СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОПОГЛОЩАЮЩИХ ПОЛИМЕРНЫХ ЧАСТИЦ С ВЫСОКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ ПУТЕМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ КАПЕЛЬ МОНОМЕРНОГО РАСТВОРА Российский патент 2012 года по МПК C08F20/04 A61L15/22 

Изобретение относится к способу получения водопоглощающих полимерных частиц с высокой проницаемостью путем полимеризации капель мономерного раствора, содержащего мономеры, имеющие кислотные группы, в окружающей капли газовой фазе, причем мономерный раствор содержит многоатомные катионы и полимерные частицы имеют средний диаметр, по меньшей мере, 150 мкм.

Получение водопоглощающих полимерных частиц описывают в монографии «Modern Superabsorbent Polymer Теhnology», F.L.Buvhholz und A.T.Graham, Wiley-VCH, 1998, страницы 71-103.

Водопоглощающие полимеры применяют в виде продуктов, поглощающих водные растворы, для получения пеленок, тампонов, гигиенических прокладок и других предметов санитарии и гигиены, но также и в виде водоудерживающих средств в сельскохозяйственном садоводстве.

Свойства водопоглощающих полимеров можно регулировать через коэффициент сшивания. С растущим коэффициентом сшивания повышается прочность геля и снижается поглотительная емкость. Это значит, что с растущим поглощением под давлением (AUL) уменьшается емкость центрифугального удержания (CRC) (для слишком высоких коэффициентов сшивания также снова уменьшается поглощение под давлением).

Водопоглощающие полимерные частицы, в общем, дополнительно сшивают для улучшения потребительских свойств, таких как, например, перенос жидкости в набухший гелевый слой (SFC) в пеленках и поглощение под давлением (AUL). Благодаря этому повышается только коэффициент сшивания поверхности частиц, вследствие этого можно, по меньшей мере, частично разделить поглощение под давлением (AUL) и емкость центрифугального удержания (CRC). Данное дополнительное сшивание можно проводить в водной гелевой фазе. Однако предпочтительно поверхность размолотых и просеянных полимерных частиц (основной полимер) покрывают дополнительным сшивателем, термически дополнительно сшивают и сушат. Пригодными для этого сшивателями являются соединения, которые содержат, по меньшей мере, две группы, которые можно связывать с карбоксилатными группами гидрофильных полимеров ковалентными связями.

Стадии полимеризации и сушки могут быть объединены путем распылительной полимеризации. Дополнительно величину частиц можно установить путем подходящего проведения способа в определенных границах.

Получение водопоглощающих полимерных частиц путем полимеризации капель мономерного раствора описывают, например, в европейской заявке на патент EP 0348180, международной заявке WO 96/40427, патенте США 5269980, немецких заявках на патент DE 10314466, DE 10340253 и DE 102004024437, а также более ранних немецких заявках на патент под номерами 102005002412.2 и 102006001596.7.

В немецких заявках на патент DE 102004042946, DE 102004042948 и DE 102004042955, а также более ранних немецких заявках на патент под номерами 102005019398.6 описывают получение сгустителей путем распылительной полимеризации.

Задачей предложенного изобретения является разработка способа получения водопоглощающих полимерных частиц с высокой проницаемостью, то есть высокой передачей жидкости через набухший гелиевый слой.

Решением данной задачи является способ получения водопоглощающих полимерных частиц путем полимеризации капель мономерного раствора, содержащего

а) по меньшей мере, один этилен-ненасыщенный мономер, имеющий группы кислот,

б) по меньшей мере, один сшиватель,

в) по меньшей мере, один инициатор,

г) воду,

в окружающей капли газовой фазе, отличающийся тем, что мономерный раствор содержит многоатомные катионы и полимерные частицы имеют средний диаметр, по меньшей мере, 150 мкм.

Водопоглощающие полимерные частицы, полученные согласно предложенному способу, имеют проницаемость (SFC) обычно, по меньшей мере, 5×10^-7 см³ с/г, предпочтительно, по меньшей мере, 15×10^-7 см³ с/г, предпочтительно, по меньшей мере, 35×10^-7 см³ с/г, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 50×10^-7 см³ с/г, в высшей степени предпочтительно, по меньшей мере, 120×10^-7 см³ с/г. Проницаемость (SFC) водопоглощающих полимерных частиц составляет обычно меньше чем 500×10^-7 см³ с/г.

Водопоглощающие полимерные частицы, полученные согласно предложенному способу, имеют емкость центрифугального удержания (CRC) обычно, по меньшей мере, 10 г/г, предпочтительно, по меньшей мере, 15 г/г, предпочтительно, по меньшей мере, 20 г/г, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 25 г/г, в высшей степени предпочтительно, по меньшей мере, 30 г/г. Емкость центрифугального удержания (CRC) водопоглощающих полимерных частиц составляет обычно меньше чем 50 г/г.

Пригодными многоатомными катионами являются, например, двухатомные катионы, такие как катионы цинка, магния, кальция и стронция, трехатомные катионы, такие как катионы алюминия, железа, хрома, редкоземельных элементов и марганца, четырехатомные катионы титана и циркония. Предпочтительными являются, по меньшей мере, трехатомные катионы. В качестве противоионов возможны хлорид, бромид, сульфат, гидросульфат, карбонат, гидрокарбонат, нитрат, фосфат, гидрофосфат, дигидрофосфат и карбоксилат, такие как ацетат и лактат. Предпочтительными являются соли алюминия, как, например, сульфат алюминия.

Количество многоатомных катионов составляет предпочтительно от 0,001 до 0,25 мас.%, особенно предпочтительно от 0,01 до 0,2 мас.%, в высшей степени предпочтительно от 0,05 до 0,15 мас.%, соответственно в расчете на мономер а).

Причем количество многоатомного катиона выбирают таким образом, чтобы в мономерном растворе не возникали ни помутнения, ни осаждения.

Средний диаметр полимерных частиц составляет предпочтительно, по меньшей мере, 200 мкм, особенно предпочтительно от 250 до 600 мкм, в высшей степени предпочтительно от 300 до 500 мкм, причем диаметр частиц можно определить путем светорассеяния и означает объемно-усредненный средний диаметр. 90% полимерных частиц имеют диаметр предпочтительно от 100 до 800 мкм, особенно предпочтительно от 150 до 700 мкм, в высшей степени предпочтительно от 200 до 600 мкм.

Содержание кислорода в газовой фазе составляет предпочтительно от 0,001 до 0,15 мас.%, особенно предпочтительно от 0,002 до 0,1 мас.%, в высшей степени предпочтительно от 0,005 до 0,05 мас.%.

Наряду с кислородом газовая фаза содержит предпочтительно только инертные газы, то есть газы, которые при реакционных условиях не вмешиваются в полимеризацию, например азот и/или водяной пар.

Мономеры a) предпочтительно являются водорастворимыми, то есть растворимость в воде при температуре 23°C составляет обычно, по меньшей мере, 1 г/100 г воды, предпочтительно, по меньшей мере, 5 г/100 г воды, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 25 г/100 г воды, в высшей степени предпочтительно, по меньшей мере, 50 г/100 г воды, и предпочтительно, по меньшей мере, по одной группе кислот.

Концентрация мономеров a) в мономерном растворе составляет обычно от 2 до 80 мас.%, предпочтительно от 5 до 70 мас.%, особенно предпочтительно от 10 до 60 мас.%.

Пригодными мономерами a) являются, например, этилен-ненасыщенные карбоновые кислоты, такие как акриловая кислота, метакриловая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота и итаконовая кислота. Особенно предпочтительными мономерами являются акриловая кислота и метакриловая кислота. В высшей степени предпочтительной является акриловая кислота.

Доля акриловой кислоты и/или ее солей от общего количества мономеров а) составляет предпочтительно, по меньшей мере, 50 мольн.%, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 90 мольн.%, в высшей степени предпочтительно, по меньшей мере, 95 мольн.%.

Группы кислот мономеров а) обычно частично нейтрализованы, предпочтительно от 25 до 85 мас.%, предпочтительно от 50 до 80 мас.%, особенно от 60 до 75 мас.%, причем можно применять обычные нейтрализаторы, предпочтительно гидроксиды щелочных металлов, оксиды щелочных металлов, карбонаты щелочных металлов или гидрокарбонаты щелочных металлов, а также их смеси. Вместо солей щелочных металлов можно применять также соли аммония. Особенно предпочтительными щелочными металлами являются натрий и калий, однако в высшей степени предпочтительными являются гидроксид натрия, карбонат натрия или гидрокарбонат натрия, а также их смеси. Обычно нейтрализацию получают путем примешивания нейтрализатора в виде водного раствора, в виде расплава или также предпочтительно в виде твердого вещества. Например, может присутствовать гидроксид натрия, с долей воды четко ниже 50% масс, в виде воскообразной массы с температурой плавления выше 23°C. В данном случае дозирование возможно в виде штучного материала или расплава при повышенной температуре.

Мономеры a), в частности акриловая кислота, содержат предпочтительно до 0,025 мас.%, гидрохинонового кислого сложного эфира. Предпочтительными гидрохиноновыми эфирами являются гидрохинонмонометиловый эфир (MEHQ) и/или токоферол.

Под токоферолом понимают соединения следующей формулы

причем R¹ означает водород или метил, R² означает водород или метил, R³ означает водород или метил и R⁴ означает водород или остаток кислоты, имеющий от 1 до 20 атомов углерода.

Предпочтительными остатками R⁴ являются ацетил, аскорбил, сукцинил, никотинил и другие физиологически приемлемые карбоновые кислоты. Карбоновыми кислотами могут быть монокарбоновые кислоты, дикарбоновые кислоты или трикарбоновые кислоты.

Предпочтительным является токоферол, где R¹=R²=R³=метил, в частности рацемический альфа-токоферол. R¹ особенно предпочтительно является водородом или ацетилом. В частности, предпочтительным является RRR-альфа-токоферол.

Мономерный раствор содержит предпочтительно максимум 130 мас. частей на миллион, особенно предпочтительно максимум 70 мас. частей на миллион, предпочтительно, по меньшей мере, 10 мас. частей на миллион, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 30 мас. частей на миллион, в частности около 50 мас. частей на миллион, гидрохинонового кислого сложного эфира, соответственно в расчете на акриловую кислоту, причем в качестве акриловой кислоты принимают во внимание соли акриловой кислоты. Для получения мономерного раствора можно применять, например, акриловую кислоту с соответствующим содержанием гидрохинонового кислого сложного эфира.

Сшивателями b) являются соединения, имеющие, по меньшей мере, две радикально полимеризуемые группы, которые можно радикально полимеризовать по полимерной сети. Пригодными сшивателями b) являются, например, этиленгликольдиметакрилат, диэтиленгликольдиакрилат, аллилметакрилат, триметилолпропантриакрилат, триаллиламин, тетрааллилоксиэтан, такие как, например, описывают в европейской заявке на патент EP 0530438, диакрилаты и триакрилаты, такие как, описывают в европейских заявках на патент EP 0547847, EP 0559476, EP 0632068, международных заявках WO 93/21237, WO 03/104299, WO 03/104300, WO 03/104301 и в немецкой заявке на патент DE 10331450, смешенные акрилаты, которые наряду с группами акрилатов содержат этиленненасыщенные группы, как описывают в немецких заявках на патент DE 10331456 и DE 10355401, или смеси сшивателей, такие как, например, описывают в немецких заявках на патент DE 19543368, DE 19646484, международных заявках WO 90/15830 и WO 02/32962.

Пригодными сшивателями b) являются, в частности, N,N'-метиленбисакриламид и N,N'-метиленбисметакриламид, сложные эфиры ненасыщенных монокарбоновых кислот или поликарбоновых кислот на основе полиолов, такие как диакрилат или триакрилат, например бутандиол- или этиленгликольдиакрилат или бутандиол- или этиленгликольдиметакрилат, а также триметилолпропантриакрилат и соединения аллила, такие как аллил(мет)акрилат, триаллилцианурат, сложный диаллиловый эфир малеиновой кислоты, сложный полиаллиловый эфир, тетрааллилоксиэтан, триаллиламин, тетрааллилэтилендиамин, сложный аллиловый эфир фосфорной кислоты, а также производные винилфосфоновой кислоты, такие как, например, описывают в европейской заявке на патент EP 0343427. Кроме того, пригодными сшивателями b) являются простой пентаэритритолдиаллиловый эфир, пентаэритритолтриаллиловый эфир и пентаэритритолтетрааллиловый эфир, простой полиэтиленгликольдиаллиловый эфир, простой этиленгликольдиаллиловый эфир, простой глицериндиаллиловый эфир и глицеринтриаллиловый эфир, простой полиаллиловый эфир на основе сорбитола, а также их этоксилированные варианты. В предложенном согласно изобретению способе применяют ди(мет)акрилаты полиэтиленгликолей, причем применяемый полиэтиленгликоль имеет молекулярную массу между 300 и 1000.

Однако особенно предпочтительными сшивателями b) являются диакрилаты и триакрилаты 3-15-кратно этоксилированного глицерина, 3-15-кратно этоксилированного триметилолпропана, 3-15-кратно этоксилированного триметилолэтана, в частности диакрилаты и триакрилаты 2-6-кратно этоксилированного глицерина или триметилолпропана, 3-кратно пропоксилированного глицерина или триметилолпропана, а также 3-кратно смешенного этоксилированного или пропоксилированного глицерина или триметилолпропана, 15-кратно этоксилированного глицерина или триметилолпропана, а также 40-кратно этоксилированного глицерина, триметилолэтана или триметилолпропана.

В высшей степени предпочтительными сшивателями b) являются этерифицированные с акриловой кислотой или метакриловой кислотой до диакрилатов или триакрилатов многократно этоксилированные и/или пропоксилированные глицерины, такие как, например, описаные в международной заявке WO 03/104301. Особенно предпочтительными являются диакрилаты и/или триакрилаты 3-10-кратно этоксилированного глицерина. В высшей степени предпочтительными являются диакрилаты или триакрилаты 1-5-кратно этоксилированного и/или пропоксилированного глицерина. Больше всего предпочтительными являются триакрилаты 3-5-кратно этоксилированного и/или пропоксилированного глицерина. Они отличаются особенно низкими содержаниями остатков (типично меньше 10 мас. частей на миллион) в водопоглощающем полимере, и водные экстракты, таким образом, полученного водопоглощающего полимера имеют почти неизменное поверхностное напряжение (типично, по меньшей мере, 0,068 Н/м) имеют одинаковую температуру по сравнению с водой.

Мономерный раствор содержит типично, по меньшей мере, 0,2 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, 0,6 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, 0,8 мас.%, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 1,5 мас.%, в высшей степени предпочтительно, по меньшей мере, 3,0 мас.%, сшивателя b), соответственно в расчете на мономер a).

В качестве инициаторов c) можно применять все соединения, распадающиеся при полимеризационных условиях на радикалы, например пероксиды, гидропероксиды, пероксид водорода, персульфаты, азосоединения и так называемые окислительно-восстановительные инициаторы. В некоторых случаях предпочтительно применять смеси различных инициаторов, например смеси из перекиси водорода и пероксодисульфата натрия или калия. Смеси из пероксида водорода и пероксодисульфата натрия можно применять в любом соотношении.

Особенно предпочтительными инициаторами c) являются азоинициаторы, такие как, 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид и 2,2'-азобис[2-(5-метил-2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид, и фотоинициаторы, такие как 2-гидрокси-2-метилпропиофенон и 1-[4-(2-гидроксиэтокси)-фенил]-2-гидрокси-2-метил-1-пропан-1-он, окислительно-восстановительные инициаторы, такие как персульфат натрия/гидроксиметилсульфиновая кислота, пероксодисульфат аммония/гидроксиметилсульфиновая кислота, перекись водорода/гидроксиметилсульфиновая кислота, персульфат натрия/аскорбиновая кислота, пероксодисульфат аммония/аскорбиновая кислота и перекись водорода/аскорбиновая кислота, фотоинициаторы, такие как 1-[4-(2-гидроксиэтокси)-фенил]-2-гидрокси-2-метил-1-пропан-1-он, а также их смеси.

Инициаторы применяют в обычных количествах, например, в количествах от 0,001 до 5 мас.%, предпочтительно от 0,01 до 1 мас.%, в расчете на мономеры a).

Предпочтительные ингибиторы полимеризации для оптимального воздействия нуждаются в растворенном кислороде. Поэтому мономерный раствор перед полимеризацией освобождают от растворенного кислорода путем инертизации, то есть протекания инертным газом, предпочтительно азотом. Предпочтительно содержание кислорода в мономерном растворе перед полимеризацией понижают меньше чем 1 мас. часть на миллион, особенно предпочтительно меньше чем 0,5 мас. частей на миллион.

Ингибиторы полимеризации также можно удалять путем поглощения, например, на активированном угле.

Мономерный раствор для полимеризации по каплям добавляют в газовую фазу.

Полимеризация происходит в каплях мономерного раствора предпочтительно в гомогенной фазе, причем остаются не принятыми во внимание негомогенности, обусловленные суспендированной неорганической солью. Это означает, что мономерный раствор является гомогенным и что мономерный раствор остается гомогенным также во время полимеризации. Полимер во время полимеризации может набухать, но не выпадать в осадок и образовывать вторую фазу в каплях. В противном случае в каждой капле возникают полимерные центры, которые во время сушки агломератов образуют очень маленькие первичные частицы. Целью предложенного согласно изобретению способа является получение соответственно одной первичной частицы на каплю. Поэтому мономеры а) и сшиватель b) выбирают таким образом, что возникающий полимер набухает в водной фазе капли.

Поэтому предложенный согласно изобретению способ предпочтительно проводят в присутствии гидрофобного инертного растворителя. Гидрофобными, инертными растворителями являются практически все не смешиваемые с водой жидкости, которые не участвуют в полимеризации, то есть не содержат никаких полимеризуемых групп. Не смешиваемые с водой означает, что растворимость гидрофобного растворителя в воде составляет меньше чем 5 г/100 г, предпочтительно меньше чем 1 г/100 г, особенно предпочтительно меньше чем 0,5 г/100 г.

При добавлении по каплям мономерный раствор добавляют в газовую фазу при образовании капель. Добавление по каплям мономерного раствора можно проводить, например, с помощью пластины капельника.

Пластинами капельника являются пластины с, по меньшей мере, одним сверленым отверстием, причем жидкость поступает через сверленое отверстие сверху. Пластины капельника или жидкости можно передвигать с помощью колебаний, вследствие чего на обратной стороне пластины капельника на сверленом отверстии получают идеальную монодисперсную капельную цепочку.

Число и величину сверленых отверстий выбирают согласно желаемой емкости и величины капель. Причем диаметр капель составляет обычно 1,9-кратный диаметр сверленого отверстия. При этом важно, что добавляемая по каплям жидкость не слишком быстро поступает через сверленое отверстие или потеря давления через сверленое отверстие не слишком велика. В противном случае жидкость не капает, а поток жидкости разрывается (разбрызгивается) вследствие высокой кинетической энергии. Капельник работает в зоне потока ламинарного распада струи, то есть число Рейнольдса в расчете на пропускную способность на сверленое отверстие и диаметр сверленого отверстия предпочтительно меньше чем 2000, предпочтительно меньше 1000, особенно предпочтительно меньше 500, в высшей степени предпочтительно меньше 100. Потеря давления через сверленое отверстие составляет предпочтительно меньше чем 2,5 бар, особенно предпочтительно меньше чем 1,5 бар, в высшей степени предпочтительно меньше чем 1 бар.

Пластины капельника имеют обычно, по меньшей мере, одно, предпочтительно, по меньшей мере, 10, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 50, и обычно до 10000, предпочтительно до 5000, особенно предпочтительно до 1000, сверленых отверстий, причем сверленые отверстия распределены обычно равномерно по пластине капельника, предпочтительно в так называемый треугольный крутой подъем, то есть соответственно три сверленых отверстия образуют углы равностороннего треугольника.

Диаметр сверленых отверстий согласовывают с желаемым размером капель.

Может быть предпочтительно помещать пластины капельника на основание, причем основание также имеет сверленые отверстия. Причем сверленые отверстия основания имеют больший диаметр, чем сверленые отверстия пластины капельника, и расположены таким образом, что при каждом сверленом отверстии пластины капельника находится с ним концентрическое сверленое отверстие основания. Данное расположение способствует быстрому изменению пластины капельника, например, чтобы получить капли других размеров.

Тем не менее, добавление по каплям также можно проводить с помощью пневматических калибровочных отверстий, вращения, разрезания струи или быстро управляемых микроклапанных насадок.

В пневматических калибровочных отверстиях струю жидкости вместе с газовым потоком пропускают через заслонку. Количеством газа можно оказывать воздействие на диаметр струи жидкости и таким образом на диаметр капель.

При капании путем вращения жидкость поступает через отверстия вращающегося диска. Благодаря воздействующей на жидкость центробежной силе отрываются капли определенного размера. Капание путем вращения описывают, например, в немецкой заявке на патент DE 4308842 и патенте США US 6338438.

Тем не менее, выходящую струю жидкости также можно с помощью вращающегося ножа разрезать на определенные сегменты. Каждый сегмент образует затем одну каплю.

При применении микроклапанных насадок получают непосредственно капли с определенным объемом жидкости.

Предпочтительно газовая фаза в виде газа-носителя течет через реакционное пространство. Причем газ-носитель направляют в прямотоке или в противотоке к свободно падающим каплям мономерного раствора через реакционное пространство, предпочтительно в прямотоке. Предпочтительно газ-носитель после прохождения, по меньшей мере, частично, предпочтительно до, по меньшей мере, 50%, особенно предпочтительно до, по меньшей мере, 75%, возвращают в реакционное пространство в виде циркулирующего газа. Обычно часть газа-носителя извлекают после каждого прохождения, предпочтительно до 10%, особенно предпочтительно до 3%, в высшей степени предпочтительно до 1%.

Полимеризацию проводят предпочтительно в ламинарном газовом потоке. Ламинарным газовым потоком является газовый поток, в котором отдельные слои потока не смешиваются, а двигаются параллельно. Критерием для условий потоков является число Рейнольдса (Re). Ниже критического числа Рейнольдса (Re_крит) 2300 газовый поток является ламинарным. Число Рейнольдса ламинарного газового потока составляет предпочтительно меньше чем 2000, особенно предпочтительно меньше чем 1500, в высшей степени предпочтительно меньше чем 1000. Нижним граничным случаем ламинарного потока инертного газа является статическая атмосфера инертного газа (Re=0), то есть инертный газ не подается непрерывно.

Скорость газа предпочтительно устанавливают таким образом, что поток в реакторе является направленным, например, не существует никакого общего направления потока встречного конвекционного завихрения, и составляет, например, от 0,1 до 2 м/с, предпочтительно от 0,5 до 1,8 м/с, предпочтительно от 1 до 1,5 м/с.

Газ-носитель целесообразно предварительно нагревают перед реактором до реакционной температуры.

При термически индуцируемой полимеризации реакционная температура предпочтительно составляет от 70 до 250°C, особенно предпочтительно от 100 до 220°C, в высшей степени предпочтительно от 120 до 200°C.

Реакцию можно проводить при пониженном давлении или при повышенном давлении, пониженное давление до 100 мбар является предпочтительным относительно атмосферного давления.

Реакционный отработанный газ, то есть газ-носитель, покидающий реакционное пространство, можно охлаждать, например, в теплообменнике. Причем конденсируют воду и непревращенный мономер а). Затем реакционный отработанный газ можно снова нагреть, по меньшей мере, частично и в виде циркулирующего газа вернуть в реактор. Часть реакционного отработанного газа можно вывести и заменить свежим газом-носителем, причем содержащуюся в реакционном отработанном газе воду и непревращенный мономер а) можно отделить и вернуть.

Особенно предпочтительным является тепловое объединение, то есть часть отходящего тепла при охлаждении отработанного газа применяют для нагревания циркулирующего газа.

Реакторы можно сопутствующе нагревать. Причем сопутствующее нагревание регулируют таким образом, что температура поверхности находится по меньше мере 5°C выше внутренней температуры реактора и надежно предотвращает конденсацию стенок реактора.

Реакционный продукт можно извлекать из реактора обычным способом, например, в нижней части через шнековый транспортер, и сушат, при необходимости, до желаемой остаточной влажности и до желаемого содержания остаточных мономеров.

Разумеется, затем можно дополнительно сшивать полимерные частицы для следующего улучшения характеристик.

Подходящими дополнительными сшивателями являются соединения, которые содержит, по меньшей мере, две группы, которые могут образовать ковалентные связи с карбоксилатными группами гидрогеля.

Подходящими соединениями являются, например, соединения алкоксисилила, полиазиридины, полиамины, полиамидоамины, соединения диглицидила или полиглицидила, такие как описывают в европейских заявках на патент EP 0083022, EP 0543303 и EP 0937736, дисфункциональные или полифункциональные спирты, такие как описывают в немецких заявках на патент DE 3314019, DE 3523617 и европейской заявке на патент EP 0450922, или β-гидроксиалкиламиды, такие как описывают в немецкой заявке на патент DE 10204938 и в патенте США US 6239230.

Далее в качестве пригодных дополнительных сшивателей описывают в немецкой заявке на патент DE 4020780 циклические карбонаты, в немецкой заявке на патент DE 198075022 оксазолидон и его производные, такие как 2-гидроксиэтил-2-оксазолидон, в немецкой заявке на патент DE 19807992 бис-2-оксазолидиноны и поли-2-оксазолидиноны, в немецкой заявке на патент DE 19854573 2-оксотетрагидро-1,3-оксазин и его производные, в немецкой заявке на патент DE 19854574 N-ацил-2-оксазолидоны, в немецкой заявке на патент DE 10204937 циклические мочевины, в немецкой заявке на патент DE 10334584 бициклические амидацеталы, в европейской заявке на патент EP 1199327 оксетаны и циклические мочевины и в международной заявке WO 03/031482 морфолин-2,3-дион и его производные.

Предложенный согласно изобретению способ способствует получению водопоглощающих полимерных частиц с высокой проницаемостью (SFC) и высокой емкостью центрифугального удержания (CRC). Для данной комбинации свойств до настоящего времени обязательности требовалась стадия дополнительного сшивания.

Следующим объектом предложенного изобретения являются водопоглощающие полимерные частицы, которые получают согласно предложенному способу.

Предложенные согласно изобретению водопоглощающие полимерные частицы имеют содержание гидрофобного растворителя типично меньше чем 0,005 мас.%, предпочтительно меньше чем 0,002 мас.%, особенно предпочтительно меньше чем 0,001 мас.%, в высшей степени предпочтительно меньше чем 0,0005 мас.%. Содержание гидрофобного растворителя можно определить с помощью газохроматографического анализа, например с помощью технологии Head-Space.

Полимерные частицы, которые получают путем обратной суспензионной полимеризации, содержат обычно еще около 0,01 мас.% гидрофобного растворителя, применяемого в качестве реакционной среды.

Предложенные согласно изобретению водопоглощающие полимерные частицы имеют содержание поверхностно-активных веществ типично меньше чем 1 мас.%, предпочтительно меньше чем 0,5 мас.%, особенно предпочтительно меньше чем 0,1 мас.% в высшей степени предпочтительно меньше чем 0,05 мас.%.

Полимерные частицы, которые получают путем обратной суспензионной полимеризации, содержат обычно еще около 1 мас.% поверхностно-активного вещества, применяемого для стабилизации суспензии.

Предложенные согласно изобретению водопоглощающие полимерные частицы являются приблизительно круглыми, то есть полимерные частицы имеют среднюю сферичность типично, по меньшей мере, 0,84, предпочтительно, по меньшей мере, 0,86, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 0,88, в высшей степени предпочтительно, по меньшей мере, 0,9. Сферичность определяют (SPHT) определяют как

,

причем A означает площадь поперечного сечения и U означает периметр поперечного сечения полимерных частиц. Средняя сферичность является среднеобъемной сферичностью.

Среднюю сферичность можно определить, например, с помощью системы, анализирующей изображения Camsizer® (Retsch Technolgy GmbH; Германия):

Для измерения продукт засыпают через воронку и транспортируют с помощью вибрационного желоба-дозатора к загрузочной шахте. В то время как частицы выпадают на светящуюся стенку, они выборочно охватываются камерой. Составленные изображения оцениваются программным обеспечением соответственно выбранным параметрам.

Для характеристики округлости привлекают измеренную величину, обозначенную в программе как сферичность. Указаны средние, взвешенные по объему сферичности, причем объем частиц устанавливают через эквивалентный диаметр xc_мин. Для определения эквивалентного диаметра xc_мин измеряют соответственно самый длинный размер хорды для в целом 32 различных пространственных направлений. Эквивалентный диаметр zc_мин наименьший из этих 32 хорд. Эквивалентный диаметр xc_мин соответствует размеру ячеек сита, которые частицы еще могут проходить прямо. Для обнаружения частиц применяют так называемую камеру с ПЗС-зумом (CAM-Z). Для управления вибрационным желобом-дозатором долю покрытия поверхности задают 0,5%.

Полимерные частицы с относительно низкой сферичностью получают путем обратной суспензионной полимеризации, если полимерные частицы агломерируют во время или после полимеризации.

Водопоглощающие полимерные частицы, полученные путем обычной полимеризации в растворе (гелиевой полимеризации), после сушки измельчают и отсеивают, причем получают неправильные полимерные частицы. Средняя сферичность данных полимерных частиц составляет между около 0,72 и около 0,78.

Кроме того, предложенное изобретение относится к применению так называемых сшитых водопоглощающих полимерных частиц в предметах санитарии и гигиены. Предметы санитарии и гигиены могут быть построены, как указано ниже:

(A) верхнее водопроницаемое покрытие

(B) нижний водонепроницаемый слой

(C) ядро, находящееся между (A) и (B), содержащее

от 10 до 100 мас.%, предложенных согласно изобретению водопоглощающих полимерных частиц от 0 до 90 мас.% гидрофильного волокна

предпочтительно от 30 до 100 мас.%, предложенных согласно изобретению водопоглощающих полимерных частиц, от 0 до 70 мас.% гидрофильного волокна, особенно предпочтительно от 50 до 100 мас.%, предложенных согласно изобретению полимерных частиц, от 0 до 50 мас.% гидрофильного волокна

наиболее предпочтительно от 70 до 100 мас.%, предложенных согласно изобретению водопоглощающих полимерных частиц, от 0 до 30 мас.% гидрофильного волокна в высшей степени предпочтительно от 90 до 100 мас.%, предложенных согласно изобретению водопоглощающих полимерных частиц, от 0 до 10 мас.%, гидрофильного волокна

(D) при необходимости, слой ткани, находящийся непосредственно выше и ниже ядра (C) и

(E) при необходимости, впитывающий слой, находящийся между (A) и (C).

Причем под предметами санитарии и гигиены понимают, например, прокладки от недержания мочи и штаны от недержания мочи для взрослых или пеленки для грудных детей.

Под водопроницаемым покрытием (A) подразумевают слой, который имеет непосредственный контакт с кожей. Причем материал для этого состоит из обычных синтетических или полусинтетических волокон или пленки из полиэфира, полиолефинов, вискозных волокон или натуральных волокон, таких как хлопок. В случае нетканых материалов волокна, как правило, соединяют с помощью связующих средств, таких как полиакрилаты. Предпочтительными материалами являются полиэфир, вискоза или ее смеси, полиэтилен и полипропилен. Примеры водопроницаемых слоев описывают в международной заявке WO 99/57355, европейской заявке на патент EP 1023883.

Водонепроницаемый слой (В) состоит, как правило, из пленки их полиэтилена или полипропилена.

Ядро (C) содержит наряду с предложенными согласно изобретению водопоглощающими частицами гидрофильное волокно. Под гидрофильным нужно понимать то, что водные жидкости быстро распределяются через волокно. Обычным для этого волокном является целлюлоза, модифицированная целлюлоза, вискоза, полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат. Особенно предпочтительны волокна целлюлозы, такие как техническая целлюлоза. Волокна, как правило, имеют диаметр от 1 до 200 мкм, предпочтительно от 10 до 100 мкм. Более того, волокна имеют минимальную длину 1 мм.

Структура и форма пеленок, в общем, известны и описаны, например, в международной заявке WO 95/26209, страница 66, строка 34 до страницы 69, строка 11, в немецкой заявке на патент DE 19604601, европейских заявках на патент EP 0316518 и EP 0202127. В общем пеленки и другие предметы санитарии и гигиены также описываются в международной заявке WO 00/65084, в частности на страницах 6-15, в международной заявке WO 00/65348, в частности на страницах 4-17, в международной заявке WO 00/35502, в частности на страницах 3-9, немецкой заявке на патент DE 19737434 и в международной заявке WO 98/08439. Предметы санитарии и гигиены для женской гигиены описывают в следующих литературных источниках. В них могут применяться предложенные согласно изобретению водопоглощающие полимерные частицы. Литературные источники по предметам женской гигиены: международная заявка WO 95/24173: Absorption Article for Controlling Odour, международная заявка WO 91/11977: Body Fluid Odour Control, европейская заявка на патент ЕР 0389023: Absorbent Sanitary Articles, международная заявка WO 94/25077: Odour Control Material, международная заявка WO 97/01317: Absorbent Hygienic Article, международная заявка WO 99/18905, европейская заявка на патент ЕР 0834297, патенты США 5762644, 5895381, международные заявки WO 98/57609, WO 00/65083, WO 00/69485, WO 00/69484, WO 00/69481, патент США US 6123693, EP 1104666, международные заявки WO 01/24755, WO 01/00115, европейская заявка на патент EP 0105373, международная заявка WO 01/41692, европейская заявка на патент EP 1074233. Тампоны описывают в следующих документах: международных заявках WO 98/48753, WO 98/41179, WO 97/09022, WO 98/46182, WO 98/46181, WO 01/43679, WO 01/43680, WO 00/61052, европейской заявке на патент ЕР 1108408, международной заявке WO 01/33962, немецкой заявке на патент DE 10020662, международных заявках WO 01/01910, WO 01/01908, WO 01/01909, WO 01/01906, WO 01/01905, WO 01/24729. Изделия от недержания мочи описывают в следующих документах: Disposable Absorbent Article for Incontinent Individuals: европейская заявка на патент EP 0311344 описание страницы 3-9, Disposable Absorbent Article: европейская заявка на патент EP 0850623, Absorbent Article: международная заявка WO 95/26207, Absorbent Article: европейская заявка на патент EP 0894502, Dry Laid Fibrous Structure: европейская заявка на патент ЕР 0850616, международные заявки WO 98/22063, WO 97/49365, европейские заявки на патент EP 0903134, EP 0887060, EP 0887059, EP 0887058, EP 0887057, EP 0887056, EP 0931530, международные заявки WO 99/25284, WO 98/48753. Предметы женской гигиены и изделия от недержания мочи описывают в следующих документах: Catamenial Device: международная заявка WO 93/22998 описание страницы 26-33, Absorbent Members for Body Fluids: международная заявка WO 95/26209 описание страницы 36-69, Disposable Absorbent Article: международная заявка WO 98/20916 описание страницы 13-24, Improved Composite Absorbent Structures: европейская заявка на патент EP 0306262 описание страницы 3-14, Body Waste Absorbent Article: международная заявка на патент WO 99/45973. Данные ссылки настоящим обязательно входят в описание данного изобретения.

Дополнительно к вышеописанным предложенным согласно изобретению водопоглощающим полимерным частицам в поглощающей композиции согласно предложенному изобретению находятся композиции, которые содержат предложенные согласно изобретению водопоглощающие полимерные частицы или на которых эти частицы зафиксированы. Пригодна любая композиция, которая может служить носителем предложенным согласно изобретению водопоглощающим полимерным частицам и, более того, может быть интегрирована в поглощающий слой. Большое количество таких составов уже известно. Композиция для создания предложенных согласно изобретению водопоглощающих полимерных частиц может быть, например, матрицей волокон, которая состоит из смеси целлюлозного волокна (airlaid web, wet laid web) или из синтетических полимерных волокон (meltblown web, spunbonded web), или из смешанного волокнистого блока из целлюлозных волокон и синтетических волокон. Возможные волокна подробно описываются в последующей главе. Процесс airlaid web описывают в международной заявке WO 98/28478. Кроме того, для создания водопоглощающих полимерных частиц можно применять пены с открытыми порами или подобные. Альтернативно, такая композиция может возникнуть вследствие слияния двух отдельных слоев, причем образуется одна или лучше множество камер, которые содержат предложенные согласно изобретению водопоглощающие полимерные частицы. Такая система камер подробно описана в европейской заявке на патент EP 0615736 страница 7, строка 26 и сл.

В данном случае, по меньшей мере, один из обоих слоев должен быть водопроницаемым. Второй слой может быть или водопроницаемым или водонепроницаемым. В качестве слоистого материала можно применять тонкую ткань или прочие ткани, пены с закрытыми или открытыми порами, перфорированные пленки, эластомеры или ткани из волокон. Если поглощающий состав состоит из композиции слоев, слоистый материал должен иметь пористую структуру, чьи размеры пор достаточно маленькие, чтобы задержать предложенные согласно изобретению водопоглощающие полимерные частицы. Вышеуказанные примеры для композиций поглощающего состава включают также ламинаты (слоистые материалы) из, по меньшей мере, двух слоев со встроенными и зафиксированными между ними предложенными согласно изобретению водопоглощающими полимерными частицами.

В общем, существует возможность фиксировать частицы гидрогеля внутри поглощающего ядра для улучшения так называемой сухой надежности и влажной надежности. Под сухой надежностью и влажной надежностью понимают способность встраивать водопоглощающие полимерные частицы в поглощающий состав таким образом, что они выдерживают внешние воздействия сил как во влажном, так и в сухом состоянии и это не приводит к сдвигам или выходу способного к эффективному набуханию полимера. Под воздействиями сил, прежде всего, понимают механические нагрузки, такие как обнаруживаемые в движении при ношении предметов санитарии и гигиены, или же весовую нагрузку, под которой находятся предметы санитарии и гигиены, прежде всего в случаях недержания мочи. Для фиксации существует множество возможностей, которые известны специалисту в данной области. Примеры, такие как фиксация путем тепловой обработки, добавления адгезивов, термопластов, связующих материалов, описаны в международной заявке WO 95/26209, со страницы 37, строка 36 до страницы 41, строка 14. Упомянутые разделы, таким образом, являются составляющей данного изобретения. Методы повышения стойкости к влагостойкости также находятся в международной заявке WO 00/36216.

Также абсорбирующая композиция может состоять из носителя, такого как, например, полимерная пленка, на которой фиксируют водопоглощающие полимерные частицы. Фиксацию можно проводить как одностороннее, так и двухстороннее. Носитель может быть водопроницаемым или водонепроницаемым.

В вышеуказанных рецептурах поглощающей композиции предложенные согласно изобретению водопоглощающие полимерные частицы вводят с массовой долей от 10 до 100 мас.%, предпочтительно от 30 до 100 мас.%, особенно предпочтительно от 50 до 100 мас.%, в частности предпочтительно от 70 до 100 мас.%, и в высшей степени предпочтительно от 90 до 100 мас.%, в расчете на всю массу композиции водопоглощающих полимерных частиц.

В основе строения предложенного согласно изобретению поглощающего состава лежат разнообразные волокна, которые применяют в виде волоконной сетки или матрицы. Включенными согласно предложенному изобретению являются как волокна натурального происхождения (модифицированные или немодифицированные), так и синтетические волокна.

Подробный обзор примеров волокон, которые можно применять в предложенном изобретении, имеется в международной заявке WO 95/26209, страница 28, строка 9 до страницы 36, строка 8. Упомянутый раздел является составляющим данного изобретения.

Примеры целлюлозных волокон включают такие волокна, которые обычно применяют для поглощающих продуктов, таких как клочки целлюлозы и целлюлоза типа хлопка. Материалы (древесины хвойных пород или древесины лиственных пород), способы получения химической целлюлозы, полухимической целлюлозы, химико-термической механической целлюлозы (СТМР) и способы отбеливания не являются специально ограниченными. Таким образом, применяют, например, природные целлюлозные волокна, такие как хлопок, лен, шелк, шерсть, джут, этилцеллюлоза и ацетат целлюлозы.

Пригодные синтетические волокна получают из поливинилхлорида, поливинилфторида, политетрафторэтилена, поливинилиденхлорида, соединений полиакрила, таких как ORLON®, поливинилацетата, полиэтилвинилацетата, растворимого или нерастворимого поливинилового спирта. Примеры синтетических волокон включают термопластичные полиолефиновые волокна, такие как полиэтиленовые волокна (PULPEX®), полипропиленовые волокна и полиэтилен-полипропилен-двухкомпонентные волокна, полиэфирные волокна, такие как полиэтилентерефталатные волокна (DA-CRON или KODEL®), сополиэфир, поливинилацетат, полиэтилвинилацетат, поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, полиакрилаты, полиамиды, сополиамиды, полистирол и сополимеры вышеназванных полимеров, а также двухкомпонентные волокна из сополимера полиэтилентерефталат-полиэтилен-изофталат, полиэтилвинилацетат/полипропилен, полиэтилен/сложный полиэфир, полипропилен/сложный полиэфир, сополиэфир/сложный полиэфир, полиамидные волокна (нейлон), полиуретановые волокна, полистирольные волокна и полиакрилонитриловые волокна. Предпочтительными являются полиолефиновые волокна, волокна сложного полиэфира и их двухкомпонентные волокна. Более предпочтительными являются склеенные в тепле двухкомпонентные волокна из полиолефина типа «оболочка-ядро» и типа «сторона на сторону» из-за их исключительной устойчивости формы после поглощения жидкости.

Названные синтетические волокна применяют предпочтительно в комбинации с термопластичными волокнами. При термической обработке последние мигрируют частично в матрицу присутствующего волокна и таким образом при охлаждении представляют место соединения и новые элементы жесткости. Вдобавок добавление термопластичных волокон означает увеличение предложенных размеров пор после последовавшей термической обработки. Таким образом, путем непрерывного добавления термопластичных волокон во время образования поглощающего слоя можно непрерывно увеличивать часть термопластичных волокон до покровного листа, вследствие этого получать также непрерывное увеличение размеров пор. Термопластичные волокна могут образовываться из множества термопластичных полимеров, которые имеют температуру плавления меньше чем 190°C, предпочтительно от 75 до 175°C. При таких температурах не ожидается еще никакого повреждения целлюлозных волокон.

Длины и диаметр вышеописанных синтетических волокон не особенно ограничиваются, и, в общем, можно применять любые волокна с длиной от 1 до 200 мм и диаметром от 0,1 до 100 денье (грамм на 9000 метров). Предпочтительные термопластичные волокна имеют длину от 3 до 50 мм, особенно предпочтительно от 6 до 12 мм. Предпочтительный диаметр термопластичных волокон находится между 1,4 и 10 децитекс, особенно предпочтительно между 1,7 и 3,3 децитекс (грамм на 10000 метров). Форма не является ограниченной особо, и примеры включают тканевую, тонкую цилиндрическую, нарезанную/расслоенную, штапельно-волоконную форму и форму бесконечного волокна.

Волокна в предложенном согласно изобретению поглощающем составе могут быть гидрофильными, гидрофобными или комбинацией из обоих. Согласно определению Robert F.Gould в публикации «Kontaktwinkel, Benetzbarkeit und Adhäsion» («Краевой угол, смачиваемость и адгезия»), American Chemical Society (1964) волокно характеризуют как гидрофильное, если краевой угол между жидкостью и волокном (или его поверхностью) меньше чем 90° или если жидкость стремится к спонтанному растеканию на его поверхности. Оба процесса являются сосуществующими. Напротив, волокно характеризуют как гидрофобное, если образуется контактный угол больше чем 90° и не наблюдают никого растекания.

Предпочтительно применяют гидрофильное волокно. Особенно предпочтительно применяют волокно, которое на стороне основы является слабогидрофильным, а в области вокруг водопоглощающих полимерных частиц является очень сильногидрофильным. В процессе получения путем применения слоев различной гидрофильности достигают градиента, который канализирует попадающую жидкость до гидрогеля, где, в конце концов, происходит поглощение.

Пригодными гидрофильными волокнами для применения в предложенной согласно изобретению поглощающей композиции являются, например, целлюлозные волокна, модифицированные целлюлозные волокна, район, полиэфирные волокна, такие как, например, полиэтилентерефталат (DA-CRON®), и гидрофильный нейлон (HYDROFIL®). Пригодные гидрофильные волокна также можно получать путем гидрофилирования гидрофобных волокон, как, например, обработкой термопластичных волокон, полученных из полиолефинов (например, полиэтилен или полипропилен, полиамиды, полистиролы, полиуретаны и т.д.) поверхностно-активными веществами или кремнием. Исходя из затрат и по причинам доступности, тем не менее, предпочтительно целлюлозное волокно.

Предложенные согласно изобретению водопоглощающие полимерные частицы вводят в описанное волокно. Это может происходить разнообразными способами, например посредством того, что вместе с гидрогелем и волокном создают поглощающий слой в форме матрицы, или посредством введения водопоглощающих полимерных частиц в слои из смеси волокон, где они, в конце концов, фиксируются, с помощью адгезионного средства или ламинирования слоев.

При этом поглощающая и распределяющая жидкость матрица может состоять из синтетического волокна или целлюлозного волокна или смеси из синтетического волокна и целлюлозного волокна, причем соотношение смеси (100-0) синтетическое волокно: (0-100) целлюлозное волокно можно варьировать. Применяемое целлюлозное волокно можно дополнительно химическим способом укреплять для повышения устойчивости формы предметов санитарии и гигиены.

Химическое укрепление целлюлозных волокон может быть достигнуто различными путями. С одной стороны, усиления волокон можно достичь путем добавления пригодных покрытий/пленок для волокон. Такие добавки включают, например, покрытия полиамид-эпихлоргидрин (Kymene® 557 H, Hercules, Inc. Wilmington Delaware, США), полиамидные покрытия (описаны в патенте США 3556932 или в качестве торгового продукта марки Parez® 631 NC, American Cyanamid Co., Stamford, CT, США), покрытия меламин-формальдегид и полиэтилениминовые покрытия.

Химическое усиление целлюлозных волокон может также происходить путем химической реакции. Таким образом, например, добавление пригодных сшивающих веществ может вызывать сшивание, которое происходит внутри волокна. Пригодными сшивающими веществами являются типичные вещества, которые применяют для сшивания мономеров. Включенными, тем не менее, не ограниченными этим, являются диальдегиды, имеющие от 2 до 8 атомов углерода, моноальдегиды с кислотной функциональностью, имеющие от 2 до 8 атомов углерода, и в особенности поликарбоновые кислоты, имеющие от 2 до 9 атомов углерода. Особенными веществами из данного ряда являются, например, глутаровый альдегид, глиоксаль, глиоксиловая кислота, формальдегид и лимонная кислота. Данные вещества взаимодействуют, по меньшей мере, с двумя гидроксильными группами внутри отдельной целлюлозной цепи или между двумя соседними целлюлозными цепями внутри одного целлюлозного волокна. Вследствие сшивания происходит усиление волокон, которые вследствие данной обработки получают более высокую устойчивость формы. Дополнительно к своему гидрофильному характеру данные волокна имеют стандартные комбинации усиления и эластичности. Данное физическое свойство способствует тому, что капиллярная структура сохраняется также при одновременном контакте с жидкостью и компрессионными силами и предотвращают преждевременное смятие.

Химически сшитые целлюлозные волокна известны и описаны в международной заявке WO 91/11162, патентах США US 3224926, 3440135, 3932209, 4035147, 4822453, 4888093, 4898642 и 5137537. Химическое сшивание способствует усилению волокна, что, в конце концов, отражается в улучшенной устойчивости формы всех предметов санитарии и гигиены. Отдельные слои соединяют друг с другом путем методов, известных специалисту в данной области, таких как, например, сплавление путем термической обработки, добавления термоклеев, латексных связующих веществ и т.д.

Примеры способов, при помощи которых получают поглощающий состав, который состоит, например, из носителя, на котором с одной или с обеих сторон фиксируют водопоглощающие полимерные частицы, являются известными и включены данным изобретением, тем не менее, не ограничиваясь этим.

Примеры способов, при которых получают поглощающую композицию, которая состоит, например, из смеси волокон из водопоглощающих полимерных частиц (c), введенных в синтетические волокна (a) и целлюлозные волокна (b), причем соотношение в смеси (100-0) синтетического волокна к (0-100) целлюлозного волокна можно варьировать, включают (1) способ, при котором (a), (b) и (c) смешивают одновременно, (2) способ, при котором смесь из (а) и (b) добавляют в (c), (3) способ, при котором смесь из (b) и (с) смешивают с (a), (4) способ, при котором смесь из (a) и (c) добавляют в (b), (5) способ, при котором (b) и (c) смешивают и непрерывно добавляют (a), (6) способ, при котором (a) и (c) смешивают и непрерывно добавляют (b), и (7) способ, при котором (b) и (c) раздельно добавляют в (a). Из данных примеров предпочтительными являются способы (1) и (5). Устройство, которое применяют в данных способах, особенно не ограничивается, и можно применять обычное устройство, известное специалисту в данной области.

Соответственно полученную поглощающую композицию можно дополнительно подвергать термической обработке, так что в результате получают поглощающий слой с исключительной устойчивостью формы во влажном состоянии. Способ термической обработки не является особенно ограниченным. Примеры включают термическую обработку путем подачи горячего воздуха или инфракрасного излучения. При термической обработке температура находится в области от 60 до 230°C, предпочтительно между 100 и 200°C, особенно предпочтительно между 100 и 180°C.

Продолжительность термической обработки зависит от вида синтетического волокна, его количества и скорости получения предметов санитарии и гигиены. В общем, продолжительность термической обработки составляет между от 0,5 секунд до 3 минут, предпочтительно от 1 секунды до 1 минуты.

Поглощающий состав, в общем, оснащен, например, пропускающим жидкость верхним слоем и не пропускающим жидкость нижним слоем. Кроме того, устанавливают изоляцию для ног и клейкую ленту и таким образом дорабатывают предметы санитарии и гигиены. Материалы и виды пропускающего верхнего слоя и не пропускающего нижнего слоя, а также изоляция для ног и клейкие ленты известны специалисту в данной области и особо не ограничиваются. Примеры находятся в международной заявке WO 95/26209.

Водопоглощающие полимерные частицы испытывают с помощью следующих описанных методов испытаний.

Методы

Измерения нужно проводить, если не указано по другому, при температуре окружающей среды 23±2°C и относительной влажности воздуха 50±10°C. Водопоглощающие полимеры перед измерением хорошо перемешивают.

Передача жидкости (SFC Saline Flow Conductivity)

Передачу жидкости набухшего гелевого слоя при нагрузке под давлением 0,3 пси (2070 Па), как описывают в европейской заявке на патент EP 0640330, определяют как проницаемость гель-лазер набухшего гелевого слоя из суперпоглощающего полимера, причем аппаратуру, описанную в вышеназванной заявке на патент на странице 19 и на Фиг.8, в этом отношении модифицируют, чтобы больше не применять стеклянную фритту (40), поршень (39) состоит из одинакового пластмассового материала как цилиндр (37) и теперь содержит на общей площади контакта равномерно распределенные 21 равновеликих сверленых отверстия. Методика, а также анализ измерения остается неизменным относительно европейской заявки на патент EP 0640330. Пропускную способность регистрируют автоматически.

Передачу жидкости (SFC) рассчитывают, как указано далее:

SFC [см³ с/г]=(Fg(t=0)×L0)/(d×A×WP),

причем Fg(t=0) потока раствора NaCl измеряется в г/с, который получают с помощью линейного регрессионного анализа данных Fg(t) определений потока путем экстраполяции против t=0, LO означает толщину гелевого слоя в сантиметрах, d - плотность раствора NaCl в г/см³, A - площадь гелевого слоя в см² и WP - гидростатическое давление в гелевом слое в дин/см².

Емкость центрифугального удержания (CRC Centrifuge Retention Capacity)

Емкость центрифугального удержания водопоглощающих полимерных частиц определяют согласно испытательному методу №441.2-02 «centrifuge retention capacity», рекомендуемому EDANA (European Disposables and Nonwovens Association).

Указанные значения для емкости центрифугального удержания относятся к безводным водопоглощающим полимерным частицам, то есть измеренные значения исправляют соответственно содержанию воды водопоглощающих полимерных частиц перед измерением. Содержание воды водопоглощающих полимерных частиц определяют согласно испытательному методу №430.2-02 «Moisture content», рекомендуемому EDANA (European Disposables and Nonwovens Association).

Испытательные методы EDANA доступны, например, в European Disposables and Nonwovens Association, Avenue Eugene Plasky 157, B-1030 Брюссель, Бельгия.

Примеры

14,6 кг акрилата натрия (37,5 мас.% раствора в воде) и 1,4 кг акриловой кислоты перемешивают с 28,0 г 15-кратно этоксилированного триметилол-пропантриакрилата и от 0 до 55,9 г сульфата алюминия. Раствор по каплям добавляют в нагретую, заполненную атмосферой азота башню-капельник (180°C, высота 12 м, ширина 2 м, скорость газа 0,1 м/с в прямотоке). Скорость дозирования составляет 16 кг/ч. Капельник имеет 37 сверленых отверстия по 170 мкм. Диаметр пластины капельника составляет 65 мм. Инициатор и фосфат кальция быстро дозируют в мономерный раствор перед капельником отдельно через смеситель Вентури. В качестве инициатора применяют 15 мас.%, раствора 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорида в воде. Скорость дозирования инициирующего раствора составляет 0,224 кг/ч. Температура газа на выходе из башни-капельника составляет 130°C. Средний диаметр частиц полученных полимерных частиц составляет 270 мкм.

Затем полученные водопоглощающие полимерные частицы анализируют. Результаты указывают в таблице.

Влияние многоатомного катиона Пример Количество сульфата алюминия Содержание сульфата алюминия*) CRC (г/г) SFC (10^-7 см³ с/г) 1 0,0 г Нет 39,2 4 2 28,0 г 0,50 мас.% 41,2 7 3 41,9 г 0,75 мас.% 40,4 12 4 55,9 г 1,00 мас.% 39,3 19 *) в расчете на акриловую кислоту

Настоящее изобретение относится к способу получения водопоглощающих полимерных частиц. Описаны водопоглощающие полимерные частицы, причем полимерные частицы имеют среднюю сферичность, по меньшей мере, 0,84, содержание гидрофобного растворителя меньше чем 0,005 мас.%, проницаемость, по меньшей мере, 5×10^-7 см³ c/г и содержат многоатомные катионы. Также описан способ получения указанных выше водопоглощающих полимерных частиц путем полимеризации капель мономерного раствора, содержащего а) по меньшей мере, один этилен-ненасыщенный мономер, имеющий кислотные группы, b) по меньшей мере, один сшиватель, с) по меньшей мере, один инициатор, d) воду, в окружающей капли газовой фазе, отличающийся тем, что мономерный раствор содержит многоатомные катионы и полимерные частицы имеют средний диаметр, по меньшей мере, 150 мкм, причем количество многоатомного катиона выбирают таким образом, чтобы в мономерном растворе не возникали ни помутнения, ни осаждения, и причем процесс осуществляют, при необходимости, в присутствии гидрофобного растворителя. Описано применение указанных выше частиц для получения предметов санитарии и гигиены. Технический результат - получение водопоглощающих частиц с высокой проницаемостью. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.

1. Водопоглощающие полимерные частицы, причем полимерные частицы имеют среднюю сферичность, по меньшей мере, 0,84, содержание гидрофобного растворителя меньше чем 0,005 мас.%, проницаемость, по меньшей мере, 5·10^-7 см³с/г и содержат многоатомные катионы.

2. Полимерные частицы по п.1, отличающиеся тем, что полимерные частицы имеют емкость центрифугального удержания, по меньшей мере, 10 г/г.

3. Полимерные частицы по п.1, отличающиеся тем, что полимерные частицы имеют средний диаметр, по меньшей мере, 200 мкм.

4. Полимерные частицы по п.1, отличающиеся тем, что, по меньшей мере, 90 мас.% полимерных частиц имеют диаметр от 100 до 800 мкм.

5. Полимерные частицы по п.1, отличающиеся тем, что полимерные частицы, по меньшей мере, частично состоят из полимеризуемого этилен-ненасыщенного мономера а), имеющего кислотные группы.

6. Полимерные частицы по п.5, отличающиеся тем, что кислотные группы полимеризуемого мономера а) являются, по меньшей мере, частично нейтрализованными.

7. Полимерные частицы по п.5, отличающиеся тем, что мономер а) до, по меньшей мере, 50 мол.% является акриловой кислотой.

8. Способ получения водопоглощающих полимерных частиц по любому из пп.1-7 путем полимеризации капель мономерного раствора, содержащего
а) по меньшей мере, один этилен-ненасыщенный мономер, имеющий кислотные группы,
b) по меньшей мере, один сшиватель,
c) по меньшей мере, один инициатор,
d) воду,
в окружающей капли газовой фазе, отличающийся тем, что мономерный раствор содержит многоатомные катионы и полимерные частицы имеют средний диаметр, по меньшей мере, 150 мкм, причем количество многоатомного катиона выбирают таким образом, чтобы в мономерном растворе не возникали ни помутнения, ни осаждения, и причем процесс осуществляют при необходимости в присутствии гидрофобного растворителя.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что мономерный раствор содержит от 0,001 до 0,25 мас.% многоатомных катионов в расчете на мономер а).

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что многоатомный катион является, по меньшей мере, трехатомным.

11. Способ по п.8, отличающийся тем, что мономером а) до, по меньшей мере, 50 мол.% является акриловая кислота.

12. Способ по п.8, отличающийся тем, что полимерные частицы имеют средний диаметр, по меньшей мере, 200 мкм.

13. Способ по п.8, отличающийся тем, что, по меньшей мере, 90 мас.% полимерных частиц имеют диаметр от 100 до 800 мкм.

14. Способ по п.8, отличающийся тем, что газ-носитель протекает через реакционное пространство.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что газ-носитель, покидающий реакционное пространство, после прохождения возвращают, по меньшей мере, частично.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что содержание кислорода газа-носителя составляет от 0,001 до 0,15 об.%.

17. Способ по одному из пп.8-16, отличающийся тем, что полученные полимерные частицы сушат и/или дополнительно сшивают на, по меньшей мере, одной следующей стадии способа.

18. Применение полимерных частиц по одному из пп.1-7 для получения предметов санитарии и гигиены.

19. Предметы санитарии и гигиены, содержащие полимерные частицы по одному из пп.1-7.