нейтрализующие щелочь суперабсорбирующие продукты

Формула изобретения

1. Суперабсорбирующее изделие, обладающее улучшенным контролем за неприятным запахом и противодействием росту микробов, содержащее непроницаемый для жидкости несущий слой, абсорбирующий жидкость промежуточный слой, содержащий сшитый по поверхности, частично нейтрализованный гидрофильный полимер, обладающий свойствами кислоты, и проницаемый для жидкости неабсорбирующий верхний слой, отличающееся тем, что нейтрализующая щелочь добавка, выбранная из органических дикарбоновых кислот, поликарбоновых кислот, гидроксикислот, лактидов, ангидридов и лактонов, равномерно распределена в упомянутом абсорбирующем промежуточном слое, а упомянутый абсорбирующий слой после увлажнения нейтральной водой имеет величину рН, равную 5,6 или менее.

2. Суперабсорбирующее изделие по п.1, в котором добавкой, нейтрализующей щелочь, является органическая кислота, выбираемая из малеиновой, фумаровой, щавелевой, малоновой, янтарной, лимонной, глюконовой, аскорбиновой, гликолевой, глицериновой, молочной, яблочной, винной и салициловой кислот, в особенности из лимонной, яблочной или молочной кислот.

3. Суперабсорбирующее изделие по п.1, в котором добавку, нейтрализующую щелочь, выбирают из дилактида, гликолида, бутиролактона, валеролактона, глюконолактона и малеинового ангидрида.

4. Суперабсорбирующее изделие по любому одному из пп.1-3, в котором добавка, нейтрализующая щелочь, присутствует в количестве от 0,2 до 1 мас.ч. на массовую часть гидрофильного полимера.

5. Суперабсорбирующее изделие по любому одному из пп.1-4, в котором изделие содержит материал носителя на основе целлюлозы в количестве от 2 до 10 мас.ч. на массовую часть гидрофильного полимера.

6. Суперабсорбирующее изделие по любому одному из предшествующих пунктов, в котором гидрофильный полимер содержит полиакрилат.

7. Суперабсорбирующее изделие по любому одному из предшествующих пунктов, в котором степень нейтрализации обладающего свойствами кислоты полимера по меньшей мере равна 50%, в особенности равна величине от 60 до 80%.

8. Суперабсорбирующее изделие по любому одному из предшествующих пунктов, в котором абсорбирующий слой после увлажнения нейтральной водой имеет величину рН от 3,5 до 5,0.

9. Суперабсорбирующее изделие по любому одному из предшествующих пунктов, которое содержит от 2,5 до 10 г гидрофильного полимера.

10. Способ получения суперабсорбирующего изделия, обладающего улучшенным контролем за неприятным запахом и противодействием росту микробов, включающий смешивание добавки, нейтрализующей щелочь, со сшитым по поверхности, в значительной степени нейтрализованным гидрофильным полимером, обладающим свойствами кислоты, распределение смеси в волокнистом материале носителя, переработку материала носителя в форму слоя, абсорбирующего жидкость, и покрытие слоя материала носителя с одной стороны слоем, непроницаемым для жидкости, и с другой стороны - неабсорбирующим слоем, для жидкости проницаемым, причем добавку, нейтрализующую щелочь, выбирают из органических дикарбоновых кислот, поликарбоновых кислот, гидроксикислот, лактидов, ангидридов и лактонов, и добавку, нейтрализующую щелочь, используют в количестве, достаточном, чтобы получить величину рН в абсорбирующем слое, равную 5,6 или менее.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к суперабсорбирующему изделию, которое обладает улучшенным контролем за неприятным запахом и предотвращает рост бактерий, и к способу получения такого изделия.

На современном уровне техники известны суперабсорбирующие материалы, предназначенные для использования в детских пеленках, гигиенической продукции для женщин и в различного типа прокладках для лиц, страдающих недержанием. Обычно они содержат сильно гидрофильный сшитый полимер типа частично нейтрализованного полиакрилата. Однако проблема в отношении таких гидрофильных частиц заключается в том, что для гранулированных полимеров имеет место тенденция к образованию комков, «блоков геля», что уменьшает межчастичную пористость и ограничивает скорость набухания. Поэтому многие суперабсорбирующие материалы в настоящее время относятся к усовершенствованному типу, то есть для них проводится дополнительное сшивание по поверхности, что приводит к улучшенной диспергируемости и повышенной скорости абсорбции. Сшивание по поверхности может быть проведено, например, при помощи диглицидильных соединений или алкиленкарбонатов при высокой температуре. Это приводит к получению мембраноподобных свойств поверхности и, таким образом, влечет за собой формирование улучшенного переноса воды (свойство набухания) и получение улучшенных механических свойств (большая степень абсорбции под нагрузкой) (обозрение состояния проблемы см., например, в работе Buchholz and Graham, Modern Superabsorbent Polymer Technology, Wiley - VCH, 1998, в особенности Ch. 3: Commercial processes for the manufacture of superabsorbent polymers и Ch. 5: The structure and properties of superabsorbent polyacrylates и приведенные в данной работе ссылки).

Проблема, связанная с использованием суперабсорбирующих материалов, заключается в неприятном запахе, вызываемом компонентами мочи, в особенности, аммиаком и другими щелочными азотсодержащими соединениями. Данные компоненты делают использование суперабсорбирующих материалов нежелательным задолго до того, как будет достигнута их максимальная абсорбционная емкость. Кроме этого, рост бактерий может привести к получению такой продукции, которая станет неприятно пахнуть и/или будет вызывать раздражение на коже. Следовательно, существует потребность в суперабсорбирующих материалах, которые бы препятствовали образованию неприятного запаха и подавляли рост бактерий при контакте с жидкими средами организма, но при этом бы сохраняли способность к эффективной абсорбции и диспергируемости «современных» суперабсорбирующих полимеров.

Для снижения остроты проблемы неприятного запаха и роста бактерий и для уменьшения раздражения на коже («опрелости») было предложено ввести в пеленки добавки, регулирующие величину рН, или добавки, абсорбирующие аммиак. ЕР-А-202127 описывает абсорбирующие изделия, относящиеся к типу первого поколения (нет сшивания по поверхности), на основе частиц в значительной степени (>50%, в особенности >65%) нейтрализованного полиакрилата, в которых приблизительно 10% (мас.) полимерных добавок, регулирующих величину рН, таких как не нейтрализованная полиакриловая кислота, фосфат целлюлозы, неоднородно распределены в дискретных зонах абсорбирующего изделия. Также заявлены и неполимерные добавки, регулирующие величину рН, такие как лимонная кислота, но они не проиллюстрированы в ЕР-202127. Неоднородное распределение обозначает то, что некоторые зоны должны отличаться высоким соотношением кислота/абсорбент, по меньшей мере, равным 10/1, в то время как другие зоны должны иметь низкое соотношение кислота/абсорбент, не превышающее 1/10. Утверждается, что неоднородное распределение необходимо, поскольку простая комбинация добавок, регулирующих величину рН, с суперабсорбирующим полимером в одной структуре не может быть создана без больших затруднений, то есть, только при значительном уменьшении абсорбционной емкости.

ЕР-А-311344 описывает абсорбирующие изделия для лиц, страдающих недержанием, предназначенные для уменьшения опрелости, которые содержат противомикробное средство и добавку, формирующую буфер по рН, которые вместе удерживают рН абсорбированной мочи, содержащей бикарбонат и загрязненной Proteus vulgaris, на уровне ниже 7,5. Добавка, формирующая буфер, представляет собой частично нейтрализованный акрилат или другую кислоту.

Неожиданно в настоящее время было обнаружено, что эффективный контроль за неприятным запахом может быть достигнут в результате равномерного распределения в абсорбирующем изделии низкомолекулярного нейтрализующего щелочь (регулирующего величину рН) соединения при сохранении высокой абсорбционной способности абсорбирующих полимеров, не обладающих свойствами кислоты, в том числе и относящихся к типам со сшитой поверхностью. Таким образом, данное изобретение относится к суперабсорбирующему изделию с улучшенными подавлением неприятного запаха и противодействием росту микробов, содержащему непроницаемый для жидкости несущий слой, абсорбирующий жидкость промежуточный слой, содержащий частично нейтрализованный гидрофильный полимер, обладающий свойствами кислоты, и проницаемый для жидкости не абсорбирующий верхний слой, и дополнительно содержащему нейтрализующую щелочь добавку, где нейтрализующая щелочь добавка отличается от частично нейтрализованного гидрофильного полимера, обладающего кислотными свойствами, и она равномерно распределена в упомянутом абсорбирующем промежуточном слое.

Суперабсорбирующий полимер может относиться к любому типу гидрофильных полимеров, обычно его основой являются синтетические полимеры, полученные из ненасыщенных карбоновых кислот, такие как полиакрилат и/или полималеат. Суперабсорбирующий полимер предпочтительно сшивают по поверхности, то есть он относится к тому типу, у которого частицы имеют отчетливый относительно жесткий наружный слой и относительно слабое сильно набухающее внутреннее гелеобразное тело. Для того чтобы иметь достаточную абсорбционную емкость, предпочтительно, чтобы суперабсорбирующий полимер сам не обладал бы свойствами кислоты, то есть, чтобы он в значительной степени был бы нейтрализован в случае полимеров, обладающих такими свойствами, и - без добавки, нейтрализующей щелочь, - его рН превышало бы 5, в особенности превышало бы 5,5, более предпочтительно превышало бы 5,8 при увлажнении. Поэтому степень нейтрализации обладающего свойствами кислоты полимера по меньшей мере равна 50%, в особенности равна величине в диапазоне от 60 до 80%.

Подходящие нейтрализующие щелочь (подкисляющие) добавки включают органические ди- или поликарбоновые кислоты, такие как малеиновая, фумаровая, щавелевая, малоновая, янтарная и подобные им кислоты, а в особенности гироксикислоты, такие как лимонная, глюконовая, аскорбиновая, гликолевая, глицериновая, молочная, яблочная, винная, салициловая кислота и тому подобное. Для получения буферной емкости данные кислоты могут быть использованы в комбинации с их частично нейтрализованными солями (например, мононатриевой солью лимонной кислоты или монокалиевой солью фосфорной кислоты). Для уменьшения величины рН, кроме того, могут быть введены нейтральные соединения («скрытые кислоты»), в особенности внутренние сложные эфиры и ангидриды кислот. Данные соединения включают лактиды кислот (лактид, гликолид), ангидриды, например, малеиновый ангидрид, янтарный ангидрид, и - и -лактоны, такие как глюконолактон. Данные лактиды, ангидриды и лактоны могут действовать по двум механизмам: они могут гидролизоваться с получением нейтрализующей кислоты, или же они могут вступать в реакцию амином с получением амида; в любом случае в результате происходит удаление аминов и других нежелательных компонентов. Тип и количество добавок, нейтрализующих щелочь, должны быть такими, чтобы величина рН абсорбирующего слоя при увлажнении была бы равна 5,6 или менее, вплоть до, например, рН 3,5, предпочтительна величина в диапазоне от 5,0 до 4,0.

Добавки, нейтрализующие щелочь, также могут присутствовать и в форме, обеспечивающей пролонгированное действие, такой как капсулы, гранулы или маленькие таблетки с медленно растворяющимся слоем, состоящим, например, из линейных декстринов или другого медленно растворяющегося материала. Такие капсулы, гранулы или маленькие таблетки могут иметь размеры, например, 50-250 мкм, и их равномерно распределяют по всему абсорбирующему материалу.

Абсорбционная емкость может быть выражена через емкость свободного набухания (FSC) и емкость удерживания в центрифуге (CRC), через абсорбцию под нагрузкой (AUL) или другие подходящие параметры при использовании модифицированной синтетической мочи (SU) в качестве жидкости для тестирования. Состав данной синтетической мочи, который моделирует мочу также и в том, что она представляет собой буфер, представляет собой следующее: 300 мМ мочи, 60 мМ KCl, 130 мМ NaCl, 2,0 мМ CaSO₄, 3,5 мМ MgSO₄ , 29 мМ КН₂РО₄, 5, 3 мМ Na₂HPO ₄, 1 мг/л Triton X - 100 в деионизованной воде.

Суперабсорбирующие изделия данного изобретения могут быть использованы для поглощения жидкостей, в особенности жидких сред организма, содержащих различные соли и неионные вещества вместе с щелочными и/или неприятно пахнущими компонентами. Изделия в особенности пригодны в виде абсорбирующих гигиенических изделий, таких как пеленки, гигиенические прокладки, прокладки для лиц, страдающих недержанием, и тому подобное. Такие изделия могут быть изготовлены исключительно на основе одних только суперабсорбирующих полимеров, таких как полиакрилаты и полималеаты, но они также могут содержать и смесь абсорбирующих материалов, таких как различные полиакрилаты, производные целлюлозы и другие полисахариды.

Абсорбирующее изделие предпочтительно является слоистым продуктом, в котором суперабсорбирующий полимер образует по меньшей мере один слой. Абсорбирующий слой может быть расположен между проницаемым для жидкости верхним слоем и нижним слоем, для жидкости непроницаемым. В частности, продукт может иметь четыре слоя. Первый слой может быть тонким слоем нетканого материала, состоящим из волокон сложного полиэфира или из других волокон. Второй слой может быть набивкой, которая используется для накопления и распределения абсорбированной жидкости, такой как моча. Третий слой может состоять из измельченной целлюлозы, в которой суперабсорбирующий полимер распределен в виде мелких частиц, в особенности с размером 50-800 мкм. Последний слой может быть несущим слоем, состоящим из водостойкого материала, такого как полиэтилен, который предотвращает утечки из слоистого абсорбирующего продукта. Вместо этого продукт может иметь три слоя, где слой измельченной целлюлозы и слой абсорбента объединены. В любом случае нейтрализующее соединение совместно с суперабсорбирующим полимером равномерно распределяют по измельченной целлюлозе.

Пример 1.

Изготавливали гигиенические прокладки с верхним серединным слоем и нижним серединным слоем и с размером 10·28 см. Верхний серединный слой содержал целлюлозную массу MS CTMP (350 г/м²) и 15% (мас.) суперабсорбирующего полимера (SAP), нижний серединный слой содержал целлюлозную массу КЕА (310 г/м²) и 21% (мас.) SAP. Таким образом, полная масса серединных слоев составляет (0,10·0,28·350·1,15)+(0,10·0,28·310·1,21) г = 21,8 г. Объем насыпного материала составил 8 см³ /г. SAP представлял собой либо в значительной степени нейтрализованный полиакрилат (IM7100), либо полиакрилат, обладающий свойствами кислоты (нейтрализованный на 30%) (IM7110). IM7100 обладает лучшей абсорбционной способностью по сравнению с IM7110. К SAP добавляли кислоту в количествах, приведенных ниже. Глюконовую кислоту добавляли в виде 50%(мас./мас.)-ного раствора, лимонную кислоту добавляли в виде порошка или раздавленной таблетки. Прокладку вводили в контакт с модифицированной синтетической мочой (SU, см. выше). Абсорбционную емкость (АС) измеряли в г жидкости, абсорбированной прокладкой, на г продукта (суперабсорбирующий полимер плюс целлюлозная масса). Прокладку располагали на пластине для тестирования Perspex, наклоненной под углом 30°, причем нижние 2-3 см погружали в жидкость для тестирования (SU). Время накопления (AT) измеряли как время, необходимое для впитывания одной прокладкой 50 мл жидкости для тестирования, и его последовательно измеряли три раза. Результаты приведены ниже.

Таблица 1
SAP	Кислота	Количество (ммоль)	рН (при увлажнении)	AC (г/г)	AT (сек.)
IM7100	-	-	5,9	11,4	14, 14, 20
IM7110	-	-	5,0	10,5	19, 21, 32
IM7100	Глюконовая	1,9	5,6	11,3
IM7100	Глюконовая	3,9	5,2	11,1
IM7100	Глюконовая	5,6	5,0	10,8
IM7100	Глюконовая	6,9	4,8	10,4
IM7100	Глюконовая	9,1	4,3	10,5
IM7100	Лимонная *	6,2	4,7	11,5	14, 15, 21
IM7100	Лимонная *	8,3	4,3	11,4	14, 16, 21
IM7100	Лимонная *	10,4	4,0	10,9	15, 17, 24
* Добавляют в виде порошка.