WO2009109524A1 - Superabsorbierende zusammensetzung mit metallsalicylat zur geruchskontrolle - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a water-absorbing composition, a process for producing a water-absorbing composition, the water-absorbing composition obtainable by this process, a composite, a process for producing a composite, the composite obtainable by this process, chemical products such as hygiene articles, the use of a water-absorbing composition or a composite and the use of a defined compound.
  • Superabsorbents are water-insoluble, crosslinked polymers which are capable of absorbing, and retaining under pressure, large quantities of aqueous fluids, in particular body fluids, preferably urine or blood, while swelling and forming hydrogels. In general, these liquid receptions are at least 10 times or even at least 100 times the dry weight of the superabsorbents or of the superabsorbent compositions of water. These characteristics make these polymers mainly used in sanitary articles such as baby diapers, incontinence products or sanitary napkins.
  • sanitary articles such as baby diapers, incontinence products or sanitary napkins.
  • the production of superabsorbents is generally carried out by the radical polymerization of acid group-bearing, mostly partially neutralized monomers in the presence of crosslinkers.
  • monomer composition, the crosslinker and the polymerization conditions and the processing conditions for the hydrogel obtained after the polymerization polymers having different absorber properties can be prepared.
  • Other options Henkelten offers the production of graft polymers, for example using chemically modified starch, cellulose and polyvinyl alcohol according to DE-OS 26 12 846.
  • DE 40 20 780 C1 discloses the post-treatment of superabsorbent polymers by post-crosslinking of the surfaces of the polymer particles.
  • the absorption capacity of the polymer particles is increased under the action of pressures.
  • DE 199 09 653 A1 and DE 199 09 838 A1 describe powdery, postcrosslinked, water, aqueous or serous liquids or blood absorbing polymers which are based on acid group-carrying monomers and which are reacted with a surface postcrosslinking agent and a cation in aqueous solution coated and postcrosslinked.
  • the polymers disclosed in this prior art have advantageous absorption properties, in particular high permeability, over conventional polymers.
  • the odor-inhibiting or odor-reducing substances initially present in a spatially separated form from the superabsorber area are often recorded, for example, by flooding into a sanitary article containing superabsorber, where they then have a negative effect on the performance of the superabsorber and thus of the hygiene article as a whole. Furthermore, it is disadvantageous in this concept that the majority of the body fluid dispensed into the hygiene article is in the superabsorber anyway and therefore the odor-inhibiting or odor-reducing substances outside the superabsorber can have a worse effect.
  • DE 198 25 486 A1 and DE 199 39 662 A1 disclose the combination of superabsorbers with cyclodextrin for reducing the odor.
  • this quite promising approach suggests that only under certain conditions, namely when it is ensured that the cyclodextrin does not separate from the superabsorber, does the cyclodextrin exhibit its odor-inhibiting effect in the superabsorbent.
  • the cyclodextrin is incorporated at least into the surface of the superabsorbent article by covalently and / or ionically bound and / or entrapped in cyclodextrin and / or cyclodextrin derivatives.
  • DE 103 34 271 A1 furthermore discloses superabsorbent agglomerates which can have a multiplicity of odor binders homogeneously in the agglomerate.
  • this document which discloses an excellent solution for the use of superabsorbent fine particles, does not provide superabsorbents with odor-binding properties which are particularly suitable for use in hygiene articles.
  • the superabsorber properties influenced by this odor binder are in need of improvement.
  • the present invention has the object to mitigate or even overcome the disadvantages resulting from the prior art.
  • a water-absorbing composition comprising a superabsorbent and an odor-controlling additive which has good odor-binding properties.
  • the water-absorbing composition should also be distinguished by a good performance in a hygiene article.
  • the performance of a sanitary article incorporating this water-absorbent composition should be substantially equal to or even better than the performance of the sanitary article with a superabsorbent that does not include the odor-controlling additive.
  • the flowability of the water-absorbing composition should as far as possible or at least only slightly be influenced by the use of the odor-binding additive, so that the water-absorbing composition can be more easily conveyed and processed in comparison to the compositions containing an odor-binding additive known from the prior art
  • the permeability of the water-absorbent composition to aqueous liquids should be at least comparable, but advantageously further improved, compared to the odor-binding water-absorbing compositions known from the prior art.
  • the amount in which the odor-controlling additive is contained in the water-absorbing composition should be compared with that of the prior art
  • the present invention has for its object to provide water-absorbing compositions which can generally be incorporated into networks or can be found as a composite or as such use in chemical products or their constituents.
  • a water-absorbing composition comprising water-absorbing polymer structures and a compound of structure I.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a halogen atom, for example, a chlorine atom or a Bromine atom, a C 1 to C 4 hydrocarbon group, preferably a methyl group or an ethyl group, more preferably a methyl group, or a hydroxyl group,
  • R 5 is a hydrogen atom, a C 1 to C 4 hydrocarbon group or an acetyl group, preferably a hydrogen atom or an acetyl group and most preferably a hydrogen atom,
  • n is an integer selected from the group consisting of 1, 2 or 3, more preferably the number 1 or the number 2 and most preferably the number 2,
  • M n + is an n-valent metal cation or an H + cation, preferably an H + cation, a monovalent metal cation of an alkali metal or a divalent metal cation of an alkaline earth metal or a transition metal, more preferably an H + Cation, a Na + cation or a divalent metal cation of a transition metal of groups 10, 11 or 12, more preferably of group 12 and most preferably a Zn 2+ cation
  • this compound comprises a compound of the structure I in which R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 represent a hydrogen atom.
  • the water-absorbing composition contains the compound of the structure I in an amount in a range of 0.001 to 10% by weight, more preferably in a range of 0.05 to 5% by weight, and most preferably in an amount in a range of 0.1 to 3 wt .-%, each based on the total weight of the water-absorbing polymer structures includes.
  • the compound of structure I is present in the form of a powder and thus in the form of small particles in the water-absorbing composition according to the invention, wherein it is further preferred that such a powder at most 25 wt .-%, more preferably not more than 10 wt .-%, more preferably at most 5 wt .-%, each based on the total weight of the compound of structure I, most preferably, however, preferably no isolated particles, which is greater than 700 microns, more preferably greater than 500 microns, and most preferably greater than 300 microns in diameter.
  • agglomerates of at least two particles which are greater than 700 .mu.m, 500 .mu.m or 300 .mu.m can definitely also be present in the powder of compound I, the amount of these agglomerates also being greater than 25% by weight Wt .-% or 5 wt .-% may be.
  • the powder of the compound of structure I may at least 50 wt .-%, more preferably at least 90 wt .-% and most preferably exclusively on particles having a diameter in a range of 50 to 800 microns, more preferably 50 to 500 microns and most preferably 50 to 350 microns based.
  • the powder particles of the compound of structure I are immobilized via a binder on the surface of the water-absorbing polymer structures, which can be used as a binder in principle organic see or inorganic binders.
  • a binder on the surface of the water-absorbing polymer structures, which can be used as a binder in principle organic see or inorganic binders.
  • thermoplastic hot melt adhesives hydrophilic, preferably se water-soluble polymers or even water itself into consideration.
  • those particulate compounds which are mentioned as thermoplastic adhesives in WO-A-2005/011860 can be used as thermoplastic hot-melt adhesives.
  • hydrophilic preferably water-soluble polymers, in particular polyvinyl alcohols which can be obtained by partially or completely saponifying polyvinyl acetate, or polyalkylene glycols, in particular polyethylene glycols having a molecular weight in a range from 1000 to 50,000 g / mol, particularly preferably in a range from 1,500 to 25,000 g / mol, and most preferably in a range of 2,000 to 15,000 g / mo.sup.-1.
  • polyvinyl alcohols which can be obtained by partially or completely saponifying polyvinyl acetate
  • polyalkylene glycols in particular polyethylene glycols having a molecular weight in a range from 1000 to 50,000 g / mol, particularly preferably in a range from 1,500 to 25,000 g / mol, and most preferably in a range of 2,000 to 15,000 g / mo.sup.-1.
  • the water-absorbing polymer structures contained in the inventive composition are preferably based on partially neutralized, crosslinked polyacrylates.
  • preferred water-absorbing polymer structures according to the invention are in particular fibers, foams or particles, with fibers and particles being particularly preferred and particles being most preferred.
  • preferred polymer fibers are dimensioned so that they can be incorporated in or as yarn for textiles and also directly in textiles. It is preferred according to the invention that the polymer fibers have a length in the range of 1 to 500 mm, preferably 2 to 500 mm and more preferably 5 to 100 mm and a diameter in the range of 1 to 200 denier, preferably 3 to 100 denier and more preferably 5 own up to 60 deniers.
  • Preferred polymer particles according to the invention are dimensioned so that they have an average particle size according to ERT 420.2-02 in the range of 10 to 3000 ⁇ m, preferably 20 to 2000 ⁇ m and particularly preferably 150 to 850 ⁇ m or 150 to 600 ⁇ m. It is particularly preferred that the proportion of the polymer particles having a particle size in a range of 300 to 600 microns at least 30 wt%, more preferably at least 40 wt%, more preferably at least 50 wt%, and most preferably at least 75 wt%, based on the total weight of the water-absorbing polymer particles.
  • the proportion of polymer particles having a particle size in a range of 150 to 850 microns at least 50 wt .-%, more preferably at least 75 wt .-%, more preferably at least 90 wt .-% and most preferably at least 95% by weight, based on the total weight of the water-absorbing polymer particles.
  • the water-absorbing polymer structures contained in the water-absorbing composition according to the invention are based on these
  • the monoethylenically unsaturated, acid group-containing monomers ( ⁇ l) may be partially or completely, preferably partially neutralized.
  • the monoethylenically unsaturated monomers containing acid groups are preferably neutralized to at least 25 mol%, particularly preferably to at least 50 mol% and moreover preferably to 50-80 mol%. According to particular embodiments of the composition according to the invention, however, this contains water-absorbing polymer structures which are neutralized to at most 78 mol%, more preferably at most 70 mol% and at least 50 mol%.
  • the degree of neutralization of the water-absorbent polymer structures can be in a range from 65 to 80 mol%, particularly preferably in a range from 70 to 78 mol% and according to another embodiment within a range from 45 to 65 mol%, more preferably in a range of 50 to 60 mol%.
  • the neutralization can be done partially or completely even after the polymerization.
  • the neutralization can be carried out with alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, ammonia and carbonates and bicarbonates.
  • every other base is conceivable, which forms a water-soluble salt with the acid.
  • a mixed neutralization with different bases is conceivable. Preference is given to neutralization with ammonia and alkali metal hydroxides, particularly preferably with sodium hydroxide and with ammonia.
  • the free acid groups may predominate, so that this polymer has a pH lying in the acidic range.
  • This acidic water-absorbing polymer can be replaced by a polymer with free base
  • MBIEA polymers mixed-bed ion-exchange absorbent polymers
  • MBIEA polymers are typically a composition that is capable of exchanging anions for basic polymers that are capable of reacting with anions and, on the other hand, a polymer that is acidic in comparison to the basic polymer
  • the basic polymer has basic groups and is typically obtained by the polymerization of monomers bearing basic groups or groups which can be converted into basic groups.
  • the group of monomers includes, in particular, ethyleneamine, allylamine, diallylamine, 4-aminobutene, alkoxycycline, vinylformamide, 5-aminopentene, carbodiimide, formaldacin, melamine and the like, and also their secondary or tertiary amine derivatives.
  • Preferred ethylenically unsaturated, acid group-containing monomers ( ⁇ l) are preferably those compounds which are mentioned in WO 2004/037903 A2, which is hereby incorporated by reference and thus as part of the disclosure, as ethylenically unsaturated, acid group-containing monomers ( ⁇ l).
  • ( ⁇ l) are acrylic acid and methacrylic acid, with acrylic acid being the most preferred.
  • water-absorbing polymer structures are used in which the monoethylenically unsaturated monomers ( ⁇ 2) which are copolymerizable with ( ⁇ 1) are acrylamides, methacrylamides or vinylamides.
  • Preferred (meth) acrylamides are, in addition to acrylamide and methacrylamide, alkyl-substituted (meth) acrylamides or aminoalkyl-substituted derivatives of (meth) acrylamide, such as N-methylol (meth) acrylamide, N, N-dimethylamino (meth) acrylamide, dimethyl (meth) acrylamide or diethyl (meth) acrylamide.
  • Possible vinylamides are, for example, N-vinylamides, N-vinylformamides, N-vinylacetamides, N-vinyl-N-methylacetamides, N-vinyl-N-methylformamides, vinylpyrrolidone. Particularly preferred among these monomers is acrylamide.
  • the monoethylenically unsaturated monomers ( ⁇ 2) which can be copolymerized with ( ⁇ 1) to be water-soluble monomers.
  • water-dispersible monomers are preferred as monoethylenically unsaturated monomers ( ⁇ 2) which are copolymerizable with ( ⁇ 1).
  • water-dispersible monomers are acrylic acid esters and methacrylic acid esters such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate or butyl (meth) acrylate.
  • the monoethylenically unsaturated monomers ( ⁇ 2) which can be copolymerized with ( ⁇ 1) furthermore include methyl polyethylene glycol ethers, vinyl acetate, styrene and isobutylene.
  • Crosslinkers ( ⁇ 3) used are preferably those compounds which are mentioned in WO 2004/037903 A2 as crosslinking agents ( ⁇ 3).
  • crosslinkers water-soluble crosslinkers are particularly preferred.
  • N, N'-methylenebisacrylamide, polyethylene glycol di (meth) acrylates, triallylmethylammonium chloride, tetraallylammonium chloride and allylnonaethylene glycol acrylate prepared with 9 mol of ethylene oxide per mole of acrylic acid are particularly preferred.
  • water-soluble polymers such as partially or completely saponified polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, starch or starch derivatives, polyglycols or polyacrylic acid, may be present in the water-absorbing polymer structures, preferably in copolymerized form.
  • the molecular weight of these polymers is not critical as long as they are water-soluble.
  • Preferred water-soluble polymers are starch or starch derivatives or polyvinyl alcohol.
  • the water-soluble polymers, preferably synthetic, such as polyvinyl alcohol can also serve as a grafting base for the monomers to be polymerized.
  • auxiliaries preference is given to adjusting agents, odor binders, surface-active agents or antioxidants and also those additives which were used to prepare the polymer structures (initiators, etc.) in the polymer structures.
  • the water-absorbing polymer structures contained in the water-absorbing composition according to the invention are based on at least 50 wt .-%, preferably at least 70 wt .-% and more preferably at least 90 wt .-% on carboxylate-carrying monomers. It is further preferred according to the invention that the component ( ⁇ l) is neutralized to at least 50 wt .-%, wherein according to an embodiment of the inventive method, the degree of neutralization of the water-absorbing polymer structures in a range of 65 to 80 mol%, more preferably in one area from 70 to 78 mol%, and according to another embodiment, in a range from 45 to 65 Mo 1%, particularly preferably in a range from 50 to 60 mol%.
  • the water-absorbing polymer structures have an inner area and an outer area surrounding the inner area, the outer area having a higher degree of crosslinking than the inner area.
  • Such an inhomogeneous degree of crosslinking can be achieved by aim to postcrosslink the water-absorbing polymer structures by the coating with a suitable surface postcrosslinker which has at least two functional groups which can react with the functional groups in the outer region of the water-absorbing polymer structure.
  • the water-absorbent composition is obtainable by contacting the water-absorbent polymer structures with the compound of Structure I, and it is particularly preferred that the compound of Structure I be contained in an amount ranging from 0.01 to 10% by weight, more preferably in an amount in a range of 0.05 to 5% by weight and most preferably in an amount in a range of 0.1 to 3% by weight, based in each case on the total weight the water-absorbing polymer structure is brought into contact with the water-absorbing polymer structures.
  • the bringing into contact preferably takes place by simply mixing the compound of structure I with the water-absorbing polymer structures, if appropriate in the presence of the abovementioned binder.
  • a contribution to achieving the abovementioned objects is also made by a method for producing a water-absorbing composition, comprising the method steps:
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be the same or different and each is a hydrogen atom, a halogen atom, for example a chlorine atom or a bromine atom, a C 1 to C 4 hydrocarbon group, preferably a methyl Group or an ethyl group, more preferably a methyl group, or a hydroxyl group,
  • R 5 is a hydrogen atom, a C 4 to C 4 hydrocarbon group or an acetyl group, preferably a hydrogen atom or an acetyl group, and most preferably a hydrogen atom,
  • n is an integer selected from the group consisting of 1, 2 or 3, more preferably the number 1 or the number 2 and most preferably the number 2,
  • M n + an n-valent metal cation or an H + cation preferably an H + cation, a monovalent metal cation of an alkali metal or a divalent metal cation of an alkaline earth metal or a transition metal, more preferably an H + - Cation, a Na + cation or a divalent metal cation of a transition metal groups 10, 11 or 12, more preferably group 12 and most preferably a Zn 2+ cation,
  • process step iii) can be carried out before, during or after process step ii), but preferably after process step ii) (which means that surface-postcrosslinked, water-absorbing polymer structures are brought into contact with the compound of structure I) ,
  • step i) of the process according to the invention initially water-absorbing polymer structures are provided.
  • process step i) it is preferable to provide polymers which have been obtained by a process comprising the process steps:
  • the radical polymerization taking place in process step a) is preferably carried out in aqueous solution, this aqueous solution preferably being used in addition to water as solvent
  • Preferred monoethylenically unsaturated monomers copolymerizable with ( ⁇ 1), water-soluble polymers and auxiliaries are in turn those compounds which have already been mentioned in the context of the water-absorbing polymer structures contained in the composition according to the invention as monomers which can be copolymerized with ( ⁇ 1), as water-soluble polymers or ., were mentioned as aids.
  • the water-absorbing polymer structures can be prepared by various polymerization methods.
  • bulk polymerization which is preferably carried out in kneading reactors such as extruders, solution polymerization, spray polymerization, inverse emulsion polymerization and inverse suspension polymerization may be mentioned.
  • the solution polymerization is carried out in water as a solvent.
  • the solution polymerization can be continuous or discontinuous. From the prior art, a wide range of possible variations in terms of reaction conditions such as temperatures, type and amount of initiators and the reaction solution can be found.
  • the polymerization is initiated as usual by an initiator.
  • initiators for the initiation of the polymerization it is possible to use all initiators which form free radicals under the polymerization conditions and which are customarily used in the production of superabsorbers. It is also possible to initiate the polymerization by the action of electron beams on the polymerizable, aqueous mixture. However, the polymerization can also be triggered in the absence of initiators of the abovementioned type by the action of high-energy radiation in the presence of photoinitiators.
  • Polymerization initiators may be dissolved or dispersed in a solution of monomers according to the invention. Suitable initiators are all compounds which decompose into free radicals and which are known to the person skilled in the art. These include in particular those initiators which are already mentioned in WO 2004/037903 A2 as possible initiators.
  • a redox system consisting of hydrogen peroxide, sodium peroxodisulfate and ascorbic acid is used to prepare the water-absorbing polymer structures.
  • the inverse suspension and emulsion polymerization can also be used to prepare the polymer structures. According to these processes, one becomes aqueous, partially neutralized solution of the monomers ( ⁇ l) and ( ⁇ 2), optionally containing water-soluble polymers and auxiliaries, dispersed with the aid of protective colloids and / or emulsifiers in a hydrophobic organic solvent and the polymerization initiated by radical initiators.
  • the crosslinkers are either dissolved in the monomer solution and are metered together with it or added separately and optionally during the polymerization. If appropriate, the addition of a water-soluble polymer ( ⁇ 4) as a grafting base is carried out via the monomer solution or by direct introduction into the O1 phase. Subsequently, the water is removed azeotropically from the mixture and the polymer is filtered off.
  • the crosslinking can be effected by copolymerization of the polyfunctional crosslinker dissolved in the monomer solution and / or by reaction of suitable crosslinkers with functional groups of the polymer during the polymerization steps.
  • the methods are described for example in the publications US 43 40 706, DE 37 13 601, DE 28 40 010 and WO 96/05234 Al, the corresponding disclosure of which is hereby incorporated by reference.
  • hydrogels obtained in the solution polymerization or the inverse suspension and emulsion polymerization in process step a) are at least partially dried in process step c).
  • the hydrogels are first comminuted prior to drying in an additional process step b). This crushing is done by the expert known crushing devices, such as a meat grinder.
  • the drying of the hydrogel is preferably carried out in suitable dryers or ovens. Examples include rotary kilns, fluid bed dryers, plate dryers, pad deltrockner or infrared dryer called. Furthermore, it is inventively preferred that the drying of the hydrogel in process step c) to a water content of 0.5 to 50 wt .-%, preferably from 1 to 25 wt .-%, particularly preferably 2 to 10 wt .-% takes place The drying temperatures are usually in the range of 100 to 200 ° C.
  • the at least partially dried water-absorbing polymer structures obtained in process step c), in particular if they were obtained by solution polymerization, can still be ground in a further process step d) and sieved to the desired grain size mentioned at the outset.
  • the grinding of the dried, water-absorbing polymer structures is preferably carried out in suitable mechanical comminution devices, such as a ball mill.
  • a preferred modification measure here is contacting the outer region of the polymer structures with a compound containing Al + ions before, during or after, preferably after the surface postcrosslinking according to process step iii). It is preferred that the compound containing Al 3+ ions in an amount in a range of 0.01 to 30 wt. -%, Particularly preferably in an amount in a range of 0.05 to 20 wt -.% And moreover preferably in an amount in a range from 0.1 to 5% by weight, in each case based on the weight of the water-absorbing polymer structure is brought into contact with the water-absorbing polymer structures.
  • the contacting of the outer region of the water-absorbing polymer structure with the compound containing Al 3+ ions is preferably carried out by mixing the polymer structure with the compound under dry conditions or by mixing the polymer structures with a fluid Fi comprising a solvent, preferably water, water-miscible organic solvents such as methanol or ethanol or mixtures of at least two thereof, and the Al-ion-containing compound are brought into contact, the contacting preferably by spraying the polymer particles with the fluid Fi and mixing he follows.
  • the contacting of the polymer structures with the fluid Fi containing the Al 3+ ions-containing compound takes place in a two-stage process.
  • the two-stage process comprises a first mixing operation, in which a plurality of polymer structures is mixed with the fluid Fi, and a second mixing process, in which the fluid Fi is homogenized inside the polymer structures, wherein the polymer structures in the first mixing process mixed at a speed be that the kinetic energy of the individual polymer structures on average greater than the adhesion energy between the individual polymer structures, and the polymer structures are mixed in the second mixing process at a slower speed than in the first mixing process.
  • the Al 3+ -ionic-containing compound is preferably present in an amount of 0.1 to 50% by weight, without consideration of water of crystallization. %, more preferably in an amount in a range of 1 to 30 wt .-%, each based on the total weight of the fluid F 1 , contained in the fluid Fi. It is further preferable that the fluid Fi is contained in an amount within a range of 0.01 to 15% by weight, more preferably in an amount within a range of 0.05 to 6% by weight, based on the weight the polymer structure is brought into contact with the polymer structures.
  • Preferred compounds of Al 3+ ions are containing AlCl 3 .6H 2 O, NaAl (SO 4) 2 x 12 H 2 O, KA1 (SO4) 2 x 12 H 2 O, A1 2 (SO 4) 3 x 14- 18 H 2 O or aluminum lactate.
  • Another surface modification measure which should be mentioned here is contacting the water-absorbing polymer structures with inorganic particles, for example with finely divided silicon dioxide, which is preferably applied in aqueous suspension, or with silica sols.
  • modification measures carried out above in process step e), in particular the treatment with a compound containing Al 3+ ions can in principle also be carried out while carrying out process steps ii) and iii), after carrying out process steps ii) and iii), after carrying out the process step ii) but before carrying out process step iii) or after carrying out process step iii) but before carrying out process step ii).
  • the surface postcrosslinking of the water-absorbing polymer structure takes place, in which the water-absorbing polymer structures are first brought into contact with a surface postcrosslinker and then heated.
  • the postcrosslinker in particular if it is not liquid under the postcrosslinking conditions, is preferably brought into contact with the polymer particles in the form of a fluoride F 2 comprising the postcrosslinker and a solvent.
  • the solvents used are preferably water-miscible organic solvents such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol or 1-butanol or mixtures of at least two of these solvents, with water being the most preferred solvent.
  • the postcrosslinker in the fluid F 2 in an amount in a range of 5 to 75 wt .-%, particularly preferably 10 to 50 wt .-% and most preferably 15 to 40 wt .-%, based on the total weight of the fluid F 2 , is included.
  • the bringing into contact of the water-absorbing polymer structure with the fluoride F 2 containing the postcrosslinker preferably takes place in the process according to the invention by good mixing of the fluid F 2 with the water-absorbing polymer structure.
  • Suitable mixing units for applying the fluid F 2 are, for example, the Patterson-Kelley mixer, DRAIS turbulence mixers, Lödigemischer, Ruberg mixers, screw mixers, plate mixers and fluidized bed mixers and continuously operating vertical mixers in which the polymer structure mixed by means of rotating blades in fast frequency becomes (Schugi mixer). It is also possible to use mixing devices in which the fluid F 2 is mixed with the water-absorbing polymer structure at least partially in a rotating container.
  • Such mixing devices are available, for example, from Lindor, Dordrecht, Netherlands and are described, for example, under the product names Lindor 70, Lindor 500, Lindor 750, Lindor 1000, Lindor 1500, Lindor 2000, Lindor 2300, Lindor 4000, Lindor 7000, Lindor 8000, Lindor 12000, Lindor 14000 or Lindor 25000 sold.
  • the water-absorbing polymer structure in the post-crosslinking is preferably at most 20% by weight, more preferably at most 15% by weight, more preferably at most 10% by weight, moreover still more preferably at most 5% by weight Solvent, preferably water, brought into contact and most preferably with less than 3 wt .-%, each based on the weight of the water-absorbing polymer structure.
  • the contacting in the case of water-absorbing polymer structures in the form of preferably spherical particles, it is further preferred according to the invention for the contacting to be such that only the outer area, but not the inner area, of the particulate, water-absorbing polymer structures comes into contact with the fluid F 2 and thus with the postcrosslinker to be brought.
  • condensation crosslinker condensation crosslinker
  • Preferred aftercrosslinkers in the process according to the invention are those which have been mentioned in WO 2004/037903 A2 as crosslinkers of crosslinker classes II and IV.
  • crosslinking agents are condensation crosslinkers such as, for example, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerol, polyglycerol, propylene glycol, diethanolamine, triethanolamine, polyoxypropylene, oxyethylene-oxypropylene block copolymers, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, trimethylolpropane, pentaerytritol , Polyvinyl alcohol, sorbitol, 1,3-dioxolan-2-one (ethylene carbonate), 4-methyl-1,3-dioxolan-2-one (propylene carbonate), 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one , 4,4-dimethyl-1, 3-dioxolan-2-one, 4-ethyl-1,3-dioxolan-2-one, 4-hydroxymethyl-1,3-dioxolan-2-one, 1,3-di
  • the duration of the heat treatment is limited by the risk of destroying the desired profile of properties of the water-absorbing polymer structures as a result of the action of heat.
  • the water-absorbing polymer structures are brought into contact with the compound of structure I, it being preferred for the radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 to represent a hydrogen atom the compound of the structure, that is to say acidic acid or a metal salt of salicylic acid, the use of salicylic acid, sodium salicylate and zinc salicylate being particularly preferred and the use of zinc salicylate being the most preferred.
  • the radicals R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 to represent a hydrogen atom the compound of the structure, that is to say acidic acid or a metal salt of salicylic acid, the use of salicylic acid, sodium salicylate and zinc salicylate being particularly preferred and the use of zinc salicylate being the most preferred.
  • the compound of the structure I is contained in an amount in a range of 0.001 to 10% by weight, more preferably in a range of 0.05 to 5% by weight, and most preferably in an amount of a range of 0.1 to 3 wt .-%, in each case based on the total weight of the water-absorbing polymer structures, is brought into contact with the water-absorbing polymer structures.
  • the compound of structure I is used in the form of a powder comprising particles of structure I, wherein it is further preferred that such a powder contains at most 25% by weight, more preferably at most 10% by weight %, moreover preferably at most 5% by weight, in each case based on the total weight of the compound of structure I, but most preferably no preferably sporadic particles which are greater than 700 microns, more preferably greater than 500 microns and most preferably greater than 300 microns in diameter.
  • agglomerates of at least two particles greater than 700 ⁇ m, 500 ⁇ m or 300 ⁇ m may well be present in the powder of compound I, the amount of these agglomerates also being greater than 25% by weight, 10% by weight. -% or 5 wt .-% may be.
  • the powder of the compound of structure I may at least 50 wt .-%, more preferably at least 90 wt .-% and most preferably exclusively on particles having a diameter in a range of 50 to 800 microns, more preferably 50 to 500 microns and most preferably 50 to 350 microns based.
  • the contacting of the optionally already surface-postcrosslinked, water-absorbing polymer structure with the compound of structure I is preferably carried out by simply mixing the two components, wherein the compound of structure I is preferably mixed in particulate form with the water-absorbing polymer structure.
  • the compound of structure I in the form of a solution or a suspension, for example in the form of an aqueous solution, with the water-absorbing polymer structure.
  • the mixing of the compound of structure I in particulate form, in particular in the form of a powder, with the water-absorbing polymer structures has proved particularly advantageous.
  • Suitable mixing units for mixing the compound of structure I and the water-absorbing polymer structures are, for example, the Patterson-Kelley mixer, DRAIS turbulence mixers, Lödigemischer, Ruberg mixer, screw mixers, plate mixers and fluidized bed mixers and continuously operating vertical mixers in which the polymer structure by means of rotating blades mixed in fast frequency (Schugi mixer). Also conceivable here is the one already described in connection with surface postcrosslinking.
  • the use of mixing devices in which the mixing of the pulverulent compound of the structure I or the solution comprising the compound of the structure I with the water-absorbing polymer structures takes place at least partially in a rotating container.
  • the water-absorbing composition thus obtained may be subjected to further modification measures.
  • the addition of the binders mentioned at the outset in connection with the composition according to the invention is conceivable.
  • the water-absorbing composition according to the invention described at the beginning and also the water-absorbing composition according to the invention obtainable by the process described above have at least one of the following properties:
  • (ßl) a determined according to ERT 441.2-02 retention of at least 20g / g, preferably at least 25g / g and more preferably in a range of 25 to 50 g / g;
  • a contribution to achieving the abovementioned objects is also made by a composite comprising a water-absorbing composition according to the invention or a water-absorbing composition obtainable by the process according to the invention and a substrate.
  • inventive water-absorbing composition and the substrate are firmly bonded together.
  • films of polymers such as of polyethylene, polypropylene or polyamide, metals, nonwovens, fluff, tissues, fabrics, natural or synthetic fibers, or other foams are preferred.
  • the composite comprises at least one region which contains the water-absorbing composition according to the invention in an amount in a range from about 15 to 100% by weight, preferably about 30 to 100% by weight, more preferably about 50 to 99.99 wt .-%, further preferably from about 60 to 99.99 wt .-% and more preferably from about 70 to 99 wt .-%, each based on the total weight of the relevant area of the composite includes, which range preferably has a size of at least 0.01 cm 3 , preferably at least 0.1 cm 3 and most preferably at least 0.5 cm.
  • One embodiment of the composite according to the invention is a sheet-like composite, as described in WO 02/056812 A1 as "absorbent material.”
  • the disclosure of WO 02/056812 A1 in particular with regard to the exact structure of the composite, the basis weight its components and its thickness is hereby incorporated by reference and forms part of the disclosure of the present invention.
  • a further contribution to the solution of the abovementioned objects is provided by a process for producing a composite, wherein the water-absorbing composition according to the invention or the water-absorbing composition obtainable by the process according to the invention and a substrate and optionally an additive are brought into contact with one another.
  • the substrates used are preferably those substrates which have already been mentioned above in connection with the composite according to the invention.
  • a contribution to the solution of the abovementioned objects is also provided by a composite obtainable by the process described above, this composite preferably having the same properties as the composite according to the invention described above.
  • the composite is designed as a sanitary article core, which, based in each case on the hygiene article score, is at least 30% by weight, preferably at least 50% by weight and more preferably at least 70% by weight of the water-absorbing composition according to the invention and at least 1% by weight, preferably at least 5% by weight and moreover preferably at least 10% by weight of the substrate and optionally further other customary auxiliaries and / or adhesives, the sum of the percentages by weight of the individual items included in the Hygiene article code Components at 100 wt .-% results.
  • particular materials are preferred which serve to fix the present as a particle present invention superabsorb Schlierenden composition.
  • the water-absorbing composition for example as a powder and thus particulate, to be bonded to the substrate by an adhesive such as an adhesive.
  • the substrate is designed so that the water-absorbing composition is received in the recess of the substrate.
  • Typical auxiliaries which can likewise be incorporated into the hygiene article score are, for example, substances such as cosmetic substances which increase skin compatibility, disinfectants, antimicrobial substances and the like.
  • the present invention relates to sanitary articles comprising a liquid pervious topsheet, a liquid impermeable backsheet and a composite of the invention disposed between the topsheet and the backsheet.
  • Sanitary articles, adult incontinence products as well as diapers for infants, babies and toddlers are considered as hygiene articles. It is preferred that the hygiene article includes a hygiene article score as described above.
  • the liquid-permeable upper layer in principle all fabrics, scrims and fabric layers known to the person skilled in the art and suitable, which usually consist of pulps or cellulose derivatives, which are optionally bonded with plastics such as polypropylene or polyethylene, come into consideration.
  • a liquid-impermeable backsheet the wovens commonly used in the industry by a pulp or pulp derivative, gauze, knitted or knitted fabric are also generally sealed with a plastic layer, usually of polypropylene or polyethylene are.
  • chemical products comprising the water-absorbing compositions according to the invention or a composite according to the invention.
  • Preferred chemical products are, in particular, foams, moldings, fibers, films, films, cables, sealing materials, liquid-absorbent hygiene articles, in particular diapers and sanitary napkins, carriers for plant or fungi growth regulation. or pesticides, additives for building materials, packaging materials or floor additives.
  • the use of the water-absorbing composition according to the invention or of the composite according to the invention in chemical products, preferably in the abovementioned chemical products, in particular in hygiene articles such as diapers or sanitary napkins, and the use of the superabsorbent particles as carriers for plant or fungi growth-regulating agents or crop protection active ingredients contribute to solve the problems mentioned above.
  • the plant or fungi growth regulating agents or crop protection actives can be delivered for a period of time controlled by the carrier.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be the same or different and each is a hydrogen atom, a halogen atom, for example a chlorine atom or a bromine atom, a C 4 to C 4 hydrocarbon group, preferably a Methyl group or an ethyl group, particularly preferably a methyl group, or a hydroxyl group,
  • R 5 is a hydrogen atom, a C 1 to C 4 hydrocarbon group or an acetyl group, preferably a hydrogen atom or an acetyl group
  • n is an integer selected from the group consisting of 1, 2 or 3, more preferably the number 1 or the number 2 and most preferably the number 2,
  • M n + is an N-valent metal cation or an H + cation, preferably an H + cation, a monovalent metal cation of an alkali metal or a divalent metal cation of an alkaline earth metal or a transition metal, more preferably an H + - Cation, a Na + cation or a divalent metal cations of a transition metal of groups 10, 11 or 12, more preferably the group 12 and most preferably a Zn 2+ - cation
  • salicylic acid sodium salicylate or zinc salicylate
  • zinc salicylate preferably the use of zinc salicylate
  • FIG. 1 shows the odor-binding effect of the use according to the invention of zinc salicylate in the case of a superabsorber with a degree of neutralization of 55 mol% and in the case of a superabsorber with a degree of neutralization of 75 mol%.
  • test methods which are generally known and customary to the person skilled in the art, in particular test methods of the EDANA (European Diver- per and Nonwoven Association) which are generally stated as "ERT methods".
  • the surface tension is determined by the ring method using the Interfacial Tensiometer K8 (Krüss GmbH, Hamburg). In this process, a platinum ring connected to a weighing system is immersed in the NaCl solution and then slowly withdrawn, determining the force required to pull the ring out of the liquid against the surface tension.
  • a torsion wire is stretched. Via a worm gear a torsion can be exerted on the wire and the tensiometer can be adjusted in the rear part of the device.
  • the front part of the gearbox is firmly connected to a vernier scale. At this scale, the value of the interfacial tension can be read directly in mN / m.
  • the balance beam is clamped to the torsion wire at an angle of 90 °.
  • the measuring body is with his pin in a located at the lower end of the vertical arm ring receiving the
  • Torsion scale inserted.
  • the measuring body must be completely flat on its underside in order to allow a simultaneous attacking of the forces at all points.
  • the Torsiondrahtes By turning the Torsiondrahtes the measuring body is deflected from the zero position; the ring is raised or lowered.
  • the vertical movement of the balance beam is controlled by a lens system
  • the liquid vessel is purified by means of chromic-sulfuric acid, boiled in distilled water for a long time and briefly flamed before use with a pointed flame Bunsen burner.
  • the liquid to be tested (25 ml) is poured into the cooled glass dish and placed in the thermostatic vessel. Between this and the table should be a distance of 2cm. This distance is adjusted by means of the micrometer screw. Before each measurement, the circle graduation must be set to 0 with the screw. The lighting should be switched on with the switch. After loosening the lock, the light pointer should settle on the middle line of the dark disc. If this is not the case, the zero position is readjusted by turning the screw located on the rear side of the head part. In this condition, the balance freely oscillates around its zero position. The instrument is now ready to measure.
  • the thermostat table is raised with the handwheel until the ring is completely covered with liquid.
  • the table is carefully lowered with the handwheel until the light pointer is deflected out of the zero position due to the interface voltage acting on the ring.
  • the torsion of the band is increased and a pull is exerted on the ring.
  • the light pointer to be observed on the dark-disk scale shifts upward.
  • the photometer is returned to the zero position by lowering the measuring vessel with the micrometer screw. Repeat this alternating careful increase of the train and the subsequent lowering of the measuring vessel until the attacking train on the ring completely overcomes the interfacial tension forces and the ring tears up from the surface.
  • the interfacial tension is read in 0.1 mN / m.
  • the read values are to be multiplied.
  • a monomer solution consisting of 300 g of acrylic acid, which was neutralized to 75 mol% with sodium hydroxide solution, 441 g of water, 0.9 g polyethylene glycol 1-300-diacrylate and 1.35 g Allyloxypolyethy- lenglykolacrylklar, by flushing with nitrogen from ge - Dissolved oxygen released and cooled to the starting temperature of 4 0 C. After reaching the starting temperature, the initiator solution (0.3 g of sodium peroxydisulfate in 10 g of H 2 O, 0.07 g of 35% hydrogen peroxide solution in 10 g of H 2 O and 0.015 g of ascorbic acid in 2 g of H 2 O) was added.
  • the resulting gel was vaulted, so that a granule was obtained with about 1 to 3 mm large particles.
  • the water content was about 50%. These particles were dried for 120 minutes at 15O 0 C.
  • the dried polymer was roughly crushed, ground and sieved to a powder having a particle size of 150 to 850 ⁇ m (Powder A).
  • a monomer solution consisting of 300 g of acrylic acid, which was neutralized to 55 mol% with sodium hydroxide, 491 g of water, 0.9 g
  • Postcrosslinking 100 g of the above-obtained powder C were mixed with vigorous stirring with a solution of 1 g 3-dioxolan-2-one, 3 g of water and then for 30 minutes in a fen O-, which was heated to 180 0 C. , heated.
  • a surface-postcrosslinked, water-absorbing polymer structure (powder D) was obtained.
  • Example 3 In contact with a water-absorbing polymer structure with zinc salicylate (process step iii)) The surface-postcrosslinked, water-absorbing polymer structure (powder B) obtained in example 2a was mixed with various amounts of zinc salicylate powder (obtained from Vertellus Specialties Inc., Indianapolis, USA) (see the information in the following table 1). In this case, the compositions according to the invention were obtained according to the powders E and F:
  • the surface-postcrosslinked, water-absorbing polymer structure (powder B) obtained in example 2a was also aftertreated with zinc ricinoleate (powder G).
  • the surface-postcrosslinked, water-absorbing polymer structure (powder D) obtained in example 2b was mixed with various amounts of zinc salicylate powder (see the information in the following Table 2). In doing so, the According to the invention compositions according to the powders H and I obtained.
  • Example 2b As a further comparison, the product obtained in Example 2b, surface-chennachvernetzte, water-absorbent polymer structure (powder D) with zinc ricinoleate (powder J) and with 5 wt .-% TEGO ® Sorb A30 solution (containing 15 wt .-% zinc ricinoleate; Aftertreated powder K).
  • the determination of the odor-binding properties of the compositions according to the invention was carried out by determining the ammonia release of the water-absorbing composition.
  • Each 1 g of the water-absorbent composition was admixed with 33 ml of the bacterialized artificial urine containing 1 g / l of meat extract and 1 g / l of peptone.
  • an approach without a composition according to the invention and a water-absorbing composition without zinc salicylate was used.
  • the tubes were closed with a rubber stopper, through the bore of which a Dräger diffusion tube was passed, and incubated at 37 ° C. in an incubator.
  • the released ammonia was measured in ppm xh.
  • the initial bacterial count (measured in CFU) of urine was determined by plating appropriate dilutions on culture media plates. For ammonia release, the mean of two batches was calculated.
  • FIG. 1 The odor-binding properties of the powders E, H and I according to the invention and of the comparative products B, D, G, J and K are shown in FIG. It can be seen from this figure that in particular the combination of a water-absorbing polymer structure partially neutralized by only 55 mol% with 1 wt.% Zinc salicylate leads to a water-absorbing composition which does not liberate ammonia even after 17 hours. In addition, it can be seen from FIG. 1 that a feed amount of 0.5% by weight of zinc salicylate leads to a greater delay in the release of ammonia than the use of 1% by weight of zinc ricinoleate.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wasserabsorbierende Zusammensetzung, beinhaltend wasserabsorbierende Polymergebilde sowie eine Verbindung der Struktur (I) in der R1, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogen-Atom, eine C1- bis C4-Kohlenwasserstoff-Gruppe oder eine Hydroxyl-Gruppe, R5 ein Wasserstoffatom, eine C1- bis C4-Kohlenwasserstoff-Gruppe oder eine Acetyl-Gruppe, n eine ganze Zahl ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1, 2 oder 3, und Mn+ ein n- wertiges Metall-Kation oder ein H+-Kation darstellen. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer wasserabsorbierenden Zusammensetzung, die durch dieses Verfahren erhältliche, wasserabsorbierende Zusammensetzung, einen Verbund, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundes, den durch dieses Verfahren erhältlichen Verbund, chemische Produkte wie beispielsweise Hygieneartikel, die Verwendung einer wasserabsorbierenden Zusammensetzung oder eines Verbundes sowie die Verwendung der vorstehend genannten Verbindung der Struktur (I).

Description

SUPERABSORBIERENDE ZUSAMMENSETZUNG MIT METALLSALICYLAT ZUR GERUCHSKONTROLLE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine wasserabsorbierende Zusammensetzung, ein Verfahren zur Herstellung einer wasserabsorbierenden Zusammensetzung, die durch dieses Verfahren erhältliche, wasserabsorbierende Zusammensetzung, einen Verbund, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundes, den durch dieses Verfahren erhältlichen Verbund, chemische Produkte wie beispielsweise Hygienearti- kel, die Verwendung einer wasserabsorbierenden Zusammensetzung oder eines Verbundes sowie die Verwendung einer definierten Verbindung.
Superabsorber sind wasserunlösliche, vernetzte Polymere, die in der Lage sind, unter Quellung und Ausbildung von Hydrogelen große Mengen an wässrigen Flüssigkeiten, insbesondere Körperflüssigkeiten, vorzugsweise Urin oder Blut, aufzunehmen und unter Druck zurückzuhalten. Im Allgemeinen betragen diese Flüssigkeitsaufnahmen das mindestens 10-Fache oder gar das mindestens 100- Fache des Trockengewichts der Superabsorber bzw. der superabsorbierenden Zusammensetzungen an Wasser. Durch diese charakteristischen Eigenschaften fin- den diese Polymere hauptsächlich Anwendung in Sanitärartikeln wie Babywindeln, Inkontinenzprodukten oder Damenbinden. Einen umfassenden Überblick über Superabsorber bzw. superabsorbierende Zusammensetzungen, ihre Anwendung und ihre Herstellung geben F. L. Buchholz und A. T. Graham (Herausgeber) in ,Modern Superabsorbent Polymer Technology", Wiley-VCH, New York, 1998.
Die Herstellung der Superabsorber erfolgt in der Regel durch die radikalische Polymerisation säuregruppen-tragender, meist teilneutralisierter Monomere in Gegenwart von Vernetzern. Dabei lassen sich durch die Auswahl der Monomerzu- sammensetzung, der Vernetzer sowie der Polymerisationsbedingungen und der Verarbeitungsbedingungen für das nach der Polymerisation erhaltene Hydrogel Polymere mit unterschiedlichen Absorbereigenschaften herstellen. Weitere Mög- Henkelten bietet die Herstellung von Pfropfpolymerisaten, beispielsweise unter Verwendung chemisch modifizierter Stärke, Cellulose und Polyvinylalkohol nach DE-OS 26 12 846.
DE 40 20 780 Cl offenbart die Nachbehandlung superabsorbierender Polymere durch Nachvernetzung der Oberflächen der Polymerteilchen. Durch die Nachvernetzung der Oberfläche der wasserabsorbierenden Polymerteilchen wird insbesondere das Absorptionsvermögen der Polymerteilchen unter der Einwirkung von Drücken erhöht.
DE 199 09 653 Al und DE 199 09 838 Al beschreiben pulverförmige, an der Oberfläche nachvernetzte, Wasser, wässrige oder seröse Flüssigkeiten oder Blut absorbierende Polymerisate, welche auf säuregruppen-tragenden Monomeren basieren und welche mit einem Oberflächennachvernetzungsmittel und einem Kati- on in wässriger Lösung beschichtet und nachvernetzt worden sind. Die in diesem Stand der Technik offenbarten Polymerisate weisen gegenüber herkömmlichen Polymerisaten vorteilhafte Absorptionseigenschaften, insbesondere eine hohe Permeabilität auf.
Beim längeren Tragen von absorbierende Polymere beinhaltenden Hygieneartikeln, welche bereits zu einem Teil Körperflüssigkeiten wie Urin aufgenommen haben, oder aber beim Lagern von benutzten Windeln, wie es beispielsweise in Krankenhäusern üblich ist, kann es bedingt durch die organischen Bestandteile des Urins und die Körperwärme der Trägerperson alsbald zu einer unangenehmen Geruchsbelastung kommen. Um dieser zu begegnen, wurden zahlreiche Versuche unternommen, durch entsprechende Beigaben in den vom Superabsorber verschiedenen Bestandteilen des Hygieneartikels eine Bindung der geruchsbildenden Stoffe zu erzielen oder den Geruch durch Parfüms oder dergleichen zu übertönen. Das Einbringen von derartigen Substanzen in der Form von von Superabsorbern verschiedenen Bestandteilen wirkt sich oftmals negativ auf die Performance dieser Hygieneartikel während des Tragens aus. So werden durch die Körperflüssig- keiten oftmals die anfänglich vom Superabsorberbereich räumlich getrennt vorliegenden geruchshemmenden oder geruchsvermindernden Substanzen beispielsweise durch Hineinschwemmen in Superabsorber beinhaltende Bereich eines Hygieneartikels eingetragen, wo sie dann eine negative Auswirkung auf die Performan- ce des Superabsorbers und damit des Hygieneartikels insgesamt zeigen. Ferner ist an diesem Konzept nachteilig, dass der Großteil der in den Hygieneartikel abgegebenen Körperflüssigkeit sich ohnehin in dem Superabsorber befindet und daher die außerhalb des Superabsorbers befindlichen geruchshemmenden oder geruchsvermindernden Substanzen ihre Wirkung schlechter entfalten können.
DE 198 25 486 Al und DE 199 39 662 Al offenbaren die Kombination von Su- perabsorbern mit Cyclodextrin zur Geruchs Verminderung. Diesem durchaus viel versprechenden Ansatz ist jedoch zu entnehmen, dass das Cyclodextrin nur unter bestimmten Bedingungen, nämlich wenn sichergestellt ist, dass das Cyclodextrin nicht von dem Superabsorber wieder separiert, seine geruchshemmende Wirkung in dem Superabsorber zeigt. Hierbei ist es bevorzugt, dass das Cyclodextrin zumindest in die Oberfläche des Superabsorberartikels eingearbeitet ist, indem Cyclodextrin und/oder Cyclodextrinderivate kovalent und/oder ionisch gebunden und/oder darin eingeschlossen sind.
Aus DE 103 34 271 Al sind weiterhin Superabsorberagglomerate bekannt, die eine Vielzahl von Geruchsbindern homogen in dem Agglomerat aufweisen können. Diese eine hervorragende Lösung für die Verwendung von Superabsorber- feinteilchen offenbarende Schrift stellt jedoch keine für die Anwendung in Hygie- neartikeln besonders gut geeignete Superabsorber mit Geruchsbindungseigenschaften zur Verfügung. So sind neben einem effizienten und wirkungsvollen Einsatz der Geruchsbinder auch die durch diesen Geruchsbinder beeinflussten Superabsorbereigenschaften noch verbesserungswürdig.
DE 10 2005 055 497 Al lehrt, superabsorbierende Polymere dadurch das in Kontakt bringen mit Metallsalzen der Ricinolsäure, gegebenenfalls in Kombination mit Aminosäuren zur Löslichkeitsverbesserung, mit verbesserten geruchsbindenden Eigenschaften zu versehen.
Im Allgemeinen lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile abzumildern oder gar zu überwinden.
Eine erfindungsgemäße Aufgabe bestand insbesondere darin, eine wasserabsorbierende Zusammensetzung beinhaltend einen Superabsorber und ein geruchsbin- dendes Additiv bereitzustellen, die über gute Geruchsbindungseigenschaften verfügt. Neben der vorteilhaften Geruchsbindungseigenschaft soll sich die wasserabsorbierende Zusammensetzung auch durch eine gute Performance in einem Hygieneartikel auszeichnen. Insbesondere sollte die Performance eines Hygieneartikels, der diese wasserabsorbierende Zusammensetzung beinhaltet, im Wesentli- chen gleich gut oder gar besser sein als die Performance des Hygieneartikels mit einem Superabsorber, der das geruchsbindende Additiv nicht beinhaltet.
Weiterhin sollte insbesondere die Rieselfähigkeit der wasserabsorbierenden Zusammensetzung durch die Verwendung des geruchsbindenden Additivs möglichst gar nicht oder allenfalls geringfügig beeinflusst werden, so dass sich die wasserabsorbierende Zusammensetzung im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten, ein geruchsbindendes Additiv beinhaltenden Zusammensetzungen einfacher fördern und prozessieren lässt. Darüber hinaus sollte die Permeabilität der wasserabsorbierenden Zusammensetzung für wässrige Flüssigkeiten im Ver- gleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten geruchsbindenden wasserabsorbierenden Zusammensetzungen mindestens vergleichbar, vorteilhafterweise jedoch weiter verbessert sein.
Auch sollte die Menge, in der das geruchsbindende Additiv in der wasserabsorbie- renden Zusammensetzung enthalten ist, im Vergleich zu den aus dem Stand der
- A - Technik bekannten geruchsbindenden wasserabsorbierenden Zusammensetzungen bei gleicher Geruchsbindungskapazität möglichst vermindert sein.
Ferner bestand eine erfindungsgemäße Aufgabe darin, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem eine solche wasserabsorbierende Zusammensetzung erhalten werden kann.
Zudem bestand eine erfindungsgemäße Aufgabe darin, einen Hygieneartikel bereitzustellen, der neben guten geruchsbindenden Eigenschaften auch eine gute Performance zeigt.
Außerdem lag der vorliegenden Erfindung als Aufgabe zugrunde, wasserabsorbierende Zusammensetzungen bereitzustellen, die sich allgemein in Verbünde einarbeiten lassen oder auch als Verbund oder als solche Verwendung in chemischen Produkten oder deren Bestandteilen finden können.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet eine wasserabsorbierende Zusammensetzung, beinhaltend wasserabsorbierende Polymergebilde sowie eine Verbindung der Struktur I
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Struktur I
in der
R1, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogen-Atom, beispielsweise ein Chlor-Atom oder ein Brom- Atom, eine Ci- bis C4-Kohlenwasserstoff-Gruppe, vorzugsweise eine Methyl-Gruppe oder eine Ethyl-Gruppe, besonders bevorzugt eine Methyl- Gruppe, oder eine Hydroxyl-Gruppe,
- R5 ein Wasserstoffatom, eine Ci- bis C4-Kohlenwasserstoff-Gruppe oder eine Acetyl-Gruppe, vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder eine Acetyl- Gruppe und am meisten bevorzugt ein Wasserstoffatom,
n eine ganze Zahl ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1, 2 oder 3, besonders bevorzugt die Zahl 1 oder die Zahl 2 und am meisten bevorzugt die Zahl 2,
und
- Mn+ ein n- wertiges Metall- Kation oder ein H+-Kation, vorzugsweise ein H+- Kation, ein einwertiges Metall-Kation eines Alkalimetalls oder ein zweiwertiges Metall-Kation eines Erdalkali-Metalls oder eines Übergangsmetalls, besonders bevorzugt ein H+-Kation, ein Na+-Kation oder ein zweiwertiges Metall- Kation eines Übergangsmetalls der Gruppen 10, 11 oder 12, beson- ders bevorzugt der Gruppe 12 und am meisten bevorzugt ein Zn2+-Kation
darstellen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen wasserabsorbierenden Zusammensetzung beinhaltet diese eine Verbindung der Struktur I, in der R1, R2, R3, R4 und R5 ein Wasserstoffatom darstellen. Gemäß dieser besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung handelt es sich bei der Verbindung der Struktur I um Salicylsäure (n = 1, M+ = H+), um Natriumsalicylat (n = l, M+ = Na+) oder um Zinksalicylat (n = 2, M2+ = Zn2+), wobei Zinksalicylat als Verbindung der Struktur I am meisten bevorzugt ist. Auch ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die wasserabsorbierende Zusammensetzung die Verbindung der Struktur I in einer Menge in einem Bereich von 0,001 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,05 bis 5 Gew.- % und am meisten bevorzugt in einer Menge in einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der wasserabsorbierenden Polymergebilde, beinhaltet.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Verbindung der Struktur I in Form eines Pulvers und mithin in Form kleiner Partikel in der erfindungsgemäßen wasserabsorbierenden Zusammensetzung enthalten ist, wobei es weiterhin bevorzugt ist, dass ein solches Pulver höchstens 25 Gew.-%, noch mehr bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Verbindung der Struktur I, am meisten be- vorzugt jedoch keine vorzugsweise vereinzelten Partikel beinhaltet, die größer als 700 μm, besonders bevorzugt größer als 500 μm und am meisten bevorzugt größer als 300 μm im Durchmesser sind. Jedoch können in dem Pulver der Verbindung I durchaus auch Agglomerate aus mindestens zwei Partikeln enthalten sein, die größer als 700 μm, 500 μm bzw. 300 μm sind, wobei die Menge dieser Ag- glomerate durchaus auch größer als 25 Gew.-%, 10 Gew.-% bzw. 5 Gew.-% sein kann. Insbesondere kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass das Pulver der Verbindung der Struktur I zu mindestens 50 Gew.-%, noch mehr bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-% und am meisten bevorzugt ausschließlich auf Partikeln mit einem Durchmesser in einem Bereich von 50 bis 800 μm, besonders bevorzugt 50 bis 500 μm und am meisten bevorzugt 50 bis 350 μm basiert.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die Pulver-Partikel der Verbindung der Struktur I über einen Binder auf der Oberfläche der wasserabsorbierenden Polymergebilde immobilisiert sind, wobei als Binder grundsätzlich organi- sehe oder anorganische Binder eingesetzt werden können. Als Binder kommen dabei insbesondere thermoplastische Schmelzklebstoffe, hydrophile, vorzugswei- se wasserlösliche Polymere oder auch Wasser selbst in Betracht. Als thermoplastische Schmelzklebstoffe können dabei insbesondere diejenigen partikulären Verbindungen eingesetzt werden, die in der WO-A-2005/011860 als thermoplastische Klebstoffe genannt sind. Als hydrophile, vorzugsweise wasserlösliche Polymere können insbesondere Polyvinylalkohole, die durch teilweises oder vollständiges Verseifen von Polyvinylacetat erhalten werden können, oder Polyalkylenglykole, insbesondere Polyethylenglykole mit einem Molekulargewicht in einem Bereich von 1.000 bis 50.000 g/mol, besonders bevorzugt in einem Bereich von 1.500 bis 25.000 g/mol und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 2.000 bis 15.000 g/mo 1 eingesetzt werden.
Die in der erfmdungsgemäßen Zusammensetzung enthaltenen, wasserabsorbierenden Polymergebilde basieren vorzugsweise auf teilneutralisierten, vernetzten Polyacrylaten.
Dabei sind erfindungsgemäß bevorzugte wasserabsorbierende Polymergebilde insbesondere Fasern, Schäume oder Teilchen, wobei Fasern und Teilchen besonders bevorzugt und Teilchen am meisten bevorzugt sind.
Erfmdungsgemäß bevorzugte Polymerfasern sind so dimensioniert, dass sie in oder als Garne für Textilien und auch direkt in Textilien eingearbeitet werden können. Es ist erfmdungsgemäß bevorzugt, dass die Polymerfasern eine Länge im Bereich von 1 bis 500 mm, bevorzugt 2 bis 500 mm und besonders bevorzugt 5 bis 100 mm und einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 200 Denier, bevorzugt 3 bis 100 Denier und besonders bevorzugt 5 bis 60 Denier besitzen.
Erfmdungsgemäß bevorzugte Polymerteilchen sind so dimensioniert, dass sie eine mittlere Teilchengröße gemäß ERT 420.2-02 im Bereich von 10 bis 3000 μm, vorzugsweise 20 bis 2000 μm und besonders bevorzugt 150 bis 850 μm oder 150 bis 600 μm aufweisen. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, dass der Anteil der Polymerteilchen mit einer Partikelgröße in einem Bereich von 300 bis 600 μm mindestens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt mindestens 50 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wasserabsorbierenden Polymerteilchen, beträgt. Gemäß einer anderen Ausführungsform der erfmdungsgemäßen wasserabsorbierenden Polymergebilde beträgt der Anteil der Polymerteilchen mit einer Partikelgröße in einem Bereich von 150 bis 850 μm mindestens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 75 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt mindestens 90 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wasserabsorbierenden Polymerteilchen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der in der erfindungsgemäßen wasserabsorbierenden Zusammensetzung enthaltenen wasserabsorbierenden Polymergebilde basieren diese auf
(αl) 20-99,999 Gew.-%, bevorzugt 55-98,99 Gew.-% und besonders bevorzugt 70-98,79 Gew.-% polymerisierten, ethylenisch ungesättigten, säuregruppen- tragenden Monomeren oder deren Salze oder polymerisierten, ethylenisch ungesättigten, einen protonierten oder quarternierten Stickstoff beinhaltenden Monomeren, oder deren Mischungen, wobei mindestens ethylenisch ungesättigte, säuregruppenhaltige Monomere, vorzugsweise Acrylsäure, beinhaltende Mischungen besonders bevorzugt sind,
(α2) 0-80 Gew.-%, vorzugsweise 0-44,99 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1- 44,89 Gew.-% polymerisierten, monoethylenisch ungesättigten, mit (αl) copolymerisierbaren Monomeren,
(α3) 0,001-5 Gew.-%, vorzugsweise 0,01-3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,01-2,5 Gew.-% eines oder mehrerer Vernetzer,
(α4) 0-30 Gew.-%, vorzugsweise 0-5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1-
5 Gew.-% eines wasserlöslichen Polymeren,
(α5) 0-20 Gew.-%, vorzugsweise 2,5-15 Gew.-% und besonders bevorzugt 5- 10 Gew.-% Wasser, sowie (α6) 0-20 Gew.-%, vorzugsweise 0-10 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1- 8 Gew.-% eines oder mehrerer Hilfsmittel, wobei die Summe der Gewichtsmengen (αl) bis (α6) 100 Gew.-% beträgt.
Die monoethylenisch ungesättigten, säuregruppenhaltigen Monomere (αl) können teilweise oder vollständig, bevorzugt teilweise neutralisiert sein. Vorzugsweise sind die monoethylenisch ungesättigten, säuregruppenhaltigen Monomere zu mindestens 25 Mol-%, besonders bevorzugt zu mindestens 50 Mol-% und darüber hinaus bevorzugt zu 50-80 Mol-% neutralisiert. Gemäß besondere Ausführungs- formen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beinhaltet dieses jedoch wasserabsorbierende Polymergebilde, welche zu höchstens 78 Mol-%, besonders bevorzugt zu höchstens 70 Mo 1-% und zu mindestens 50 Mo 1-% neutralisiert sind. In diesem Zusammenhang kann gemäß einer Ausgestaltung der erfmdungsgemä- ßen Zusammensetzung der Neutralisationsgrad der wasserabsorbierenden PoIy- mergebilde in einem Bereich von 65 bis 80 Mol-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 70 bis 78 Mol-% und gemäß einer anderen Ausgestaltung in einem Bereich von 45 bis 65 Mol-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 60 Mol-% liegen. Weiterhin wird auf DE 195 29 348 Al verwiesen, deren Offenbarung hiermit als Referenz eingeführt wird. Die Neutralisation kann teilweise oder ganz auch nach der Polymerisation erfolgen. Ferner kann die Neutralisation mit Alkalimetallhydroxiden, Erdalkalimetallhydroxiden, Ammoniak sowie Car- bonaten und Bicarbonaten erfolgen. Daneben ist jede weitere Base denkbar, die mit der Säure ein wasserlösliches Salz bildet. Auch eine Mischneutralisation mit verschiedenen Basen ist denkbar. Bevorzugt ist die Neutralisation mit Ammoniak und Alkalimetallhydroxiden, besonders bevorzugt mit Natriumhydroxid und mit Ammoniak.
Ferner können bei einem Polymer die freien Säuregruppen überwiegen, so dass dieses Polymer einen im sauren Bereich liegenden pH- Wert aufweist. Dieses sau- re wasserabsorbierende Polymer kann durch ein Polymer mit freien basischen
Gruppen, vorzugsweise Amingruppen, das im Vergleich zu dem sauren Polymer basisch ist, mindestens teilweise neutralisiert werden. Diese Polymere werden in der Literatur als „Mixed-Bed Ion-Exchange Absorbent Polymers" (MBIEA- Polymere) bezeichnet und sind unter anderem in der WO 99/34843 Al offenbart. Die Offenbarung der WO 99/34843 Al wird hiermit als Referenz eingeführt und gilt somit als Teil der Offenbarung. In der Regel stellen MBIEA-Polymere eine Zusammensetzung dar, die zum einen basische Polymere, die in der Lage sind, Anionen auszutauschen, und andererseits ein im Vergleich zu dem basischen Polymer saures Polymer, das in der Lage ist, Kationen auszutauschen, beinhält. Das basische Polymer weist basische Gruppen auf und wird typischerweise durch die Polymerisation von Monomeren erhalten, die basische Gruppen oder Gruppen tragen, die in basische Gruppen umgewandelt werden können. Bei diesen Monomeren handelt es sich vor allen Dingen um solche, die primäre, sekundäre oder tertiäre Amine oder die entsprechenden Phosphine oder mindestens zwei der vorstehenden funktionellen Gruppen aufweisen. Zu dieser Gruppe von Monomeren gehören insbesondere Ethylenamin, Allylamin, Diallylamin, 4- Aminobuten, Alky- loxycycline, Vinylformamid, 5-Aminopenten, Carbodiimid, Formaldacin, MeI- amin und dergleichen, sowie deren sekundäre oder tertiäre Aminderivate.
Bevorzugte ethylenisch ungesättigte, säuregruppenhaltige Monomere (αl) sind vorzugsweise diejenigen Verbindungen, die in der WO 2004/037903 A2, die hiermit als Referenz eingeführt wird und somit als Teil der Offenbarung gilt, als ethylenisch ungesättigte, säuregruppenhaltige Monomere (αl) genannt werden.
Besonders bevorzugte ethylenisch ungesättigte, säuregruppenhaltige Monomere
(αl) sind Acrylsäure und Methacrylsäure, wobei Acrylsäure am meisten bevor- zugt ist.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden wasserabsorbierende Polymergebilde eingesetzt, bei denen die monoethylenisch ungesättigten, mit (αl) copolymerisierbare Monomere (α2) Acrylamide, Methacry- lamide oder Vinylamide sind. Bevorzugte (Meth)acrylamide sind neben Acrylamid und Methacrylamid alkyl- substituierte (Meth)acrylamide oder aminoalkylsubstituierte Derivate des (Meth)acrylamids, wie N-Methylol(meth)acrylamid, N,N-Dimethylamino- (meth)acrylamid, Dimethyl(meth)acrylamid oder Diethyl(meth)acrylamid. Mögli- che Vinylamide sind beispielsweise N-Vinylamide, N-Vinylformamide, N- Vinylacetamide, N-Vinyl-N-Methylacetamide, N-Vinyl-N-methylformamide, Vi- nylpyrrolidon. Unter diesen Monomeren besonders bevorzugt ist Acrylamid.
Auch kann es sich bei den monoethylenisch ungesättigten, mit (αl) copolymeri- sierbaren Monomeren (α2) um wasserlösliche Monomere handeln. In diesem Zusammenhang sind insbesondere Alkoxypolyalkylenoxid(meth)acrylate wie Me- thoxypolyethylenglykol(meth)acrylate bevorzugt.
Des Weiteren sind als monoethylenisch ungesättigte, mit (αl) copolymerisierba- ren Monomere (α2) in Wasser dispergierbare Monomere bevorzugt. Als in Wasser dispergierbare Monomere sind Acrylsäureester und Methacrylsäureester, wie Me- thyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat oder Butyl(meth)- acrylat.
Die monoethylenisch ungesättigten, mit (αl) copolymerisierbaren Monomere (α2) umfassen weiterhin Methylpo Iy ethylenglykolally lether, Vinylacetat, Styrol und Isobutylen.
Als Vernetzer (α3) werden vorzugsweise diejenigen Verbindungen eingesetzt, die in der WO 2004/037903 A2 als Vernetzer (α3) genannt werden. Unter diesen Vernetzern sind wasserlösliche Vernetzer besonders bevorzugt. Am meisten bevorzugt sind dabei N,N'-Methylenbisacrylamid, Polyethylenglykol- di(meth)acrylate, Triallylmethylammoniumchlorid, Tetraallylammoniumchlorid sowie mit 9 Mol Ethylenoxid pro Mol Acrylsäure hergestelltes Allylnonaethy- lenglykolacrylat besonders bevorzugt. Als wasserlösliche Polymere (α4) können in den wasserabsorbierenden Polymergebilden wasserlösliche Polymerisate, wie teil- oder vollverseifter Polyvinylalko- hol, Polyvinylpyrrolidon, Stärke oder Stärkederivate, Polyglykole oder Polyacryl- säure enthalten, vorzugsweise einpolymerisiert sein. Das Molekulargewicht dieser Polymere ist unkritisch, solange sie wasserlöslich sind. Bevorzugte wasserlösliche Polymere sind Stärke oder Stärkederivate oder Polyvinylalkohol. Die wasserlöslichen Polymere, vorzugsweise synthetische wie Polyvinylalkohol, können auch als Pfropfgrundlage für die zu polymerisierenden Monomeren dienen.
Als Hilfsmittel (α6) sind vorzugsweise Stellmittel, Geruchsbinder, oberflächenaktive Mittel oder Antioxidatien sowie diejenigen Additive, die zur Herstellung der Polymergebilde eingesetzt wurden (Initiatoren usw.) in den Polymergebilden enthalten.
In einer besonderen Ausführungsform der in der erfindungsgemäßen wasserabsorbierenden Zusammensetzung enthaltenen wasserabsorbierenden Polymergebilde basieren diese zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 70 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-% auf carboxy- latgruppen-tragenden Monomeren. Es ist erfindungsgemäß weiterhin bevorzugt, dass die Komponente (αl) zu mindestens 50 Gew.-% neutralisiert ist, wobei gemäß einer Ausgestaltung des erfmdungsgemäßen Verfahrens der Neutralisationsgrad der wasserabsorbierenden Polymergebilde in einem Bereich von 65 bis 80 Mol-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 70 bis 78 Mol-% und gemäß einer anderen Ausgestaltung in einem Bereich von 45 bis 65 Mo 1-%, beson- ders bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 60 Mol-% liegen kann.
Weiterhin ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfmdungsgemäßen Zusammensetzung bevorzugt, dass die wasserabsorbierenden Polymergebilde einen Innenbereich und einen den Innenbereich umgebenden Aussenbereich auf- weisen, wobei der Aussenbereich einen höheren Vernetzungsgrad aufweist als der Innenbereich. Eine solcher inhomogener Vernetzungsgrad lässt sich dadurch er- zielen, dass die wasserabsorbierenden Polymergebilde durch die Beschichtung mit einem geeigneten Oberflächennachvernetzer, welcher mindestens zwei funktionelle Gruppen aufweist, die mit den funktionellen Gruppen im Aussenbereich des wasserabsorbierenden Polymergebildes reagieren können, nachvernetzt wird.
Weiterhin ist es erfmdungsgemäß bevorzugt, dass die wasserabsorbierende Zusammensetzung erhältlich ist durch das in Kontakt bringen der wasserabsorbierender Polymergebilde mit der Verbindung der Struktur I, wobei es insbesondere bevorzugt ist, dass die Verbindung der Struktur I in einer Menge in einem Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge in einem Bereich von 0,05 bis 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt in einer Menge in einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der wasserabsorbierenden Polymergebilde, mit den wasserabsorbierenden Polymergebilden in Kontakt gebracht wird. Das in Kontakt bringen erfolgt dabei vorzugsweise durch einfaches Vermischen der Verbindung der Struktur I mit den wasserabsorbierenden Polymergebilden, gegebenenfalls in Gegenwart des vorstehend genannten Binders.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch ein Ver- fahren zur Herstellung einer wasserabsorbierenden Zusammensetzung, beinhaltend die Verfahrensschritte:
i) Bereitstellen eines wasserabsorbierenden Polymergebildes;
ii) Nachvernetzung des wasserabsorbierenden Polymergebildes;
iii) in Kontakt bringen des wasserabsorbierenden Polymergebildes mit einer Verbindung der Struktur I
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Struktur I
in der
R1, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogen-Atom, beispielsweise ein Chlor-Atom oder ein Brom- Atom, eine Ci- bis C4-Kohlenwasserstoff-Gruppe, vorzugsweise eine Methyl-Gruppe oder eine Ethylgruppe, besonders bevorzugt eine Methyl-Gruppe, oder eine Hydroxyl-Gruppe,
R5 ein Wasserstoffatom, eine Ci- bis C4-Ko hlenwasserstoff-Gruppe oder eine Acetyl-Gruppe, vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder eine Acetyl-Gruppe und am meisten bevorzugt ein Wasserstoffatom,
n eine ganze Zahl ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1 , 2 oder 3, besonders bevorzugt die Zahl 1 oder die Zahl 2 und am meisten bevorzugt die Zahl 2,
und
Mn+ ein n-wertiges Metall-Kation oder ein H+-Kation, vorzugsweise ein H+-Kation, ein einwertiges Metall-Kation eines Alkalimetalls oder ein zweiwertiges Metall-Kation eines Erdalkali-Metalls oder eines Übergangsmetalls, besonders bevorzugt ein H+-Kation, ein Na+- Kation oder ein zweiwertiges Metall-Kation eines Übergangsmetalls der Gruppen 10, 11 oder 12, besonders bevorzugt der Gruppe 12 und am meisten bevorzugt ein Zn2+-Kation darstellen,
wobei der Verfahrensschritt iii) vor, während oder nach dem Verfahrensschritt ii) durchgeführt werden kann, vorzugsweise jedoch nach dem Verfahrensschritt ii) durchgeführt wird (was bedeutet, dass bereits oberflächennachvernetzte, wasserabsorbierende Polymergebilde mit der Verbindung der Struktur I in Kontakt ge- bracht werden).
Im Verfahrensschritt i) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst wasserabsorbierende Polymergebilde bereitgestellt.
Als wasserabsorbierende Polymergebilde werden dabei im Verfahrensschritt i) vorzugsweise Polymere bereitgestellt, welche erhalten wurden durch ein Verfahren umfassend die Verfahrensschritte:
a) radikalische Polymerisation säuregruppen-tragender, ethylenisch ungesättig- ter, gegebenenfalls teilneutralisierter Monomere in Gegenwart eines Vernetzers unter Bildung eines Hydrogels;
b) gegebenenfalls Zerkleinern des Hydrogels;
c) zumindest teilweises Trocknen des gegebenenfalls zerkleinerten Hydrogels unter Erhalt wasserabsorbierender Polymergebilde;
d) gegebenenfalls Zermahlen des so erhaltenen absorbierenden Polymergebildes und absieben auf eine gewünschte Partikelgrößenfraktion; e) gegebenenfalls weitere Oberflächenmodifizierungen der so erhaltenen wasserabsorbierenden Polymergebilde.
Die im Verfahrensschritt a) erfolgende radikalische Polymerisation erfolgt vor- zugsweise in wässriger Lösung, wobei diese wässrige Lösung neben Wasser als Lösungsmittel vorzugsweise
(αl) die ethylenisch ungesättigten, säuregruppen-tragenden Monomeren oder deren Salze, wobei Acrylsäure als säuregruppentragendes Monomer beson- ders bevorzugt ist,
(α2) gegebenenfalls monoethylenisch ungesättigte, mit (αl) copolymerisierbare
Monomere, (α3) den Vernetzer,
(α4) gegebenenfalls ein wasserlösliches Polymer, sowie (α6) gegebenenfalls einen oder mehrere Hilfsmittel
beinhaltet.
Als monoethylenisch ungesättigte, mit (αl) copolymerisierbare Monomere, was- serlösliche Polymere und Hilfsmittel sind wiederum diejenigen Verbindungen bevorzugt, die bereits eingangs im Zusammenhang mit den in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltenen, wasserabsorbierenden Polymergebilden als mit (αl) copolymerisierbare Monomere, als wasserlösliche Polymere bzw., als Hilfsmittel genannt wurden.
Aus den vorgenannten Monomeren, Comonomeren, Vernetzern, wasserlöslichen Polymeren und Hilfsstoffen lassen sich die wasserabsorbierende Polymergebilde durch verschiedene Polymerisationsweisen herstellen. Beispielsweise sind in diesem Zusammenhang Massepolymerisation, die vorzugsweise in Knetreaktoren wie Extrudern erfolgt, Lösungspolymerisation, Spraypolymerisation, inverse E- mulsionspolymerisation und inverse Suspensionspolymerisation zu nennen. Bevorzugt wird die Lösungspolymerisation in Wasser als Lösungsmittel durchgeführt. Die Lösungspolymerisation kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Aus dem Stand der Technik ist ein breites Spektrum von Variationsmög- lichkeiten hinsichtlich Reaktionsverhältnisse wie Temperaturen, Art und Menge der Initiatoren als auch der Reaktionslösung zu entnehmen. Typische Verfahren sind in den folgenden Patentschriften beschrieben: US 4,286,082, DE 27 06 135, US 4,076,663, DE 35 03 458, DE 40 20 780, DE 42 44 548, DE 43 23 001, DE 43 33 056, DE 44 18 818. Die Offenbarungen werden hiermit als Referenz eingeführt und gelten somit als Teil der Offenbarung.
Die Polymerisation wird wie allgemein üblich durch einen Initiator ausgelöst. Als Initiatoren zur Initiierung der Polymerisation können alle unter den Polymerisationsbedingungen Radikale bildende Initiatoren verwendet werden, die üblicher- weise bei der Herstellung von Superabsorbern eingesetzt werden. Auch eine Initiierung der Polymerisation durch Einwirkung von Elektronenstrahlen auf die po- lymerisierbare, wässrige Mischung ist möglich. Die Polymerisation kann allerdings auch in Abwesenheit von Initiatoren der oben genannten Art durch Einwirkung energiereicher Strahlung in Gegenwart von Photoinitiatoren ausgelöst wer- den. Polymerisationsinitiatoren können in einer Lösung erfindungsgemäßer Monomere gelöst oder dispergiert enthalten sein. Als Initiatoren kommen sämtliche dem Fachmann bekannte in Radikale zerfallende Verbindungen in Betracht. Hierunter fallen insbesondere diejenigen Initiatoren, die bereits in der WO 2004/037903 A2 als mögliche Initiatoren genannt werden.
Besonders bevorzugt wird zur Herstellung der wasserabsorbierenden Polymergebilde ein Redoxsystem bestehend aus Wasserstoffperoxid, Natriumperoxodisulfat und Ascorbinsäure eingesetzt.
Auch die inverse Suspensions- und Emulsionspolymerisation kann zur Herstellung der Polymergebilde angewendet werden. Gemäß diesen Prozessen wird eine wässrige, teilneutralisierte Lösung der Monomeren (αl) und (α2), gegebenenfalls beinhaltend wasserlösliche Polymere und Hilfsstoffe, mit Hilfe von Schutzkolloiden und/oder Emulgatoren in einem hydrophoben, organischen Lösungsmittel dispergiert und durch Radikalinitiatoren die Polymerisation gestartet. Die Vernet- zer sind entweder in der Monomerlösung gelöst und werden mit dieser zusammen dosiert oder aber separat und gegebenenfalls während der Polymerisation zugefügt. Gegebenenfalls erfolgt die Zugabe eines wasserlöslichen Polymeren (α4) als Pfropfgrundlage über die Monomerlösung oder durch direkte Vorlage in die 01- phase. Anschließend wird das Wasser azeotrop aus dem Gemisch entfernt und das Polymerisat ab filtriert.
Weiterhin kann sowohl bei der Lösungspolymerisation als auch bei der inversen Suspensions- und Emulsionspolymerisation die Vernetzung durch Einpolymerisa- tion des in der Monomerlösung gelösten polyfunktionellen Vernetzers und/oder durch Reaktion geeigneter Vernetzer mit funktionellen Gruppen des Polymeren während der Polymerisationsschritte erfolgen. Die Verfahren sind beispielsweise in den Veröffentlichungen US 43 40 706, DE 37 13 601, DE 28 40 010 und WO 96/05234 Al beschrieben, deren entsprechende Offenbarung hiermit als Referenz eingeführt wird.
Die bei der Lösungspolymerisation oder der inversen Suspensions- und Emulsionspolymerisation im Verfahrensschritt a) erhaltenen Hydrogele werden im Verfahrensschritt c) zumindest teilweise getrocknet.
Insbesondere im Falle der Lösungspolymerisation ist es jedoch bevorzugt, dass die Hydrogele vor der Trocknung zunächst in einem zusätzlichen Verfahrensschritt b) zerkleinert werden. Dieses Zerkleinern erfolgt durch dem Fachmann bekannte Zerkleinerungsvorrichtungen, wie etwa einem Fleischwolf.
Die Trocknung des Hydrogels erfolgt vorzugsweise in geeigneten Trocknern oder Öfen. Beispielhaft seien Drehrohröfen, Wirbelbetttrockner, Tellertrockner, Pad- deltrockner oder Infrarottrockner genannt. Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Trocknung des Hydrogels im Verfahrensschritt c) bis zu einem Wassergehalt von 0,5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 10 Gew.-% erfolgt, wobei die Trocknungstemperaturen üb Ii- cherweise in einem Bereich von 100 bis 200°C liegen.
Die im Verfahrensschritt c) erhaltenen, zumindest teilweise getrockneten wasserabsorbierenden Polymergebilde können, insbesondere dann, wenn sie durch Lösungspolymerisation erhalten wurden, in einem weiteren Verfahrensschritt d) noch zermahlen und auf die eingangs genannte Wunschkorngröße abgesiebt werden. Das Zermahlen der getrockneten, wasserabsorbierenden Polymergebilde erfolgt vorzugsweise in geeigneten, mechanischen Zerkleinerungs Vorrichtungen, wie etwa einer Kugelmühle.
Im Anschluss an die Trocknung der Hydrogele und der gegebenenfalls erfolgten weiteren Konfektionierung der getrockneten wasserabsorbierenden Polymergebilde können diese in einem weiteren Verfahrenschritt e) im Oberflachenbereich modifiziert werden (ausgenommen von der im Verfahrensschritt e) durchgeführten Oberflächenmodifizierung ist die im nachfolgenden noch eingehender be- schriebene Oberflächennachvernetzung gemäß Verfahrensschritt ii) und die Behandlung mit der Verbindung der Struktur I im Verfahrensschritt iii)).
Als bevorzugte Modifizierungsmaßnahme sei hier das in Kontakt bringen des Außenbereiches der Polymergebilde mit einer Verbindung enthaltend Al +-Ionen vor, während oder nach, vorzugsweise nach der Oberflächennachvernetzung gemäß Verfahrensschritt iii) zu nennen. Dabei ist es bevorzugt, dass die Verbindung enthaltend Al3+-Ionen in einer Menge in einem Bereich von 0,01 bis 30 Gew. -%, besonders bevorzugt in einer Menge in einem Bereich von 0,05 bis 20 Gew. -% und darüber hinaus bevorzugt in einer Menge in einem Bereich von 0,1 bis 5 Gew. -%, jeweils bezogen auf das Gewicht der wasserabsorbierenden Polymer- gebilde, mit den wasserabsorbierenden Polymergebilden in Kontakt gebracht wird.
Das in Kontakt bringen des Außenbereiches der wasserabsorbierenden Polymer- gebilde mit der Al3+-Ionen enthaltenden Verbindung erfolgt vorzugsweise dadurch, dass das Polymergebilde mit der Verbindung unter trockenen Bedingungen vermischt wird oder aber dadurch, dass die Polymergebilde mit einem Fluid Fi umfassend ein Lösemittel, vorzugsweise Wasser, mit Wasser mischbare organische Lösemittel wie etwa Methanol oder Ethanol oder Mischungen aus mindes- tens zwei davon, sowie die Al -Ionen enthaltende Verbindung in Kontakt gebracht werden, wobei das in Kontakt bringen vorzugsweise durch Besprühen der Polymerteilchen mit dem Fluid Fi und Vermischen erfolgt. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, dass das in Kontakt bringen der Polymergebilde mit dem Fluid Fi enthaltend die Al3+-Ionen enthaltende Verbindung in einem zweistufigen Verfahren erfolgt. Dabei umfasst das zweistufige Verfahren einen ersten Mischvorgang, bei dem eine Vielzahl von Polymergebilden mit dem Fluid Fi vermischt wird, und einem zweiten Mischvorgang, bei dem das Fluid Fi im Inneren der Polymergebilde homogenisiert wird, wobei die Polymergebilde in dem ersten Mischvorgang mit einer Geschwindigkeit gemischt werden, dass die Bewegungsenergie der einzelnen Polymergebilde im Mittel größer ist als die Haftungsenergie zwischen den einzelnen Polymergebilden, und die Polymergebilde in dem zweiten Mischvorgang mit einer geringeren Geschwindigkeit als im ersten Mischvorgang durchmischt werden.
Durch die Behandlung der Polymergebilde mit dem Fluid Fi beinhaltend die Al - Ionen enthaltende Verbindung durch das vorstehend beschriebene, zweistufige Verfahren können Polymergebilde mit verbesserten Absorptionseigenschaften erhalten werden.
Vorzugsweise ist dabei die Al3+-Ionen enthaltende Verbindung ohne Berücksichtigung von Kristallwasser in einer Menge in einem Bereich von 0,1 bis 50 Gew. - %, besonders bevorzugt in einer Menge in einem Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Fluids F1, in dem Fluid Fi enthalten. Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Fluid Fi in einer Menge in einem Bereich von 0,01 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge in einem Bereich von 0,05 bis 6 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Polymergebilde, mit den Polymergebilden in Kontakt gebracht wird.
Bevorzugte Al3+-Ionen enthaltenden Verbindungen sind AICI3 x 6H2O, NaAl(SO4)2 x 12 H2O, KA1(SO4)2 x 12 H2O, A12(SO4)3 x 14-18 H2O oder Alumi- niumlactat.
Als weitere Oberflächenmodifizierungsmaßnahme sei an dieser Stelle das in Kontakt bringen der wasserabsorbierenden Polymergebilde mit anorganischen Partikeln, beispielsweise mit feinteiligem Siliziumdioxid, welches vorzugsweise in wässriger Suspension appliziert wird, oder mit Kieselsäureso 1 erwähnt.
Die vorstehend im Verfahrensschritt e) erfolgenden Modifizierungsmaßnahmen, insbesondere die Behandlung mit einer Al3+-Ionen enthaltenden Verbindung, können grundsätzlich auch während der Durchführung der Verfahrensschritte ii) und iii), nach Durchführung der Verfahrensschritte ii) und iii), nach Durchführung des Verfahrensschrittes ii) aber vor der Durchführung des Verfahrensschrittes iii) oder aber nach Durchführung des Verfahrensschrittes iii) aber vor der Durchführung des Verfahrensschrittes ii) erfolgen.
Im Verfahrensschritt ii) erfolgt die Oberflächennachvernetzung des wasserabsorbierenden Polymergebildes, bei der die wasserabsorbierenden Polymergebilde zunächst mit einem Oberflächennachvernetzer in Kontakt gebracht und dann erhitzt werden. Dabei wird der Nachvernetzer insbesondere dann, wenn er unter den Nachvernetzungsbedingungen nicht flüssig ist, vorzugsweise in Form eines FIu- ids F2 umfassend den Nachvernetzer sowie ein Lösungsmittel mit den Polymerteilchen in Kontakt gebracht. Als Lösungsmittel werden dabei vorzugsweise Was- ser, mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel wie etwa Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol oder 1-Butanol oder Mischungen aus mindestens zwei dieser Lösungsmittel eingesetzt, wobei Wasser als Lösungsmittel am meisten bevorzugt ist. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Nachvernetzer in dem Fluid F2 in einer Menge in einem Bereich von 5 bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 50 Gew.-% und am meisten bevorzugt 15 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Fluids F2, enthalten ist.
Das in Kontakt bringen des wasserabsorbierenden Polymergebildes mit dem FIu- id F2 beinhaltend den Nachvernetzer erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise durch gutes Vermischen des Fluids F2 mit dem wasserabsorbierenden Polymergebilde.
Geeignete Mischaggregate zum Aufbringen des Fluids F2 sind zum Beispiel der Patterson-Kelley-Mischer, DRAIS-Turbulenzmischer, Lödigemischer, Ruberg- Mischer, Schneckenmischer, Tellermischer und Wirbelschichtmischer sowie kontinuierlich arbeitende senkrechte Mischer, in denen das Polymergebilde mittels rotierender Messer in schneller Frequenz gemischt wird (Schugi-Mischer). Auch können Mischvorrichtungen eingesetzt werden, in denen das Vermischen des FIu- ids F2 mit dem wasserabsorbierenden Polymergebilde zumindest teilweise in einem sich drehenden Behälter erfolgt. Solche Mischvorrichtungen sind beispielweise von der Firma Lindor, Dordrecht, Niederlande erhältlich und werden beispielsweise unter den Produktbezeichnungen Lindor 70, Lindor 200, Lindor 500, Lindor 750, Lindor 1000, Lindor 1500, Lindor 2000, Lindor 2300, Lindor 4000, Lindor 7000, Lindor 8000, Lindor 12000, Lindor 14000 oder Lindor 25000 vertrieben.
Das wasserabsorbierende Polymergebilde wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren bei der Nachvernetzung vorzugsweise mit höchstens 20 Gew. -%, beson- ders bevorzugt mit höchstens 15 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt mit höchstens 10 Gew. -%, darüber hinaus noch mehr bevorzugt mit höchstens 5 Gew. -% an Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, in Kontakt gebracht und am allermeisten bevorzugt mit weniger als 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des wasserabsorbierenden Polymergebildes.
Bei wasserabsorbierenden Polymergebilden in der Form von vorzugsweise kugelförmigen Teilchen ist es erfindungsgemäß weiterhin bevorzugt, dass das in Kontakt bringen derart erfolgt, dass lediglich der Aussenbereich, nicht jedoch der innere Bereich der teilchenförmigen, wasserabsorbierenden Polymergebilde mit dem Fluid F2 und somit dem Nachvernetzer in Kontakt gebracht werden.
Als Nachvernetzer, die im erfmdungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, werden vorzugsweise Verbindungen verstanden, die mindestens zwei funktionelle Gruppen aufweisen, die mit funktionellen Gruppen eines Polymergebildes in einer Kondensationsreaktion (=Kondensationsvernetzer), in einer Additionsreaktion oder in einer Ringöffnungsreaktion reagieren können oder aber polyvalente Metallkationen, die mittels elektrostatischer Wechselwirkung zwischen dem polyvalenten Metallkation und den funktionellen Gruppen eines Polymergebildes eine Vernetzung des Polymergebildes ermöglichen. Als Nachvernetzer sind im erfindungsgemäßen Verfahren diejenigen bevorzugt, die in WO 2004/037903 A2 als Vernetzer der Vernetzerklassen II und IV genannt wurden.
Unter diesen Verbindungen sind als Nachvernetzer besonders bevorzugt Konden- sationsvernetzer wie beispielsweise Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyethy- lenglykol, Glyzerin, Polyglyzerin, Propylenglykol, Diethanolamin, Triethanola- min, Polyoxypropylen, Oxyethylen-Oxypropylen-Blockcopolymere, Sorbitanfett- säureester, Polyoxyethylensorbitanfettsäureester, Trimethylolpropan, Pentaerytrit, Polyvinylalkohol, Sorbitol, 1, 3-Dioxolan-2-on (Ethylencarbonat), 4-Methyl-l,3- dioxolan-2-on (Propylencarbonat), 4,5-Dimethyl-l,3-dioxolan-2-on, 4,4- Dimethyl- 1 ,3-dioxolan-2-on, 4-Ethyl- 1 ,3-dioxolan-2-on, 4-Hydroxymethyl- 1,3- dioxolan-2-on, l,3-Dioxan-2-on, 4-Methyl-l,3-dioxan-2-on, 4,6-Dimethyl-l,3- dioxan-2-on sowie l,3-Dioxolan-2-on. Nachdem die wasserabsorbierenden Polymergebilde mit dem Nachvernetzer bzw. mit dem Fluid beinhaltend den Nachvernetzer in Kontakt gebracht wurden, werden sie auf eine Temperatur im Bereich von 50 bis 3000C, vorzugsweise 75 bis 275°C und besonders bevorzugt 150 bis 2500C erhitzt, so dass, vorzugsweise wodurch, der Aussenbereich der Polymergebilde im Vergleich zum Innenbereich stärker vernetzt wird (=Nachvernetzung). Die Zeitdauer der Wärmebehandlung wird durch die Gefahr, dass das gewünschte Eigenschaftsprofil der wasserabsorbierenden Polymergebilde infolge von Hitzeeinwirkung zerstört wird, begrenzt.
Im Verfahrensschritt iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die wasserabsorbierenden Polymergebilde mit der Verbindung der Struktur I in Kontakt gebracht, wobei es bevorzugt ist, dass die Reste R1, R2, R3, R4 und R5 ein Wasserstoffatom darstellen, es sich bei der Verbindung der Struktur mithin also um SaIi- cylsäure oder ein Metallsalz der Salicylsäure handelt, wobei der Einsatz von SaIi- cylsäure, Natriumsalicylat und Zinksalicylat besonders bevorzugt und der Einsatz von Zinksalicylat am meisten bevorzugt ist.
Dabei ist es insbesondere bevorzugt, dass die Verbindung der Struktur I in einer Menge in einem Bereich von 0,001 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,05 bis 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt in einer Menge in einem Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der wasserabsorbierenden Polymergebilde, mit den wasserabsorbierenden Polymergebilden in Kontakt gebracht wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verbindung der Struktur I in Form eines Pulvers, beinhaltend Partikel der Struktur I, eingesetzt, wobei es weiterhin bevorzugt ist, dass ein solches Pulver höchstens 25 Gew.-%, noch mehr bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, darüber hinaus bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Verbindung der Struktur I, am meisten bevorzugt jedoch keine vor- zugsweise vereinzelten Partikel beinhaltet, die größer als 700 μm, besonders bevorzugt größer als 500 μm und am meisten bevorzugt größer als 300 μm im Durchmesser sind. Jedoch können in dem Pulver der Verbindung I durchaus auch Agglomerate aus mindestens zwei Partikeln enthalten sein, die größer als 700 μm, 500 μm bzw. 300 μm sind, wobei die Menge dieser Agglomerate durchaus auch größer als 25 Gew.-%, 10 Gew.-% bzw. 5 Gew.-% sein kann. Insbesondere kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass das Pulver der Verbindung der Struktur I zu mindestens 50 Gew.-%, noch mehr bevorzugt zu mindestens 90 Gew.-% und am meisten bevorzugt ausschließlich auf Partikeln mit einem Durchmesser in einem Bereich von 50 bis 800 μm, besonders bevorzugt 50 bis 500 μm und am meisten bevorzugt 50 bis 350 μm basiert.
Das in Kontakt bringen der gegebenenfalls bereits oberflächennachvernetzten, wasserabsorbierenden Polymergebilde mit der Verbindung der Struktur I erfolgt vorzugsweise durch einfaches Vermischen der beiden Komponenten, wobei die Verbindung der Struktur I vorzugsweise in partikulärer Form mit dem wasserabsorbierenden Polymergebilde vermischt wird. Grundsätzlich denkbar ist jedoch auch, die Verbindung der Struktur I in Form einer Lösung oder einer Suspension, beispielsweise in Form einer wässrigen Lösung, mit dem wasserabsorbierenden Polymergebilde zu vermischen. Wie bereist vorstehend ausgeführt, hat sich jedoch insbesondere das Vermischen der Verbindung der Struktur I in partikulärer Form, insbesondere in Form eines Pulvers, mit den wasserabsorbierenden Polymergebilden als vorteilhaft erwiesen.
Geeignete Mischaggregate zum Vermischen der Verbindung der Struktur I und der wasserabsorbierenden Polymergebilde sind beispielsweise der Patterson- Kelley-Mischer, DRAIS-Turbulenzmischer, Lödigemischer, Ruberg-Mischer, Schneckenmischer, Tellermischer und Wirbelschichtmischer sowie kontinuierlich arbeitende senkrechte Mischer, in denen das Polymergebilde mittels rotierender Messer in schneller Frequenz gemischt wird (Schugi-Mischer). Denkbar ist auch hier der bereits im Zusammenhang mit der Oberflächennachvernetzung beschrie- bene Einsatz von Mischvorrichtungen, in denen das Vermischen der pulverförmi- gen Verbindung der Struktur I oder der Lösung beinhaltend Verbindung der Struktur I mit den wasserabsorbierenden Polymergebilden zumindest teilweise in einem sich drehenden Behälter erfolgt.
Nachdem die wasserabsorbierenden Polymergebilde mit der Verbindung der Struktur I in Kontakt gebracht worden sind, kann die so erhaltene wasserabsorbierende Zusammensetzung noch weiteren Modifizierungsmaßnahmen unterworfen werden. Denkbar ist hier insbesondere der Zusatz der eingangs im Zusammen- hang mit der erfmdungsgemäßen Zusammensetzung genannten Binder.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch eine wasserabsorbierende Zusammensetzung, welche durch das vorstehend beschriebene, erfmdungsgemäße Verfahren erhältlich ist.
Es ist besonders bevorzugt, dass die eingangs beschriebene, erfindungsgemäße wasserabsorbierende Zusammensetzung und auch die durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhältliche, erfindungsgemäße wasserabsorbierende Zusammensetzung mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist:
(ßl) eine nach ERT 441.2-02 bestimmte Retention von mindestens 20g/g, vorzugsweise mindestens 25g/g und besonders bevorzugt in einem Bereich von 25 bis 50 g/g;
(ß2) eine (im Falle von Partikeln für die gesamte Partikelgrößenfraktion) nach ERT 442.2-02 bestimmte Absorption gegen einen Druck von 0,7 psi
(50 g/cm2) von mindestens 15 g/g, besonders bevorzugt von mindestens 20 g/g;
(ß3) einen Neutralisationsgrad von höchstens 78 Mol-%, besonders bevorzugt von höchstens 70 Mol-% und mindestens 50 Mol-%; (ß4) eine nach ERT 450.2-02 bestimmte Rieselfähigkeit von mindestens 9 g/sec, besonders bevorzugt von mindestens 9,5 g/sec und am meisten bevorzugt von mindestens 10 g/sec;
(ß5) eine gemäß der hierin beschriebenen Testmethode bestimmte Oberflächen- Spannung von mindestens 60 mN/m, besonders bevorzugt von mindestens
65 mN/m und am meisten bevorzugt von mindestens 70 mN/m.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet auch ein Verbund beinhaltend eine erfindungsgemäße wasserabsorbierende Zusammensetzung oder eine durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältliche, wasserabsorbierende Zusammensetzung und ein Substrat.
Es ist dabei bevorzugt, dass die erfindungsgemäße, wasserabsorbierende Zusammensetzung und das Substrat miteinander fest verbunden sind. Als Substrate sind Folien aus Polymeren, wie beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen oder Polyamid, Metalle, Vliese, Fluff, Tissues, Gewebe, natürliche oder synthetische Fasern, oder andere Schäume bevorzugt. Weiterhin ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Verbund mindestens einen Bereich beinhaltet, welcher die erfindungsgemäße, wasserabsorbierende Zusammensetzung in einer Menge in einem Bereich von etwa 15 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise etwa 30 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt von etwa 50 bis 99,99 Gew.-%, ferner bevorzugt von etwa 60 bis 99,99 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt von etwa 70 bis 99 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des betreffenden Bereichs des Verbundes, beinhaltet, wobei dieser Bereich vorzugsweise eine Größe von mindestens 0,01 cm3, vorzugsweise mindestens 0,1 cm3 und am meisten bevorzugt mindestens 0,5 cm aufweist.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbundes handelt es sich um einen flächenförmigen Verbund, wie er in der WO 02/056812 Al als „absorbent materiell" beschrieben ist. Der Offenbarungsgehalt der WO 02/056812 Al, insbesondere hinsichtlich des genauen Aufbaus des Verbundes, des Flächengewichtes seiner Bestandteile sowie seiner Dicke wird hiermit als Referenz eingeführt und stellt einen Teil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung dar.
Einen weiteren Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben liefert ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundes, wobei die erfmdungsgemäße, wasserabsorbierende Zusammensetzung bzw. die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältliche, wasserabsorbierende Zusammensetzung und ein Substrat und gegebenenfalls ein Zusatzstoff miteinander in Kontakt gebracht werden. Als Substrate werden vorzugsweise diejenigen Substrate eingesetzt, die bereits vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verbund genannt wurden.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben liefert auch ein Verbund erhältlich nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren, wobei dieser Verbund vorzugsweise die gleichen Eigenschaften aufweist wie der vorstehend be- schriebene, erfindungsgemäße Verbund.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Verbund als ein Hygieneartikelcore ausgebildet, das, jeweils bezogen auf das Hygieneartikelcore mindestens 30 Gew.- %, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt mindestens 70 Gew.- % der erfindungsgemäßen wasserabsorbierenden Zusammensetzung und mindestens 1 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 5 Gew.- % und darüber hinaus bevorzugt mindestens 10 Gew.- % des Substrats und gegebenenfalls noch weitere übliche Hilfs- und/oder Haftmittel beinhaltet, wobei die Summe der Gewichtsprozente der einzelnen im Hygieneartikelcore beinhalteten Komponenten an 100 Gew.-% ergibt. Als Substrat im Zusammenhang mit dem Hygieneartikelcore sind besonders Materialien bevorzugt, die zur Fixierung der meist als Teilchen vorliegenden erfmdungsgemäßen superabsorbierenden Zusammensetzung dienen. Hierbei kann es sich um Fasern oder Gewirke oder Gewebe sowie Netze handeln. Es ist weiterhin möglich, dass die beispielsweise als Pulver und damit teilchenförmig vorliegende wasserabsorbierende Zusammensetzung durch ein Haftmittel wie einen Klebstoff mit dem Substrat verbunden ist. Gleichfalls entspricht es einer Ausgestaltung, dass das Substrat so ausgestaltet ist, dass die wasserabsorbierende Zusammensetzung in Ausnehmung des Substrats aufgenommen wird. Übliche, ebenfalls in dem Hygieneartikelcore einarbeitbare Hilfsmittel sind beispielsweise Stoffe, wie kosmetische Stoffe, die die Hautver- träglichkeit erhöhen, Desinfektionsmittel, antimikrobielle Substanzen und dergleichen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung Hygieneartikel, beinhaltend eine flüssigkeitsdurchlässige Oberschicht, eine flüssigkeitsundurchlässige Unterschicht und einen zwischen der Oberschicht und der Unterschicht angeordneten erfindungsgemäßen Verbund. Als Hygieneartikel kommen sowohl Damen- hygieneartikel, Erwachsenen-Inkontinenzprodukte als auch Windeln für Säuglinge, Babys und Kleinkinder in Betracht. Bevorzugt ist es, dass der Hygieneartikel ein vorstehend beschriebenes Hygieneartikelcore beinhaltet. Als flüssigkeits- durchlässige Oberschicht kommen grundsätzlich alle dem Fachmann hierfür bekannten und geeignet erscheinenden Gewebe, Gelege und Gewirklagen, die meist aus Zellstoffen oder Zellstoffderivaten bestehen, die gegebenenfalls mit Kunststoffen wie Polypropylen oder Polyethylen bondiert sind, in Betracht. Auch als flüssigkeitsundurchlässige Unterschicht werden die in der Industrie dem Fach- mann geläufigen meist ebenfalls aus einem Zellstoff oder Zellstoffderivat, - gelege, -gewirk, oder -gestrick bestehenden Vliese eingesetzt, wobei diese im Allgemeinen mit einer Kunststoffschicht, meist aus Polypropylen oder Polyethylen, abgedichtet sind.
Einen weiteren Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben liefern chemische Produkte beinhaltend die erfindungsgemäße, wasserabsorbierende Zusammensetzungen oder einen erfindungsgemäßen Verbund. Bevorzugte chemische Produkte sind insbesondere Schäume, Formkörper, Fasern, Folien, Filme, Kabel, Dichtungsmaterialien, flüssigkeitsaufhehmende Hygieneartikel, insbeson- dere Windeln und Damenbinden, Träger für pflanzen- oder pilzwachstumsregulie- rende Mittel oder Pflanzenschutzwirkstoffe, Zusätze für Baustoffe, Verpackungsmaterialien oder Bodenzusätze.
Auch die Verwendung der erfindungsgemäßen, wasserabsorbierenden Zusammensetzung oder des erfindungsgemäßen Verbundes in chemischen Produkten, vorzugsweise in den vorstehend genannten chemischen Produkten, insbesondere in Hygieneartikeln wie Windeln oder Damenbinden, sowie die Verwendung der Superabsorberpartikel als Träger für pflanzen- oder pilzwachstumsregulierenden Mittel oder Pflanzenschutzwirkstoffe liefern einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben. Bei der Verwendung als Träger für pflanzen- oder pilzwachstumsregulierende Mittel oder Pflanzenschutzwirkstoffe ist es bevorzugt, dass die pflanzen- oder pilzwachstumsregulierende Mittel oder Pflanzenschutzwirkstoffe über einen durch den Träger kontrollierten Zeitraum abgegeben werden können.
Einen Beitrag zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben leistet weiterhin die Verwendung einer Verbindung der Struktur I
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Struktur I
in der
R1, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogen-Atom, beispielsweise ein Chlor-Atom oder ein Brom- Atom, eine Ci- bis C4-Ko hlenwasserstoff-Gruppe, vorzugsweise eine Methyl-Gruppe oder eine Ethylgruppe, besonders bevorzugt eine Methyl- Gruppe, oder eine Hydroxyl-Gruppe,
R5 ein Wasserstoffatom, eine Ci- bis C4-Kohlenwasserstoff-Gruppe oder eine Acetyl-Gruppe, vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder eine Acetyl-
Gruppe und am meisten bevorzugt ein Wasserstoffatom,
n eine ganze Zahl ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1, 2 oder 3, besonders bevorzugt die Zahl 1 oder die Zahl 2 und am meisten bevorzugt die Zahl 2,
und
Mn+ ein n-wertiges Metall-Kation oder ein H+-Kation, vorzugsweise ein H+- Kation, ein einwertiges Metall- Kation eines Alkalimetalls oder ein zweiwertiges Metall-Kation eines Erdalkali-Metalls oder eines Übergangsmetalls, besonders bevorzugt ein H+-Kation, ein Na+-Kation oder ein zweiwertiges Metall- Kationen eines Übergangsmetalls der Gruppen 10, 11 oder 12, besonders bevorzugt der Gruppe 12 und am meisten bevorzugt ein Zn2+- Kation
darstellen,
insbesondere jedoch die Verwendung von Salicylsäure, Natriumsalicylat oder Zinksalicylat und am meisten bevorzugt die Verwendung von Zinksalicylat,
zur Verbesserung der geruchsbindenden Eigenschaften wasserabsorbierender Polymergebilde.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Testmethoden und nicht limitierenden Figuren und Beispielen näher erläutert. Es zeigt die Figur 1 den geruchsbindenden Effekt des erfindungsgemäßen Einsatzes von Zinksalicylat im Falle eines Superabsorbers mit einem Neutralisationsgrad von 55 Mol-% und im Falle eines Superabsorbers mit einem Neutralisations- grad von 75 Mol-%.
TESTMETHODEN
Allgemein
Sofern nicht nachfolgend andere Testmethoden vorgegeben werden, wird auf die dem Fachmann allgemein bekannten und üblich erscheinenden Testmethoden zurückgegriffen, wobei insbesondere Testmethoden der EDANA (European Dia- per and Nonwoven Association) Anwendung finden, die allgemein als „ERT- Methoden" angegeben werden.
Bestimmung der Oberflächenspannung
Bei der Bestimmung der Oberflächenspannung wird analysiert, in welchem Um- fang eine bestimmte Menge an wasserabsorbierender Zusammensetzung, welche unter definierten Bedingungen in einer definierten Menge an 0,9 gew.-%iger NaCl-Lösung suspendiert worden ist, die Oberflächenspannung dieser wässrigen Lösung beeinflusst. Wenn die Oberflächenspannung durch den Geruchsbinder stark reduziert wird, so kann bei einem Einsatz der wasserabsorbierenden Zu- sammensetzung in Hygieneartikeln das Problem des „Rewets" auftreten. Ein „Rewet" führt dazu, dass Körperflüssigkeiten wie etwa Urin, welche bereits von dem Hygieneartikel absorbiert wurden, beispielsweise unter der Einwirkung eines äußeren Druckes wieder freigesetzt werden.
Alle zur Bestimmung der Oberflächenspannung eingesetzten Lösungen werden auf 230C temperiert. Alle Geräte werden vor der Bestimmung ausreichend mit destilliertem Wasser gespült, mit Isopropanol entfettet und kurz über dem Bunsenbrenner mit blauer Flamme getrocknet.
Die Bestimmung der Oberflächenspannung erfolgt mittels der Ringmethode unter Einsatz des Interfacial Tensiometers K8 (Krüss GmbH, Hamburg). Dabei wird ein mit einem Waagesystem verbundener Platinring in die NaCl-Lösung eingetaucht und anschließend langsam wieder herausgezogen, wobei die Kraft bestimmt wird, welche erforderlich ist, um den Ring gegen die Grenzflächenspannung aus der Flüssigkeit herauszuziehen.
a) Konstruktion des Messgerätes
Zwischen 2 Klemmstücke ist ein Torsiondraht gespannt. Über ein Schneckengetriebe kann eine Torsion auf den Draht ausgeübt werden und das Tensiometer im hinteren Teil des Gerätes justiert werden. Das im vorderen Teil befindliche Getriebe ist fest mit einer Nonius-Skala verbunden. An dieser Skala kann der Wert der Grenzflächenspannung direkt in mN/m abgelesen werden. Der Waagebalken ist an dem Torsiondraht unter einem Winkel von 90° angeklemmt. Der Meßkörper wird mit seinem Stift in eine am unteren Ende des senkrechten Armes befindliche Ringaufnahme der
Torsionwaage gesteckt. Der Meßkörper muss an seiner Unterseite vollständig plan sein, um ein gleichzeitiges Angreifen der Kräfte an allen Punkten zu ermöglichen. Durch Verdrehen des Torsiondrahtes wird der Meßkörper aus der Null-Lage ausgelenkt; der Ring wird gehoben oder gesenkt. Die ver- tikale Bewegung des Waagebalkens wird über ein Linsensytem auf einer
Dunkelscheibe abgebildet.
b) Vorbereitung für die Messung
Nach Arretierung der Torsionwaage durch die Schraube, wird der Stift des
Ringes in die Ringaufnahme der Waage gesteckt. Das Flüssigkeitsgefäß wird mittels Chrom-Schwefelsäure gereinigt, in destilliertem Wasser längere Zeit ausgekocht und vor Verwendung mit einem spitzflammigen Bunsenbrenner kurz ausgeflammt. Die zu untersuchende Flüssigkeit (25ml) wird in die erkaltete Glasschale geschüttet und in das Thermostatgefäß gesetzt. Zwischen diesem und dem Tisch sollte ein Abstand von 2cm bestehen. Dieser Abstand wird mittels der Mikrometerschraube eingestellt. Vor jeder Messung ist die Kreisteilung mit Schraube auf 0 zu stellen. Die Beleuchtung ist mit dem Schalter einzuschalten. Nach lösen der Arretierung sollte sich der Lichtzeiger auf der mittleren Linie der Dunkelscheibe einpendeln. Ist dies nicht der Fall, so wird die Nullstellung durch Drehung der an der Rückseite der am Kopfteil befindlichen Schraube nachjustiert. In diesem Zustand schwingt die Waage frei um ihre Null-Lage. Das Instrument ist nun meßbereit.
c) Messung der Oberflächenspannung
Der Thermostatentisch wird mit dem Handrad gehoben, bis der Ring vollständig mit Flüssigkeit bedeckt ist. Mit dem Handrad wird der Tisch vorsichtig gesenkt, bis der Lichtzeiger aufgrund der am Ring wirkenden Grenz- flächenspannung aus der Null-Lage ausgelenkt wird. Durch Drehen der
Schraube gegen den Uhrzeigersinn wird die Torsion des Bandes erhöht und ein Zug auf den Ring ausgeübt. Dabei verschiebt sich der auf der Dunkelscheibenskala zu beobachtende Lichtzeiger nach oben. Mit der Mikrometer- schraube wird der Lichtzeiger durch Senken des Meßgefäßes in die Nullstel- lung zurückgebracht. Man wiederholt diese abwechselnde vorsichtige Erhöhung des Zuges und das darauffolgende Senken des Meßgefäßes so lange, bis der am Ring angreifende Zug die Grenzflächenspannungskräfte völlig überwindet und der Ring aus der Oberfläche nach oben abreißt. Am Nonius der Skala wird die Grenzflächenspannung in 0, 1 mN/m abgelesen.
d) Eichung Das Tensiometer K8 ist mit doppelt destilliertem Wasser bei 200C = 72,6 mN/m geeicht. Sollte sich ein anderer Wert ergeben, so arbeitet man mit einer Korrekturzahl. Misst man für Wasser bei 200C zum Beispiel nicht 72,6 mN/m, sondern 73,0 mN/m, so ist der Korrekturfaktor gleich dem
Quotienten aus theoretischem und abgelesenem Wert.
72,6/73 = 0,994
Mit einem solchen Korreturfaktor sind die abgelesenen Werte zu multiplizieren.
Probenvorbereitung
150 g 0,9 %ige NaCl-Lösung werden in einem 250 ml-Becherglas vorgelegt und mit einem Magnetrührer (200 UpM) gerührt. 2 g des zu prüfenden Produktes werden langsam in die sich bildende Trombe der 0,9 %igen NaCl- Lösung gestreut. Nach beendetem Einstreuen wird die Lösung 3 Minuten gerührt. Anschließend lässt man die Lösung 15 Minuten stehen. 25 ml die- ser Lösung werden mit einer Pipette in das Probengefäß des Tensiometers
K 8 gefüllt und 5 Minuten später die Oberflächenspannung gemessen. Es werden 3 Messungen durchgeführt.
BEISPIELE
Beispiel Ia Bereitstellung eines wasserabsorbierenden Polymergebildes (Verfahrensschritt i))
Eine Monomerenlösung bestehend aus 300 g Acrylsäure, die zu 75 Mol-% mit Natronlauge neutralisiert wurde, 441 g Wasser, 0,9 g PoIy ethylenglyko 1-300-diacrylat und 1,35 g Allyloxypolyethy- lenglykolacrylsäureester, wurde durch Spülen mit Stickstoff vom ge- lösten Sauerstoff befreit und auf die Starttemperatur von 40C abgekühlt. Nach Erreichen der Starttemperatur wurde die Initiatorlösung (0,3 g Natriumperoxydisulfat in 10 g H2O, 0,07 g 35%ge Wasserstoffperoxidlösung in 10 g H2O und 0,015 g Ascorbinsäure in 2 g H2O) zugesetzt. Nachdem die Endtemperatur von ca. 1000C erreicht war, wurde das entstandene Gel gewölft, so dass ein Granulat mit etwa 1 bis 3 mm großen Teilchen erhalten wurde. Der Wassergehalt betrug ca. 50 %. Diese Teilchen wurden bei 15O0C 120 Minuten lang getrocknet. Das getrocknete Polymerisat wurde grob zerstoßen, gemahlen und auf ein Pulver mit einer Partikelgröße von 150 bis 850 μm gesiebt (Pulver A).
Beispiel 2a Oberflächennachvernetzung eines wasserabsorbierenden Polymergebildes (Verfahrensschritt ii))
Zur Nachvernetzung wurden 100g des oben erhaltenen Pulvers A unter kräftigen Rühren mit einer Lösung aus 1 g l,3-Dioxolan-2-on, 3 g Wasser vermischt und anschließend für 30 Minuten in einem Ofen, der auf 1800C temperiert war, erhitzt. Es wurde ein oberflächen- nachvernetztes, wasserabsorbierendes Polymergebilde (Pulver B) er- halten. Beispiel Ib Bereitstellung eines wasserabsorbierenden Polymergebildes (Verfahrensschritt i))
Eine Monomerenlösung bestehend aus 300 g Acrylsäure, die zu 55 Mol-% mit Natronlauge neutralisiert wurde, 491 g Wasser, 0,9 g
PoIy ethylenglyko 1-300-diacrylat und 1,35 g Allyloxypolyethy- lenglykolacrylsäureester wurde durch Spülen mit Stickstoff vom gelösten Sauerstoff befreit und auf die Starttemperatur von 40C abgekühlt. Nach Erreichen der Starttemperatur wurde die Initiatorlösung (0,3 g Natriumperoxydisulfat in 10 g H2O, 0,07 g 35%ge Wasserstoffperoxidlösung in 10 g H2O und 0,015 g Ascorbinsäure in 2 g H2O) zugesetzt. Nachdem die Endtemperatur von ca. 1000C erreicht war, wurde das entstandene Gel gewölft, so dass ein Granulat mit etwa 1 bis 3mm großen Teilchen erhalten wurde. Der Wassergehalt betrug ca. 50 %. Diese Teilchen wurden bei 15O0C 120 Minuten lang getrocknet. Das getrocknete Polymerisat wurde grob zerstoßen, gemahlen und auf ein Pulver mit einer Partikelgröße von 150 bis 850 μm gesiebt (Pulver C).
Beispiel 2b Oberflächennachvernetzung eines wasserabsorbierenden Polymergebildes (Verfahrensschritt ii))
Zur Nachvernetzung wurden 100 g des oben erhaltenen Pulvers C unter kräftigen Rühren mit einer Lösung aus 1 g l,3-Dioxolan-2-on, 3 g Wasser vermischt und anschließend für 30 Minuten in einem O- fen, der auf 1800C temperiert war, erhitzt. Es wurde ein oberflächen- nachvernetztes, wasserabsorbierendes Polymergebilde (Pulver D) erhalten.
Beispiel 3 In Kontakt bringen eines wasserabsorbierenden Polymergebildes mit Zinksalicylat (Verfahrensschritt iii)) Das im Beispiel 2a erhaltene, oberflächennachvernetzte, wasserabsorbierende Polymergebilde (Pulver B) wurde mit verschiedenen Mengen an Zinksalicylat-Pulver (erhalten von der Firma Vertellus Specialties Inc., Indianapolis, USA) vermischt (siehe die Angaben in der nachfolgenden Tabelle 1). Dabei wurden die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen gemäß den Pulvern E und F erhalten:
Als weiterer Vergleich wurde das im Beispiel 2a erhaltene, oberflächennachvernetzte, wasserabsorbierende Polymergebilde (Pulver B) auch mit Zinkrizinoleat nachbehandelt (Pulver G).
Tabelle 1
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Darüber hinaus wurde auch das im Beispiel 2b erhaltene, oberflächennachvernetzte, wasserabsorbierende Polymergebilde (Pulver D) mit verschiedenen Mengen an Zinksalicylat-Pulver vermischt (siehe die Angaben in der nachfolgenden Tabelle 2). Dabei wurden die er- findungsgemäßen Zusammensetzungen gemäß den Pulvern H und I erhalten.
Als weiterer Vergleich wurde das im Beispiel 2b erhaltene, oberflä- chennachvernetzte, wasserabsorbierende Polymergebilde (Pulver D) auch mit Zinkrizinoleat (Pulver J) sowie mit 5 Gew.-% Tego- sorb®A30-Lösung (enthält 15 Gew.-% Zinkrizinoleat; Pulver K) nachbehandelt.
Tabelle 2
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1^ es wurden 5 Gew.-% einer Tegosorb®A30-Lösung, welche 15 Gew.-% Zinkrizinoleat enthält, appliziert.
Den Ergebnissen der Tabellen 1 und 2 ist zu entnehmen, dass der erfindungsgemäße Zusatz des Zinksalicylates das Absorptionsverhal- ten der wasserabsorbierenden Polymergebilde nicht nachteilig beein- flusst.
Beispiel 4 Bestimmung der geruchsbindenden Eigenschaften der erfmdungs- gemäßen Zusammensetzungen
Von den Pulvern B, D, E, G, H, I, J und K wurden die geruchsbindenden Eigenschaften bestimmt.
Die Bestimmung der geruchsbindenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen erfolgte über die Bestimmung der Ammoniakfreisetzung der wasserabsorbierenden Zusammensetzung.
Dazu wurden Proteus
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über Nacht bei 37°C auf Ca- so-Schrägagar angezogen. Pro Röhrchen wurde mit 5 ml künstlichem Urin abgeschwemmt. Die Bakteriensuspenion wurde mit künstlichem Urin und 1 g/l Fleischextrakt sowie 1 g/l Pepton auf einen Keimgehalt von ungefähr 105 KBE/ml eingestellt (KBE = Koloniebildenden Einheiten).
Jeweils 1 g der wasserabsorbierenden Zusammensetzung wurden mit 33 ml des mit Bakterien versetzten, künstlichen Urins enthaltend 1 g/l Fleischextrakt und 1 g/l Pepton versetzt. Als Kontrolle wurde zum einen ein Ansatz ohne eine erfmdungsgemäße Zusammensetzung sowie eine wasserabsorbierende Zusammensetzung ohne Zink- salicylat eingesetzt.
Die Gefäße wurden mit einem Gummistopfen, durch dessen Boh- rung ein Dräger-Diffusionsröhrchen geführt wurde, verschlossen und bei 37°C in einem Brutschrank inkubiert Der freigesetzte Ammoniak wurde in ppm x h gemessen. Die Anfangskeimzahl (gemessen in KBE) des Urins wurde durch das Ausplattieren geeigneter Verdünnungen auf Nährmedienplatten bestimmt. Für die Ammoniakfreisetzung wurde der Mittelwert aus zwei Ansätzen errechnet.
Die geruchsbindenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Pulver E, H und I sowie der Vergleichsprodukte B, D, G, J und K sind der Figur 1 zu entnehmen. Dieser Figur kann entnommen werden, dass insbesondere die Kombination eines nur zu 55 Mol-% teilneutrali- sierten, wasserabsorbierenden Polymergebildes mit 1 Gew.-% Zink- salicylat zu einer wasserabsorbierenden Zusammensetzung führt, die auch nach 17 Stunden kein Ammoniak freisetzt. Darüber hinaus kann der Figur 1 entnommen werden, dass eine Einsatz-Menge von 0,5 Gew.-% Zinksalicylat zu einer stärkeren Verzögerung der Am- moniak-Freisetzung führt als ein Einsatz von 1 Gew.-% Zinkrizino- leat. Auch führt eine Einsatz-Menge von 0,5 Gew.-% Zinksalicylat zu einer Verzögerung der Ammoniak-Freisetzung, die vergleichbar ist mit der Verzögerung bei einem Einsatz von 0,75 Gew.-% Zinkri- zinoleat, welches in Form der Tegosorb A30-Dispersion appliziert wurde. Mithin kann Zinksalicylat im Vergleich zu dem aus dem
Stand der Technik bekannten Zinkrizinoleat in geringeren Mengen eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Eine wasserabsorbierende Zusammensetzung, beinhaltend wasserabsorbierende Polymergebilde sowie eine Verbindung der Struktur I
Figure imgf000045_0001
Struktur I
in der
R1, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogen- Atom, eine Ci- bis C4-
Kohlenwasserstoff-Gruppe oder eine Hydroxyl-Gruppe,
R5 ein Wasserstoffatom, eine Ci- bis C4-Ko hlenwasserstoff-Gruppe oder eine Acetyl-Gruppe, n eine ganze Zahl ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1,
2 oder 3, und
Mn+ ein n-wertiges Metall-Kation oder ein H+-Kation darstellen.
Die wasserabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei R1, R2, R3 und R4 ein Wasserstoffatom, n gleich 2 und Mn+ ein zweiwertiges Metall-Kation eines Übergangsmetalls sind.
3. Die wasserabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei
Mn+ das Zn 2+ -Kation ist.
4. Die wasserabsorbierende Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wasserabsorbierende Zusammensetzung erhältlich ist durch das in Kontakt bringen wasserabsorbierender PoIy- mergebilde mit der Verbindung der Struktur I.
5. Die wasserabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 4, wobei die Verbindung der Struktur I in einer Menge in einem Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wasserabsorbierenden Polymergebilde, mit den wasserabsorbierende Polymergebilden in Kontakt gebracht wird.
6. Die wasserabsorbierende Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wasserabsorbierenden Polymergebilde auf teilneutralisierten, vernetzten Polyacrylaten basieren.
7. Die wasserabsorbierende Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wasserabsorbierenden Polymergebilde einen Innenbereich und einen den Innenbereich umgebenden Aussenbe- reich aufweisen, wobei der Aussenbereich einen höheren Vernetzungsgrad aufweist als der Innenbereich.
8. Die wasserabsorbierende Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung der Struktur I in Form eines Pulvers in der wasserabsorbierenden Zusammensetzung enthalten ist.
9. Die wasserabsorbierende Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei das Pulver der Verbindung der Struktur I über einen Binder auf der Oberfläche der wasserabsorbierenden Polymergebilde immobilisiert ist.
10. Ein Verfahren zur Herstellung einer wasserabsorbierenden Zusammensetzung, beinhaltend die Verfahrensschritte: i) Bereitstellen eines wasserabsorbierenden Polymergebildes; ii) Nachvernetzung des wasserabsorbierenden Polymergebildes; ii) in Kontakt bringen des wasserabsorbierenden Polymergebildes mit einer Verbindung der Struktur I
Figure imgf000047_0001
Struktur I
in der
R1, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogen- Atom, eine Ci- bis C4-Kohlenwasserstoff-Gruppe oder eine Hydroxyl-Gruppe, R5 ein Wasserstoffatom, eine Ci- bis C4-Ko hlenwasserstoff- Gruppe oder eine Acetyl-Gruppe, n eine ganze Zahl ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1, 2 oder 3, und
Mn+ ein n-wertiges Metall-Kation oder ein H+-Kation darstellen, wobei der Verfahrensschritt iii) vor, während oder nach dem Verfahrensschritt ii) durchgeführt werden kann.
11. Das Verfahren nach Anspruch 10, wobei R1, R2, R3 und R4 ein Wasserstoffatom und Mn+ ein zweiwertiges Metall-Kation eines Übergangsmetalls sind.
12. Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei Mn+ das Zn2+-Kation ist.
13. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die im Ver- fahrensschritt i) bereitgestellten, wasserabsorbierenden Polymergebilde aufteilneutralisierten, vernetzten Polyacrylaten basieren.
14. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Verbindung der Struktur I in einer Menge in einem Bereich von 0,001 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wasserabsorbierenden
Polymergebilde, eingesetzt wird.
15. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Verbindung der Struktur I im Verfahrensschritt iii) in Form eines Pulvers einge- setzt wird.
16. Wasserabsorbierende Zusammensetzung, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15.
17. Wasserabsorbierende Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 16, wobei die wasserabsorbierende Zusammensetzung mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist: (ßl) eine nach ERT 441.2-02 bestimmte Retention von mindestens
20g/g; (ß2) eine (im Falle von Partikeln für die gesamte Partikelgrößenfraktion) nach ERT 442.2-02 bestimmte Absorption gegen einen Druck von 0,7 psi (50 g/cm2) von mindestens 15 g/g; (ß3) einen Neutralisationsgrad von höchstens 78 Mo 1-%; (ß4) eine nach ERT 450.2-02 bestimmte Rieselfähigkeit von mindestens 9 g/g; (ß5) eine gemäß der hierin beschriebenen Testmethode bestimmte Oberflächenspannung von mindestens 60 mN/m.
18. Ein Verbund, beinhaltend eine wasserabsorbierende Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 16 oder 17 und ein Substrat.
19. Ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundes, wobei eine wasserabsorbierende Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 16 oder 17 und ein Substrat und gegebenenfalls ein Hilfsmittel miteinander in Kontakt gebracht werden.
20. Ein Verbund, erhältlich nach einem Verfahren gemäß Anspruch 19.
21. Schäume, Formkörper, Fasern, Folien, Filme, Kabel, Dichtungsmateria- lien, flüssigkeitsaufhehmende Hygieneartikel, Träger für pflanzen- und pilzwachstumregulierende Mittel, Verpackungsmaterialien, Bodenzusätze oder Baustoffe, beinhaltend die wasserabsorbierende Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 16 oder 17 oder den Verbund nach Anspruch 18 oder 20.
22. Verwendung der wasserabsorbierenden Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 16 oder 17 oder des Verbunds nach Anspruch 18 oder 20 in Schäumen, Formkörpern, Fasern, Folien, Filmen, Kabeln, Dichtungsmaterialien, flüssigkeitsaufnehmenden Hygieneartikeln, Trä- gern für pflanzen- und pilzwachstumregulierenden Mitteln, Verpackungsmaterialien, Bodenzusätzen, zur kontrollierten Freisetzung von Wirkstoffen oder in Baustoffen.
23. Die Verwendung einer Verbindung der Struktur I
Figure imgf000050_0001
Struktur I
in der
R1, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sein können und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogen- Atom, eine Ci- bis C4- Kohlenwasserstoff-Gruppe oder eine Hydroxyl-Gruppe, R5 ein Wasserstoffatom, eine Ci- bis C4-Ko hlenwasserstoff-Gruppe oder eine Acetyl-Gruppe, n eine ganze Zahl ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1, 2 oder 3, und
Mn+ ein n-wertiges Metall-Kation oder ein H+-Kation darstellen, zur Verbesserung der geruchsbindenden Eigenschaften wasserabsorbierender Polymergebilde.
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