專利名稱：含有超吸收劑的開孔泡沫體的制作方法
含有超吸收劑的開孔泡沬體
本發(fā)明涉及含有超吸收劑的開孔泡沫體、其制備方法以及其用于濕度調(diào)節(jié)的用途。
超吸收劑是已知的。這類材料的其他常見術(shù)語有“高溶脹性聚合物”、“水凝膠”(通常甚至用于干燥形式)、“水凝膠形成聚合物”、“吸水聚合物”、“吸收凝膠形成材料”、“溶脹樹脂”、“吸水樹脂”等。超吸收劑包括交聯(lián)親水聚合物，特別是經(jīng)(共)聚合的親水單體的聚合物、一種或多種親水單體在合適接枝基上的接枝(共)聚合物、交聯(lián)的纖維素或淀粉的醚、交聯(lián)羧甲基纖維素、部分交聯(lián)的聚環(huán)氧烷或可在水性流體中溶脹的天然產(chǎn)物(例如瓜耳膠衍生物)，但基于部分中和的丙烯酸的吸水聚合物是最常見的。超吸收劑的主要性能是其——即使在中等壓力下——能夠吸收并保留等于其自身重量數(shù)倍的水性流體的能力。隨著干燥的超吸收劑吸收液體，其轉(zhuǎn)變成凝膠，在常見的吸收水的情況下轉(zhuǎn)變成水凝膠。它們的交聯(lián)使合成超吸收劑本質(zhì)上與常規(guī)純?cè)龀韯﹨^(qū)別開，這也是重要的區(qū)別，因?yàn)榻宦?lián)使得聚合物不溶于水?？扇苄晕镔|(zhì)不能用作超吸收劑。目前超吸收劑最重要的應(yīng)用領(lǐng)域是吸收體液。超吸收劑用于例如嬰兒用尿片、成人用失禁產(chǎn)品或女性用衛(wèi)生產(chǎn)品。其他應(yīng)用領(lǐng)域包括例如作為保水劑用于商業(yè)園藝、作為蓄水劑(water stores)用于防火、用于食品包裝中的流體吸收或，極普遍地，用于吸收濕氣。超吸收劑是超吸收無紡織品中的無紡織品的一部分，其中超吸收劑例如通過施用于無紡織品的合適單體溶液或懸浮液的聚合而形成于無紡織品上，或在制備無紡織品的過程中作為現(xiàn)成的粉狀或纖維狀的超吸收劑而引入無紡織ρBFI ο
超吸收劑的技術(shù)現(xiàn)狀總結(jié)于例如專論“Modern Superabsorbent Polymer Technology”，F(xiàn). L. Buchholz 和 Α. Τ. Graham, ffiley-VCH, 1998,69 至 117 頁。
WO 01/56625A2、EP 1178149A1 和 US 5，962，068 描述了制備吸水復(fù)合材料的方法，其中吸水聚合物聚合于纖維狀基材或底材，尤其是聚合至無紡織品。根據(jù)WO 02/094328A2，在無紡織品的兩側(cè)均提供超吸收劑。WO 2006/106096A1描述了濕度調(diào)節(jié)復(fù)合材料，其包含至少一種片狀基材或底材、至少一種水溶性吸濕物質(zhì)和至少一種在所述水溶性吸濕物質(zhì)的存在下聚合至所述基材或底材的吸水聚合物。JP-A 05-105705涉及由基材或底材和吸濕的鹽組成的非潮解干燥劑，其中所述吸濕的鹽通過吸水聚合物而固定于所述基材或底材。WO 2007/023085A1教導(dǎo)了在與較大量液體接觸時(shí)(例如當(dāng)液體傾倒至復(fù)合材料時(shí))不會(huì)出現(xiàn)任何不期望的不均勻性的濕度調(diào)節(jié)復(fù)合材料。WO 2007/023086A1的濕度調(diào)節(jié)復(fù)合材料包含一種增塑劑以避免不期望的硬度。
WO 00/64311A1公開了一種復(fù)合材料，其中超吸收劑聚合至基材或底材。所述基材或底材為無紡織品或開孔塑料泡沫體，這里優(yōu)選為聚氨酯泡沫體。該復(fù)合材料用于座椅填充物的濕度調(diào)節(jié)。WO 2004/067^6Α1教導(dǎo)了多層紡織品片材，特別是包含單側(cè)縫編無紡織品的那些，其可包含例如超吸收劑等活性組分并且適于作為填充或緩沖材料。DE 4001207AU DE 4034920A1、DE 4127337A1、DE 4206895A1、DE 19726810C1 和 DE 19809156A1涉及調(diào)節(jié)濕度復(fù)合材料在座椅家具——特別是汽車座椅——中的用途。
WO 2009/106496A1和WO 2009/106501A1教導(dǎo)了包含片狀材料和超吸收劑的多層復(fù)合材料。所述片狀材料為箔、泡沫體或優(yōu)選為紡織品片狀材料，尤其是紡織布或無紡布。尤其是當(dāng)所述片狀材料為紡織品片狀材料時(shí)，所述超吸收劑可聚合至該片狀材料。DE 10349060A1描述了基于親水泡沫膠乳的吸水結(jié)構(gòu)體。所公開的制備這類結(jié)構(gòu)體的方法之一是超吸收劑在泡沫膠乳上的聚合。
在高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)有技術(shù)中，仍然需要能夠調(diào)節(jié)濕度的片狀材料。它們應(yīng)該——更具體地——可透水、能夠儲(chǔ)水或排水、柔軟輕薄以及可用作復(fù)合材料的組成部分。
因此已發(fā)現(xiàn)包含開孔泡沫體和超吸收劑的片狀材料，其厚度不多于30mm。還發(fā)現(xiàn)了其制備方法以及這些片狀材料的用途。
本發(fā)明的片狀材料的厚度通常不多于30mm。其厚度優(yōu)選不多于15mm并更優(yōu)選不多于5mm。最小厚度僅由所需的泡沫體的機(jī)械穩(wěn)定性決定并相應(yīng)地進(jìn)行選擇。通常足夠的厚度是至少0. 5mm、優(yōu)選至少1mm。
本發(fā)明涉及片狀材料。與本發(fā)明有關(guān)的片狀材料的含義是指在笛卡爾坐標(biāo)體系的三個(gè)維度之一上具有比其他兩個(gè)維度明顯更小的尺寸的一種常規(guī)成型制品。與本發(fā)明有關(guān)的“厚度”的含義理解為三個(gè)維度中片狀材料具有最小尺寸的維度。更簡單而言，片狀材料相較于厚度而言更長且更寬。在本發(fā)明上下文中的常規(guī)片狀材料的實(shí)例有各種長度的泡沫體壓片一如出售的產(chǎn)品卷的形式或作為切割成規(guī)定尺寸(cut-to-size)的碎片——以及其切余料(offcut)。
開孔泡沫體是本發(fā)明片狀材料的基礎(chǔ)。任意泡沫體原則上都是合適的。優(yōu)選聚氨酯泡沫體、聚酯泡沫體、合成或天然泡沫膠乳。這類泡沫體及其制備方法是已知的。這些泡沫體還可以是產(chǎn)品卷或切割成規(guī)定尺寸的形式的常規(guī)市售產(chǎn)品。
在本發(fā)明上下文中合適的泡沫體的密度通常為至少10kg/m3、優(yōu)選至少15kg/m3并且更優(yōu)選至少20kg/m3，通常至多150kg/m3、優(yōu)選至多120kg/m3并且更優(yōu)選至多100kg/m3。
本發(fā)明的片狀材料包含在用作基材或底材的泡沫體上的超吸收劑。該超吸收劑通過例如聚合施用于所述泡沫體的合適的單體溶液或懸浮液而制備，或在制備泡沫體的過程中作為現(xiàn)成的粉狀或纖維狀的超吸收劑而施用于泡沫體。任意已知的超吸收劑均可用于此。
一種相對(duì)簡單的制備本發(fā)明的片狀材料的方法包括以下步驟i)提供一種泡沫體， )向該泡沫體施加包含至少一種含有至少一個(gè)酸基的烯鍵式不飽和單體的混合物，和 iii)使該混合物聚合形成超吸收劑。施用于泡沫體的單體混合物的聚合通常得到特別牢固粘附且均勻分布的超吸收劑顆粒，并且其技術(shù)上相對(duì)簡單因此是制備本發(fā)明片狀材料的優(yōu)選方法。
在該方法中施用于已制得的泡沫體(例如通過噴霧或通過浸漬施用)以用于隨后聚合的單體溶液或懸浮液通常包括
a)至少一種含有至少一個(gè)酸基并任選地至少部分被中和的烯鍵式不飽和單體；
b)至少一種交聯(lián)劑；
c)至少一種引發(fā)劑；
d)任選地一種或多種可與a)中指定的單體共聚的烯鍵式不飽和單體；
e)任選地一種或多種水溶性聚合物；
f)至少一種溶劑；和
g)任選地其他添加劑和/或輔助材料。
單體a)優(yōu)選是水溶性的，即23°C在水中的溶解度通常至少lg/100g水、優(yōu)選至少 5g/100g水、更優(yōu)選至少25g/100g水并且最優(yōu)選至少35g/100g水。
合適的單體a)有，例如烯鍵式不飽和羧酸，例如丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸。丙烯酸和甲基丙烯酸是特別優(yōu)選的單體。極特別優(yōu)選丙烯酸。
其他合適的單體a)有，例如烯鍵式不飽和磺酸，例如苯乙烯磺酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)。
雜質(zhì)可對(duì)聚合具有相當(dāng)大的影響。因此所使用的原料應(yīng)非常純。因此特地純化單體a)通常是有利的。合適的純化方法述于例如WO 2002/055469A1、WO 2003/078378A1和 WO 2004/035514A1。合適的單體a)有，例如，如按照WO 2004/035514A1所述純化的丙烯酸，其含有99. 8460重量％丙烯酸、0. 0950重量％乙酸、0. 0332重量％水、0. 0203重量％丙酸、0. 0001重量％糠醛、0. 0001重量％馬來酸酐、0. 0003重量％二丙烯酸和0. 0050重量％ 氫醌單甲醚。
可歸屬于丙烯酸和/或其鹽的單體a)總量的比例優(yōu)選為至少50mOl%、更優(yōu)選為至少90mol%并且最優(yōu)選為至少95mol%。
單體a)通常是部分被中和的。固然，理論上可在非中和狀態(tài)聚合單體并隨后中和生成的聚合物凝膠，但對(duì)于例如本發(fā)明的片狀材料的結(jié)構(gòu)，在所述階段的充分均勻的中和通常昂貴且不方便因此是不經(jīng)濟(jì)的。因此優(yōu)選地，單體是部分中和的。其通常通過將作為水溶液、或優(yōu)選作為固體的中和劑摻入單體或單體溶液來實(shí)現(xiàn)。單體的中和度通常至少為25mol%、優(yōu)選至少50mol%并且更優(yōu)選至少60mol%，還通常至多為95mol%、優(yōu)選至多 SOmol %并且更優(yōu)選至多75mol%?？墒褂贸Ｒ?guī)中和劑，優(yōu)選堿金屬氫氧化物、堿金屬氧化物、堿金屬碳酸鹽或堿金屬碳酸氫鹽及其混合物?？墒褂娩@鹽代替堿金屬鹽。特別優(yōu)選鈉和鉀作為堿金屬，但極特別優(yōu)選氫氧化鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉及其混合物。
用優(yōu)選最高達(dá)250重量ppm、更優(yōu)選至多130重量ppm、甚至更優(yōu)選至多70重量 ppm、更優(yōu)選至少10重量ppm、甚至更優(yōu)選至少30重量ppm并且特別是50重量ppm的氫醌單醚使單體溶液穩(wěn)定不發(fā)生過早的聚合，所有均基于未中和的單體a)計(jì)。例如，單體溶液可用包含適當(dāng)水平的氫醌單醚的酸官能烯鍵式不飽和單體而制得。該穩(wěn)定劑偶爾也被稱為“阻聚劑”，雖然其僅意在抑制不受控制的或過早的聚合而不是所需的形成超吸收劑的聚I=I ο
優(yōu)選的氫醌單醚是氫醌單甲醚(MEHQ)和/或α -生育酚(維生素Ε)。這些穩(wěn)定劑需要溶解氧以達(dá)到最佳性能。因此，在聚合前，可通過惰性化作用(即向單體溶液中通入惰性氣體，優(yōu)選為氮?dú)饣蚨趸?除去單體溶液中的溶解氧，從而合宜地降低單體抵抗聚合的穩(wěn)定化程度。聚合前單體溶液的氧含量降低所達(dá)水平優(yōu)選地少于1重量ppm、更優(yōu)選地少于0. 5重量ppm并且最優(yōu)選地少于0. 1重量ppm。
合適的交聯(lián)劑b)是含有至少兩個(gè)適于交聯(lián)的基團(tuán)的化合物。這類基團(tuán)是，例如， 可自由基聚合至聚合物鏈中的烯鍵式不飽和基團(tuán)，和可與單體a)的酸基形成共價(jià)鍵的官能團(tuán)?？捎玫慕宦?lián)劑b)還包括可與單體a)的至少兩個(gè)酸基形成配位鍵的多價(jià)金屬鹽。
交聯(lián)劑b)優(yōu)選為含有至少兩個(gè)可自由基聚合至聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的可聚合基團(tuán)的化合物。合適的交聯(lián)劑b)有例如述于EP 530438A1的乙二醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三烯丙基胺、四烯丙基氯化銨、四烯丙氧基乙烷，述于EP 547847AU EP 559476A1、EP 632068AU WO 93/21237AUW0 2003/104299A1、WO 2003/104300A1、WO 2003/104301A1 和 DE 10331450A1 的二-和三丙烯酸酯，述于DE 10331456A1和DE 1035M01A1的除了丙烯酸酯基團(tuán)之外還包含其他烯鍵式不飽和基團(tuán)的混合丙烯酸酯，或例如述于DE 19543368AUDE 19646484A1、 WO 90/15830A1 和 WO 2002/3^62A2 的交聯(lián)劑混合物。
優(yōu)選的交聯(lián)劑b)是季戊四醇三烯丙基醚、四烯丙氧基乙烷、亞甲基雙甲基丙烯酰胺、15重乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和三烯丙基胺。
極特別優(yōu)選的交聯(lián)劑b)有例如述于WO 2003/104301A1的多重乙氧基化和/或丙氧基化甘油的二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三丙烯酸酯或三甲基丙烯酸酯。3-至10重乙氧基化甘油的二 -和/或三丙烯酸酯是特別有利的。極特別優(yōu)選1-至5重乙氧基化和/ 或丙氧基化甘油的二 -或三丙烯酸酯。最優(yōu)選3-至5重乙氧基化和/或丙氧基化甘油的三丙烯酸酯，尤其是3重乙氧基化甘油的三丙烯酸酯。
交聯(lián)劑b)的量通常在0.05重量％至1.5重量％范圍內(nèi)、更優(yōu)選在0. 1重量％至 1重量％范圍內(nèi)并且最優(yōu)選在0. 3重量％至0. 6重量％范圍內(nèi)，所有都基于單體a)計(jì)。
作為引發(fā)劑C)可使用在聚合條件下形成自由基的任意化合物，例如熱引發(fā)劑、氧化還原引發(fā)劑或光敏引發(fā)劑。合適的氧化還原引發(fā)劑有過氧二硫酸鈉/抗壞血酸、過氧化氫/抗壞血酸、過氧二硫酸鈉/亞硫酸氫鈉和過氧化氫/亞硫酸氫鈉。通常使用熱引發(fā)劑和氧化還原引發(fā)劑的混合物，例如過氧二硫酸鈉/過氧化氫/抗壞血酸。然而，作為還原組分，優(yōu)選使用2-羥基-2-亞磺酸基乙酸的鈉鹽、2-羥基-2-磺酸基乙酸的二鈉鹽和亞硫酸氫鈉的混合物。這類混合物可作為Brtiggolite FF6和Brtiggolite FF7獲得 (Bruggemann Chemicals ；HeiIbronn ；Germany)。超吸收無紡織品通常還通過光聚合而制備，在這種情況下使用合適的光敏引發(fā)劑。優(yōu)選的引發(fā)劑包括水溶性偶氮化合物，例如2， 2’_偶氮二 0-(2-咪唑-2-基))丙烷二鹽酸鹽和2，2’-偶氮二(脒基)丙烷二鹽酸鹽；水溶性二苯酮，例如4-苯甲?；?N，N, N-三甲基苯甲基氯化銨、2-羥基-3- (4-苯甲?；窖趸?-3-N, N, N-三甲基-1-丙基氯化銨單水合物、2-羥基-3- (3,4- 二甲基-9-氧代-9H-硫代咕噸酮-2-基氧基)-N，N, N-三甲基-1-丙基氯化銨Q-hydroxy-3-(3，4-dimethyl-9-oxo-9H-thioaxanthon-2-yloxy)-N, N, N-trim ethyl-l-propanaminium chloride)、2_ 輕基-1- -(羥基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮和 4-苯甲酰基-N，N-二甲基-N-[2-(1-氧代-2-丙烯基)氧基]乙基苯甲基氯化銨。特別優(yōu)選的引發(fā)劑結(jié)合物不僅包含偶氮引發(fā)劑還包含2-羥基-1- [4-(羥基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮。
單體溶液或懸浮液包含含量足以使存在于所述單體溶液或懸浮液中的超吸收劑形成單體充分聚合的一種或多種引發(fā)劑。引發(fā)劑的量通常在0. 01重量％至5. 0重量％范圍內(nèi)并且優(yōu)選在0. 2重量％至2. 0重量％范圍內(nèi)，基于單體a)的重量計(jì)。
可與酸官能的烯鍵式不飽和單體a)共聚的烯鍵式不飽和單體d)有，例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基丙酯、丙烯酸二乙氨基丙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯。
作為水溶性聚合物e)可使用聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、淀粉、淀粉衍生物、改性纖維素(例如甲基纖維素或羥乙基纖維素)、明膠、聚乙二醇或聚丙烯酸，優(yōu)選淀粉、淀粉衍生物和改性纖維素。
單體溶液通常包含溶劑或懸浮基質(zhì)f)。因?yàn)樗褂玫拇蠖嗍侨芤夯虬鄬?duì)少量不溶性組分的懸浮液(例如過飽和溶液)，以下出于簡便的考慮將僅提及溶液?？墒褂萌魏慰闪钊藵M意地將單體溶液施用于無紡織品的溶劑或溶劑混合物。最常且優(yōu)選使用水。單體溶液的水含量為通常至少40重量％、優(yōu)選至少45重量％并且更優(yōu)選至少50重量％，還通常至多75重量％、優(yōu)選至多70重量％并且更優(yōu)選至多65重量％。在將單體溶液通過噴霧施用于無紡織品時(shí)，水量調(diào)節(jié)至可得到易于噴霧的溶液?；蛘?，這也可通過使用增稠劑而實(shí)現(xiàn)。噴霧溶液的粘度通常設(shè)定為至少20厘泊、優(yōu)選至少30厘泊并且更優(yōu)選至少40厘泊， 還通常至多400厘泊、優(yōu)選至多150厘泊并且更優(yōu)選至多100厘泊，所有都在Brookfield 粘度計(jì)中測(cè)定。增加的水含量表示在隨后的干燥中增加的能量需求，減少的水含量可能表示聚合熱的不充分去除。
單體溶液任選地包含其他添加劑或輔助材料。這類添加劑或輔助材料的實(shí)例有吸濕物質(zhì)，特別是例如述于WO 2006/106096A1或JP 05/105705A的氯化鈉；述于WO 2007/023085A1的增塑劑；增稠劑或增稠材料，例如述于WO 01/56625A2的細(xì)碎的顆粒狀超吸收劑。
添加單體溶液的各組分以制備單體溶液的順序本身不是特別重要的，但出于安全的原因優(yōu)選最后添加引發(fā)劑。
本發(fā)明的片狀材料通過最初將單體溶液施用于用作基材或底材的泡沫體而制備。 方便的施用方法包括將單體溶液噴涂或浸漬在泡沫體上或用單體溶液浸透泡沫體，這方便地通過在軋墊機(jī)(pad-mangle)或類似的可施用預(yù)定量液體至片狀結(jié)構(gòu)的裝置中使一段泡沫體片或切割成規(guī)定尺寸的泡沫體碎片穿過單體溶液而實(shí)現(xiàn)。
通常以這樣的量施用單體溶液，使最終干燥后所得已制備好的超吸收劑含量為通常至少20g/m2、優(yōu)選至少40g/m2并且更優(yōu)選至少40g/m2，還通常至多700g/m2、優(yōu)選至多 500g/m2并且更優(yōu)選至多400g/m2。
單體溶液優(yōu)選通過噴霧而施用。噴霧可通過任意常規(guī)噴涂設(shè)備而進(jìn)行，例如通過噴嘴。不僅可使用單材料噴嘴還可使用其中單體溶液被氣體霧化的雙材料噴嘴。所使用的氣體可為空氣或惰性氣體，例如氮?dú)?、氬氣或氦氣。?yōu)選使用空氣、氮?dú)饣虻獨(dú)?空氣混合物。使用惰性氣體(例如氮?dú)?的優(yōu)點(diǎn)是可促進(jìn)從單體溶液中去除氧氣從而降低穩(wěn)定劑 (例如MEHQ)的阻聚作用。
在將單體溶液施用于泡沫體后，使泡沫體處于單體聚合的條件下。根據(jù)單體溶液中的引發(fā)劑，這些條件包括例如熱、紫外線、電子束射線或其結(jié)合對(duì)含有所施用的單體溶液的泡沫體的作用。聚合可間歇地或連續(xù)地進(jìn)行，例如在運(yùn)輸帶上將含有所施用的單體溶液的泡沫體穿過輻射或加熱區(qū)域。
當(dāng)聚合被熱引發(fā)時(shí)，反應(yīng)裝置不受任何特殊限制。對(duì)于間歇式聚合，施用于泡沫體的單體溶液可在烘箱中于空氣或惰性氣氛中或真空中進(jìn)行聚合。對(duì)于連續(xù)式聚合，泡沫體穿過干燥器，例如紅外干燥器、通氣干燥器等。聚合溫度隨泡沫體的厚度、單體濃度和在單體溶液中所使用的熱引發(fā)劑的種類和用量而進(jìn)行選擇以獲得——除了在個(gè)別情況下容許的殘留單體濃度之外——完全聚合。熱聚合溫度通常在20°C至150°C并且優(yōu)選40°C至 100°C的溫度范圍內(nèi)。聚合時(shí)間取決于聚合溫度，但通常在幾秒至2小時(shí)范圍內(nèi)并且優(yōu)選在幾秒至10分鐘范圍內(nèi)。
當(dāng)借助紫外輻射引發(fā)聚合時(shí)，通常使用常規(guī)UV燈。輻射條件(例如輻射強(qiáng)度和時(shí)間)取決于所使用的泡沫體的類型、施用于泡沫體的單體量和引發(fā)劑的用量和類型，并按本領(lǐng)域常規(guī)方法進(jìn)行選擇。輻射通常使用強(qiáng)度在100至700瓦/英寸范圍內(nèi)、優(yōu)選在400 至600瓦/英寸范圍內(nèi)的UV燈，UV燈和泡沫體之間的距離為2至30厘米，持續(xù)時(shí)間在0. 1 秒至10分鐘范圍內(nèi)。使用紫外光線的輻射可在真空中、在惰性氣體(例如氮?dú)狻鍤?、氦氣?的存在下或在空氣中進(jìn)行。輻射溫度不是關(guān)鍵的，因?yàn)榻?jīng)噴霧的泡沫體的輻射大多可在室溫下進(jìn)行并得到令人滿意的結(jié)果。
借助于電子束的聚合引發(fā)可用例如市售可得的電子束加速器(例如 Electrocurtain C B 17 (Energy Sciences, Inc.，Wilmington, MA))而實(shí)現(xiàn)。在 150 至 300千伏范圍內(nèi)運(yùn)行的加速器是容許的。可調(diào)節(jié)這類體系的束電流——通常在1至10毫安范圍內(nèi)——以得到所需量的電離輻射。根據(jù)例如存在或不存在交聯(lián)單體、聚合物所需的聚合度、所需的交聯(lián)度等因素，所采用的電離輻射量將略有改變。一般而言，理想的是以約1 至16兆拉德并且優(yōu)選2至8兆拉德的劑量輻射含有所施用的單體溶液的泡沫體。特別是在使用更低劑量時(shí)，理想的是從單體溶液中清除氧氣，例如通過在將溶液施用于泡沫體前將氮?dú)夤呐萃ㄈ肴芤褐?。?yōu)選劑量選擇為可使得不出現(xiàn)纖維降解。
聚合后，將片狀材料進(jìn)行常規(guī)干燥，例如通過在強(qiáng)制空氣烘箱中干燥、穿過強(qiáng)制空氣干燥器、穿過由紅外燈照射的區(qū)域或其他合適和已知的用于干燥壓片的方法和裝置。持續(xù)干燥直至達(dá)到超吸收劑所需的含濕量。
用作基材或底材的泡沫體可在一側(cè)或兩側(cè)上用待聚合的單體溶液涂布，從而在一側(cè)或兩側(cè)上提供超吸收劑。
如果需要，可對(duì)片狀材料進(jìn)行后處理。可行的后處理的實(shí)例有施用增塑劑、軟化劑、表面活性劑、其他紡織助劑、調(diào)節(jié)超吸收劑顆粒的所需的含濕量或表面后交聯(lián)(還通常僅為“后交聯(lián)”)。還可將這些方法結(jié)合。以常規(guī)方式施用添加劑，例如通過將片狀材料浸入添加劑——前提是添加劑為液體——或其溶液并在軋墊機(jī)中擠出過量液體、用液體或溶解的添加劑噴霧、軟刷或海綿施用并隨后以常規(guī)方式干燥。
合適的表面后交聯(lián)劑是包含可與聚合物顆粒上的兩個(gè)以上的羧酸基團(tuán)形成共價(jià)鍵的基團(tuán)的化合物。合適的化合物有例如述于EP 83022A2, EP M3303A1和EP 937736A2 的多官能胺、多官能酰胺基胺、多官能環(huán)氧化合物，述于DE 3314019AUDE 3523617A1和EP 450922A2的二 -或多官能醇類，或述于DE 10204938A1和US 6，239，230的β -羥烷基酰胺。此外，作為合適后交聯(lián)劑而描述的有DE 4020780C1中的環(huán)狀碳酸酯，DE 19807502Α1 中的2-噁唑烷酮及其衍生物(例如2-羥乙基-2-噁唑烷酮)，DE 19807992C1中的二-和多-2-噁唑烷酮類，DE 19854573Α1中的2-氧代四氫-1，3-噁嗪及其衍生物，DE 19854574Α1中的N-?；?2-噁唑燒酮，DE 10204937Α1中的環(huán)狀脲，DE 10334584Α1中的二環(huán)酰胺縮醛，EP 1199327Α2中的氧雜環(huán)丁烷和環(huán)狀脲，以及WO 2003/31482Α1中的嗎啉-2， 3-二酮及其衍生物。優(yōu)選的后交聯(lián)劑有碳酸亞乙酯、乙二醇二縮水甘油醚、聚酰胺與表氯醇的反應(yīng)產(chǎn)物以及丙二醇與1，4_ 丁二醇的混合物。極特別優(yōu)選的后交聯(lián)劑有2-羥乙基噁唑烷-2-酮、噁唑烷-2-酮和1，3-丙二醇。還可使用包含其他可聚合烯鍵式不飽和基團(tuán)的后交聯(lián)劑，如DE 3713601A1所述。
進(jìn)行后交聯(lián)時(shí)，后交聯(lián)劑的量通常在0. 001至2重量％范圍內(nèi)、優(yōu)選在0. 02至1 重量％范圍內(nèi)并且更優(yōu)選在0. 05至0. 2重量％范圍內(nèi)，所有都基于無紡織品中超吸收劑的量計(jì)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，將多價(jià)陽離子——除后交聯(lián)劑之外或作為后交聯(lián)劑——在后交聯(lián)之前、后交聯(lián)過程中或后交聯(lián)之后施用于顆粒表面?？捎糜诒景l(fā)明方法的多價(jià)陽離子包括例如二價(jià)陽離子，例如鋅、鎂、鈣、鐵和鍶的陽離子；三價(jià)陽離子，例如鋁、 鐵、鉻、稀土和錳的陽離子；四價(jià)陽離子，例如鈦和鋯的陽離子。可用的抗衡離子包括氯離子、溴離子、硫酸根、硫酸氫根、碳酸根、碳酸氫根、硝酸根、磷酸根、磷酸氫根、磷酸二氫根和羧酸根(例如乙酸根和乳酸根)。優(yōu)選硫酸鋁。除了金屬鹽之外，也可使用多胺作為多價(jià)陽 1 子。
多價(jià)陽離子的用量，例如，在0. 001至1. 5重量％范圍內(nèi)、優(yōu)選在0. 005至1重量％ 范圍內(nèi)并且更優(yōu)選在0. 02至0. 8重量％范圍內(nèi)，所有都基于聚合物顆粒計(jì)。
后交聯(lián)通常通過將后交聯(lián)劑溶液噴霧在經(jīng)干燥的片狀材料上而進(jìn)行。干燥在噴霧之后進(jìn)行，且后交聯(lián)反應(yīng)不僅可在干燥之前還可在干燥過程中發(fā)生。噴霧(通過浸漬施用原則上也是可行的)和干燥如上文所述進(jìn)行以用于單體溶液的聚合。
后交聯(lián)劑通常以水溶液的形式使用?？赏ㄟ^非水性溶劑或總?cè)軇┝康乃絹砜刂坪蠼宦?lián)劑滲入超吸收劑顆粒的深度。當(dāng)只使用水作為溶劑時(shí)，添加表面活性劑是有利的。 這將改進(jìn)濕潤性能并減小結(jié)塊趨勢(shì)。然而，優(yōu)選使用溶劑混合物，如異丙醇-水、1，3-丙二醇-水和丙二醇-水，重量混合比優(yōu)選在20 80至40 60范圍內(nèi)。
本發(fā)明的片狀材料可任選地與一層或多層其他紡織品或非紡織品進(jìn)行層壓以形成濕度調(diào)節(jié)復(fù)合材料或復(fù)合紡織品。這類其他層的實(shí)例有泡沫體、墊片、無紡織品、紡織品、 針織品、人造皮革或其他片狀塑料材料。用于這類其他層的材料是已知的并根據(jù)預(yù)期的目的進(jìn)行選擇。層壓以常規(guī)方式完成。所需材料的粘接例如通過局部(areally)粘合或使用粘合劑網(wǎng)或通過纖維的熔化、熔接(例如熱熔接或超聲熔接)而產(chǎn)生。然而，還可通過縫編 (stitching)或絎縫(quilting)來層壓紡織層。
“復(fù)合材料”指的是多層紡織片狀材料。復(fù)合材料通常是兩層或三層，但也可根據(jù)預(yù)期的用途或所需的性能而具有其他層。從經(jīng)濟(jì)方面考慮，總是期望由盡可能少的層來制備具有所需性能的復(fù)合材料。這類復(fù)合材料例如用作座椅家具或床墊的面層、坐墊套、頂板內(nèi)襯、鞋墊、汽車內(nèi)飾或其他織物表面。
復(fù)合材料的一層由外層材料形成，所述外層材料在復(fù)合材料的使用部位形成復(fù)合材料的外表面，其面向觀察者或使用者，復(fù)合材料的至少另一層由本發(fā)明的片狀材料形成。 正是本發(fā)明的片狀材料賦予了復(fù)合材料濕度調(diào)節(jié)性能。
本發(fā)明的片狀材料和復(fù)合材料非常適合用于濕度調(diào)節(jié)，尤其是在床墊和坐墊中 (例如在座椅家具或汽車座椅中)以及其他內(nèi)飾或鞋墊。更具體已確定的是本發(fā)明的片狀材料和復(fù)合材料具有良好的濕穩(wěn)定性。因此它們還適合用于永久潮濕的環(huán)境，例如作為基層傷口敷料。它們還特別地可洗滌并適合用于例如安全和功能服飾之類的織物或用于海綿或抹布。
包含本發(fā)明片狀材料或復(fù)合材料的坐墊或床墊提供了增強(qiáng)的就座舒適度或躺臥舒適度，因?yàn)閺?fù)合材料中的片狀材料將相對(duì)空氣濕度調(diào)節(jié)至令人舒適的程度并防止過量濕氣滲出。同時(shí)，本發(fā)明的復(fù)合材料能在未使用和迅速的自身再生階段中最佳地再次釋放出所吸收的濕氣。
權(quán)利要求
1.一種片狀材料，其包含開孔泡沫體和超吸收劑，且厚度不多于30mm。
2.權(quán)利要求1的片狀材料，其厚度不多于15mm。
3.權(quán)利要求2的片狀材料，其厚度不多于5mm。
4.權(quán)利要求1至3的片狀材料，其中所述泡沫體為聚氨酯、聚酯、合成或天然泡沫膠乳。
5.權(quán)利要求1至4的片狀材料，其中所述超吸收劑為基于部分被中和的丙烯酸的交聯(lián)聚合物。
6.一種制備權(quán)利要求1至5的片狀材料的方法，其包含以下步驟i)提供一種泡沫體，ii)向該泡沫體施加包含至少一種含有至少一個(gè)酸基的烯鍵式不飽和單體的混合物，和iii)使該混合物聚合形成超吸收劑。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述含有至少一個(gè)酸基的烯鍵式不飽和單體為部分被中和的丙烯酸。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述丙烯酸至少有25mol%被中和。
9.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的片狀材料用于濕度調(diào)節(jié)的用途。
10.一種復(fù)合材料，其包含至少一種權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的片狀材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及網(wǎng)狀材料形式的含有超吸收劑的開孔泡沫體，其包含開孔泡沫體和超吸收劑，至少有30mm厚。本發(fā)明還涉及其制備方法以及其用于濕度調(diào)節(jié)的用途。
文檔編號(hào)C08L21/00GK102498167SQ201080041635
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者P·魯?shù)婪?申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司