Wenn diese Teilchen mit der Faser kombiniert werden, um Superabsorptionsmittel-Strukturen auszubilden, kann die Menge der Superabsorptionsmittel-Partikel, die den Fasern zugegeben wird, breit variieren, z. B. von ungefähr 0,05% bis 80% des Gesamtgewichts des Fasermaterials und der Partikel. Die Superabsorptionsmittel-Partikel werden bevorzugt in einer Menge von ungefähr 1% bis 80%, noch bevorzugter von ungefähr 5 bis 70% und besonders bevorzugt von 20 bis 60 Gew.-% der Fasermaterialien und der Partikel hinzugegeben.
  • Die Blutabsorptions-Eigenschaften der Superabsorber-Partikel können verbessert werden durch Kombinieren der Partikel mit einem nicht-polymeren organischen Verbesserungsmittel, ausgewählt aus der vorgegebenen Gruppe der Verbesserungsmittel, die jeweils eine Flüchtigkeit besitzen, die kleiner als die von Wasser ist. Der Dampfdruck der Verbesserungsmittel kann z. B. weniger als 10 mmHg bei 25°C und bevorzugter weniger als 1 mmHg bei 25°C betragen. Die nicht polymeren Verbesserungsmittel, die in diesem Aspekt der Erfindung nützlich sind, umfassen nicht polymere Verbesserungsmittel-Moleküle, worin die nicht polymeren Verbesserungsmittel-Moleküle mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisen, die Wasserstoffbindungen oder koordinative kovalente Bindungen mit den Superabsorber-Partikeln bilden. Die nicht polymeren Verbesserungsmittel, die unten beschrieben sind, sind organisch und schließen im allgemeinen mindestens eine wasserstoffbindungsbildende Funktionalität ein. Andere nicht organische oder anorganische nicht-polymere Verbesserungsmittel können auch die Blutabsorptions-Eigenschaften der Superabsorber-Partikel gemäß der vorliegenden Erfindung verbessern und bilden im allgemeinen Wasserstoffbindungen oder koordinative kovalente Bindungen mit den Superabsorber-Partikeln. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die vorgegebene Gruppe der nicht-polymeren Verbesserungsmittel funktionelle Gruppen enthalten, die ausgewählt werden ohne Einschränkung aus der Gruppe, die besteht aus Carboxyl-, Carboxylat-, Carbonyl-, Sulfonsäure-, Sulfonamid-, Sulfonat-, Phosphat-, Phosphorsäure-, Phosphoramid-, Hydroxyl-, Amid-, Amin-Gruppen und Kombinationen davon (wie z. B. einer Aminosäure oder einer Hydroxysäure), worunter jedes Verbesserungsmittel bevorzugt mindestens zwei solcher Funktionalitäten einschließt, und die beiden Funktionalitäten gleich oder verschieden sind. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck „nicht-polymer" auf Monomere, Dimere, Trimere, Tetramere und Oligomere, obwohl einige besondere nicht-polymere Verbesserungsmittel Monomere und Dimere, bevorzugt Monomere sind.
  • Geeignete nicht-polymere Verbesserungsmittel sind fähig zur Bildung von 5- oder 6-gliedrigen Ringen mit einer funktionellen Gruppe auf oder in der Nähe der Oberfläche der Superabsorber-Partikel. Ein Beispiel eines solchen Verbesserungsmittels ist ein Amin oder eine Aminosäure (z. B. ein primäres Amin oder eine Aminosäure wie, Glycin), die 6-gliedrige Ringe durch Bildung von Wasserstoffbindungen bildet:
    Figure 00310001
  • Ein 6-gliedrigen Ring wird auch durch Hydroxylgruppen von Carbonsäuren, Alkoholen und Aminosäuren gebildet, z. B.:
    Figure 00310002
  • Ein 5-gliedriger Ring kann gebildet werden durch ein Verbesserungsmittel und der Funktionalität auf oder in der Nähe der Oberfläche der Partikel z. B.:
    Figure 00320001
    worin es sich bei den Partikeln bzw. Teilchen um ein wasserunlösliches Superabsorber-Teilchen handelt, und das Verbesserungsmittel ein Alkohol, wie ein Polyol mit Hydroxylgruppen an benachbarten Kohlenstoffatomen, z. B. 2,3-Butandiol ist.
  • Andere Alkohole, die keine 5-gliedrigen Ringe bilden, können auch verwendet werden, z. B. Alkohole, die keine Hydroxylgruppen an benachbarten Kohlenstoffatomen aufweisen. Beispiele geeigneter Alkohole schließen primäre, sekundäre oder tertiäre Alkohole ein.
  • Aminoalkohol-Verbesserungsmittel sind Alkohole, die eine Aminogruppe (-NR2) enthalten; und sie schließen Verbesserungsmittel ein wie Ethanolamin (2-Aminoethanol) und Diglykolamin (2-(2-Aminoethoxy)ethanol)). Nicht-polymere Polycarbonsäuren können mehr als eine funktionelle Carbonsäuregruppe aufweisen. Ein Polyol ist ein Alkohol, der eine Mehrzahl von Hydroxylgruppen enthält; und schließt Diole, wie Glykole (zweiwertige Alkohole), Ethylenglykol, Propylenglykol und Trimethylenglykol; und Triole ein, wie Glycerin (1,2,3-Propantriol). Ester von Hydroxyl-enthaltenden Verbesserungsmitteln und Polyhydroxy- oder Polycarbonsäure-Verbindungen können auch verwendet werden mit Mono- und Diester von Glycerin, wie z. B.
  • Figure 00330001
  • Hydroxysäure-Verbesserungsmittel sind Säuren, die eine Hydroxylgruppe enthalten und schließen Hydroxyessigsäure (CH2OHCOOH) und Milchsäure ein Aminosäure-Verbesserungsmittel schließen beliebige Aminosäuren ein.
  • Sulfonsäure-Verbesserungsmittel und Sulfonate sind Verbindungen, die eine Sulfonsäuregruppe (-SO3H) oder eine Sulfonatgruppe (-SO3 –) enthalten. Amino-Sulfonsäuren können auch verwendet werden.
  • Nicht-polymere Polyamid-Verbesserungsmittel sind kleine Moleküle (z. B. Monomere oder Dimere), die ein oder mehrere Amidgruppen aufweisen. Ähnlich ist ein nicht polymeres Polyamin-Verbesserungsmittel ein nicht polymeres Molekül, das mehr als eine Amingruppe aufweist, wie Ethylendiamin oder EDTA.
  • Obwohl andere nicht-polymere organische Verbesserungsmittel gemäß der obigen Diskussion geeignet sind, wird das nicht-polymere organische Verbesserungsmittel vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Glycerin, Milchsäure, Dipropylenglykol, und Kombinationen davon. Die nicht-polymeren Verbesserungsmittel werden auch besonders bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt, die aus Milchsäure, einem Polyglycerinoligomer und Kombinationen davon besteht. Der Ausdruck „Oligomer", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Kondensationsprodukt von Polyolen, worin das Kondensationsprodukt weniger als 10 Monomer-Einheiten enthält. Ein Polyglycerinoligomer, wie es hier verwendet wird, bedeutet ein Kondensationsprodukt von zwei oder mehr Glycerinmolekülen. Ein Propylenglykololigomer, wie es hier verwendet wird, meint ein Kondensationsprodukt von zwei oder mehr Propylenglykolmolekülen. Die nicht-polymeren Verbesserungsmittel schließen auch Funktionalitäten ein, ausgewählt ohne Einschränkung aus der Gruppe, die besteht aus Carboxyl-, Carboxylat-, Carbonyl-, Sulfonsäure-, Sulfonamid-, Sulfonat-, Phosphat-, Phosphorsäure-, Phosphoramid-, Hydroxyl-, Amin-, Amid-Gruppen und Kombinationen davon (wie Aminosäuren und Hydroxysäuren). Die nicht-polymeren Verbesserungsmittel können zwei Funktionalitäten aus dieser Gruppe aufweisen, und die Gruppen können gleich oder verschieden sein.
  • Jedes der nicht-polymeren Verbesserungsmittel, die vorstehend offenbart wurden, ist in der Lage, Wasserstoffbindungen zu bilden, weil sie funktionelle Gruppen aufweisen, die elektronegative Atome enthalten, insbesondere Sauerstoffatome oder Stickstoffatome, oder elektronegative Gruppen, insbesondere Gruppen, die Sauerstoffatome oder Stickstoffatome enthalten, die ebenfalls ein Wasserstoffatom enthalten können. Ein Aminoalkohol, eine Aminosäure, eine Carbonsäure, ein Alkohol und eine Hydroxysäure weisen alle eine Hydroxylgruppe auf, worin das Wasserstoffatom an ein elektronegatives Sauerstoffatom gebunden ist, was einen Dipol erzeugt, der im Wasserstoffatom eine partiell positive Ladung hinterlässt. Der Aminoalkohol, die Aminosäure, das Amid und das Amin weisen alle eine NR-Gruppe auf, an die ein Wasserstoff an ein elektronegatives Stickstoffatom gebunden werden kann, was ebenfalls dazu führt, dass das Wasserstoffatom eine partiell positive Ladung aufweist. Der partiell positiv geladene Wasserstoff in beiden Fällen kann dann mit einem elektronegativen Element wechselwirken, wie einem Sauerstoffatom oder einem Stickstoffatom, auf einem Superabsorber-Partikel, um das Verbesserungs- bzw. Steigerungsmittel darin zu unterstützen, an die Partikel zu haften. Die Polycarbonsäure, die Hydroxysäure, die Aminosäure und das Amid weisen auch eine Carboxylgruppe mit einem elektronegativen Sauerstoffatom auf, das mit Wasserstoffatomen in den Partikeln kann oder in Zwischen-Molekülen zwischen dem Verbesserungsmittel und den Partikeln wechselwirken kann. Ähnlich können elektronegative Atome (wie Sauerstoff oder Stickstoff) auf den Partikeln mit den Wasserstoffatomen des Verbesserungsmittels, das positive Dipolare aufweist, wechselwirken, und partiell positive Wasserstoffatome an den Teilchen können mit elektronegativen Atomen auf dem Verbesserungsmittel in Wechselwirkung treten.
  • Alternativ kann ein Atom auf dem Superabsorber ein ungebundenes Elektronenpaar, wie ein einsames Elektronenpaar, von einem Sauerstoff- oder Stickstoffatom aufweisen, das zu einem leeren Orbital eines Akzeptoratoms in dem Verbesserungsmittel unter Bildung einer koordinativen kovalenten Bindung gegeben wird. Das freie Elektronenpaar an dem Sauerstoff oder Stickstoff kann in leere p-, d- oder f-Orbitale des Verbesserungsmittels gegeben werden, um eine koordinative kovalente Bindung zu bilden, die das Teilchen an das Verbesserungsmittel haften lässt. Cellulosefasern selbst enthalten normalerweise keine funktionellen Gruppen, die als Elektronenakzeptoren bei der Bildung von koordinativen kovalenten Bindungen mit dem Verbesserungsmittel wirken können, jedoch enthalten sie auch eine Funktionalität, die ein Elektronendonor sein kann in der Bildung von koordinativen kovalenten Bindungen. Cellulose- und Synthesefasern z. B. enthalten Hydroxyl-, Carboxyl- und Estergruppen, die Wasserstoffbindungen eingehen mit den Hydroxyl-, Carbonsäure-, Amid-, Amin- oder anderen Gruppen des Verbesserungsmittels. Nicht-Cellulose- oder nicht-synthetische Fasern, die diese Funktionalitäten aufweisen, können auch verwendet werden, z. B. Seide oder Wolle, die eine Amidbindung aufweisen. Wenn es gewünscht wird, die verbesserten Superabsorber-Partikel an Fasern zu binden, kann das Verbesserungsmittel an die Superabsorber-Partikel und an die Faser haften mit einer koordinativen kovalenten Bindung oder einer Wasserstoffbindung.
  • Wie vorstehend beschrieben, besitzen die nicht-polymeren Verbesserungsmittel funktionelle Gruppen, die unabhängig oder in Kombination ohne Einschränkung ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Carboxyl-, Carboxylat-, Carbonyl-, Hydroxyl-, Sulfonsäure-, Sulfonat-, Phosphorsäure-, Phosphat-, Phosphoramid-, Sulfonamid-, Amid-, Amin-Gruppen und Kombinationen davon. Diese funktionellen Gruppen könnten durch die folgenden, exemplarischen chemischen Verbindungen bereitgestellt werden: eine Carbonsäuregruppe kann durch Carbonsäuren bereitgestellt werden; ein Carboxylat, bei dem es sich um eine ionisierte Carbonsäure handelt; eine Carbonylgruppe kann bereitgestellt werden durch einen Aldehyd oder ein Keton; Hydroxyl kann bereitgestellt werden durch einen Alkohol oder ein Polyol wie Glycerin oder Mono- oder Diglycerid, die Ester von Glycerin darstellen; ein Amid; und ein Amin, das bereitgestellt werden kann durch ein Alkylamin, wie Ethanolamin, worin das Verbesserungsmittel zwei dieser funktionellen Gruppen aufweist und jede dieser funktionellen Gruppen gleich (z. B. ein Polyol, ein Polyaldehyd, eine Polycarbonsäure, ein Polyamin oder ein Polyamid) oder verschiedene (z. B. ein Aminoalkohol, eine Hydroxysäure, ein Hydroxyamid, ein Carboxyamid oder eine Aminosäure) sein können. Funktionelle Gruppen können auch unabhängig oder in Kombination ohne Einschränkung ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus: Carboxyl, einem Alkohol, einem Amid und einem Amin. Ein Aldehyd kann wahlweise ein Bestandteil jeder dieser Gruppen sein, insbesondere wenn er zu einer Carbonsäure oxidiert wird.
  • Kombinationen von nicht-polymeren Verbesserungsmitteln können auch verwendet werden mit oder ohne andere Verbesserungsmittel, vorausgesetzt, dass sie nicht-reaktiv sind. D.h., vorausgesetzt, dass die Verbesserungsmittel nicht in einer Weise reagieren, die verhindert, dass die Verbesserungsmittel die Blutabsorptions-Eigenschaften des Superabsorber-Materials gemäß der vorliegenden Erfindung verbessern.
  • Die Verbesserung der Blutabsorptions-Eigenschaften der Superabsorber-Partikel IM 3900, IM 1000, FAVOR 800, J 44 und Aridal 1440, wenn diese mit verschiedenen Mengen von nicht-polymeren Verbesserungsmitteln behandelt werden, wird in den folgenden Beispielen beschrieben.
  • H. Verfahrensvorteile
  • Die Verbesserungsmittel der vorliegenden Erfindung stellen auch zahlreiche Verfahrensvorteile bereit. Z. B. kann ein flüssiges Verbesserungsmittel (das eine Lösung eines flüssigen Verbesserungsmittels, oder ein Verbesserungsmittel, das einen Schmelzpunkt unterhalb von Raumtemperatur besitzt, einschließt) auf Partikel aufgebracht werden, und das Verbesserungsmittel wird an der Luft trocknen gelassen, z. B. bis die Partikel einen Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt mit der Feuchtigkeit der Umgebungsluft erreichen.
  • Die Partikel mit dem Verbesserungsmittel können dann einer Fasermasse zugesetzt werden. Alternativ können die Partikel und das Verbesserungsmittel zu einer Matte vor oder gleichzeitig mit der Beschichtung der Partikel mit dem Verbesserungsmittel zugesetzt werden.
  • Die Verbesserungsmittel können Flüssigkeiten bei Raumtemperatur sein (wie Glycerin). In flüssiger Form können die Verbesserungsmittel aufgetragen werden, und man lässt die Verbesserungsmittel die Superabsorber-Partikel in Abwesenheit von serösen Körperflüssigkeiten mindestens teilweise beschichten oder darin einbetten. Durch die direkte Anwendung der Verbesserungsmittel auf die Superabsorber-Partikel kann man die Menge des auf das Superabsorber-Material aufgetragenen Verbesserungsmittels leicht steuern und überwachen.
  • Die nicht-polymeren Verbesserungsmittel sind zweckmäßig in einer Menge von mindestens ungefähr 0,01% und nicht mehr als ungefähr 10 %, bezogen auf das Gewicht der Superabsorber-Partikel vorhanden. In einer bevorzugten Ausführungsformen ist das nicht-polymere Verbesserungsmittel in einer Menge von ungefähr 0,01% bis ungefähr 8%, noch bevorzugter ungefähr 0,01% bis ungefähr 3% und noch bevorzugter von ungefähr 0,01% bis ungefähr 1 Gew.-% der Superabsorber-Partikel vorhanden. In besonders bevorzugten Ausführungsformen, worin das nicht-polymere Verbesserungsmittel Glycerin ist, beträgt die verwendete Menge ungefähr 0,05% bis ungefähr 0,1% der Superabsorber-Partikel. Wenn die nicht-polymeren Verbesserungsmittel in den obigen Mengen verwendet werden, ist die freie Blut-Quellabsorptionskapazität der behandelten Superabsorber-Partikel mindestens ungefähr das 1,2fache und noch bevorzugter mindestens das Doppelte der freien Blut-Quellabsorptionskapazität der unbehandelten Superabsorber-Partikel. In einem weiteren bevorzugten Aspekt beträgt, wenn das nicht-polymere Verbesserungsmittel in den obigen Mengen verwendet wird, die Blutabsorptionskapazität nach Einwirkung eines Drucks der behandelten Superabsorber-Partikel bevorzugt mindestens das ungefähr 1,2fache und noch bevorzugter mindestens das Doppelte der Blutabsorptionskapazität nach Einwirkung eines Drucks der unbehandelten Superabsorber-Partikel. Die Verwendung überschüssiger Mengen der Verbesserungsmittel kann unnötige Kosten in das Verfahren einführen. Hohe Prozentsätze des Verbesserungsmittels können auch Verarbeitungsprobleme verursachen, da das Verbesserungsmittel-Material sich auf die Ausrüstungsoberflächen überträgt. Es ist daher häufig bevorzugt, nicht mehr Verbesserungsmittel zu verwenden als erforderlich ist, um die Blutabsorptions-Eigenschaften der Superabsorber-Partikel zu verbessern.
  • Entsprechend diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung können, wie vorstehend kurz erläutert, die Verbesserungsmittel auf die Superabsorber-Partikel vor oder gleichzeitig mit der Zugabe der Superabsorber-Partikel zu den Fasern aufgetragen werden. Ein bevorzugter Ansatz ist das einfache Sprühen, als Sprühregen oder Schleier, des Verbesserungsmittels auf die Partikel, wenn die Partikel zu den Fasern gefördert werden. Die gleichzeitige Zugabe kann erreicht werden durch zwei separate Ströme von Partikeln und Verbesserungsmittel, die gleichzeitig auf das Fasersubstrat gerichtet sind, oder alternativ durch sofortiges Mischen oder einige Zeit vor dem Aufprall auf das Substrat. Einiges des Verbesserungsmittels kann die Faser ohne Aufprall auf ein Teilchen erreichen, aber die Hauptmenge der Partikel wird mindestens teilweise mit dem Verbesserungsmittel beschichtet sein oder das Verbesserungsmittel mindestens teilweise in seiner Oberfläche eingebettet haben.
  • II. Verbesserungsmittel auf dem Fasermaterial
  • Im zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Verbesserungsmittel, die weiter unten detailliert erläutert werden, verwendet werden, um die Blutabsorptions-Eigenschaften des Superabsorber-Materials, wie der Superabsorber-Teilchen, zu verbessern. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die verbesserten Blutabsorptions-Eigenschaften erreicht durch Bereitstellung des Verbesserungsmittels auf einem Fasermaterial im Gegensatz zu dem Superabsorber-Material, wie oben im Hinblick auf Abschnitt I beschrieben. Das beschichtete Fasermaterial kann mit dem Superabsorber-Material kombiniert werden, um eine Absorptionsmittel-Zusammensetzung zu bilden. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform dieses Aspektes der Erfindung bezieht sich auf Superabsorber-Partikel und Cellulosefasern. Dies ist jedoch so zu verstehen, dass andere Typen von Fasern, sowohl natürliche als auch synthetische, wie weiter unten detailliert erläutert, ebenfolls als Fasermaterial verwendet werden können. Zusätzlich zu den Superabsorber-Partikeln sind die Superabsorber-Materialien in anderen Formen, wie als Faser gleich nützlich gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • A. Verarbeitung der Fasern
  • Eine Nasslegebogen-Fertigungsstraße für die Herstellung einer Ausführungsform der Absorptionsmittel-Zusammensetzung gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wurde oben im Hinblick auf die 1 beschrieben.
  • Ein Verbesserungsmittel des Typs, der weiter unten detailliert erläutert ist, wird auf einen Zellstoffbogen aus einem oder mehreren Verbesserungsmittel-Auftragsvorrichtungen aufgetragen, wovon eine als 50 in 1 angegeben ist. Irgendeine Auftragsvorrichtung für das Verbesserungsmittel kann verwendet werden, wie ein Sprüher, ein Walzenbeschichter, eine Eintauchauftragvorrichtung oder dergleichen. Wie durch die Pfeile 52, 54 und 56 ausgewiesen, kann das Verbesserungsmittel an verschiedenen Orten oder an mehreren Orten auf der Zellstoffbogen-Fertigungsstraße, wie oberhalb der Trocknungsstufe 30 (angezeigt durch die Linie 52), zwischen der Trocknungsstufe 30 (angezeigt durch die Linie 54) oder stromabwärts von der Trocknungsstufe 30 (wie durch Linie 56 angezeigt), aufgetragen werden.
  • Ein nicht auf Wasser basierendes Verbesserungsmittel, wie Glycerin, wird besonders bevorzugt stromabwärts von der Trocknungsstufe am Ort 56 oder während der Trocknungsstufe wie am Ort 54 ausgewiesen, zugesetzt. Jedoch können flüssige, nicht wässrige Verbesserungsmittel auch an einem Ort, wie Ort 52, stromaufwärts der Trocknungsstufe zugegeben werden. An diesem letzteren Ort kann das Wasser in der feuchten Bahn an diesem funkt dazu tendieren, diese Verbesserungsmittel in die Matte oder in den Bogen zu ziehen, da die Verbesserungsmittel dazu neigen, hygroskopisch zu sein. Da nicht-wäßrige Verbesserungsmittel typischerweise den Abbau des Produktes infolge des Zusetzens von Feuchtigkeit zu dem Bogen nicht erhöhen, können sie stromabwärts von der Trocknungsstufe, ohne den Feuchtigkeitsgehalt des Bogens über das gewünschte Maß zu bringen, angewendet werden.
  • Die Superabsorber-Materialien, ausgewählt wie nachstehend erläutert, können zu dem Bogen auf der Zellstoff-Fertigungsstraße gegeben werden, wie durch die Partikelauftragvorrichtung 60 angezeigt, welcher eine Schütt- oder volumetrische Dosiervorrichtung umfassen kann. Diese Teilchen können gesprüht, gegossen oder anderweitig dem Bogen zugesetzt werden. Wie vorstehend erläutert, ist es möglich, dass während des Transports der Walzen oder Ballen aus diesen Fasern die Partikel durch mechanische Einwirkung während des Transportes abgelöst werden. Zusätzlich stört dieser Ansatz die Anpassung an Kundenwünsche der Faseranwendung am Ort des Anwenders. Beispielsweise könnte ein Anwender die Fähigkeit zum Auswählen bestimmter Arten oder Marken von Partikeln zur Anhaftung an die Fasern in den Produkten des Anwenders wünschen, ohne diese Auswahl über den Zellstoffbogenhersteller auszuführen, welcher die Teilchen in den Zellstoffbogen während seiner Herstellung einarbeitet. Auch sind die Superabsorber-Partikel anfällig für das Absorbieren von Feuchtigkeit aus der Atmosphäre während des Transports. Es ist daher vorteilhaft ein Faserprodukt bereitzustellen, worin der Endverbraucher des Produktes die gewünschten Superabsorber-Partikel in dem Zeitpunkt, worin die Fasern in die Produkte überführt werden, einfügen kann.
  • Deshalb können im Einklang mit dem letzteren bevorzugten Ansatz wie in 2 veranschaulicht, die entsprechenden Walzen 40 oder Ballen 44 der die Verbesserungsmittel enthaltenden Fasern hergestellt werden ohne Partikel und anschließend zu einem entfernten Ort zur Verwendung durch den Anwender transportiert werden, wie oben im Hinblick auf die mit dem Verbesserungsmittel behandelten Partikel beschrieben.
  • Bei diesem Ansatz kann der Endverbraucher der Fasern leicht die mit den behandelten Fasern zu kombinierenden Superabsorber-Partikel auswählen. Zusätzlich hat der Verbraucher die Flexibilität beim Luftbeschichten oder anderweitigem Kombinieren der die Verbesserungsmittel enthaltenden Fasern zu einem fertigen Produkt mit dem gewünschten Superabsorber. Wenn die Verbesserungsmittel wasserlöslich sind, werden die die Verbesserungsmittel enthaltenden Fasern bevorzugt nicht nassgelegt, weil das Nasslegen mindestens einen Teil des Verbesserungsmittels entfernen würde. Bei dem zuvor beschriebenen Ansatz werden nicht nur die Handhabung und der Transport der die Superabsorber enthaltenden Produkte durch den Hersteller des Zellstoffbogens vermieden, sondern die Partikel werden auch nicht mechanischen Kräften zwischen dem Ort der Herstellung der Fasern und dem Ort, an dem die teilchenförmigen Materialien zugegeben werden, ausgesetzt.
  • B. Fasereigenschaften
  • Das Fasermaterial, das mit dem Verbesserungsmittel gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung behandelt werden kann, wurde bereits in allgemeiner Form im obigen Abschnitt IB beschrieben.
  • C. Superabsorber-Material und Partikeleigenschaften
  • Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Fasermaterial, das mit dem Verbesserungsmittel behandelt ist, kombiniert mit einem Superabsorber-Material, das in der Form von Partikeln oder Fasern vorliegen kann, um die Blutabsorptions-Eigenschaften des Superabsorber-Materials zu verbessern und eine Absorptionsmittel-Zusammensetzung bereitzustellen, die gesteigerte Blutabsorptions-Eigenschaften besitzt. Die Superabsorber-Materialien, die in diesem Aspekt der Erfindung nützlich sind, wurden bereits in den obigen Abschnitten IC und ID allgemein beschrieben. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung, worin das Verbesserungsmittel auf das Fasermaterial aufgetragen ist, ist es bevorzugt, dass die Superabsorber-Materialien eine Funktionalität einschließen, die fähig ist zur Bildung von Wasserstoffbindungen oder koordinativen kovalenten Bindungen mit dem Verbesserungsmittel.
  • E. Eigenschaften des nicht-polymeren Verbesserungsmittels
  • Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Blutabsorptions-Eigenschaften der Absorptionsmittel-Zusammensetzung des Superabsorber-Materials und des Fasermaterials verbessert werden durch ein nicht-polymeres organisches Verbesserungsmittel, ausgewählt aus einer vorgegebenen Gruppe aus Verbesserungsmitteln, die jeweils eine Flüchtigkeit besitzen, die geringer als die von Wasser ist. Nicht-polymere Verbesserungsmittel, die bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung nützlich sind, wurden bereits oben im Abschnitt IG allgemein beschrieben. Der Dampfdruck des nicht-polymeren Verbesserungsmittels kann z. B. weniger als 10 mmHg bei 25°C und bevorzugter weniger als 1 mmHg bei 25°C betragen. Die nicht-polymeren Verbesserungsmittel umfassen nicht-polymere Verbesserungsmittel-Moleküle, worin die Moleküle mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisen, die Wasserstoffbindungen mit dem Superabsorber-Material bilden. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die nicht-polymeren Verbesserungsmittel, die ausdrücklich unten beschrieben werden, ebenso wie die polymeren Verbesserungsmittel organisch und bilden im allgemeinen Wasserstoffbindungen mit einem Superabsorber-Material. Nicht-organische oder anorganische nicht-polymere Verbesserungsmittel, die auf ein Fasermaterial aufgetragen werden, das mit einem Superabsorptionsmittel-Material kombiniert wird, können ebenfalls die Blutabsorptions-Eigenschaften des Superabsorber-Materials verbessern. Solche anorganischen Verbesserungsmittel bilden im allgemeinen eine Wasserstoffbindung oder eine koordinative kovalente Bindung mit dem Superabsorber-Material.
  • Die nicht-polymeren Verbesserungsmittel können Bindungen mit dem Fasermaterial bilden oder nicht. Falls solche Bindungen gebildet werden, sind sie im allgemeinen vom Wasserstoffbindungstyp oder vom koordinativen kovalenten Typ. Da es nicht erforderlich ist, dass das Verbesserungsmittel an das Fasermaterial bindet, ist daher Fasermaterial, das keine Wasserstoffbindung oder koordinative kovalente Bindungs-Bildungsfunktionalität einschließt, ebenso nützlich gemäß der vorliegenden Erfindung. Wenn das Verbesserungsmittel an das Fasermaterial gebunden wird, besitzt das nicht-polymere Verbesserungsmittel bevorzugt mindestens eine funktionelle Gruppe, die Wasserstoffbindungen oder koordinative kovalente Bindungen mit der Faser bildet. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann die vorgegebene Gruppe der nicht-polymeren Verbesserungsmittel ohne Einschränkung einschließen: eine funktionelle Gruppe, die ausgewählt wird aus der Gruppe die besteht aus Carboxyl-, Carboxylat-, Carbonyl-, Sulfonsäure-, Sulfonat-, Phosphat-, Phosphorsäure-, Hydroxyl-, Amid-, Amin-Gruppen und Kombinationen davon (wie eine Aminosäure oder eine Hydroxysäure), worin jedes Verbesserungsmittel bevorzugt mindestens zwei solcher Funktionalitäten einschließt.
  • Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck „nicht-polymer" ein Monomer, Dimer, Trimer, Tetramer und Oligomere, obwohl einige besondere nicht-polymere Verbesserungsmittel Monomere und Dimere, bevorzugt Monomere sind.
  • Geeignete nicht-polymere organische Verbesserungsmittel, die fähig sind 5- oder 6-gliedrige Ringe mit einer funktionellen Gruppe auf der Oberfläche des Superabsorber-Materials zu bilden, wurden oben im Abschnitt IG beschrieben. Alkohole, die keine 5-gliedrigen Ringe bilden, Aminoalkohol-Verbesserungsmittel, nicht-polymere Polycarboxylat-Säure-Verbesserungsmittel, Polyol-Verbesserungsmittel, Ester von Hydroxylenthaltenden Verbesserungsmitteln, Hydroxysäure-Verbesserungsmittel, Aminosäure-Verbesserungsmittel, Sulfonsäure-Verbesserungsmittel, Aminosulfonsäure-Verbesserungsmittel, nicht-polymere Polyamid-Verbesserungsmittel und nicht-polymere Polyamin-Verbesserungsmittel wurden im obigen Schnitt IG beschrieben.
  • Obwohl andere nicht-polymere organische Verbesserungsmittel entsprechend der obigen Diskussion geeignet sind, werden die nicht-polymeren organischen Verbesserungsmittel bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe die besteht aus: Glycerin, Milchsäure, Glycin, Dipropylenglykol und Kombinationen davon. Die nicht-polymeren Verbesserungsmittel werden außerdem am meisten bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Glycerin, Milchsäure und Kombinationen davon. Die nicht-polymeren Verbesserungsmittel schließen außerdem bevorzugt Funktionalitäten ein, die ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus, ohne Einschränkung: Carboxyl-, Carboxylat-, Carbonyl-, Sulfonsäure-, Sulfonat-, Phosphat-, Phosphorsäure-, Hydroxyl-, Amin-, Amid-Gruppen und Kombinationen davon (wie eine Aminosäure oder eine Hydroxysäure). Die nicht- polymeren Verbesserungsmittel weisen bevorzugt mindestens eine Funktionalität aus einer solchen Gruppe auf.
  • Jede der oben offenbarten nicht-polymeren Verbesserungsmittel ist fähig zur Bildung von Wasserstoffbindungen, da sie eine funktionelle Gruppe aufweisen, die elektronegative Atome, insbesondere Sauerstoffe oder Stickstoffe enthält, oder elektronegative Gruppen aufweisen, insbesondere Gruppen, die Sauerstoff oder Stickstoff enthalten, und die außerdem ein Wasserstoffatom einschließen. Aminoalkohole, Aminosäuren, Carbonsäuren, Alkohole und Hydroxysäuren besitzen alle Hydroxylgruppen, worin ein Wasserstoff an ein elektronegatives Sauerstoffatom gebunden ist, wodurch ein Dipol erzeugt wird, der am Wasserstoff eine positive Partialladung erzeugt, Der Aminoalkohol, die Aminosäure, das Amid und das Amin besitzen alle eine -NR-Gruppe, worin ein Wasserstoff an ein elektronegatives Stickstoffatom gebunden werden kann, das ebenfalls eine positive Partialladung am Wasserstoffatom erzeugt. Der partiell positiv geladene Wasserstoff kann dann in beiden Fällen mit einem elektronegativen Element wie Sauerstoff oder Stickstoff bevorzugt auf dem Superabsorber-Material und gegebenenfalls auf der Faser in Wechselwirkung treten, Die Polycarbonsäure, die Hydroxysäure, die Aminosäure und das Amid besitzen auch eine Carboxylgruppe mit einem elektronegativen Sauerstoffatom, das mit Wasserstoffatomen bevorzugt auf dem Superabsorber-Material und gegebenenfalls auf den Fasern oder in Zwischen-Molekülen zwischen dem Verbesserungsmittel und dem Substrat in Wechselwirkung treten kann, Ähnlich können elektronegative Atome (wie Sauerstoff oder Stickstoff) auf dem Superabsorber-Material oder der Faser mit Wasserstoffatomen auf dem Verbesserungsmittel, die positive Dipole tragen, in Wechselwirkung treten und partielle positive Wasserstoffatome auf den Superabsorber-Materialien oder den Fasern können mit elektronegativen Atomen auf dem Verbesserungsmittel in Wechselwirkung treten.
  • Verschiedene vorgeschlagene Wasserstoffbindungs-Wechselwirkungen von zwei der Verbesserungsmittel (Glycin und 1,3-Propandiol) mit Cellulose sind unten gezeigt:
    Figure 00450001
  • Die Wasserstoffbindungs-Wechselwirkungen sind als gestrichelte Linien gezeigt, Eine dieser Wechselwirkungen ist gezeigt zwischen dem Stickstoff des Glycins und dem Wasserstoff eines -OH an der Cellulose. Eine Wasserstoffbindung mit Glycin ist aufgezeigt zwischen einem Sauerstoff des -OH am Glycin und dem Hydroxy-Wasserstoff an der Alkoholseitenkette der Cellulose. Die Wasserstoffbindungs-Wechselwirkungen des 1,3-Propandiols sind in den gestrichelten Linien zwischen einem Sauerstoff an der -OH-Gruppe des Verbesserungsmittels und dem Wasserstoff an der OH-Gruppe am Cellulosemolekül gezeigt. Eine andere Wasserstoffbindung ist auch gezeigt zwischen einem Wasserstoff auf einer -OH-Gruppe eines Glykol-Verbesserungsmittels und einem Wasserstoff in einer Alkohol-Seitenkette der Cellulose.
  • Es ist auch möglich für Wasser oder andere Wasserstoffbindungs-Moleküle zwischen der Faser und dem Verbesserungsmittel eingelagert zu werden, so dass die Faser und das Verbesserungsmittel beide wasserstoffgebunden sind an Wassermoleküle.
  • Alternativ kann in einer Ausführungsform, worin das Verbesserungsmittel an die Fasern gebunden ist, ein Atom auf dem nicht-polymeren Verbesserungsmittel ein ungebundenes Paar von Elektronen aufweisen, wie ein einsames Elektronenpaar am Sauerstoff- oder Stickstoffatom, das in ein leeres Orbital eines Akzeptoratoms in den Teilchen abgegeben werden kann, um eine koordinative kovalente Bindung zu bilden, Die freien Elektronenpaare am Sauerstoff oder Stickstoff können in die leeren p-, d- oder f-Orbitale eines Teilchens gegeben werden, um eine koordinative kovalente Bindung zu bilden, das die Teilchen an das nicht-polymere Verbesserungsmittel bindet. Die koordinativen kovalenten Bindungen wurden oben detaillierter erläutert. Die Fasern selbst enthalten normalerweise keine funktionellen Gruppen, die als Elektronenakzeptoren bei der Bildung von koordinativen kovalenten Bindungen mit dem nicht-polymeren Verbesserungsmittel wirken können, aber Wasserstoffbindungs-Wechselwirkungen erlauben es dem Verbesserungsmittel an die Faser zu haften. Cellulose- und Synthese-Fasern z. B. enthalten Hydroxyl-, Carboxyl- und Ester-Gruppen, die Wasserstoff mit den Hydroxy-, Carbonsäure-, Amid-, Amin- oder anderen Gruppen des nicht-polymeren Verbesserungsmittels verbinden. Nicht-Cellulose- oder Nicht-Synthese-Fasern, die diese Funktionalitäten aufweisen, können auch verwendet werden, z. B. Seide, die eine Amid-Bindung aufweist.
  • In einigen Ausführungsformen kann das nicht-polymere Verbesserungsmittel sowohl an die Fasern als auch an die Partikel durch Wasserstoffbindungen binden. Die Hydroxylgruppen an den Polyol-Verbesserungsmitteln nehmen an Wasserstoffbindungs-Wechselwirkungen mit den Hydroxylgruppen an Cellulosefasern und den Carboxylgruppen auf einem Polyacrylat-Hydrogel Teil.
  • Nicht-polymere Verbesserungsmittel besitzen funktionelle Gruppen, die ohne Einschränkung ausgewählt werden können, unabhängig oder in Kombination voneinander aus der Gruppe die besteht aus: Carboxyl, Carboxylat, Carbonyl, Hydroxyl, Sulfonsäure, Sulfonat, Phosphorsäure, Phosphat, Amid, Amin und Kombinationen davon. Diese funktionellen Gruppen können durch die folgenden beispielhaft gegebenen chemischen Verbindungen bereitgestellt werden: eine Carboxylgruppe kann durch Carbonsäuren bereitgestellt werden; Carboxylat, das eine ionisierte Carbonsäure darstellt, eine Carbonylgruppe kann durch einen Aldehyd wie ein Keton bereitgestellt werden; ein Hydroxyl, wie ein Alkohol oder ein Polyol, wie Glycerin oder ein Mono- oder Diglycerid, die Ester des Glycerins sind, ein Amid wie ein Peptid; und ein Amin, das durch ein Alkylamin bereitgestellt werden kann, wie Ethylenimin, worin das Verbesserungsmittel bevorzugt mindestens eine dieser funktionellen Gruppen aufweist. Die funktionellen Gruppen können auch unabhängig voneinander oder in Kombinationen ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Carboxyl, Alkohol, Amid und Amin. Ein Aldehyd kann wahlweise ein Bestandteil jeder dieser Gruppen sein, insbesondere wenn es zu einer Carbonsäure oxidiert ist.
  • Die Kombinationen nicht-polymerer Verbesserungsmittel können verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie nicht reaktiv sind, d.h., vorausgesetzt, dass die Verbesserungsmittel nicht in einer Weise reagieren, die verhindert, dass die Blutabsorptions-Eigenschaften der Absorptionsmittel-Zusammensetzung gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung verbessert werden.
  • Wenn das Verbesserungsmittel fähig ist, an Fasermaterial zu binden, obwohl eine solche Bindung nicht erlaubt ist, sollte dies nicht das Verbesserungsmittel daran hindern, die Blutabsorptions-Eigenschaften des Superabsorber-Material zu verbessern. Es ist daher bevorzugt, dass, wenn das Verbesserungsmittel fähig ist, an das Fasermaterial zu binden, dass eine Menge des Verbesserungsmittels, die wirksam ist, um die Blutabsorptions-Eigenschaften des Superabsorber-Materials zu verbessern, verfügbar ist, um an das Superabsorber-Material, wie oben beschrieben, zu binden.
  • F. Verfahrensvorteile
  • Die Verbesserungsmittel der vorliegenden Erfindung stellen auch zahlreiche Verfahrensvorteile bereit. Z. B. kann ein flüssiges Verbesserungsmittel (das eine Lösung eines flüssigen Verbesserungsmittels oder ein Verbesserungsmittel, das einen Schmelzpunkt oder einen Erweichungspunkt unterhalb von Raumtemperatur besitzt, einschließt) auf eine Cellulosematte aufgetragen werden, und das Verbesserungsmittel trocknen gelassen werden, z. B. bis das Faserprodukt einen Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt mit der Feuchtigkeit in der Umgebung erreicht. Die beschichteten Fasern können dann mit Superabsorber-Materialien wie Partikel oder Fasern kombiniert werden. Einige der Verbesserungsmittel (insbesondere die, flüssigen Verbesserungsmittel) diffundieren durch die Fasern, um eine Gleichgewichtsverteilung des Verbesserungsmittels zu erreichen. Alternativ können die Partikel zu der Matte vor oder gleichzeitig mit der Beschichtung der Faser mit dem Verbesserungsmittel gegeben werden.
  • Die Verbesserungsmittel können bei Raumtemperatur flüssig sein (wie Glycerin). Aufgetragen auf die Fasern, Durch Auftragen der Verbesserungsmittels auf das Fasermaterial wird eine gleichförmige Verteilung des Verbesserungsmittels durch die Matrix der Absorptionsmittel-Zusammensetzung leicht erreicht.
  • Die Faserbeschichtung der vorliegenden Erfindung kann über einen breiten pH-Bereich ohne Katalysator stattfinden. Ein geeigneter pH-Bereich ohne einen Katalysator ist 1 bis 14, aber bevorzugte Bereiche sind 5 bis 8 oder 6 bis 8, da solche neutralen pH-Bereiche Faserprodukte erzeugen (wie Celluloseprodukte), die weniger zu einer Beschädigung durch saure Hydrolyse neigen.
  • Der Feuchtigkeitsgehalt der Fasern während der Beschichtungsstufe beträgt 0,5–50%, zweckmäßig 5–40% oder bevorzugt 5–20% Wasser, bezogen auf das Gewicht der Fasern, des Verbesserungsmittels und der Partikel. Die Partikel können zu den Fasern gegeben werden mit den Partikeln, die über das gesamte Faserprodukt verteilt sind, ohne auf die Oberfläche des Produktes beschränkt zu sein. Die Partikel können über die gesamte Tiefe des Faserproduktes wie eine Matte oder ein Gewebe verteilt sein.
  • Das Verbesserungsmittel ist zweckmäßig auf der behandelten Faser in einer Menge von 2% bis 30% des Gesamtgewichtes der Fasern und der Verbesserungsmittel, bevorzugt ungefähr 2 bis 15% vorhanden. Wenn das Verbesserungsmittel in den obigen Mengen gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beträgt die Blutabsorptionskapazität nach Einwirkung von Druck auf die Mischung der behandelten Fasern und der Superabsorber-Partikel bevorzugt mindestens das 1,3-fache der Blutabsorptionskapazität nach Einwirkung von Druck für die Mischung der unbehandelten Fasern und der Superabsorber-Partikel. Die Verwendung überschüssiger Mengen der Verbesserungsmittel kann unnötige Kosten beim Beschichtungsverfahren verursachen. Hohe Prozentsätze des Verbesserungsmittels können auch Verarbeitungsprobleme verursachen, da das Verbesserungsmittel-Material auf die Ausrüstungsoberflächen überführt wird. Es ist daher häufig bevorzugt, nicht mehr Verbesserungsmittel zu verwenden, als erforderlich ist, um die Blutabsorptions-Eigenschaften der Absorptionsmittel-Zusammensetzung zu verbessern.
  • Gemäß dieser Erfindung können die Verbesserungsmittel auf die Fasern vor, nach oder gleichzeitig mit der Zugabe der Superabsorber-Partikel aufgetragen werden. Die gleichzeitige Zugabe kann durch zwei separate Ströme von Partikeln und Verbesserungsmitteln erzielt werden, die gleichzeitig auf ein Fasersubstrat gerichtet sind, oder alternativ unmittelbar oder einige Zeit vor dem Auftreffen auf das Substrat vereinigt werden.
  • Das Kombinieren der Superabsorber-Partikel mit den mit dem Verbesserungsmittel beschichteten Fasern wird unter den Bedingungen durchgeführt, die die Bildung von Wasserstoffbindungen oder koordinativen kovalenten Bindungen fördern und die Bildung von kovalenten Bindungen zurückdrängen. Die Bedingungen, die kovalente Bindungen favorisieren, sind offenbart in den US-Patenten 4 412 036 und US-Patent Nr. 4 467 012. Bedingungen, die die Bildung kovalenten Bindungen favorisieren sind auch in den europäischen Patentanmeldungen 440 472 A1 , 427 31 7 A2; 427 31 6 A2; und 429 112 A2 gezeigt.
  • Fasern, die durch kovalente Intrafaser-Vernetzung eine hohe Masse bzw, hohes Volumen (high bulk) aufweisen, werden hergestellt durch das Vereinzeln der Fasern (z. B. in einem Zerfaserer) und Härten davon bei erhöhten Temperaturen (oberhalb von 150°C). Die anfängliche Auftragung des Verbesserungsmittels auf solche hoch-voluminöse Fasern wird bevorzugt nach dem Härtungsschritt durchgeführt, insbesondere, wenn das Verbesserungsmittel fähig ist, als Vernetzungsmaterial zu fungieren. Die speziellen Arten von Verbesserungsmitteln, die hier offenbart werden, die auch vernetzen können, sind Polyole, Polyaldehyde, Polycarbonsäuren und Polyamine (nicht-polymere Verbesserungsmittel mit mehr als einer Amingruppe). Wenn solche Verbesserungsmittel während des Härtens vorhanden sind, wird das Verbesserungsmittel während des Härtungsschrittes verbraucht, um kovalente Vernetzungsbindungen zu bilden. Wenn dies auftritt, ist das Verbesserungsmittel nicht mehr für die Wasserstoffbindung oder die koordinative kovalente Bindung an die Superabsorber-Materialien und die Verbesserung der Blutabsorptions-Eigenschaften der Superabsorptionsmittel-Zusammensetzung verfügbar.
  • Die Verfahren zur Bildung von kovalenten Bindungen innerhalb der Fasern, die in den vorstehenden europäischen Veröffentlichungen beschrieben wurden, erfordern die Bildung eines Zwischenproduktes, das anschließend mit einer Hydroxygruppe auf der Cellulose reagiert, um eine kovalente Esterbindung zu bilden. Es wird angenommen, dass das Vorhandensein von mehr als 20 Gew.-% Wasser in den Fasern die Bildung des Zwischenproduktes stört und die kovalente Bindungsbildung inhibiert. Folglich sollten in den Verfahren die Polycarbonsäuren, Polyole und Polyamine (nicht-polymere Amine mit mehr als einer Amingruppe) als Verbesserungsmittel in der vorliegenden Erfindung verwenden, die Fasern mindestens 20% Wasser (oder 20–50% Wasser) bezogen auf das Gewicht enthalten, wenn die Partikel und die Verbesserungsmittel in den Fasern vorhanden sind, wenn das Härten stattfindet. Das Wasser inhibiert die kovalente Bindungsbildung und verhindert, dass das gesamte Verbesserungsmittel unter Bildung von kovalenten Vernetzungen innerhalb der Fasern verbraucht wird. Folglich bleibt etwas Verbesserungsmittel zur Verbesserung der Blutabsorptions-Eigenschaften der Superabsorber-Zusammensetzung zurück.
  • Die Verbesserungsmittel der vorliegenden Erfindung können den Fasern auf beliebige bequeme Weise zugesetzt werden. Ein solches Verfahren besteht darin, das Verbesserungsmittel oder die Verbesserungsmittel auf Gewebe von Fasern, das an einem Sprüher auf einem Fließband vorbeigeführt wird, zu besprühen. Alternativ können lockere Fasern entlang eines Sprühers vorbeifallen gelassen werden oder lockere Fasern können auf einem Fließband entlang eines Sprühers bewegt werden. Die lockeren Fasern können auch aufgeschlämmt werden oder in das Verbesserungsmittel eingetaucht werden. Es ist auch bevorzugt, die Verbesserungsmittel auf dem Gewebe einem Walzenauftrag zu unterwerfen, insbesondere, wenn das Verbesserungsmittel viskos ist. Diese Fasern können auch besprüht werden oder in das Verbesserungsmittel eingetaucht werden. Diese Fasern können, da sie noch feucht sind, mit den Superabsorber-Partikeln kombiniert werden.
  • Ein Verfahren für die gleichförmige Beschichtung der Fasern mit einem Verbesserungsmittel und zum Zugeben der Partikel ist im US-Patent Nr. 5 064 689 gezeigt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf irgend einen speziellen Mechanismus für das Kombinieren von Fasern, Verbesserungsmittel und Partikel beschränkt.
  • III. Herstellung von hoch-voluminösen (high bulk) Fasern
  • Zum Zwecke einer vollständigen Offenbarung wird die folgende Beschreibung der Herstellung von hoch-voluminösen Fasern, die gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich sind, bereitgestellt. Die Herstellung von hoch-voluminösen Fasern mit Intrafaser-Vernetzungen ist im Stand der Technik bekannt. Verfahren zur Herstellung solcher Fasern sind beschrieben in der EP 440 472 A1 ; EP 427 317 A2 ; EP 427 316 A2 ; und EP 429 112 A2 , ebenso wie der US-Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 07/607 268, eingereicht am 31. Oktober 1990 und sein veröffentlichtes europäisches Gegenstück. Diese hoch-voluminösen Fasern können in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Da Verfahren der Herstellung der hoch-voluminösen Fasern bekannt sind, wird nachstehend nur eine kurze Beschreibung eines solchen Verfahrens gegeben.
  • A. Gesamtsystem
  • Mit Bezug auf Abbildung 3 umfaßt die Vorrichtung 110 eine Transportvorrichtung 112 zum Transport einer Matte 114 von Cellulosefasern oder anderen Fasern durch eine Faserbehandlungszone 116; einen Applikator 118 zum Auftragen der Behandlungssubstanz wie der Vernetzungssubstanz aus einer Quelle 119 zur Matte 114, bei der Faserbehandlungszone 116; einen Zerfaserer 110 zum vollständigen Trennen der einzelnen Cellulosefasern, umfassend die Matte 114, um einen Faserausstoß zu bilden, der im wesentlichen ungebrochene Cellulosefasern im wesentlichen ohne Verknüpfungen oder Knoten umfasst; und einen Trockner 122, gekoppelt mit dem Zerfaserer zum Flash-Verdampfen von restlicher Feuchtigkeit aus dem Faserausstoß und zum Härten der Vernetzungssubstanz, wodurch trockene und gehärtete Cellulosefasern entstehen.
  • Die Matte 114 von Cellulosefasern wird bevorzugt in einer ausgedehnten Bogenform in der Form einer Rolle 124 bis zur Verwendung gelagert. Es ist normalerweise nicht erforderlich, dass die Cellulosefasern die Matte 114 vollständig getrocknet umfassen. Da Cellulose eine hydrophile Substanz ist, werden Moleküle davon typischerweise einen bestimmten Anteil an restlicher Feuchtigkeit auch nach Trocknen aufweisen. Der Anteil an Restfeuchtigkeit liegt im allgemeinen bei 10% Gewicht/Gewicht oder weniger, was nicht nachweisbar ist als „Feuchtigkeit". 3 zeigt auch das mehr als eine Zuführung, wie Mehrfachwalzen 124 der Matte 114 der Cellulosefasern gleichzeitig unter Verwendung der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden können.
  • An der Faserbehandlungszone 116 tragen Sprüher oder andere Applikatoren 118 Chemikalien, wie Vernetzungsmittel auf die Matte auf. Typische Chemikalien werden gleichförmig auf beiden Seiten der Matte aufgetragen. Die befeuchtete Matte gelangt zwischen ein Paar von Walzen 128, die das Verteilen der Chemikalien gleichförmig über die Matte unterstützen. Andere Applikatoren können natürlich auch verwendet werden.
  • Die vernetzende Substanz ist eine flüssige Lösung einer Vielzahl von vernetzenden gelösten Stoffen, die im Stand der Technik bekannt sind. Falls erforderlich, kann die vernetzende Substanz einen Katalysator zur Beschleunigung der Bindungsreaktion zwischen Molekülen der vernetzenden Substanz und den Cellulosemolekülen einschließen. Jedoch viele, wenn nicht die meisten, vernetzenden Substanzen erfordern keinen Katalysator.
  • Bevorzugt Arten von vernetzenden Substanzen werden ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Harnstoff-Derivaten, wie methyloliertem Harnstoff, methyloliertem cyclischen Harnstoff, methyloliertem Niederalkyl-substituiertem cyclischen Harnstoff, methyloliertem cyclischem Dihydroxyharnstoff und Gemischen davon. Eine speziell bevorzugte vernetzende Substanz ist Dimethyloldihydroxyethylenharnstoff (DMDHEU). Zusätzlich können vernetzende Substanzen Polycarbonsäuren, wie Zitronensäure sein. Vernetzende Materialien sind im Stand der Technik bekannt wie beschrieben im US-Patent Nr. 3 440 135 von Chung, US-Patent 4 935 022 von Lash, et al., US-Patent Nr. 4 889 595 von Herron, et al., US-Patent Nr. 3 819 470 von Shaw, et al., US-Patent Nr. 3 658 613 von Steijer, et al., US-Patent Nr. 4 822 453 von Dean, et al. und US-Patent Nr. 4 853 086 von Graef, et al.
  • Geeignete Katalysatoren schließen saure Salze ein, die nützlich sein können, wenn Harnstoff-basierende Vernetzungssubstanzen verwendet werden. Solche Salze schließen Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat, Aluminiumchlorid, Magnesiumchlorid oder Mischungen dieser oder ähnlicher Verbindungen ein. Alkalimetallsalze von Phosphorenthaltenden Säuren können auch verwendet werden.
  • In 3 wird die vernetzende Substanz, die auf eine Matte 114 aufgetragen wurde, aus einer Zuführung 119, wie einem Behälter oder einem analogen Gefäß erhalten. Vernetzte Cellulosefasern sind einzelne Fasern, jeweils umfasst von Mehrfach-Cellulose-Molekülen, wobei mindestens ein Teil der Hydroxylgruppen auf den Cellulosemolekülen an Hydroxylgruppen an benachbarten Cellulosemolekülen in der gleichen Faser über vernetzende Reaktionen mit äußerlich zugegebenen chemischen Reagenzien, genannt „vernetzende Substanzen" oder „Vernetzungsmittel" kovalent gebunden sind. Geeignete Vernetzungsmittel sind im allgemeinen vom bifunktionellen Typ, die kovalent gebundene „Brücken" zwischen den benachbarten Hydroxylgruppen erzeugen.
  • B. Transportvorrichtung
  • Bezugnehmend weiterhin auf 3, wird jede Matte 114 der Cellulosefasern durch eine Transportvorrichtung 112, die die Matten durch die Faserbehandlungszone 116 trägt, transportiert, 3 zeigt auch einen weiteren Teil eines Typs von Transportvorrichtungen, der ein erstes Paar Walzen 126 und ein zweites Paar Walzen 128 für jede Matte 114 umfaßt. Das erste und das zweite Paar Walzen 126, 128 sind besonders wirksam für den Vorschub der entsprechenden Matte bei einer im wesentlichen konstanten und gesteuerten Geschwindigkeit.
  • C. Faserbehandlungszone
  • Jede Matte 114 wird durch das erste und das zweite Paar Walzen 126, 128 durch die Faserbehandlungszone 116, wo die Matte 114 mit der flüssigen Vernetzungssubstanz imprägniert wird, vorgeschoben. Die vernetzende Substanz wird vorzugsweise auf eine oder beide Oberflächen der Matte, unter Verwendung einer beliebigen Vielzahl von dem Fachmann bekannten Verfahren, die für einen solchen Zweck verwendbar sind, wie Sprühen, Walzen, Tauchen oder ein analoges Verfahren aufgetragen. Kombinationen von Sprüh- und Walzen-Applikatoren können auch verwendet werden.
  • Die Vernetzungssubstanz wird typischerweise in einer Menge im Bereich von etwa 2 kg bis etwa 200 kg der Chemikalie pro Tonne Cellulosefaser und vorzugsweise etwa 20 kg bis etwa 100 kg der Chemikalie pro Tonne Cellulosefaser aufgetragen.
  • D. Zerfaserer
  • Das nächste Subsystem, das auf die Faserbehandlungszone folgt, ist ein Zerfaserer 120, der zum Zerkleinern von einer oder mehreren Matten 130, die mit der vernetzenden Substanz imprägniert ist, in einzelne im wesentlichen unzerbrochene Cellulosefasern, umfassend den Faserausstoß, dient.
  • Bezugnehmend weiterhin auf die 3 kann ein erster Transportventilator 260 von herkömmlichem Aufbau zum Voranschieben der Fasern aus dem Auslass 162 der Verreibevorrichtung 132 durch eine Leitung 262 angewendet werden.
  • Eine wahlweise Komponente des Zerfaserers 120 ist ein erster Zyklon 264 oder eine ähnliche auf dem Fachgebiet bekannte Vorrichtung, die in herkömmlicher Weise zum Konzentrieren der Fasern, die durch den Auslass 162 der Zerreibevorrichtung 132 gelangen, verwendet wird. Der erste Zyklon 264 nimmt die Fasern durch die Leitung 262, die daran gekoppelt ist, auf.
  • Überschüssige Luft kann an der Spitze 266 des ersten Zyklons 264 wieder zurückgewonnen werden und, falls erforderlich, durch eine Leitung 268 an einen Ort stromaufwärts des ersten Transportventilators 260 (falls vorhanden) zurückgeführt werden. Solche zusätzliche Luft kann zum Erleichtern der Übertragung der Fasern durch den ersten Transportventilator 260 hilfreich sein.
  • Ein Scheibenraffinator 268 ist eine weitere wahlweise Komponente des Zerfaserers 120, der angewendet werden kann, um eine zusätzliche Trennung der Fasern (Entfernung von Knoten) zu bewirken, falls erforderlich. Der Scheibenraffinator 268 ist ein DM36-Typ, hergestellt durch Sprout-Bauer, Incorporated of Muncie, Pennsylvania. Wenn der Scheibenraffinator 268 verwendet wird, wird der Einlaß 270 davon über eine Leitung 274 an einen Auslass 276 des ersten Zyklons 264 gekoppelt.
  • Ein zweiter Transportventilator 278 kann gegebenenfalls angewendet werden, um die Fasern zwangsweise durch eine Leitung 180 stromabwärts des Scheibenraffinators 268 voranzutreiben. Überschüssige Luft kann aus der Spitze des ersten Zyklons 264 gewonnen werden und über eine Leitung 281 zu einem T-Stück 282 gerade stromaufwärts des zweiten Förderventilators 278 geführt werden.
  • Eine weitere wahlweise Komponente des Zerfaserers 120 ist ein Fluff-Generator 290, der die Fasern von einem wahlweisen zweiten Transportventilator 278 durch eine Leitung 284 aufnimmt. Der Fluff-Generator wird nachstehend im einzelnen und in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 07/607 157 beschrieben.
  • E. Trockner
  • Weiter bezugnehmend auf 3 schließt eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung 110 einen Trockner 122 ein, der verwendet wird, um zwei aufeinanderfolgende Zonen auszuführen: Entfernen von restlicher Feuchtigkeit aus den Fasern und Härten des Vernetzungsmittels. Vorzugsweise umfasst der Trockner 122 eine Trocknungszone 373 zum Aufnehmen von Fasern, beispielsweise aus dem Fluff-Generator-Auslass 304 und zum Entfernen von restlicher Feuchtigkeit aus den Fasern über ein „Flash-Trocknungs"-Verfahren, und eine zweite Trocknungszone 360, 362 zum Härten des Vernetzungsmittels. In 3 beginnt das Härten in der Zone 360 und setzt sich durch die Zone 362 fort.
  • Die Ausführungsform in 3 zeigt, dass die Zone 373 an den Fluff-Generator-Auslass durch eine Leitung 372 und zu einer Quelle 374 von Heißluft gekoppelt ist; typischerweise hergestellt durch Verbrennung einer Zuführung von Erdgas 376 und frischer Luft 378. Die Temperatur der Heißluft wird zum Halten der Temperatur der Trocknungszone 373 innerhalb eines Bereichs von etwa 200°C bis etwa 315°C reguliert. Wenn der Faserausstoß die Trocknungszone 373 passiert, werden die feuchten Fasern, die den Faserausstoß umfassen, im wesentlichen unmittelbar einer hohen Temperatur in dieser Zone ausgesetzt. Ein solches rasches Aussetzen hohen Temperaturen verleiht den Fasern die „Flash-Trocknungs"-Wirkung, wodurch ein rasches und sorgfältiges Trocknen und eine Trennung der Fasern verursacht wird. Die Durchgangszeit durch die Trocknungszone 373 ist vorzugsweise weniger als eine Sekunde.
  • Die Ausführungsform von 3 zeigt, dass die erste Zone 360 einen ersten Turm 364 umfaßt, der ein Körperteil 366, einen Einlaß 368 und einen ersten Turmauslaß 370 umfaßt. Die Trocknungszone 373 wird über eine Leitung 372 mit dem Auslass des Fluff-Generators 290 gekoppelt.
  • In 3 wird der erste Turm 364 gezeigt, der vorzugsweise über eine Leitung 380 an ein Abwärtsrohr 382 gekoppelt ist, welches über eine Leitung 384 an einen dritten Transport-Ventilator 386 gekoppelt ist, der am Einlaß 388 des zweiten Turms 390 angeordnet ist. Der dritte Transport-Ventilator 386 transportiert die Fasern durch den Trockner, die dabei in den zweiten Turm 390 gelangen. Da die Fasern durch den zweiten Turm 370 gelockert werden, werden sie noch einer Härtungs-Temperatur innerhalb des Bereichs von etwa 140°C bis etwa 180°C ausgesetzt, die ausreichend ist, das Härten des Vernetzungsmittels zu bewirken, ohne die trockenen Fasern zu versengen. Es ist darauf hinzuweisen, dass auch Einstufen-Trockner verwendet werden können.
  • Die getrockneten und gehärteten Fasern, die am Trocknerauslass von Turm 390 vorliegen, haben einen extrem niedrigen Anteil von Verknüpfungen und haben praktisch keine Knoten. Weiterhin sind sie nicht durch Ansengen und dergleichen verfärbt und haben eine mittlere Faserlänge, die im wesentlichen unverändert ist von der mittleren Länge der Fasern, die von der Matte 14 umfaßt sind.
  • 3 zeigt auch einen zweiten Zyklon 400 von herkömmlichem Aufbau, gekoppelt über eine Leitung 402 an den Auslass von Turm 390, der zum Konzentrieren der Fasern, die bei der Herstellung zur Isolierung hindurchgelangt, dient. Die erhaltenen konzentrierten Fasern können unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von Sammelvorrichtungen 408, die im Stand der Technik bekannt sind, wie Faserabfüllvorrichtungen, isoliert werden.
  • IV. Verbund-Absorptionsmittel-Produkte
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können Absorptionsmittel-Strukturen oder Gegenstände aus behandelten Fasern und behandelten Superabsorber-Partikeln hergestellt werden. Diese Gegenstände können Verbundstrukturen (beispielsweise hergestellt aus mehreren Materialien) sein. Beispielsweise können die Gegenstände einen Kern von mehreren Arten von Fasern oder Faserschichten mit oder ohne bedeckende Materialien aufweisen. Diese Produkte sind in der Lage, wesentliche Mengen Blut und andere Flüssigkeiten, wie Wasser, Urin und andere Körperflüssigkeiten zu absorbieren. Solche Produkte schließen ein, ohne darauf begrenzt zu sein: Damenbinden, chirurgische Binden, Verbandmaterialien und ähnliches.
  • Die 4 und 5 veranschaulichen eine Absorptionsmittel-Kissenstruktur, die aus Fasern oder Partikeln, behandelt mit dem Verbesserungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung, egal ob sie mit anderen Fasern oder Partikeln vermischt sind, gebildet ist. Die 4 und 5 stellen ein Absorptionskissen 410 dar mit wärmegeprägtem Siebmuster 412. Kissen ohne Muster können auch verwendet werden. Ein Kissen mit einer Deckschicht 414 und einer Rückschicht 416 kann beispielsweise gebildet werden durch Anordnen eines quadratischen Faserstücks, geschnitten aus einem Bogen auf einer entsprechend vorgeschnittenen Rückenschicht, gebildet werden. Eine entsprechende vorgeschnittene Deckschicht wird über die Spitze der, Fasern 418 auf die Rückenschicht gelegt. Diese Anordnung kann dann verklebend verbunden werden, um einen kontinuierlichen Rand 420. Das Kissen 410 kann auch in vielen verschiedenen Formen, abhängig von seiner Endnutzung, geformt werden.
  • Mit Bezug auf die 6 und 7 wird eine Superabsorptionsmittel-Struktur in Form eines Verbands gezeigt. Ein Verband 430 zum Auflegen auf eine Wunde zum Absorbieren von Blut und anderen Flüssigkeiten ist gezeigt. Ein Absorptionskissen 440 wird fest an einer äußeren oder Kissenbefestigungs-Oberfläche 434 eines Rückstreifens 436 befestigt. Beschichtete Fasern 441 und Superabsorptionsmittel-Partikel oder behandelte Superabsorptionsmittel-Partikel und Fasern sind in dem Kissen 440 enthalten. Ein beliebiges geeignetes Anbringungs- oder Sicherungsmittel kann verwendet werden, um das Kissen 440 an die Oberfläche 434 des Streifens 436 zu befestigen. Es ist jedoch für die Oberfläche 434 bevorzugt, dass sie mit einem Klebstoff beschichtet wird, so dass das Kissen 440 verklebend in Position gebracht wird. Ein beispielhafter Klebstoff ist Ethylenvinylacetat-Klebstoff. Es ist auch bevorzugt für die Gesamtoberfläche 438 des Rückstreifens 436 mit einem konventionellen Klebstoff beschichtet zu sein. Die Oberfläche 438 ist die Oberfläche, die an der Fläche der die Haut umgebenden Wunde angebracht ist. Herkömmliche „peel-back"-Etiketten, können verwendet werden, um die Klebstoffbeschichtung und das Kissen 440 bis zur Anwendung des Verbands zu schützen. Dieser Typ von Rückstreifen ist im Stand der Technik gut bekannt.
  • Der Rückstreifen 436 kann aus beliebigen bekannten biegsamen Materialien bestehen, die zum Auftragen auf die Haut geeignet sind. Es ist bevorzugt für den Streifen 416 aus einem Material zu sein, das für den Durchgang von Flüssigkeiten nicht durchlässig ist, so dass Flüssigkeit aus einer Wunde durch den Verband aufgenommen wird. Jedoch kann der Streifen 436 mit Öffnungen versehen sein oder anders belüftet sein, damit Luft die Wunde erreicht und den Heilungsprozess fördern kann, Ein spezielles Beispiel eines geeigneten Rückstreifens 436 ist ein Polyethylenfilm.
  • Das Absorptionskissen des Verbands 430 kann auch eine Deckschicht einschließen, die typischerweise aus irgend einem geeigneten Material hergestellt ist, was leicht die Passage von Flüssigkeit durch die Deckschicht zu den Fasern 441 erlaubt, wie Vliesfasern, Gewebe von Fasern wie z. B. Rayon, Nylon, Polyester, Propylen und Mischungen davon. Ein besonders bevorzugtes Deckschicht-Material ist eine Mischung aus 70% Rayon und 30% Polyester mit einem Basisgewicht von 18 g/m2 von der Scott Paper Company.
  • Andere Absorptionsartikel, wie weibliche Hygieneprodukte, chirurgische Wischtücher und ähnliches, die typischerweise zum Absorbieren von Blut oder anderen serösen Körperflüssigkeiten verwendet werden können, unter Verwendung der mit dem Verbesserungsmittel behandelten Fasern oder der mit dem Verbesserungsmittel behandelten Superabsorber-Partikel gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet werden.
  • Die folgenden Beispiele dienen dazu, die vorliegende Erfindung weiter zu beschreiben und die verbesserten Blutabsorptions-Eigenschaften, die durch die Fasern und Partikel der vorliegenden Erfindung erzielt werden, zu veranschaulichen.
  • V. Beispiele
  • A. Verbesserungsmittel auf Superabsorber-Material
  • Beispiel 1
  • Das folgende Beispiel veranschaulicht die Verbesserung der Blutabsorptions-Eigenschaften, d.h. der freien Blutquellabsorptions-Kapazität und der Blutabsorptionskapazität nach Einwirkung von Druck (Nachbeladungs- Blutabsorptionskapazität) von Superabsorptions-Partikeln, behandelt mit dem Verbesserungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Ein fünf Gramm-Aliquot eines stärkegepfropften Polyacrylat-Hydrogel-Superabsorptionsmittels, erhältlich von Hoechst-Celanese, Portsmouth, Virginia, mit der Produktbezeichnung IM 3900, wurde in einem schnellmischenden Waring-Mischer suspendiert. Tropfen von Glycerin wurden zu der Suspension in Mengen gegeben, die ausreichend waren, Additionsniveaus von 0,1%, 0,5% und 2,0% des Gesamtgewichtes des Superabsorber-Materials und des zugegebenen Glycerins zu erzeugen. Das Mischen wurde für 15 Sekunden fortgesetzt, bevor der Mischer gestoppt wurde und der Inhalt entfernt wurde, Die resultierenden Materialien wurden hinsichtlich ihrer freien Blutabsorptions-Quellkapazität und ihrer Blutabsorptionskapazität nach Einwirkung von Druck, wie unten beschrieben, getestet.
  • Eine Probe von ungefähr 0,2 Gramm (bestimmt auf die vierte Dezimalstelle auf einer Analysewaage) wurde jeder Mischung entnommen und in einem heißsiegelbaren flüssigkeitsdurchlässigen Vliesumschlag in Form eines Teebeutels, erhältlich von Dexter of Windsor Locks, Connecticut, versiegelt. Die Proben wurden dann jeweils abwechselnd in frisch defibriniertes Schafsblut (erhältlich von Becton Dickinson of Hunt Valley, Maryland) eingetaucht und für 30 Minuten eingeweicht. Nach dem Einweichen wurden die Proben aufgehängt, um jegliches nicht gebundenes Blut ablaufen zu lassen, für 10 Minuten und anschließend gewogen. Die Proben wurden dann in einen Büchner-Trichter gegeben, der mit einem Vakuum verbunden war, ein Gummidamm wurde über die Proben gegeben und ein Sog, ausreichend um einen Druck von 1,0 psi auf die Proben auszuüben, wurde für 5 Minuten angewendet. Der Druck wurde entfernt, und die Proben wurden erneut gewogen. Anschließend wurde eine freie Blutabsorptions-Quellkapazität in Gramm Blut absorbiert pro Gramm des verwendeten Superabsorber-Materials für die Materialien durch die folgende Formel berechnet:
    Figure 00600001
  • Die feuchte Teebeutelmasse und die feuchte Teebeutelmasse nach Belastung wurde bestimmt durch Wiegen einer Probe des Teebeutels ohne Superabsorptionsmittel behandelt wie oben beschrieben für den Teebeutel enthaltend eine Superabsorptionsmittelprobe.
  • Für Vergleichszwecke wurde ein Verbund eines stärkegepfropften Polyacrylat-Hydrogel-Superabsorptionsmittels, erhältlich von Hoechst-Celanese unter der Bezeichnung IM 1000 mit einem Cellulose-Faser-Fluff der mindestens partiell mit Glycerin gemäß Beispiel 5 beschichtet war, vermischt. 30 Gew.-% der Superabsorptionsmittel-Partikel bezogen auf das kombinierte Gewicht der Superabsorptions-Partikel und des Fasermaterials wurden verwendet. Diese Probe wurde bezeichnet als 30 IM 1000/RP-Fluff. Andere Vergleichsbeispiele wurden hergestellt unter Verwendung eines Kernmaterials aus kommerziell erhältlichen Katamenial-Produkten, vertrieben unter dem Namen. Ein weiteres Vergleichsbeispiel, das ein Holzzellstoffprodukt, erhältlich von Weyerhaeuser Company unter der Bezeichnung NB 416 umfaßte, wurde ebenfalls hinsichtlich seines Blutabsorptions-Vermögens, wie oben beschrieben, untersucht. Ein Vergleichsbeispiel von unbehandeltem IM 3900 Superabsorber-Partikeln wurde auch bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt.
  • Tabelle I
    Figure 00610001
  • Die Ergebnisse zeigen, dass ein Glycerin-Verbesserungsmittel, angewendet auf IM 3900-Superabsorptionsmittel-Partikel, die freie Blutquellabsorptionskapazität der Superabsorptions-Partikel mindestens um das Doppelte und um soviel wie das 3,7-fache und die Blutabsorptionskapazität nach Druckeinwirkung um das mindestens 2-fache und soviel wie das 3,1-fache, verglichen mit den gleichen Eigenschaften der unbehandelten IM 3900-Partikel erhöht. Überraschend zeigen diese Ergebnisse, dass die am meisten ausgeprägte Verbesserung der Blutabsorptions-Eigenschaften der untersuchten Superabsorber-Partikel bei sehr geringen Niveaus von Glycerin auftritt und dazu neigt mit steigendem Glyceringehalt abzunehmen.
  • Es ist bemerkenswert, dass der Vergleich zwischen verschiedenen Beispielen in dieser Anmeldung nicht geeignet ist, da die Anmelder fanden, dass die Blutabsorptions-Eigenschaften der Testproben stark mit der Blutprobe, die für das Testverfahren verwendet wird, variiert. Für jede der beschriebenen Beispiele wurde eine einzelne Blutprobe verwendet, um die Proben für ein gegebenes Beispiel zu untersuchen, obwohl verschiedene Proben von Blut in verschiedenen Beispielen verwendet wurden.
  • Beispiel 2
  • Das folgende Beispiel veranschaulicht, wie Verbesserungsmittel, die von Glycerin verschieden sind, mit einer Mehrfach-Wasserstoffbindungsfunktionalität ebenso die Blutabsorptionskapazität von IM 3900 Superabsorber-Partikeln verbessern können.
  • Die Proben wurden gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme, dass das verwendete partikuläre Verbesserungsmittel verschieden war. Verbesserungsmittel, die fest waren, wurden in 90% Ethanol/10 Wasser-Lösung gelöst, und die Lösung wurde zu einer Luftsuspension in einem Waring-Mischer in Mengen zugegeben, die ausreichend waren, um die gewünschten Zugabeniveaus zu erreichen. Nach Mischen entsprechend Beispiel 1 wurden die Inhalte entfernt und an der Luft für eine Stunde trocknen gelassen, wonach sie wie in Beispiel 1 getestet wurden mit der Ausnahme, dass die Probengrößen reduziert wurden auf ungefähr 0,1 Gramm, um zu verhindern, dass die Teebeutel-Volumen ein einschränkender Faktor werden. Erneut wurden Vergleichsbeispiele von kommerziell erhältlichen Katamenial-Always-Produkten; 100% IM 3900 Superabsorptionsmittel-Partikel und einer Mischung von 30 Gew.-% IM 1000 und Glycerin beschichteten Cellulosefaser-Fluff von Beispiel 5 für Vergleichszwecke untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
  • Tabelle II
    Figure 00630001
  • Die Ergebnisse in Tabelle 2 zeigen, dass andere Chemikalien mit multiplen Wasserstoffbindungsfunktionalitäten auch die Blutabsorptionskapazität von IM 3900-Superabsorber-Partikeln verbessern, wenn sie in der oben beschriebenen Weise aufgetragen werden. Erneut wird die Verbesserung bei überraschend niedrigen Behandlungsniveaus realisiert. Der beobachtete Anstieg in der freien Blutabsorptions-Quellkapazität ist so hoch wie das 1,39-fache der freien Blutabsorptions-Quellkapazität der unbehandelten Superabsorber-Partikel und so niedrig wie das 1,21-fache der freien Blutabsorptions-Quellkapazität der unbehandelten Proben. Es wird beobachtet, dass die Blutabsorptionskapazität nach Einwirkung von Druck soviel wie das 1,35-fache ansteigt und so gering wie das 1,26-fache der Blutabsorptionskapazität nach der Einwirkung von Druck für die unbehandelten Superabsorber-Partikel ist.
  • Beispiel 3
  • Proben von stärkegepfropften Polyacrylat-Hydrogel-Superabsorber-Partikeln, erhältlich von Hoechst-Celanese unter der Bezeichnung IM 1000 wurden kombiniert mit 0,5% Glycerin-Verbesserungsmittel wie in Beispiel 1 beschrieben und für zwei Monate unter Umgebungsbedingungen altern gelassen. Ein weiterer Satz von Beispielen desselben IM 1000 und 0,5% Glycerin-Verbesserungsmittel wurde hergestellt und für zwei Monate in einem Exsikkator trocken gelassen. Ähnliche Beispiele von IM 1000 und 0,5% Glycerin-Verbesserungsmittel wurden frisch hergestellt und hinsichtlich ihrer Blutabsorptions-Eigenschaften zur selben Zeit wie die gealterten Proben untersucht, um die Wirkung der Zeit auf die Kapazität der behandelten Materialien zu untersuchen. Auch wurden Proben eines weiteren Bereichs von Superabsorber-Partikeln untersucht, um die Blutabsorptionsverbesserungen zu bewerten, die mit anderen Absorberpartikeln möglich sind. Die in diesem Beispiel getesteten Superabsorber-Partikel waren die folgenden:
    Figure 00640001
  • Zusätzlich wurden Vergleichsbeispiele von kommerziell erhältlichen Always-Katamenial-Produkt und 30%iges IM 1000/RP Fluff-Verbundmaterial untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
  • Tabelle III
    Figure 00650001
  • Figure 00660001
  • Die Ergebnisse zeigen, Boss die Handhabung und die Lagerung der mit dem Verbesserungsmittel behandelten Superabsorber-Partikel in Gegenwart von etwas Feuchtigkeit zu besseren Blutabsorptions-Eigenschaften führt, verglichen mit einer Lagerung unter vollkommen trockenen Bedingungen. Die behandelten Superabsorber-Partikel-Blutabsorptionskapazitäten neigen dazu mit der Zeit abzufallen, obwohl nicht annährend auf die Niveaus der unbehandelten Superabsorber-Partikel. Obwohl weiterhin die Behandlung mit dem Glycerin-Verbesserungsmittel nicht zu einer verbesserten Blutabsorptionskapazität für alle Superabsorber-Partikel führt, ist der Effekt über einen weiten Bereich der Superabsorber-Partikel, die gegenwärtig kommerziell erhältlich sind, bemerkbar. Der beobachtete Anstieg der freien Blutabsorptions-Quellkapazität bestimmter Proben ist so hoch wie das 1,54-fache der freien Blutabsorptions-Quellkapazität der unbehandelten Superabsorber-Partikel. Die Ergebnisse zeigen, dass die Absorptionskapazität nach Druckeinwirkung für einige Probe um das 1,29-fache der Blutabsorptionskapazität nach Druckeinwirkung der unbehandelten Superabsorber-Partikel ansteigt.
  • Beispiel 4
  • Das folgende Beispiel wurde durchgeführt, um das optimale Niveau der Zugabe des Glycerin-Verbesserungsmittels zu IM 3900-Superabsorber-Partikel zu identifizieren und andere Verbesserungsmittel zu identifizieren, die ebenfalls die Blutabsorptionskapazität der Superabsorber-Partikel verbessern. Ist das Verbesserungsmittel fest, wurden die Proben wie in Beispiel 3 hergestellt. Niedrige Niveaus der Verbesserungsmittel wurden erreicht durch Verdünnen der Verbesserungsmittel mit Ethanol und Zusetzen einer ausreichenden Menge der Lösung, um die gewünschten Zugabeniveaus zu erhalten, gefolgt durch Lufttrocknung für eine Stunde. Vergleichsbeispiele mit dem Always-Kern und dem 30%igen IM 1000/RP-Fluff wurden auch hergestellt. Alle Beispiele wurden wie in Beispiel 1 beschrieben getestet und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
  • Tabelle IV
    Figure 00670001
  • Die Unterschiede in den freien Blutabsorptions-Quellkapazitäten und den Blutabsorptionskapazitäten nach Druckeinwirkung für die Proben, die 100% IM 3900 Superabsorber-Partikel umfassen, in den Beispielen 1, 2 und 4, zeigen die Wirkung, die das Blut auf die Superabsorber-Kapazität der Superabsorber-Partikel besitzt. Das in diesem Beispiel verwendete Verbesserungsmittel ist Glycerin.
  • Die Ergebnisse zeigen, dass der optimale Bereich zur Verbesserung der Blutabsorptionskapazität der IM 3900 Superabsorber-Partikel durch Behandlung mit Glycerin-Verbesserungsmittel im Bereich von weniger als 0,1% liegt. Das optimale Niveau des Verbesserungsmittels für die Maximierung der Blutabsorptions-Eigenschaften der Superabsorber-Partikel hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, einschließlich der besonderen Superabsorber-Partikel, das behandelt wird, ebenso wie vom Verbesserungsmittel.
  • B. Verbesserungsmittel auf Fasermaterial
  • Beispiel 5
  • Das folgende Beispiel zeigt die Ergebnisse, die erreicht werden, wenn das Verbesserungsmittel auf Cellulosefasern aufgetragen wird, die anschließend mit den Superabsorber-Partikeln kombiniert werden. Eine Probe von gebleichtem Southern-Kraft-Fluff wurde über eine Klebstoff-Spritzgerät-Vorrichtung vom Walzen-Beschichtungstyp geführt, um Glycerin in einer Menge von 9 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht von Fasern und Glycerin aufzutragen, Der Fluff wurde anschließend in einer Fitz-Hammermühle, die mit einem 645 mm2 (1 Inch2), Vierecklochsieb verbunden war, zerfasert, isoliert und in einem Plastikbeutel gelagert. Der behandelte Fluff wurde als RP-Fluff bezeichnet. Drei 2,23 Gramm-Proben verschiedener kommerziell erhältlicher Superabsorber-Partikel, die unten aufgeführt sind, wurden mit drei 5,2 Gramm-Proben des RP-Fluffs, der wie oben beschrieben hergestellt worden war, vermischt und düsengetrocknet in 400 Gramm pro Quadratmeter-Kissen in einem Laboratoriums-Kissenformer. Die kommerziell erhältlichen Superabsorber-Partikel waren:
    Figure 00680001
  • Zu Vergleichszwecken wurden drei 7,4 Gramm-Proben von NB 416, ein Zellstoffbogen, erhältlich von Weyerhaeuser Company, Tacoma, Washington und drei 7,4 Gramm-Proben eines RP-Fluffs, hergestellt wie oben beschrieben, ähnlich in einem Laboratoriums-Kissenformer düsengetrocknet. Eine ungefähr 0,2 Gramm schwere Probe (bestimmt auf die vierte Dezimalstelle auf einer Analysenwaage) wurde anschließend von jedem Kissen genommen und in einem heißversiegelbaren, flüssigkeitsdurchlässigen, Vlies (Teebeutel, erhältlich von Dexter, Winsor Locks, Connecticut)-Umschlag versiegelt. Für Vergleichszwecke wurden drei ungefähr 0,2 Gramm schwere Proben der Superabsorber-Partikel ohne Fluff in ähnlichen Umschlägen versiegelt. Auch wurden für Vergleichszwecke verschiedene kommerziell erhältliche Katamenial-Produkte (z. B. ALWAYS, KOTEX und WHISPER, erhältlich von Procter und Gamble) in ihre jeweiligen Komponenten zerlegt und ungefähr 0,2 Gramm-Proben aus deren Superabsorber-Kernmaterial in ähnlichen Umschlägen versiegelt. Die Proben wurden anschließend wie in Beispiel 1 getestet.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
  • Tabelle V
    Figure 00690001
  • Die in Tabelle 5 gezeigten Daten zeigen, dass die Verbundmaterialien aus dem mindestens partiell mit dem Glycerin-Verbesserungsmittel beschichteten RP-Fluff und den Superabsorber-Partikeln überlegene Blutabsorptionskapazitäten, verglichen mit den Superabsorber-Partikeln allein, den RP-Fluffs, behandelt mit den Verbesserungsmitteln allein, den unbehandelten Zellstoff-Fasern allein oder den Absorptions-Kernmaterialien aus den kommerziell erhältlichen Katamenial-Vorrichtungen, die untersucht worden waren, aufweisen. Während die freie Blutabsorptionskapazitäten der Kombination von Superabsorber-Partikeln und Cellulosefasern, beschichtet mit dem Verbesserungsmittel ähnlich den Kapazitäten der Cellulosefasern beschichtet mit dem Verbesserungsmittel allein (im Falle der freien Quellung) sind, sind Verbesserungen der Blutabsorptionskapazität der Mischungen bemerkbar, wenn die Proben Druckbedingungen ausgesetzt sind, da Strukturen, die mit solchen Materialien hergestellt sind, während der tatsächlichen Verwendung dem ausgesetzt sind (d.h. Kapazität nach Belastung).
  • Beispiel 6
  • Proben eines NB 416-Zellstoffbogens, erhältlich von Weyerhaeuser Company und Fasern, beschichtet mit Glycerin-Verbesserungsmittel (RP-Fluff), wie in Beispiel 5 beschrieben, wurden jeweils in einer Hammermühle, die mit einem 3/8 Inch-Durchmesser Rundlochsieb ausgestattet war, einer Hammermahlung unterzogen, während gleichzeitig Superabsorber IM 1000-Partikel, erhältlich von Hoechst Celanese, in einer Menge zugesetzt wurden, um 30% und 45 Gew.-% des vereinigten Gewichts von Fasern und Superabsorber-Partikel zu erzeugen. Während das jeweilige Material produziert wurde, wurde es in eine M & J-Luftlege-Maschine (erhältlich von M & J Horstens, Dänemark) geschoben und zu einer 400 Gramm pro Quadratmeter-Bahn luftgelegt. Proben von jedem ebenso wie ein Kern kommerziell erhältlicher Katamenial-Produkte, Always, wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
  • Tabelle VI
    Figure 00710001
  • Weder bestätigen die Ergebnisse in Tabelle 6 noch widerlegen sie die Möglichkeit, dass beliebige Verbundmaterialien aus Superabsorber-Partikeln und unbehandelten Fasern eine Superabsorber-Kapazität für Blut haben könnten, die ähnlich den mit dem Verbesserungsmittel behandelten Fasern und den Superabsorber-Partikel-Verbundmaterialien sind. Die Ergebnisse, die in Tabelle 6 gezeigt sind, zeigen einen marginalen Anstieg in der Kapazität der Verbesserungsmittel-Faser/Superabsorber-Verbundmaterialien im Fall ohne Druckeinwirkung (freie Blutabsorptions-Quellkapazität) und einen deutlicheren Anstieg in den Ergebnissen nach Druckeinwirkung (Blutabsorptionskapazität nach Druckeinwirkung).

Claims (24)

  1. Verfahren zur Steigerung der Blutabsorptionseigenschaften eines Superabsorber-Materials mit einer Wasserstoffbrückenbindungs-Funktionalität, dass die Schritte umfasst: Auswählen eines unter Normalbedingungen flüssigen, nicht-polymeren, organischen Steigerungs- bzw. Verbesserungsmittels oder einer nicht miteinander reaktiven Kombination davon, wobei das Verbesserungsmittel Moleküle umfasst, die mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisen, die fähig ist, eine Wasserstoffbrückenbindung mit dem Superabsorber-Material einzugehen; und Behandeln des Superabsorber-Materials mit ausreichenden Mengen des Verbesserungsmittels in flüssiger oder in gelöster Form, um die Blutabsorptionseigenschaften des Superabsorber-Materials zu verbessern, unter solchen Bedingungen, dass die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen dem Superabsorber-Material und mindestens einigen der funktionellen Gruppen des Verbesserungsmittels gegenüber kovalenten Bindungen bevorzugt sind, wobei das beschichtete Superabsorber-Material in diskreter, partikulärer Form zurückbleibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Verbesserungsmittel in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-% des Superabsorber-Materials vorhanden ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die freie Blutabsorptions-Quellkapazität für das verbesserte Superabsorber-Material mindestens das 1,15-fache der freien Blutabsorptions-Quellkapazität des unbehandelten Superabsorber-Materials beträgt.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, worin die Nachbeladungs-Blutabsorptionskapazität des verbesserten Superabsorber-Materials mindestens das 1,15-fache der Nachbeladungs-Blutabsorptions-Kapazität des unbehandelten Superabsorber-Materials beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, das weiterhin den Schritt des Kombinierens des Superabsorber-Materials mit einem faserartigen Material umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, worin der Schritt der Behandlung der Superabsorber-Partikel mit dem nicht-polymeren organischen Verbesserungsmittel den Schritt der Behandlung des Superabsorber-Materials mit dem Verbesserungsmittel umfasst, wenn das Superabsorptions-Material mit dem faserförmigen Material kombiniert ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, worin der Schritt der Behandlung des Superabsorber-Materials mit dem Verbesserungsmittel umfasst: Bereitstellung des Verbesserungsmittels auf dem Superabsorber-Material in Abwesenheit des faserförmigen Materials, anschließendes Kombinieren des verbesserten Superabsorber-Materials mit dem faserförmigen Material.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, das weiter die Schritte umfasst: Bereitstellung des faserförmigen Materials in der Form individualisierter Cellulosefasern, die funktionelle Wasserstoffbrückenbindungsstellen aufweisen, worin die individualisierten Fasern in Gegenwart eines Vernetzungsmaterials gehärtet werden, um hochvoluminöse Fasern mit kovalenten Intra-Faser-Vernetzungen herzustellen, und die Fasern defibriert werden, um die Inter-Faser-Bindung zwischen den gehärteten Fasern zu reduzieren; und worin der Schritt des Kombinieren des verbesserten Superabsorber-Materials mit dem faserförmigen Material den Schritt des Zugebens des verbesserten Superabsorber-Materials zu den Fasern vor, während oder nachdem die Fasern gehärtet sind, umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, worin der Härtungsschritt umfasst: die Verwendung eines beliebigen Vernetzungsmaterials und die Härtung des Vernetzungsmaterials vor dem Kombinieren des verbesserten Superabsorber-Materials und der gehärteten Cellulosefasern.
  10. Verfahren zur Steigerung bzw. Verbesserung der Blutabsorptionseigenschaften eines Superabsorber-Materials mit einer Wasserstoffbrückenbildungs-Funktionalität, dass die Schritte umfasst: Bereitstellen eines faserförmigen Materials; Auswählen eines unter Normalbedingungen flüssigen, nicht-polymeren, organischen Steigerungs- bzw. Verbesserungsmittels oder einer nicht miteinander reaktiven Kombination davon, wobei das Verbesserungsmittel Moleküle mit mindestens einer funktionellen Gruppe umfasst, die fähig ist, Wasserstoffbrückenbindungen mit dem Superabsorber-Material zu bilden; Behandeln des faserförmigen Materials mit einer Menge des Verbesserungsmittels in flüssiger oder in gelöster Form, die ausreichend ist, die Blutabsorptionseigenschaften des Superabsorber-Materials zu verbessern; Kombinieren des behandelten faserartigen Materials mit dem Superabsorber-Material unter solchen Bedingungen, dass die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen dem Superabsorber-Material und mindestens einigen der funktionellen Gruppen des Verbesserungsmittels gegenüber kovalenten Bindungen begünstigt sind, wobei das Superabsorber-Material in diskreter partikulärer Form zurückbleibt, so dass die Blutabsorptionseigenschaften der Superabsorber-Materialien verbessert werden.
  11. Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, worin das nicht-polymere, organische Verbesserungsmaterial eine geringere Flüchtigkeit als Wasser besitzt.
  12. Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, worin das nicht-polymere, organische Verbesserungsmittel funktionelle Gruppen besitzt, die ausgewählt werden aus der Gruppe die besteht aus: einer Carboxyl-, einer Carboxylat-, einer Carbonyl-, einer Sulfonsäure-, einer Sulfonamid-, einer Sulfonat-, einer Hydroxyl-, einer Phosphorsäure-, einer Phosphoramid-, einer Phosphat-, einer Amid-, einer Amingruppe und Kombinationen davon.
  13. Verfahren nach einem der vorstehenden Patentansprüche, worin die nicht-polymeren, organischen Verbesserungsmittel ausgewählt werden aus der Gruppe die besteht ausÖ Glycerin, einem Glycerinmonoester, einem Glycerindiester, Dipropylenglycol, Milchsäure und Kombinationen davon, oder der Gruppe, die besteht aus: Glycerin, einem Glycerinmonoester, einem Glycerindiester und Kombinationen davon.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin das nicht-polymere, organische Verbesserungsmittel Propylenglykol ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin das nicht-polymere, organische Verbesserungsmittel Ethylenglykol ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin das nicht-polymere, organische Verbesserungsmittel Trimethylenglykol ist.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin das nicht-polymere, organische Verbesserungsmittel Milchsäure ist.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin das nicht-polymere, organische Verbesserungsmittel 2,3-Butandiol ist.
  19. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Superabsorber-Material ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus: Fasern, Partikeln, und Kombinationen davon.
  20. Verfahren nach Anspruch 10, worin das Verbesserungsmittel in einer Menge vorhanden ist, die im Bereich von 2 bis 30% des Gewichtes des faserartigen Materials und des Verbesserungsmittels liegt, und das Superabsorber-Material in einer Menge vorhanden ist, die im Bereich von 0,05 bis 80% des Gewichtes des faserartigen Materials und des Superabsorber-Materials vorhanden ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 10, worin die Nach-Beladungs-Blutabsorptionskapazität des kombinierten, behandelten, faserartigen Materials und des Superabsorber-Materials mindestens das 1,3-fache der Nach-Beladungs-Blutabsorptionskapazität für das nicht-behandelte, faserartige Material und das Superabsorber-Material beträgt.
  22. Verfahren nach Anspruch 10, worin der Schritt der Behandlung des faserartigen Materials mit dem Verbesserungsmittel umfasst: Bereitstellung des Verbesserungsmaterials auf dem faserartigen Material in Abwesenheit des Superabsorbermaterials, anschließendes Kombinieren des behandelten faserartigen Materials mit dem Superabsorber-Material.
  23. Verfahren zur Verbesserung bzw. Steigerung der Blutabsorptionseigenschaften eines Superabsorber-Materials mit einer Wasserstoffbrückenbindungs-bildenden Funktionalität, das die Schritte umfasst: Bereitstellung eines faserartigen Materials in der Form individualisierter Cellulosefasern, die funktionelle Wasserstoffbrückenbindungsstellen aufweisen, worin die individualisierten Fasern in Gegenwart eines Vernetzungsmaterials gehärtet werden, um hochvoluminöse Fasern zu erzeugen, die kovalente Intrafaser-Vernetzungen aufweisen, wobei funktionelle Wasserstoffbrückenbindungsstellen zurückbleiben, die auf den gehärteten Fasern für die Wasserstoffbrückenbindung verfügbar sind, und die Fasern defibriert werden, um die Interfaser-Bindung zwischen den gehärteten Fasern zu reduzieren, worin der Härtungsschritt weiterhin umfasst: a) die Verwendung eines beliebigen Vernetzungsmaterials und die Härtung des Vernetzungsmaterials vor Anwendung des Verbesserungsmittels; b) die Härtung des Vernetzungsmaterials in Gegenwart des Verbesserungsmittels, wobei das Verbesserungsmittels kein Vernetzungsmaterial ist; oder c) die Härtung des Vernetzungsmaterials in Gegenwart des Verbesserungsmittels, wobei das Verbesserungsmittel auch ein Vernetzungsmaterial ist und die Fasern ausreichend Wasser enthalten, wenn der Härtungsschritt beginnt, um das Härten zu retardieren, so dass adäquate, funktionelle Gruppen des Verbesserungsmittels zurückbleiben, um die Blutabsorptionseigenschaften des Superabsorber-Materials zu verbessern; das Verbesserungsmittel umfasst Moleküle, die mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisen, die fähig ist, Wasserstoffbrückenbindungen mit dem Superabsorber-Material zu bilden; und Zugeben des Superabsorbermaterials zu den Fasern vor, während oder nach dem die Fasern gehärtet sind, unter solchen Bedingungen, dass Wasserstoffbrückenbindungen zwischen dem Superabsorber-Material und mindestens einigen der funktionellen Gruppen des Verbesserungsmittels gegenüber kovalenten Bindungen bevorzugt sind, wobei das Superabsorber-Material in diskreter, partikulärer Form zurückbleibt,
  24. Superabsorber-Artikel, erhalten durch das Verfahren nach Anspruch 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 19 oder 23, wobei der Artikel ein Superabsorber-Material in diskreter, partikulärer Form ist, beschichtet mit einem unter normalen Bedingungen flüssigen, nicht-polymeren, organischen Verbesserungsmittel oder einer nicht miteinander reaktiven Kombination davon, worin das Superabsorber-Material eine Wasserstoffbrückenbindungs-Funktionalität besitzt, und das Verbesserungsmittel Moleküle umfasst, die mindestens eine funktionelle Gruppe aufweisen, die fähig ist, Wasserstoffbrückenbindungen mit dem Superabsorber-Material zu bilden, und worin Wasserstoffbrückenbindungen zwischen dem Superabsorber-Material und mindestens einigen der funktionellen Gruppen des Verbesserungsmittels gebildet sind.
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