吸收剂插入物及其用途

申请号 CN97197551.5 申请日 1997-06-27 公开(公告)号 CN1086633C 公开(公告)日 2002-06-26
申请人 施托克豪森公司; 发明人 G·约纳斯; H·克里姆梅克; F·克劳瑟; K·普夫吕格尔;
摘要 本 发明 涉及一种 食品 包装 用吸收剂插入物,该插入物的液体吸收性成分是一种超级吸收剂 聚合物 ,该聚合物即使在高压负荷下也能以一种以前未能达到的方式永久性地吸收和保持大量液体,保护食物免受细菌攻击,和防止所包装的物品受到该聚合物中可溶成分迁移造成的污染。所使用的超级吸收剂的性能的这种组合是用如下方程的商表达的:茶袋试验后的保 水 量加0.3psi的受压吸收量(AAP)除以可溶物部分数量,此商是至少20。具有此类性能的超级吸收剂是用特殊交联剂组合得到的。本发明进一步涉及这些插入物的生产方法,及其在 食品包装 方面、作为 冰 代用品和用于运输目的包装中的 泄漏 防护等用途。
权利要求

1.一种包装用吸收剂插入物,由一个顶部和一个底部覆盖层,以 及一个能吸收含液体并包括吸收剂聚合物的芯组成,其特征在于该 吸收剂聚合物从保水量和0.3psi(21g/cm2)的受压吸收量以及可溶 物的量计算出来的商QSAP0.3至少为20,且该吸收剂聚合物按照本申请 说明书中给出的方法测定和计算出的保水量至少为22g/g。
2.按照权利要求1的吸收剂插入物,其特征在于该聚合物的QSAP0.3 为至少30。
3.按照权利要求2的吸收剂插入物,其特征在于该聚合物的QSAP0.3 为至少40。
4.按照权利要求1~3之一的吸收剂插入物,其特征在于该吸收 剂聚合物的保水作用为至少25g/g。
5.按照权利要求4的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂聚合物 的保水作用为至少28g/g。
6.按照权利要求1~3之一的吸收剂插入物,其特征在于该吸收 剂聚合物的受压吸收作用(AAP0.3)为至少15g/g。
7.按照权利要求6的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂聚合物 的受压吸收作用(AAP0.3)为至少19g/g。
8.按照权利要求7的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂聚合物 的受压吸收作用(AAP0.3)为至少22g/g。
9.按照权利要求1~3之一的吸收剂插入物,其特征在于该吸收 剂聚合物的可溶物比最大为3.5%(重量)。
10.按照权利要求9的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂聚合 物的可溶物比最大为2.5%(重量)。
11.按照权利要求10的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂聚合 物的可溶物比最大为1.5%(重量)。
12.按照权利要求1~3之一的吸收剂插入物,其特征在于该吸收 剂聚合物的迁移值不超过15mg/g吸收剂插入物。
13.按照权利要求12的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂聚合 物的迁移值不超过10mg/g吸收剂插入物。
14.按照权利要求13的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂聚合 物的迁移值不超过5mg/g吸收剂插入物。
15.按照权利要求1~3之一的吸收剂插入物,其特征在于顶部和 底部覆盖层由塑料或纤维薄膜或织物或纤维网组成,还在于该覆盖 层薄膜的至少一部分由于打孔的结果而可渗透水或含水液体。
16.按照权利要求1~3之一的吸收剂插入物,其特征在于该吸收 剂芯由一种纤维网或织物组成,其中分散且任选地固定了能吸收含水 液体的聚合物。
17.按照权利要求16的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂芯在 纤维或织物芯内有分层配置的超吸收剂颗粒。
18.按照权利要求17的吸收剂插入物,其特征在于该纤维是空心 纤维。
19.按照权利要求1~3之一的吸收剂插入物,其特征在于该吸收 剂聚合物是由带有烯键单不饱和酸基的部分中和单体、任选地其它可 与其共聚的单体、交联剂和任选地适合作为接枝基础的聚合物构成的。
20.按照权利要求19的吸收剂插入物,其特征在于该带有不饱和 酸基的单体选自如下一组:丙烯酸,甲基丙烯酸,乙烯基乙酸,乙烯 基磺酸,(甲代)烯丙基磺酸,来酸和2-丙烯酰基-2-甲基丙磺 酸或其混合物。
21.按照权利要求20的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂聚合 物包括聚合于其中的0-40%重量的其它单体。
22.按照权利要求21的吸收剂插入物,其特征在于该共聚单体选 自下列一组:乙烯基吡咯烷、丙烯酸羟乙酯、乙烯基乙酰胺、(甲基) 丙烯酸烷氨基烷基酯或其混合物。
23.按照权利要求20~22之一的吸收剂插入物,其特征在于该吸 收剂聚合物含有可多达30%(重量)、作为接枝基础的水溶性聚合物。
24.按照权利要求23的吸收剂插入物,其特征在于该水溶性聚合 物是多糖类和/或聚乙烯醇。
25.按照权利要求1~3之一的吸收剂插入物,其特征在于该吸收 剂聚合物是用由一种类型A交联剂与至少一种额外的类型B或类型C 交联剂组成的一种交联剂组合物制得的,其中类型A由二-和/或三烯 丙基胺组成,类型B由酚类的(甲基)丙烯酸酯组成,而类型C由烷 基化的(甲基)烯丙基醇的(甲基)丙烯酸酯组成。
26.按照权利要求25的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂聚合 物是用一种由下列组成的交联剂组合物生产的:
I.0.05~0.8%(重量)类型A交联剂,0.05~1.4%(重量)类型 B交联剂,和任选地0~0.5%(重量)类型C交联剂,或
II.0.05~0.8%(重量)类型A交联剂、0.05~1.5%(重量)类 型C交联剂,和任选地0~0.5%(重量)类型B交联剂,
其条件是,相对于所使用单体而言,该交联剂的总浓度是0.7~2.0% (重量)。
27.按照权利要求26的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂聚合 物是用一种由下列组成的交联剂组合物生产的:
I.0.2~0.6%(重量)类型A交联剂,0.1~1.0%(重量)类型 B交联剂,和任选地0~0.5%(重量)类型C交联剂,或
0.3~0.8%(重量)类型A交联剂、0.4~0.9%(重量)类型C交 联剂,和任选地0~0.5%(重量)类型B交联剂,
其条件是,相对于所使用的单体而言,该交联剂的总浓度是0.9~ 1.5%(重量)。
28.按照权利要求26或27的吸收剂插入物,其特征在于该吸收 剂聚合物是用一种交联剂混合物生产的,该混合物含有作为类型A交 联剂的二烯丙基胺和/或三烯丙基胺,类型B交联剂的三(羟甲基)丙 烷乙氧基化物(甲基)丙烯酸酯和/或甘油乙氧基化物(甲基)丙烯酸 酯和/或季戊四醇乙氧基化物(甲基)丙烯酸酯和/或聚乙二醇-α,ω- 二(甲基)丙烯酸酯,和类型C交联剂的(甲基)烯丙基聚乙二醇(甲 基)丙烯酸酯,其条件是:在该交联剂组合中,除类型A外,还使用 类型B或C中至少一种。
29.按照权利要求28的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂聚合 物已使用一种后交联剂在其表面进行交联,且所述后交联任选地重复 进行若干次。
30.按照权利要求29的吸收剂插入物,其特征在于该吸收剂聚合 物已使用一种选自多元醇、多环氧化物、多胺、或酸亚烷酯这一组 的后交联剂在其表面进行交联。
31.按照权利要求29或30的吸收剂插入物,其特征在于它具有 连续的均匀结构或蜂窝状结构。
32.按照权利要求1~31中之一的吸收剂插入物作为吸收剂垫的 用途。
33.按照权利要求1~31之一的吸收剂插入物在食品包装中作为 代用品,以及在运输包装中作为一种防漏手段的用途。

说明书全文

发明涉及一种食品包装用、尤其肉、禽和鱼用的新型和改善的吸 收剂插入物。它由一种用透薄膜制成的扁平袋组成,而后含有一种 填料,后者至少部分地包含一种具有高凝胶稳定性、高保留值和低可溶 物比的超级吸收剂聚合物。这种插入物因其迅速且持久吸收从食品中渗 出的液体而非比寻常,而且它通过有效地防止生物生长来延长防腐 期。此外,浸透了水的插入物当处于冷冻状态时优异地适合作为冷却食 品的代用品。

食品往往以预包装形式出现在市场上。这样的包装主要由扁平盘组 成,其中的食品外部覆盖以气密、防水和防恶臭薄膜。结果,无论存在 于食品中的含水成分还是由于以前洗涤而附着的含水成分,都无法从这 些包装中逸出。光学上给人留下十分深刻印象的视觉效果是在该薄膜与 红肉之间的接触表面上液体的积累。一方面,作为一种后果,这使该包 装食品显得不能引起食欲,且由于从该食品中渗出的组分连同这些液体 一起,这会引起微生物生长而影响防腐期,此外,这也成为微生物感染 的一个来源。沙氏菌属细菌对禽类的高度污染是人们所熟悉的。

为了克服这些问题,已经有人开发了包装食品用的吸收剂基质,此 类基质主要包含多层纤维素。然而,在实践中发现,这些基质在滞留于 其上的食品的重量下不能达到对其吸收能和保水能力的要求。

例如,一片尺寸为7×10cm,通常包含六层的纤维素垫,最多只能 吸收约8~10g液体。现在,当一肉用包装盘包装并放在冷冻展示柜 中销售时,有多达其净重的10%可能释放出来而成为肉汁,因此,在一 块500g的肉的情况下有多达50g。这样一个量远远超过用纤维绒制成的 吸收剂层的吸收能力。结果,在这些潮湿、非灭菌基质上有细菌生长, 损害了该食品的保存质量

因此,已经做了许多努力来开发包装系统,以期通过吸收去除来自 该食品的食品渗出液,从而没有营养物可用于细菌生长。

DE3,034,170 C2描述了一种食品包装用、尤其肉、禽、鱼和香肠用 的吸水插入物,它包含藻土与高分散硅胶的一种混合物,后者置于一 个用透水性薄膜制成的扁平袋中。由于这种无机填充材料只吸收液体, 因而其吸收能力低,即需要不经地高量吸附剂才能充分结合液体,从而 不理想地增大了该包装的重量。这种无机吸附剂的另一个缺点是它们不 能在长时间内或在压力负荷下保持所吸附的液体。

DE3,034,169 C2提出用硅藻土与一种有机凝胶形成剂的混合物作为 食品包装的吸水性插入物填充材料,其中提到了羧甲基纤维素、纤维素 醚、聚乙烯基吡咯烷淀粉、右旋糖、明胶和/或果胶。有机凝胶形成剂 的比例,据报告是约20%(重量)。作为以上提到的化合物的高比例可 溶物和极慢溶胀速度的一个结果,必须把此类食品吸附插入物的使用视 为决定性的。这些有机凝胶形成剂的可溶物降低了其溶胀能力,而且可 能从该插入物中渗出并接触到食品;慢溶胀速度妨碍了该包装中液体的 有效吸收,从而所积累液体的泄漏就可能发生。

EP302,504 B1提出一种吸收剂垫,此垫可以安排在一个包装中,放 在容易渗出液体的食品例如肉、禽等下面。这种吸收剂垫由一个用纸包 的液体吸收性毛片材料垫构成。这种纸包的吸收剂垫又用一种液体不可 渗透材料例如聚乙烯包起来,然而,有许多系列孔图案在该包皮的纵向 上伸展。作为这些毛片的相对低吸收能力和低堆积密度的一个结果,只 以一种不经济的高包装体积获得一种面向实际的液体吸收。

DE4,325,879 C2描述了用热塑性泡沫塑料制成的模塑物品,作为含 水分物品的包装材料,其中,疏水性泡沫塑料框架的泡孔结构是部分开 放的,因而能吸收液体,然而,无法紧密结合。为了吸收水等极性溶剂, 该疏水性泡沫塑料还必须额外用可多达10%(重量)的一种表面活性剂 湿润剂进行改性。为了防止该泡沫塑料在食品重量下的压缩,要求有较 高密度即较高稳定性的泡沫塑料。然而,这样的热塑性泡沫塑料的吸收 能力随着泡沫塑料密度的增大而减小,即随着泡沫塑料稳定性的增大而 减小。

为了提高吸收能力,有人提出超级吸收剂聚合物作为吸收垫的填充 材料。与纤维素相比,它们能贮存更大量的含水液体。

DE4,120,319 A1和DE4,234,632 A1分别描述了已经使一种液体吸 收剂系统一体化的盘形食品包装容器。为了吸收食品释放的液体,较好 使用吸湿能力范围为1~100ml/g的聚丙烯酸盐聚合物;具体地说,较 好使用淀粉改性聚丙烯酸的金属盐。其它陈述指出,如果该吸收剂与 所装物品之间有直接接触,则水分便沉积在所装物品上。因此,必须断 言,所用的吸收剂不能足够紧密地结合来自食品的液体,或者不能在压 力下保持来自食品的液体,而且在直接接触的情况下来自吸收剂的可溶 物可能会被传递到食品上。由于这些吸收剂聚合物与所装物品的密切接 触以及在溶胀吸收剂上的压力负荷都必须予以避免,因而需要建造昂贵 的、呈有支撑元件的附加多孔底板形式的包装容器,以使食品与吸收剂 分离。

作为肉和禽肉包装中的支撑层而用于收集这些肉产品渗出的液体的 吸收剂基质是从EP434,733 B1中得知的。在这种外部用一种部分打孔的 塑料薄膜包起来的吸收剂基质内部,有纤维素层和热塑性纤维层,其中, 羧甲基纤维素或丙烯酸盐吸收剂的超级吸收剂聚合物粒料是固定的,从 而改善了吸收剂基质的保水性能,因此,已吸收的液体即使在压力负荷 下也不会再次释放出来。这种超级吸收剂不必满足对吸收能力、凝胶稳 定性和可溶物的特定要求。为了避免在该吸收剂垫上有较高负荷的情况 下的迁移,建议不要给紧挨着食品的上薄膜打孔,而让该液体能从没有 完全密封的、该吸收剂基质的外沿进入。

US4,449,977描述了一种软吸收剂产品,该产品在一种热塑性聚合 物即聚酯的水不溶性非溶胀性基体中含有一种水不溶性水可溶胀有机聚 合物的均匀分散颗粒。较好的是,该基体呈一种薄膜形式。这种吸收剂 产品是通过使用来作为吸收剂材料的水不溶性基体材料(聚酯)和水不 溶性但水可溶胀有机聚合物的所述混合物共挤出生产的。然而,这种吸 收剂材料也可以应用到挤出基体层上。这种吸收剂产品可以用于纸尿布 中,含有吸收剂材料的基体一侧用一个液体不可渗透层覆盖而另一侧用 一个液体可渗透层覆盖。这样的吸收剂产品的缺点在于,其疏水性聚酯 基体使一部分吸收剂微粒不能溶胀,而且这种连续伸展的聚酯基体在要 吸收的液体的分配中形成一个壁垒型层。所提出的超级吸收剂聚合物, 包括交联聚烯化、用表氯醇交联的羧甲基纤维素、从丙烯酰胺和N,N′ -亚甲基二丙烯酰胺制备的部分皂化聚丙烯酰胺,不符合允许用于食品 包装的聚合物,也没有达到关于低可溶物和负荷下凝胶稳定性的要求。

EP320,314 B1描述了表面部分皂化的聚丙烯腈纤维的吸水性非织造 层,任选地提供上保护层和下保护层。作为这些聚丙烯腈纤维3~5g/g 的低吸水能力的一个结果,很多食品包装中发生的高量液体无法予以定 量结合。此外,在最初溶胀后,该层外部区域中紧密相连的纤维妨碍含 水液体进一步渗入内部区域,从而产生了可观的能力损失。

EP395,223 A2描述了一种含水液体和有机液体吸收剂垫,其组成为 一种能吸收液体的聚合物材料芯(此芯能吸收该液体)和一种不可溶和 柔软的但可让该液体渗透的封皮。这种吸收剂垫用于卫生产品、运输和 食品包装等领域。以合成和/或天然聚合物(包括交联聚丙烯酸盐)为基 础的占主导粉末状吸收剂聚合物材料,也可以分散于一个内部透水性织 物表面上或两个内部透水性织物表面之间,再用外部吸收剂垫封皮包起 来。外部封皮是足够柔软的,允许吸收剂聚合物溶胀所引起的体积增大。 要使用的聚合物粉末应当有20~100目之间的粒度分布和50~600g盐 水溶液或600~800g水/g聚合物的强力吸收以及低可溶物比。关于可溶 物数量和溶胀吸收剂的凝胶稳定性,没有特定要求。较好的聚合物与也 在以下引用的EP562,846 A1中报告的那些较好聚合物是一样的。

EP562,846 A1描述了一种扁平轻质垫,它有一种交联超级吸收剂聚 合物填料和一种液体不透性封皮,该封皮在发生特定膨胀时能在某一预 定位置上自己打开,这种垫也可以用于食品包装及其它用途。这些水不 可溶但水可溶胀的吸收剂是轻度到中度交联的,有低溶解度,且较好的 是丙烯酸或甲基丙烯酸或其盐的聚合物。在一种特别好的关于保水性和 吸水性的实施方案中,使用一种按照US4,677,174与苯乙烯共聚的吸收 剂。该专利中提出权利要求的是相对于单体而言有0.001~0.3%(重量) 二丙烯酰胺和多醇丙烯酸酯型交联剂的聚合物;在这些实施方案中,交 联剂浓度多数显然低于0.1%。至于可溶物,US4,677,174中没有任何 说明,但从WO93/21237第17页表1中,对有本门技术技能的人熟悉的 是,使用多醇丙烯酸酯型交联剂将导致7.9~19.2%的可溶物比,7.9% 的低值就已经需要占单体0.9%(重量)的交联剂浓度。然而,这个浓度 远超过US4,677,174中推荐的0.3%(重量)上限。结果,虽然这样低的 交联剂浓度能提供高吸收量,但这只能以兼备非常高可溶物比例和低凝 胶稳定性的缺点来实现。然而,对于要用于食品包装中的吸收剂来说, 无论高可溶物、低凝胶稳定性、还是毒理学上决定性的二丙烯酰胺型交 联剂,都不适用。

所有这些使用液体吸收剂的众所周知包装系统的建造/功能方面的 基本问题分别是吸收剂材料的极低吸收能力、不足的吸收速度和溶胀吸 收剂的不足压抗(凝胶强度),特别是极高的可溶物,后者可能连同该 食品吸收的液体一起重新迁移到食品中。因此,例如,与食品相邻的吸 收剂垫薄膜的打孔大部分被摒弃,以期避免与渗出的液体接触。若一再 如此,其结果是,渗出物不理想地积累在紧邻食品的上薄膜上的空隙中, 从而有助于该食品早日腐败。

因此,US4,321,997提出了建造一种昂贵的、有内隔离物的吸收剂 垫,以防止所吸收的液体从吸收剂插入物中挤出来。当使用时,超级吸 收剂位于该吸收剂垫的充气层之上或之中。为了避免微生物生长,添加 了防腐剂,这在食品包装领域中是普遍受批评的。

当超级吸收剂聚合物用于卫生学应用领域时,高溶出物问题也是存 在的。的确,那里所需求的高吸收作用是连同足够凝胶稳定性一起实现 的,但人们也已认识到其可溶物比仍然是极高的。具体地说,人们已经 认识到,只在吸收剂上含水液体的长时间暴露之后才形成的可溶物会损 害其长期吸收能力。

因此,US Re.32,649描述了一种酸性pH条件下的聚合工艺,用于 生产卫生用途的、可溶物低的、基于聚丙烯酸盐的超级吸收剂聚合物。 然而,该专利中所界定的可溶物极限是在为期16小时的萃取之后最大为 17%(重量)、较好为10%(重量),这对于食品包装领域的用途来说 仍然是极高的。

因而,欧共体委员会,为了调控食品包装及其它消费品,指定总迁 移作用(总体迁移)测定作为一个重要标记值,其可允许的最大值为10 毫克迁移包装成分/平方厘米包装表面或60毫克/千克食品。这个限制的 意图是保护食品免于包装所引起的不可接受的改变。该理事会指令 90/128 EEC具体规定了塑料材料和消费物品与食品的接触。

以上提到的极限是按照85/572 EEC指令,用所谓模拟物,包括蒸馏 水、3%乙酸水溶液、15%乙醇水溶液和精炼橄榄油,测定的。例如, 其中用蒸馏水作为鱼、肉和蔬菜的模拟物。为确定来自食品包装材料的 迁移而制定的82/711/EEC指令规定了>24小时接触时间的10天试验期。

关于肉和鱼,对模拟物也应当注意的是,这些食品渗出对应于生理 溶液的盐水溶液,即0.9%(重量)盐水溶液。往往也要考虑附着到食品 上的洗涤水。在极端情况下,洗涤水/渗出物的混合物可能对应于约0.2% (重量)的盐水溶液。然而,由于超级吸收剂聚合物的吸收行为在很大 程度上决定于含水液体的含盐量,因而使用这些含盐液体的迁移试验是 插入物评价必不可少的。

因此,本发明的目的是提供食品包装用插入物,该插入物含有新型 超级吸收剂聚合物而且没有以上说明的先有技术的明显缺点。具体地 说,有必要为所述插入物提供这样的吸收剂:在置于其上的食品的压力 下,对于来自这些食品的渗出物有高吸收能力和保持作用,而且与先有 技术发现相反,只有少量可溶物,尽管在压力下有高吸收作用。用它生 产的插入物旨在迅速而持久地吸收食品渗出物,有比所吸收液体低的重 量和体积以及可忽略不计的低迁移值,显示出对细菌生长的充分防护, 和防止食品贮存时的恶臭产生。

按照本发明,所述目的是借助于用交联聚合物生产的吸收剂基质达 到的,该聚合物能吸收含水液体,而且是用带有烯键单不饱和酸基的部 分中和单体、任选地可与其共聚的其它单体和任选地适合作为接枝基础 的聚合物制成的,其特征在于,吸收值即保水量(TB=茶袋试验,说明 见下文)与0.3psi(21g/cm3)的受压吸收量(AAP,说明见下文)这 些吸收值与该插入物中所含吸收剂交联聚合物的可溶物(LA)量之商 是至少20,较好的是至少30,特别好的是至少40。

对于按照本发明的吸收剂基质来说,发现吸收值与可溶物比之商对 该基质的功能性能力有重要意义。这个商借助于按照本发明使用的交联 剂调整得越高,该吸收剂基质即使在高压负荷下持久吸收大量渗出物、 保护食品免受细菌感染和防止来自吸收剂基质的再迁移渗出物或迁移材 料对食品的污染等的能力就越好。利用本发明的吸收剂基质,也有可能 把多个包装单元彼此叠放在一起,而不会使所吸收的液体从底部包装的 插入物中挤压出来。

在本发明的另一个较好实施方案中,使用了在AAP0.7(QSAP0.7) 的情况下也能达到按照本发明所要求的商的超级吸收剂聚合物。填充了 此类吸收剂的吸收剂基质特别适合于以上提到的高食品负荷下用途。

按照本发明使用的吸收剂,其保水量(TB)为至少22g/g、较好至 少25g/g、尤其好的是至少28g/g;受压吸收量(AAP0.3)为至少15g/g、 较好至少19g/g、尤其好的是至少22g/g;可溶物比(LA)最大值为3.5% (重量)、较好的是最大值为2.5%(重量)、尤其好的是最大值为1.5% (重量)。

用本发明的超级吸收剂聚合物生产的插入物有不超过15mg/g、较 好不超过10mg/g、尤其好的是不超过5mg/g吸收剂插入物的低迁移值, 而且能保护食品免受细菌感染。

本发明的吸收剂插入物由一个吸收剂芯和一个封皮组成。该吸收 剂芯包含本发明的超级吸收剂聚合物微粒,任选地用纤维或织物包起 来,该聚合物微粒任选地被嵌入或固定在纤维或织物中。纤维或织物 吸收剂芯内超级吸收剂微粒的分层配置已被发现是有优势的,在这种 情况下,往往有利的是在这种分层配置中使用有不同粒度和/或不同吸 收能力的吸收剂,以期获得对渗出物的最佳吸收和长期贮存。

较好的是,所使用的纤维的长度/直径比大于或等于50。作为纤维 材料,可以使用吸收性或非吸收性、天然或合成、卷曲或非卷曲的常 产纤维。适用的纤维包括纤维素纤维(、毛等)、再生纤维(粘胶、 嫘萦等)、合成纤维(包括聚烯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酯、聚苯 乙烯)。尤其好的是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚对苯二甲酸乙二 醇酯(PET)的常产纤维。

在另一个较好实施方案中,使用中空纤维形式的能在其腔中贮存 和/或输送液体的纤维。

要按照本发明使用的纤维的纤度范围较好的是0.005~3旦 (0.006~3.3分特),长度可以在0.1~15cm、较好在0.5~7.0cm之 间变化。

要按照本发明使用的纤维性织物可以用所有众所周知的方法生 产。例如,可以提到梳理针刺非织造织物、热固定或乳胶固定非织造 织物和熔喷法非织造织物。

该插入物的纤维含量范围较好的是30~300g/m2,尤其好的是40~ 100g/m2。

纤维性织物能吸收食品中渗出的液体,在这种情况下,纤维性材 料的吸收和夹持到纤维之间的空间中的吸收性效应都可能起作用。

要按照本发明使用的超级吸收剂的特征不受特定聚合物结构或生产 工艺制约。原则上,可以使用合成基础上或天然基础上的所有超级吸收 剂,它们符合关于商(TB+AAP0.3)/LA的要求,从而赋予按照本发 明的吸收剂基质以充分的功能。一方面,所述功能在于它们即使在压力 下也能完全吸收渗出物和尽可能有效地防止回流到食品中,另一方面, 在所不希望的过量液体的情况下也能使来自吸收剂基质的迁移减少到可 接受的最低量。

要按照本发明使用的吸收含水液体的聚合物,可通过使带有酸基的 烯键不饱和单体例如丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基乙酸、来酸、2- 丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸、(甲基)烯丙基磺酸和/或 其混合物在交联剂的存在下聚合来得到。

为了改进这些性能,本发明的聚合物可以任选地含有可大量溶于单 体水溶液中的其它共聚单体,只要不违反食品法律规定即可。合成超级 吸收剂生产中常用的此类共聚单体可以是非离子型、阴离子型、也可以 是阳离子型的;例如,可以提到乙烯基吡咯烷酮、乙烯基乙酰胺、丙烯 酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸烷胺基烷酯。同样,这些共聚单体的混合物 也可以使用。这些共聚单体的比例应不超过40%(重量),因为它们可 能损害超级吸收剂的可溶胀性。

单体混合物中酸性单体的比例是55~99%(重量)。

令人惊讶的是,交联剂混合物、中和度和批浓度的特定组合导致形 成这样的超级吸收剂:有关于高保水值、高受压吸收作用、迅速液体吸 收和极低可溶物比等迄今为止尚未达到的性能水平,因而优异地适合用 于吸收含水液体用的食品包装吸收剂基质。当然,要按照本发明使用的 超级吸收剂也优异地适合用于卫生工业(纸尿布、衬里等)和用于运输 包装。

作为交联剂混合物的成分,在本发明的一个实施方案中可以用二和 三烯丙基胺(A组交联剂)、丙烯酸和甲基丙烯酸多醇酯(B组交联剂) 等类型的成分,特别是多羟基化合物与不饱和羧酸的酯,在一个较好实 施方案中这些酯是烷氧基化的。作为此类交联剂合成用的起始化合物, 较好的是有2~4个羟基的C3-6多羟基化合物;例如,三(羟甲基)丙 烷、甘油、季戊四醇、1,3-丙二醇、丙二醇或1,4-丁二醇。如果该醇 在酯化前进行了烷氧基化,则较好使用环氧乙烷。较好的是,采用每摩 尔多羟基化合物结合了至少1摩尔环氧乙烷、较好至少3摩尔环氧乙烷 的烷氧基化多羟基化合物。其它较好的交联剂是包含有3~20个EO单 元的聚乙二醇残基的二丙烯酸或二(甲基丙烯酸)聚乙二醇酯。同样, 也发现烷基化烯丙醇或甲基烯丙醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯(C组交 联剂)是适用的优异交联剂。较好的是,这些交联剂在其不饱和基团之 间含有至少三个、更好的是5~20个环氧乙烷单元。

因中和度而异,这些交联剂有不同的交联活性,因此,在每一种情 况下都必须做某些适配。例如,烷氧基化甲基烯丙醇的甲基丙烯酸酯中 和度高者有比中和度低者更好的反应性

要按照本发明使用的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯交联剂中有一些是商 业上可得的,例如,Cray Valley公司在Sartomer SR 415(20EO), Craynor 435(15EO),Sartomer  RO 208(9EO),Sartomer 454(3EO)的名称 下销售的三(羟甲基)丙烷乙氧基化物三丙烯酸酯,Servo Delden BV 公司在Craynor SR 494(5EO)和Servocure  RTT 192(5EO)名称下销售的 季戊四醇乙氧基化物四丙烯酸酯,Cray Valley公司在Sartomer 921名 称下销售的甘油乙氧基化物三丙烯酸酯(5.5EO)和在Sartomer 9021名 称下销售的甘油丙氧基化物三丙烯酸酯,以及Cray Valley公司作为 Craynor SR 344销售的聚乙二醇-400二丙烯酸酯,和作为Craynor SR 252的聚乙二醇-600二甲基丙烯酸酯。

已经发现,交联剂组合,除A组交联剂外,总是还必须包括至少一 种来自不同交联剂组B和C的附加交联剂。

一种较好的交联剂组合I的组成是:

0.05~0.8%(重量)、较好0.2~0.6%(重量)A型交联剂;

0.05~1.4%(重量)、较好0.1~1.0%(重量)B型交联剂,和任 选地

0~0.5%(重量)C型交联剂。

另一种较好的交联剂组合II的组成是:

0.05~0.8%(重量)、较好0.3~0.8%(重量)A型交联剂,

0.05~1.5%(重量)、较好0.4~0.9%(重量)C型交联剂,和 任选地

0~0.5%(重量)B型交联剂。

在每一种情况下,各交联剂的相互比例都可以用少数几个优化试验 来确定而无需很大费用。按照本发明要采用的交联剂总量范围,相对于 所用的单体而言,是0.7~2.0%(重量),较好的是0.9~1.5%(重量)。

聚合期间酸性单体的中和度对所形成超级吸收剂的性能有很大影 响。当15~80%(摩尔)、较好30~70%(摩尔)、尤其好的是40~ 70%(摩尔)的酸性单体被中和且诸如以钠盐、盐或铵盐和/或其混合 物的形式存在时,得到了高性能。中和是或者通过添加碱金属氢氧化物 或氢氧化铵,或者通过使用相应酸盐或碳酸氢盐,进行的。在一些情 况下,可能更有利的是在聚合前采用处于非中和或低中和状态的单体, 而只是在聚合后才进行最终中和。

最大单体浓度取决于所采用的聚合工艺中可用于除去聚合热的方 式。在水凝胶聚合工艺中,单体浓度可以高达35%(重量);然而,高 产品性能是在23~29%(重量)范围内达到的。

作为接枝基础,本发明聚合物可以以多达30%(重量)的数量含有 水溶性聚合物。除其它外,这些包括部分皂化或完全皂化的聚乙烯醇, 淀粉或淀粉衍生物,纤维素或纤维素衍生物,聚丙烯酸类,聚二醇类, 或其混合物。作为接枝基础添加的聚合物的分子量必须与聚合条件的各 个方面相适应。因此,例如,在水溶液中聚合的情况下,由于聚合物溶 液的粘度的缘故,可能有必要只采用低分子量或中分子量的聚合物,而 这个因素在悬浮聚合中发挥微不足道的作用。

除通过部分中和的丙烯酸的交联聚合而得到的聚合物外,特别好的 是使用那些含有接枝聚合淀粉或聚乙烯醇等附加级分的聚合物。

天然纤维和/或合成纤维的添加导致本发明超级吸收剂更快的液体 吸收作用和增大的保水作用。

原则上,按照本发明要使用的超级吸收剂的较好生产是按照以下两 种方法进行的:

按照第一种方法,部分中和的丙烯酸在水溶液中并在本发明交联剂 以及任选地附加交联剂、共聚单体和接枝聚合物的存在下,通过自由基 聚合转化成一种凝胶,然后将其破碎、干燥、研磨、任选地后交联、任 选地用调节剂处理、过筛成所希望的粒度。这种溶液聚合可以连续进行, 也可以分批进行。专利文献介绍了关于浓度比、温度、引发剂类型与数 量、以及各种可能的后交联途径等的广谱可能变异。下列专利说明书中 已经描述了典型的工艺,因此,有意让这些说明书成为按照本发明的生 产工艺的一个组成部分:美国专利4,076,663;美国专利4,286,082;德 国专利2,706,135;德国专利3,503,458;德国专利4,020,780;德国专利 4,244,548;德国专利4,323,001;德国专利4,333,056;德国专利 4,418,818。

第二种方法包括逆悬浮和乳液聚合工艺。在这些工艺中,一种部分 中和的丙烯酸水溶液用保护胶体和/或乳化剂分散在一种疏水有机溶剂 中,聚合是用自由基引发剂引发的。交联剂既可以溶解在单体溶液中并 与该单体溶液一起计量,也可以单独添加并任选地往后添加。任选地存 在的接枝基础聚合物的添加是通过单体溶液或通过直接置于油相中进行 的。聚合完成后,恒沸法脱除反应混合物中的水,将聚合物产品过滤出 来。

聚合物颗粒的表面交联通常用来增加压力下的液体吸收作用。它既 可以在悬浮液中进行,也可以随后在孤立的聚合物粉末上进行。基本工 艺详见诸如美国专利4,340,706、德国专利3,713,601、德国专利2,840,010 等专利说明书,因而有意将其考虑为按照本发明的生产工艺的一个组成 部分。

有利的是,后交联剂往往以在水、有机溶剂或其混合物中的溶液形 式添加,在使用少量后交联剂的情况下尤其如此。施用后交联剂的适用 混合单元是诸如Patterson-Kelley混合机、DRAIS湍动混合机、Ldige 混合机、Ruberg混合机、螺旋混合物、锅式混合机、流态床混合机以及 连续操作的立式混合机,其中粉末是用旋转刀(Schugi混合机)以快频 率混合的。在后交联剂与预交联聚合物混合之后,在120~250℃、较 好135~200℃、尤其好的是150~185℃的温度进行加热,以期进行 后交联反应。额外加热的时间长短限于这样一点:在这里,该超级吸收 剂的预期性能模式因热损害的结果而被破坏。

通常,适用的后交联剂包括至少两个官能团。这里,醇、胺、、 缩水甘油基和表氯官能团是较好的,而且交联剂分子也可以有多个不同 的官能团。较好的是,使用下列后交联剂之一:乙二醇、二甘醇、三甘 醇、聚乙二醇、甘油、聚甘油、丙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、聚环氧 丙烷、环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚物、缩水山梨糖醇脂肪酸酯、乙 氧基化缩水山梨糖醇脂肪酸酯、三(羟甲基)丙烷、乙氧基化三(羟甲 基)丙烷、季戊四醇、乙氧基化季戊四醇、聚乙烯醇、山梨糖醇、碳酸 亚乙酯、碳酸亚丙酯、和多环氧化物,例如乙二醇二缩水甘油基醚。尤 其好的是用碳酸亚乙酯作为后交联剂进行工作。后交联剂的用量是 0.01~30%(重量),较好的是0.1~10%(重量),特别好的是0.1~ 1%(重量),这是相对于要后交联的聚合物而言的。

通常,要按照本发明使用的超级吸收剂是与本门技术熟练人员所熟 悉的常用调理剂一起添加的,以期防止诸如静电或非故意结块。为此, 例如,使用了硬脂酸盐和聚亚烷基二醇。

要按照本发明使用的超级吸收剂聚合物,较好的是在10~ 1,000μm、尤其在100~850μm的粒度范围内存在。这些微粒被分散在 该插入物内部,当吸收液体时溶胀成一种凝胶。除这些微粒的较好的均 匀分散外,在很多情况下,为了改善吸收或吸收速度,可能有利的是建 立芯内吸收剂的浓度梯度和/或粒度梯度。相对于纤维重量而言,超级吸 收剂聚合物的比例是30~150%(重量)、较好的是50~100%(重 量)。在一个较好的实施方案中,发现在60~90g/m2的纤维基体中使 用30-50g/m2本发明超级吸收剂聚合物就足以吸收食品的液体渗出 物。

该插入物的外封皮组成为一个底和一个顶部多孔薄膜和/或一个塑 料制成的纤维网,液体可以通过后者渗透进入吸收剂芯。很有可能只在 该封皮的一侧打孔,但由于本发明吸收剂基质的极低迁移值,有利的是 也可以在食品侧的封皮上打孔,这之所以是有利而可能的,是因为实际 上没有迁移物质能到达食品。通常也有利的是以不同的方式设计顶侧和 底侧的打孔密度,以期改善吸收作用。例如,使用每单位面积重量为12~ 25g/m2、较好15~20g/m2的聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯和聚氯乙 烯作为塑料。顶薄膜和底薄膜较好的是在其边缘处彼此粘结在一起。为 此,这些封皮材料的边缘是诸如在温度和压力下焊接在一起的,或者往 往也用热熔体粘合剂胶合在一起。在不同的情况下,也可以采用机械粘 结,例如把封皮的上下边缘缝在一起。偶而,也并用粘合和/或焊接和机 械粘结。的确,在任何情况下都要确保该超级吸收剂粉末不会逸出封皮 而到达食品。

任选地,可以将吸收剂基质用于特种包装单元,在这种情况下,吸 收剂芯只由超级吸收剂聚合物组成而且不包括任何附加内部纤维性材 料。

类似地,当该吸收剂基质用来作为冰的代用品时,它们较好只由要 按照本发明使用的封皮薄膜或纤维网和超级吸收剂组成。在用水溶胀之 后,让该基质冷冻并代替冰用于冷冻食品。与用冰冷冻相反,在这种情 况下没有融化的水。

插入物的众多可能形式当中,较好的是长方形或正方形;然而,对 于特殊包装容器来说,也使用圆形等其它形式。通常,有利的是以这样 一种方式改变该插入物:代替一种连续均匀结构的是生产一种蜂窝型结 构,其中很多单个吸收剂垫以彼此邻接形式存在。这样的蜂窝式细分在 作为吸收成分、有相对大表面的吸收剂基质只填充超级吸收剂,即没有 纤维或纤维网成分这样一些情况下显示出特别有利,因为这样确保了该 吸收剂在表面上的持久良好分布。

试验方法

保水作用TB(超级吸收剂)

保水作用是按照茶袋方法确定的,其中,把200mg试验物接合在一 只茶袋中,在0.9%NaCl溶液中浸泡30分钟,滤水10分钟,用一台离 心机(23cm直径,1400rpm)离心分离5分钟,秤重。用一只无吸水 性聚合物的茶袋作为所谓空白: TB=(最终重量-空白)/初始重量(g/g)

受压吸收量AAP(超级吸收剂)

一种吸水性聚合物在一定压力下从液槽中吸收液体的能力(受压吸 收量AAP(0.3psi=21g/cm2),AAP(0.7psi=49g/cm2))测定如 下:称取900mg试验物质置于一个有筛网织物(目数=400目)为底的 塑料圆筒(内径=6cm,高度=5cm)中,均匀分散,用塑料板形式的 一定重量砝码(直径=5.98cm)连同一个金属活塞(直径=5.98cm) 一起称重。把塑料板置于试验物质与金属活塞之间。然后,把整个试验 单元放在一块覆盖一张滤纸并浸渍0.9%NaCl溶液的玻璃过滤板(直径 =12cm,孔度=0)上。将该过滤板埋入NaCl溶液中,高达其顶部边 缘。让试验物质能吸收液体60分钟: AAP(0.3或0.7psi)=(试验单元吸收前重量-试验单元吸收后重量) /试验物质初始重量(g/g)

可溶物LA(超级吸收剂)

100g 0.9%食盐水溶液放进一个250ml锥形烧瓶中,用磁力搅拌器以 500rpm搅拌。称取0.2g超级吸收剂添加进去。添加完成后,进行16小 时搅拌,关闭活塞。随后,用一个玻璃微过滤器进行过滤。滤液用氢氧 化钠溶液调节到约10.0的pH值。然后,用0.1N盐酸进行滴定,直至pH 值低于3.0。得到一条有两个拐点的滴定曲线。第一等当点对应于pH8.0~ 8.4的过量氢氧化钠,第二等当点对应于pH4.0~4.3的双置换丙烯酸。 这两个拐点之间盐酸量之差指出丙烯酸盐总量,从而得知该超级吸收剂 的水可溶物比。计算如下: V2=达到第二拐点的HCl消耗量[ml] V1=达到第一拐点的HCl消耗量[ml] C=HCl规度[摩尔数/1000ml] EW=超级吸收剂的初始重量[g] VF=滤液数量[g] (*)=从超级吸收剂中和度计算的当量重量

液体吸收速度(SG)

在这一试验中,测定的是1g超级吸收剂在室温吸收20g 0.2%食盐水 溶液所经历的时间。这种试验程序详见EP443,627第12页“自由溶胀速 度”。

残留单体(超级吸收剂)

残留单体(RM)是用HPLC方法从可溶物测定的滤液确定,并按 照内标法估计的。

迁移测定(吸收剂基质)

吸收剂基质在一个250ml螺旋盖广口瓶中用一种试验液体灌注并在 室温下于瓶中存放10天而无搅拌。

试验液体可以由蒸馏水、0.2%或0.9%食盐水溶液组成,并以相对 于该吸收剂基质的吸收能力而言过量施用。过量是要模拟该基质暴露于 高于规定值的液体量的情况。

随后,该吸收剂垫没有吸收的试验液体用一种45μm过滤器吸出, 并化验从该吸收剂基质迁移出来的级分。如果用蒸馏水作为试验液体, 则迁移级分是从所吸出水相的干残留物得到的。反之,如果用0.2%或 0.9%食盐水溶液作为试验液体,则必须从干残留物减去氯化钠含量才能 得到迁移值。结果表达为mg迁移物质/dm2或g吸收剂基质。

生物污染测定

一个培养皿加进各自的吸收剂垫和一种营养液体培养基。营养液体 培养基数量是以能完全被该吸收剂垫吸收这样的方式按比例添加的。随 后,在30℃的恒温箱中进行48小时培养。为了使微生物生长能看得见, 液体培养基是与氯化三苯基四唑鎓(TTC)一起添加的(2滴1%TTC 溶液/9ml液体培养基)。TTC被微生物活动从无色溶液还原成一种强烈 红色,因而可以用来作为微生物活动的定性量度。

为了用1%TTC溶液进行微生物活动的定量测定,把有和无超级吸 收剂的茶袋与一种购买的、商业上可得的熟家禽(深度冷冻)的血水和 组织水(融化水)一起培养。随后,茶袋用一台薄层扫描仪(Desaga CA60 薄层扫描仪)在λ=435nm进行测定,并与一块白色硅胶TCL板比较。 典型的融化水含有约104个细菌/ml。所得到的相对峰高是与细菌数增加 (红色强度)以及面传播(红色面积大小)相关的,而且用来作为微生 物活动的量度。

以下实例证实本发明一些吸收剂基质的设计,在水和水溶液中的有 利低迁移值,以及抗微生物活动。此外,还将描述利用交联剂特殊组合 进行的、这些吸收剂基质中要有利地使用的超级吸剂的生产,并将说明 包括保水作用、受压吸收作用和可溶物在内的性能的有利组合。

实例1

生产了一种有如下设计的吸收剂插入物:

A:顶部和底部密封薄膜用美国Paramount包装公司制造的一种有 16g/m2的多孔聚乙烯薄膜制成;

B:聚丙烯纤维,3d,64mm纤维长度,79g/m2,123型,美国威 尔明顿HERCULES INC,公司制;

C:按照实例5的超级吸收剂聚合物,43g/m2,在聚丙烯纤维之间 均匀分布成B层。

B+C的插入物芯的尺寸为76×127mm,插入物本身的尺寸为89 ×140mm,其边缘用焊缝法密封。

实例2

按照实例1的程序生产一种吸收剂插入物:

A:聚丙烯制成的顶部和底部纤维网17g/m2,由SCOTTPAPER公 司用HERCULES INC.公司(美国威尔明顿)的聚丙烯纤维制造;

B:16g/m2的多孔聚乙烯膜,C层上下各一张;

C:聚丙烯纤维,3d,64mm纤维长度,68g/m2,123型, HERCULES INC公司(美国威尔明顿);

D:按照实例4的超级吸收剂聚合物,42g/m2,均匀分布到C层的 聚丙烯纤维中。

B+C+D的插入物芯的尺寸为76×127mm,插入物本身的尺寸为 89×140mm,在其边缘处密封。

实例3

一种吸收剂插入物是在一台生产机上以约5.5~6.5m/分钟生产的; 设计如下:

A:聚对苯二甲酸乙二醇酯的顶部和底部纤维网,17g/m2

B:聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维,65g/m2

C:按照实例7的超级吸收剂聚合物,50g/m2,均匀分布到B纤维 层中。

各层用针刺法彼此机械粘结。

实例4-13

要按照本发明使用的超级吸收剂聚合物是按照以下指导配方聚合 的:

在一个圆筒形塑料容器中,制备一批总共1000g的聚合物料。为此, 有28%WS(活性物质)的批次用280g丙烯酸,有24%WS的批次用 240g丙烯酸,分别与所采用的交联剂、共聚单体及其它成分,在完全脱 盐的水中混合。在搅拌和冷却下,用50%氢氧化钠进行部分中和,直至 表1中所指出的中和度(NG)。把溶液冷却到7~8℃,通入氮气直 至该单体溶液中的氧含量下降到0.2ppm以下的值。随后,添加100ppm 溶解在10g脱盐水中的偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐、800ppm溶解 在6gVE水(脱盐水)中的过硫酸钠、70ppm溶解在1gVE水(脱盐水) 中的过氧化氢(35%)。然后,添加9ppm溶解在2g水中的抗坏血酸引 发聚合,导致温度显著上升。一旦聚合完成,就将凝胶状聚合物块破碎、 清理(willowod)和干燥。然后,将聚合物研磨、过筛,使之成为150~ 800μm的颗粒级分。

                                          表1  实例    WS    NG    TAA  TMPTA   TMP3EO     TA   PE5EO     TA  PEG400    DA   AA10EO     MA      TB     [g/g]    AAP0.3    [g/g]     LA      QSAP0.3     SG     [s]     RM    [ppm]   B4    28    80    0.35     0.7     28.5     19.0     1.8      26.4   B5    28    70    0.35     0.7     28.5     17.3     1      45.8     28   B6    28    75    0.45     0.7     26.5     21     1      47.5     32   B7    28    55    0.3   0.4     25.5     24.0     2.2      22.5     450   B8    24    50    0.3     0.8     22.9     19.2     1.4      30.1     230   B9    28    40    0.3   0.4     23.6     19.3     1.9      22.6     300   B10    28    40    0.3     0.6     25.1     19.1     1.9      23.3     470   B11    28    55    0.3     0.5     26.2     22.3     2      24.2   B12    28    50    0.3   0.15     0.6     26.6     20 2     1.9      24.6     33     490   B13    24    40    0.3     0.8     20.0     19.1     1.9      20.6     210 TAA:三烯丙基胺;TMPTA:三(羟甲基)丙烷三丙烯酯;TMP3EOTA:三(羟甲基)丙烷(3EO)三丙 烯酸酯;PE3EOTA:季戊四醇(3EO)四丙烯酸酯;PE5EOTA:季戊四醇(5EO)四丙烯酸酯;PEG400DA: 聚乙二醇(400)二丙烯酯;AA10EOMA:烯丙醇(10EO)甲基丙烯酸酯。提到交联剂的数字指出重量%/ 丙烯酸。

比较例1~6

按照实例配方,用表2中所指出的交联剂生产有28%AS的聚合物。 V1只包含300mg过氧化焦硫酸钠,此外,还有0.4%(重量)碳酸钠。 V2不包含过氧化氢。V3是用600mg过氧化焦硫酸钠制备的。结果证实, 其所用交联剂量落在本发明极限以外或在本发明组合物以外的超级吸收 剂没有所要求的QSAP0.3值。

                                          表2    批    NG [摩尔%]      TAA   [重量-%]   TMP3EOTA   [重量-%] PEG600DA [重量-%]   AA-10EO-MA   [重量-%]       TB      [g/g]     AAP0.3     [g/g]     LA  [重量-%]   QSAP0.3    SG    [s]     RM    [ppm]    V1    70     0.1      0.2       44.6     7.5    11.1    4.7    500    V2    55     0.6       25.1     20.5    3.3    13.8    45    200    V3    40     0.25      0.3       30     8.5    6.5    5.9    42    210    V4    30     0.2      0.3       26     9.8    6.1    5.8    48    155    V5    55   1.25       26     19.7    3.4    13.4    700    V6    55   1.0   (PE5EOTA)       25.2     24.9    3.0    16.7    790 TAA:三烯丙基胺;TMP3EOTA:三(羟甲基)丙烷(3EO)三丙烯酸酯;PEG600DA:聚乙二醇(600) 二丙烯酸酯;AA-10EO-MA:用10摩尔EO醚化的烯丙醇的甲基丙烯酸酯;PE5EOTA:季戊四醇(5EO) 四丙烯酸酯。

比较例7

在本实例中,超级吸收剂是用US4,677,174实施方案中所采用的 N,N′-亚甲基二丙烯酰胺的数量交联的。EP562,846 A1中描述此类有 限交联的吸收剂可用于食品的吸收剂基质。

遵循按照本发明的实例4的程序,280g丙烯酸用等摩尔量氢氧化钠 溶液和氢氧化铵进行90%中和,并用26.5mg N,N′-亚甲基二丙烯酰胺 (以丙烯酸为基准计0.009%(重量))作为交联成分进行聚合。

此聚合物交联不良,而且有74%(重量)的格外高可溶物比,这对 于食品吸收剂基质方面的用途是不可接受的。

实例14

使实例5的本发明超级吸收剂发生后交联反应,从而显著改善压力 下、尤其高压下(AAP0.7)该吸收剂的液体吸收性能。

100g筛成150~180μm的聚合物与0.5g碳酸亚乙酯、2g脱盐水和 4g丙酮的溶液在猛烈相互搅拌下混合,然后在180℃温度的烘箱中加热 25分钟。表3说明了该超级吸收剂后交联前后的性能。后交联超级吸收 剂的QSAP商的改善是明显的。填充了此类超级吸收剂的吸收剂基质特别 适用于重食品的安全包装。

                                                  表3  实例  吸收剂来源    实例号       TB      [g/g] 前         后       AAP0.3       [g/g] 前          后     AAP0.7      [g/g] 前        后     LA  [重量-%] 前       后    QSAP0.3 前      后    QSAP0.7 前        后   14      5 28.5       26.4 17.3        28.9 7.7       23.5 1        1.2 45.8    46.1 36.2      41.5

实例15

遵循实例4~13的聚合程序,生产了一种要按照本发明使用的超级 吸收剂,其条件是:AS为28%(重量),中和度为40%,使用0.3% (重量)三烯丙基胺和0.5%(重量)PE5EOTA,随后,所得到的聚合 物用碳酸亚丙酯按照实例14进行后交联。性能如下:TB=21.8g/g, AAP0.3=24.7g/g,AAP0.7=20.5g/g,LA=1.9重量-%,QSAP0.3= 24.5,QSAP0.7=22.3。

实例16

遵循实例4~13的聚合程序,以AS为28%(重量)和中和度为 55%,生产了一种要按照本发明使用的超级吸收剂,其条件是:用丙烯 酰胺基丙磺酸代替5%(重量)丙烯酸。随后,该吸收剂用碳酸亚乙酯 按照实例14的实验说明进行后交联。该吸收剂有下列性能:TB=23g/g, AAP0.3=25g/g,AAP0.7=20.5g/g,LA=1.5重量.-%,QSAP0.3= 32,QSAP0.7=29。

实例17

遵循实例4~13的聚合程序,以AS为28%(重量)和中和度为 55%,生产了一种要按照本发明使用的超级吸收剂,其条件是:此外, 在要聚合的单体混合物中,还有1%(重量)部分皂化聚乙烯醇,Mowiol 5/88型(德国Hoechst AG公司),作为接枝基础存在。随后,该吸收 剂用碳酸亚乙酯按照实例14的实验说明进行后交联。该吸收剂有下列性 能:TB=24.4g/g,AAP0.3=26g/g,AAP0.7=22g/g,LA=1.7重量. -%,QSAP0.3=29.6,QSAP0.7=27.3。

比较例8~11

测定了为食品吸收剂基质用途而提供的、商业上可得的超级吸收剂 的性能。数据列于表4中。

                                                      表4    比较       吸收剂      TB     [g/g]      AAP0.3      [g/g]     LA  [重量%]    QSAP0.3    SG    [s]    V8  Sanwet IM 1000         #1     49.0       7.0     5.2      10.8    31    V9  Sanwet IM 3900         #2     33.5       13.0     5.1      9.1    32    V10  Sanwet IM 5000S         #3     31.0       20.0     6.6      7.7    V11    Salsorb 90P         #4     26.5       24.0     8.1      5.9    22 #1~#3:Hoechst AG公司用淀粉/聚丙烯酸酯制作的超级吸收剂; #4:Allied Colloids Ltd公司用交联聚丙烯酸酯制作的超级吸收 剂。

所考察的、商业上可得吸收剂基质用的超级吸收剂没有达到按照本 发明关于QSAP0.3商的要求。

实例18

分别生产了总重量的0.59g且由填充了0.2g实例6和比较例1超级 吸收剂的茶袋(100mm×100mm=1dm2)组成的吸收剂基质,并按照 迁移率测定方法用蒸馏水和0.2%食盐水溶液进行考察。表5中的结果证 实,只有采用了QSAP0.3=47.5的实例6超级吸收剂的本发明吸收剂基质 才符合按照本发明所要求的≤15mg/g吸收基质的低迁移值。采用了QSAP0.3 =4.7的比较例V1吸收剂的吸收剂基质显示出不能令人满意的高迁移 值。

                                      表5 超级吸收剂 来源实例号  过量试  验液体   迁移值  [mg/dm2或   mg/g吸收   剂基质]  过量试  验液体   迁移值  [mg/dm2   或mg/g吸   收剂基质]    过量试    验液体    迁移值   [mg/dm2或    mg/g吸收    剂基质]    过量试    验液体    迁移值   [mg/dm2或    mg/g吸收    剂基质]      B6  50ml  蒸馏水   4.5或7.6  100ml  蒸馏水   5.7或9.6  50ml 0.2%  NaCl溶液    2.2或3.7    100ml 0.2%    NaCl溶液    4.1或6.9      V1  50ml  蒸馏水   11.3或19.2  100ml  蒸馏水   14.9或   25.2  50ml 0.2%  NaCl溶液    18.2或30.8    100ml    0.2%NaCl溶液    20.0或33.9

实例19

分别生产了总重量为0.59g且由填充了0.2g实例6和比较例1的超 级吸收剂的茶袋(100mm×100mm=1dm2)组成的吸收剂基质,并按 照迁移率测定方法用80ml 0.9%食盐水溶液进行考察。结果证实本发明 吸收剂基质关于最低迁移值的优异性。

                                表6  超级吸收剂实例号      试验液体量  迁移值[mg/dm2或mg/g  吸收剂基质]        B6   80ml 0.9%NaCl溶液       9.1或15.0        V1   80ml 0.9%NaCl溶液       20.2或34.2

比较例12

对商业上可得的食品用吸收剂基质用0.2%和0.9%食盐水溶液考察 其迁移性能。这些产品当与本发明产品比较时有显著较高的迁移作用。

用蒸馏水测定是不可能的,因为吸收剂微粒会造成吸收剂基质破 裂。

                                            表7a      商业性产品     过量试验液体   迁移值[mg/dm2或   mg/g吸收剂基质]   过量试验液体   迁移值[mg/dm2或mg/g   吸收剂基质]   THERMAFREEZE   # 50ml 0.9%NaCl溶液      58.2或21.3  100ml    0.9%  NaCl溶液       80.6或29.5   Sorba-Freeze Pads## 50ml 0.9%NaCl溶液      142.7或34.9  100ml    0.9%  NaCl溶液       183.5或44.9 #:澳大利亚/丹麦Therma Rite公司的商业性产品 ##:苏格兰Sorba-Freeze Ltd公司的商业性产品

                                    表7b      商业性产品     过量试验液体  迁移值[mg/dm2或   mg/g吸收剂基质]  过量试验液体    迁移值[mg/dm2或mg/g    吸收剂基质]  THERMAFREEZE#  50ml 0.2%NaCl溶液      51.8或19.0  100ml    0.2%  NaCl溶液        61.2或22.4  Sorba-Freeze Pads##  50ml 0.2%NaCl溶液      127.7或31.2  100ml    0.2%  NaCl溶液        146.4或36.9

比较例13

把THERMAFREEZE吸收剂基质中所含的超级吸收剂分离出来,测 定其性能。TB=24.5g/g,AAP0.3=19.5g/g,LA=2.4重量.-%, QSAP0.3=18.3。关于按照本发明的要求,其迁移值显然在15mg/g的极 限以上,且所采用超级吸收剂的QSAP0.3低于20的极限。

比较例14

在一个无菌培养皿中,一个非无菌纸盘(商业上可得,作为食品基 础)浸渍18ml无菌的Caso液体培养基并在30℃培养48小时。结果: 细菌在该纸盘上生长,可通过粘液形成和细菌分解活动的强烈恶臭来确 认。

比较例15

在一个无菌培养皿中,18ml无菌Caso液体培养基在30℃培养48 小时。结果:在该液体培养基中,无论细菌还是真菌都是不可检测的。

比较例16

在一个非无菌培养皿中,18ml无菌Caso液体培养基在30℃培养48 小时。结果:在该液体培养基中有细菌和霉菌生长,可通过该液体培养 基的浊度和细菌分解活动的强烈恶臭来确认。

实例20

把无和有实例5超级吸收剂(0.5g/dm2)的茶袋放在一个直径20cm 的培养皿中,并使之遭遇下表中“培养”栏指出的那样的条件。培养本 身在一个37℃恒温箱中进行24小时。没有任何额外的细菌污染。如同 在试验方法章节中已经说明的,微生物活动的测定是用薄层色谱程序进 行的,其中相对峰高的读数与细菌计数相关。显然,本发明聚合物的使 用原来是造成微生物活动迅速减少的原因:

                               表8  试验 培养  相对峰高   A 茶袋无聚合物 加5ml融化水再加2滴TTC溶液    5626   B 茶袋有聚合物 加5ml融化水再加2滴TTC溶液    745   C 同B,但不在恒温箱中培养;而是,立即测定    728

实例21

在一个无菌培养皿中,一种含有超级吸收剂的非无菌纤维素纤维网 (实例6,0.5g/dm2)浸渍18ml无菌酪蛋白大豆粉胨液体培养基(Caso 液体培养基),并向其中添加4滴1%TTC溶液,在30℃培养48小时。 结果:在该纤维网上只有两个红菌落是可以识别的。感觉不到任何因细 菌分解活动而引起的恶臭变化。

用无吸收剂的纤维素纤维网进行的比较试验显示出可以识别的细菌 生长,整个纤维网上有强烈的红色,而且有细菌代谢活动引起的强烈恶 臭。

QQ群二维码
意见反馈