DE69825209T3

DE69825209T3 - Herstellungsverfahren und Verwendung von einem Schaumkunststoff, und ein saugfähiger Einwegartikel enthaltend solchen Schaumkunststoff

Info

Publication number: DE69825209T3
Application number: DE69825209T
Authority: DE
Inventors: Pia Kalentun; Andrea Schmid; Anette Buschka; Eva Strömbom
Original assignee: SCA Hygiene Products AB
Current assignee: Essity Hygiene and Health AB
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2018-05-08
Also published as: JP4068214B2; JPH10330519A; US6040494A; EP0878481B2; EP0878481B1; SE9701807D0; DE69825209T2; DE69825209D1; EP0878481A1

Description

Technisches Gebiet:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaummaterial zur Absorption von wässrigen Flüssigkeiten und ein Herstellungsverfahren für ein solches Schaummaterial. Die vorliegende Erfindung zeigt ferner eine vorteilhafte Verwendung des Schaummaterials auf und stellt einen absorbierenden Wegwerfartikel zur Verfügung, der ein erfindungsgemäßes Schaummaterial umfasst.
Das erfindungsgemäß Schaummaterial ist hydrophil und ist primär für die Verwendung in absorbierenden Wegwerfgegenständen, wie Babywindeln, Inkontinenzschutz und Produkten für die weibliche Hygiene gedacht. Das erfindungsgemäße Schaummaterial eignet sich jedoch auch für die Verwendung in anderen absorbierenden Gegenständen, beispielsweise in verschiedenen Wischmaterialien, Verbandmaterialien und ähnlichen Produkten.
Hintergrund der Erfindung:
In letzter Zeit richtet sich die Entwicklung von absorbierenden Wegwerfartikeln, wie Babywindeln, Inkontinenzschutz und Produkten für die weibliche Hygiene in hohem Maße auf die Entwicklung immer dünnerer Produkte. Der Grund, warum die Produktentwicklung diese Richtung eingeschlagen hat, ist beispielsweise, dass eine dünnere Windel bequemer zu tragen ist und dass sie vom Träger als diskreter empfunden wird Ferner führt ein dünneres Produkt zu geringeren Verteilungskosten und einer geringeren Umweltbelastung pro Artikel in Verbindung mit dem Transport, der erforderlich ist, damit das Produkt den Endverbraucher erreicht.
Die Möglichkeiten, allmählich dünnere absorbierende Artikel bereitzustellen, hängen von der Fähigkeit ab, immer dünnere Absorptionskerne oder Absorptionsstrukturen zu entwickeln, die große Mengen an menschlichen Ausscheidungen, wie Urin oder andere Körperflüssigkeiten, aufnehmen und speichern können.
Aus diesem Grund sind partikelförmige absorbierende Polymere, die oft als Superabsorber bezeichnet werden, besonders wertvoll, um diese Entwicklung zu ermöglichen. Ein üblich auftretender Typ von Superabsorbern sind Polyacrylate mit einem relativ geringen Vernetzungsgrad.
Der Absorptionsmechanismus von Superabsorbern des Polyacrylattyps beruht auf der Tatsache, dass die leicht vernetzten Polymere eine Vielzahl von anionischen Carboxylatgruppen umfassen, die mit der Polymerkette verbunden sind. Diese geladenen Carboxylatgruppen ermöglichen es dem Polymer, wässrige Flüssigkeiten mittels osmotischer Kräfte zu absorbieren.
Ein weiterer wichtiger Mechanismus, soweit absorbierende Artikel betroffen sind, ist die auf Kapillarkräften beruhende Absorption. Beispiele für Kapillarabsorber sind unterschiedliche Materialien auf Faserbasis, wie Fluffstoff (”fluff pulp”), Tissue-Papier oder unterschiedliche Arten von Vliesmaterialien. In manchen Fällen sind die Kapillarabsorber den zuvor erwähnten Absorbern, die mittels osmotischer Kräfte wirken, überlegen. Dementsprechend sind die Absorptions- und Verteilungsraten(-geschwindigkeiten) im allgemeinen für Kapillarabsorber höher als bei Superabsorbern. Indem man Kapillarabsorber mit einer gewissen Faserorientierung, Kapillargröße oder einem gewissen hydrophilen Charakter an geeigneter Stelle in einem absorbierenden Artikel anordnet, kann man die absorbierte Flüssigkeit ferner in die gewünschte Richtung lenken. Als Folge davon kombinieren viele bekannte absorbierende Artikel mit guten Ergebnissen Kapillarabsorber mit Superabsorbern, die mittels osmotischer Kräfte wirken.
Im Folgenden wird eine solche vorteilhafte, bereits bekannte Kombination durch einen imaginären absorbierenden Körper verdeutlicht, der für den Gebrauch in einer Babywindel gedacht ist.
Der imaginäre absorbierende Körper ist mit einem hydrophoben Oberflächenmaterial, das relativ große Kapillaren aufweist, auf der Seite des absorbierenden Körpers bedeckt, die dem Träger gegenüber liegen sollen. Diese Oberflächenschicht besitzt die Fähigkeit, beispielsweise Urin schnell zu den darunter liegenden Materialschichten durchzulassen, und bleibt dank ihrer hydrophoben Beschaffenheit trocken, was ein Vorteil ist, unter anderem, wenn es um den Tragekomfort geht.
Eine Erfassungsschicht (”acquisition layer”), z. B. eine Cellulosewatte, wird im Inneren des Oberflächenmaterials des imaginären absorbierenden Körpers angeordnet. Die Funktion der Erfassungsschicht ist es, die absorbierte Flüssigkeit aufzunehmen und im absorbierenden Körper zu verteilen, um auf diese Weise die gesamte Speicherkapazität des absorbierenden Körpers besser zu nutzen.
Ein absorbierender Körper, der aus einer Mischung aus Fluffstofffasern und Superabsorber besteht, folgt im Inneren der Erfassungsschicht des imaginären absorbierenden Körpers. Im Inneren des Kerns bilden die Faserstofffasern sozusagen eine Fasermatrix, welche die Flüssigkeit im Kern mittels Kapillarkräften verteilt, so dass die Superabsorberteilchen die Flüssigkeit mittels osmotischer Kräfte allmählich absorbieren und speichern können.
Absorbierende Gegenstände des im obigen Beispiel beschriebenen ”Kombinationstyps” sind jedoch vergleichsweise teuer und kompliziert herzustellen, da sie eine Vielzahl unterschiedlicher Materialtypen enthalten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass es während des Gebrauchs leicht zu Problemen hinsichtlich der Unversehrtheit des absorbierenden Kerns kommen kann, so dass der Kern allmählich reißt oder klumpig wird. Eine weitere Schwierigkeit besteht in der Fähigkeit, den Superabsorber auf die gewünschte Weise im absorbierenden Kern zu verteilen und halten, bis der absorbierende Artikel gebraucht wurde.
Ein weiteres Problem, das bei Kombinationsprodukten, die sowohl Fluffstoff und Superabsorber umfassen, auftauchen kann, ist das sogenannte Gelblocken. Dieses Problem entsteht, da Superabsorberteilchen, die lokal Flüssigkeit absorbiert haben, ein Gel bilden. Dies führt zu einer Blockade des Kapillarflüssigkeitstransports über die Fasermatrix und verursacht daher eine Flüssigkeitsansammlung in gewissen Abschnitten des absorbierenden Körpers, wogegen die Absorptionskapazität in anderen Abschnitten mehr oder weniger ungenutzt bleibt.
Angesichts der zuvor beschriebenen Probleme hat man den Gebrauch einer anderen Art von absorbierenden Materialien in absorbierenden Artikeln vorgeschlagen, d. h. polymere Schäume mit offenen Zellen.
Man kann solche bekannten Schaummaterialien mit einem Herstellungsverfahren gewinnen, das in WO 93/21234 offenbart ist. Das dort offenbarte Herstellungsverfahren liefert poröse, vernetzte polymere Schaummaterialien mit geringer Dichte.
Gemäß WO 93/21234 umfasst das Herstellungsverfahren eine ”Wasser-in-Öl”-Emulsionspolymerisation von Monomeren, die mindestens ein Vinylmonomer, ein bifunktionelles ungesättigtes vernetzendes Monomer, mindestens 90 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Emulsion, ein erstes Tensid, das einen Sorbitanmonoester mit einer Fettsäureeinheit von mindestens 6 Kohlenstoffatomen umfasst, und mindestens einen zweiten Sorbitanester mit mindestens einer unterschiedlichen Fettsäureeinheit im Vergleich zum ersten Tensid, und einen Polymerisationskatalysator umfassen. Von dem Verfahren wird behauptet, dass es offenzellge Schäume mit geringer Dichte, hoher Absbrptionskapazität und guten physikalischen Eigenschaften liefert.
In der bereits erwähnten WO 93/21234 wird offenbart, dass die innere Wasserphase während der Polymerisation vorzugsweise einen wasserlöslichen Elektrolyten enthält, um unter anderem den Schaum stärker wasserbenetzbar zu machen. Es heißt, dass für diesen Zweck geeignete Elektrolyte anorganische Salze (einwertig, zweiwertig, dreiwertig oder Mischungen davon), wie Alkalimetallsalze, alkalische Metallsalze, und Schwermetallsalze, wie Halogenide, Sulfate, Carbonate, Phosphate und Mischungen davon, sind. Die Elektrolyte können auch Natriumchlorid, Natriumsulfat, Kaliumchlorid, Kaliumsulfat, Lithiumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumchlorid, Magnesiumsulfat, Aluminiumchlorid und Mischungen dieser umfassen. Ein- oder zweiwertige Metallsalze mit einwertigen Anionen werden als bevorzugt bezeichnet.
Schaummaterialien des in WO 93/21234 offenbarten Typs können sowohl zur kapillaren Flüssigkeitsabsorption, zu Transport und Speicherung führen und sollten sich daher für den Gebrauch als absorbierende Kerne in absorbierenden Artikeln, beispielsweise Windeln, eignen.
Dementsprechend offenbart die WO 93/04092 absorbierende Schaummaterialien für die Absorption von wässrigen Körperflüssigkeiten. Es heißt, dass die in WO 93/04092 offenbarten Schaummaterialien sich für den Gebrauch in absorbierenden Kernen von absorbierenden Artikeln, beispielsweise Windeln, eignen.
Die Schaummaterialien gemäß WO 93/04092 umfassen hydrophile, flexible Strukturen mit offenen Zellen, die vorzugsweise durch die Polymerisation von ”Wasser-in-Öl”-Emulsionen hergestellt werden. Solche Emulsionen werden üblicherweise als HIPE-Emulsionen bezeichnet (High Internal Phase Emulsions).
Gemäß WO 93/04092 kann man HIPE-Emulsionen durch intensives Rühren einer polymerisierbaren Mischung erhalten, die eine relativ geringe Menge einer ein polymerisierbares Monomer enthaltenden Ölphase und eine relativ größere Menge einer relativ monomerfreien Wasserphase enthält. In dieser Emulsion bildet diese diskontinuierliche ”innere” Wasserphase ein Netzwerk von dispergierten ”Tröpfchen”, die von der kontinuierlichen polymerisierbaren Ölphase umgeben werden mit dem darin gelösten Tensid. Während der Polymerisation der Monomere in der kontinuierlichen Ölphase bildet sich eine zelluläre Schaumstruktur. Nach der Polymerisation kann man die beim Polymerisieren gebildete, in der Schaumstruktur verbleibende wässrige Flüssigkeit durch Pressen und/oder Trocknen des Schaums entfernen. Gegebenenfalls kann man das polymerisierte Schaummaterial verschiedenen Formen der Nachbehandlung, beispielsweise einer Hydrophilisierungsbehandlung, unterziehen.
In WO 93/04092 werden eine Vielzahl unterschiedlicher Parameter erwähnt, die zur Bestimmung der strukturellen, mechanischen und funktionellen Parameter eines Schaummaterials wesentlich sind.
Dementsprechend wird offenbart, dass die relativen Mengen an Wasser- und Ölphase, die man zur Bildung des polymeren Schaums einsetzt, die Schaumdichte, die Zellgröße und die spezifische Oberfläche der schaumbildenden Poren beeinflussen können. In WO 93/04092 wird offenbart, dass das Verhältnis zwischen Wasser- und Ölphase geeigneterweise zwischen 12:1 und 100:1, stärker bevorzugt zwischen 20:1 und 70:1 und am stärksten bevorzugt zwischen 25:1 und 50:1 liegt.
Gemäß WO 93/04092 umfasst die kontinuierliche Ölphase der Emulsionen die Polymere, welche die feste Schaumstruktur bilden sollen. Von den Monomeren heißt es, dass sie drei unterschiedliche Komponenten enthalten; das Hauptmonomer, ein Comonomer und ein Vernetzungsmittel. Von dem Hauptmonomer heißt es, dass es ein oder mehrere Monomere umfasst, die dazu neigen, der resultierenden Schaumstruktur glasartige Eigenschaften zu verleihen. Es heißt, dass solche Monomermaterialien nach der Polymerisation Homopolymere mit einem hohen Molekulargewicht (> 6000) und einer Glasübergangstemperatur T_g von etwa 40°C oder mehr bilden. Als bevorzugte ”glasartige” Monomere werden u. a. nicht substituierte oder substituierte Styrole erwähnt. Die Zugabemenge wird als normalerweise 3 bis 41 stärker bevorzugt 7 bis 40 Gew.-%, der Ölphase beschrieben.
Von der zuvor erwähnten Comonomerkomponente wird behauptet, dass sie eine oder mehrere Comonomere umfasst, die dazu neigen, der resultierenden Schaumstruktur ”kautschukartige” Eigenschaften zu verleihen. Von dieser Art Comonomere heißt es, dass es sich um Monomere handelt, die Homopolymere mit einem hohen Molekulargewicht (> 10.000) und einer Glasübergangstemperatur von etwa 40°C oder weniger liefern. Es heißt, dass monofunktionelle, ”kautschukartige” Comonomere dieses Typs beispielsweise Alkylacrylate, Alkylmethacrylate, Allylacrylate, Butadien, substituierte Butadiene, Vinylidenhalogenide und Kombinationen dieser umfassen. Es heißt, dass bevorzugte ”kautschukartige” Comonomere Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Butadien, Isopren und Kombinationen dieser enthalten. Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat werden als am stärksten bevorzugt bezeichnet. Von der monofunktionellen ”kautschukartigen” Comonomerkomponente heißt es, dass sie normalerweise bis zu 27 bis 73 stärker bevorzugt von etwa 27 bis 66 Gew.-% der Ölphase ausmacht.
(In diesem Zusammenhang sollte man erwähnen, dass allgemein akzeptiert wird, dass Glasübergangstemperaturen von T_g < 25°C zu kautschukartigen Eigenschaften bei Raumtemperatur führen; so haben Polymere, die 2-Ethylhexylacrylat umfassen, beispielsweise einen T_g = –70° und sind daher bei Raumtemperatur klar kautschukartig.)
In WO 93/04092 wird offenbart, dass das Molverhältnis zwischen der ”glasartigen” Monomerkomponente und der ”kautschukartigen” Komponente im allgemeinen zwischen 1:25 bis 1,5:1, stärker bevorzugt etwa 1:9 bis 1,5:1 beträgt.
Um die Polymerisation zu ermöglichen, heißt es von den in WO 93/04092 offenbarten HIPE-Emulsionen, dass sie auch die Gegenwart eines polyfunktionellen Vernetzungsmittels in der Ölphase erfordern. Die Auswahl des Vernetzungsmittels wird als sehr wichtig für das Erzielen der gewünschten Eigenschaften des endgültigen Schaums bezeichnet. Es wird offenbart, dass das Vernetzungsmittel aus einer großen Zahl von polyfunktionellen, vorzugsweise bifunktionellen Monomeren, beispielsweise aromatischen Divinylen, wie Divinylbenzol, Divinyltoluol oder Diallylphthalat, ausgewählt werden kann. Alternativ werden aliphatische Vernetzungsmittel vom Divinyltyp als nützlich bezeichnet, wie Diacrylsäureester von Polyolen. Es wird jedoch behauptet, dass das am stärksten bevorzugte Vernetzungsmittel Divinylbenzol ist. Geeignete Zugabemengen seien 8 bis 40 stärker bevorzugt 10 bis 25 Gew.-% der Ölphase.
Gemäß WO 93/04092 ist es von größter Bedeutung, dass die zuvor beschriebenen Monomere, Comonomere und Vernetzungsmittel im wesentlichen wasserunlöslich sind, so dass sie sich primär in der Ölphase und nicht in der Wasserphase lösen. Ferner wird betont, wie wichtig es ist, dass die während der Schaumherstellung verwendeten Rohstoffe nicht toxisch und chemisch stabil sind.
Gemäß WO 93/04092 ist eine weitere wesentliche Komponente der Ölphase der HIPE-Emulsionen ein Emulgator, der die Bildung einer stabilen HIPE-Emulsion erlaubt. Solche Emulgatoren sind in der Ölphase löslich und werden als nicht-ionisch, kationisch und anionisch bezeichnet, solange sie in der Lage sind, eine stabile Emulsion zu bilden. Bevorzugte Emulgatoren seien Sorbitanfettsäureether, Polyglycerinfettsäureester, Polyoxyethylen (POE), Fettsäuren und -ester. Sorbitanmonolaurat, Sorbitanmonooleat und Kombinationen aus Sorbitantrioleat und Sorbitanmonooleat werden als besonders bevorzugt bezeichnet. Andere bevorzugte Emulgatoren seien Polyglycerinester und Sorbitansesquioleat. Von dem Emulgator heißt es, dass er normalerweise etwa 2 bis 33 Gew.-%, stärker bevorzugt 4 bis 25 Gew.-% der Ölphase ausmacht. In WO 93/04092 wird offenbart, dass die Ölphase, zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Monomeren und Emulgatoren, auch weitere optionale Komponenten enthalten können. Beispiele solcher seien Öl-lösliche Polymerisationsstarter oder Lösungsmittel zum Lösen der Monomere und des Emulgators in der Ölphase.
Gemäß WO 93/04092 ist die diskontinuierliche, innere Wasserphase in einer HIPE-Emulsion eine wässrige Lösung, die im allgemeinen eine oder mehrere gelöste Komponenten enthält. Es heißt, dass eine solche wesentliche Komponente ein wasserlöslicher Elektrolyt ist, dessen Aufgabe es ist, die Neigung der Monomere und Vernetzungsmittel, die primär Öllöslich sind, sich auch in der Wasserphase zu lösen, zu minimieren. Dies sei wichtig, um das Risiko zu minimieren, dass das polymere Material die Zellen fülle, die sich aus den Wasserphasentröpfchen in der Emulsion bilden, wobei dies die resultierende Schaumqualität beeinträchtigen könnte.
Der zuvor erwähnte Elektrolyt kann angeblich von beliebiger Beschaffenheit sein, solange er der Wasserphase Ionenstärke verleiht. Bevorzugte Elektrolyte seien ein-, zwei- oder dreiwertige anorganische Salze, wie wasserlösliche Halogenide, z. B. Chloride, Nitrate und Sulfate von Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen. Natriumchlorid, Calciumchlorid, Natriumsulfat und Magnesiumsulfat werden als Beispiele erwähnt, wobei Calciumchlorid am stärksten bevorzugt ist. Von der Elektrolytzugabe heißt es, dass sie im allgemeinen 0,2 bis 40%, stärker bevorzugt etwa 0,5 bis 20 Gew.-% der Wasserphase beträgt.
Anhand der WO 93/04092 wird es ferner offensichtlich, dass der Polymerisationsstarter üblicherweise zu der Wasserphase gegeben wird. Von solch einem Starter heißt es, dass er irgendein herkömmlicher wasserlöslicher Starter für freie Radikale ist. Der Starter bestehe aus Verbindungen, wie Natrium-, Ammonium- und Ammoniumpersulfaten, Caprylylperoxid, Benzoylperoxid, Wasserstoffperoxid, Cumenhydroperoxiden, tertiärem Butyldiperphthalat, tertiärem Butylperbenzoat, Natriumperacetat, Natriumpercarbonat und dergleichen. Auch herkömmliche Redoxstartersysteme seien nützlich, durch Kombinieren der zuvor beschriebenen Persauerstoffverbindungen mit Reduktionsmitteln, wie Natriumbisulfit, L-Ascorbinsäure oder Eisen(II)-Salzen. Der Starter mache bis zu etwa 5 mol-%, stärker bevorzugt 0,001 bis 0,5 mol-% bezogen auf die Gesamtmolzahl der polymerisierbaren Monomere in der Ölphase aus. Soweit die Zugabe zu der Wasserphase betroffen ist, heißt es, dass Gehalte von 0,02 bis 0,4 stärker bevorzugt von etwa 0,1 bis 0,2 Gew.-% der Wasserphase beteiligt sind.
WO 93/04092 offenbart, dass die zuvor erwähnten Öl- und Wasserphasen beim Rühren kombiniert werden, um eine stabile Emulsion zu bilden, wonach man die Emulsion Polymerisationsbedingungen unterzieht, die sich zum Durchführen der Polymerisation der Monomere in der Ölphase eignen und daher zur Bildung einer festen zellulären Schaumstruktur führen.
Anhand der WO 93/04092 wird klar, dass das dort offenbarte Schaummaterial direkt nach der Polymerisation einen hydrophoben Charakter aufweist. Da der beabsichtigte Gebrauch ein hydrophiles Material erfordert, muss das Schaummaterial nach der Polymerisation behandelt werden, um die Oberflächen des Materials stärker hydrophil zu machen. Es heißt, dass diese Hydrophilisierungsbehandlung durch Behandeln der Schaumstruktur mit einem geeigneten Hydrophilisierungsmittel bewirkt wird.
Gemäß der WO 93/04092 kann das Hydrophilisierungsmittel irgendein Material sein, das die Fähigkeit aufweist, die Benetzbarkeit der Polymeroberflächen gegenüber Wasser zu fördern. Es heißt, dass solche bekannten Mittel oberflächenaktive Stoffe, d. h. Tenside, vom anionischen, kationischen oder nicht-ionischen Typ umfassen. Hydrophilisierungsmittel würden normalerweise in flüssiger Form eingesetzt und dadurch in Wasser gelöst, um eine wässrige hydrophilisierende Lösung zu bilden, die auf die Oberflächen des Schaummaterials aufgebracht wird. Es wird behauptet, dass eine ausreichende Menge des Hydrophilisierungsmittels auf diese Weise absorbiert wird, um die Schaumoberflächen ausreichend hydrophil zu machen, ohne die Flexibilität und die Kompressibilitätseigenschaften des Schaummaterials zu beeinträchtigen. Der Gehalt an Hydrophilisierungsmittel, der in die Schaumstruktur inkorporiert wird, betrage geeigneterweise zwischen 0,1 und 10 Gew.-% des Schaumes.
Von geeigneten Hydrophilisierungsmitteln wird behauptet, dass diese milde, nicht reizende Tenside umfassen, die auf die Schaumstruktur in Mengen aufgebracht werden, die ausreichen, um zu einem Tensidgehalt von etwa 0,5 bis 5,0 stärker bevorzugt etwa 1 bis 3 Gew.-% des Schaumes zu führen.
Als Beispiele für geeignete Tenside erwähnt WO 93/04092 Alkylsulfate und alkylethoxylierte Sulfate eines Typs, der in kommerziellen Geschirrspüldetergenzien verwendet wird. Es heißt, dass man wässrige Lösungen solcher Tenside typischerweise zum Waschen der Schaumstruktur verwenden solle, entweder für das Restwassermaterial nach der Schaumpolymerisation, oder stärker bevorzugt als Teil der Waschbehandlung, die zum Entfernen dieses Restwasserphasenmaterials dient.
Eine weitere bevorzugte Art von Hydrophilisierungsmitteln seien hydratisierbare, und vorzugsweise hygroskopische oder zerfließende, wasserlösliche anorganische Salze, wie Erdalkalimetallsalze. Es wird behauptet, dass bevorzugte Salzarten Calcium- und Magnesiumhalogenide, wie Calciumchlorid, sind. Es heißt, dass man Salze dieses Typs leicht in die absorbierenden Schaummaterialien durch Behandeln der Schaummaterialien mit Lösungen solcher Salze inkorporieren kann.
Soweit Tenside betroffen sind, wird auf die gleiche Weise, wie zuvor beschrieben, offenbart, dass man die Hydrophilisierungsbehandlung entweder nach dem Entfernen von Wasserphasenresten von der Polymerisation durchführen kann, oder als Teil des Verfahrens zum Entfernen der Restwasserphase von dem gerade polymerisierten Schaum. Es wird behauptet, dass bevorzugte Salzgehalte von etwa 0,1 bis 7 Gew.-% des Schaummaterials betragen.
Die WO 93/04092 macht klar, dass die Hydrophilisierungsbehandlung in einem Ausmaß durchgeführt wird, das bei HIPE-Schaummaterialien notwendig ist, die nach der Polymerisation vergleichsweise hydrophob in ihrer Beschaffenheit sind.
In WO 93/04092 wird auch offenbart, dass manche HIPE-Schaummaterialien direkt nach der Polymerisation ausreichend hydrophil sein können, und dass solche Materialien daher keine nachfolgende Hydrophilisierungsbehandlung erfordern. Als Beispiele für solche Materialien werden HIPE-Schäume erwähnt, bei denen man Sorbitanfettsäureester als ein Emulgatoradditiv in der Ölphase verwendet hat und Calciumchlorid als Elektrolyt in der Wasserphase eingesetzt wurde. Es wird behauptet, dass der Gehalt an Calciumchlorid in der Restwasserphase solcher Materialien nach der Polymerisation ausreichend hoch ist, um die inneren Oberflächen des Schaummaterials, das auch Emulgatorreste enthält, ausreichend hydrophil, auch nach dem Entwässern des polymerisierten Schaums zu machen.
Darüber hinaus gibt es weitere Patentveröffentlichungen, die die Herstellung von hydrophilen Schaummaterialien des zuvor diskutierten Typs, oder Materialien eines ähnlichen Typs offenbaren.
Unter diesen kann man die WO 93/00493 erwähnen, welche ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von HIPE-Emulsionen offenbart, die sich für die nachfolgende Polymerisation zu polymeren Schaummaterialien eignen, die nach dem Entwässern als Absorptionsmittel für wässrige Körperflüssigkeiten wirken. Das Verfahren beinhaltet die kontinuierliche Zugabe eines gewissen Typs einer monomerhaltigen Ölphase und eines gewissen Typs einer Elektrolyt-haltigen Wasserphase zu einer dynamischen Mischzone bei relativ geringen Wasser:Öl-Verhältnissen. Die Flussraten werden ständig eingestellt, um das Wasser:Öl-Verhältnis der zu der kontinuierlichen Mischzone zugeführten Ströme einzustellen, während der Gehalt in der dynamischen Mischzone einem Scherrühren unterzogen wird, das ausreicht, um eine HIPE-Emulsion zu bilden, die nach der sich anschließenden Polymerisation einen Schaum liefert, der eine mittlere Zellgröße von etwa 5 bis 100 μm aufweist. Die Bildung einer solchen stabilen HIPE-Emulsion wird durch das Einspeisen der Gehalte in die dynamische Mischzone und durch eine statische Mischzone vollendet.
In WO 93/04093 werden zahlreiche unterschiedliche Emulgatoren erwähnt von denen behauptet wird, dass sie zum Erzeugen einer stabilen HIPE-Emulsion nützlich seien. Von den Emulgatoren wird behauptet, dass sie nicht-ionisch, kationisch, anionisch oder amphoter seien, in Abhängigkeit von den anderen Bedingungen. Sorbitanfettsäureester, Polyglycerinfettsäureester, Polyoxyethylenfettsäureester und Ester werden als besonders bevorzugte Emulgatoren offenbart.
In WO 93/04093 wird ferner offenbart, dass Schaummaterialien, die man nach dem dort beschriebenen Verfahren hergestellt hat, im allgemeinen danach behandelt werden sollten, um die Schaummaterialien zugeeigneten Flüssigkeitsabsorbern zu machen. Es heißt, dass solch eine sich anschließende Behandlung ein Waschen umfassen kann, um restliche Wasserphasen aus den Zellen des Schaums zu entfernen, gefolgt von einer Hydrophilisierungsbehandlung, um die Oberflächen des Schaums stärker hydrophil zu machen. Dabei wird Calciumchlorid als geeignetes Hydrophilisierungsmittel offenbart.
WO 93/04113 ist eine weitere Patentveröffentlichung auf dem Gebiet der hydrophilen Schaummaterialien. Diese Veröffentlichung offenbart ein Verfahren zum Hydrophilisieren von hydrophoben Schäumen durch eine Behandlung mit einfachen Tensiden und Salzen als Hydrophilisierungsmittel. Im offenbarten Verfahren wird ein tensidhaltiger Schaum mit einer Lösung aus beispielsweise Calciumchlorid behandelt und danach getrocknet, um einen gleichmäßig verteilten Rest an hydratisiertem oder hydratisierbarem Calciumchlorid auf den tensidhaltigen inneren Schaumoberflächen zurückzulassen. Es heißt, dass auch andere hydratisierbare Calcium- oder Magnesiumsalze, wie Magnesiumchlorid, brauchbar sind. Von den resultierenden hydrophilen Schäumen heißt es, dass sich diese zum Gebrauch in absorbierenden Vorrichtungen, einschließlich von Windeln, Damenbinden, Verbänden und dergleichen eignen.
Eine weitere Patentveröffentlichung auf dem hier diskutierten Gebiet ist WO 93/04115 . Diese offenbart ein Verfahren zum Hydrophilisieren von hydrophoben Schäumen, beispielsweise Polyurethanschäumen, und polymerisierten ”Wasser-in-Öl” Emulsionsschäumen, das in der Lage sei, mit Sorbitanmonolaurat zu hydrophilisieren, das nach dem Trocknen einen im wesentlichen gleichförmigen Rest an Sorbitanmonolaurat auf den inneren Schaumoberflächen zurücklasse. Von den resultierenden behandelten Schäumen heißt es, dass diese hydrophil werden und dementsprechend sich für den Gebrauch in absorbierenden Vorrichtungen, einschließlich von Windeln, Damenbinden, Verbänden und dergleichen eignen.
Eine weitere Patentveröffentlichung, WO 94/13704 , betrifft ein absorbierendes Schaummaterial für wässrige Körperflüssigkeiten und ein Herstellungsverfahren dafür. Die Patentveröffentlichung offenbart ein relativ dünnes, kollabiertes/nicht-expandiertes polymeres Schaummaterial, das beim Kontakt mit wässrigen Körperflüssigkeiten expandiert und die Flüssigkeiten absorbiert. Ferner wird ein Verfahren zum Erhalt solcher Schaummaterialien auf eine stabile Weise offenbart, worin eine spezielle Art einer ”Wasser-in-Öl”-Emulsion, normalerweise als HIPE-Emulsion bekannt, polymerisiert wird.
Die in WO 94/13704 offenbarten Schaummaterialien werden als hydrophil beschaffen bezeichnet. Es wird behauptet, dass man hydrophile Schaumoberflächen erhält, da Reste des Hydrophilisierungsmittels in der Schaumstruktur nach der Polymerisation verbleiben, oder mittels einer speziellen nachfolgenden Behandlungsverfahren, das darauf abzielt, die Oberflächenenergie des Schaummaterials zu modifizieren.
Ein Beispiel für verbleibende Reste eines Hydrophilisierungsmittels in der Schaumstruktur, das in WO 94/13704 offenbart wird, ist ein toxikologisch annehmbares, hygroskopisches, hydratisiertes Salz, vorzugsweise Calciumchlorid.
Gemäß WO 94/13704 sind weitere Beispiele solcher Reste von Hydrophilisierungsmitteln gewisse Öl-lösliche Emulgatoren, beispielsweise Sorbitanlaureat.
In WO 94/13704 wird offenbart, dass beide Arten von Hydrophilisierungsmitteln entweder als Rohmaterial für das Schäumungsverfahren oder in einem nachfolgenden Behandlungsschritt zugegeben werden können.
US 5,500,451 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von HIPE-Emulsionen, die polymerisiert werden können, um flexible, mikroporöse, offenzellige polymere Schaummaterialien bereitzustellen. Von den hergestellten Schaummaterialien heißt es, dass sie in der Lage sind, wässrige Flüssigkeiten, wie Urin, zu absorbieren. Es ist offenbart, dass man HIPE-Emulsionen durch den Gebrauch gewisser aliphatischer Polyglycerinether als Emulgatoren herstellen kann. Es heißt, dass diese chemisch weniger komplex sind und in ihrer Zusammensetzung weniger variieren als manche zuvor eingesetzte Emulgatoren für HIPE-Emulsionen. Ferner wird behauptet, dass Polyglycerinether größere Gehalte an oberflächenaktiven Komponenten und geringere Gehalte an unerwünschten Komponenten aufweisen als zuvor gebrauchte Emulgatoren. Es heißt, dass die Polyglycerinether Emulsionen mit Wassertröpfchen einer vergleichsweise gleichförmigen Größe liefern, die in der kontinuierlichen Ölphase dispergiert sind.
Die als Emulgatoren eingesetzten, in US 5,500,451 offenbarten aliphatischen Polyglycerinether seien aus einer Gruppe auszuwählen, die aus aliphatischen Glycerinethern besteht, die mindestens etwa 40% lineare, monoaliphatische Diglycerinether und mindestens etwa 60% Polyglycerinether umfassen, die aliphatische Gruppen im Bereich von C₁₀-C₂₄ aufweisen. Es heißt, dass über den Gebrauch der aliphatischen Polyglycerinether mit aliphatischen Gruppen, im Bereich von C₁₂-C₁₈ ein Hydrophilisierungseffekt im endgültigen HIPE-Schaum auch nach dem Waschen und Entwässern aufrechterhalten wird.
Dementsprechend kennt man sowohl Schaummaterialien, die direkt nach der Polymerisation hydrophil sind als auch Schaummaterialien, die über nachfolgende Behandlungen mit unterschiedlichen Tensiden oder Elektrolyten hydrophil gemacht wurden. Der Gebrauch solcher Schaummaterialien in absorbierenden Wegwerfartikeln wurde ebenfalls zuvor vorgeschlagen.
Ein Nachteil, den man bei den zuvor bekannten Schaummaterialien jedoch wahrnehmen dürfte, ist das Risiko, dass sich das Hydrophilisierungsmittel bei manchen der zuvor bekannten und zuvor beschriebenen Arten aus dem Schaummaterial während der Benetzung löst, beim Gebrauch des absorbierenden Wegwerfartikels. Als Folge hiervon wird das Schaummaterial bei wiederholten Benetzungen weniger hydrophil, was man bei vielen Anwendungen als Nachteil ansehen kann.
Zusammenfassung der Erfindung:
Dementsprechend ist es die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydrophiles, absorbierendes Schaummaterial bereitzustellen, welches ein geringes Risiko beinhaltet, dass sich das Tensid beim Benetzen auflöst, und das abgesehen davon physikalische Eigenschaften aufweist, die das Schaummaterial zum Gebrauch als Absorptionskern in absorbierenden Wegwerfartikeln geeignet macht.
Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für solch ein Schaummaterial bereitzustellen.
Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind es, einen vorteilhaften Gebrauch des erfindungsgemäßen Schaummaterials aufzuzeigen, und einen absorbierenden Wegwerfartikel bereitzustellen, der ein erfindungsgemäßes Schaummaterial in seinem absorbierenden Kern oder absorbierenden Körper umfasst.
Im Laufe ihrer erfinderischen Arbeit haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung überraschenderweise festgestellt, dass ein bislang in diesem Zusammenhang unbekanntes Tensid in der Lage ist, den zuvor erwähnten Nachteil bei bereits bekannten hydrophilen Schaummaterialien zu eliminieren, und dass Schaummaterialien, die erfindungsgemäß unter Einsatz dieses Tensids als kombiniertes Emulgator- und Hydrophilisierungsmittel hergestellt wurden, ferner zu ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften für den Gebrauch in absorbierenden Wegwerfartikeln führen.
Dementsprechend werden die zuvor beschriebenen Aufgaben der vorliegenden Erfindung durch das erfindungsgemäße Schaummaterial gelöst, das gemäß den folgenden Ansprüchen 1, 4 und 7, ein Tensid vom nicht-ionischen Blockcopolymertyp umfasst, und durch den Gebrauch des erfindungsgemäßen Schaummaterials in absorbierenden Wegwerfartikeln.
Gemäß den folgenden Ansprüchen 2, 5 und 8 umfasst das Tensid vorzugsweise Poly(12-hydroxystearinsäure).
Dabei ermöglicht es die chemische Struktur des nicht-ionischen Blockcopolymers, eine ausreichende Menge des Emulgators im Inneren des fertigen erfindungsgemäßen Schaummaterials zurückzuhalten, um den gewünschten, relativ permanenten hydrophilen Charakter ohne die Notwendigkeit für irgendeine spezielle Hydrophilisierungsbehandlung zu erhalten, wobei gleichzeitig das Risiko, dass sich das Tensid während des Benetzens löst, minimiert wird. Eine ausreichende Menge des Tensids wird im Schaummaterial zurückgehalten, selbst wenn dieses nach der beendeten Polymerisation einem Waschen unterzogen wird, was in gewissen Fällen wünschenswert sein dürfte, um unerwünschte Verbindungen, wie Restmonomere, aus dem Schaummaterial zu entfernen.
Man kann das erfindungsgemäße Schaummaterial herstellen, indem man von den Grundprinzipien zur Herstellung von sogenannten HIPE-Emulsionen mit sich anschließender Polymerisation der Ölphase Gebrauch macht, wie dies zuvor in Verbindung mit dem Stand der Technik beschrieben wurde. Dabei gebraucht man erfindungsgemäß das zuvor erwähnte Tensid vom nicht-ionischen Blockcopolymertyp als Emulgator anstelle der zuvor diskutierten, bereits bekannten Emulgatoren für HIPE-Emulsionen. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Schaummaterialien kann man daher sagen, dass das nicht-ionische Blockpolymer ein kombiniertes Emulgator- und Hydrophilisierungsmittel darstellt.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Schaummaterialien verwendet man vorzugsweise Styrol in der Ölphase als ”glasartiges” Monomerausgangsmaterial, wobei man auch andere geeignete Monomere einsetzen kann. Zu dem glasartigen Monomer gibt man ferner ein Monomer, das in der Lage ist, dem fertigen Schaum ”kautschuk- oder gummiartige” Eigenschaften zu verleihen. Dieses Monomer ist vorzugsweise 2-Ethylhexylacrylat, wobei viele andere Monomere für den Gebrauch in erfindungsgemäßen Schaummaterialien denkbar sind.
Ferner gibt man ein Vernetzungsmittel, vorzugsweise Divinylbenzol oder andere aromatische Divinylverbindungen, zu der Ölphase, wobei man jedoch auch andere zuvor bekannte Vernetzungsmittel bei der Herstellung der hydrophilen Schaummaterialien der vorliegenden Erfindung einsetzen kann.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Schaummaterialien macht man von einer Wasserphase Gebrauch, die einen Starter und ein Salz umfasst, welche von irgendeinem herkömmlichen zuvor bekannten Typus sein können. Die Wasserphase und die zuvor erwähnte Ölphase werden in der Gegenwart des zuvor beschriebenen Emulgators emulgiert, wobei das Verhältnis Wasser:Öl immer größer 1 ist.
Falls gewünscht, kann man die erfindungsgemäßen Schaummaterialien einer Waschbehandlung gemäß dem Stand der Technik nach der beendeten Polymerisation unterziehen. Nach der Polymerisation und einer möglichen Waschbehandlung folgt das Entwässern und/oder Trocknen nach geeigneten zuvor bekannten Techniken.
Nach dem Entwässern, Trocknen und einer möglichen Waschbehandlung sind die fertigen erfindungsgemäßen Schaummaterialien ausreichend hydrophil, um gute Absorption und Absorptionseigenschaften bei der Absorption von wässrigen Flüssigkeiten, beispielsweise Körperflüssigkeiten, bereitzustellen.
Die erfindungsgemäßen polymerisierten Schaummaterialien weisen eine Schaumstruktur auf, die nach dem Beginn der Flüssigkeitsabsorption, eine Vielzahl von im wesentlichen offenen Zellen umfasst, die miteinander für den Flüssigkeitstransport in Verbindung stehen.
Erfindungsgemäße Schaummaterialien zeigen vorteilhafte Eigenschaften für den Gebrauch in absorbierenden Wegwerfartikeln. Man kann erfindungsgemäße absorbierende Wegwerfartikel mit Hilfe von zuvor bekannten Techniken für die Herstellung von Produkten dieser Art herstellen, jedoch mit dem Unterschied, dass ein erfindungsgemäßes Schaummaterial die herkömmlichen absorbierenden Körper, die man zuvor eingesetzt hat, vollständig oder teilweise ersetzt.
Zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Schaummaterialien, umfassen erfindungsgemäße absorbierende Wegwerfartikel die anderen Unterkomponenten, die in zuvor bekannten Produkten vorliegen, beispielsweise ein flüssigkeitsdurchlässiges Oberflächenmaterial auf der Seite, die dem Träger gegenüber liegen soll, und ein flüssigkeitsundurchlässiges Oberflächenmaterial auf der Seite, die vom Träger weg zeigen soll.
Ferner können erfindungsgemäße absorbierende Wegwerfartikel vorzugsweise elastische Mittel, beispielsweise in der Form von Hüftauskleidungen und elastischen Beinabschlüssen enthalten. Ferner können erfindungsgemäße absorbierende Wegwerfartikel, soweit gewünscht, Befestigungsanordnungen umfassen, die dem Träger das Anziehen oder Ausziehen oder eine Einstellung der Größe des absorbierenden Wegwerfartikels auf die Größe des Trägers erleichtern. Beispiele solcher Befestigungsanordnungen sind unterschiedliche Systeme mit Haken- und Ösenstreifen, (Klebe-)Bänder, Zugvorrichtungen, Haken oder dergleichen.
Man kann die erfindungsgemäßen Schaummaterialien auch für andere Formen absorbierender Wegwerfartikel als Windeln und Damenbinden benutzen, beispielsweise in Wischtüchern zum Reinigen und dergleichen.
Durch Pressen, Vakuumverpacken und andere verdichtende Verfahren kann man die erfindungsgemäßen Schaummaterialien oder absorbierenden Wegwerfartikel, in denen diese enthalten sind, komprimieren, um die Lagerung und den Transport zu erleichtern. Wenn man erfindungsgemäße Schaummaterialien beispielsweise in absorbierenden Wegwerfartikeln für die Absorption und Speicherung von Körperflüssigkeiten einsetzt, werden die Artikel vorzugsweise in komprimierter Form geliefert. Wenn solch ein Wegwerfartikel aus einer Transportverpackung entfernt und in Kontakt mit der Haut eines Trägers gebracht wurde, werden sich die Zellen des integrierten erfindungsgemäßen Schaummaterials einmal mehr auf ihre im wesentlichen offenen Positionen aufgrund der elastischen Beschaffenheit des Schaummaterials ausdehnen, das während des Transport im wesentlichen komprimiert vorlag.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Ergebnisse zu den Messungen der Erfassungszeit (acquisition time) bei im Labormaßstab hergestellten Schaummaterialien gehen aus den 1 und 2 des Anhangs hervor. In diesen Figuren werden die Testergebnisse für erfindungsgemäße Schaummaterialien mit den Ergebnissen aus Messungen von Schaummaterialien des Stands der Technik verglichen. Die eingesetzten Testverfahren werden in Verbindung mit den folgenden Beispielen beschrieben. In den Zeichnungen des Anhangs zeigt:
1 ein Balkendiagramm, das die Ergebnisse aus Messungen der Erfassungszeit von Schaummaterialien aus den Versuchen 6 und 7 (gemäß dem Stand der Technik) und 8 (erfindungsgemäß) präsentiert, bei der Absorption von fünf unterbrochenen 5 ml-Dosen aus synthetischem Urin bei zwischengeschaltetem Waschen in destilliertem Wasser und Trocknen zwischen den Dosen; und
2 ein Balkendiagramm, das die Ergebnisse aus Messungen der Erfassungszeit bei Schaummaterialien aus den Versuchen 6 und 7 (gemäß dem Stand der Technik) und 8 und 9 (erfindungsgemäß) präsentiert, bei der Absorption von sechs unterbrochenen 5 ml-Dosen aus synthetischem Urin mit dazwischengeschaltetem Waschen in destilliertem Wasser und Trocknen zwischen den Dosen.
Beispiele und bevorzugte Ausführungsformen:
Versuche 1–5
Zur Erläuterung der Erfindung stellte man eine Reihe von Schaummaterialien her; gemäß dem Stand der Technik, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und gemäß drei vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung.
Bei der Herstellung eines Schaummaterials gemäß dem Stand der Technik war der Ausgangspunkt in Versuch 1 eine Ölphase, umfassend:

4 ml Styrol
4 ml Divinylbenzol
12 ml 2-Ethylhexylacrylat
3 ml SPAN 80 (Tensid)
1 ml SPAN 85 (Tensid)

Man gab 600 ml Wasserphase, die einen Starter und ein Salz enthielt, die jeweils vom herkömmlichen zuvor beschriebenen Typ waren, zu der Ölphase, wonach man die Mischung in eine stabile Emulsion durch intensives Rühren auf herkömmliche Weise überführte. Danach wurde die Emulsion in einem erwärmten Ofen 18 Stunden bei 60°C polymerisiert. Nach Beendigung der Polymerisation wurde der erhaltene Schaum mit einer Wasserlösung gewaschen und getrocknet.
Danach stellte man eine Reihe von Schaummaterialien, für die man ein Tensid des Typs nicht-ionisches Blockcopolymer verwendete, in den Versuchen 2 bis 5 auf ähnliche Weise wie im Versuch 1 her. Das in den Laborversuchen eingesetzte Tensid wird unter der Handelsbezeichnung ”Atlox” vertrieben und umfasst Poly(12-hydroxystearinsäure). In Versuch 2, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wurde einzig Poly(12-hydroxystearinsäure) als Emulgator verwendet.
In den Versuchen 3, 4 und 5, die vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung betrafen, gab man ebenfalls herkömmliche Emulgatoren mit den Handelsbezeichnungen SPAN 80 und 85 in unterschiedlichen Mengen zu, wobei SPAN 80 Sorbitanmonooleat umfasst und SPAN 85 Sorbitantrioleat.
Da die in den Laborversuchen hergestellten Schaummaterialien alle von einer Beschaffenheit waren, wie sie für Anwendungen gedacht ist, wo es zur Absorption von wässrigen Flüssigkeiten kommt, wurden die fertigen Schaummaterialien hinsichtlich einer Reihe von physikalischen Eigenschaften bewertet, die für diese Anwendung wesentlich sind.
Dabei verwendete man eine Reihe von Testverfahren, die dem Fachmann wohl bekannt sein sollten und im Folgenden kurz beschrieben werden.

– Die Dichte wird so bestimmt, wie dies in der zuvor erwähnten WO 93/04092 mittels eines gravimetrischen Verfahrens offenbart ist, bei dem das Gewicht einer Schaummaterialprobe mit einem bekannten Volumen bestimmt wird, wonach man die Dichte berechnet und in der Einheit g/cm³ ausdrückt. Die eingesetzte Methode entspricht im wesentlichen dem ASTM-Verfahren: Nr. D3474-86.
– Das Porenvolumen wird auf die Weise bestimmt, wie dies in der zuvor erwähnten WO 93/04092 unter der Überschrift ”Available pore volume” offenbart ist, durch Wiegen von trockenen Schaumproben mit einem bekannten Volumen und Sättigen der Proben mit Isopropanol, wonach man überschüssige Flüssigkeit ablaufen lässt und die Schaumproben auswiegt. Danach wird das Isopropanolgewicht in dem gesättigten Schaum pro Gewichtseinheit trockenen Schaums berechnet und in der Einheit g/g ausgedrückt. Dementsprechend entsprechen die angegebenen Messwerte für das ”Porenvolumen” eigentlich der ”gemessenen freien Kapazität” (”Measured Free Capacity”) gemäß der Offenbarung der WO 93/04092 .
– Der Kompressionswiderstand wird auf die gleiche Weise gemessen, wie dies in WO 93/04092 offenbart ist, durch Messen der Kompression (% der Dickenverringerung), die in einer Schaumprobe hervorgerufen wird, die man mit synthetischem Urin gesättigt hat, nachdem eine Last von 5,1 kPa auf die Schaumprobe aufgebracht wurde.
– Die anfängliche Absorption wird an einer Testprobe mit den Abmessungen 5 × 5 cm gemessen. Ein Flüssigkeitströpfchen von 0,3 ml wird auf die Oberfläche der Testprobe aufgebracht und man zeichnet die Zeit auf, die für die Absorption des Tröpfchens benötigt wird, und gibt sie in Sekunden an.
– Die Erfassungszeit (acquisition time) beruht auf einem einfachen Testverfahren, das sich als geeignet für die Bewertung unterschiedlicher Absorptionseigenschaften von Schaummaterialien erwiesen hat. Man kann das Testverfahren auf unterschiedliche Weisen je nach Anwendung modifizieren. Gemäß dem Basisverfahren für die Erfassungszeit wird ein Testzylinder mit einem Durchmesser von 23 mm oben auf eine Schaummaterialprobe mit einer definierten Fläche platziert. Dabei legt man das Schaummaterial auf eine ebene Oberfläche, die den synthetischen Urin, der während der Messung als Absorptionsflüssigkeit verwendet werden soll, nicht absorbiert. Man gießt die gewünschte Flüssigkeitsmenge allmählich in den Zylinder, so dass eine Flüssigkeitssäule mit einer konstanten Höhe von etwa 20 mm aufrechterhalten bleibt, bis die gewünschte Flüssigkeitsmenge in den Zylinder gegossen und von dem Schaummaterial absorbiert wurde. Die Zeit, welche die Materialprobe zum Absorbieren der Flüssigkeitssäule braucht, wird aufgezeichnet. Dadurch, dass man nach einer gewissen Wartezeit eine zusätzliche Flüssigkeitsdosis in den Zylinder gibt und dabei erneut die Erfassungszeit aufzeichnet, kann man wertvolle Informationen hinsichtlich des Verhaltens des Schaummaterials bei wiederholten Benetzungen erhalten. Ein alternatives Messverfahren, das sich beispielsweise zur Bewertung der Beständigkeit einer Hydrophilisierungsbehandlung eignet, besteht darin, wiederholte Messungen an einer Materialprobe durchzuführen und die Materialprobe zwischen jeder Messung der Erfassungszeit mit destilliertem Wasser zu waschen und zu trocknen. Die Erfassungszeit wird in Sekunden oder Minuten angegeben.
– Die Erfassungszeit ”3 × 60 ml” wurde an einer Schaummaterialprobe mit einer Fläche von 10 × 28 cm gemessen, wobei man 60 ml-Dosen synthetischen Urins in den Testzylinder in drei Runden mit 10-minütigen Intervallen zwischen jeder Dosis gab. Für jede Dosis wurde die Erfassungszeit in Minuten aufgezeichnet.
– Die Erfassungszeit ”5 × 5 ml” wurde an einer Schaummaterialprobe mit einer Fläche von 5 × 5 cm gemessen. 5 ml-Dosen synthetischen Urins wurden in den Testzylinder in fünf Runden gegeben. Zwischen jeder zusätzlichen Dosis wurde die Testprobe mit destilliertem Wasser gewaschen und getrocknet. Die Erfassungszeit in Sekunden wurde für jede Dosis aufgezeichnet.
– Die Erfassungszeit ”6 × 5 ml” wurde auf entsprechende Weise wie die Erfassungszeit ”5 × 5 ml” gemessen, jedoch mit dem Unterschied, dass man sechs Dosen synthetischen Urins anstelle von fünf verwendete.
– Die Rückfeuchte liefert wertvolle Informationen über die Absorptionseigenschaften eines Schaummaterials, primär hinsichtlich der Fähigkeit, Flüssigkeit in der absorbierten Struktur zurückzuhalten. In diesem Verfahren verwendet man entsprechende Testproben aus Schaummaterial, die bereits Flüssigkeit in Verbindung mit der Messung der Erfassungszeit absorbiert haben. Ein tariertes Filterpapier wird oben auf eine feuchte (nach der Messung der Erfassungszeit) Testprobe gelegt, wonach man ein Gewicht, das eine Last von 2,5 kPa liefert, oben auf das Filterpapier platziert. Nach 15 Sekunden entfernt man sowohl das Gewicht als auch das Filterpapier, wonach man das Filterpapier auswiegt, um die Flüssigkeitsmenge aufzuzeichnen, die von der Testprobe freigesetzt und vom Filterpapier absorbiert wurde. Die Rückfeuchte wird in der Einheit g angegeben.
– Die vertikale Dochtwirkung (”wicking”) wird auf die in WO 93/04092 offenbarte Weise gemessen, durch Aufzeichnen der Zeit, die zum Absorbieren einer Flüssigkeit, in diesem Falle synthetischen Urins, bis zu einer Höhe von 5 cm in einem Streifen des Schaummaterials vergeht. Das Ergebnis wird in Sekunden angegeben.
– Die Sinkzeit wird bestimmt, indem man die Zeit in Sekunden aufzeichnet, die vergeht, bis ein kreisförmiges Teststück (Durchmesser 2,9 cm) des Schaummaterials unter die Flüssigkeitsoberfläche in einem Behälter mit synthetischem Urin sinkt.

Bei der Bewertung der Absorptionseigenschaften der unterschiedlichen Schaummaterialien wurde synthetischer Urin als Absorptionsflüssigkeit verwendet, soweit nichts anderes angegeben ist. Der synthetische Urin, den man zum Testen der Schaummaterialien verwendete, war eine Salzlösung, die unterschiedliche Salze umfasste und die chemische Zusammensetzung des menschlichen Urins imitieren sollte. Im Prinzip könnte man ähnliche Testergebnisse erhalten, wenn man irgendeinen der dem Fachmann bekannten Arten synthetischen Urins verwendet. Die Testergebnisse, die man beim Test der Schaummaterialien aus den Versuchen 1 bis 5 erhielt, gehen aus den folgenden Tabellen 1 und 2 hervor. Tabelle 1

Versuch/Tensidsystem	Dichte (g/cm³)	Porenvolumen (g/g)	Kompressionswiderstand RTCD (%)	anfängliche Absorption 0,3 ml, (s)
Versuch 1 3 ml SPAN 80 1 ml SPAN 85	0,066	20,3	40,3	3–60
Versuch 2 3 ml Atlox	0,05 0,06	22,3 16,2	23 34	2,9 5,2
Versuch 3 12 ml Atlox 1,5 ml SPAN 80 0,5 ml SPAN 85	0,20 0,12	5,7 7,0	33 27	2,4 6,2
Versuch 4 1 ml Atlox 2,25 ml SPAN 80 0,75 ml SPAN 85	0,07	13,9	42	2,2
Versuch 5 3 ml Atlox 3 ml SPAN 80 1 ml SPAN 85	0,16	6,8	30	9,2

Wie man an Tabelle 1 sieht, hatte das Schaummaterial aus dem Versuch 2, das man unter alleiniger Verwendung eines nicht-ionischen Blockcopolymers mit der Handelsbezeichnung Atlox als Emulgator herstellte, Eigenschaften, die dem Niveau nahe kamen, das ein herkömmliches Schaummaterial aus dem Versuch 1 zeigte. Das Schaummaterial aus dem Versuch 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
An der Tabelle 1 erkennt man ferner, dass auch die Schaummaterialien der Versuche 3 bis 5, die man unter Verwendung einer Mischung aus herkömmlichen Tensiden (SPAN 80 und 85) und einem nicht-ionischen Blockcopolymer als Emulgator herstellte, interessante Eigenschaften aufwiesen.
Diese Schaumaterialien erläutern vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Aus der folgenden Tabelle 2 geht hervor, dass die Fähigkeit zur wiederholten Flüssigkeitsabsorption, gemessen als Erfassungszeit ”3 × 60 ml” für das erfindungsgemäße Schaummaterial (Versuch 2) zumindest gleich wie bei dem Schaummaterial gemäß dem Stand der Technik (Versuch 1) war. Tabelle 2

Erfassungszeit ”3 × 60 ml”, in Minuten – 10 Minuten zwischen jeder Erfassungsdosis
	Erfassung 1	Erfassung 2	Erfassung 3
Versuch 1 (Stand der Technik)	2,1	6,6	12,8
Versuch 2 (erfindungsgemäß)	0,4	8,6	11,4
Rückfeuchte, in g – gemessen an entsprechenden Proben für die Erfassungszeit ”3 × 60 ml”
	Rückfeuchte 1	Rückfeuchte 2	Rückfeuchte 3
Versuch 1 (Stand der Technik)	0,7	2,3	36,3
Versuch 2 (erfindungsgemäß)	0,9	5,7	10,5
Sinkzeit und vertikale Dochtwirkung, in Sekunden (doppelte Tests)
	Sinkzeit		vertikale Dochtwirkung
Versuch 1 (Stand der Technik)	27,9/43,3		607/600
Versuch 2 (erfindungsgemäß)	16,5/90,3		337/318

Tabelle 2 zeigt ferner, dass die Rückfeuchte für das erfindungsgemäße Material (Versuch 2) annähernd vergleichbar ist zu einem Schaummaterial gemäß dem Stand der Technik (Versuch 1) bei einer und zwei erneuten Befeuchtungen, wogegen die Rückfeuchte bei der dritten erneuten Befeuchtung für das erfindungsgemäße Schaummaterial klar niedriger ist.
Die Tabelle 2 zeigt auch, dass das erfindungsgemäße Schaummaterial (Versuch 2) eine vergleichbare Sinkzeit und eine schnellere vertikale Dochtwirkung aufweist als das Schaummaterial gemäß dem Stand der Technik (Versuch 1).
Versuche 6–9
In diesen Versuchen wurden zwei Schaummaterialien gemäß dem Stand der Technik in den Versuchen 6 und 7 auf entsprechende Weise wie in Versuch 1 hergestellt, wogegen man zwei Schaummaterialien gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in den Versuchen 8 und 9 auf entsprechende Weise wie das Schaummaterial in Versuch 2 herstellte.

Die hergestellten Schaummaterialien wurden hinsichtlich der Erfassungszeit bewertet, wobei man zwischen einer jeden Flüssigkeitszugabe und Messung der Erfassungszeit die Schaummaterialien mit destilliertem Wasser wusch und trocknete. In einer ersten Mess-Serie 1 wurden die Erfassungszeiten für die Schaummaterialproben aus den Versuchen 6, 7 und 8 bei fünf diskontinuierlichen Zugaben von 5 ml synthetischem Urin (5 × 5 ml) aufgezeichnet. In einer zweiten Messserie 2 wurden die Erfassungszeiten der Schaummaterialien aus den Versuchen 6, 7, 8 und 9 bei sechs diskontinuierlichen Zugaben von 5 ml synthetischem Urin (6 × 5 ml) aufgezeichnet. Die erhaltenen Testergebnisse für die Schaummaterialien aus Versuchen 6 bis 9 gehen aus der folgenden Tabelle 3 hervor. Tabelle 3

Mess-Serie 1	Erfassungszeit 5 × 5 ml, in Sekunden
	#1	#2	#3	#4	#5
Versuch 6, gemäß dem Stand der Technik	10	25	13	37	101
Versuch 7, gemäß dem Stand der Technik	21	13	17	101	200
Versuch 8, erfindungsgemäß	14	9	21	33	43
Mess-Serie 2	Erfassungszeit 6 × 5 ml, in Sekunden
	#1	#2	#3	#4	#5	#6
Versuch 6, gemäß dem Stand der Technik	82	18	27	96	136	> 300
Versuch 7, gemäß dem Stand der Technik	7	6	34	98	84	> 300
Versuch 8, erfindungsgemäß	10	27	75	59	89	144
Versuch 9, erfindungsgemäß	7	13	7	37	30	50

An den Ergebnissen ist klar zu erkennen, dass die erfindungsgemäßen Schaummaterialien ihren hydrophilen Charakter in einem größeren Ausmaß auch dann bewahren, wenn man die Schaummaterialproben zwischen einer jeden Messung der Erfassungszeit mit destilliertem Wasser wäscht und mit Heißluft trocknet.
Wie zuvor erwähnt, ist der Grund, warum die erfindungsgemäßen Schaummaterialien, selbst bei wiederholter Befeuchtung und Trocknung, ihren hydrophilen Charakter besser bewahren als Schaummaterialien gemäß des Stands der Technik die chemische Struktur des Schaumtensids, das erfindungsgemäß als Kombination aus Emulgator und Hydrophilisierungsmittel benutzt wird.
Die chemische Struktur des Tensids ermöglicht es, einen ausreichenden Anteil des Emulgators im Schaummaterial auch nach wiederholten Befeuchtungen zurückzuhalten, was das erfindungsgemäße Schaummaterial hochgradig und permanent hydrophil macht.
Man sollte verstehen, dass die Volumina unterschiedlicher Ausgangsmaterialien und die anderen in den Ausführungsformen offenbarten Versuchsbedingungen als denkbare Beispiele für das angesehen werden sollten, was eine Ausführung der Erfindung ermöglicht, und dass eine industrielle Herstellung der erfindungsgemäßen Schaummaterialien eine Adaption der vorherrschenden Bedingungen erfordert. Eine solche Adaption ist jedoch für den Fachmann ohne weiteres durchführbar.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht als auf das begrenzt angesehen werden, was hier mittels der zuvor beschriebenen Beispiele, Tabellen oder der Zeichnungen des Anhangs beschrieben wurde, sondern ihr Bereich wird durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Schaummaterial zur Absorption wässriger Flüssigkeiten, welches eine polymere Schaumstruktur umfasst, die elastisch formbar ist, wobei diese Schaumstruktur eine Vielzahl von Zellen umfasst, die durch eine Vielzahl von inneren Oberflächen der Schaumstruktur gebildet werden, wobei diese Zellen im wesentlichen offen sind und im wesentlichen in Verbindung miteinander stehen, wenn die Flüssigkeitsabsorption beginnt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstruktur in Verbindung mit den inneren Oberflächen ein Tensid umfasst, welches ein nicht-ionisches Blockcopolymer ist, und dass die inneren Oberflächen im wesentlichen hydrophil sind, und ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Schaummaterial eine glasartige Polymerkomponente und eine kautschukartige Polymerkomponente umfasst, wobei die glasartige Polymerkomponente Styrol umfasst und die kautschukartige Polymerkomponente 2-Ethylhexylacrylat umfasst.
Schaummaterial gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tensid Poly(12-hydroxystearinsäure) umfasst.
Schaummaterial gemäss einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaummaterial ein Vernetzungsmittel umfasst, welches vorteilhafterweise eine Divinylverbindung und vorzugsweise Divinylbenzol ist.
Verfahren zur Herstellung eines Schaummaterials zur Absorption von wässrigen Flüssigkeiten, welches das Emulgieren einer Ölphase und einer Wasserphase unter Verwendung eines Emulgators zur Bildung einer stabilen Emulsion umfasst, worin das Volumen der Ölphase geringer ist als das Volumen der Wasserphase und die Ölphase ein erstes polymerisierbares Monomer mit glasartigen Eigenschaften, ein zweites polymerisierbares Monomer mit kautschukartigen Eigenschaften und ein Vernetzungsmittel umfasst, wobei die Wasserphase einen Starter und einen Elektrolyten umfasst, worauf die Monomere in der im wesentlichen kontinuierlichen Ölphase der stabilen Emulsion polymerisiert werden, um eine polymere Schaumstruktur zu bilden, die elastisch formbar ist und eine Vielzahl von Zellen mit einer Vielzahl von inneren Oberflächen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Emulgator, der während des Emulgierens zugegeben wird, ein Tensid umfasst, welches ein nicht-ionisches Blockcopolymer ist, und dass das Schaummaterial nach dem Polymerisieren entwässert wird und dadurch die inneren Oberflächen bereitstellt, die durch das Tensid hydrophil gemacht wurden.
Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Tensid Poly(12-hydroxy-stearinsäure) umfasst.
Verfahren gemäss Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaummaterial nach Beendigung der Polymerisation einer Waschbehandlung unterzogen wird.
Absorbierender Wegwerfartikel, der einen Absorptionskern, ein Oberflächenmaterial und elastische Mittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionskern ein Schaummaterial mit einer polymeren Schaumstruktur umfasst, welches in Verbindung mit seinen inneren Oberflächen ein Tensid umfasst, welches ein nicht-ionisches Blockcopolymer ist, und dass die inneren Oberflächen im wesentlichen hydrophil sind, wobei dieser Artikel in einer Transportverpackung dem Träger übergeben wird, worin die Zellen im Inneren der polymeren Schaumstruktur des Schaummaterials sich im wesentlichen in einem komprimierten Zustand befinden, wenn der absorbierende Gegenstand im Inneren der Transportverpackung ist, und die Zellen sich im wesentlichen in einem expandierten Zustand befinden, wenn der absorbierende Wegwerfartikel sich in Kontakt mit der Haut des Trägers befindet, und die Zellen im wesentlichen offen sind und miteinander in Verbindung stehen, wenn die Absorption der wässrigen Flüssigkeit beginnt.
Absorbierender Wegwerfartikel gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Tensid Poly(12-hydroxystearinsäure) umfasst.