CH648332A5

CH648332A5 - Verfahren zur herstellung eines saugfaehigen materials und seine verwendung in saugfaehigen artikeln.

Info

Publication number: CH648332A5
Application number: CH9318/80A
Authority: CH
Inventors: Ernest Gordon Muller
Original assignee: Colgate Palmolive Co
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1985-03-15
Also published as: DE3045225C2; GB2067214B; DK160673C; CA1158220A; FR2471999B1; ES497393A0; ES267586U; PT72196A; ZA806948B; IT1142198B; AR241689A1; DK160673B; JPH0366321B2; JPS5697450A; US4333461A; AU536568B2; PT72196B; GB2067214A; BE886685A; FR2471999A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines saugfähigen Materials und seine Verwendung in saugfähigen Artikeln. Diese saugfähigen Artikel sind insbesondere Windeln, Verbandmaterialien und Damenbinden, die die trockenen supersaugfähigen Materialien enthalten und vom Körper ausgeschiedene Flüssigkeiten, wie Urin und Blut, absorbieren können.

Man hat bereits zahlreiche Versuche unternommen, um supersaugfähige Materialien, das heisst Materialien herzustellen, die in der Lage sind, das Vielfache ihres Gewichtes an Wasser oder verschiedenen Körperflüssigkeiten zu absorbieren.

Repräsentativ für die diesbezüglichen Arbeiten in den Vereinigten Staaten von Amerika sind die folgenden Patentschriften:

US-Patentschrift 3 528 421 (Vincent L. Valliancourt und Mitarbeiter), die saugfähige Wegwerfunterlagen für Krankenhauspatienten oder ähnliche Produkte betrifft, die als chemisches Absorptionsmittel wasserfreies Calciumsilikat enthalten; die US-Patentschrift 3 563 243 (Julius A. Lind-quist), die saugfähige Artikel, wie Windeln, Unterlagen und dergleichen zum Gegenstand hat, die als Absorptionsmittel ein hydrophiles Polymeres enthalten; die US-Patentschrift 3 669 103 (Billy Jean Harper und Mitarbeiter), die saugfähige Produkte betrifft, die ein hydrokolloidales polymeres saugfähiges leicht vernetztes Polymeres, wie Poly-N-vinyl-pyrrolidon, Polyvinyltoluolsulfónat, Polysulfethylacrylat u.a. enthalten; die US-Patentschrift 3 686 024 (Robert J. Nankee), die wasserabsorbierende Artikel zum Gegenstand hat, die mit einem mit Wasser aufgequollenen Gel, wie vernetztem partiell hydrolysierten Polyacrylamid überzogen sind; die US-Patentschrift 3 670 731 (Carlyle Harmon), die unter Verwendung wasserlöslicher hydrokolloidaler Zusammensetzungen hergestellte saugfähige Verbände zum Gegenstand hat; die US-Patentschrift 3 783 872 (Paul A. King), die saugfähige Artikel, wie Windeln und dergleichen unter Verwendung unlöslicher Hydrogele als Absorptionsmittel betrifft; die US-Patentschrift 3 898 143 (Per Gunnar Assars-son und Mitarbeiter), die saugfähige Weg werf artikel zum Gegenstand hat, die unter Verwendung von Copolymeren hergestellt werden, die durch Vernetzung mittels energiereicher Strahlen von Polyethylenoxid und mindestens einem anderen wasserlöslichen Polymeren gebildet werden; "die US-Patentschrift 4 055 184 (Hamzeh Karami), die saugfähige Schichten für Wegwerf windeln, Damenbinden, Bandagen und dergleichen unter Verwendung einer festen, feinteiligen Mischung aus hydrolysiertem Stärke-Polyacrylnitril-Pfropf-copolymerem in saurer Form uid einem nicht reizenden und nicht toxischen wasserlöslichen basischen Material betrifft; die US-Patentschrift 4 069 177, die wasserabsorbierende und gejren Urin beständige, stufenweise pfropfpolymerisierte Stärke-Polyacrylnitril Copolymere zum Gegenstand hat; die

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US-Patentschrift 4 076 663 (Fusayoshi Masuda und Mitarbeiter), die Wasser absorbierende Stärkeharze betrifft und die US-Patentschrift 4 084 591 (Toshio Takebe und Mitarbeiter), die saugfähige Materialien für Blut aus Fasern eines niederen alkyl- oder eines niederen hydroxyalkylsubstituierten Zelluloseethers zum Gegenstand hat.

Die in diesen Patentschriften beschriebenen absorptionsfähigen Materialien und Produkte sind, was ihre Anwendung zum Aufsaugen und Zurückhalten von Körperflüssigkeiten, zum Beispiel in Windeln, Damenbinden, Bandagen, Handschuhen, Sportartikeln und dergleichen anbelangt, aufgrund ihrer unzureichenden Absorptionsfähigkeit, eines Zusammenbrechens der Gelstruktur beim Kontakt mit Salzflüssigkeiten, einer Unverträglichkeit mit den absorptionsfähigen Artikeln usw. nicht auf dem Markt eingeführt worden.

In der US-Patentschrift 3 903 889 (David Torr) ist als absorptionsfähige Zusammensetzung für die Anwendung in saugfähigen Artikeln ein Guargummi beschrieben, der mit Boratanion in einer solchen Menge modifiziert ist, die ausreicht, um das bei der Hydratisierung des Guargummis gebildete Gel in einen Komplex zu überführen. Insbesondere ist dort angegeben, dass das Boration in Form eines im wesentlichen wasserunlöslichen Borat freisetzenden Mittels in das saugfähige Produkt eingearbeitet wird, in dem das freie Boration langsam an das absorbierende System abgegeben wird, jedoch nur, nachdem die zu absorbierende wässrige Flüssigkeit in das Produkt selbst eingedrungen ist. Nach dieser Patentschrift kann der modifizierte Guargummi bis zu mindestens dem 20fachen seines Gewichtes an Wasser unter Bildung eines verhältnismässig trockenen nicht klebenden inerten Gels absorbieren.

Man hat jedoch gefunden, dass die meisten der zuvor genannten Materialien, die aus Guargummiarten hergestellten ausgenommen, hochempfindlich gegenüber Salzen sind und die Gele in Gegenwart von Salzen, einschliesslich Natrium-und Kaliumsalzen, zum Beispiel NaCl zusammenbrechen. Ausserdem hat man festgestellt, dass die Absorptionsfähigkeit der Borat modifizierten Guargummiarten nach Torr unzureichend ist und die Absorptions-Gelbildungsgeschwindig-keit für eine praktische Anwendung, insbesondere in einer Wegwerfwindel zu langsam ist.

Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, als absorptionsfähiges Material in saugfähigen Artikeln Teilchen von getrocknetem, mit Borax vernetztem Guargummi als Beispiel für die Klasse der cis-l,2-Diol-polysaccharide zu verwenden, die vor ihrer Einverleibung in die saugfähigen Artikel hergestellt wurden. Dies ist im Gegensatz zu der von Torr beschriebenen Technik, wonach der mit Borax vernetzte Guargummi in situ im saugfähigen Artikel gebildet wird und nur, nachdem die zu absorbierende Flüssigkeit in den saugfähigen Gegenstand eingedrungen ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines saugfähigen Materials in trockener Form ist dadurch gekennzeichnet, dass man ein cis-l,2-Diol-polysaccharid mit Wasser mischt, bis das Polysaccharid hydratisiert ist, zu diesem hydratisierten Polysacharid eine wässrige Lösung, die Borationen enthält, gibt und die derart verdickte gelierte Masse aus hydratisiertem vernetztem Polysaccharid zu einem trockenen Material entwässert.

Erfindungsgemäss wird eine neue Form von trockenen Teilchen von mit Borax vernetztem Polysaccharid, vorzugsweise Guargummi, hergestellt, indem man z.B. Guargummi und Wasser ausreichend lange vermischt, dass der Guargummi zumindest im wesentlichen vollständig hydratisiert wird. Dann wird eine Borationen enthaltende wässrige Lösung zu dem hydratisierten Guargummi gegeben, um diesen zu vernetzten und eine verdickte Masse zu bilden. Anschliessend wird die verdickte Masse vorzugsweise erhitzt, um das enthaltene Wasser abzutreiben. Der trockene vernetzte Guargummi kann dann in Flockenform gebracht oder alternativ in eine sehr feinteilige pulvrige Form übergeführt 5 werden, so dass die Bildung einer Hautbarriere, ein im Torr-Patent beschriebenes Phänomen, nicht zu einem wesentlichen Problem wird. Vorzugsweise wird die verdickte Masse gefriergetrocknet, wodurch der mit Borax vernetzte Guargummi als trockenes poröses Material gewonnen wird, io Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Guargummi in einem wässrigen Medium dispergiert, um eine viskose Lösung von hydratisiertem Guargummi zu erhalten. Die viskose Lösung wird gewöhnlich unter starker Scherkraft gemischt, bis eine einheitliche 15 homogene Lösung erhalten ist. Zu der homogenen Lösung des hydratisierten Guargummis wird vorzugsweise unter Rühren der Lösung Borax oder eine andere Borat freisetzende Verbindung gegeben, bis der hydratisierte Guargummi vernetzt ist und eine verdickte gelierte Masse bildet. Die ver-20 dickte Masse kann in die Form von Schichten gebracht und dann gefriergetrocknet werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren stellt insbesondere absorptionsfähige mit Borax vernetzte Guargummiprodukte zur Verfügung, die in verschiedenen Formen vorliegen kön-25 nen, zum Beispiel als sehr feine pulvrige Materialien, Flok-ken oder poröse gefriergetrocknete Teilchen, ferner saugfähige Artikel, die diese absorbierenden Materialien enthalten.

Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwen-30 dung des erfindungsgemäss hergestellten saugfähigen Materials in Verbindung mit einem elastischen Substrat als Absorptionsmittel für vom menschlichen oder tierischen Körper ausgeschiedene Flüssigkeiten.

Bevorzugt ist das elastische Substrat auf der Seite, die 35 zur Berührung mit am Körper bestimmt ist, mit einer für Flüssigkeiten durchlässigen Decklage überdeckt und insbesondere wird das erfindungsgemäss erhaltene saugfähige Material als Wegwerfwindel verwendet, deren Struktur die gleiche sein kann wie sie herkömmliche Weg werf windeln haben. 40 Bei diesen Windeln befindet sich die obere Lage, die für Flüssigkeiten durchlässig ist, im Kontakt mit dem Körper und ferner weisen sie eine für Flüssigkeiten undurchlässige untere Lage und dazwischen eine saugfähige Schicht auf, aus mit Borax vernetztem Guargummi oder einem saugfähi-45 gen Material, das den mit Borax vernetzten Guargummi enthält. Hinsichtlich der speziellen Strukturen der Wegwerfwindeln wird auf die oben aufgeführten Patentschriften verwiesen. Eine besonders bevorzugte Struktur für einen saugfähigen Artikel ist zum Beispiel in der US-Patentschrift so 4 055 180 beschrieben, in dem eine saugfähige Schicht eine Vielzahl von Taschen oder von Zellen in den Taschen aufweist. Andere saugfähige Artikel, in denen die erfindungsgemäss erhaltenen absorbierenden Materialien besonders vorteilhaft verwendbar sind, umfassen zum Beispiel Damen-55 binden, Bandagen, Sportartikel, Handschuhe, zum Beispiel Arbeitshandschuhe, kosmetische Handschuhe und dergleichen, denen allen gemeinsam ist, dass sie nach einmaligem Gebrauch weggeworfen werden und in Kontakt mit Körperflüssigkeiten, wie Urin, Monatsfluss, Schweiss und derglei-6o chen kommen. Im allgemeinsten Sinne umfasst die Erfindung daher die Herstellung saugfähiger Artikel, in denen die absorbierenden Teilchen des mit Borax vernetzten Polysaccharids, vorzugsweise Guargummi, in einem Substratmaterial enthalten sind, sich auf diesem befinden oder von ihm 65 getragen werden, wobei sich bei der Verwendung des saugfähigen Artikels dieser bevorzugt in Kontakt mit dem Körper des Trägers befindet, so dass die absorbierenden Teilchen entweder direkt mit den ausgeschiedenen Körperflüssigkeiten

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in Kontakt stehen oder nachdem diese eine mit dem Körper in Kontakt stehende Abdecklage passiert haben.

Der als Ausgangsmaterial bevorzugt verwendete Guargummi besteht aus einem im Handel erhältlichen Polysac-charidhydrokolloid, einer Galactomannan-Art, die von der Pflanze cyamposis tetragonoloba erhältlich ist. Ausserdem können als Ausgangsmaterial verschiedene Modifikationen von Guargummi verwendet werden, die bekannt und im Handel erhältlich sind. Geeignete Formen von modifiziertem Guargummi sind die oxydierten, acetylierten, carboxylier-ten, veresterten, methylierten, aminierten, veretherten, sulfa-tierten und phosphatierten Derivate von Guargummi. Ein bevorzugt als Ausgangsmaterial verwendeter modifizierter Guargummi besteht aus carboxymethyliertem hydroxypro-pyliertem Guargummi, der unter der Handelsbezeichnung Jaguar CMHP von der Celanese (Stein-Hall) im Handel erhältlich ist. Besonders geeignete Formen von modifiziertem Guargummi sind ferner carboxymethylmodifizierter Guargummi oder hydroxypropylierte Derivate von Guargummi.

Der bevorzugte Guargummi, insbesondere der modifizierte Guargummi, wird mit ausreichend Wasser vermischt, bis der Guargummi vollständig hydratisiert ist. Man Jtiat gefunden, dass nicht hydratisierter Guargummi durch die Borationen nicht vernetzt wird. Vorteilhaft wird entionisiertes Wasser verwendet. Die Temperatur des Wassers ist nicht besonders kritisch. Im allgemeinen wird jedoch Wasser von Raumtemperatur bis zur Siedetemperatur, vorzugsweise von etwa 50°C bis zur Siedetemperatur für die Hydratisierung verwendet. Die verwendete Menge Wasser ist ebenfalls nicht kritisch und beträgt im allgemeinen von 20 g bis 100 g Wasser je g Guargummi oder modifiziertem Guargummi, vorzugsweise 30 ml bis 80 ml Wasser je g Guargummi oder modifiziertem Guargummi.

Die Wasser-Guargummi Lösung lässt man gewöhnlich ausreichend lange stehen, bis der Guargummi oder der modifizierte Guargummi mindestens im wesentlichen vollständig und vorzugsweise vollständig hydratisiert ist. Im allgemeinen reichen etwa 5 Minuten bis etwa 2 Stunden aus, um den Guargummi vollständig zu hydratisieren. Mengen von etwa 0,5 g bis etwa 20 g Guargummi, vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 10 g je 100 ml Wasser führen zu einer verdickten, viskosen und fliessfähigen Lösung.

Um die für die Entfernung des Wassers aus dem mit Borax vernetzten Guargummi erforderliche Energie möglichst gering zu halten, sollte das Verhältnis Wasser zu Guargummi so niedrig wie möglich sein. Vorzugsweise verwendet man daher die Mindestmenge Wasser für die ausreichende Hydratisierung des Guargummis und lässt dann die Vernetzung und Gelbildung vor sich gehen. Wenn jedoch die Menge Wasser zu gering ist, ist es schwierig, eine vollständige Hydratisierung zu erreichen und die hydratisierte Masse kann zu dick und viskos sein, um die anschliessende Vernetzung zu bewirken. Vorzugsweise werden daher für die Hydratisierung etwa 30 ml bis etwa 70 ml und insbesondere etwa 30 ml bis etwa 50 ml Wasser je g Guargummi verwendet.

Um eine vollständige Hydratisierung des Guargummis zu gewährleisten, kann man den Guargummi unter heftigem Rühren zu entionisiertem Wasser geben. Im allgemeinen ist die Hydratisierungsreaktion verhältnismässig unempfindlich gegen den pH-Wert. Sie erfolgt bei pH-Werten von etwa 2 bis etwa 10 und höher. Am raschesten geht die Hydratisierung jedoch bei pH-Werten von etwa 4 bis etwa 8 und vorzugsweise bei nahezu neutralen oder leicht sauren pH-Werten vor sich. Nach Beendigung der Hydratisierung wird eine wässrige Lösung, die eine Quelle für Borationen enthält, vorzugsweise in so hoher Konzentration wie möglich, zu der Lösung von hydratisiertem Guargummi gegeben,

um diesen zu vernetzen und eine verdickte gelähnliche Masse zu erhalten. Man nimmt an, dass die Vernetzung zwischen den Hydroxylgruppen des hydratisierten Guargummis und den Borationen vor sich geht. Als Quelle für die Borationen kann jedes wasserlösliche Material verwendet werden, das Borationen für die Vernetzung zur Verfügung stellt. Geeignet sind Alkalimetall-, Erdalkalimetall- und Ammoniumsalze von Boratanionen. Brauchbare Boratanionen sind das Tetraborat-, Metaborat- und Perboratanion. Borax (Na^O,. 10H20) stellt die bevorzugte Quelle für Borationen dar. Die Konzentrationen an Borax, als Mass für die Konzentration der Borationen, in der wässrigen Lösung ist nicht besonders kritisch. Im allgemeinen kann die für die Vernetzung erforderliche Konzentration an Borax durch Routineversuche ermittelt oder errechnet werden. Für die meisten Zwecke ist im allgemeinen eine wässrige Lösung mit etwa 0,1 g bis etwa 20 g Borax und vorzugsweise 1 bis 10 g Borax je 100 g Guargummi der viskosen hydratisierten Guargummilösung ausreichend. Im allgemeinen sollte die Konzentration der Borationen so ausgewählt werden, dass ein leichter stöchio-metrischer Überschuss über die Anzahl der vernetzbaren Hydroxylgruppen und andere reaktionsfähige Gruppen des hydratisierten Guargummis vorliegt, da leicht basische pH-Werte die nachfolgende Absorption von Körperflüssigkeiten begünstigen, die selbst leicht sauer sein können. Andere alkalische Substanzen, die die Vernetzungsreaktion nicht beeinträchtigen, können bei der Vernetzungsreaktion zugesetzt werden, um dem vernetzten Guargummi einen leicht alkalischen pH-Wert von zum Beispiel 7,1 bis 9,0 zu verleihen. Beispiele für alkalische Substanzen sind Natriumbicarbonat, Natriumcarbonat, Alkalimetallphosphate, Alkalisalze von organischen Säuren, wie Natrium- oder Kaliumsalze der Zitronensäure, Weinsäure und dergleichen. Die die Borationen enthaltende wässrige Lösung wird dem hydratisierten Guargummi unter ausreichendem Mischen, um eine Homogenisierung zu gewährleisten, rasch zugefügt. Die Temperatur während der Vernetzung ist nicht besonders kritisch, kann aber im allgemeinen Raumtemperatur bis 100°C und vorzugsweise 35 bis 60°C betragen. Entsprechend ist es nicht notwendig, die wässrige Lösimg der Borationen zu erhitzen, oder zu warten, bis der hydratisierte Guargummi abgekühlt ist, bevor man die borationenhaltige Lösung zum hydratisierten Guargummi gibt.

Der pH-Wert während der Vernetzung sollte alkalisch sein, ist aber sonst nicht besonders kritisch. Die Vernetzung verläuft insbesondere bei pH-Werten im Bereich von etwa 7 bis 11 und vorzugsweise von etwa 7,5 bis etwa 9.

Im allgemeinen ist die Vernetzung in etwa 1 bis etwa 24 Stunden beendet, je nach der Temperatur, dem pH-Wert, dem Grad und der Geschwindigkeit des Vermischens, der Konzentration der Borationen und dergleichen. Die Vernetzung ist beendet, wenn sich die Viskosität der gebildeten verdickten gelartigen Masse nicht weiter ändert. Je nach der für die Hydratisierung des Guargummis verwendeten Menge Wasser beträgt die Viskosität des mit Borax vernetzten Guargummis etwa 50.000 . 10~3 Pa.s bis etwa 150.000 . 10-3 Pa.s. Dementsprechend kann der hydratisierte, mit Borax vernetzte Guargummi die Konsistenz eines zusammenhängenden langsam fliessenden Gels haben, über eine erste gelbildende oder Gelierungsstufe, in der die verdickte Masse nicht länger giessfähig ist aber keine Dimensionsbeständigkeit aufweist und sich ausbreitet, wenn sie nicht umgrenzt wird, oder über eine zweite Gelierungsstufe, in der das Gel eine gewisse Dimensionsbeständigkeit besitzt und vorübergehend seine Form behält, aber sich ausbreitet, wenn es kürzere Zeit nicht umgrenzt wird.

Die gebildete verdickte Masse aus hydratisiertem, mit Borax vernetztem Guargummi kann dann durch Erhitzen

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getrocknet werden, bis der Wassergehalt auf etwa 0 bis etwa 20% und vorzugsweise auf etwa 0 bis etwa 15 Gew.-% des getrockneten Produkts verringert ist. Der hydratisierte und vernetzte Guargummi kann in beliebiger herkömmlicher Weise getrocknet werden, zum Beispiel durch Erhitzen mit Wasserdampf, durch Trocknen an der Luft, Vakuumtrocknung oder Trocknung in einem Mikrowellenofen oder mittels einer Kombination dieser Massnahmen. Besonders bevorzugt und vorteilhaft ist die Trocknung des gelierten Materials durch Gefriertrocknen.

Zum Beispiel kann das gelierte Material dadurch getrocknet werden, dass man es auf eine Trockentrommel bringt und mit Wasserdampf oder einer ähnlichen Vorrichtung erhitzt. Das getrocknete Material liegt in Form einer brüchigen Schicht oder Masse vor, die sich leicht manuell zerbröckeln lässt oder durch Vermählen in Pulver- oder Flockenform übergeführt werden kann. Vorteilhaft bringt man die getrocknete Masse unter Anwendung von Scherkräften in die Form von sehr dünnen Flocken, die im allgemeinen eine Dicke von etwa 10 bis etwa 200 Mikron und vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 50 Mikron und ein Verhältnis Länge zu Dicke von etwa 10:1 bis etwa 50:1 und vorzugsweise von etwa 30:1 bis etwa 50:1 haben. Wenn die Flocken in dieser Form beim Kontakt mit Wasser, Urin oder einer anderen flüssigen Substanz rehydratisiert werden, stellt die Bildung einer Hautbarriere, das heisst die Bildung eines undurchlässigen Gelfilms auf der äusseren Oberfläche der absorbierenden Teilchen aus mit Borax vernetztem Guargummi, die eine Wanderung der zu absorbierenden Flüssigkeit in das Innere der Teilchen verhindert, kein wesentliches Problem dar. Auf jeden Fall ist die Bildung einer Hautbarriere nicht annähernd so wahrscheinlich wie bei den absorbierenden Guargummimaterialien des Torr-Patents 3 903 889, weil die absorbierenden Teilchen gemäss der Erfindung vernetzt sind. Entsprechend tritt kein besonderes Problem auf, wenn die getrocknete vernetzte Guargummi-masse in Pulverform übergeführt wird.

Man hat jedoch festgestellt, dass eine besonders bevorzugte Trocknungstechnik das Gefriertrocknen der verdickten Masse aus dem vernetzten Guargummi ist, da hierdurch die absorbierenden Teilchen als trockenes poröses flockiges Material erhalten werden können. Dementsprechend kann bevorzugt ein poröses, gefriergetrocknetes absorptionsfähiges vernetztes Guargummimaterial erhalten werden, wenn man Guargummi oder ein Derivat des Guargummis in einem wässrigen Medium zu einer viskosen Lösung von hydratisiertem Guargummi dispergiert, die viskose Lösung unter Anwendung hoher Scherkräfte vermischt, bis eine einheitliche homogene Lösung erhalten ist, Borax oder eine andere Borat freisetzende Verbindung unter Rühren zu der homogenisierten Lösung aus hydratisiertem Guargummi gibt, bis der hydratisierte Guargummi vernetzt ist und eine verdickte gelähnliche Masse bildet, darauf aus der verdickten Masse eine Schicht bildet, diese zum Gefrieren bringt, anschliessend granuliert und das granulierte Material gefriertrocknet.

Nach beendeter Vernetzung wird gewöhnlich die verdickte gelierte Masse zur Bildung einer Schicht mit einer Dicke von etwa 10 mm bis etwa 3 cm und vorzugsweise von etwa 10 mm bis etwa 1 cm in eine Schale übergeführt. Die Schicht wird vorzugsweise gefroren, granuliert und dann unter Anwendung einer üblichen Gefriertrocknungsvorrichtung getrocknet. Typische Parameter für die Gefriertrocknung sind Kondensatortemperaturen von —73 bis —45°C, vorzugsweise von —59 bis —45°C, ein Vakuum von 1330 Pa. bis 66 500 Pa, vorzugsweise von 1330 bis 6650 Pa. und eine Darr- oder Sublimationstemperatur von etwa 10 bis etwa 66°C, vorzugsweise von etwa 32 bis etwa 54°C. Man erhält ein poröses schneeweisses gefriergetrocknetes absorptionsfähiges Material. Dieses poröse Material hat ein Schüttgewicht von etwa 0,01 g/cm3 oder weniger, vorzugsweise von etwa 0,005 g/cm3 bis etwa 0,1 g/cm3.

Das erfindungsgemäss hergestellte getrocknete absorp-5 tionsfähige Produkt aus mit Borax vernetztem Polysaccharid, vorzugsweise Guargummi, ist geruchlos und nicht toxisch und, ob in Pulver- oder Flockenform oder als gefriergetrocknetes poröses Material, leicht freifliessend. Nach seiner Re-hydratisierung mit Wasser, Urin oder einer anderen Körper-lo flüssigkeit oder einer wässrigen Flüssigkeit absorbiert es oder hält es bis zu etwa dem lOOfachen seines Gewichts an Flüssigkeit fest, und ohne Anwendung von äusserem Druck auf das absorbierende System mindestens eine Menge Flüssigkeit, die der Menge Hydratisierungswasser äquivalent ist, die 15 zur Herstellung des hydratisierten Guargummis in der Anfangsstufe des Verfahrens verwendet wurde. Somit können die erfindungsgemäss erhaltenen trockenen absorbierenden Teilchen bis zum lOOfachen ihres Gewichtes an Wasser festhalten, ohne klebrig zu werden, wobei sie als zusammen-20 hängende Masse vorliegen, obgleich man ein leichtes Flies-sen beobachten kann. Wenn die Menge absorbierte Flüssigkeit etwa das 30- bis etwa das 50fache des Gewichts der getrockneten absorptionsfähigen Teilchen ausmacht, erhält man eine dickere, nicht fliessende und verhältnismässig 25 trockene Masse. Das beschriebene bevorzugte absorbierende Material aus mit Borax vernetztem Guargummi entfaltet seine volle Absorptionsfähigkeit über einen sehr breiten Temperaturbereich, der mindestens die Temperaturen umfasst, die bei normalen Gebrauchsbedingungen auftreten, 30 zum Beispiel etwa 0 bis etwa 49°C. Das erfindungsgemäss hergestellte absorptionsfähige Material ist auch gegen Salzlösungen und andere Salze unempfindlich, die bei vielen typischen Anwendungen auftreten, zum Beispiel beim Aufsaugen von Urin bei Verwendung in einer Windel, beim Auf-35 saugen von Blut oder anderen Wundsekreten bei Verwendung in Verbandmaterial, beim Aufsaugen von Schweiss bei Verwendung in Handschuhen oder ähnlichen Bekleidungsstücken oder Sportartikeln und dergleichen.

Das bevorzugte saugfähige Produkt aus getrocknetem, 4o m;t Borax vernetztem Guargummi kann als saugfähiges Material oder als Teil von saugfähigem Material verwendet werden, indem es einen Teil oder das gesamte saugfähige Material ersetzt, das üblicherweise in saugfähigen Artikeln verwendet wird, insbesondere in saugfähigen Wegwerfartikeln, 45 wie Weg werf windeln, Damenbinden, Tampons, Verbandmaterial, Sportartikeln, zum Beispiel Stirn- und Handschweiss-bändern, Handschuhen und Handschuhfuttern und dergleichen, die zum Aufsaugen und Festhalten von Körperflüssigkeiten, wie Urin, Blut, Schweiss, Wundsekreten und der-5o gleichen verwendet werden. Wenn es zum Beispiel als saugfähiger Kern oder eines Teils des saugfähigen Kern einer herkömmlichen gefalteten Wegwerfwindel gemäss der US-Patentschrift 3 893 460 (Karami) verwendet wird, können die erfindungsgemäss hergestellten saugfähigen Teilchen 55 einfach auf oder durch den saugfähigen Kern der Windel oder eines anderen saugfähigen Artikels verteilt werden. Ausserdem kann die Verteilung der saugfähigen Teilchen aus mit Borax vernetztem Guargummi auf oder durch den saugfähigen Kern gleichmässig oder beliebig oder nach 60 einem vorbestimmten Muster erfolgen, zum Beispiel in geraden, Wellen- oder gekreuzten Linien oder als Reihe von Punkten, Linien usw.

Es liegt auch im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, das saugfähige Material aus mit Borax 65 vernetztem Guargummi als kontinuierlichen Film zu verwenden, um den Kern eines saugfähigen Artikels zu ersetzen oder zu ergänzen.

Im breitesten Sinne umfassen die genannten saugfähigen

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Artikel getrockneten, mit Borax vernetzten Guargummi in Form von Pulver, Flocken oder poröser Granulate oder in Form eines Films, die von einem Substratmaterial gehalten oder in diesem verteilt sind. Das Substrat ist vorzugsweise elastisch, so dass sich der Artikel in Kontakt mit dem Körper halten lässt, so dass die saugfähigen Teilchen oder der Film aus getrocknetem mit Borax vernetztem Guargummi in Kontakt mit den Körperflüssigkeiten stehen kann, und zwar entweder direkt, oder nachdem diese eine mit dem Körper in Kontakt stehende Decklage passiert haben. Zum Beispiel weist eine Wegwerfwindel für Babys sowie auch für inkontinente Patienten oder eine Damenbinde oder dergleichen gewöhnlich eine mit dem Körper in Kontakt stehende, für Flüssigkeit durchlässige obere Lage, eine für Flüssigkeit undurchlässige untere Lage und eine dazwischen liegende Schicht auf, die aus dem saugfähigen Material besteht oder dieses enthält. Die für Flüssigkeit durchlässige, mit dem Körper in Kontakt stehende obere oder Decklage, die um die Aussenränder und unter die für Flüssigkeit undurchlässige untere Lage gewickelt werden kann, kann zum Beispiel aus gewebten oder nicht gewebten Zellulosefasern oder einem anderen für Flüssigkeit durchlässigen Material bestehen, das ausreichende Nassfestigkeit und mechanische Festigkeit besitzt, so dass es nicht auseinanderbricht oder auseinanderfällt, wenn es mit den Körperflüssigkeiten in Berührung steht oder Druck auf es angewandt wird.

Die für Flüssigkeit undurchlässige untere Lage kann aus jedem in Wasser unlöslichen, filmbildenden Kunststoffmaterial bestehen, zum Beispiel aus Polyethylen, Nylon und dergleichen. Selbstverständlich müssen, wenn die saugfähigen Artikel in Kontakt mit dem menschlichen Körper oder einem tierischen Körper kommen, nichttoxisch und nichtreizend sein.

Die Zwischenschicht oder der saugfähige Kern können allein aus Teilchen des getrockneten mit Borax vernetzten Guargummis bestehen bzw. dem Film, vorzugsweise werden die saugfähigen Teilchen jedoch einfach mit einem Substrat aus hydrophilem Material, wie Zellstoff, Zellulosewatte und dergleichen vermischt oder in diesem verteilt. Gewebe, Papier, synthetische geschäumte Harze oder verfilzte Fasern können ebenfalls als Trägermaterialien für die Teilchen oder den Film aus mit Borax vernetztem Guargummi verwendet werden. Die Menge des bevorzugten saugfähigen Materials aus mit Borax vernetztem Guargummi hängt selbstverständlich vom beabsichtigten Endzweck des saugfähigen Artikels ab. Bei Verwendung in Wegwerfwindeln reicht im allgemeinen die Menge an saugfähigem Material aus, die ohne ein Ausfliessen mindestens zwei und vorzugsweise fünf Urinierungen oder etwa 250 ml zurückhält. Damit beträgt die bevorzugte Menge des saugfähigen Materials aus mit Borax vernetztem Guargummi etwa 1 g bis etwa 10 g, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 5 g in der saugfähigen Wegwerfwindel.

Ausser ihrer Temperaturunempfindlichkeit und ihrer Un-empfindlichkeit gegenüber Salzen, die die beschriebenen erfindungsgemäss erhaltenen saugfähigen Materialien aus insbesondere mit Borax vernetztem Guargummi kennzeichnen, haben diese die Fähigkeit, ein Vielfaches ihres Gewichts an Flüssigkeiten, wie Wasser, Urin, Blut, Schweiss und dergleichen in Form eines festen beständigen Gels zurückzuhalten, das absorbierte Flüssigkeit nicht verliert, auch nicht, wenn es mässigem Druck unterworfen wird, wie er durch das Gewicht eines Kindes ausgeübt werden kann, wenn das saugfähige Material in einer Wegwerfwindel verwendet wird. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Fähigkeit des saugfähigen Artikels, dem Ausdrük-ken aufgenommener Flüssigkeit zu widerstehen, wenn Druck von aussen angewandt wird; durch die Anwendung und Einverleibung des saugfähigen Materials in vielzellige Strukturen wesentlich verstärkt, die die absorbierten und durch das absorptionsfähige Material in einen Gelzustand übergeführten Flüssigkeiten, die sich in den Hohlräumen der vielzelli-5 gen Struktur befinden, umgrenzen. Beispiele für solche vielzellige Strukturen sind zum Beispiel tiefgezogene Kunststofffolien, zum Beispiel KIMCELL, ein Produkt der Kimberly-Clark, oder offenzellige Kunststoffschäume, zum Beispiel SCOTTFOAM, ein vernetzter Polyurethanschaum der Scott io Paper Company. Eine spezifische vielzellige (blasenartige) Struktur, wie sie in einer Wegwerfwindel verwendet wird, in der der erfindungsgemässe mit Borax vernetzte, bevorzugt eingesetzte Guargummi wirksam verwendet werden kann, ist in der US-Patentschrift 4 055 180 beschrieben. 15 Aufgrund der Verwendung einer vielzelligen Substratstruktur werden von aussen angewandte Kräfte auf die Trägerstruktur und nicht auf das begrenzte Gel angewandt, so dass die absorbierte Flüssigkeit oder das Gel durch äusseren Druck nicht ausgepresst werden.

20 Bei Verwendung vielzelliger Trägerstrukturen können die getrockneten vernetzten saugfähigen Teilchen direkt in die Zellen eingebracht oder die Zellen können mit dem hydratisierten vernetzten Gel imprägniert und in situ nach einem der oben beschriebenen Verfahren getrocknet werden, zum 25 Beispiel durch Gefriertrocknung.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

20 g Guargummi (Celanese CMHP, ein carboxyliertes 30 hydroxypropyliertes Guargummiderivat) werden in 2 Liter Wasser von 50°C in einem Reaktionsgefäss dispergiert, das mit einem Heizmantel für Wasserdampf und einem mechanischen Rührer ausgestattet ist. Die Mischung wird 30 Minuten gerührt, wobei man zu dem Zeitpunkt, an dem der 35 Guargummi völlig hydratisiert ist, durch Zugabe von Wasser verdampftes Wasser ersetzt.

Unabhängig davon wird eine wässrige Lösung von Borax (Na2B407. 10H20) durch Lösen von etwa 1 g Borax in 20 ml Wasser hergestellt. Die wässrige Boraxlösung wird langsam 40 zu dem hydratisierten Guargummi gegeben, während dieser sich noch in dem ummantelten Reaktionsgefäss befindet und zur Bildung eines vernetzten Gels sorgfältig gemischt.

Das vernetzte Gel wird in dem ummantelten Reaktionsgefäss mit Wasserdampf erhitzt, bis es trocken ist. Die ge-45 wonnene brüchige Masse kann leicht manuell in Flockenform übergeführt werden.

Wenn ein Teil der getrockneten Flocken des mit Borax vernetzten Guargummis in einem Standard 100 ml Griffen-Becher niedriger Form bei 37°C mit synthetischem Urin 50 rehydratisiert wird, vermag er mindetsens 50 Teile des synthetischen Urins aufzusaugen, ohne dass er fliesst, dass heisst er bleibt zusammenhängend und fliesst nicht aus dem Becher aus, wenn dieser zur Seite gekippt wird.

55 Beispiel 2

Gefriergetrocknetes, mit Borax vernetztes absorptionsfähiges poröses Material wird nach dem folgenden Verfahren erhalten:

8 Liter entionisiertes Wasser werden in einem nicht-60 rostenden Stahlreaktionsgefäss, das mit einem Heizmantel für Wasserdampf und einem mechanischen Rührer versehen ist, auf 50°C erwärmt. 80 g des gleichen Guargummis wie er in Beispiel 1 verwendet wurde, werden unter raschem Rühren im Wasser dispergiert. Die viskose hydratisierte 65 Lösung wird in einem mit hoher Scherkraft laufenden Grif-•ford-Wood Mischer übergeführt, wo sie etwa 30 Minuten sorgfältig homogenisiert wird. Eine wässrige Lösung von 8 g Borax in 300 ml Wasser wird dann rasch zu der homo-

genisierten Lösung gegeben, wobei man weiterrührt. Das gelierte vernetzte Material mit einer Viskosität von etwa 150.000 cps wird über Nacht gealtert und dann in eine Schale gegeben, um eine Schicht mit einer Dicke von etwa 1 cm zu bilden.

Die Trocknung erfolgt unter Verwendung einer herkömmlichen GefriertrocknungsVorrichtung mit einer Vakuum-Trockenschrankkammer, die mit Heiz- und Kühlschlangen ausgestattet ist. Die Kammer wird auf etwa 100 Mikrometer Hg oder weniger gehalten. Die Schicht wird bei —45,5°C gefroren. Die Trockentemperatur wird etwa 2 Tage lang auf etwa 38°C gehalten. Das erhaltene Material besteht aus einer porösen, schneeweissen gefriergetrockneten Schicht mit einer Dichte von etwa 0,01 g/cm3.

1 g des porösen gefriergetrockneten saugfähigen Materials wird in zerkleinerter Form lose in einen 100 ml Grif-fen-Becher gegeben, so dass das eingenommene Volumen etwa 50 ml beträgt. Dieses Material nimmt rasch 50 ml synthetischen Urin von 37°C auf und bildet ein festes Gel. Die rehydratisierte Masse könnte noch weitere 50 ml absorbieren, ohne merklich auszulaufen oder abzufliessen. Das Gel ist selbst nach mehreren Tagen beständig.

Beispiel 3

Dieses Beispiel erläutert die Verwendung der Teilchen aus mit Borax vernetztem Guargummi in einer Windelstruktur unter Verwendung einer vielzelligen Schicht zur Aufnahme des saugfähigen Materials.

In jede Zelle eines quadratischen 10 X 10 cm grossen Stücks von KIMCELL, eine in die Form einer Honigwabe tiefgezogene Polyethylenfolie, das heisst eine Folie mit dicht aneinanderliegenden hexagonalen Zellen (ein Produkt der Kimberly-Clark), wird eine geringe Menge von etwa 4 mg der gemäss Beispiel 1 getrockneten Schicht in Flockenform gefüllt. Insgesamt werden 320 mg des mit Borax vernetzten Guargummis verwendet.

Dann wird synthetischer Urin zugegeben, bis insgesamt 19 g von den 320 mg Absorptionsmittel aufgesaugt sind und ein festes Gel gebildet ist. Die Beständigkeit des Gels wird unter Anwendung eines Standard-Windeltrockentests wie folgt bestimmt:

Eine Standard-Windeldecklage wird über die KIMCELL-Schicht gelegt. Dann wird eine Stück Filterpapier unter einem Haltedruck von 3,9 . 103 Pa über die Windeldecklage gelegt und das Ganze wird umgedreht. Das Gewicht Wasser, das vom Stück Filterpapier aufgenommen wird und ein Mass für die Rücknässung darstellt, beträgt nur eine Spur von etwa 1 g.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 hergestellter, hydratisierter, mit Borax vernetzter Guargummi in die Zellen einer KIMCELL Schicht gebracht und nach mehrstündigem Altern nach dem Verfahren des Beispiels 2 gefriergetrocknet. Das erhaltene Material, bei dem jede Zelle mit dem porösen saugfähigen Guargummi gefüllt ist, vermag mehr als das 60fache des Gewichts des Absorptionsmittels an synthetischem Urin aufzusaugen und festzuhalten.

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Beispiel 5

20 g modifizierter Guargummi (Celanese CMHP) wird langsam unter heftigem Mischen zu 1000 ml entionisiertem Wasser von 10°C gegeben, wobei man etwa 30 Minuten mischt, um eine gute Dispersion zu erhalten. Die Temperatur wird dann auf 49°C erhöht, um die Hydratisierung zu beendigen. Eine zuvor hergestellte Boraxlösung von 2 g Borax in 20 ml entionisiertem Wasser wird zu dem hydratisierten Guargummi gegeben, und es wird 10 Minuten rasch gerührt. Während dieser Zeit bildet sich das Gel. Die vernetzte Gelmasse wird in einen Becher übergeführt, wo man sie absetzen und an der Luft abkühlen lässt. Die ausgebreitete Masse lässt man bei Raumtemperatur än der Luft trocknen. Das getrocknete absorptionsfähige Material vermag mehr als das 50fache seines Gewichts an Wasser zu absorbieren und festzuhalten, wobei das Gel ziemlich fest bleibt.

Beispiel 6

20 g des in Beispiel 1 verwendeten Guargummis werden wie dort unter Verwendung von 2 Liter Wasser von 50°C hydratisiert. Die erhaltene Dispersion wird zur Imprägnierung eines Polyurethanschwammes mit den Abmessungen 15 X 25 X 10 cm (Dicke) verwendet, so dass dieser 200% seines Gewichts aufnimmt. Der imprägnierte Schwamm wird dann mit einer wässrigen Lösung von 2 g Borax in 20 ml entionisiertem Wasser behandelt. Das Produkt wird darauf wie in Beispiel 2 gefriergetrocknet.

Beispiel 7

Die Beispiele 1, 2, 3, 5 und 6 werden unter Verwendung der folgenden Materialien wiederholt:

(1) Polyvinylalkohol

(2) Gummiarabikum

(3) Gummiakazia

(4) Galactose

(5) Peptin

Beispiel 8

Dieses Beispiel erläutert die Fähigkeit von mit Borax vernetztem Guargummi unter Aufnahme saurer Lösungen, zum Beispiel von Urin, zu hydratisieren und zu gelieren,

wenn er mit alkalischen Materialien vermischt ist.

Wie in Beispiel 2 hergestelltes, mit Borax vernetztes gefriergetrocknetes absorptionsfähiges Material wird mit einem alkalischen Material, zum Beispiel Na5P3O10, M90 vermischt. Das alkalische Material ist in einer Menge vorhanden, die ausreicht, um Säuren in Lösungen, wie in menschlichem Urin, zu neutralisieren. Die Mischung kann mehr als das 50fache ihres Gewichtes an Urin absorbieren.

Zwar wurde die Erfindung anhand von Guargummi beschrieben, es ist jedoch klar, dass auch andere äquivalente Materialien verwendet werden können, das heisst cis-l,2-Diol-polysaccharide wie in Beispiel 7. Diese Materialien sind bekannt und umfassen Gummi vom Johannisbrotbaum, Gummiarabikum, Gummiakazia, Algine, Peptine und Hemizellu-losen, die cis-l,2-Diole enthalten, wie Rhamnose, Mannose und Galactose. Ausserdem können Polyvinylalkohole, einschliesslich partiell hydrolysiertem Polyvinylacetat in gleicher Weise wirken wie die zuvor genannten cis-l,2-Diole.

7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

V

Claims

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2

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines saugfähigen Materials in trockener Form, dadurch gekennzeichnet, dass man ein cis-l,2-Diol-polysaccharid mit Wasser mischt, bis das Polysaccharid hydratisiert ist, zu diesem hydratisierten Polysaccharid eine wässrige Lösung, die Borationen enthält, gibt und die derart verdickte gelierte Masse aus hydratisiertem vernetzten Polysaccharid zu einem trockenen Material entwässert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polysaccharid aus Guargummi besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die verdickte Masse durch Gefriertrocknen entwässert.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Hydratisierung des cis-l,2-Diols verwendete Menge Wasser 30 bis 100 Gew.-Teile je Gew.-Teil des Diols beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Guargummi aus carboxymethyliertem hydroxy-propyliertem Guargummi besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das saugfähige Material in Flockenform überführt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man ein cis-l,2-Diol-polysaccharid in einem wässrigen Medium dispergiert, die viskose Lösung des hydratisierten Polysaccharids unter Anwendung hoher Scherkräfte mischt, bis eine einheitliche homogene Lösung erhalten wird, Borax oder eine andere Borationen freisetzende Verbindung unter Rühren zu der homogenisierten Lösung des hydratisierten Polysaccharids gibt, die verdickte gelierte Masse aus hydratisiertem vernetztem Polysaccharid auf ein Substrat gibt und sie zu einem porösen saugfähigen vernetzten Polysaccharidmaterial gefriertrocknet.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Gefriertrocknung bei Kondensatortemperaturen von —45 bis — 101°C, einem Vakuum von 1330 bis 66500 Pa. und einer Temperatur von 10 bis 66°C durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus einem vielzelligen Substrat besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das vielzellige Substrat aus einer tiefgezogenen Kunststoffolie besteht, in deren eingestanzte Zellen die verdickte gelierte Masse eingebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das vielzellige Substrat aus einem offenzelligen Kunststoffschaum besteht, der mit der verdickten gelierten Masse imprägniert wird.
12. Verwendung des saugfähigen Materials, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Ansprüchen 1 bis 6, in Verbindung mit einem elastischen Substrat als Absorptionsmittel für vom menschlichen oder tierischen Körper ausgeschiedene Flüssigkeiten.
13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Substrat auf der Seite, die zur Berührung mit dem Körper bestimmt ist, mit einer für Flüssigkeit durchlässigen Decklage überdeckt ist.
14. Verwendung des saugfähigen Materials nach Anspruch 12 als Wegwerfwindel.
15. Verwendung des saugfähigen Materials nach Anspruch 12 in einer Zwischenschicht zwischen einer oberen mit dem Körper in Berührung stehenden, für Urin durchlässigen Decklage und einer unteren für Flüssigkeit undurchlässigen Decklage in einer Wegwerfwindel.
16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht eine Schicht aus hydrophilen Fasern umfasst, die das saugfähige Material trägt.
17. Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das saugfähige Material in der Faserschicht verteilt ist.
18. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht eine vielzellige Substratschicht umfasst, in deren Zellen das saugfähige Material enthalten ist.
19. Verwendung des saugfähigen Materials nach Anspruch 12 als Verbandmaterial zum Aufsaugen von Blut.
20. Verwendung des saugfähigen Materials nach Anspruch 12 als Damenbinde.