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Die Erfindung bezieht sich auf ein absorbierendes Kissen, das ein biologisch abbaubares absorbierendes
Füllmaterial und eine Feuchtigkeitssperrschicht enthält. Die erfindungsgemässen Produkte eignen sich insbesondere für die Absorption und das Auffangen von Körperflüssigkeiten und-ausscheidungen in Form sogenannter Wegwerfkissen, wie Damenbinden oder Windeln.
Absorbierende Wegwerfprodukte, wie Damenbinden, enthalten einen faserartigen Körper aus einer oder mehreren Schichten hoch absorbierender Fasern, der üblicherweise mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Umhüllung versehen ist, die verwobene oder ungewebte Fasern enthalten kann. Ausserdem enthalten solche Produkte üblicherweise eine flüssigkeitsundurchlässige Sperrschicht, um die Ausbreitung von Menstruations- oder anderer
Körperflüssigkeit auf die Kleidung des Trägers zu verhindern.
Sowohl der faserartige Körper als auch die flüssigkeitsdurchlässige Umhüllung sind üblicherweise celluloseartig und daher biologisch abbaubar und in einem üblichen Abwasseraufbereitungssystem zerlegbar. Anderseits besteht die flüssigkeitsundurchlässige Sperre üblicherweise aus einem wasserabweisenden synthetischen Polymeren, wie Polyäthylen, das biologisch nicht abbaubar ist und seinen strukturellen Zusammenhalt selbst dann beibehält, wenn es dem Abwasseraufbereitungsverfahren längere Zeiträume ausgesetzt wird. Nicht abgebaute Sperrfilme aus Kunststoff behindern in einem Abwassersystem das freie Fliessen der Abwässer und beeinträchtigen die Funktion des Systems.
Um die erwünschte biologische Abbaubarkeit bei Damenbinden, Windeln und andern absorbierenden Wegwerfprodukten zu erreichen, ist vorgeschlagen worden, die Sperrfilme für diese Produkte aus biologisch abbaubaren Materialien zu machen. In der USA-Patentschrift Nr. 3, 602, 225 wird vorgeschlagen, Sperrfilme zu verwenden, die aus weichgemachten regenerierten Cellulosefilmen hergestellt sind. Aus der USA-Patentschrift Nr. 3, 683, 917 ist es bekannt, Sperrfilme zu verwenden, die ein mit einem wasserabweisenden Material behandelte Cellulosegewebematerial enthalten. Sperrfilme aus biologisch abbaubaren Materialien haben jedoch keine verbreitete Anwendung gefunden, da sie teuer sind und in solchen Filmen nur ein begrenzter Bereich von Eigenschaften zur Verfügung steht.
Es wurde nun gefunden, dass ein homogenes Gemisch aus einem biologisch abbaubaren Material und einem biologisch nicht abbaubaren filmbildenden Material als Sperrschicht gegenüber Körperflüssigkeiten in einem absorbierenden Kissen wirkt und dennoch in einem Abwassersystem, beispielsweise in einem Faultank, zersetzlich ist. Die bisher bekannten inhomogenen Sperrschichten bzw. Sperrfolien, die beispielsweise eine erste Schicht aus einem biologisch abbaubaren Material und eine zweite Schicht aus einem biologisch nicht abbaubaren Material enthalten, sind hinsichtlich einer Auflösung in einem Kanalisationssystem gänzlich unbefriedigend, weil Mikroben zwar die erste Schicht angreifen können, die biologisch nicht abbaubare Schicht hingegen unverändert bestehen bleibt und nicht abgebaut wird.
Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein absorbierendes Kissen, enthaltend ein biologisch abbaubares absorbierendes Füllmaterial und eine Feuchtigkeitssperrschicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es als Sperrschicht eine Folie oder einen Film aus einer Matrix aus einem biologisch nicht abbaubaren filmbildenden Material, das gegen Auflösung in Wasser beständig ist, und einem darin homogenen dispergierten biologisch abbaubaren Material enthält, wobei das biologisch abbaubare Material in dem Film in einer Menge von etwa 40 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des biologisch abbaubaren Materials und des biologisch nicht abbaubaren filmbildenden Materials in dem Film, vorliegt. Gegebenenfalls enthält der Sperrfilm zusätzlich einen Weichmacher, vorzugsweise in Mengen von bis zu 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Filmes.
Der Sperrfilm ist gegen Flüssigkeitsaustritt auf Grund des filmbildenden Matrixmaterials, das gegen
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Anwendungen, worin der Sperrfilm mit einem relativ grossen Volumen einer in hohem Mass fliessfähigen Ausscheidung in Berührung kommen kann, ist das filmbildende Material vorzugsweise ein wasserunlösliches Material, das zur Bildung eines kohorenten selbsttragenden Filmes befähigt ist.
In Sperrfilmen, die für Damenbinden vorgesehen sind, und bei andern Anwendungsbereichen, in welchen der Sperrfilm mit einem kleineren Volumen einer weniger fliessfähigen oder schleimigen Ausscheidung in Berührung kommt, braucht das Filmmaterial nicht wasserunlöslich zu sein, sondern kann in Wasser langsam auflösbar sein, vorausgesetzt, dass es sich um einen selbsttragenden Film genügender Dicke handelt, um dessen Zusammenhalt während des Funktionszeitraumes des absorbierenden Kissens aufrechtzuerhalten. Geeignete filmbildende Materialien umfassen Polyäthylen, Polypropylen, Polyäthylenterephthalat, Polyvinylchlorid, hochmolekulares Polyvinylpyrrolidon und Polyvinylalkohol.
Das biologisch abbaubare Material, das in dem Sperrfilm gemäss der Erfindung verwendet wird, ist ein feinteiliges Material, das vorzugsweise ein in Wasser quellendes Material ist. Geeignete biologisch abbaubare Materialien umfassen Kohlehydrate, wie Stärke, feinteilige regenerierte Cellulose, Stärkedextrin und natürliche Gummi, wie Akaziengummi und Tragantgummi ; natürliche Harze, wie Kolophonium ; Proteine, wie Collagen ; und Alginate.
Wenn die biologisch abbaubaren und biologisch nicht abbaubaren Materialien im Film gemäss der Erfindung in den oben abgegebenen Anteilen enthalten sind, wirkt der Film als eine Sperre für Körperausscheidungsflüssigkeiten mit den wesentlichen physikalischen Eigenschaften des biologisch nicht
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abbaubaren filmbildenden Materials, einschliesslich wirksame Beständigkeit gegen Passage von Flüssigkeiten durch denselben. Der Film ist jedoch in Abwassersystemen innerhalb des Zeitraumes zerlegbar, in welchem das
Abwasser üblicherweise in solchen Systemen behandelt wird, wie nachstehend erläutert ist.
Ohne Bindung an irgendeine Arbeitstheorie wird angenommen, dass das biologisch abbaubare Material unter der Einwirkung von
Bakterien im Abwassersystem abgebaut wird, und dass dieser Abbau kontinuierlich vor sich geht und so lange fortgesetzt wird, bis geschwächte Bereiche geschaffen werden und schliesslich die Struktur des Filmes verlorengeht.
Mit der Zeit kann der abgebaute Film seinen Zusammenhang nicht länger aufrechterhalten und zerfällt in viele Stücke, die klein genug sind, um eine Behandlung in normalen Abwassersystemen zu ermöglichen. Falls der
Anteil an biologisch abbaubarem Material grösser ist als der angegebene Bereich, ist die Menge des filmbildenden Materials nicht ausreichend, um die notwendige Festigkeit und andere physikalische Eigenschaften zu liefern, die in dem Film gemäss der Erfindung notwendig sind. Wenn umgekehrt der Anteil an biologisch abbaubarem Material unterhalb des angegebenen Bereiches liegt, wird der Zerfall des Filmes nicht rasch genug und/oder umfassend genug sein, um die Zerkleinerung des Filmes in die kleinen Teilchen zu ermöglichen, die für die Behandlung im Abwassersystem erforderlich sind.
Die Filme gemäss der Erfindung können nach verschiedenen Methoden, in Abhängigkeit von der Art des biologisch nicht abbaubaren filmbildenden Materials, hergestellt werden. Eine bevorzugte Methode zur Herstellung des Sperrfilmes gemäss der Erfindung für den Fall, dass das filmbildende Material Polyvinylalkohol ist, ist das Giessen des Filmes aus einer wässerigen Dispersion aus filmbildendem Material, biologisch abbaubarem Material und Weichmacher, und anschliessendes Austreiben des Wassers. Die Dicke des für die Verwendung im Rahmen der Erfindung geeigneten Filmes hängt von der Art der verwendeten Materialien ab. Die Filme sollen dick genug sein, um die notwendige Festigkeit und Wassersperre zu liefern, sie sollen aber auch dünn genug sein, um die erforderliche Biegsamkeit sicherzustellen und unnötige Kosten zu vermeiden.
Die Filme haben im allgemeinen eine Dicke von etwa 0, 025 bis 0, 05 mm, können jedoch auch so dünn sein wie 0, 012 mm oder so dick wie etwa 0, 1 mm, falls dies gewünscht sein sollte.
Beispiel : Nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung werden 30 Teile Kartoffelstärkedextrin mit 900 Teilen kaltem Wasser unter Bildung eines Schlammes vermischt. 50 Teile Polyvinylalkohol (zu 99% hydrolysiert) und 20 Teile Glycerin werden dem Schlamm unter fortwährendem Rühren zugesetzt. Die entstehende Dispersion wird dann auf 93 C erhitzt und bei dieser Temperatur 30 min gerührt.
Die erhitzte Dispersion giesst man dann auf eine glatte Glasplatte, die mit einem dünnen Film von Carnaubawachs bedeckt ist, wobei eine Filmschicht gebildet wird, die dann in einem Ofen bei 71 C 5 bis 10 min getrocknet wird. Die Filmschicht wird abgeschält und stellt einen selbsttragenden Film mit einer Dicke von etwa 0, 037 mm mit genügender Festigkeit, Biegsamkeit und Wasserundurchlässigkeit für die Verwendung als Feuchtigkeitssperrschicht in einer Damenbinde oder Windel dar.
Die Wirksamkeit des Filmes als Feuchtigkeitssperre kann an Hand des Tests geprüft werden, der in der USA-Patentschrift Nr. 3, 683, 917 in Spalte 2, Z. 39 bis 67 und Spalte 3, Z. l bis 22 beschrieben ist.
Die Empfindlichkeit des Filmes gegenüber den Zerfall unter anaeroben Abbaubedingungen wurde wie folgt geprüft :
Eine erste Reihe von Laboratoriums-Regeneratkesseln wurde angesetzt, wobei jeder Kessel etwa 11 eines Gemisches aus Regenerat-Abwasserfeststoffen, Reifschlamm und verschiedenen Konzentrationen der Produkte, die den Abbauuntersuchungen unterworfen werden, enthielt. Die Mischungen wurden bis zum vollständigen Abbau bei einer konstanten Temperatur von 280C gehalten. Einer der Regeneratkessel, ohne Produkt, diente als Kontrolle. Zu jedem der andern wurden gemessene Mengen des zu prüfenden Materials zugegeben. Eine zweite Reihe von Regeneratkessel wurde in gleicher Weise wie oben angesetzt, war jedoch dazu bestimmt, den Verlauf des Abbaues ohne hemmend wirkende Gassammlung zu verfolgen.
Das aus der zweiten Reihe der Regeneratgemische entwickelte Gas wurde gesammelt und das Volumen täglich gemessen, bis die Gasproduktion aus allen Regeneratkesseln dieser Reihe zum Stillstand gekommen war.
Am Ende der Regeneration wurden die Inhalte aller Regeneratkessel jeder Reihe auf verschiedene Bestandteile hin analysiert. Ausserdem wurden wöchentlich Proben aus der ersten Reihe gezogen und auf flüchtige Säuren, pH-Wert, Ausmass der Abbaubarkeit und Gesamtfeststoffgehalt analysiert. Ein Vergleich mit dem ursprünglichen Gehalt an organischen Feststoffen des Ausgangsschlammes lieferte einen Index für das Ausmass, in welchem das Material abgebaut worden war. Analog liefern die Werte der täglichen Gasproduktion Hinweise für die Zersetzungsgeschwindigkeiten und den Gesamtanteil an abgebautem flüchtigem Material.
Bei Tests der beschriebenen Art wurden die Filme gemäss der Erfindung im allgemeinen in einem wesentlichen Ausmass, in der Grössenordnung von etwa 50% oder mehr, zerstört, wenn die Komponenten des Filmes innerhalb der oben angegebenen Bereiche lagen.
Die Filme gemäss der Erfindung können nach Methoden hergestellt werden, die von den oben beschriebenen Methoden verschieden sind. Sie können beispielsweise aus organischen Lösungsmitteln oder Dispersionsmedien an Stelle von wässerigen Systemen gegossen werden. Alternativ können die Filme durch Anwendung üblicher Extrudierverfahrensweisen aus einem Gemisch der Filmkomponenten in den gewünschten
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Anteilen ausgepresst werden, wobei eine innige Vermischung während der Extrusion erzielt wird. Das
Extrudierverfahren wird bevorzugt, wenn das biologisch nicht abbaubare filmbildende Material ein Material wie
Polyäthylen ist, das in hohen Konzentrationen in den meisten Lösungsmitteln nicht leicht löslich ist, und das üblicherweise in Filmform durch Extrudieren erzeugt wird.
Wie oben erwähnt, sind die wesentlichen Komponenten des Filmes gemäss der Erfindung das biologisch nicht abbaubare filmbildende Material und das biologisch abbaubare Material, wobei das biologisch abbaubare Material etwa 40 bis etwa 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der beiden Materialien im Film, ausmacht. Falls ein Weichmacher vorhanden ist, kann er in Mengen bis zu etwa 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Filmes, verwendet werden. Vorzugsweise sind das biologisch nicht abbaubare filmbildende Material und das biologisch abbaubare Material jeweils in Mengen von etwa 38 bis etwa 45 Gew.-% vorhanden und der Weichmacher liegt in einer Menge von etwa 10 bis etwa 25 Grew.-% vor, wobei alle Angaben auf das Gesamtgewicht des Materials bezogen sind.
Andere Zusätze, wie Pigmente oder Stabilisatoren, können im Film in Mengen bis zu etwa 15 Gew.-% vorhanden sein.
In dem oben beschriebenen Beispiel wurde Glycerin als Weichmacher verwendet. Es können jedoch auch andere Materialien verwendet werden, wobei die Auswahl von der Natur des biologisch nicht abbaubaren filmbildenden Materials abhängig ist. Falls das biologisch nicht abbaubare filmbildende Material Polyvinylalkohol ist, umfassen andere Weichmacher Polyole wie Äthylenglykol, Diäthylenglykol, 1, 2-Propandiol, 1, 3-Butandiol, 1, 4-Butandiol, 2, 3-Butandiol, Polyäthylenglykole, Polypropylenglykole und Blockcopolymeren aus Oxyäthylenund Oxypropylen-Einheiten. Für andere filmbildende Materialien können andere Weichmacher verwendet werden, von denen bekannt ist, dass sie mit den filmbildenden Materialien verträglich sind.
Typische Weichmacher umfassen hochsiedende, relativ nicht-flüchtige flüssige Ester wie Butylstearat, Butoxyäthylstearat, Methoxyäthyloleat, Methylabietat, Diäthylphthalat, Dibutylphthalat, Triphenylphosphat, Tricresylphosphat, Dibutylsebacat und Äthylenglykoldiabetat.
Der Film gemäss der Erfindung kann als Feuchtigkeitssperre in absorbierenden Gebilden, wie Damenbinden, Wegwerfwindeln, chirurgischen Kleidungsstücken bzw. Umhängen, Unterkissen, Kompressen u. dgl. verwendet werden.
Wegwerfdamenbinden werden üblicherweise aus einem faserartigen Körper oder Kern aus einer oder mehreren Schichten hoch absorbierbarer Fasern, die mit einer weichen flüssigkeitsdurchlässigen Abdeckung umhüllt sind, hergestellt, wobei ein Sperrfilm innerhalb der Umhüllung auf einer Seite derselben vorgesehen ist.
Eine geeignete Struktur einer Wegwerfdamenbinde ist in der USA-Patentschrift Nr. 3, 683, 917 beschrieben, auf die im Rahmen der Erfindung als Offenbarung Bezug genommen wird, wobei der Sperrfilm gemäss der Erfindung an Stelle des Sperrfilmes, der in dieser Patentschrift beschrieben ist, angewendet wird.
Wegwerfwindeln werden üblicherweise aus einer faserartigen hochabsorbierbaren Watte hergestellt, die eine Oberflächenschicht an einer Fläche derselben mit geringerer Benetzbarkeit als die absorbierende Watte aufweist und die an ihrer entgegengesetzten Fläche eine wasserundurchlässige Schicht tragen. Ein geeigneter Aufbau einer Wegwerfwindel ist in der USA-Patentschrift Nr. 3, 683, 916 beschrieben, auf die im Rahmen der Erfindung als Offenbarung Bezug genommen wird, wobei der Sperrfilm gemäss der Erfindung an Stelle der undurchlässigen Schicht, die in dieser Patentschrift angegeben ist, Anwendung findet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Absorbierendes Kissen, enthaltend ein biologisch abbaubares absorbierendes Füllmaterial und eine
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Film aus einer Matrix aus einem biologisch nicht abbaubaren filmbildenden Material, das gegen Auflösung in Wasser beständig ist, und einem darin homogen dispergierten biologisch abbaubaren Material enthält, wobei das biologisch abbaubare Material in dem Film in einer Menge von etwa 40-60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des biologisch abbaubaren Materials und des biologisch nicht abbaubaren filmbildenden Materials in dem Film, vorliegt und dass der Sperrfilm gegebenenfalls einen Weichmacher in einer Menge von bis zu 60 Gew.-% des Gesamtgewichtes des Filmes enthält.
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