DE60121568T2

DE60121568T2 - Ionenempfindliche hartwasserdispergierbare polymere sowie anwendungen hierzu

Info

Publication number: DE60121568T2
Application number: DE60121568T
Authority: DE
Inventors: J. Frederick Neenah LANG; A. Dave US/Neenah SOERENS; Yihua US/Portland CHANG
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 2000-05-04
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2021-05-04
Also published as: KR20020091267A; DE60121568D1; BR0110587B1; TWI283247B; AU6297601A; KR100773623B1; AR030560A1; BR0110587A; US6537663B1; MXPA02010859A; JP2003534401A; AU2001262976B2; PL358154A1; WO2001083573A1; ES2263621T3; CA2406520C; CA2406520A1; EP1280836A1; EP1280836B1; CN1237078C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf ionensensitive, in hartem Wasser dispergierbare Polymere gerichtet. Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Verfahren zur Herstellung von ionensensitiven, in hartem Wasser dispergierbaren Polymeren und deren Anwendbarkeit als Bindemittelzusammensetzungen gerichtet. Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf faserenthaltende Textilien und Flächengebilde, die ionensensitive, in hartem Wasser dispergierbare Bindemittelzusammensetzungen umfassen, und deren Anwendbarkeit in in Wasser dispergierbaren Körperpflegeprodukten gerichtet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Seit vielen Jahren hat das Problem der Wegwerfbarkeit Industrien beschäftigt, die Wegwerfwindeln, feuchte Wischtücher, Inkontinenztücher und Damenflegeprodukte bereitstellen. Obwohl viele Fortschritte beim Lösen dieses Problems gemacht wurden, war eine der Schwachstellen die Unfähigkeit, ein wirtschaftliches kohärentes faserartiges Flächengebilde zu erzeugen, das sich leicht in Wasser auflöst oder zerfällt, jedoch noch Anwendungsfestigkeit aufweist. Siehe beispielsweise GB-Patentveröffentlichung 2241373 und US-Patent Nr. 4186233. Ohne ein solches Produkt ist die Fähigkeit des Anwenders, das Produkt durch Herunterspülen desselben durch die Toilette zu entsorgen, stark vermindert, wenn nicht beseitigt. Weiterhin ist die Fähigkeit, das Produkt auf einer Mülldeponie zerfallen zu lassen, sehr stark begrenzt, weil ein großer Teil der Produktherstellungskomponenten, die gut bioabbaubar oder lichtabbaubar sein können, eingekapselt sind in oder aneinander gebunden sind durch Kunststoff, der über einen langen Zeitraum, falls überhaupt, zerfällt. Wenn der Kunststoff in Gegenwart von Wasser folglich zerfällt; könnten die inneren Komponenten im Ergebnis des Zerstörens der Kunststoffeinkapselung oder des Bindens abbaubar sein.
Wegwerfwindeln, Damenpflegeprodukte und Erwachseneninkontinenzpflegeprodukte umfassen gewöhnlich einen Body-Side-Liner, die schnell Flüssigkeiten durchlassen muss, wie Urin oder Menstruationsflüssigkeit, sodass die Flüssigkeit durch einen Absorptionsmittelkern des Produkts absorbiert werden kann. Typischerweise ist der Body-Side-Liner ein kohärentes faserförmiges Flächengebilde, das wünschenswerterweise eine Anzahl von Eigenschaften, wie Weichheit und Flexibilität, besitzt. Das faserartige Flächengebilde des Body-Side-Liner-Materials wird typischerweise durch Feucht- oder Trocken(Luft)legen einer im Allgemeinen statistischen Vielzahl von Fasern und unter Verbinden derselben miteinander gebildet, um ein kohärentes Flächengebilde mit einem Bindemittel zu bilden. Frühere Bindemittel haben diese Funktion gut ausgeführt. Von einem Umweltstandpunkt könnte es ausgewiesen werden, dass die letzten Bindemittel diese Funktion dahin gehend zu gut ausgeführt haben, dass die Bindemittel in der Regel nicht abbauen und somit die Auskleidung intakt bleibt, wodurch jeglicher Abbau für das wegwerfbare Produkt in der Umwelt behindert wird.
Kürzlich wurden Bindemittelzusammensetzungen entwickelt, die umweltmäßig besser reagieren und bessere Löslichkeit in Wasser als die letzten Bindemittel zeigen. Eine Klasse von Bindemitteln schließt polymere Materialien mit einer inversen Löslichkeit in Wasser ein. Diese Bindemittel sind in warmem Wasser unlöslich, sollten jedoch in kaltem Wasser löslich sein, welches in einer Toilette vorkommt. Es ist gut bekannt, dass eine Anzahl von Polymeren Trübungspunkte oder invers lösliche Eigenschaften in wässrigen Medien zeigen. Diese Polymere wurden in verschiedenen Veröffentlichungen von verschiedenen Anmeldungen einschließlich (1) als Verdampfungsverzögerer ( JP 6207162 ), (2) als temperaturempfindliche Zusammensetzungen, die als Temperaturindikatoren aufgrund einer scharfen Farbänderung verwendbar sind, die mit einer entsprechenden Temperaturänderung verbunden sind ( JP 6192527 ), (3) als wärmeempfindliche Materialien, die bei einer spezifischen Temperatur opak sind und transparent werden, wenn unter die spezifische Temperatur gekühlt wird ( JP 51003248 und JP 81035703 ), (4) als Wundverbände mit guten absorbierenden Eigenschaften und leichter Entfernung ( JP 6233809 ) und (5) als Materialien in wegspülbaren Körperpflegeprodukten (US-Patent Nr. 5509913, herausgegeben für Richard S. Yeo am 23. April 1996 und Kimberly-Clark-Corporation übereignet) zitiert.
Andere neuere Bindemittel von Interesse schließen eine Klasse von Bindemitteln ein, die nicht ionisch sind. Verschiedene US- und europäische Patente, die Lion Corporation, Tokio, Japan, übertragen wurden, offenbaren ionensensitive Polymere, die Acrylsäure und Alkyl- oder Arylacrylate umfassen. Siehe US-Patent Nr. 5312883, 5317063 und 5384189 sowie europäisches Patent Nr. 608460A1. In US-Patent Nr. 5312883 werden Terpolymere als geeignete Bindemittel für wegspülbare Vliesflächengebilde offenbart. Die offenbarten auf Acrylsäure basierenden Terpolymere, die teilweise neutralisierte Acrylsäure, Acrylsäurebutylester und Acrylsäure-2-ethylhexylester umfassen, sind geeignete Bindemittel für die Verwendung in wegspülbaren Vliesflächengebilden in einigen Teilen der Welt. Jedoch aufgrund des Vorliegens einer kleinen Menge von Natriumacrylat in dem teilweise neutralisierten Terpolymer versagen diese Bindemittel beim Dispergieren in Wasser, das mehr als etwa 15 ppm Ca²⁺ und/oder Mg²⁺ enthält. Wenn in Wasser, das mehr als etwa 15 ppm Ca²⁺- und/oder Mg²-Ionen enthält, gegeben, halten Vliesflächengebilde unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Bindemittel eine Zugfestigkeit, die größer als 30g/Inch ist, was das „Dispergiervermögen" des Flächengebildes negativ beeinflusst. Der vorgeschlagene Mechanismus für das Versagen ist, dass jedes Calciumion mit zwei Carboxylatgruppen entweder intramolekular oder intermolekular bindet. Intramolekulare Verbindung veranlasst die Polymerkette, sich aufzuwickeln, was schließlich zu Polymerausfällung führt. Intermolekulare Verbindung ergibt Vernetzen. Ob intramolekulare oder Intermolekulare Verbindungen stattfinden, das Terpolymer ist in Wasser, das mehr als etwa 15 ppm Ca²⁺ und/oder Mg²⁺ enthält, nicht löslich. Aufgrund der starken Wechselwirkung zwischen Calciumionen und den Carboxylatgruppen des Terpolymers ist Dissoziation des Komplexes sehr unwahrscheinlich, weil diese Verbindung irreversibel ist. Deshalb wird das vorstehend beschriebene Polymer, das einer hohen Ca²⁺- und/oder Mg²⁺-Konzentrationslösung für etwa 8 Stunden oder mehr ausgesetzt sein wird, nicht in Wasser dispergieren, auch wenn die Calciumkonzentration sinkt. Dies begrenzt die Anwendbarkeit des Polymers als ein wegspülbares Bindemittelmaterial, weil die meisten Gebiete der USA hartes Wasser aufweisen, das mehr als 15 ppm Ca²⁺ und/oder Mg²⁺ enthält.
Obwohl viele Patente verschiedene ionen- und temperaturempfindliche Zusammensetzungen für wegspülbare Materialien offenbaren, gibt es einen Bedarf für wegspülbare Produkte, die Weichheit, Dreidimensionalität, Elastizität, Aufsaug- und Strukturintegrität in Gegenwart von Körperflüssigkeiten bei Körpertemperatur und tatsächliche Faserdispersion nach Toilettenspülen aufweisen, sodass Fasern nicht an Verteilern oder an Biegungen von Abwasserrohren hängen bleiben. Darüber hinaus gibt es einen Bedarf auf dem Fachgebiet für wegspülbare Produkte mit Wasserdispergiervermögen in allen Gebieten der Welt, einschließlich Weich- und Hartwassergebieten. Ein solches Produkt wird bei vernünftigen Kosten, ohne den Kompromiss von Produktsicherheit und Umweltbelangen einzugehen, benötigt, manchmal haben die Produkte der Vergangenheit dabei versagt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf ionensensitive Polymere gerichtet, die entwickelt wurden, um die vorstehend beschriebenen Probleme, die mit gegenwärtig verfügbaren ionensensitiven Polymeren und anderen in der Literatur beschriebenen Polymeren verbunden sind, anzusprechen. Die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere haben eine „Auslöseeigenschaft", sodass die Polymere in hohen Salzlösungen unlöslich sind, jedoch in niedrigen Salzlösungen, einschließlich harten Wassers, löslich sind. Im Gegensatz zu einigen ionensensitiven Polymeren, die das Dispergiervermögen in har tem Wasser aufgrund des Ionenvernetzens durch Calciumionen verlieren, sind die erfindungsgemäßen Polymere relativ unempfindlich gegenüber Calcium- und/oder Magnesiumionen. Folglich behalten wegspülbare Produkte, die die erfindungsgemäßen Polymere enthalten, Dispergiervermögen in hartem Wasser bei.
Die erfindungsgemäßen Polymermaterialien sind als Bindemittel und Strukturkomponenten für luftgelegte und nassgelegte Vliestextilien für Anwendungen, wie Body-Side-Liner, Fluidverteilungsmaterial, Fluidaufnahmematerial (Chirurgie) oder Umhüllungsstoff in verschiedenen Körperpflegeprodukten, verwendbar. Die erfindungsgemäßen Polymermaterialien sind als ein Bindemittelmaterial für wegspülbare Körperpflegeprodukte, wie Windeln, Damenbinden, Slipeinlagen und feuchte Tücher, besonders verwendbar. Die wegspülbaren Produkte halten die Integrität während Lagerung und Verwendung und zerfallen nach Wegwerfen in die Toilette, wenn die Salzkonzentration unter einen kritischen Wert fällt.
Die vorliegende Erfindung offenbart, wie in Wasser dispergierbare Vliese, einschließlich Bedeckungsstoff (Auskleidung), Aufnahme(Chirurgie)materialien und feuchte Tücher, die in Fluids mit hoher Ionenkonzentration lagerbar sind, unter Anwendung der vorstehend beschriebenen einzigartigen Polymerbindemittelzusammensetzungen herzustellen sind. Die erhaltenen Vliese sind wegspülbar und in Wasser wegwerfbar aufgrund der zugeschnittenen Ionensensitivität, die ungeachtet der Wasserhärte, die in Toiletten in der USA und die Welt vorkommen, ausgelöst werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um ein wirksames ionenauslösbares Material, das zur Verwendung in wegspülbaren Körperpflegeprodukten geeignet ist, zu sein, sollte das Material wünschenswerterweise (1) funktionell sein, d.h. Feuchtfestigkeit unter gesteuerten Bedingungen halten und sich schnell in weichem oder hartem Wasser, welches in einer Toilette und Waschbecken rund um die Welt vorkommt, auflösen oder dispergieren, (2) sicher (nicht toxisch) und (3) wirtschaftlich sein. Die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere erfüllen die vorstehenden Kriterien.
Im Gegensatz zu den Lion-Polymere und anderen Polymeren, die in der technischen Literatur zitiert werden, sind die erfindungsgemäßen Polymere ionenauslösbar sowie in Wasser mit mehr als etwa 15 ppm Ca²⁺ und/oder Mg²⁺ bis etwa 200 ppm Ca²⁺ und/oder Mg²⁺ löslich. Die erfindungsgemäßen Polymere wurden formuliert, um die potenziell starke Wechselwirkung zwischen den Anionen der Polymere und den Kationen im Wasser zu minimieren. Diese starke Wechselwirkung kann über Hart-Weiche-Säurebasetheorie, die von R. G. Pearson in dem Journal of the American Chemical Society, Band 85, Seite 3533 (1963) oder N. S. Isaacs in dem Lehrbuch Physical Organic Chemistry, veröffentlicht von Longman Scientific and Technical mit John Wiley & Sons, Inc., New York (1987), vorgeschlagen wurde, erklärt werden. Harte Anionen und harte Kationen treten miteinander stark in Wechselwirkung. Weiche Anionen und weiche Kationen treten auch stark miteinander in Wechselwirkung. Jedoch weiche Anionen und harte Kationen und umgekehrt treten miteinander schwach in Wechselwirkung. In den Lion-Polymeren ist das Carboxylatanion von dem Natriumacrylat ein hartes Anion, welches stark mit den harten Kationen Ca²⁺ und/oder Mg²⁺, die in mittelhartem und hartem Wasser vorliegen, in Wechselwirkung tritt. Durch Ersetzen der Carboxylatanionen gegen ein weicheres Anion, wie einem Sulfatanion, wird die Wechselwirkung zwischen den Anionen von einem ionenauslösbaren Polymer und den harten Kationen Ca²⁺ und/oder Mg²⁺, die in mittelhartem und hartem Wasser vorliegen, vermindert.
Die erfindungsgemäßen Polymere werden aus einem oder mehreren Monomeren gebildet, sodass das erhaltene Polymer einen „hydrophoben/hydrophilen Ausgleich" durch die Polymerkette aufweist. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „hydrophober/hydrophiler Ausgleich" auf einen Ausgleich der hydrophoben und hydrophilen Eigenschaften mit einem gesteuerten Grad von Härte oder Weichheit, wie vorstehend erörtert, entlang der Polymerkette, was ein Polymer mit einer gewünschten ausgelösten Eigenschaft in weichem, mittelhartem oder hartem Wasser ergibt. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „weiches Wasser" auf Wasser mit einem Gehalt an zweiwertigem Ion von weniger als etwa 10 ppm. Wie hierin verwen det, bezieht sich der Begriff „mittelhartes Wasser" auf Wasser mit einem Gehalt an zweiwertigem Ion von etwa 10 bis etwa 50 ppm. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „hartes Wasser" auf Wasser mit einem zweiwertigen Ionengehalt von mehr als etwa 50 ppm. Durch Steuern des hydrophoben/hydrophilen Ausgleichs und der Zusammensetzung des Polymers werden ionensensitive Polymere mit gewünschter Anwendungsbindungsfestigkeit und Wasserdispergiervermögen in hartem Wasser hergestellt.
Die erfindungsgemäßen Polymere können aus einer Vielzahl von Vinylmonomeren gebildet werden, die frei radikaliseh polymerisieren können. Mindestens ein Teil des erhaltenen Polymers umfasst eine oder mehrere Monomereinheiten mit einer hydrophoben Einheit daran und eine oder mehrere Monomereinheiten mit einer hydrophilen Einheit daran. Geeignete Monomere, die einen Hydrophobizitätsgrad für das erhaltene Polymere bereitstellen, schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, Vinylester, wie Vinylacetat, Alkylacrylate und Vinylchlorid. Geeignete Monomere, die einen Hydrophilizitätsgrad für das sich ergebende Polymer bereitstellen, schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, auf Acrylamid und Methacrylamid basierende Monomere, wie Acrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, N-Ethylacrylamid, N-Isopropylacrylamid und Hydroxymethylacrylamid, N-Vinylpyrrolidinon, N-Vinylformamid, Hydroxyalkylacrylat und Hydroxyalkylmethacrylat, wie Hydroxyethylmethacrylat und Hydroxyethylacrylat, und Monomere, die eine oder mehrere der nachstehenden funktionellen Gruppen enthalten: Hydroxy-, Amino-, Ammonium-, Sulfonat-, Ether-, Carboxylat-, Carbonsäure-, Amid- und Sulfoamidgruppen. Andere geeignete hydrophile und hydrophobe Monomere schließen die in US-Patent Nr. 5317063, eingereicht von der Lion Corporation, Tokio, Japan, offenbarten Vinylmonomere, die hierin durch Hinweis in ihrer Gesamtheit einbezogen sind, ein. Jedoch im Gegensatz zu den Lion-Polymeren werden die erfindungsgemäßen Polymere ohne die Verwendung von Acrylsäure- und/oder Methacrylsäuremonomeren gebildet.
Die Menge an hydrophobem Monomer, das zur Herstellung der erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere verwendet wird, kann in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften in dem erhaltenen Polymer variieren. Wünschenswert ist der Mol-Prozentsatz von hydrophobem Monomer in dem ionensensitiven Polymer bis zu etwa 90 Mol-%. Noch erwünschter ist der Mol-Prozentsatz an hydrophobem Monomer in dem ionensensitiven Polymer etwa 50 bis etwa 85 Mol-%. Besonders erwünscht ist der Mol-Prozentsatz an hydrophobem Monomer in dem ionensensitiven Polymer etwa 55 bis etwa 85 Mol-%.
Die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere können ein mittleres Molekulargewicht aufweisen, das in Abhängigkeit von der letztendlichen Verwendung des Polymers variiert. Wünschenswerterweise haben die ionensensitiven Polymere der vorliegenden Erfindung ein gewichtsmittleres Molekulargewicht im Bereich von etwa 10 000 bis etwa 5 000 000. Erwünschter haben die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere ein gewichtsmittleres Molekulargewicht im Bereich von etwa 25 000 bis etwa 2 000 000.
Die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere können gemäß einer Vielzahl von Polymerisationsverfahren, vorzugsweise einem Lösungspolymerisationsverfahren, hergestellt werden. Geeignete Lösungsmittel für das Polymerisationsverfahren schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, niedere Alkohole, wie Methanol, Ethanol und Propanol, ein gemischtes Lösungsmittel von Wasser und einem oder mehreren niederen Alkoholen, die vorstehend erwähnt wurden, und ein gemischtes Lösungsmittel von Wasser und einem oder mehreren niederen Ketonen, wie Aceton oder Methylethylketon.
In dem Polymerisationsverfahren kann jeder Polymerisationsstarter verwendet werden. Die Auswahl eines bestimmten Starters kann von einer Anzahl von Faktoren abhängen einschließlich, jedoch nicht darauf begrenzt, der Polymerisationstemperatur, dem Lösungsmittel und den angewendeten Monomeren. Geeignete Polymerisationsstarter zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, 2,2'-Azobisisobutyronitril, 2,2'-Azobis-(2-methylbutyronitril), 2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitril), 2,2'-Azobis-(2-amidinopropan)dihydrochlorid, 2,2'-Azobis(N,N'-dimethylenisobutylamidin), Kaliumpersulfat, Ammonium persulfat und wässriges Wasserstoffperoxid. Die Menge an Polymerisationsstarter kann im Bereich von etwa 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht an vorliegendem Monomer, liegen.
Die Polymerisationstemperatur kann in Abhängigkeit von dem Polymerisationslösungsmittel, Monomeren und verwendeten Starter variieren, liegt jedoch im Allgemeinen von etwa 20°C bis etwa 90°C. Die Polymerisationszeit liegt im Allgemeinen von etwa zwei bis etwa acht Stunden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden hydrophile Monomere in Form von Sulfonat enthaltenden Monomeren in die ionensensitiven erfindungsgemäßen Polymere eingearbeitet. Das Sulfonatanion von diesen Monomeren ist weicher als das Carboxylatanion, da die negative Ladung des Sulfonatanions über drei Sauerstoffatome und ein größeres Schwefelatom delokalisiert ist, wie entgegengesetzt zu nur zwei Sauerstoffatomen und einem kleineren Kohlenstoffatom in dem Carboxylatanion. Diese Monomere, die das weichere Sulfonatanion enthalten, sind weniger interaktiv mit mehrwertigen Ionen, die in hartem Wasser vorliegen, insbesondere Ca²⁺- und Mg²⁺-Ionen. Geeignete Sulfonat enthaltende Monomere schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, Natriumsalz von Styrolsulfonsäure (NaSS), 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure (AMPS), Natriumsalz von 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure (NaAMPS), Vinylsulfonsäure, Natriumsalz von Vinylsulfonsäure, Sulfonat enthaltende Alkylacrylate, worin die Alkylgruppe zwei bis vier Kohlenstoffatome enthält, Natriumsalz von Sulfonat enthaltenden Alkylacrylaten, worin die Alkylgruppe zwei bis vier Kohlenstoffatome enthält, Sulfonat enthaltende Alkylmethacrylate, worin die Alkylgruppe zwei bis vier Kohlenstoffatome enthält, Natriumsalz von Sulfonat enthaltenden Alkylmethacrylaten, worin die Alkylgruppe zwei bis vier Kohlenstoffatome enthält. Um den hydrophoben/hydrophilen Ausgleich des ionensensitiven Polymers zu halten, werden ein oder mehrere hydrophobe Monomere zu dem Polymer gegeben.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ionensensitive Polymere aus zwei oder drei Monomeren hergestellt, ausgewählt aus: AMPS, Acrylsäure, Bu tylester und Acrylsäure-2-ethylhexylester. Obwohl ein beliebiger Mol-%-Satz der vorstehend genannten drei Monomere verwendet werden kann, um die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere zu bilden, liegen die Monomere wünschenswerterweise in den ionensensitiven Polymeren bei den nachstehenden Mol-%-Sätzen vor: AMPS, mehr als 20 bis etwa 50 Mol-%; Acrylsäurebutylester, etwa 0 bis etwa 85 Mol-% und Acrylsäure-2-ethylhexylester, etwa 0 bis etwa 85 Mol-%. Wünschenswerter liegen die Monomere in den ionensensitiven Polymeren bei den nachstehenden Mol-%-Sätzen vor: AMPS, etwa 15 bis etwa 30 Mol-%; Acrylsäurebutylester, etwa 70 bis etwa 85 Mol-% und Acrylsäure-2-ethylhexylester, etwa 0 bis etwa 15 Mol-%. Noch erwünschter liegen die Monomere in den ionensensitiven Polymeren bei den nachstehenden Mol-%-Sätzen vor: AMPS, etwa 18 bis etwa 23 Mol-%; Acrylsäurebutylester, etwa 77 bis etwa 82 Mol-% und Acrylsäure-2-ethylhexylester, etwa 0 bis etwa 10 Mol-%.
Um den hydrophoben/hydrophilen Ausgleich der ionensensitiven Polymere weiterhin fein abzustimmen, kann mindestens ein Teil der sauren Einheiten, falls zusammen mit der Polymerkette vorliegend, neutralisiert werden. Beispielsweise kann das vorstehend beschriebene ionensensitive Polymer, das bis zu drei verschiedene Monomere umfasst, teilweise oder vollständig neutralisiert werden, um etwas oder alle von dem AMPS zu NaAMPS umzuwandeln. Beliebige anorganische Base oder organische Base kann als Neutralisationsmittel verwendet werden, um die saure Komponente der ionensensitiven Polymere zu neutralisieren. Beispiele für neutralisierende Mittel schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, anorganische Basen, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid und Natriumcarbonat, und Amine, wie Monoethanolamin, Diethanolamin, Diethylaminoethanol, Ammoniak, Trimethylamin, Triethylamin, Tripropylamin, Morpholin. Erwünschte Neutralisationsmittel schließen Ethanolamin, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder eine Kombination davon ein.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die ionensensitiven Polymere aus zwei bis drei Monomeren hergestellt, ausgewählt aus: AMPS, Acrylsäurebutylester und Acrylsäure-2-ethylhexylester und sind im Wesentlichen frei von Acrylsäure- und Methacrylsäuremonomeren und Polymereinheiten, die von Acrylsäure- und Methacrylsäuremonomeren abgeleitet sind. Wünschenswerterweise enthalten die ionensensitiven Polymere der vorliegenden Erfindung weniger als 10 ppm Acrylsäure- und Methacrylsäuremonomere kombiniert und weniger als 0,01 Mol-% Polymereinheiten, die von Acrylsäure- und Methacrylsäuremonomeren abgeleitet sind. Erwünschter enthalten die ionensensitiven Polymere der vorliegenden Erfindung weniger als 10 ppb Acrylsäure- und Methacrylsäuremonomere kombiniert und weniger als 0,041 Mol-% Polymereinheiten, die von Acrylsäure- und Methacrylsäuremonomeren abgeleitet sind.
Ein sulfonatmodifiziertes Polymer mit Salzempfindlichkeit kann auch durch Sulfonierung eines vorliegenden Polymers, wie ein Copolymer oder Terpolymer, hergestellt werden. Verfahren zum Sulfonieren von Polymeren sind auf dem Fachgebiet gut bekannt. Verfahren für die Herstellung von sulfonierten oder sulfatierten Polymeren werden in US-Patent Nr. 3624069, herausgegeben im November 1971 von Schwelger; US-Patent Nr. 4419403, herausgegeben am 6. Dezember 1983 von Varona; US-Patent Nr. 5522967, herausgegeben am 4. Juni 1996 von Shet; US-Patent Nr. 4220739, herausgegeben am 2. September 1980 von Walles; US-Patent Nr. 5783200, herausgegeben am 21. Juli 1998 von Motley et al., sowie den nachstehenden Patenten: US-Patent Nr. 2400720, 2937066, 2786780, 2832696, 3613957 und 3740258 offenbart. Prinzipien für die Sulfatierung und Sulfonierung (beispielsweise über Sulfaminsäurebehandlung, Reaktion mit Thionylchlorid oder Chlorsulfonsäure oder Aussetzen von Schwefeltrioxid) sind unter den Wegen, die von Samuel Shore und D.R. Berger in „Alcohol and Ether Alcohol Sulfates" in Anionic Surfactants, Teil 1, Herausgeber Warner M. Linfield, New York: Marcel Dekker, Inc., 1976, Seiten 135-149, und von Ben E. Edwards, „The Mechanisms of Sulfonation and Sulfation" in Anionic Surfactants, Teil 1, Herausgeber Warner M. Linfield, New York: Marcel Dekker, Inc., 1976, Seiten 111-134, offenbart werden.
In einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die vorstehend beschriebenen ionensensitiven Polymere als ein Bindemittelmaterial für wegspülbare und/oder nicht wegspülbare Produkte verwendet. Um als ein Bindemittelmaterial in wegspülbaren Produkten in der Vereinigten Staaten wirksam zu sein, bleiben die ionensensitiven Polymere der vorliegenden Erfindung stabil und behalten ihre Integrität bei, werden obwohl trocken oder bei hohen Konzentrationen von einwertigen und/oder mehrwertigen Ionen, jedoch in Wasser, das etwa 200 ppm Ca²⁺-Ionen enthält, löslich. Die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere sind in einer Salzlösung, die mindestens etwa 0,3 Gew.-% von einem oder mehreren anorganischen und/oder organischen Salzen, die einwertige und/oder mehrwertige Ionen enthalten, enthält, unlöslich. Wünschenswerterweise sind die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere in einer Salzlösung, die etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 5,0 Gew.-% von einem oder mehreren anorganischen und/oder organischen Salzen enthält, die einwertige und/oder mehrwertige Ionen enthält, unlöslich. Noch erwünschter sind die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere in einer Salzlösung, die etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-% von einem oder mehreren anorganischen und/oder organischen Salzen enthält, die einwertige und/oder mehrwertige Ionen enthalten, unlöslich. Geeigneterweise schließen einwertige und/oder mehrwertige Ionen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, Na⁺-Ionen, K⁺-Ionen, Li⁺-Ionen, NH₄ ⁺-Ionen, Ca²⁺-Ionen, Mg²⁺-Ionen, Zn²⁺-Ionen, SO₄ ^–-Ionen und eine Kombination davon.
Bezogen auf eine jüngste Studie, die durch die American Chemical Society durchgeführt wurde, variiert die Wasserhärte über die Vereinigten Staaten stark mit einer CaCO₃-Konzentration im Bereich von nahe Null für weiches Wasser bis etwa 500 ppm CaCO₃ (etwa 200 ppm Ca²⁺-Ionen) für sehr hartes Wasser. Um Polymerdispergiervermögen über das Land zu sichern, sind die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere wünschenswerterweise in Wasser, das bis etwa 50 ppm Ca²⁺- und/oder Mg²⁺-Ionen enthält, löslich. Wünschenswerter sind die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere in Wasser, das bis zu etwa 100 ppm Ca²⁺- und/oder Mg²⁺-Ionen enthält, lös lich. Auch erwünschter sind die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere in Wasser, das bis zu etwa 150 ppm Ca²⁺- und/oder Mg²⁺-Ionen enthält, löslich. Auch erwünschter sind die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere in Wasser, das bis zu etwa 200 ppm Ca²⁺- und/oder Mg²⁺-Ionen enthält, löslich.
Die erfindungsgemäßen Bindemittelformulierungen können auf jedes faserförmige Substrat angewendet werden. Die Bindemittel sind besonders zur Verwendung in Wasser dispergierbaren Produkten geeignet. Geeignete faserförmige Substrate schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, Vlies- und gewebte Textilien. In vielen Ausführungsformen, insbesondere Körperpflegeprodukten, sind bevorzugte Substrate Vliestextilien. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Vliestextil" auf ein Textil, das eine Struktur von einzelnen Fasern oder Filamenten, die statistisch in einer mattenartigen Weise angeordnet sind, aufweist. Vliestextilien können auf eine Vielzahl von Verfahren hergestellt werden, einschließlich, jedoch nicht darauf begrenzt, Luftlegeverfahren, Feuchtlegeverfahren, Hydroverwirrungsverfahren, Stapelfaserkardieren und Bonding und Lösungsspinnen.
Die Bindemittelzusammensetzung kann auf das faserartige Substrat durch jedes bekannte Auftragungsverfahren angewendet werden. Geeignete Verfahren zum Auftragen des Bindemittelmaterials schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, Drucken, Sprühen, Imprägnieren oder durch jede andere Technik. Die Menge der Bindemittelzusammensetzung kann abgemessen und gleichförmig innerhalb des faserförmigen Substrats verteilt werden oder kann ungleichförmig innerhalb des faserförmigen Substrats verteilt sein. Die Bindemittelzusammensetzung kann durch das gesamte faserförmige Substrat verteilt sein oder sie kann innerhalb einer Vielzahl von kleinen, eng gepackten Gebieten verteilt sein. In den meisten Ausführungsformen ist gleichförmige Verteilung der Bindemittelzusammensetzung erwünscht.
Zur Leichtigkeit der Anwendung auf das faserförmige Substrat kann das Bindemittel in Wasser oder in einem nicht wässrigen Lösungsmittel, wie Methanol, Ethanol, Aceton oder dergleichen, wobei Wasser das gewünschte Lösungsmittel ist, gelöst werden. Die Menge an in dem Lösungsmittel gelöstem Bindemittel kann in Abhängigkeit von dem angewendeten Polymer und der Textilanwendung variieren. Wünschenswerterweise enthält die Bindemittellösung bis zu etwa 25 Gew.-% Bindemittelzusammensetzungsfeststoffe. Erwünschter enthält die Bindemittellösung etwa 10 bis 20 Gew.-% Bindemittelzusammensetzungsfeststoffe. Plastifizierungsmittel bzw. Weichmacher, Parfüms, Färbemittel, Antischaummittel, Bakterizide, oberflächenaktive Mittel, Verdickungsmittel, Füllstoffe, Klebrigmacher, Entklebrigmaeher und ähnliche Additive können in die Lösung der Bindemittelkomponenten, falls so erwünscht, eingearbeitet werden.
Wird die Bindemittelzusammensetzung einmal auf das Substrat aufgetragen, kann das Substrat luftgetrocknet oder durch beliebiges herkömmliches Mittel getrocknet werden. Geeignete Trocknungsverfahren schließen ein, sind jedoch nicht darauf begrenzt, Lufttrocknen, Trocknen in einem Umluftofen, Aussetzen des Substrats von Wärmelampen usw. Andere Trocknungsmethoden, die verwendet werden können, schließen Niedertemperaturwasserentfernungsvorgänge, wie Raumtemperaturtrocknen oder Gefriertrocknen, ein. Erhöhte Temperatur ist im Allgemeinen hilfreich zum Trocknen, jedoch nicht notwendig. Somit kann die Spitzentemperatur, der das Substrat ausgesetzt ist, auf die das Substrat gebracht werden kann, unter jeder der nachstehenden liegen: 180°C, 160°C, 140°C, 120°C, 110°C, 105°C, 100°C, 90°C, 75°C und 60°C, wobei ein extremer Bereich für Spitzenbahntemperatur etwa 50°C bis etwa 110°C oder etwa 70°C bis etwa 140°C ist. Natürlich können höhere Temperaturen angewendet werden, sind jedoch in den meisten Ausführungsformen nicht notwendig.
Einmal trocken, zeigt das kohärente, faserförmige Substrat verbesserte Zugfestigkeit, wenn mit der Zugfestigkeit von den unbehandelten feuchtgelegten oder trockengelegten Substraten verglichen, und hat dennoch die Fähigkeit, schnell „wegzufallen" oder zu zerfallen, wenn in weiches oder hartes Wasser mit relativ geringer einwertiger und/oder mehrwertiger ionischer Konzentration gegeben und bewegt. Bei spielsweise die Trockenzugfestigkeit von dem faserförmigen Substrat kann durch mindestens 25% verglichen mit der Trockenzugfestigkeit des unbehandelten Substrats, das kein Bindemittel enthält, erhöht werden. Spezieller kann die Trockenzugfestigkeit des faserförmigen Substrats um mindestens 100 verglichen mit der Trockenzugfestigkeit des unbehandelten Substrats, das kein Bindemittel enthält, erhöht werden. Auch besonders bevorzugt kann die Trockenzugfestigkeit des faserförmigen Substrats um mindestens 500% verglichen mit der Trockenzugfestigkeit des unbehandelten Substrats, das kein Bindemittel enthält, erhöht werden.
Ein erwünschtes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass die Verbesserung der Zugfestigkeit bewirkt wird, wenn die Menge der Bindemittelzusammensetzung vorliegt, „zugesetzt" in dem erhaltenen faserförmigen Substrat, nur einen kleinen Teil wiedergibt auf das Gewicht des gesamten Substrats. Die Menge an „Zugesetztem" kann für eine bestimmte Anwendung variieren, jedoch ergibt die optimale Menge an „Zugesetztem" in einem faserförmigen Substrat, welches Integrität aufweist, während der Verwendung und auch schnell dispergiert, wenn in Wasser bewegt wird. Beispielsweise sind die Bindemittelkomponenten typischerweise etwa 5 bis etwa 65% auf das Gewicht von dem Gesamtgewicht des Substrats. Insbesondere können die Bindemittelkomponenten stärker als 0 bis etwa 35% auf das Gewicht von dem Gesamtgewicht des Substrats sein. Auch ganz besonders können die Bindemittelkomponenten etwa 10 bis etwa 25% auf das Gewicht von dem Gesamtgewicht des Substrats sein. Jedoch in einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen können die Bindemittelkomponenten weniger als etwa 15% auf das Gewicht von dem Gesamtgewicht des Substrats und in einigen Fällen weniger als etwa 10% auf das Gewicht von dem Gesamtgewicht des Substrats sein.
Die erfindungsgemäßen Vliestextilien haben eine gute Anwendungszugfestigkeit sowie Ionenauslösbarkeit. Wünschenswerterweise sind die erfindungsgemäßen Vliestextilien abriebbeständig und behalten wesentliche Zugfestigkeit in wässrigen Lösungen, die mehr als etwa 0,5 Gew.-% NaCl oder ein Gemisch von einwertigen und mehrwertigen Ionen enthalten, bei, worin die mehrwertige Ionenkonzentration größer als etwa 500 ppm ist. Die Vliestextilien sind in weichem bis mittelhartem bis hartem Wasser dispersibel. Aufgrund dieser letzteren Eigenschaft sind die Vliestextilien der vorliegenden Erfindung für Wegwerfprodukte, wie Sanitärbinden, Windeln und trockenen und vorbefeuchteten Tüchern, die durch die Toilettenspülung nach Verwendung in jedem Teil der Welt weggespült werden können, gut geeignet.
Die vorstehend genannten textilbildenden Fasern können aus einer Vielzahl von Materialien, einschließlich Naturfasern; synthetische Fasern und Kombinationen davon, hergestellt werden. Die Auswahl der Fasern hängt beispielsweise von der beabsichtigten Endverwendung des fertigen Textils und Faserkosten ab. Beispielsweise können geeignete faserförmige Substrate einschließen, sind jedoch nicht darauf begrenzt, natürliche Fasern, wie Baumwolle, Leinen, Jute, Hanf, Wolle, Wollzellstoff usw. In ähnlicher Weise können regenerierte Zellulosefasern wie Viskose-Rayon und Cuprammonium-Rayon, modifizierte Zellulosefasern, wie Zelluloseacetat, oder synthetische Fasern, wie jene, die von Polyestern, Polyamiden, polyacrylischen Stoffen usw. abgeleitet sind, einzeln oder in Kombination miteinander gleichfalls verwendet werden. Gemische von einer oder mehreren der vorstehenden Fasern können auch verwendet werden, falls es so erwünscht ist.
Die Faserlänge ist beim Herstellen der erfindungsgemäßen Textilien wichtig. In einigen Ausführungsformen, wie wegspülbaren Produkten, ist die Faserlänge von großer Bedeutung. Die minimale Länge der Fasern hängt von dem Verfahren, das zum Bilden des faserförmigen Substrats ausgewählt ist, ab. Wenn beispielsweise das faserförmige Substrat durch Kardieren gebildet wird, sollte die Länge der Faser gewöhnlich mindestens etwa 42 mm sein, um Gleichförmigkeit zu sichern. Wenn das faserförmige Substrat durch Luftlege- oder Nasslegeverfahren gebildet wird, kann die Faserlänge wünschenswerterweise etwa 0, 2 bis 6 mm sein. Obwohl Fasern mit einer Länge von größer als 50 mm innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung sind, wurde es bestimmt, dass, wenn eine wesentliche Menge an Fasern mit einer Länge größer als etwa 15 mm in ein wegspülbares Textil gegeben wird, obwohl die Fasern dispergieren und in Wasser abtrennen werden, wird deren Länge in der Regel „Stränge" von Fasern bilden, die unerwünscht sind, wenn in Haustoiletten heruntergespült wird. Deshalb ist es für diese Produkte erwünscht, dass die Faserlänge etwa 15 mm oder weniger ist, sodass die Fasern keine Tendenz zu „Strang" aufweisen, wenn sie durch eine Toilette ausgespült werden. Obwohl Fasern von verschiedenen Längen in der vorliegenden Erfindung anwendbar sind, sind erwünschte Fasern von einer Länge von weniger als etwa 15 mm, sodass die Fasern leicht voneinander disgergieren, wenn sie mit Wasser in Kontakt kommen.
Die erfindungsgemäßen Textilien können aus einer einzelnen Schicht oder Mehrfachschichten gebildet werden. Im Fall von Mehrfachschichten werden die Schichten im Allgemeinen in einer nebeneinander gelegten oder Oberfläche-zu-Oberfläche-Beziehung angeordnet und alle oder ein Teil der Schichten kann an benachbarte Schichten gebunden sein. Vliesflächengewebe der vorliegenden Erfindung können auch aus einer Vielzahl von getrennten Vliesflächengebilden gebildet werden, worin die getrennten Vliesflächengebilde aus einzelnen oder Mehrfachschichten gebildet werden können. In jenen Fällen, wo das Vliesflächengebilde Mehrfachschichten einschließt, kann die gesamte Dicke des Vliesflächengebildes einer Bindemittelanwendung unterzogen sein oder jede einzelne Schicht kann getrennt einer Bindemittelanwendung unterzogen sein und dann mit anderen Schichten in einer aufeinander gelegten Beziehung unter Bildung des fertigen Vliesflächegebildes kombiniert werden.
In einer Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Textilsubstrate in Reinigungs- und Körperflüssigkeit absorbierende Produkte, wie Sanitärbinden, Windeln, chirurgische Verbände, Taschentücher, feuchte Tücher und dergleichen, eingearbeitet werden. Diese Produkte können einen absorbierenden Kern, der eine oder mehrere Schichten von einem absorbierenden faserförmigen Material umfasst, einschließen. Der Kern kann auch ein oder mehrere Schichten von einem fluiddurchlässigen Element, wie einem faserförmigen Tuch, Gaze, Kunst stoffnetz usw., umfassen. Diese sind im Allgemeinen als Umhüllungsmaterialien zum Halten der Kernkomponenten aneinander verwendbar. Zusätzlich kann der Kern ein fluidundurchlässiges Element oder Sperrmittel zum Ausschließen des Durchgangs von Fluids durch den Kern und an den äußeren Oberflächen des Produkts umfassen. Vorzugsweise bedeutet die Sperre auch in Wasser dispersibel. Ein Film eines Polymers mit im Wesentlichen der gleichen Zusammensetzung wie das vorstehend erwähnte in Wasser dispergierbare Bindemittel ist besonders gut für diesen Zweck geeignet. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Polymerzusammensetzungen zum Bilden von jeder der vorstehend erwähnten Produktkomponenten, einschließlich der Schichten von Absorptionsmittelkern, dem fluiddurchlässigen Element, den Umhüllungsmaterialien und dem fluidundurchlässigen Element und Sparmitteln, verwendbar.
Die Bindemittelformulierungen sind besonders nützlich für bindende Fasern von luftgelegten Vliestextilien. Diese luftgelegten Materialien sind für Body-Side-Liner, Fluidverteilungsmaterialien, Fluidaufnahmematerialien, wie chirurgisches Material, Absorptionsmittelumhüllungsfolie und Umhüllungsstoffe für verschiedene wasserdispergierbare Körperpflegeprodukte, nützlich. Luftgelegte Materialien sind besonders verwendbar zur Verwendung als ein vorbefeuchtetes Tuch. Die Flächengewichte für luftgewebte Vliestextilien können im Bereich von etwa 20 bis 200 Gramm pro Quadratmeter (gsm) mit Stapelfasern mit 2 bis 3 Denier und einer Länge von etwa 6 bis 15 mm liegen. Chirurgische oder Aufnahmematerialien, die bessere Elastizität und höhere Weichheit für Stapelfasern mit etwa 6 Denier oder größer benötigen, werden zur Herstellung dieser Produkte verwendet. Eine erwünschte Enddichte für die chirurgischen oder Aufnahmematerialien liegt zwischen etwa 0,025 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³) bis etwa 0,050 g/cm³. Fluidverteilungsmaterialien können eine höhere Dichte in dem gewünschten Bereich von etwa 0,10 bis etwa 0,20 g/cm³ unter Verwendung von Fasern von niederem Denier aufweisen, wobei am meisten erwünschte Fasern einen Denier von weniger als etwa 1,5 aufweisen. Wischtücher haben im Allgemeinen eine Dichte von etwa 0,05 g/cm³ bis etwa 0,2 g/cm³ und ein Flächengewicht von etwa 30 g/m² bis etwa 90 g/m².
Eine besonders interessante Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von vorbefeuchteten Tüchern oder feuchten Tüchern aus den vorstehend beschriebe nen ionensensitiven Polymeren und faserförmigen Materialien. Für Wischtücher wird das Vliestextil wünschenswerterweise aus relativ kurzen Fasern, wie Holzzellstofffasern, gebildet. Die Minimumlänge der Fasern hängt von dem Verfahren, das zum Bilden des Vliestextils ausgewählt wurde, ab. Wenn das Vliestextil durch das Feucht oder Trockenverfahren gebildet wird, ist die Faserlänge wünschenswerterweise etwa 0,1 mm bis 15 mm. Wünschenswerterweise hat das erfindungsgemäße Vliestextil eine relativ niedrige Feuchtkohäsivfestigkeit, wenn es nicht aneinander durch einen Klebstoff oder Bindemittelmaterial gebunden ist. Wenn solche Vliestextilien aneinander durch einen Klebstoff gebunden sind, welcher seine Bindungsfestigkeit in Leitungswasser und in Abwasser verliert, wird das Textil leicht durch Bewegung, die durch Spülen und Bewegen durch die Abwasserrohre bereitgestellt wird, zerfallen.
Die fertigen Wischtücher können individuell, vorzugsweise in einem gefalteten Zustand in einem feuchtigkeitsfesten Umschlag oder verpackt in Behältern, die jede gewünschte Anzahl an Tüchern in einer wasserdichten Verpackung mit einem Benetzungsmittel, das auf das Tuch aufgetragen wurde, enthalten, verpackt werden. Relativ zu dem Gewicht des trockenen Textils kann das Wischtuch etwa 10% bis etwa 400% und wünschenswerterweise etwa 100% bis etwa 300% des Benetzungsmittels enthalten. Das Wischtuch muss seine gewünschten Eigenschaften über die Zeiträume, die bei Warenhauslagerung, Transport, Handelsausstellung und Lagerung durch den Verbraucher vorkommen, beibehalten. Folglich kann die Lebensdauer im Bereich von zwei Monaten bis zwei Jahren liegen.
Verschiedene Formen von nicht durchlässigen Umhüllun gen, um feucht verpackte Materialien zu enthalten, wie Wischtücher und Handtücher und dergleichen, sind auf dem Fachgebiet bekannt. Beliebige von diesen können beim Verpacken der vorbefeuchteten Tücher der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform werden Wischtücher, die die vorstehend beschriebenen Vliestextilien enthalten, in einer undurchlässigen Verpackung und gesättigt mit einer Salzlösung, die mehr als etwa 0,5 Gew.-% von einem oder mehreren einwertigen Salzen, wie NaCl oder KCl, enthält, gelagert. Wünschenswerterweise enthält die Salzlösung etwa 0,5 bis 3,0 Gew.-% von einem oder mehreren einwertigen Salzen. In einer Ausführungsform sind die Feuchtwischtücher mit einer Salzlösung, die mehr als etwa 500 ppm von einem oder mehreren mehrwertigen Ionen, wie Ca²⁺ oder Mg²⁺, enthält, gesättigt. In einer weiteren Ausführungsform sind die Feuchtwischtücher mit einer Salzlösung, die mehr als etwa 0,5 Gew.-% von einem oder mehreren einwertigen Salzen in Kombination mit einem oder mehreren mehrwertigen Ionen enthält, worin die Konzentration der mehrwertigen Ionen größer als etwa 500 ppm ist, gesättigt.
Wünschenswerterweise besitzen die Feuchtwischtücher eine Anwendungszugfestigkeit von mindestens 100 g/Inch und eine Zugfestigkeit von weniger als 30 g/Inch, nachdem sie mit Wasser mit einer Konzentration von Ca²⁺- und/oder Mg²⁺-Ionen von etwa 50 ppm für etwa eine Stunde eingeweicht wurden. Wünschenswerter besitzen die Feuchtwischtücher eine Anwendungszugfestigkeit von mindestens 300 g/Inch und eine Zugfestigkeit von weniger als etwa 30 g/Inch, nachdem sie in Wasser mit einer Konzentration von Ca²⁺- und/oder Mg²⁺-Ionen von etwa 50 ppm für etwa eine Stunde eingeweicht wurden. In einer weiteren Ausführungsform besitzen die Feuchtwischtücher wünschenswerterweise eine Anwendungszugfestigkeit von mindestens 200 g/Inch und eine Zugfestigkeit von weniger als 20 g/Inch, nachdem in Wasser mit einer Konzentration von Ca²⁺- und/oder Mg²⁺-Ionen von etwa 200 ppm für etwa eine Stunde eingeweicht wurde. Auch erwünschter besitzen die Feuchtwischtücher eine Anwendungszugfestigkeit von mindestens 300 g/Inch und eine Zugfestigkeit von weniger als etwa 20 g/Inch, nachdem in Wasser mit einer Konzentration von Ca²⁺- und/oder Mg²⁺-Ionen von etwa 200 ppm für etwa eine Stunde eingeweicht wurde.
Die erfindungsgemäßen Vliestextilien können in solche körperflüssigkeitsabsorbierenden Produkte, wie Sanitärbinden, Windeln, chirurgische Verbände, Tücher und dergleichen, eingearbeitet werden. Das Bindemittel ist derart, dass es nicht auflösen wird, wenn es mit Körperflüssigkeiten in Kontakt gebracht wird, da die Konzentration von Ionen in den Körperflüssigkeiten oberhalb des für die Auflösung benötigten Niveaus ist. Das Vliestextil behält seine Struktur, Weichheit bei und zeigt eine Zähigkeit, die zur praktischen Anwendung befriedigend ist. Jedoch, wenn mit Wasser mit einer Konzentration von mehrwertigen Ionen, wie Ca²⁺- und/oder Mg²⁺-Ionen, von bis zu etwa 200 ppm in Kontakt gebracht wird, zerfällt das Bindemittel. Die Vliestextilstruktur zerfällt leicht und dispergiert leicht in dem Wasser.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Anwendungszugfestigkeit eines Vliestextils durch Bilden des Vliestextils mit einem Bindemittelmaterial, das ein erfindungsgemäßes ionensensitives Polymer enthält, und anschließend Auftragen von einem oder mehreren einwertigen und/oder mehrwertigen Salzen auf das Vliestextil verstärkt. Das Salz kann in das Vliestextil durch jedes Verfahren, das dem Durchschnittsfachmann bekannt ist, einschließlich, jedoch nicht darauf begrenzt, Auftragen eines festen Pulvers auf das Textil und Sprühen einer Salzlösung auf das Textil, aufgetragen werden. Die Menge an Salz kann in Abhängigkeit von einer besonderen Anwendung variieren. Jedoch die Menge an Salz, die auf das Textil aufgetragen wird, ist typischerweise etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% Salzfeststoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht des Textils. Die Salz enthaltenden Textilien der vorliegenden Erfindung können in einer Vielzahl von Textilanwendungen, einschließlich, jedoch nicht darauf begrenzt, Damenbinden und Windeln, verwendet werden.
Der Fachmann wird leicht verstehen, dass die Bindemittelformulierungen und faserförmigen Substrate der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise bei der Herstellung einer breiten Vielzahl von Produkten, einschließlich, jedoch nicht darauf begrenzt, absorbierende Körperpflegeprodukte, die so aufgelegt sind, dass sie mit Körperflüssigkeiten Kontakt ha ben, angewendet werden kann. Solche Produkte können nur eine einzelne Schicht des faserförmigen Substrats umfassen oder können eine Kombination von wie vorstehend beschriebenen Elementen umfassen. Obwohl die Bindemittelformulierungen und faserförmigen Substrate der vorliegenden Erfindung besonders für Körperpflegeprodukte geeignet sind, können die Bindemittelformulierungen und faserförmigen Substrate vorteilhafterweise in einer breiten Vielzahl von Verbraucherprodukten angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin durch die nachstehenden Beispiele erläutert, die nicht so aufzufassen sind, dass sie in irgendeiner Weise Begrenzungen für den Umfang davon auferlegen.
BEISPIELE
Herstellung von ionensensitiven Polymeren
13 ionensensitive Polymere wurden durch freie radikalische Polymerisation unter Anwendung von zwei oder drei Monomeren, ausgewählt aus AMPS, Acrylsäurebutylester und Acrylsäure-2-ethylhexylester, hergestellt. Die Polymerisation wurde in einer homogenen Lösung, die eines der nachstehenden Gemische enthält, durchgeführt: 70 Gew.-% Aceton und 30 Gew.-% Wasser; 75 Gew.-% Methanol und 25 Gew.-% Wasser und 75 Gew.-% Ethanol und 25 Gew.-% Wasser. Ein typisches Beispiel wird nachstehend angegeben.
BEISPIEL 1
Herstellung von ionensensitiven Polymeren
AMPS (29,36 g, 0,142 Mol) wurde in 40 g Wasser gelöst. Acrylsäurebutylester (40,6 g, 0,317 Mol) und Acrylsäure-2-ethylhexylester (7,6 g, 0,042 Mol) wurden in 120 g Methanol gelöst und dann zu der Wasserlösung von AMPS gegeben, um eine homogene Lösung der Monomere zu bilden. Ein Starter, 2,2-Azobisisobutyronitril (AIBN) (0,25 g, 1,5 × 103 Mol), wurde in 20 ml Methanol gelöst. Die Monomerlösung wurde durch Einleiten von N₂ durch die Lösung für 20 Minuten von Sauerstoff befreit. Zu einem 500-ml-Dreihalsrundkolben, der mit einem Kühler, zwei Zugabetrichtern und einem Magnetrührer ausgestattet ist, wurden 40 g eines Methanol-Wasser (75/25)-Gemisches gegeben. Das Lösungsmittel wurde auf einen milden Rückfluss unter Stickstoff erhitzt. Monomere und Starter wurden gleichzeitig aus den Zugabetrichtern über einen Zeitraum von zwei Stunden zugegeben. Polymerisation wurde für weitere zwei Stunden ablaufen lassen. Nach Kühlen auf Raumtemperatur wurde dann NaOH (5,68 g, 0,142 Mol) in 20 ml Wasser zu dem Gemisch bei Raumtemperatur gegeben, um das AMPS zu neutralisieren.
Insgesamt 13 Polymere (Proben 1-13) wurden unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens und eines besonderen Lösungsmittelsystems synthetisiert. Die Zusammensetzungen von Proben 1 bis 13 und das verwendete Lösungsmittelsystem werden in nachstehender Tabelle 1 zusammengefasst. Alle Prozentsätze werden in Mol-% angegeben. Tabelle 1. Ionensensitive Polymerzusammensetzungen
BEISPIEL 2
Löslichkeitstesten von ionensensitiven Polymeren
Die Löslichkeit der ionensensitiven Polymere von Beispiel 1 wurde in den nachstehenden Lösungen gemessen: desionisiertes Wasser, eine 200-ppm-Ca²⁺/Mg²⁺-Lösung, eine 4-ge wichtsprozentige NaCl-Lösung und eine 4-gewichstprozentige ZnCl₂-Lösung. Die Löslichkeit wurde wie nachstehend getestet.
Filmproben der ionensensitiven Polymere wurden durch Gießen der neutralisierten Polymerlösung oder Dispersion in eine rechtwinklige Silikonform (180 mm × 180 mm × 1 mm) hergestellt. Die Filmproben wurden in einen Laborabzug für etwa acht Stunden gestellt und dann in einen belüfteten Umluftofen bei 65°C gestellt, um jeglichem vorliegendem Lösungsmittel das Verdampfen und das Trocknen der Proben zu erlauben.
Proben von den getrockneten Polymerfilmen (rund 100 mg Proben) wurden abgewogen und dann in ein Fläschchen mit 10 ml „Ausspül"-Lösung gegeben. Zwei getrennte „Ausspül"-Lösungen wurden verwendet, um Wasser mit einem Wasserhärtebereich wiederzugeben. Desionisiertes Wasser wurde verwendet, um sehr weiches Wasser wiederzugeben, und eine 200-ppm-Ca²⁺/Mg²⁺-Lösung wurde verwendet, um sehr hartes Wasser wiederzugeben. Nach Stehen in der „Ausspül"-Lösung für eine Stunde wurde die Probe unter Anwendung eines vorgewogenen Whatmann-Filterpapiers Nr. 5 filtriert und im Labor vakuumbehandelt, um die ungelöste Fraktion zu sammeln. Das Filterpapier und gesammelte Probe wurden drei Stunden bei 65°C getrocknet und dann gewogen. Das Trockengewicht von dem ungelösten Film wurde durch Subtrahieren des Gewichts von dem Filterpapier bestimmt. Die Prozent Löslichkeit der Filmprobe wurde als [1 -(wiedergewonnenes Gewicht/Ursprungsgewicht)] × 100% berechnet.
In ähnlicher Weise wurden Trockenfilmproben in „Konservierungs"-Lösungen von einer 1,5-gewichtsprozentigen NaCl-Lösung, einer 4-gewichtsprozentigen NaCl-Lösung oder einer 4-gewichtsprozentigen ZnCl₂-Lösung gegeben. Die Filmproben wurden in den „Konservierungs"-Lösungen für mindestens zwölf Stunden gelagert und dann filtriert und wie vorstehend beschrieben gewogen. Die Löslichkeitsergebnisse werden nachstehend in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2. Löslichkeitsergebnisse
Die Ergebnisse von Tabelle 2 weisen aus, dass die erfindungsgemäßen ionensensitiven Polymere einen Bereich an Löslichkeitseigenschaften besitzen, die von einer Anzahl von Faktoren abhängen, einschließlich Mol-% von jeder Komponente und dem angewendeten Lösungsmittelsystem, um die Polymere herzustellen. Die Daten von Tabelle 2 lassen vermuten, dass die Polymere mit mehr als etwa 35 Mol-% NaAMPS in der Regel in sowohl „Ausspül"-Lösungen als auch „Konservierungs"-Lösungen löslich sind (siehe Proben 1-4, 10 und 13). Probe 7 stützte diese Position nicht. Es wird angenommen, dass das Aceton-Wasser-Lösungsmittelsystem mit den Polymerkomponenten in Wechselwirkung trat, was ein vernetztes Polymer ergab, welches nach Aussetzen von „Ausspülungs"-Lösungen sowie in „Konservierungs"-Lösungen aufquillt (siehe Proben 6-9).
Die Daten von Tabelle 2 lassen weiterhin vermuten, dass Polymere mit weniger als etwa 20 Mol-% NaAMPS in der Regel in sowohl „Ausspülungs"-Lösungen sowie in „Konservierungs"-Lösungen unlöslich sind (siehe Proben 6, 8 und 9.) Jedoch kann dies das Ergebnis von wie vorstehend erörtertem Vernetzen sein.
Probe 5 stellte die besten ionenauslösenden Eigenschaften der vorstehenden Proben bereit. Probe 5 war in den „Ausspülungs"-Lösungen löslich, jedoch in den „Konservierungs"-Lösungen unlöslich.

Claims

Ionensensitives Polymer, wobei das Polymer in einer Salzlösung, die mindestens etwa 0,3 Gew.-% Salz enthält, unlöslich ist, wobei das Salz ein oder mehrere einwertige oder mehrwertige Ionen umfasst; wobei das Polymer in Leitungswasser; das bis zu etwa 500 ppm von einem oder mehreren mehrwertigen Ionen enthält, löslich ist; und wobei das Polymer nicht aus Acrylsäure- oder Methacrylsäuremonomeren gebildet ist; und wobei das Polymer aus a) einem oder mehreren Monomeren, ausgewählt aus Styrolsulfonsäure (SS); Natriumsalz von Styrolsulfonsäure (NaSS); 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure (AMPS); Natriumsalz von 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure (NaAMPS); Vinylsulfonsäure; Natriumsalz von Vinylsulfonsäure; Sulfonat enthaltenden Alkylacrylaten, worin die Alkylgruppe zwei bis vier Kohlenstoffatome enthält; Natriumsalz von Sulfonat enthaltenden Alkylacrylaten, worin die Alkylgruppe zwei bis vier Kohlenstoffatome enthält; Sulfonat enthaltenden Alkylmethacrylaten, worin die Alkylgruppe zwei bis vier Kohlenstoffatome enthält; und Natriumsalz von Sulfonat enthaltenen Alkylmethacrylaten, worin die Alkylgruppe zwei bis vier Kohlenstoffatome enthält; und aus b) einem oder mehreren Alkylacrylaten gebildet ist.
Ionensensitives Polymer nach Anspruch 1, wobei das Polymer in einer Salzlösung, die mindestens etwa 0,3 Gew.-% Salz enthält, unlöslich ist, wobei das Salz ein oder mehrere einwertige oder mehrwertige Ionen umfasst; und wobei das Polymer in Leitungswasser, das etwa 15 ppm bis etwa 200 ppm von einem oder mehreren mehrwertigen Ionen enthält, löslich ist.
Ionensensitives Polymer nach Anspruch 2, wobei das Polymer in einer Salzlösung, die mindestens etwa 0,3 Gew.-% Salz enthält, unlöslich ist, wobei das Salz ein oder mehrere einwertige oder mehrwertige Ionen umfasst; und wobei das Polymer in Leitungswasser, das etwa 15 ppm bis etwa 150 ppm von einem oder mehreren mehrwertigen Ionen enthält, löslich ist.
Ionensensitives Polymer nach Anspruch 3, wobei das Polymer in einer Salzlösung, die mindestens etwa 0,3 Gew.-% Salz enthält, unlöslich ist; wobei das Salz ein oder mehrere einwertige oder mehrwertige Ionen umfasst; und wobei das Polymer in Leitungswasser, das etwa 15 ppm bis etwa 100 ppm von einem oder mehreren mehrwertigen Ionen enthält, löslich ist.
Ionensensitives Polymer nach Anspruch 4, wobei das Polymer in einer Salzlösung, die mindestens etwa 0,3 Gew.-% Salz enthält, unlöslich ist, wobei das Salz ein oder mehrere einwertige oder mehrwertige Ionen umfasst; und wobei das Polymer in Leitungswasser, das etwa 15 ppm bis etwa 50 ppm von einem oder mehreren mehrwertigen Ionen enthält, löslich ist.
Ionensensitives Polymer nach Anspruch 1, wobei das Polymer in einer Salzlösung, die etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 5,0 Gew.-% des Salzes enthält, unlöslich ist.
Ionensensitives Polymer nach Anspruch 1, wobei das Polymer in einer Salzlösung, die etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 3,0 Gew.-% des Salzes enthält, unlöslich ist.
Ionensensitives Polymer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mehrwertigen Ionen Ca²⁺-Ionen, Mg²⁺-Ionen, Zn²⁺-Ionen oder eine Kombination davon umfassen.
Ionensensitives Polymer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die einwertigen Ionen Na⁺-Ionen, Li⁺-Ionen, K⁺-Ionen, NH₄ ⁺-Ionen oder eine Kombination davon umfassen.
Ionensensitives Polymer nach Anspruch 1, wobei das Polymer umfasst: AMPS oder NaAMPS.
Ionensensitives Polymer nach Anspruch 10, wobei das Polymer aus mindestens zwei der nachstehenden Monomere gebildet wird: AMPS oder NaAMPS, Acrylsäurebutylester und Acrylsäure-2-ethylhexylester.
Ionensensitives Polymer nach Anspruch 11, wobei das Polymer etwa 15 bis etwa 30 Mol-% AMPS oder NaAMPS; etwa 70 bis etwa 85 Mol-% Acrylsäurebutylester; und etwa 0 bis etwa 15 Mol-% Acrylsäure-2-ethylhexylester umfasst.
Ionensensitives Polymer nach Anspruch 12, wobei das Polymer etwa 18 bis etwa 23 Mol-% AMPS oder NaAMPS; etwa 77 bis etwa 82 Mol-% Acrylsäurebutylester; und etwa 0 bis etwa 10 Mol-% Acrylsäure-2-ethylhexylester umfasst.
Bindemittelzusammensetzung zum Binden von faserförmigem Material zu einem integralen Flächengebilde, wobei die Bindemittelzusammensetzung das ionensensitive Polymer nach einem der Ansprüche 1 bis 13 umfasst.
Vliestextil, umfassend faserförmiges Material und ein Bindemittelmaterial, worin das Bindemittelmaterial die Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 14 umfasst.
Faserförmiges Substrat, umfassend: faserförmiges Material und eine Bindemittelzusammensetzung zum Binden des faserförmigen Materials zu einem integralen Flächengebilde, wobei die Bindemittelzusammensetzung ein ionensensitives Polymer, wie in einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 7 definiert, umfasst.
In Wasser dispergierbarer Gegenstand, umfassend das faserförmige Substrat nach Anspruch 16.
In Wasser dispergierbarer Gegenstand von Anspruch 17, wobei der in Wasser dispergierbare Gegenstand einen Body-side-liner, Fluidverteilungsmaterial, Fluidaufnahmematerial, Absorptionsmittelumhüllungsfolie, Umhüllungsstoff oder feuchtes Tuch umfasst.
Feuchtes Tuch, umfassend das faserförmige Substrat nach Anspruch 16.
Verfahren zur Herstellung des ionensensitiven Polymers nach Anspruch 1, wobei das Verfahren umfasst: Polymerisieren von mindestens einem Alkylacrylatmonomer und mindestens einem Sulfonat enthaltenden Monomer.
Verfahren zur Herstellung des ionensensitiven Polymers nach Anspruch 1, wobei das Verfahren umfasst: Polymerisieren von mindestens einem Alkylacrylatmonomer und mindestens einem weiteren Monomer, um ein erstes Polymer zu bilden, und Sulfonieren des ersten Polymers.