CZ20003303A3 - A high capillary suction absorbent member for absorbing body fluids - Google Patents
A high capillary suction absorbent member for absorbing body fluids Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20003303A3 CZ20003303A3 CZ20003303A CZ20003303A CZ20003303A3 CZ 20003303 A3 CZ20003303 A3 CZ 20003303A3 CZ 20003303 A CZ20003303 A CZ 20003303A CZ 20003303 A CZ20003303 A CZ 20003303A CZ 20003303 A3 CZ20003303 A3 CZ 20003303A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- absorbent
- capillary
- foam
- polymer
- hydrogel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Absorbent Articles And Supports Therefor (AREA)
- Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)
Abstract
Úložný absorpční člen s vysokým kapilárním sáním k absorbování tělesných kapalin jako je moč zahrnuje nejméně jeden osmotický absorbent, s výhodou absorpční polymer , tvořící hydrogel, a materiál s velkou plochou povrchu a vysokou kapacitou kapilárním sáním. Kapilární sací kapacita se měří jako schopnost přijímat kapalinu ve vysokých • kapilárních výškách, které se obecně vyskytují, když je člen umístěn v absorpčním výrobku. Kapacita kapilárním sáním je zejména měřena jako absorpční kapacita členu kapilární sorpcí, která se měří v souladu s metodou na měření kapilární sorpce.A storage absorbent member with high capillary suction for absorbing body fluids such as urine comprises at least one osmotic absorbent, preferably an absorbent polymer forming a hydrogel, and a material with a large surface area and a high capillary suction capacity. Capillary suction capacity is measured as the ability to receive liquid at high capillary heights, which generally occur when the member is placed in an absorbent article. Capillary suction capacity is particularly measured as the absorbent capacity of the member by capillary sorption, which is measured in accordance with a method for measuring capillary sorption.
Description
Úložný absorpční člen s vysokým kapilárním sáním k absorbování tělesných kapalinStorage absorbent member with high capillary suction for absorbing body fluids
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká úložných absorpčních členů s vysokým kapilárním sáním k absorbování tělesných kapalin jako je moč a menstruační výtok. Tento vynález se zejména týká absorpčních členů majících vlastnosti vysoké kapilární savosti.The invention relates to storage absorbent members with high capillary suction for absorbing body fluids such as urine and menstrual discharge. This invention particularly relates to absorbent members having high capillary absorbency properties.
Dosavadní stav technikyState of the art
Vývoj vysoce absorpčních členů pro použití jako pleny na jedno použití, na polštářky pro inkontinentní osoby a na kalhotky a menstruační výrobky jako jsou hygienické vložky, jsou předmětem značného obchodního zájmu. U těchto výrobků je velmi žádaným parametrem jejich tenkost. Tenčí pleny se například lépe nosí, lépe padnou pod oděv a jsou méně patrné. Jsou také hutnější když jsou ještě v obalu, což pro spotřebitele znamená, že se snáze přenášejí a skladují. Jejich hutnost v obalu také vede k nižším nákladům na distribuci u výrobce a distributora, včetně toho, že potřebují méně prostoru na jednotku na polici při skladování.The development of highly absorbent members for use in disposable diapers, incontinence pads, and panty liners and menstrual products such as sanitary napkins is of considerable commercial interest. Thinness is a highly desirable parameter for these products. For example, thinner diapers are easier to wear, fit better under clothing, and are less noticeable. They are also denser when still in the package, which means they are easier for consumers to carry and store. Their density in the package also results in lower distribution costs for the manufacturer and distributor, including requiring less shelf space per unit during storage.
Schopnost poskytovat tenčí absorpční výrobky, jako jsou pleny, byl přínos vyplývající ze schopnosti vyvinout relativně tenká absorpční jádra nebo struktury, které jsou schopny přijímat a ukládat velká množství vypuštěných tělesných kapalin, zejména moči. V tomto ohledu bylo zvláště důležité použití určitých absorpčních polymerů, kterým se často říká hydrogely, superabsorbenty nebo hydrokoloidní materiál. Viz například patent US 3 699 103, který popisuje použití takovýchto absorpčních polymerů (které jsou dále nazývány absorpční polymery tvořící hydrogel) v absorpčních výrobcích. Vývoj tenčích plenek byl vskutku přímý důsledek tenčích absorpčních jader, které využívají výhodu schopnosti těchto absorpčních polymerů tvořících hydrogel absorbovat velká množství vypuštěných tělesných kapalin, zejména když se používají v kombinací s vláknitou matricí. Viz například patent US 4 673 402 a US 4 935 022, které popisují dvojvrstvé struktury jádra zahrnující vláknitou matrici a absorpčníThe ability to provide thinner absorbent products, such as diapers, has been a benefit resulting from the ability to develop relatively thin absorbent cores or structures that are capable of receiving and storing large amounts of discharged body fluids, particularly urine. Of particular importance in this regard has been the use of certain absorbent polymers, often referred to as hydrogels, superabsorbents, or hydrocolloids. See, for example, U.S. Patent No. 3,699,103, which describes the use of such absorbent polymers (hereinafter referred to as hydrogel-forming absorbent polymers) in absorbent products. Indeed, the development of thinner diapers has been a direct result of thinner absorbent cores that take advantage of the ability of these hydrogel-forming absorbent polymers to absorb large amounts of discharged body fluids, particularly when used in combination with a fibrous matrix. See, for example, U.S. Patent Nos. 4,673,402 and 4,935,022, which describe two-layer core structures comprising a fibrous matrix and an absorbent core.
- 2 polymery tvořící hydrogel, použitelné při vytváření tenkých, hutných, ne nepohodlně rozměrných plenek.- 2 hydrogel-forming polymers, useful in creating thin, dense, not uncomfortably bulky diapers.
Viz též patent US 5 562 646 a patent US 5 599 335, přičemž oba se týkají absorpčních jader zahrnujících oblasti s vysokými koncentracemi polymeru tvořícího hydrogel, kde polymer tvoří po nabobtnání gelovou kontinuální zónu transportující kapalinu.See also U.S. Patent No. 5,562,646 and U.S. Patent No. 5,599,335, both of which relate to absorbent cores comprising regions of high concentrations of hydrogel-forming polymer, where the polymer forms a gel-like continuous liquid-transporting zone upon swelling.
Navíc k použití absorpčních polymerů tvořících hydrogel jako primárních komponent u úložných struktur absorpčního výrobku bylo zaznamenáno i použití polymerních pěnových materiálů odvozených z emulzí vody v oleji s velkou vnitřní fází (materiály HIPE). Viz patenty US 5 260 345, US 5 387 207 a US 5 560 222. Pěnové materiály, zejména takové, které jsou zkonstruovány tak, aby působily jako složky zabezpečující ukládání a redistribuci kapalin, mají několik výhod oproti úložným strukturám zahrnujícím absorpční polymery tvořící hydrogel ve vláknité matrici, včetně dobrých parametrů u knotového efektu a distribuce kapalin, vysoké úložné kapacity za tlaku, ohebnosti atd.In addition to the use of hydrogel-forming absorbent polymers as primary components in absorbent article storage structures, the use of polymeric foam materials derived from high internal phase water-in-oil emulsions (HIPE materials) has also been reported. See U.S. Patents 5,260,345, 5,387,207, and 5,560,222. Foam materials, particularly those designed to act as fluid storage and redistribution components, have several advantages over storage structures incorporating hydrogel-forming absorbent polymers in a fibrous matrix, including good wicking and fluid distribution properties, high compressive storage capacity, flexibility, etc.
Hlavním zaměřením předchozích prací jak u absorpčních polymerů tvořících hydrogel, tak i u pěny HIPE, byla maximalizace úložné kapacity v relativně tenkém materiálu. Materiály z absorpčního polymeru tvořícího hydrogel absorbují kapalinu a chrání před úniky z netěsnosti a udržují absorpční produkty suché. Když se kapalina absorbuje v absorpčních polymerech, je v nich pevně zadržena osmotickými silami, což napomáhá zabránit novému zvlhčení vrchní vrstvy materiálu předtím absorbované močí, ale samotný polymer tvořící hydrogel má malou schopnost absorbovat kapalinu pokud kapalina není dopravena až k jeho povrchu. Zejména to platí v případě velké kapilární výšky, když je kapalina přítomna jen v malých kapilárách. Například konvenční buničina z měkkého dřeva nevykazuje téměř žádné sání při kapilární sací výšce 100 cm. Potom není překvapující, že směs buničiny a polymeru tvořícího hydrogel při 100 cm nevykazuje téměř žádný příjem. Z toho vyplývá, že namísto dalšího vývoje zaměřeného na dosažení vysoké úložné kapacity pro kapalinu u tenkých materiálů, trvale existuje potřeba poskytovat materiály s vysokou úložnou kapacitou, které taky vykazují schopnost vysokého kapilárního sání. Úložné materiály, které vykazují schopnost vysokého kapilárního sání, umožňují odvodnit jiné materiály absorpčního jádra, jako jsou přijímací a distribuční materiály, přičemž jeden nebo oba z nich jsou zpravidla zahrnuty do absorpčních jader absorpčníchThe main focus of previous work on both hydrogel-forming absorbent polymers and HIPE foam has been to maximize the storage capacity in a relatively thin material. Hydrogel-forming absorbent polymer materials absorb liquid and protect against leakage and keep absorbent products dry. When liquid is absorbed into absorbent polymers, it is tightly held within them by osmotic forces, which helps prevent rewetting of the top layer of the material previously absorbed by urine, but the hydrogel-forming polymer itself has little ability to absorb liquid unless the liquid is transported to its surface. This is especially true at high capillary heights, when the liquid is present only in small capillaries. For example, conventional softwood pulp shows almost no suction at a capillary suction height of 100 cm. It is not surprising, then, that a blend of pulp and hydrogel-forming polymer shows almost no uptake at 100 cm. It follows that instead of further development aimed at achieving high liquid storage capacity in thin materials, there is a continuing need to provide materials with high storage capacity that also exhibit high capillary suction capability. Storage materials that exhibit high capillary suction capability allow for the drainage of other absorbent core materials, such as acquisition and distribution materials, one or both of which are typically included in the absorbent cores of absorbent products.
- 3 výrobků. Tím, že se tyto jiné složky absorpčního jádra řádně odvodní, jsou pak tyto materiály lépe schopny vypořádat se s dalším příjmem kapaliny od uživatele. Navíc ke schopnostem vysokého kapilárního sání obecně je zvláště žádoucí vlastností schopnost zabezpečit tyto schopnosti za relativně vysokých výšek kapilárního sání. Pohyb kapaliny z oblasti výronu, tj. rozkrokové oblasti výrobku, do přední a zadní části výrobku může uživateli zabezpečit vyšší pohodlí když je výrobek navlhčen kapalinou. Je jasné, že schopnost úložného materiálu odvodňovat jiné složky jádra, zejména distribuční materiál, který knotovým efektem saje do velkých kapilárních výšek, je zvláště relevantní pro jejich funkci jako absorpčních materiálů v absorpčních výrobcích.- 3 products. By properly draining these other components of the absorbent core, these materials are then better able to cope with further liquid intake from the user. In addition to high capillary suction capabilities in general, the ability to provide these capabilities at relatively high capillary suction heights is a particularly desirable property. The movement of liquid from the discharge area, i.e. the crotch area of the product, to the front and back of the product can provide the user with greater comfort when the product is wetted with liquid. It is clear that the ability of the storage material to drain other components of the core, in particular the distribution material, which wicks to high capillary heights, is particularly relevant to their function as absorbent materials in absorbent products.
Proto by bylo žádoucí mít schopnost poskytnout úložný absorpční člen mající vysokou schopnost kapilárního sání, přičemž úložný absorpční člen by zahrnoval absorpční polymer tvořící hydrogel nebo jiný materiál, který by absorboval kapaliny primárně působením osmotických sil.Therefore, it would be desirable to be able to provide a storage absorbent member having a high capillary suction capability, wherein the storage absorbent member would include an absorbent hydrogel-forming polymer or other material that would absorb liquids primarily by osmotic forces.
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Tento vynález se týká absorpčních členů použitelných při ukládání, tj. skladování tělesných kapalin jako je moč. Tyto úložné absorpční členy mají vysokou schopnost kapilárního sání. Pro účely tohoto vynálezu je schopnost kapilárního sání měřena schopností členů přijímat kapalinu při vysokých kapilárních tlacích, které se obecně vyskytují když je člen umístěn v absorpčním výrobku. Kapilární sací kapacita je zejména měřena jako absorpční kapacita členu kapilární sorpcí, která se měří metodou na měření kapilární sorpce, která je popisována v části nazvané Zkušební metody, uvedené níže.This invention relates to absorbent members useful in the storage, i.e., storage of body fluids such as urine. These storage absorbent members have a high capillary suction capacity. For the purposes of this invention, capillary suction capacity is measured by the ability of the members to receive liquid at high capillary pressures, which generally occur when the member is placed in an absorbent article. Capillary suction capacity is particularly measured as the absorbent capacity of the member by capillary sorption, which is measured by the method for measuring capillary sorption, which is described in the section entitled Test Methods, below.
Přehled obrázků na výkreseOverview of images on the drawing
Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na kterém jednotlivé obrázky znázorňují následující:The invention will be explained in more detail with the help of the drawing, in which the individual figures show the following:
obr. 1 je rozložený prostorový pohled na plenku mající absorpční jádro, které zahrnuje úložný absorpční člen se schopností vysokého kapilárního sání podle předmětného vynálezu,Fig. 1 is an exploded perspective view of a diaper having an absorbent core that includes a storage absorbent member with high capillary suction capability according to the present invention,
- 4 ··· ·· ·· obr. 2a je rozložený prostorový pohled na příklad vícevrstvého jádra, určeného k zabudování do plenky znázorněné na obr. 1, obr. 2b je rozložený prostorový pohled na jiný příklad vícevrstvého jádra, určeného k zabudování do plenky znázorněné na obr. 1, obr. 3 je mikrofotografie ve zvětšení pětsetkrát příkladu polymerní pěny s velkou plochou povrchu, použitelné v úložných absorpčních členech podle tohoto vynálezu, obr. 4 je mikrofotografie polymerní pěny s velkou plochou povrchu zobrazené na obr. 3, ale ve zvětšení tisíckrát, obr. 5 je mikrofotografie úložného absorpčního členu podle předmětného vynálezu zahrnujícího částice absorpčního polymeru tvořícího hydrogel a částice polymerní absorpční pěny, obr. 6 je mikrofotografie úložného absorpčního členu podle předmětného vynálezu, zahrnující částice absorpčního polymeru tvořícího hydrogel a vlákna z acetátové celulózy s velikou plochou povrchu, obr. 7 je mikrofotografie úložného absorpčního členu podle předmětného vynálezu, zahrnující částice absorpčního polymeru tvořícího hydrogel a skelná mikrovlákna s velkou plochou povrchu, obr. 8A představuje schematický pohled na aparát pro měření absorpční schopnosti kapilární sorpcí u absorpčního členu, obr. 8B představuje v řezu zvětšený pohled na skleněnou Britu, znázorněnou obecně na obr. 8A. obr. 8C představuje v řezu zvětšený pohled na soubor válce a pístu skleněné frity znázorněné na obr. 8B, obr. 8D představuje v řezu zvětšený pohled pohledu na píst souboru válce a pístu znázorněného na obr. 8C, obr. 9 je schematický pohled na aparát na vytváření reprezentativního úložného absorpčního členu podle předmětného vynálezu, kde člen zahrnuje směs částic polymerní pěny a částic absorpčního polymeru tvořícího hydrogel, obr. 10 je schematický pohled na jiný aparát na vytváření reprezentativního úložného absorpčního členu podle předmětného vynálezu, obr. 11 je prostorový pohled na úložný absorpční člen vytvořený s použitím aparátu znázorněnéhonaobr 10.- 4 ··· ·· ·· Fig. 2a is an exploded perspective view of an example of a multilayer core for incorporation into the diaper shown in Fig. 1, Fig. 2b is an exploded perspective view of another example of a multilayer core for incorporation into the diaper shown in Fig. 1, Fig. 3 is a photomicrograph at five hundred times magnification of an example of a high surface area polymeric foam useful in storage absorbent members of the present invention, Fig. 4 is a photomicrograph of the high surface area polymeric foam shown in Fig. 3, but at one thousand times magnification, Fig. 5 is a photomicrograph of a storage absorbent member of the present invention comprising particles of a hydrogel-forming absorbent polymer and particles of a polymeric absorbent foam, Fig. 6 is a photomicrograph of a storage absorbent member of the present invention comprising particles of a hydrogel-forming absorbent polymer and fibers of cellulose acetate with a high surface area, Fig. 7 is a micrograph of a storage absorbent member according to the present invention, comprising particles of an absorbent polymer forming a hydrogel and glass microfibers with a large surface area, FIG. 8A is a schematic view of an apparatus for measuring the absorbent capacity by capillary sorption of an absorbent member, FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view of the glass Brita shown generally in FIG. 8A. FIG. 8C is an enlarged cross-sectional view of the glass frit cylinder and piston assembly shown in FIG. 8B ; FIG. 8D is an enlarged cross-sectional view of the piston of the cylinder and piston assembly shown in FIG. 8C ; FIG. 9 is a schematic view of an apparatus for forming a representative storage absorbent member of the present invention, wherein the member comprises a mixture of polymeric foam particles and absorbent polymer particles forming a hydrogel; FIG. 10 is a schematic view of another apparatus for forming a representative storage absorbent member of the present invention; FIG. 11 is a perspective view of a storage absorbent member formed using the apparatus shown in FIG. 10 .
Příklady provedení vynálezuExamples of embodiments of the invention
I. DefiniceI. Definition
Tak jak je zde používán, znamená termín tělesná kapalina zejména moč, menstruační výtok, vaginální výtok, pot a výkaly.As used herein, the term bodily fluid includes, in particular, urine, menstrual discharge, vaginal discharge, sweat, and feces.
Tak jak je zde používán, znamená termín absorpční jádro součást absorpčního výrobku, která především odpovídá za vlastnosti výrobku z hlediska manipulace s kapalinou, včetně příjmu, dopravy, distribuce a ukládání tělesných kapalin. Absorpční jádro jako takové zpravidla nezahrnuje vrchní vrstvu nebo spodní vrstvu absorpčního výrobku.As used herein, the term absorbent core means the component of an absorbent article that is primarily responsible for the liquid handling properties of the article, including the acquisition, transport, distribution, and storage of body fluids. The absorbent core as such generally does not include the topsheet or backsheet of the absorbent article.
Tak jak je zde používán znamená termín absorpční člen díly absorpčního jádra, které zpravidla zabezpečují jednu nebo více vlastností kolem manipulace s kapalinou, například příjem kapaliny, distribuci kapaliny, dopravu kapaliny, ukládání kapaliny atd. Absorpční člen může zahrnovat celé absorpční jádro nebo jen část absorpčního jádra, tj. absorpční jádro může zahrnovat jeden nebo více absorpčních členů. Úložný absorpční člen je složka nebo složky absorpčního jádra, které fungují primárně k uložení absorpčních kapalin. Jak je to probíráno výše, úložný absorpční člen může také fungovat tak, že distribuuje kapalinu jako výsledek vertikálního knotového efektu.As used herein, the term absorbent member refers to the portions of an absorbent core that typically provide one or more liquid handling properties, such as liquid acquisition, liquid distribution, liquid transport, liquid storage, etc. An absorbent member may comprise the entire absorbent core or only a portion of the absorbent core, i.e., the absorbent core may comprise one or more absorbent members. A storage absorbent member is a component or components of an absorbent core that function primarily to store absorbent liquids. As discussed above, a storage absorbent member may also function to distribute liquid as a result of a vertical wicking effect.
Tak jak se zde používá znamená termín vrstva” absorpční člen, jehož primární rozměr je X-Y, tj. podél délky a šířky. Je třeba chápat, že termín vrstva není nezbytně omezen na jen jednu vrstvu nebo list materiálu, takže vrstva může zahrnovat lamináty nebo kombinace několika listů nebo pásů materiálů požadovaného typu. V souladu s tím termín vrstva zahrnuje termíny vrstvy a vrstvený.As used herein, the term "layer" means an absorbent member whose primary dimension is X-Y, i.e., along length and width. It is to be understood that the term layer is not necessarily limited to just one layer or sheet of material, so that a layer may include laminates or combinations of several sheets or webs of materials of the desired type. Accordingly, the term layer includes the terms layer and laminated.
Tak jak je zde používán se termín osmotický absorbent týká materiálu nebo struktury, která absorbuje roztok v odezvu na rozdíl chemického potenciálu mezi absorbovanými a neabsorbovanými roztoky. Tento rozdíl v chemickém potenciálu obecně vyplývá z vyšší koncentrace rozpuštěné látky pro absorbovaný roztok. Aby se zamezilo vyrovnání koncentrace rozpuštěné látky difúzí součástí rozpuštěné látky má osmotický absorbent zpravidla difuzní • · · 4 4 • ·· « « 4As used herein, the term osmotic absorbent refers to a material or structure that absorbs a solution in response to a difference in chemical potential between the absorbed and unabsorbed solutions. This difference in chemical potential generally results from a higher solute concentration for the absorbed solution. To prevent equalization of solute concentration by diffusion of solute components, an osmotic absorbent typically has a diffusive • · · 4 4 • ·· « « 4
4 4 44 4 4
- 6 bariéru, která selektivně inhibuje difúzi nejméně jedné složky z rozpuštěné látky. Příklady vhodných difuzních bariér jsou (1) semipermeabilni reverzně-osmotická membrána, přičemž membrána poskytuje difuzní bariéru pro rozpustné soli, například NaCl a (2) zesíťovaná polyelektrolytová síť, například používaná u hydrogelů, v níž polyelektrolytová síť zadržuje disociované protiionty uvnitř gelu jako výsledek úvah o elektroneutralitě. Příklady osmotických paketových nebo komorových absorbentů jsou popsány v patentech US 5 108 383 a US 5 082 723. Zvláště výhodným osmotickým absorbentem pro použití v úložném absorpčním členu podle tohoto vynálezu jsou absorpční polymery vytvářející hydrogel, které jsou popsány podrobně níže.- 6 a barrier that selectively inhibits the diffusion of at least one component of the solute. Examples of suitable diffusion barriers are (1) a semipermeable reverse osmotic membrane, wherein the membrane provides a diffusion barrier for soluble salts, such as NaCl, and (2) a crosslinked polyelectrolyte network, such as used in hydrogels, wherein the polyelectrolyte network retains dissociated counterions within the gel as a result of electroneutrality considerations. Examples of osmotic packet or chamber absorbents are described in U.S. Patents 5,108,383 and 5,082,723. A particularly preferred osmotic absorbent for use in the storage absorbent member of the present invention are hydrogel-forming absorbent polymers, which are described in detail below.
Tak jak je zde používán znamená termín rozměr X-Y rovinu kolmou k tloušťce členu, jádra nebo výrobku. Rozměr X-Y obvykle odpovídá délce a šířce členu, jádra nebo výrobku.As used herein, the term X-Y dimension refers to a plane perpendicular to the thickness of a member, core, or product. The X-Y dimension typically corresponds to the length and width of the member, core, or product.
Tak jak jsou zde používány, termíny oblast(i) nebo zóna(y), znamenají části nebo úseky absorpčního členu.As used herein, the terms region(s) or zone(s) refer to portions or sections of an absorbent member.
Tak jak je zde používán termín rozměr Z, týká se rozměru kolmého k délce a šířce členu, jádra nebo výrobku. Rozměr Z obvykle odpovídá tloušťce členu, jádra nebo výrobku.As used herein, the term Z dimension refers to the dimension perpendicular to the length and width of a member, core, or product. The Z dimension usually corresponds to the thickness of the member, core, or product.
Pro účely tohoto vynálezu je třeba chápat také, že termín horní označuje absorpční členy, jako jsou vrstvy, které jsou nejblíže k uživateli absorpčního výrobku a zpravidla jsou relativně v blízkosti vrchní vrstvy absorpčního výrobku. Naproti tomu termín dolní označuje absorpční členy, které jsou nejdále od uživatele absorpčního výrobku a zpravidla jsou blíže k spodní vrstvě.For the purposes of this invention, it should also be understood that the term upper refers to absorbent members, such as the layers that are closest to the wearer of the absorbent article and are typically relatively close to the top layer of the absorbent article. In contrast, the term lower refers to absorbent members that are furthest from the wearer of the absorbent article and are typically closer to the bottom layer.
Tak jak je zde používán termín zahrnující, znamená různé díly, členy, kroky a podobně, které jsou společně využívány podle předmětného vynálezu. V souladu s tím termín zahrnující zahrnuje užší pojmy skládající se v podstatě z a spočívající v, přičemž tyto užší pojmy mají svůj standardní význam tak jak je to chápáno v oboru.As used herein, the term "comprising" refers to various parts, members, steps, and the like that are used together in accordance with the present invention. Accordingly, the term "comprising" includes narrower terms consisting essentially of and consisting of, such narrower terms having their standard meaning as understood in the art.
Všechna procenta, poměry a vzájemné proporce zde používané jsou míněny jako hmotnostní pokud není uvedeno něco j inéhcLAll percentages, ratios and proportions used herein are by weight unless otherwise indicated.
- 7 • ·« 44 • · · · 4 · • 44 4 4 • 4 4 4 4 4 • · 4 4 4- 7 • ·« 44 • · · · 4 · • 44 4 4 • 4 4 4 4 4 4 • · 4 4 4
II. Vlastnosti kapilárního sání u úložného absoipčního členuII. Capillary suction properties of a storage absorbent member
Úložné absorpční členy podle tohoto vynálezu vykazují vysokou schopnost kapilárního sáni. Pro účely tohoto vynálezu se tato vysoká schopnost sání měří jako schopnost Členu přijmout kapalinu při vysokých kapilárních výškách, se kterými se lze obecně setkat když je člen umístěn v absorpčním výrobku. Test na absorpční schopnost kapilární sorpcí, dále uváděný též jako test na kapilární sorpci, měří množství testované kapaliny na gram úložného absorpčního členu, které je přijato když je tento člen umístěn v různých výškách na aparatuře na měření kapilární sorpce. Test na absorpční schopnost kapilární sorpcí je popsán podrobněji v části nazvané Zkušební metody níže. Údaje o absorpční kapacitě kapilární sorpcí pro určité materiály jsou uvedeny v tabulce 1 níže. Zejména jsou údaje o absorpční kapacitě kapilární sorpcí uvedeny pro (1) úložný absorpční člen skládající se ze skelných mikrovláken s velkou plochou povrchu a částic absorpčního polymeru tvořícího hydrogel (vytvořených podle příkladu 1 níže), (2) úložný absorpční člen skládající se z částic z polymerní pěny s vysokou plochou povrchu (vyrobených podle příkladu 2 níže), (3) úložný absorpční člen skládající se z částic polymerní pěny s velkou plochou povrchu a částic absorpčního polymeru tvořícího hydrogel (vyrobeného podle příkladu 5 níže) a (4) úložný absorpční člen skládající se z vlákének z acetátové celulózy s velkou plochou povrchu a částic absorpčního polymeru tvořícího hydrogel (vyrobeného podle příkladu 6 níže).The storage absorbent members of the present invention exhibit high capillary suction capability. For purposes of this invention, this high suction capability is measured as the ability of the Member to accept liquid at high capillary heights, which are generally encountered when the member is placed in an absorbent article. The capillary sorption absorbency test, hereinafter also referred to as the capillary sorption test, measures the amount of test liquid per gram of storage absorbent member that is received when the member is placed at various heights on a capillary sorption measuring apparatus. The capillary sorption absorbency test is described in more detail in the section entitled Test Methods below. Capillary sorption absorbent capacity data for certain materials are given in Table 1 below. In particular, capillary sorption absorption capacity data are provided for (1) a storage absorbent member composed of high surface area glass microfibers and hydrogel-forming absorbent polymer particles (made according to Example 1 below), (2) a storage absorbent member composed of high surface area polymer foam particles (made according to Example 2 below), (3) a storage absorbent member composed of high surface area polymer foam particles and hydrogel-forming absorbent polymer particles (made according to Example 5 below), and (4) a storage absorbent member composed of high surface area cellulose acetate fibers and hydrogel-forming absorbent polymer particles (made according to Example 6 below).
Údaje o absorpční kapacitě kapilární sorpcí pro materiály představující známý stav techniky (označované jako srovnávací A a srovnávací B) jsou v tabulce 1 také uvedeny. Srovnávací vzorek A podle známého stavu techniky byla kruhovitá struktura s průměrem 5,4 cm, proděravěná ze členu (viz pojednání níže), zahrnující směs celulózových jemných vláken (Flint River Pulp z Weyerhauseru, Co., Washington, USA), v hmotnostním podílu kolem 42 % a hydrogel tvořící absorpční polymer (dostupný od firmy Clariant GmbH, Frankfurt, německo jako IM 73000), v podílu přibližně 58 % hmotnostních. Srovnávací vzorek B podle známého stavu techniky je polymerní pěnový materiál připravený podle patentu US č. 5 650 222.Capillary sorption absorption capacity data for prior art materials (referred to as Comparative A and Comparative B) are also shown in Table 1. Comparative Prior Art Sample A was a 5.4 cm diameter circular structure, perforated from a member (see discussion below), comprising a mixture of cellulose fine fibers (Flint River Pulp from Weyerhauser, Co., Washington, USA) at a weight fraction of about 42% and a hydrogel-forming absorbent polymer (available from Clariant GmbH, Frankfurt, Germany as IM 73000) at a weight fraction of about 58%. Comparative Prior Art Sample B is a polymeric foam material prepared according to U.S. Patent No. 5,650,222.
Podle jednoho aspektu má úložný absorpční člen s vysokou kapacitou kapilárního sání podle tohoto vynálezu absorpční schopnost kapilární sorpcí ve výšce 35 cm nejméně kolem 12 g/g, s výhodou nejméně kolem 14 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 16 g/g, ještě výhodněji nejméněIn one aspect, the high-capacity capillary suction storage absorbent member of the present invention has an absorbent capacity by capillary sorption at a height of 35 cm of at least about 12 g/g, preferably at least about 14 g/g, more preferably at least about 16 g/g, even more preferably at least
kolem 20 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 27 g/g. Zpravidla tyto úložné absorpční členy budou mít absorpční kapacitu kapilární absorpcí ve výšce 35 cm od kolem 12 g/g do kolem 60 g/g, typičtěji od kolem 14 g/g do kolem 50 g/g, ještě typičtěji od kolem 20 g/g do kolem 40 g/g.about 20 g/g, more preferably at least about 27 g/g. Typically, these storage absorbent members will have an absorbent capacity by capillary absorption at a height of 35 cm of from about 12 g/g to about 60 g/g, more typically from about 14 g/g to about 50 g/g, even more typically from about 20 g/g to about 40 g/g.
Podle dalšího aspektu má úložný absorpční materiál s vysokou kapacitou kapilárního sání absorpční kapacitu kapilární sorpcí ve výšce 70 cm nejméně kolem 7 g/g, s výhodou nejméně kolem 9 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 11 g/g a ještě výhodněji nejméně kolem 14 g/g. Tyto úložné absorpční členy budou mít zpravidla absorpční kapacitu kapilární sorpcí ve výšce 70 cm od kolem 7 g/g do kolem 35 g/g, typičtěji od kolem 9 g/g do kolem 30 g/g, ještě typičtěji od kolem 11 g/g do kolem 25 g/g.In another aspect, the high capillary suction capacity storage absorbent material has a capillary sorption absorbent capacity at a height of 70 cm of at least about 7 g/g, preferably at least about 9 g/g, more preferably at least about 11 g/g, and even more preferably at least about 14 g/g. These storage absorbent members will typically have a capillary sorption absorbent capacity at a height of 70 cm of from about 7 g/g to about 35 g/g, more typically from about 9 g/g to about 30 g/g, even more typically from about 11 g/g to about 25 g/g.
Podle ještě dalšího aspektu má úložný absorpční materiál s vysokým kapilárním sáním absorpční kapacitu kapilární sorpcí ve výšce 120 cm nejméně kolem 4 g/g, s výhodou nejméně kolem 5 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 7 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 11 g/g. Tyto úložné absorpční členy budou mít zpravidla absorpční kapacitu kapilární sorpcí ve výšce 120 cm od kolem 4 g/g do kolem 29 g/g, typičtěji od kolem 5 g/g do kolem 24 g/g, ještě typičtěji od kolem 7 g/g do kolem 19 g/g.In yet another aspect, the high capillary suction storage absorbent material has a capillary sorption absorbent capacity at a height of 120 cm of at least about 4 g/g, preferably at least about 5 g/g, more preferably at least about 7 g/g, even more preferably at least about 11 g/g. These storage absorbent members will typically have a capillary sorption absorbent capacity at a height of 120 cm of from about 4 g/g to about 29 g/g, more typically from about 5 g/g to about 24 g/g, even more typically from about 7 g/g to about 19 g/g.
U ještě dalšího aspektu má úložný absorpční materiál s vysokým kapilárním sáním absorpční kapacitu kapilární sorpcí ve výšce 200 cm nejméně kolem 3 g/g, s výhodu nejméně kolem 4 g/g, výhodněji nejméně kolem 6 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 8 g/g. Tyto úložné absorpční členy budou mít zpravidla absorpční kapacitu kapilární sorpcí ve výšce 200 cm od kolem 3 g/g do kolem 25 g/g, typičtěji od kolem 4 g/g do kolem 20 g/g, ještě typičtěji od kolem 6 g/g do kolem 15 g/g.In yet another aspect, the high capillary suction storage absorbent material has a capillary sorption absorbent capacity at a height of 200 cm of at least about 3 g/g, preferably at least about 4 g/g, more preferably at least about 6 g/g, even more preferably at least about 8 g/g. These storage absorbent members will typically have a capillary sorption absorbent capacity at a height of 200 cm of from about 3 g/g to about 25 g/g, more typically from about 4 g/g to about 20 g/g, even more typically from about 6 g/g to about 15 g/g.
Co se týče úložných absorpčních členů zahrnujících osmotické absorbenty a materiály s velkou plochou povrchu navíc nebo jako alternativa k definování schopností velkého sání u předmětných členů z hlediska absorpční kapacity kapilární sorpcí, dají se charakterizovat zvláště výhodné členy, tj. takové, kde je materiál s velkou plochou povrchu polymerní pěna, schopností členu zpočátku přijmout kapalinu ve velkých výškách velikou rychlostí. Cleny s vysokým sáním, které vykazují jak vysoký příjem při vysokém sání a vysoké počáteční účinné rychlosti příjmu by měly poskytovat vynikající suchost uživateli, protože rozsah rozdělování z jinýchWith respect to storage absorbent members comprising osmotic absorbents and high surface area materials, in addition to or as an alternative to defining the high wicking capabilities of the subject members in terms of absorbent capacity by capillary sorption, particularly preferred members, i.e., those where the high surface area material is a polymeric foam, can be characterized by the ability of the member to initially take up liquid at high heights at high rates. High wicking members that exhibit both high uptake at high wicking and high initial effective uptake rates should provide excellent dryness to the wearer because the extent of distribution from other
členů absorpčních jader, například přijímajících nebo distribučních materiálů, a jeho rychlost budou příznivě zlepšeny materiálem s vysokým kapilárním sáním. Pro účely předmětného vynálezu tato druhá vlastnost je zde uváděna jako počáteční rychlost příjmu členu při kapilární sací výšce 200 cm, která se zde dále uvádí jako počáteční účinná rychlost příjmu při 200 cm, která je uváděna v jednotkách g/g/hodinu. Počáteční účinná rychlost příjmu úložného absorpčního členu je vypočítávána dělením absorpční kapacity kapilárním sáním při 200 cm dobou strávenou na 200 cm. Absorpční kapacita kapilárním sáním a čas se snadno stanovují s použitím metody kapilární sorpce, která je podrobně probírána v části zkušební metody, uvedené níže. I když to není požadováno, zvláště upřednostňované úložné absorpční členy budou mít počáteční účinnou rychlost příjmu při 200 cm nejméně kolem 3 g/g/h, výhodněji nejméně kolem 4 g/g/h a nej výhodněji nejméně kolem 8 g/g/h. Účinná rychlost příjmu při 200 cm bude zpravidla od kolem 3 do kolem 15 g/g/h, typičtěji od kolem 4 do kolem 12 g/g/h, ještě typičtěji od kolem 8 g/g/h do kolem 12 g/g/h.of absorbent core members, such as acquisition or distribution materials, and its rate will be favorably improved by a material with high capillary suction. For purposes of the present invention, this latter property is referred to herein as the initial uptake rate of the member at a capillary suction height of 200 cm, which is hereinafter referred to as the initial effective uptake rate at 200 cm, which is given in units of g/g/hour. The initial effective uptake rate of a storage absorbent member is calculated by dividing the capillary suction absorption capacity at 200 cm by the time spent at 200 cm. The capillary suction absorption capacity and time are readily determined using the capillary sorption method, which is discussed in detail in the test methods section below. Although not required, particularly preferred storage absorbent members will have an initial effective uptake rate at 200 cm of at least about 3 g/g/h, more preferably at least about 4 g/g/h, and most preferably at least about 8 g/g/h. The effective uptake rate at 200 cm will typically be from about 3 to about 15 g/g/h, more typically from about 4 to about 12 g/g/h, even more typically from about 8 g/g/h to about 12 g/g/h.
Zatímco jsou výše uvedené minimální absorpční kapacity kapilární sorpcí důležité pro absorpční členy podle předmětného vynálezu, členy budou také s výhodou, i když ne nezbytně, mít absorpční kapacitu kapilární sorpcí nejméně kolem 15 g/g při nulové hydrostatické výšce, tj. při 0 cm v testu kapilární sorpce. Podle jiného upřednostňovaného aspektu budou absorpční členy současně vykazovat požadovaný příjem v g/g při nejméně dvou sacích výškách uvedených výše. Znamená to například, že upřednostňované úložné absorpční členy budou mít 2 nebo více z následujících vlastností:While the above minimum capillary sorption absorption capacities are important for absorbent members of the present invention, the members will also preferably, although not necessarily, have a capillary sorption absorption capacity of at least about 15 g/g at zero hydrostatic head, i.e. at 0 cm in the capillary sorption test. In another preferred aspect, the absorbent members will simultaneously exhibit the desired g/g uptake at at least two of the suction heights listed above. This means, for example, that preferred storage absorbent members will have 2 or more of the following properties:
(1) absorpční kapacitu kapilární sorpcí při výšce 35 cm nejméně kolem 12 g/g, s výhodou nejméně kolem 14 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 16 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 20 g/g a ještě výhodněji nejméně kolem 27 g/g, (2) absorpční kapacitu kapilární sorpcí při výšce 70 cm nejméně kolem 7 g/g, s výhodou nejméně kolem 9 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 11 g/g a ještě výhodněji nejméně kolem 14 g/g, (3) absorpční kapacitu kapilární sorpcí při výšce 120 cm nejméně kolem 4 g/g, s výhodou nejméně kolem 5 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 7 g/g a ještě výhodněji nejméně kolem 11 g/g,(1) an absorption capacity by capillary sorption at a height of 35 cm of at least about 12 g/g, preferably at least about 14 g/g, even more preferably at least about 16 g/g, even more preferably at least about 20 g/g and even more preferably at least about 27 g/g, (2) an absorption capacity by capillary sorption at a height of 70 cm of at least about 7 g/g, preferably at least about 9 g/g, even more preferably at least about 11 g/g and even more preferably at least about 14 g/g, (3) an absorption capacity by capillary sorption at a height of 120 cm of at least about 4 g/g, preferably at least about 5 g/g, even more preferably at least about 7 g/g and even more preferably at least about 11 g/g,
-10(4) absorpční kapacitu kapilární sorpcí při výšce 200 cm nejméně kolem 3 g/g, s výhodou nejméně kolem 4 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 6 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 8 g/g.-10(4) an absorption capacity by capillary sorption at a height of 200 cm of at least about 3 g/g, preferably at least about 4 g/g, even more preferably at least about 6 g/g, even more preferably at least about 8 g/g.
Podle dalšího aspektu mohou být úložné absorpční členy podle tohoto vynálezu charakterizovány tím, že vykazují relativně vysokou absorpční účinnost, která se dále uvádí jako kapilární absorpční účinnost při různých výškách ve vztahu ke kapacitě materiálu při nulové hydrostatické výšce. Kapilární absorpční účinnost při dané sací výšce se stanoví podělením absorpční kapacity kapilárního sání materiálu při dané výšce absorpční kapacitou kapilárního sání tohoto materiálu při nulové hydrostatické výšce. V tomto ohledu podle jednoho aspektu absorpčního členu bude mít absorpční člen absorpční kapacitu kapilárního sání při nulové výšce nejméně kolem 15 g/g, s výhodou nejméně kolem 20 g/g a ještě výhodněji nejméně kolem 40 g/g a nej výhodněji kolem 60 g/g a kapilární absorpční účinnost při výšce 120 cm nejméně kolem 40 %. Podle jiného aspektu bude mít absorpční člen absorpční kapacitu kapilární sorpcí při nulové výšce nejméně kolem 15 g/g, s výhodou nejméně kolem 20 g/g, výhodněji nejméně kolem 40 g/g a nejvýhodněji nejméně kolem 60 g/g a kapilární absorpční účinnost při výšce 70 cm nejméně kolem 30 %, s výhodou nejméně kolem 40 %, ještě výhodněji nejméně kolem 65 %. Podle dalšího aspektu bude mít absorpční člen absorpční kapacitu kapilární sorpcí při nulové výšce nejméně kolem 15 g/g, s výhodou kolem 20 g/g, ještě výhodněji kolem 40 g/g a nejvýhodněji kolem 60 g/g a kapilární absorpční účinnost při výšce 35 cm nejméně kolem 50 %, s výhodou nejméně kolem 70 %, ještě výhodněji nejméně kolem 90 %.In another aspect, the storage absorbent members of the present invention can be characterized by exhibiting a relatively high absorption efficiency, which is hereinafter referred to as the capillary absorption efficiency at various heights in relation to the capacity of the material at zero hydrostatic head. The capillary absorption efficiency at a given suction head is determined by dividing the capillary suction absorption capacity of the material at a given height by the capillary suction absorption capacity of that material at zero hydrostatic head. In this regard, according to one aspect of the absorbent member, the absorbent member will have a capillary suction absorption capacity at zero height of at least about 15 g/g, preferably at least about 20 g/g, and even more preferably at least about 40 g/g, and most preferably at least about 60 g/g, and a capillary absorption efficiency at a height of 120 cm of at least about 40%. In another aspect, the absorbent member will have a capillary sorption absorption capacity at zero height of at least about 15 g/g, preferably at least about 20 g/g, more preferably at least about 40 g/g, and most preferably at least about 60 g/g, and a capillary absorption efficiency at a height of 70 cm of at least about 30%, preferably at least about 40%, even more preferably at least about 65%. In another aspect, the absorbent member will have a capillary sorption absorption capacity at zero height of at least about 15 g/g, preferably at least about 20 g/g, even more preferably at least about 40 g/g, and most preferably at least about 60 g/g, and a capillary absorption efficiency at a height of 35 cm of at least about 50%, preferably at least about 70%, even more preferably at least about 90%.
Podle dalšího aspektu budou mít upřednostňované úložné absorpční členy podle předmětného vynálezu relativně vysokou střední absorpční výšku, která je definována jako výška při které člen má absorpční kapacitu kapilární sorpcí, která je 50 % absorpční kapacity kapilární sorpcí při výšce 0 cm. V tomto ohledu budou mít upřednostňované úložné absorpční členy absorpční kapacitu kapilární sorpcí při nulové výšce nejméně kolem 15 g/g, s výhodou nejméně kolem 20 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 40 g/g a nejvýhodněji kolem 60 g/g a střední absorpční výšku nejméně kolem 35 cm, výhodněji nejméně kolem 40 cm, ještě výhodněji nejméně kolem 50 cm a nejvýhodněji nejméně kolem 60 cm.In another aspect, preferred storage absorbent members of the present invention will have a relatively high mean absorption height, which is defined as the height at which the member has a capillary sorption absorption capacity that is 50% of the capillary sorption absorption capacity at a height of 0 cm. In this regard, preferred storage absorbent members will have a capillary sorption absorption capacity at zero height of at least about 15 g/g, preferably at least about 20 g/g, more preferably at least about 40 g/g, and most preferably at least about 60 g/g, and a mean absorption height of at least about 35 cm, more preferably at least about 40 cm, even more preferably at least about 50 cm, and most preferably at least about 60 cm.
-lilii. Díly úložných absorpčních členů s vysokým sáním-lilii. Parts of high suction absorbent storage members
Reprezentativní materiály použitelné při přípravě úložných absorpčních členů podle předmětného vynálezu jsou popsány podrobně níže. Podle jednoho zvláště výhodného provedení bude úložný absorpční člen ve formě hydrofilní polymerní pěny s velkou plochou povrchu. Podle jiného konkrétně upřednostňovaného provedení bude úložný absorpční člen ve formě hydrofilní polymerní pěny s velkou plochou povrchu v kombinaci s osmotickým absorpčním materiálem (např. absorpčním polymerem tvořícím hydrogel). U dalšího provedení bude úložný absorpční člen zahrnovat směs vláken s velkou plochou povrchu a osmotickým absorbentem (např. hydrogel tvořící absorpční polymer).Representative materials useful in preparing the storage absorbent members of the present invention are described in detail below. In one particularly preferred embodiment, the storage absorbent member will be in the form of a hydrophilic polymer foam with a high surface area. In another particularly preferred embodiment, the storage absorbent member will be in the form of a hydrophilic polymer foam with a high surface area in combination with an osmotic absorbent material (e.g., a hydrogel-forming absorbent polymer). In another embodiment, the storage absorbent member will comprise a blend of high surface area fibers and an osmotic absorbent (e.g., a hydrogel-forming absorbent polymer).
A. Hydrofilní polymerní pěny s velkou plochou povrchuA. Hydrophilic polymer foams with large surface area
Jak to bylo uvedeno, polymerní pěny s velkou plochou povrchu, mající velkou schopnost kapilárního sání, mohou být použity jako primární složka úložného absorpčního členu nebo tyto pěny mohou být použity v kombinaci s osmotickým absorpčním materiálem. Zatímco pěny použitelné jako primární úložný materiál (tj. tam kde se nepoužijí žádné přídavné materiály, které přispívají významně k absorpční kapacitě) budou mít mnoho podobných vlastností jako pěny, které se používají v kombinaci s osmotickými absorbenty, existují určité pěnové vlastnosti, které se budou měnit v závislosti na konkrétním provedení. V tomto ohledu by se tam v níže uvedené diskusi o konkrétních vlastnostech pěny, kde se nečiní rozdíl mezi pěnami použitelnými jako primární úložná absorpční složka a případy kde se používají v kombinaci s osmotickým absorbentem mělo předpokládat, že popis této pěnové vlastnosti je aplikovatelný na obě provedení. Naproti tomu tam, kde se dají použít různé pěnové vlastnosti v závislosti podle příslušného provedení, popisují se obě provedení.As noted, polymeric foams with a large surface area, having a high capillary suction capacity, can be used as the primary component of a storage absorbent member or these foams can be used in combination with an osmotic absorbent material. While foams useful as a primary storage material (i.e., where no additional materials are used that contribute significantly to the absorbent capacity) will have many similar properties to foams used in combination with osmotic absorbents, there are certain foam properties that will vary depending on the particular embodiment. In this regard, in the discussion below of specific foam properties where no distinction is made between foams useful as a primary storage absorbent component and those used in combination with an osmotic absorbent, it should be assumed that the description of that foam property is applicable to both embodiments. Conversely, where different foam properties can be used depending on the particular embodiment, both embodiments are described.
V rozsahu, ve kterém jsou popsány polymerní pěny s velkou plochou povrchu, které jsou zde použitelné, co se týče jejich fyzikálních vlastností, může být nutné provést analýzu na pěně v listové formě. Proto do té míry, ve které se pěna používá v konkrétní formě a je připravována z dříve vytvořeného listu, budou měření fyzikálních vlastností prováděna na listu pěny (tj. předním, než se vytvoří částice). Tam, kde je pěna vytvarována in sítu do částic (nebo perel)To the extent that the high surface area polymeric foams useful herein are described in terms of their physical properties, it may be necessary to perform the analysis on the foam in sheet form. Therefore, to the extent that the foam is used in a particular form and is prepared from a previously formed sheet, physical property measurements will be made on the foam sheet (i.e., prior to particle formation). Where the foam is formed in situ into particles (or beads)
během polymerační ho procesu, lze vytvořit podobnou pěnu (z hlediska chemického složení, velikosti buněk, poměru V:O, atd.) vytvarovanou do listů pro účely provádění těchto měření.during the polymerization process, a similar foam (in terms of chemical composition, cell size, V:O ratio, etc.) can be formed into sheets for the purpose of performing these measurements.
(1) Obecné parametry polymerní pěny(1) General parameters of polymer foam
Polymerní pěny s velkou plochou povrchu, použitelné u absorpčních členů s vysokou úložností kapilárním sáním zahrnující osmotické absorbenty (např. hydrogel tvořící absorpční polymer) podle předmětného vynálezu jsou v oboru známé. Zvláště upřednostňované pěny pro použití v kombinaci s osmotickými absorbenty jsou ty, které se získávají polymerováním emulze vody v oleji s vysokou vnitřní fází, jako jsou emulze popisované v patentech US 5 387 207 a US 5 650 222. Jiné, zvláště upřednostňované polymerní pěny jsou popsány podrobněji v souběžně podaných patentových přihláškách US č. 09/042 429 a 09/042 418. Konkrétní, zvláště výhodné pěny, popisované v jedné nebo obou těchto souběžně podaných přihláškách, jsou popisovány v příkladech uvedených níže.High surface area polymeric foams useful in high-capacity absorbent members incorporating osmotic absorbents (e.g., hydrogel-forming absorbent polymers) of the present invention are known in the art. Particularly preferred foams for use in combination with osmotic absorbents are those obtained by polymerizing a high internal phase water-in-oil emulsion, such as the emulsions described in U.S. Patent Nos. 5,387,207 and 5,650,222. Other particularly preferred polymeric foams are described in more detail in copending U.S. Patent Applications Nos. 09/042,429 and 09/042,418. Particular, particularly preferred foams described in one or both of these copending applications are described in the examples set forth below.
Polymerní pěny, použitelné u předmětného vynálezu, jsou takové pěny, které mají relativně otevřené buňky. Znamená to, že mnohé z jednotlivých buněk pěny jsou bez zábran ve spojení se sousedními buňkami. Buňky v takovýchto pěnových strukturách s relativně otevřenými buňkami mají uvnitř buněk otvory nebo okénka která jsou dostatečně veliká na to, aby dovolovala snadný přenos kapaliny z jedné buňky do druhé v pěnové struktuře.The polymeric foams useful in the present invention are those foams which have relatively open cells. This means that many of the individual cells of the foam are unimpeded in communication with neighboring cells. The cells in such relatively open cell foam structures have openings or windows within the cells which are large enough to permit easy transfer of fluid from one cell to another in the foam structure.
Tyto pěnové struktury s relativně otevřenými buňkami budou mít obecně retikulovaný charakter s jednotlivými buňkami definovanými množinou vzájemně propojených třírozměrných rozvětvených pavučin. Tyto prameny polymerního materiálu vytvářejícího tyto rozvětvené pavučiny se dají nazývat vzpěrami. Pro účely předmětného vynálezu bude mít nejvýhodnější pěnový materiál nejméně kolem 80 % buněk v pěnové struktuře, které jsou veliké nejméně 1 pm a které jsou v kapalinovém spojení s nejméně jednou sousední buňkou.These relatively open-cell foam structures will generally have a reticulated nature with individual cells defined by a plurality of interconnected three-dimensional branched webs. These strands of polymeric material forming these branched webs may be referred to as struts. For purposes of the present invention, the most preferred foam material will have at least about 80% of the cells in the foam structure that are at least 1 μm in size and that are in fluid communication with at least one adjacent cell.
Kromě toho, že mají otevřené buňky, jsou tyto polymerní pěny dostatečně hydrofilní k tomu, aby dovolovaly pěně absorbovat vodné kapaliny. Vnitřní povrchy pěnových struktur jsou upraveny tak, aby byly hydrofilní pomocí zbytkových hydrofilizačních povrchově aktivních činitelůIn addition to being open-celled, these polymeric foams are sufficiently hydrophilic to allow the foam to absorb aqueous liquids. The interior surfaces of the foam structures are made hydrophilic by residual hydrophilizing surfactants.
ponechaných v pěnové struktuře po polymerací nebo vybranými postupy úpravy pěny po polymerací tak jak je to popsáno dále.left in the foam structure after polymerization or by selected post-polymerization foam treatment procedures as described below.
Rozsah ve kterém jsou tyto polymerní pěny hydrofílní se dá kvantifikovat hodnotou adhezního napětí, vykazovaného když je ve styku s absorbovatelnou zkušební kapalinou. Adhezní napětí vykazované těmito pěnami se dá určit experimentálně s použitím postupu, kde zvýšení hmotnosti dané příjmem zkušební kapaliny, například syntetické moči, se měří na vzorku známých rozměrů a specifické plochy povrchu pro kapilární sání. Takový postup je popsán podrobněji v části nazvané Zkušební metody v patentu US 5 387 207,viz níže. Pěny které se dají použít jako materiály s velkou plochou povrchu podle tohoto vynálezu, jsou obecně ty, které vykazují hodnotu napětí v adhezí od kolem 15 do kolem 65 dynů/cm, výhodněji od kolem 20 do kolem 65 dynů/cm, tak jak je to stanoveno kapilární absorpcí syntetické moči mající povrchové napětí 65 ± 5 dynů/cm.The extent to which these polymeric foams are hydrophilic can be quantified by the value of the adhesion tension exhibited when in contact with an absorbable test liquid. The adhesion tension exhibited by these foams can be determined experimentally using a procedure where the increase in weight due to the uptake of a test liquid, for example synthetic urine, is measured on a sample of known dimensions and specific surface area for capillary suction. Such a procedure is described in more detail in the section entitled Test Methods in U.S. Patent No. 5,387,207, infra. Foams which can be used as high surface area materials according to the present invention are generally those which exhibit an adhesion tension value of from about 15 to about 65 dynes/cm, more preferably from about 20 to about 65 dynes/cm, as determined by capillary absorption of synthetic urine having a surface tension of 65 ± 5 dynes/cm.
Zde použitelné polymerní pěny jsou s výhodou připraveny ve formě zborcených (tj. neexpandovaných) polymerních pěn, které po styku s vodnými kapalinami absorbují takové kapaliny a expandují když absorbované množství snižuje kombinovaný kapilární tlak a obklopující tlak pod expanzní tlak pěny popsaný níže. Tyto zborcené polymerní pěny se obvykle získávají vytlačením vodné fáze ze zpolymerované HIPE pěny stlačujícími silami anebo sušením teplem anebo odvodňováním vakuem. Po stlačení anebo tepelném sušení/vakuovém odvodnění jsou tyto polymerní pěny ve zborceném neexpandováném stavu.The polymer foams useful herein are preferably prepared in the form of collapsed (i.e., unexpanded) polymer foams which, upon contact with aqueous liquids, absorb such liquids and expand when the absorbed amount reduces the combined capillary pressure and ambient pressure below the foam expansion pressure described below. These collapsed polymer foams are typically obtained by forcing the aqueous phase from polymerized HIPE foam by compressive forces and/or heat drying and/or vacuum dewatering. After compression and/or heat drying/vacuum dewatering, these polymer foams are in a collapsed, unexpanded state.
Buněčná struktura příkladné zborcené HEPE pěny ze které byla vytlačena voda stlačením je znázorněna na mikrofotografii na obr, 3 a 4 patentu US 5 650 222, citovaného výše. Jak je patrné z těchto obrázků, buněčná struktura pěny je zdeformovaná, zejména pokud se srovná se strukturami expandované HIPE pěny, které jsou znázorněny na obr. 1 a 2 patentu US 5 650 222. Z obr. 3 a 4 je rovněž patrné, že mezery nebo póry (tmavé oblasti) v zborcené pěnové struktuře byly zploštěny nebo prodlouženy. Poznamenává se, že pěny znázorněné v patentu US 5 650 222 jsou ve tvaru listu. (Tak jak se o tom píše níže, u předmětného vynálezu lze sice použít pěny v listové formě, ale u zvláště výhodného provedení mají konkrétní tvar.) Buněčná struktura jiné modifikované pěny HIPE (v expandovaném stavu), která se dá použít u předmětného vynálezu, je znázorněna na obr. 3 a 4 popisu předmětného vynálezu. Příprava této konkrétní pěny aThe cell structure of an exemplary collapsed HEPE foam from which water has been squeezed out is shown in the photomicrographs in Figures 3 and 4 of U.S. Patent No. 5,650,222, cited above. As can be seen from these figures, the cell structure of the foam is distorted, especially when compared to the expanded HIPE foam structures shown in Figures 1 and 2 of U.S. Patent No. 5,650,222. It is also seen from Figures 3 and 4 that the voids or pores (dark areas) in the collapsed foam structure have been flattened or elongated. It is noted that the foams shown in U.S. Patent No. 5,650,222 are sheet-shaped. (As discussed below, foams in sheet form may be used in the present invention, but in a particularly preferred embodiment they are of a particular shape.) The cellular structure of another modified HIPE foam (in an expanded state) which may be used in the present invention is shown in Figures 3 and 4 of the present disclosure. The preparation of this particular foam and
podobných pěn je zde popsána v příkladech 2 až 4 a tyto pěny s velmi velikou plochou povrchu jsou popsány podrobněji v paralelně projednávané přihlášce patentu US č. 09/042 429 a v paralelně projednávané přihlášce US č. 09/042 418.Similar foams are described herein in Examples 2-4, and these very high surface area foams are described in more detail in copending U.S. Patent Application Serial No. 09/042,429 and copending U.S. Application Serial No. 09/042,418.
Po stlačení anebo sušení teplem a vakuovém odvodnění se může zborcená polymerní pěna znovu expandovat když se navlhčí vodnou kapalinou. Je překvapující, že tyto polymerní pěny zůstávají značnou dobu v tomto zborceném nebo neexpandovaném tvaru, například až nejméně 1 rok. Schopnost těchto polymerních pěn zůstat v tomto zborceném neočekávaném stavu je dána zřejmě kapilárními silami a zejména kapilárním tlakem vyvinutým v pěnové struktuře. Tak jak se zde používá, znamená kapilární tlak tlakový rozdíl napříč rozhraním kapaliny a vzduchu, daný zakřivením menisku uvnitř malého prostoru, který je v pórech pěny. [viz Chatteijee, Absorpční schopnost (Absorbency), Textile Science and Technology, svazek 7, 1985, str. 36],After compression and/or heat drying and vacuum drainage, the collapsed polymer foam can re-expand when wetted with an aqueous liquid. Surprisingly, these polymer foams remain in this collapsed or unexpanded state for a considerable period of time, for example, up to at least 1 year. The ability of these polymer foams to remain in this collapsed, unexpanded state is apparently due to capillary forces and in particular to the capillary pressure developed within the foam structure. As used herein, capillary pressure means the pressure difference across the liquid-air interface due to the curvature of the meniscus within the small space contained within the pores of the foam. [See Chatteijee, Absorbency, Textile Science and Technology, Vol. 7, 1985, p. 36],
Po kompresi a nebo tepelném sušení a vakuovém odvodnění v praktické míře mají tyto polymerní pěny zbytkovou vodu, která zahrnuje jak hydratační vodu spojenou s hygroskopickou hy drátovanou solí zabudovanou v pěnách, tak i volnou vodu absorbovanou v pěně. Tato zbytková voda (spolu s hy drátovanými solemi) asi vyvíjí kapilární tlaky na výslednou zborcenou pěnovou strukturu. Zborcené polymerní pěny podle předmětného vynálezu mohou mít při skladování při okolní teplotě 22 °C a 50 % relativní vlhkosti zbytkový obsah vody nejméně kolem 4 %, zpravidla od kolem 4 % do kolem 40 % hmotnostních pěny. Zvláště výhodné zborcené polymerní pěny mají obsah zbytkové vody od asi 5 % do asi 30 % hmotnostních pěny.After compression and/or heat drying and vacuum dewatering to a practical extent, these polymer foams have residual water which includes both hydration water associated with hygroscopic hydrated salts incorporated into the foams and free water absorbed into the foam. This residual water (together with hydrated salts) is likely to exert capillary pressures on the resulting collapsed foam structure. The collapsed polymer foams of the present invention, when stored at an ambient temperature of 22°C and 50% relative humidity, can have a residual water content of at least about 4%, typically from about 4% to about 40% by weight of the foam. Particularly preferred collapsed polymer foams have a residual water content of from about 5% to about 30% by weight of the foam.
Klíčovým parametrem těchto pěn je jejich teplota skelného přechodu Tg, která představuje střední bod v přechodu mezi skelným a kaučukovitým stavem polymeru. Pěny, které mají vyšší Tg než je teplota při jejich použití, mohou být velmi pevné, ale budou také velmi tuhé a potenciálně budou mít tendenci k lámání. Takovým pěnám také zpravidla trvá dlouho než se vrátí do expandovaného stavu když jsou zvlhčeny vodnými kapalinami, které jsou chladnější než jaké je Tg polymeru po jeho uložení v zborceném stavu na delší dobu. Žádoucí kombinace mechanických vlastností, zejména pevnosti a pružnosti, zpravidla vyžaduje poměrně selektivní rozsah typů monomerů a úrovní, aby se dosáhlo těchto vlastností.A key parameter of these foams is their glass transition temperature, Tg, which represents the midpoint in the transition between the glassy and rubbery states of the polymer. Foams that have a higher Tg than their application temperature may be very strong, but will also be very stiff and potentially prone to cracking. Such foams also typically take a long time to return to their expanded state when wetted with aqueous liquids that are cooler than the Tg of the polymer after it has been stored in a collapsed state for extended periods. The desired combination of mechanical properties, particularly strength and flexibility, typically requires a relatively selective range of monomer types and levels to achieve these properties.
• ·• ·
-15U pěn, které se používají u tohoto vynálezu, by měla být Tg co nejnižší s tím, že ale pěna musí mít při teplotách za kterých se používá přijatelnou pevnost. V souladu s tím se monomery volí co nejvíce tak, aby se dosáhly odpovídající homopolymery mající nižší Tg. Bylo zjištěno, že délka řetězce alkylové skupiny na akrylátových a metakrylátových komonomerech může být delší než jak by to bylo předpovídané z Tg homologových homopolymerových řad. Zejména bylo zjištěno, že homologové řady alkylakrylátovýeh nebo metakrylátových homopolymerů mají minimální Tg při délce řetězce 8 uhlíkových atomů. Naproti tomu minimální Tg kopolymerů podle předmětného vynálezu se objevuje při délce řetězce kolem 12 atomů uhlíku. (Namísto alkylakrylátů a metakrylátů sice mohou být použity alkylem substituované styrenové monomery, ale jejich dostupnost je v současnosti extrémně omezená.)-15U foams used in this invention should have a T g as low as possible, but the foam must have acceptable strength at the temperatures at which it is used. Accordingly, the monomers are selected as much as possible to achieve corresponding homopolymers having a lower T g. It has been found that the chain length of the alkyl group on the acrylate and methacrylate comonomers can be longer than would be predicted from the T g of the homologous homopolymer series. In particular, it has been found that the homologous series of alkyl acrylate or methacrylate homopolymers have a minimum T g at a chain length of 8 carbon atoms. In contrast, the minimum T g of the copolymers of the present invention occurs at a chain length of about 12 carbon atoms. (Alkyl-substituted styrene monomers can be used instead of alkyl acrylates and methacrylates, but their availability is currently extremely limited.)
Tvar oblasti skelného přechodu polymeru jako funkce teploty může být také důležitý, tj. zdali je úzký nebo široký. Tvar této oblasti skelného přechodu je zejména důležitý tam, kde je teplota při užití (obvykle teplota okolí nebo teplota těla) polymeru na hodnotě nebo v blízkosti hodnoty Tg. Širší oblast přechodu může například znamenat neúplnou přeměnu za teplot užití. Jestliže je přechod při teplotě užití ještě neúplný, bude polymer zpravidla vykazovat větší tuhost a bude méně pružný. Naproti tomu, jestliže je přechod při teplotě užití již dokončen, bude polymer vykazovat rychlejší návrat ze stlačeného stavu když je navlhčen vodnými kapalinami. Proto je žádoucí řídit Tg a šířku oblasti přechodu polymeru tak, aby se dosáhlo požadovaných mechanických vlastností. Obecně platí, že se dává přednost tomu, aby teplota Tg polymeru t>yla nejméně o kolem 10 °C nižší než je teplota panující při jeho užití. (Teplota Tg a šířka oblasti přechodu jsou odvozovány z tangenty křivky závislosti ztráty na teplotě z měření dynamické mechanické analýzy (Dynamic Mechanical Analysis, zkráceně DMA) tak jak je to popsáno v sekci zkušebních metod v patentu US 5 650 222.) (2) Vertikální gradient sorpční výškyThe shape of the glass transition region of a polymer as a function of temperature can also be important, i.e. whether it is narrow or wide. The shape of this glass transition region is particularly important where the temperature of use (usually ambient or body temperature) of the polymer is at or near the T g . A wider transition region may, for example, indicate incomplete conversion at the temperature of use. If the transition is still incomplete at the temperature of use, the polymer will generally exhibit greater stiffness and be less flexible. In contrast, if the transition is already complete at the temperature of use, the polymer will exhibit a faster recovery from compression when wetted by aqueous liquids. It is therefore desirable to control the T g and width of the polymer transition region to achieve the desired mechanical properties. In general, it is preferred that the T g of the polymer is at least about 10 °C lower than the temperature of use. (The temperature T g and the width of the transition region are derived from the tangent of the loss-temperature curve from Dynamic Mechanical Analysis (DMA) measurements as described in the test methods section of US Patent 5,650,222.) (2) Vertical gradient of sorption height
Polymerní pěny s velkou plochou povrchu, použitelné u předmětného vynálezu mohou být také popsány pomocí vertikálního gradientu jejich sorpční výšky (Vertical Hang Sorption Height, dále zkráceně VHSH). Vertikální gradient VHSH při X % je výška v cm, až po kterou je uchováno v pěně X % kapacity při 0 cm (nebo FAC). Typická důležitá hodnota je VHSH při 90 %, i když v principu může být X jakákoliv hodnota. Podle zkušeností s předmětným • ·· ·· ·· * · · * ·The large surface area polymer foams useful in the present invention can also be described by their vertical hang sorption height (VHSH). The vertical hang sorption height at X% is the height in cm up to which X% of the capacity at 0 cm (or FAC) is retained in the foam. A typical value of interest is VHSH at 90%, although in principle X can be any value. Experience with the subject • ·· ·· ·· * · · * ·
-16vynálezem se nejvíce reprodukovatelná míra pro VHSH dosáhne při X = 90 %. Odborníkovi v oboru bude zřejmé, že tato jednobodová hodnota nevyjadřuje zcela tvar křivky získané při vynesení závislosti kapacity na výšce. Jediný bod ale slouží jako praktický bod pro porovnání zde použitelných pěn. V tomto ohledu budou mít pěny zpravidla 90 % VHSH nejméně 20 cm, s výhodou nejméně kolem 70 cm a ještě výhodněji nejméně kolem 80 cm. Upřednostňované polymerní pěny budou mít zpravidla VHSH 90 % od kolem 20 cm až do kolem 90 cm, zejména od kolem 60 cm do kolem 90 cm, zejména od kolem 70 cm do kolem 90 cm, ještě typičtěji od kolem 80 cm do kolem 90 cm. Co se týče pěn, které se používají samotné (tj. nepoužívá se osmotický absorbent), bude mít pěna 90 % VHSH nejméně kolem 60 cm, s výhodou nejméně kolem 70 cm, ještě výhodněji nejméně kolem 80 cm. Zpravidla když se používají samotné, budou mít polymerní pěny 90 % VHSH od kolem 60 do kolem 90 cm, výhodněji od kolem 70 do kolem 90 cm, ještě výhodněji od kolem 80 do kolem 90 cm.-16the invention, the most reproducible measure for VHSH is achieved at X = 90%. It will be apparent to one skilled in the art that this single point value does not fully represent the shape of the curve obtained when plotting capacity versus height. However, the single point serves as a convenient point for comparing foams useful herein. In this regard, foams will typically have a 90% VHSH of at least 20 cm, preferably at least about 70 cm, and more preferably at least about 80 cm. Preferred polymeric foams will typically have a 90% VHSH of from about 20 cm to about 90 cm, particularly from about 60 cm to about 90 cm, particularly from about 70 cm to about 90 cm, more typically from about 80 cm to about 90 cm. For foams used alone (i.e., no osmotic absorbent is used), the foam will have a 90% VHSH of at least about 60 cm, preferably at least about 70 cm, more preferably at least about 80 cm. Typically, when used alone, the polymeric foams will have a 90% VHSH of from about 60 to about 90 cm, more preferably from about 70 to about 90 cm, even more preferably from about 80 to about 90 cm.
Rozdíl v hodnotách 90 % VHSH pro pěny používané v těchto dvou rozdílných provedeních je dán zejména skutečností, že když se pěna používá v kombinaci s osmotickým absorbentem, primární výhodou poskytovanou pěnou je její velká plocha povrchu, která přispívá k celkové sací kapacitě členu. Znamená to, že pěna působí primárně jako dopravní médium pro dodávku kapaliny do osmotického absorbentů a absorpční kapacita pěny je druhořadá co do důležitosti. Naproti tomu když se pěna používá samotná, musí mít také významnou absorpční kapacitu, aby se kompenzovala chybějící absorpční kapacita zabezpečovaná osmotickým absorbentem. V tomto ohledu je 90 % VHSH mírou absorpční kapacity.The difference in the 90% VHSH values for the foams used in these two different embodiments is due primarily to the fact that when the foam is used in combination with an osmotic absorbent, the primary advantage provided by the foam is its large surface area, which contributes to the overall absorbent capacity of the member. This means that the foam acts primarily as a transport medium for delivering liquid to the osmotic absorbent and the absorbent capacity of the foam is of secondary importance. In contrast, when the foam is used alone, it must also have significant absorbent capacity to compensate for the lack of absorbent capacity provided by the osmotic absorbent. In this regard, 90% VHSH is a measure of absorbent capacity.
Způsob měření 90 % VHSH je popisován podrobně v části nazvané Zkušební metody, uvedené dále. Jak je to uvedeno tam, kde je polymerní pěna s velkou plochou povrchu v částicové formě, když se kombinuje s osmotickým absorbentem, měří se 90 % VHSH na odpovídající pěně v listové formě (tj. před vytvořením částic). Tam, kde je pěna vytvarována do částic (nebo perel) během polymeračního procesu, podobná pěna může být vytvořena do listů pro stanovení 90 % VHSH u pěny.The method for measuring 90% VHSH is described in detail in the section entitled Test Methods, below. As indicated, where a high surface area polymeric foam is in particulate form when combined with an osmotic absorbent, the 90% VHSH is measured on the corresponding foam in sheet form (i.e., before particle formation). Where the foam is formed into particles (or beads) during the polymerization process, a similar foam may be formed into sheets to determine the 90% VHSH of the foam.
-17(3) Specifická plocha povrchu pro kapilární sání-17(3) Specific surface area for capillary suction
Materiály s velkou plochou povrchu byly obecně popsány pomocí jejich absorpční kapacity při kapilární sorpci, ale zde použitelné polymerní pěny s velkou plochou povrchu mohou být také popsány pomocí jejich specifické plochy povrchu pro kapilární sání (Capilary Suction Specifíc Surface Area, zkráceně dále jen CSSSA). CSSSA je obecně mírou plochy povrchu, který je přístupný pro zkušební kapalinu u polymerní sítě vytvářející konkrétní pěnu na jednotku hmotnosti bloku pěnového materiálu (polymerního strukturního materiálu plus pevného zbytkového materiálu). Specifická plocha povrchu pro kapilární sání je určena jak rozměry buněčných jednotek v pěně, tak i hustotou polymeru a je tudíž cestou jak kvantifikovat celkové množství pevného povrchu opatřeného sítí pěny do té míry, že se tento povrch účastní absorpční schopnosti. Pro účely charakterizování pěn, které se dají použít u předmětného vynálezu, se měří CSSSA na listu příslušné pěny i tam, kde je pěna ve formě částic když je zabudována do úložného absorpčního členu.High surface area materials have generally been described in terms of their capillary sorption absorption capacity, but the high surface area polymeric foams useful herein can also be described in terms of their Capillary Suction Specific Surface Area (abbreviated as CSSSA). CSSSA is generally a measure of the surface area accessible to the test fluid of the polymer network forming a particular foam per unit weight of a block of foam material (polymer structural material plus solid residual material). Capillary suction specific surface area is determined by both the dimensions of the unit cells in the foam and the density of the polymer and is therefore a way to quantify the total amount of solid surface provided by the foam network to the extent that this surface participates in the absorption capacity. For the purpose of characterizing foams useful in the present invention, CSSSA is measured on the sheet of the foam in question as well as where the foam is in particulate form when incorporated into a storage absorbent member.
CSSSA pěny je zvláště relevantní v tom, zdali bude pěna poskytovat požadované kapilární sání pro použití na přípravu úložných absorpčních členů podle předmětného vynálezu. Je tomu tak proto, že kapilární tlak vyvinutý uvnitř pěnové struktury je proporcionální kapilárnímu sání specifické plochy povrchu. Navíc je CSSSA relevantní pro to, zdali se vyvinou adekvátní kapilární tlaky v pěnové struktuře k tomu, aby ji udržely v zborceném stavu dokud není navlhčena vodnými kapalinami. Za předpokladu, že jiné faktory, jako je hustota pěny a adhezní napětí jsou konstantní, znamená to, že když se CSSSA zvýší (nebo sníží), kapilární tlak v pěnové struktuře se také proporcionálně zvýší (nebo sníží).The CSSSA of a foam is particularly relevant to whether the foam will provide the desired capillary suction for use in preparing the storage absorbent members of the present invention. This is because the capillary pressure developed within the foam structure is proportional to the capillary suction of a specific surface area. In addition, the CSSSA is relevant to whether adequate capillary pressures will be developed within the foam structure to maintain it in a collapsed state until wetted by aqueous liquids. Assuming that other factors such as foam density and adhesive tension are constant, this means that as the CSSSA increases (or decreases), the capillary pressure within the foam structure will also increase (or decrease) proportionally.
Pro účely tohoto vynálezu je CSSSA určována měřením množství kapilárního příjmu kapaliny s nízkým povrchovým napětím (např. etanolu), který nastává u vzorku pěny známe hmotnosti a rozměrů. Podrobný popis tohoto postupu stanovování specifické plochy povrchu je popsán v části nazvané Zkušební metody v patentu US 5 387 207.For the purposes of this invention, CSSSA is determined by measuring the amount of capillary uptake of a low surface tension liquid (e.g., ethanol) that occurs in a foam sample of known mass and dimensions. A detailed description of this procedure for determining specific surface area is described in the section entitled Test Methods in U.S. Patent No. 5,387,207.
Zborcené polymerní pěny podle tohoto vynálezu, použitelné jako absorbenty jsou takové, které mají CSSSA nejméně 3 m2/g. CSSSA je zpravidla v rozsahu od kolem 3 do kolem 30 m2/g, sCollapsed polymeric foams of the present invention useful as absorbents are those having a CSSSA of at least 3 m 2 /g. The CSSSA is typically in the range of from about 3 to about 30 m 2 /g, with
9 9 9 · · * · · « · • •9999 999 9 9 · · * · · « · • •9999 99
9 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9
9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9 9
9 99 9 9 999 99 99 99 9 9 999 99 9
-18výhodou od kolem 4 do kolem 17 m2/g, nej výhodněji od kolem 5 do kolem 15 m2/g. Pěny mající takové CSSSA hodnoty (s hustotami v expandovaném stavu od kolem 0,010 do kolem 0,033 g/cm3) budou obecně mít zvláště žádoucí vyváženost mezi absorpční kapacitou, zádrží kapaliny a sáním kapaliny knotovým efektem nebo distribučními parametry pro vodné kapaliny jako je moč. Navíc mohpu pěny mající takovou hodnotu CSSSA vyvinout dostačující kapilární tlak k tomu, aby udržely pěnu v zborceném neexpandovaném stavu dokud se nenavlhčí těmito vodnými kapalinami.-18preferably from about 4 to about 17 m 2 /g, most preferably from about 5 to about 15 m 2 /g. Foams having such CSSSA values (with expanded densities of from about 0.010 to about 0.033 g/cm 3 ) will generally have a particularly desirable balance between absorbent capacity, liquid retention, and liquid wicking or distribution parameters for aqueous liquids such as urine. In addition, foams having such CSSSA values can develop sufficient capillary pressure to maintain the foam in a collapsed, unexpanded state until wetted by such aqueous liquids.
(4) Kapilární tlaky a síly v pěnové struktuře(4) Capillary pressures and forces in the foam structure
Jak to bylo probíráno výše kolem zvláště výhodných bortitelných polymerních pěn v jejich zborceném stavu, kapilární tlaky vyvinuté v pěnové struktuře jsou přinejmenším stejné, jako síly vyvinuté elastickým návratem do původního stanu nebo modulem stlačeného polymeru. Jinými slovy je kapilární tlak potřebný k udržení zborcené pěny relativně tenkou určován proti působící silou vyvíjenou stlačenou polymerní pěnou tak jak se tato pěna snaží pružit zpět. Tendence k elastickému návratu polymerních pěn se dá odhadovat z experimentu se závislostí mezi napětím a přetvořením, kde expandovaná pěna je stlačena na kolem 1/6 (17 %) původní expandované tloušťky a potom je držena v tomto stlačeném stavu dokud se nenaměří hodnota při uvolněném napětí. Alternativně a pro účely tohoto vynálezu je hodnota při uvolněném napětí odhadnuta z měření na polymerní pěně v jejím zborceném stavu když je ve styku s vodnými kapalinami, např. vodou. Tato alternativní hodnota při uvolněném napětí se potom uvádí jako expanzní flák pěny. Expanzní tlak zborcených polymerních pěn podle tohoto vynálezu je kolem 50 kPa nebo méně a zpravidla od kojem 7 do kolem 40 kPa. Podrobný popis postupu odhadu expanzního tlaku pěn je stanoven v části nazvané Zkušební metody v patentu US 5 387 207.As discussed above with particularly preferred collapsible polymer foams in their collapsed state, the capillary pressures developed in the foam structure are at least equal to the forces developed by the elastic return to the original tent or modulus of the compressed polymer. In other words, the capillary pressure required to keep the collapsed foam relatively thin is determined by the opposing force exerted by the compressed polymer foam as it attempts to spring back. The tendency for polymeric foams to elastically return can be estimated from a stress-strain experiment, where the expanded foam is compressed to about 1/6 (17%) of its original expanded thickness and then held in that compressed state until the value at the relaxed stress is measured. Alternatively, and for purposes of this invention, the value at the relaxed stress is estimated from measurements on the polymeric foam in its collapsed state when in contact with aqueous liquids, e.g., water. This alternative value at the released tension is then reported as the foam expansion pressure. The expansion pressure of the collapsed polymeric foams of the present invention is about 50 kPa or less and typically from about 7 to about 40 kPa. A detailed description of the procedure for estimating the expansion pressure of foams is set forth in the section entitled Test Methods in U.S. Patent No. 5,387,207.
(5) Volná absorpční kapacita(5) Free absorption capacity
Další důležitá vlastnost polymerních pěn s velkou plochou povrchu, použitelných u předmětného vynálezu je jejich volná absorpční kapacita. Volná absorpční kapacita (Free Absorbent Capacity, zkráceně FAC) je celkové množství zkušební kapaliny (syntetické moči), kterou absorbuje daný vzorek pěny do své buněčně struktury na jednotku hmotností pevného materiálu ve vzorku. Aby byly zvláště vhodné pro úložné absorpční členy podle předmětného vynálezu,Another important property of the high surface area polymeric foams useful in the present invention is their free absorbent capacity. Free Absorbent Capacity (FAC) is the total amount of test fluid (synthetic urine) that a given foam sample absorbs into its cellular structure per unit weight of solid material in the sample. To make them particularly suitable for storage absorbent members of the present invention,
-19měly by mít polymerní pěny volnou absorpční kapacitu od kolem 30 do kolem 100 ml, s výhodu od kolem 30 do kolem 75 ml syntetické moči na gram suchého pěnového materiálu. Postup stanovení volné absorpční kapacity pěny je popsán v části nazvané Zkušební metody v patentu US 5 650 222.-19 the polymeric foams should have a free absorbent capacity of from about 30 to about 100 ml, preferably from about 30 to about 75 ml of synthetic urine per gram of dry foam material. A procedure for determining the free absorbent capacity of a foam is described in the section entitled Test Methods in U.S. Patent 5,650,222.
(6) Expanzní koeficient(6) Expansion coefficient
Po vystavení působení vodných kapalin zvláště výhodné zborcené polymerní pěny absorbují kapaliny a expandují. Polymerní pěny ve svém expandovaném stavu absorbují více kapalíny než většina jiných pěn. Expanzní koeficient u těchto pěn je nejméně asi čtyřikrát (4x), tj. tloušťka pěny v expandovaném stavu je nejméně čtyřnásobkem tloušťky pěny v zborceném stavu. Zborcené pěny mají s výhodou expanzní koeficient v rozsahu od kolem čtyřikrát (4x) do kolem patnáctkrát (15x), výhodněji od kolem pětkrát (5x) do kolem desetkrát (10x).When exposed to aqueous liquids, particularly preferred collapsed polymeric foams absorb liquids and expand. Polymeric foams in their expanded state absorb more liquid than most other foams. The expansion coefficient of these foams is at least about four times (4x), i.e., the thickness of the foam in the expanded state is at least four times the thickness of the foam in the collapsed state. The collapsed foams preferably have an expansion coefficient in the range of about four times (4x) to about fifteen times (15x), more preferably from about five times (5x) to about ten times (10x).
Pro účely tohoto vynálezu může být vztah mezi expandovanou tloušťkou a zborcenou tloušťkou u stlačením odvodněných pěn empiricky dopředu vypočten z následující rovnice:For the purposes of this invention, the relationship between expanded thickness and collapsed thickness for compression-dewatered foams can be empirically calculated in advance from the following equation:
Tloustka expandovaná tloustka zborcená x ((0,0133 x V.O poměr) i 2)Expanded thickness collapsed thickness x ((0.0133 x V.O ratio) i 2)
Kde: tloušťka expandovaná je tloušťka pěny v expandovaném stavu, tloušťka zborcená je tloušťka pěny ve zborceném stavu a poměr V: O je poměr vody k oleji u HIPE ze které je pěna vyrobena.Where: expanded thickness is the thickness of the foam in the expanded state, collapsed thickness is the thickness of the foam in the collapsed state and the V:O ratio is the water to oil ratio of the HIPE from which the foam is made.
Typická polymerní pěna je tedy vyrobena z emulze s poměrem vody k oleji 60:1 a měla by mít předpovídaný expanzní koeficient 8,0, tj. expandovanou tloušťku osminásobnou oproti tloušťce zborcené pěny. Postup měření expanzního koeficientu je popsán dále v části nazvané Zkušební metody v patentu US 5 650 222.A typical polymer foam is therefore made from a 60:1 water to oil emulsion and should have a predicted expansion coefficient of 8.0, i.e. an expanded thickness eight times the thickness of the collapsed foam. The procedure for measuring the expansion coefficient is described further in the section entitled Test Methods in U.S. Patent 5,650,222.
(7) Odolnost vůči průhybu stlačením(7) Resistance to compression deflection
Relevantní mechanickou vlastností polymerních pěn s velkou plochou povrchu, použitelných u předmětného vynálezu, je jejich pevnost v expandovaném stavu tak jak je stanovena odolností vůči průhybu stlačením (Resistance to Compression Deflection, zkráceně RTCD). RTCDA relevant mechanical property of the large surface area polymer foams useful in the present invention is their strength in the expanded state as determined by Resistance to Compression Deflection (RTCD). RTCD
O*· ·· · ·· ΛO*· ·· · ·· Λ
9 β t · · · « · · · ······ ··· ···«·· · · » 9 99 β t · · · « · · · ······ ··· ···«·· · · » 9 9
9 9 ··· · · · •· *· ·· ··· ·· «·9 9 ··· · · · •· *· ·· ·· ·· «·
-20vykazovaná pěnami podle předmětného vynálezu je funkcí modulu polymeru jakož i hustoty a struktury sítě pěny. Modul polymeru je zase určen a) složením polymeru, b) podmínkami za kterých je pěna polymerována (například tím jaké úplnosti polymerace se dosáhne, zejména s ohledem na zesíťování a c) rozsahem ve kterém je polymer plastifikován zbylým materiálem, například emulgátory, ponechanými v pěnové struktuře po zpracování.-20 exhibited by the foams of the present invention is a function of the polymer modulus as well as the density and network structure of the foam. The polymer modulus is in turn determined by a) the composition of the polymer, b) the conditions under which the foam is polymerized (e.g., the degree of polymerization achieved, particularly with respect to crosslinking, and c) the extent to which the polymer is plasticized by residual material, such as emulsifiers, left in the foam structure after processing.
Aby byly polymerní pěny použitelné jako část absorpčních členů s velkou plochou povrchu, měly by být vhodně odolné vůči deformaci nebo stlačení silami, které se vyskytují při použití. Pěny, které nemají dostatečnou pevnost z hlediska RTCD mohou zabezpečovat požadovanou kapacitu kapilárního sání za podmínek, kdy jsou bez zatížení, ale nezabezpečí tyto kapacity v případě působení kompresního napětí, způsobeného pohybem a činností uživatele absorpčních výrobků, které obsahují pěnu.In order for polymeric foams to be useful as part of large surface area absorbent members, they should be suitably resistant to deformation or compression by the forces encountered in use. Foams that do not have sufficient RTCD strength may provide the required capillary suction capacity under unloaded conditions, but will not provide these capacities when subjected to compressive stresses caused by movement and activity of the wearer of absorbent articles containing the foam.
RTCD vykazovaná polymerními pěnami, použitelnými u předmětného vynálezu může být kvantifikována stanovením velikosti přetvoření vytvořeného ve vzorku nasycené pěny udržované v určitém obklopujícím tlaku při stanovené teplotě a za stanovenou dobu. Metoda provádění tohoto konkrétního typu testu je popsána v části nazvané Zkušební metody v patentu US 5 650 222. Zde využívané pěny budou s výhodou vykazovat takové RTCD, že obklopující tlak 5,1 kPa vytvoří přetvoření zpravidla kolem 90 % nebo měně stlačením pěnové struktury když byla nasycena na volnou absorpční kapacitu syntetickou močí mající povrchové napětí 65 ± 5 dynů/cm. S výhodu bude přetvoření vytvořené za těchto podmínek v rozsahu od kolem 1 až do kolem 90 %, výhodněji od kolem 1 do kolem 25 %, ještě výhodněji od kolem 2 do kolem 10 %, ještě výhodněji od kolem 2 do kolem 5 %.The RTCD exhibited by the polymeric foams useful in the present invention can be quantified by determining the amount of strain produced in a saturated foam sample maintained at a specified ambient pressure at a specified temperature and for a specified time. A method for performing this particular type of test is described in the section entitled Test Methods in U.S. Patent No. 5,650,222. The foams utilized herein will preferably exhibit such an RTCD that an ambient pressure of 5.1 kPa will produce a strain of typically about 90% or less by compressing the foam structure when saturated to free absorbent capacity with synthetic urine having a surface tension of 65 ± 5 dynes/cm. Advantageously, the strain produced under these conditions will be in the range of about 1 to about 90%, more preferably from about 1 to about 25%, even more preferably from about 2 to about 10%, even more preferably from about 2 to about 5%.
(8) Jíně vlastnosti polymerní pěny(8) Other properties of polymer foam
Buňky a zejména buňky, které jsou vytvořeny polymerováním monomeru obsahujícího olejovou fázi, která obklopuje kapénky vodní fáze, která je relativně bez monomeru, budou často v podstatě kulovitého tvaru. Velikost nebo průměr těchto kulovitých buněk je běžně používaný parametr pro charakterizování pěn obecně. Protože buňky v daném vzorku polymerní pěny nebudou nutně přibližně stejné velikosti, často se specifikuje průměrná velikost buněk, tj. střední průměr buněk.Cells, and particularly cells that are formed by polymerizing a monomer containing oil phase surrounding droplets of a water phase that is relatively free of monomer, will often be substantially spherical in shape. The size or diameter of these spherical cells is a commonly used parameter for characterizing foams in general. Since the cells in a given sample of polymeric foam will not necessarily be approximately the same size, the average cell size, i.e., the mean cell diameter, is often specified.
• ·• ·
K stanovení střední velikosti buněk pěny se používá řada technik. Nej použitelnější technikou stanovení středního průměru buněk v pěně je jednoduché měření založené na skenování mikrofotografie vzorku pěny pořízené elektronovým mikroskopem.A number of techniques are used to determine the mean cell size of a foam. The most commonly used technique for determining the mean cell diameter in a foam is a simple measurement based on a scanning electron microscope micrograph of a foam sample.
Měření velikosti buňky zde uvedená jsou založena na číselné střední velikosti buněk pěny v jejím expandovaném stavu, např. tak jak je to znázorněno na obr. 1 patentu US 5 650 222. Pěny použitelné v souladu s tímto vynálezem budou mít s výhodou číselný střední průměr buněk kolem 80 pm nebo méně, zpravidla od kolem 5 pm do kolem 50 pm.The cell size measurements provided herein are based on the number average cell size of the foam in its expanded state, e.g., as shown in Fig. 1 of U.S. Patent No. 5,650,222. Foams useful in accordance with the present invention will preferably have a number average cell diameter of about 80 μm or less, typically from about 5 μm to about 50 μm.
Hustota pěny (tj. v gramech pěny na cm3 objemu pěny na vzduchu) je zde uvedena na bázi suchého materiálu. Množství absorbovaných ve vodě rozpustných zbytkových materiálů, např. zbytkových solí a kapalin ponechaných v pěně, například po ΤΠΡΕ polymeraci, praní a nebo hydrofilizaci, se nebere při výpočtu a vyjádření hustoty pěny v úvahu. Hustota pěny nezahrnuje ale jiné ve vodě nerozpustné zbytkové materiály jako jsou emůlgátoiy přítomně v polymerní pěně. Takové zbytkové materiály mohou ve skutečnosti výrazně přispívat k hmotě pěnového materiálu.Foam density (i.e., grams of foam per cubic centimeter of foam volume in air) is given here on a dry basis. The amount of absorbed water-soluble residual materials, such as residual salts and liquids left in the foam, for example after polymerization, washing, or hydrophilization, is not taken into account in calculating and expressing foam density. Foam density does not include, however, other water-insoluble residual materials such as emulsifiers present in the polymeric foam. Such residual materials may in fact contribute significantly to the mass of the foam material.
K měření hustoty pěny se dá použít každá vhodná gravimetrická procedura, která zajistí stanovení hmotnosti tuhého pěnového materiálu na jednotku objemu pěnové struktury. Jednou z metod, které se dají využít pro stanovení hustoty může být například gravimetrická procedura ASTM, popsaná podrobněji v Části nazvané Zkušební metody1' v patentu US 5 387 207. Polymerní pěny použitelné u tohoto vynálezu mají ve zborceném stavu hodnoty hustoty za sucha (bez zbytkových solí a nebo vody) v rozsahu od kolem 0,l do kolem 0,2 g/cm3, s výhodou od kolem 0,11 g/cm3 do kolem 0,19 g/cm3 a nejvýhodněji od kolem 0,12 g/cm3 do kolem 0,17 g/cm3. Zde použitelné polymerní pěny budou mít v expandovaném stavu hodnoty hustoty na suché bázi v rozsahu od kolem 0,01 g/cm3 do kolem 0,033 g/cm3.Any suitable gravimetric procedure that provides a determination of the mass of the rigid foam material per unit volume of the foam structure can be used to measure the density. One method that can be used to determine the density is, for example, the ASTM gravimetric procedure described in more detail in the Section entitled Test Methods 1 ' of U.S. Patent No. 5,387,207. The polymeric foams useful in the present invention have, in the collapsed state, dry densities (without residual salts and/or water) in the range of from about 0.1 to about 0.2 g/cm 3 , preferably from about 0.11 g/cm 3 to about 0.19 g/cm 3 , and most preferably from about 0.12 g/cm 3 to about 0.17 g/cm 3 . The polymeric foams useful herein will have, in the expanded state, dry densities in the range of from about 0.01 g/cm 3 to about 0.033 g/cm 3 .
Vertikální vzlínání knotovým efektem, tj. vzlínání kapaliny ve směru opačném než ve kterém působí gravitační síla je žádoucí atribut činnosti zde používaných polymerních pěn. Pro účely tohoto vynálezu je rychlost vertikálního vzlínání odrazem permeability materiálu a tudížVertical wicking, i.e., the wicking of liquid in a direction opposite to that of gravity, is a desirable attribute of the performance of the polymer foams used herein. For the purposes of this invention, the rate of vertical wicking is a reflection of the permeability of the material and therefore
schopnosti materiálu dodávat kapalinu do hydrogel tvořícího absorpčního polymeru nebo jiného osmotického absorbentů.the ability of the material to deliver liquid to a hydrogel-forming absorbent polymer or other osmotic absorbent.
Rychlost vertikálního vzlínání se stanovuje měřením doby potřebné k tomu, aby zbarvená zkušební kapalina (například syntetická moč) v zásobníku vzlínáním ve zkušebním pásku pěny specifikované velikosti dosáhla vzdálenosti 5 cm. Postup vertikálního vzlínání je popsán podrobněji v Části nazvané Zkušební metody v patentu US 5 387 207, ale provádí se při 31 °C namísto při 37 °C. Aby byly zvláště užitečné v absorpčních členech pro absorbování moči, budou zde používané pěpy s výhodou schopné zajistit vzlínání syntetické moči (65 + 5 dynů/cm) do výšky 5 cm do 15 minut. Výhodněji budou upřednostňované absorbenty pěny podle tohoto vynálezu zabezpečovat vzlínání syntetické moči do výšky 5 cm do 10 minut.The vertical wicking rate is determined by measuring the time required for a colored test liquid (e.g., synthetic urine) in a container to wick through a test strip of foam of a specified size to reach a distance of 5 cm. The vertical wicking procedure is described in more detail in the Test Methods Section of U.S. Patent No. 5,387,207, but is performed at 31°C instead of 37°C. To be particularly useful in absorbent members for absorbing urine, the foams used herein will preferably be capable of wicking synthetic urine (65 + 5 dynes/cm) to a height of 5 cm within 15 minutes. More preferably, the preferred foam absorbents of the present invention will provide wicking synthetic urine to a height of 5 cm within 10 minutes.
Test absorpční kapacity vertikálním vzlínáním měří množství zkušební kapaliny na gram absorpční pěny, která se ždržuje v každém jednom palci (2,54 cm) vertikální části vzorku pěny stejné standardní velikosti, který se používá při testu vertikální vzlínavosti. Takové stanovení se obecně provádí poté, co byl vzorek ponechán, aby v něm vzlínala zkušební kapalina do rovnovážného stavu (např. po dobu 18 hodin). Stejně jako vertikální test vzlínavosti, je i vertikální test absorpční kapacity vzlínáním popsán podrobněji v částí nazvané Zkušební metody v patentu US č. 5 387 207. Vysoké absorpční kapacity vertikálním vzlínáním ve velkých výškách jsou teoreticky ekvivalentní vysokým kapilárním sorpčním absorpčním kapacitám ve vysokých výškách. Protože zde použitelný listový tvar pěn je použitelný pro předchozí test a předchozí test je proveditelný snadněji a levněji, data z dřívějšího testu se doporučují jako prostředek k charakterizování tohoto důležitého parametru pěn podle vynálezu.The vertical wicking absorption capacity test measures the amount of test liquid per gram of absorbent foam that is retained in each one inch (2.54 cm) of vertical section of a foam sample of the same standard size used in the vertical wicking test. Such determination is generally made after the sample has been allowed to wick the test liquid to an equilibrium state (e.g., for 18 hours). Like the vertical wicking test, the vertical wicking absorption capacity test is described in more detail in the section entitled Test Methods in U.S. Patent No. 5,387,207. High vertical wicking absorption capacities at high altitudes are theoretically equivalent to high capillary sorption absorption capacities at high altitudes. Since the sheet-like shape of the foams used herein is applicable to the previous test and the previous test is easier and less expensive to perform, data from the previous test is recommended as a means of characterizing this important parameter of the foams of the invention.
Zatímco pěny s vysokým kapilárním sáním mohou být ve tvaru listu když jsou kombinovány s osmotickým absorbentem (např. hydrogel tvořícím absorpčním polymerem), u zvláště výhodného provedení bude polymerní pěna ve formě částic a bude smíchána s částicemi polymeru tvořícího hydrogel, aby se získala směs. Znamená to, že zatímco pěna může být zpočátku připravena ve tvaru listu, tyto listy se mohou přepracovat na částice pěny, které se potom zkombinují s polymerem tvořícím hydrogel. Jak to bylo popsáno výše, zde použitelné pěny a způsoby jejich přípravy jsou popsány podrobně v patentech US 5 387 207, US 5 650 222 a souběžně podaných patentových přihláškách US 09/042 429 a US 09/042 418. Pěnové částiceWhile high capillary suction foams may be in sheet form when combined with an osmotic absorbent (e.g., a hydrogel-forming absorbent polymer), in a particularly preferred embodiment, the polymeric foam will be in particulate form and will be mixed with particles of the hydrogel-forming polymer to form a mixture. That is, while the foam may initially be prepared in sheet form, these sheets may be processed into foam particles which are then combined with the hydrogel-forming polymer. As described above, foams useful herein and methods for their preparation are described in detail in U.S. Patents 5,387,207 , U.S. Patent Nos. 5,650,222 , and copending U.S. Patent Applications 09/042,429 and 09/042,418 . Foam Particles
mohou být připraveny tak, že se nejprve vytvoří list pěny podle toho co se popisuje v těchto odkazech a poté následuje mechanické zpracování pěny na částice požadovaných rozměrů, například převedením na prášek, rozřezáním, nasekáním atd. Pěnové částice mohou být alternativně připraveny přímo z emulze ve formě polymerních mikroperliček tak jak je to popsáno v patentech US 5 653 922 a US 5 583 162. Konkrétní provedení pro vytvoření směsí polymerní pěny a hydrogel tvořícího polymeru jsou probírány podrobněji níže.can be prepared by first forming a sheet of foam as described in these references and then mechanically processing the foam into particles of the desired dimensions, for example by powdering, cutting, chopping, etc. The foam particles can alternatively be prepared directly from an emulsion in the form of polymer microbeads as described in US Patents 5,653,922 and 5,583,162. Specific embodiments for forming blends of polymer foam and hydrogel-forming polymer are discussed in more detail below.
V rámci předmětného vynálezu bylo rovněž zjištěno, že pěny s velkou plochou povrchu když se používají jako dopravní médium pro dopravu kapaliny k osmotickému absorbentu, mohou popřípadě zahrnovat kapalinu tak, aby se zabezpečil zvýšený transfer moči do osmotického absorbentu úložného absorpčního členu. Předzvlhčující kapalina zčásti vyplní polymerní pěnu a aniž by to bylo spojováno s nějakou konkrétní teorií, má se za to, že se tak zvýší rychlost příjmu u pěny. V ideálním případě by měla být polymerní pěna zahrnující předzvlhčující kapalinu nebo kapaliny při skladování stabilní s dostatečně nízkou aktivitou vody, aby se zabránilo růstu mikroorganizmů a zabránilo ztrátám vody odpařováním a aby časem nemigrovala z pěny ven. Voda může být použita jako předzvlhčující kapalina k zabezpečení absorpčního výkonu, ale sama o sobě nemusí splňovat všechny požadavky.It has also been found within the scope of the present invention that foams with a large surface area, when used as a transport medium for transporting a liquid to an osmotic absorbent, can optionally include a liquid to provide increased transfer of urine to the osmotic absorbent of the storage absorbent member. The pre-wetting liquid partially fills the polymeric foam and, without being bound by any particular theory, it is believed that this increases the rate of uptake of the foam. Ideally, the polymeric foam comprising the pre-wetting liquid or liquids should be storage stable with a water activity sufficiently low to prevent the growth of microorganisms and to prevent water loss by evaporation and to not migrate out of the foam over time. Water can be used as a pre-wetting liquid to provide absorbent performance, but by itself may not meet all requirements.
B. Úložné absorpční členy zahrnující osmotický absorbent a materiály s velkou plochou povrchuB. Storage absorbent members including osmotic absorbent and high surface area materials
Jak to bylo uvedeno výše, u jednoho provedení budou úložné absorpční členy podle předmětného vynálezu zahrnovat osmotický absorbent, například absorpční polymer obsahující hydrogel a materiál s velkou plochou povrchu, který usnadňuje transport tělesných kapalin do osmotického absorbentu. U jednoho takového provedení bude materiál s velkou plochou povrchu ve formě hydrofilní polymerní pěny s velkou plochou povrchu, tak jak to bylo diskutováno výše. Jiné reprezentativní materiály použitelné při přípravě úložných absorpčních členů podle předmětného vynálezu jsou vlákna s velkou plochou povrchu, která jsou popsána podrobně níže. I když v úložných členech mohou být použity jiné osmotické absorbenty, dává se přednost absorpčním polymerům tvořícím hydrogel. Tyto materiály Jako takové jsou popsány podrobně.As noted above, in one embodiment, the storage absorbent members of the present invention will include an osmotic absorbent, such as an absorbent polymer comprising a hydrogel, and a high surface area material that facilitates the transport of body fluids into the osmotic absorbent. In one such embodiment, the high surface area material will be in the form of a high surface area hydrophilic polymer foam, as discussed above. Other representative materials useful in preparing the storage absorbent members of the present invention are high surface area fibers, which are described in detail below. While other osmotic absorbents may be used in the storage members, hydrogel-forming absorbent polymers are preferred. As such, these materials are described in detail.
1. Absorpční polymery tvořící hydrogel1. Absorbent hydrogel-forming polymers
a. Chemické složenía. Chemical composition
U jednoho výhodného provedení úložné absorpční členy podle předmětného vynálezu zahrnují nejméně jeden absorpční polymer tvořící hydrogel, také uváděný jako polymer tvořící hydrogel. Polymery tvořící hydrogel, které jsou použitelné u předmětného vynálezu, zahrnují řadu ve vodě nerozpustných, ale vodou nabobtnávajících polymerů, které jsou schopny absorbovat velká množství kapalin. Takové polymery tvořící hydrogel jsou v oboru dobře známy a kterýkoliv z těchto materiálů se dá použít v absorpčních členech s vysokým kapilárním sáním podle předmětného vynálezu.In one preferred embodiment, the storage absorbent members of the present invention comprise at least one hydrogel-forming absorbent polymer, also referred to as a hydrogel-forming polymer. The hydrogel-forming polymers useful in the present invention include a variety of water-insoluble but water-swellable polymers that are capable of absorbing large amounts of liquids. Such hydrogel-forming polymers are well known in the art, and any of these materials can be used in the high capillary suction absorbent members of the present invention.
Absorpční polymery tvořící hydrogel jsou také běžně uváděny jako materiály nazývané hydrokoloidy nebo superabsorbenty a mohou zahrnovat polysacharidy jako je karboxymetylový škrob, karboxymetylcelulóza a hydroxypropylcelulóza, neiontové typy, jako je polyvinylalkohol a polyvinylétery, kationtové typy jako je polyvinylpyridin, polyvinylmorfolin a Ν,Ν-dimetylaminoetyl- nebo Ν,Ν-dimetylaminopropylakryláty a metakryláty a jejich příslušné kvartémí soli. Absorpční polymery tvořící hydrogel, které se dají použít u předmětného vynálezu, zpravidla mají více aniontových funkčních skupin, jako jsou skupiny kyseliny sulfonové a typičtěji karboxyskupiny. Příklady polymerů vhodných pro použití v tomto případě zahrnují ty polymery, které jsou připraveny z polymerovatelných, nenasycených, kyselinu obsahujících monomerů. Takové monomery tedy zahrnují olefinicky nenasycené kyseliny a anhydridy, které obsahují nejméně jednu olefinickou dvojnou vazbu mezi dvěma uhlíky. Tyto monomery mohou konkrétněji být voleny z olefinicky nenasycených karboxylových kyselin a jejich anhydridů, olefinicky nenasycených sulfonových kyselin a jejich směsí. Jak je to uvedeno výše, povaha absorpčního polymeru vytvářejícího hydrogel není pro členy podle předmětného vynálezu kritická. Přesto může volba optimálního polymerního materiálu zvýšit výkonnostní parametry členů podle předmětného vynálezu. Následující popis vynálezu popisuje zvláště výhodné vlastnosti zde používaných absorpčních polymerů. Tyto vlastnosti by neměly být interpretovány jako omezení, ale spíše jen indikují pokrok, ke kterému došlo během několika minulých let v oblasti absorpčních polymerů.Absorbent hydrogel-forming polymers are also commonly referred to as materials called hydrocolloids or superabsorbents and may include polysaccharides such as carboxymethyl starch, carboxymethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, nonionic types such as polyvinyl alcohol and polyvinyl ethers, cationic types such as polyvinylpyridine, polyvinylmorpholine and N,N-dimethylaminoethyl or N,N-dimethylaminopropyl acrylates and methacrylates and their respective quaternary salts. Absorbent hydrogel-forming polymers that can be used in the present invention generally have multiple anionic functional groups such as sulfonic acid groups and more typically carboxy groups. Examples of polymers suitable for use herein include those polymers that are prepared from polymerizable, unsaturated, acid-containing monomers. Such monomers thus include olefinically unsaturated acids and anhydrides that contain at least one olefinic double bond between two carbons. These monomers may more particularly be selected from olefinically unsaturated carboxylic acids and their anhydrides, olefinically unsaturated sulfonic acids and mixtures thereof. As indicated above, the nature of the absorbent polymer forming the hydrogel is not critical to the members of the present invention. However, the selection of an optimal polymeric material can enhance the performance parameters of the members of the present invention. The following description of the invention describes particularly advantageous properties of the absorbent polymers used herein. These properties should not be interpreted as limitations, but rather are indicative of the progress that has been made in the field of absorbent polymers over the past few years.
« · · · · · ·· * * · · φ · ·· · · · • · · ··« · »« · · · · · ·· * * · · φ · ·· · · · • · · ··« · »
-25• · · · · · · · · · « · ·-25• · · · · · · · · · « · ·
Při přípravě zde uvedených absorpčních polymerů tvořících hydrogely rovněž mohou být zahrnuty některé monomery, které nejsou kyselinou, obvykle v malých množstvích. Takové nekyselinové monomery mohou zahrnovat například ve vodě rozpustné nebo ve vodě dispergovatelné estery monomerů obsahujících kyselinu, jakož i monomerů, které vůbec neobsahují žádné karboxylové nebo sulfonové kyselinové skupiny. K případným nekyselých monomerům mohou takto patřit monomery obsahující následující typy funkčních skupin: estery karboxylových kyselin nebo sulfonových kyselin, hydroxylové skupiny, amidové skupiny, aminové skupiny, nitrilové skupiny, skupiny kvartémí amonné soli, arylové skupiny (např. fenylové skupiny, jako jsou ty, které jsou odvozeny od styrenového monomeru). Tyto nekyselé monomery jsou dobře známé materiály a jsou popsány podrobněji například v patentech US 4 076 663 aUS4 062 817.In the preparation of the absorbent hydrogel-forming polymers disclosed herein, certain monomers that are not acids may also be included, usually in small amounts. Such non-acidic monomers may include, for example, water-soluble or water-dispersible esters of acid-containing monomers, as well as monomers that do not contain any carboxylic or sulfonic acid groups at all. Optional non-acidic monomers may thus include monomers containing the following types of functional groups: esters of carboxylic acids or sulfonic acids, hydroxyl groups, amide groups, amine groups, nitrile groups, quaternary ammonium salt groups, aryl groups (e.g., phenyl groups such as those derived from styrene monomer). These non-acidic monomers are well known materials and are described in more detail, for example, in U.S. Patents 4,076,663 and 4,062,817.
Monomery na bázi olefinicky nenasycené karboxylové kyseliny a anhydridů karboxylové kyseliny zahrnují akrylové kyseliny, přičemž k tomuto typu patří samotná kyselina akrylová, kyselina metakrylová, kyselina etakrylová, α-chlorakrylová kyselina, a-kyanoakrylová kyselina, β-metakrylová kyselina (krotonová kyselina), α-fenylakrylová kyselina, β-akryloxypropionová kyselina, sorbová kyselina, α-chlorosorbová kyselina, angeliková kyselina, skořicová kyselina, p-chloroskořicová kyselina, β-sterylakrylová kyselina, itakonová kyselina, citrakonová kyselina, mesakonová kyselina, glutakonová kyselina, akonitová kyselina, maleová kyselina, fumarová kyselina, trikarboxyetylen a maleinanhydrid.Monomers based on olefinically unsaturated carboxylic acids and carboxylic acid anhydrides include acrylic acids, of which this type includes acrylic acid itself, methacrylic acid, ethacrylic acid, α-chloroacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, β-methacrylic acid (crotonic acid), α-phenylacrylic acid, β-acryloxypropionic acid, sorbic acid, α-chlorosorbic acid, angelic acid, cinnamic acid, p-chlorocinnamic acid, β-sterylacrylic acid, itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, glutaconic acid, aconitic acid, maleic acid, fumaric acid, tricarboxyethylene, and maleic anhydride.
Olefinicky nenasycené monomery sulfonové kyseliny zahrnují alifatické nebo aromatické vinyl sulfonové kyseliny jako je vinyl sulfonová kyselina, allylsulfonová kyselina, vinyltoluensulfonová kyselina a styrensulfonová kyselina; akrylovou a metakrylovou sulfonovou kyselinu jako je sulfoetylakrylát, sulfoetylmetakrylát, sulfopropylakrylát, sulfopropylmetakrylát, 2-hydroxy-3-metakryloxypropylsulfonová kyselina a 2-akrylamid-2-metylpropansulfonová kyselina.Olefinically unsaturated sulfonic acid monomers include aliphatic or aromatic vinyl sulfonic acids such as vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, vinyl toluene sulfonic acid and styrene sulfonic acid; acrylic and methacrylic sulfonic acids such as sulfoethyl acrylate, sulfoethyl methacrylate, sulfopropyl acrylate, sulfopropyl methacrylate, 2-hydroxy-3-methacryloxypropyl sulfonic acid and 2-acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid.
Upřednostňované absorpční polymery tvořící hydrogel pro použití u předmětného vynálezu obsahují karboxyskupiny. Tyto polymery zahrnují hydrolyzované roubované kopolymery škrobu a akrylonitrilu, částečně zneutralizované hydrolyzované roubované kopolymery škrobu aPreferred absorbent hydrogel-forming polymers for use in the present invention contain carboxy groups. These polymers include hydrolyzed graft copolymers of starch and acrylonitrile, partially neutralized hydrolyzed graft copolymers of starch, and
-26akrylonitrilu, roubované kopolymery škrobu a kyseliny akrylové, částečně zneutralizované roubované kopolymery škrobu a kyseliny akrylové, zmýdelněné kopolymery vinylacetátu a akrylesteru, zhydrolyzované kopolymery akrylonitrilu nebo akrylamidů, mírně do sítě zesíťované polymery kterýchkoliv z výše uvedených kopolymerů, částečně zneutralizovanou polyakrylovou kyselinu a mírně do sítě zesíťované polymery částečně zneutralizované polyakrylové kyseliny. Tyto polymery mohou být použity buď samotné nebo ve formě směsi dvou nebo více různých polymerů. Příklady těchto polymemích materiálů jsou popsány v patentech US 3 661 875, US 4 076 663, US 4 093 776, US 4 666 983 a US 4 734 478.-26acrylonitrile, graft copolymers of starch and acrylic acid, partially neutralized graft copolymers of starch and acrylic acid, saponified copolymers of vinyl acetate and acrylic ester, hydrolyzed copolymers of acrylonitrile or acrylamides, slightly cross-linked polymers of any of the above copolymers, partially neutralized polyacrylic acid and slightly cross-linked polymers of partially neutralized polyacrylic acid. These polymers can be used either alone or in the form of a mixture of two or more different polymers. Examples of these polymeric materials are described in US Patents 3,661,875, US Patent 4,076,663, US Patent 4,093,776, US Patent 4,666,983 and US Patent 4,734,478.
Nejvíce upřednostňované polymerní materiály pro použití při výrobě absorpčních polymerů tvořících hydrogel jsou mírně do sítě zesíťované polymery částečně zneutralizovaných polyakrylových kyselin a jejich škrobově deriváty. Absorpční polymery tvořící hydrogel nejvýhodněji zahrnují od kolem 50 % do kolem 95 %, s výhodou kolem 75 % neutralizované, mírně do sítě zesíťované polyakrylové kyseliny (tj. póly(sodíumakrylát/ akrylově kyseliny)). Zesíťování do sítě ponechává polymer v podstatě ve vodě nerozpustný a z části určuje parametry absorpční kapacity a obsahu extrahovatelněho polymeru u absorpčních polymerů tvořících hydrogel. Procesy zesíťování těchto polymerů do sítě a typická síťovací činidla jsou popsána podrobněji v patentu US 4 076 663.The most preferred polymeric materials for use in the manufacture of absorbent hydrogel-forming polymers are slightly cross-linked polymers of partially neutralized polyacrylic acids and starch derivatives thereof. The absorbent hydrogel-forming polymers most preferably comprise from about 50% to about 95%, preferably about 75%, neutralized, slightly cross-linked polyacrylic acid (i.e., poly(sodium acrylate/acrylic acid)). Cross-linking leaves the polymer essentially water-insoluble and in part determines the absorbent capacity and extractable polymer content parameters of the absorbent hydrogel-forming polymers. The processes for cross-linking these polymers and typical cross-linking agents are described in more detail in U.S. Patent 4,076,663.
Zatímco absorpční polymer tvořící hydrogel je s výhodou jednoho typu (tj. homogenní), u předmětného vynálezu se dají rovněž použít směsi polymerů. U předmětného vynálezu se například dají použít směsi roubovaných kopolymerů škrobu a kyseliny akrylové a mírně do sítě zesíťované polymery částečně zneutralizované polyakrylové kyseliny.While the absorbent polymer forming the hydrogel is preferably of a single type (i.e., homogeneous), mixtures of polymers may also be used in the present invention. For example, mixtures of grafted starch-acrylic acid copolymers and slightly crosslinked partially neutralized polyacrylic acid polymers may be used in the present invention.
Polymerní složka tvořící hydrogel může také být ve formě iontoměničové směsi se smíšeným ložem zahrnující kationtoměničový hydrogel tvořící absorpční polymer a aniontoměničový hydrogel tvořící absorpční polymer. Takové iontoměničové směsi se smíšeným ložem jsou popsány například v patentových přihláškách US č. 09/003565, US č. 09/003905, US č. 09/003 918.The polymer component forming the hydrogel may also be in the form of a mixed bed ion exchange mixture comprising a cation exchange hydrogel forming absorbent polymer and an anion exchange hydrogel forming absorbent polymer. Such mixed bed ion exchange mixtures are described, for example, in patent applications U.S. No. 09/003565, U.S. No. 09/003905, U.S. No. 09/003918.
Absorpční polymery tvořící hydrogel, použitelné u tohoto vynálezu, mohou mít velikost, tvar anebo morfologii, která se mění v širokém rozsahu. Tyto polymery mohou být ve formě částic,The absorbent hydrogel-forming polymers useful in the present invention may have a wide range of size, shape, and/or morphology. These polymers may be in the form of particles,
27které nemají velký poměr největšího rozměru k nejmenšímu rozměru (např. granulí, prášků, agregátů částic, zesíťovaných agregátů částic a podobně a mohou být ve formě vláken, listů, fólií, pěn, vloček a podobně. Absorpční polymery tvořící hydrogel mohou také zahrnovat směsi s nízkými úrovní jednoho nebo více aditiv, jako například práškového křemičitanu, povrchově aktivních činidel, lepidla, pojiv a podobně. Složky v této směsi mohou být fyzikálně a nebo chemicky spojeny v takové formě, že složka polymeru tvořícího hydrogel a polymerního aditiva netvořícího hydrogel nejsou snadno fyzicky oddělitelné.27which do not have a large ratio of the largest dimension to the smallest dimension (e.g., granules, powders, particle aggregates, crosslinked particle aggregates, and the like) and may be in the form of fibers, sheets, films, foams, flakes, and the like. Absorbent hydrogel-forming polymers may also include mixtures with low levels of one or more additives, such as powdered silicate, surfactants, adhesives, binders, and the like. The components in this mixture may be physically and/or chemically associated in such a form that the hydrogel-forming polymer component and the non-hydrogel-forming polymer additive are not readily physically separable.
Absorpční polymery tvořící hydrogel mohou být v podstatě neporézní, tj. bez vnitřní porosity, nebo mít značnou vnitřní porositu.The absorbent polymers forming the hydrogel may be substantially non-porous, i.e., without internal porosity, or have significant internal porosity.
U částic jako jsou ty, které jsou popsány výše je velikost částic definována jako rozměr stanovovaný sítovou analýzou, takže například částice, která se udrží na testovacím sítu podle normy USA, které má otvory 710 mikronů (např. síto ě. 25 podle značení v USA) se považuje za mající velikost větší než 710 mikronů; částice, která projde skrz síto s otvory 710 mikronů a zůstane na sítu s otvory 500 mikronů (např. síto č. 35 podle značení v USA) se považuje za mající velikost částic mezi 500 a 710 pm a částice, která projde skrz síto s otvory 500 mikronů se považuje za mající velikost menši než 500 pm. Hmotnostní střední velikost částic daného vzorku částic absorpčního polymeru tvořícího hydrogel je definována jako ta velikost částic, která dělí vzorek na půl na hmotnostní bázi, tj. jedna polovina vzorku hmotnostně bude mít velikost částic menší než je hmotnostní střední velikost částic a jedna polovina vzorku bude mít velikost částic větší než je hmotnostní střední velikost. Standardní metoda vynášení velikosti částic do grafu, u které je kumulativní hmotnostní procento vzorku částic, které zůstaly nebo prošly danou velikostí ok síta vyneseno oproti velikosti otvorů síta na grafu četnosti, se zpravidla používá k stanovení hmotnostní střední velikosti částic, kdy 50 % hmotnostně neodpovídá velikosti otvoru testovacího síta podle normy USA. Tyto metody stanovení velikostí částic absorpčního polymeru tvořícího hydrogel jsou dále popsány v patentu US 5 061 259.For particles such as those described above, particle size is defined as the size determined by sieve analysis, so that, for example, a particle that is retained on a US standard test sieve having 710 micron openings (e.g., a No. 25 sieve as designated in the US) is considered to have a size greater than 710 microns; a particle that passes through a 710 micron sieve and remains on a 500 micron sieve (e.g., a No. 35 sieve as designated in the US) is considered to have a particle size between 500 and 710 microns, and a particle that passes through a 500 micron sieve is considered to have a size less than 500 microns. The weight median particle size of a given sample of hydrogel-forming absorbent polymer particles is defined as that particle size that divides the sample in half on a weight basis, i.e., one half of the sample by weight will have a particle size smaller than the weight median particle size and one half of the sample will have a particle size larger than the weight median particle size. The standard particle size plotting method, in which the cumulative weight percent of the sample of particles that remain or pass a given sieve size is plotted against the sieve opening size on a frequency plot, is typically used to determine the weight median particle size where 50% by weight does not correspond to the size of the test sieve opening according to the U.S. standard. These methods for determining the particle size of hydrogel-forming absorbent polymer particles are further described in U.S. Patent No. 5,061,259.
U částic absorpčních polymerů tvořících hydrogel, použitelných u tohoto vynálezu budou částice obecně v rozsahu velikostí od kolem 1 pm do kolem 2000 pm, výhodněji od kolem 20 pm do kolem 1000 pm. Hmotnostní střední velikost částic bude obecně od kolem 20 pm do kolemFor the hydrogel-forming absorbent polymer particles useful in the present invention, the particles will generally range in size from about 1 pm to about 2000 pm, more preferably from about 20 pm to about 1000 pm. The weight median particle size will generally be from about 20 pm to about
-281500 pm, výhodněji od kolem 50 pm do kolem 1000 pm, ještě výhodněji od kolem 50 pm do kolem 1000 pm a ještě výhodněji od kolem 100 pm do kolem 800 pm.-281500 pm, more preferably from about 50 pm to about 1000 pm, even more preferably from about 50 pm to about 1000 pm and even more preferably from about 100 pm to about 800 pm.
Tam, kde se u absorpčních členů podle předmětného vynálezu používají relativně vysoké koncentrace, například 40 % až 60 % hmotnostních nebo více, absorpčního polymeru tvořícího hydrogel, mohu být důležité i jiné vlastnosti absorpčního polymeru. U takových provedení mohou mít materiály jednu nebo více vlastností, popsaných v patentech US č. 5 562 646 a US 5 599 335.Where relatively high concentrations, e.g., 40% to 60% by weight or more, of the hydrogel-forming absorbent polymer are used in the absorbent members of the present invention, other properties of the absorbent polymer may be important. In such embodiments, the materials may have one or more of the properties described in U.S. Patent Nos. 5,562,646 and 5,599,335.
b. Způsoby výrobyb. Production methods
Základní absorpční polymer tvořící hydrogel může být vytvářen každým běžným způsobem. Typické a upřednostňované procesy výroby těchto polymerů jsou popsány v patentech US Reissue 32 649, US 4 666 983 a US 4 625 001.The basic absorbent polymer forming the hydrogel can be formed by any conventional method. Typical and preferred processes for the production of these polymers are described in U.S. Patents Reissue 32,649, U.S. Patent Nos. 4,666,983 and 4,625,001.
Upřednostňované způsoby vytváření základního absorpčního polymeru tvořícího hydrogel jsou ty, které zahrnují způsoby na bázi roztokové polymerace, kde roztokem je voda nebo jiné rozpouštědlo. Jak to bylo popsáno ve výše uvedeném US Reissue 32 649, vodná roztoková polymerace zahrnuje použití vodné reakční směsi k provádění polymerace. Vodná reakční směs je potom podrobena polymeračním podmínkám, které jsou postačující k výrobě směsi mírně do sítě zesíťováného polymeru, která je v postatě ve vodě nerozpustná. Hmota vytvořeného polymeru potom může být převedena na prášek nebo nasekána na jednotlivé částice.Preferred methods for forming the basic absorbent polymer forming the hydrogel are those involving solution polymerization methods, where the solution is water or other solvent. As described in the aforementioned US Reissue 32,649, aqueous solution polymerization involves using an aqueous reaction mixture to carry out the polymerization. The aqueous reaction mixture is then subjected to polymerization conditions sufficient to produce a slightly crosslinked polymer mixture that is substantially insoluble in water. The mass of polymer formed can then be powdered or chopped into individual particles.
Konkrétněji řečeno, způsob vodné roztokové polymerace na výrobu absorpčního polymeru tvořícího hydrogel zahrnuje přípravu vodné reakční směsi ve které se má provést polymerace. Jednou složkou takovéto reakční směsi je monomer, kteiý obsahuje kyselou skupinu, který bude tvořit základní řetězec absorpčního polymeru tvořícího hydrogel, který se má vyrobit. Reakční směs bude obecně zahrnovat kolem 100 dílů hmotnostních monomeru. Další složkou vodné reakční směsi je síťovací činidlo. Síť tvořící síťovací činidla, která se dají použít při vytváření absorpčního polymeru tvořícího hydrogel podle předmětného vynálezu, jsou popsána podrobněji ve výše uvedených patentech US Reissue 32 649, US 4 666 983 a US 4 625 001. Síť tvořící síťovací činidlo bude obecně přítomno ve vodné reakční směsi v množství od kolem 0,001 * · · · ·More specifically, the aqueous solution polymerization process for producing an absorbent hydrogel-forming polymer comprises preparing an aqueous reaction mixture in which the polymerization is to be carried out. One component of such reaction mixture is a monomer containing an acidic group which will form the backbone of the absorbent hydrogel-forming polymer to be produced. The reaction mixture will generally comprise about 100 parts by weight of monomer. Another component of the aqueous reaction mixture is a crosslinking agent. The network-forming crosslinking agents which can be used in the production of the absorbent hydrogel-forming polymer of the present invention are described in more detail in the aforementioned U.S. Reissue 32,649, U.S. 4,666,983 and U.S. 4,625,001. The network-forming crosslinking agent will generally be present in the aqueous reaction mixture in an amount of from about 0.001 * · · · ·
-29·· · ·· 9 9 9 99 9 9 9 molárních procent do kolem 5 molámích procent, vztaženo na 100 dílů hmotnostních monomeru). Další případnou složkou vodné reakční směsi bude volný radikálový iniciátor zahrnující například peroxidové sloučeniny jako jsou peroxodvojsírany sodné, draselné a amonné, kaprylylperoxid, benzoylperoxid, peroxid vodíku, kumendhydroperoxidy, terciální butyldiperftalát, terciální butylperbenzoát, peracetát sodný, perkarbonát sodný apod. Další případné složky vodné reakční směsi zahrnují různé nekyselé komonomery, včetně esterů esenciálních, nenasycených, kyselé funkční skupiny obsahujících monomerů nebo jiných komonomerů neobsahujících vůbec žádné funkční skupiny karboxylové nebo sulfonové kyseliny.-29·· · ·· 9 9 9 99 9 9 9 mole percent to about 5 mole percent, based on 100 parts by weight of monomer). Another optional component of the aqueous reaction mixture will be a free radical initiator including, for example, peroxide compounds such as sodium, potassium and ammonium persulfates, caprylyl peroxide, benzoyl peroxide, hydrogen peroxide, cumendhydroperoxides, tertiary butyl diperphthalate, tertiary butyl perbenzoate, sodium peracetate, sodium percarbonate, etc. Other optional components of the aqueous reaction mixture include various non-acidic comonomers, including esters of essential, unsaturated, acid functional group-containing monomers or other comonomers containing no carboxylic or sulfonic acid functional groups at all.
Vodná reakční směs je podrobena polymeračním podmínkám, které jsou postačující k vytvoření ve směsi v podstatě nerozpustných, ale ve vodě bobtnacích, hydrogel tvořících, absorpčních, mírně zesítěných polymerů. Polymerační podmínky jsou také probírány podrobněji ve třech výše uvedených patentech. Do těchto polymeračních podmínek obecně patří ohřev (tepelné aktivační techniky) na polymerační teplotu od kolem 0 °C do kolem 100 °C, výhodněji od kolem 5 °C do kolem 40 °C. Polymerační podmínky za kterých je vodná reakční směs udržována mohou zahrnovat například podrobení reakční směsi nebo jejich částí jakékoliv konvenční formě polymeračního aktivačního ozáření. Radioaktivní, elektronická, ultrafialová nebo elektromagnetická radiace jsou alternativou ke konvenčním polymeračním technikám.The aqueous reaction mixture is subjected to polymerization conditions sufficient to form substantially insoluble but water-swellable, hydrogel-forming, absorbent, slightly crosslinked polymers in the mixture. Polymerization conditions are also discussed in more detail in the three patents cited above. These polymerization conditions generally include heating (thermal activation techniques) to a polymerization temperature of from about 0°C to about 100°C, more preferably from about 5°C to about 40°C. The polymerization conditions under which the aqueous reaction mixture is maintained may include, for example, subjecting the reaction mixture or portions thereof to any conventional form of polymerization activation irradiation. Radioactive, electronic, ultraviolet, or electromagnetic radiation are alternatives to conventional polymerization techniques.
Kyselé funkční skupiny hydrogel tvořícího absorpčního polymeru, vytvořeného ve vodné reakční směsi jsou také s výhodou zneutralizovány. Neutralizace může být prováděna kterýmkoliv konvenčním způsobem, který vede k tomu, že nejméně 25 molárních procent a výhodněji nejméně kolem 50 procent celkového monomeru využitého k vytvoření polymeru z monomerů obsahujících kyselou skupinu je neutralizováno kationtem tvořícím sůl. K takovým kationtům, které vytvářejí sůl, patří například alkalické kovy, amonium, substituované amonium a aminy tak jak je to probíráno podrobněji ve výše uvedeném patentu US Reissue 32 649.The acidic functional groups of the hydrogel-forming absorbent polymer formed in the aqueous reaction mixture are also preferably neutralized. Neutralization can be carried out by any conventional method that results in at least 25 mole percent, and more preferably at least about 50 percent, of the total monomer used to form the polymer from monomers containing an acidic group being neutralized with a salt-forming cation. Such salt-forming cations include, for example, alkali metals, ammonium, substituted ammoniums, and amines as discussed in more detail in the aforementioned U.S. Patent Reissue 32,649.
Zatímco se dává přednost tomu, aby konkrétní verze hydrogel tvořícího absorpčního polymeru byly vyrobeny s použitím polymeračního procesu, který používá vodný roztok, je také možné provádět polymerační proces s použitím vícefázových polymeračních procesních technik, jako je inverzní emulzní polymerace nebo inverzní suspenzní polymerační postupy. U inverzní emulzníWhile it is preferred that particular versions of the hydrogel-forming absorbent polymer be made using a polymerization process that utilizes an aqueous solution, it is also possible to carry out the polymerization process using multi-phase polymerization process techniques, such as inverse emulsion polymerization or inverse suspension polymerization procedures. In the case of inverse emulsion polymerization,
polymerace nebo inverzních suspenzních polymeračních postupů je vodná reakční směs, tak jak je popsána výše, suspendována ve formě drobných kapiček v matrici ve vodě nemísitelného inertního organického rozpouštědla jako je cyklohexan. Výsledné částice hydrogel tvořícího absorpčního polymeru jsou obecně co do tvaru sférické. Inverzní suspenzní polymerační postupy jsou popsány podrobněji v patentech US 4 340 706, US 4 506 052 a US 4 735 987.polymerization or inverse suspension polymerization processes, the aqueous reaction mixture, as described above, is suspended in the form of small droplets in a matrix of a water-immiscible inert organic solvent such as cyclohexane. The resulting hydrogel-forming absorbent polymer particles are generally spherical in shape. Inverse suspension polymerization processes are described in more detail in U.S. Patents 4,340,706, 4,506,052, and 4,735,987.
Povrchové zesíťování zpočátku vytvořených polymerů je upřednostňovaný proces pro získání hydrogel tvořících absorpčních polymerů majících relativně vysoce porézní hydrogeíovou vrstvu (Porosity Hydrogel Layer, zkráceně PHL), schopnost činnosti za tlaku (Performance under Pressure, zkráceně PUP) a hodnoty vodivosti pro slaný roztok (Salině Flow Conductivity, zkráceně SFC), které mohou být výhodné v kontextu tohoto vynálezu. Vhodné obecné způsoby provádění povrchového zesíťování absorpčních polymerů tvořících hydrogel podle tohoto vynálezu jsou popsány v patentu US 4 541 871, zveřejněné PCT přihlášce WO 92/16565, zveřejněné PCT přihlášce WO 90/08789, zveřejněné PCT přihlášce WO 93/05080, patentech US 4 824 901, US 4 789 861, US 4 587 308, US 4 734 478, US 5 164 459, zveřejněné německé patentové přihlášce 4 020 780 a zveřejněné evropské patentové přihlášce 509 708. Viz rovněž patenty US 5 562 646 a US 5 599 335.Surface crosslinking of initially formed polymers is a preferred process for obtaining hydrogel-forming absorbent polymers having relatively high Porosity Hydrogel Layer (PHL), Performance under Pressure (PUP), and Saline Flow Conductivity (SFC) values that may be advantageous in the context of the present invention. Suitable general methods for performing surface crosslinking of the absorbent hydrogel-forming polymers of the present invention are described in U.S. Patent No. 4,541,871, PCT Published Application WO 92/16565, PCT Published Application WO 90/08789, PCT Published Application WO 93/05080, U.S. Patents Nos. 4,824,901, 4,789,861, 4,587,308, 4,734,478, 5,164,459, German Published Application No. 4,020,780, and European Published Application No. 509,708. See also U.S. Patents Nos. 5,562,646 and 5,599,335.
Částice absorpčního polymeru tvořící hydrogel, připravené podle tohoto vynálezu jsou zpravidla v podstatě suché. Termín v podstatě suché se zde používá tak, že znamená, že částice mají obsah kapaliny, zpravidla vody nebo jiný obsah roztoku menší než kolem 50 %, s výhodou menší než kolem 20 %, ještě výhodněji méně než kolem 10 % hmotnostních částic. Obsah kapaliny v částicích absorpčního polymeru tvořícího hydrogel je v rozsahu od kolem 0,01 % do kolem 5 % hmotnostních částic. Jednotlivé částice mohou být sušeny každým běžným způsobem, jako je ohřevem. Když jsou částice vytvořeny s použitím vodné reakční směsi, může být voda alternativně odstraněna z reakční směsi azeotropickou destilací. Vodná reakční směs obsahující polymer může být také upravena odvodňovacím rozpouštědlem jako je metanol. Lze také použít kombinace těchto sušících postupů. Odvodněná hmota polymeru může být pak nasekána nebo převedena na prášek, aby se vytvořily v podstatě suché částice absorpčního polymeru tvořícího hydrogel.The absorbent polymer hydrogel particles prepared according to the present invention are generally substantially dry. The term substantially dry is used herein to mean that the particles have a liquid content, typically water or other solute content, of less than about 50%, preferably less than about 20%, more preferably less than about 10% by weight of the particles. The liquid content of the absorbent polymer hydrogel particles is in the range of from about 0.01% to about 5% by weight of the particles. The individual particles can be dried by any conventional method, such as heating. When the particles are formed using an aqueous reaction mixture, water can alternatively be removed from the reaction mixture by azeotropic distillation. The aqueous reaction mixture containing the polymer can also be treated with a dewatering solvent such as methanol. Combinations of these drying methods can also be used. The dewatered polymer mass can then be chopped or powdered to form substantially dry absorbent polymer hydrogel particles.
2. Materiály s velkou plochou povrchu2. Materials with a large surface area
Co se týče úložných absorpčních členů podle předmětného vynálezu, tyto členy zahrnují osmotický absorbent (například absorpční polymery tvořící hydrogel) a člen také zahrnuje materiál s velkou plochou povrchu. Je to tento materiál s velkou plochou povrchu, který poskytuje, buď sám nebo v kombinaci absorpčním polymerem tvořícím hydrogel, členy s vysokou absorpční kapacitou kapilární sorpcí. Jak to bylo zde uvedeno, materiály s velkou plochou povrchu jsou popsány nejméně z jednoho ohledu na základě své absorpční kapacity kapilární sorpcí, měřené bez polymeru tvořícího hydrogel nebo nějakého jiného případného materiálu obsaženého v konkrétním úložném absorpčním členu, jako jsou adheziva, pojící činidla atd. Zjišťuje se, že materiály mající velikou plochu povrchu mohou mít schopnost přijímat při velmi vysokých sacích výškách, například 100 cm nebo výše. Umožňuje to, aby materiály s velkou plochou povrchu zabezpečovaly jednu nebo obě následující funkce: (1) kapalinovou kapilární cestu pro osmotické absorbenty anebo (2) další absorpční kapacitu. Zatímco tedy materiály s velkou plochou povrchu mohou být popsány pomocí jejich plochy povrchu na hmotnost nebo objem, v předmětné přihlášce se alternativně používá absorpčních kapacit kapilární sorpcí k popisu materiálu majícího velký povrch, protože absorpční kapacita kapilární sorpcí je parametr funkčnosti, který bude dodávat absorpčním členům podle tohoto vynálezu požadované sací schopnosti k zabezpečení zlepšených absorpčních výrobků. Má se za to, že určité materiály s velkou plochou povrchu, například skelná mikrovlákna, nebudou samy o sobě vykazovat zvláště vysokou absorpční kapacitu kapilární sorpcí při všech výškách, zejména velmi vysokých výškách, například 100 cm a výše. Přesto takové materiály mohou zabezpečovat požadovanou kapalinovou kapilární cestu pro absorpční polymer tvořící hydrogel nebo jiný osmotický absorbent k zabezpečení požadovaných absorpčních kapacit kapilární sorpcí i při relativně vysokých výškách když jsou kombinovány s polymerem tvořícím hydrogel nebo jiným osmotickým absorbentem.With respect to the storage absorbent members of the present invention, such members include an osmotic absorbent (e.g., hydrogel-forming absorbent polymers) and the member also includes a high surface area material. It is this high surface area material that provides, either alone or in combination with the hydrogel-forming absorbent polymer, members with high capillary sorption absorbent capacity. As noted herein, high surface area materials are described in at least one respect based on their capillary sorption absorbent capacity, measured without the hydrogel-forming polymer or any other optional materials included in a particular storage absorbent member, such as adhesives, binding agents, etc. It is recognized that materials having a high surface area may have the ability to absorb at very high suction heights, such as 100 cm or higher. This allows the high surface area materials to provide one or both of the following functions: (1) a liquid capillary path for the osmotic absorbents and/or (2) additional absorbent capacity. Thus, while materials with a high surface area may be described by their surface area per mass or volume, the present application alternatively uses capillary sorption absorptive capacities to describe a material having a high surface area, since capillary sorption absorptive capacity is a performance parameter that will provide the absorbent members of the present invention with the desired wicking capabilities to provide improved absorbent products. It is believed that certain materials with a high surface area, such as glass microfibers, will not by themselves exhibit particularly high capillary sorption absorptive capacities at all heights, particularly very high heights, such as 100 cm and above. However, such materials may provide the desired liquid capillary pathway for an absorbent hydrogel-forming polymer or other osmotic absorbent to provide the desired capillary sorption absorptive capacities even at relatively high heights when combined with a hydrogel-forming polymer or other osmotic absorbent.
U úložných absorpčních členů podle předmětného vynálezu bude použitelný každý materiál mající dostatečnou absorpční kapacitu kapilární sorpcí když se používá v kombinaci s absorpčním polymerem tvořícím hydrogel nebo jiným osmotickým absorbentem. V tomto ohledu termín materiál s velkou plochou povrchu označuje každý materiál, který vykazuje sámAny material having sufficient absorbent capacity by capillary sorption when used in combination with an absorbent hydrogel-forming polymer or other osmotic absorbent will be useful in the storage absorbent members of the present invention. In this regard, the term high surface area material refers to any material that exhibits, by itself,
o sobě, tj. měřeno bez osmotického absorbentu nebo jiného případného materiálu tvořícího úložný absorpční člen, jednu nebo více z následujících absorpčních kapacit kapilární sorpcí: (1) absorpční kapacitu kapilární sorpcí nejméně kolem 2 g/g při sací výšce 100 cm, s výhodou nejméně kolem 3 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 4 g/g a ještě výhodněji s výhodou nejméně kolem 6 g/g při výšce 100 cm; (2) absorpční kapacitu kapilární sorpcí ve výšce 35 cm nejméně kolem 5 g/g, s výhodou nejméně kolem 8 g/g, výhodněji nejméně kolem 12 g/g; (3) absorpční kapacitu kapilární sorpcí ve výšce 50 cm nejméně kolem 4 g/g, s výhodou nejméně kolem 7 g/g, výhodněji nejméně kolem 9 g/g; (4) absorpční kapacitu kapilární sorpcí ve výšce 140 cm nejméně kolem 1 g/g, s výhodou nejméně kolem 2 g/g, výhodněji nejméně kolem 3 g/g, ještě výhodněji nejméně kolem 5 g/g; nebo (5) absorpční kapacitu kapilární sorpcí ve výšce 200 cm nejméně kolem 1 g/g, s výhodou nejméně kolem 2 g/g, výhodněji nejméně kolem 3 g/g a ještě výhodněji nejméně kolem 5 g/g.by itself, i.e. measured without the osmotic absorbent or other optional material forming the storage absorbent member, one or more of the following capillary sorption absorption capacities: (1) a capillary sorption absorption capacity of at least about 2 g/g at a suction height of 100 cm, preferably at least about 3 g/g, even more preferably at least about 4 g/g and even more preferably at least about 6 g/g at a height of 100 cm; (2) a capillary sorption absorption capacity at a height of 35 cm of at least about 5 g/g, preferably at least about 8 g/g, more preferably at least about 12 g/g; (3) a capillary sorption absorption capacity at a height of 50 cm of at least about 4 g/g, preferably at least about 7 g/g, more preferably at least about 9 g/g; (4) an absorption capacity by capillary sorption at a height of 140 cm of at least about 1 g/g, preferably at least about 2 g/g, more preferably at least about 3 g/g, even more preferably at least about 5 g/g; or (5) an absorption capacity by capillary sorption at a height of 200 cm of at least about 1 g/g, preferably at least about 2 g/g, more preferably at least about 3 g/g, and even more preferably at least about 5 g/g.
U jednoho provedení bude mít materiál s velkou plochou povrchu vláknitý charakter. Dále je uváděn jako vlákna s velkou plochou povrchu. Tím se získá vláknitý pás nebo vláknitá matrice když je kombinována s absorpčním polymerem, který tvoří hydrogel nebo jiným osmotickým absorbentem. Alternativně bude u zvláště upřednostňovaného provedení materiál s velkou plochou povrchu hydrofilní polymerní pěna s otevřenými buňkami, která se dále nazývá polymerní pěny s velkou plochou povrchu nebo obecněji polymerní pěny. Tyto materiály jsou podrobně popsány výše.In one embodiment, the high surface area material will be fibrous in nature. Hereinafter referred to as high surface area fibers. This results in a fibrous web or fibrous matrix when combined with an absorbent polymer that forms a hydrogel or other osmotic absorbent. Alternatively, in a particularly preferred embodiment, the high surface area material will be a hydrophilic, open-celled polymeric foam, hereinafter referred to as high surface area polymeric foams or more generally polymeric foams. These materials are described in detail above.
Vlákna s velkou plochou povrchu, použitelná u tohoto vynálezu zahrnují ta vlákna, která se objevují v přírodě (upravená nebo neupravená), jakož i synteticky vyrobená vlákna. Vlákna s velkou plochou povrchu mají plochy povrchu mnohem větší než vlákna zpravidla používaná v absorpčních výrobcích, jako jsou vlákna z dřevité buničiny. Vlákna s velkou plochou povrchu podle předmětného vynálezu budou s výhodou hydrofilní. Tak jak je zde termín hydrofilní používán, popisuje vlákna nebo povrchy vláken, které jsou zvlhčitelné vodnými kapalinami, například vodnými tělními kapalinami, které jsou uloženy na těchto vláknech. Hydrofilnost a zvlhčitelnost jsou zpravidla definovány pomocí styčného úhlu a povrchového napětí příslušných kapalin a pevných látek. Podrobně je to probíráno v publikaci Americké chemické společnosti (American Chemical Society) s názvem Styčný úhel, zvlhčitelnost a adheze (Contact Angle, Wettability and Adhesion), vydané Robertem F. Gouldem (Copyright 1964). Vlákno neboHigh surface area fibers useful in the present invention include those fibers that occur in nature (treated or untreated) as well as synthetically produced fibers. High surface area fibers have surface areas much greater than fibers typically used in absorbent products, such as wood pulp fibers. The high surface area fibers of the present invention will preferably be hydrophilic. As used herein, the term hydrophilic describes fibers or fiber surfaces that are wettable by aqueous liquids, such as aqueous body fluids, deposited on the fibers. Hydrophilicity and wettability are generally defined in terms of the contact angle and surface tension of the respective liquids and solids. This is discussed in detail in the American Chemical Society publication Contact Angle, Wettability and Adhesion, edited by Robert F. Gould (Copyright 1964). A fiber or
povrch vlákna se považuje za zvlhčené kapalinou, tj. za hydrofilní, když buď styčný úhel mezi kapalinou a vláknem nebo jeho povrch je menší než 90° nebo když má kapalina tendenci rozšiřovat se spontánně napříč povrchu vlákna, přičemž oba stavy se normálně vyskytují současně. Naproti tomu vlákno nebo povrch se považuje za hydrofobní jestliže je styčný úhel větší než 90° a kapalina se nerozšiřuje samovolně napříč povrchu vlákna. Hydrofilní charakter vláken, které se zde dají použít může být vláknu vrozený nebo mohou být vlákna přírodně hydrofobní vlákna, která jsou upravena tak, aby se stala hydrofilní. Materiály a způsoby dosažení hydrofilní povahy u přirozeně hydrofobní ch vláken jsou dobře známy.The surface of a fiber is considered to be wetted by a liquid, i.e., hydrophilic, when either the contact angle between the liquid and the fiber or its surface is less than 90° or when the liquid tends to spread spontaneously across the surface of the fiber, both conditions normally occurring simultaneously. In contrast, the fiber or surface is considered to be hydrophobic if the contact angle is greater than 90° and the liquid does not spread spontaneously across the surface of the fiber. The hydrophilic character of the fibers that can be used herein may be inherent in the fiber or the fibers may be naturally hydrophobic fibers that have been modified to become hydrophilic. Materials and methods for achieving hydrophilicity in naturally hydrophobic fibers are well known.
Zde použitelná vlákna s velkou plochou povrchu budou mít specifické plochy povrchu pro kapilární sání ve stejném rozsahu jako polymerní pěny popsané níže. Zpravidla ale vlákna s velkou plochou povrchu jsou charakterizována pomocí plochy povrchu BET.The high surface area fibers useful herein will have specific surface areas for capillary suction in the same range as the polymer foams described below. However, high surface area fibers are typically characterized by BET surface area.
Zde použitelná vlákna s velkou plochou povrchu zahrnují skelná mikrovlákna jako je například skelná vata, která je k dostání od Evanite Fiber Corp. (Corvallis, OR, USA). Zde použitelná skelná mikrovlákna budou mít zpravidla průměry vláken ne větší než kolem 0,8 pm, výhodněji od kolem 0,1 pm do kolem 0,7 pm. Tato vlákna budou mít plochy povrchu nejméně kolem 2 m2/g, výhodněji nejméně kolem 3 m2/g. Zpravidla bude plocha povrchu skelných mikrovláken od asi 2 m2/g do asi 15 m2/g. Representativní skelná mikrovlákna pro předmětné použití jsou taková, která jsou k dostání u firmy Evanite Fiber Corp. jako skelná vlákna typu 104, která mají jmenovitý průměr vláken kolem 0,5 pm. Tato skelná mikrovlákna mají vypočtenou plochu povrchu kolem 3,1 m2/g.High surface area fibers useful herein include glass microfibers such as glass wool, which is available from Evanite Fiber Corp. (Corvallis, OR, USA). Glass microfibers useful herein will typically have fiber diameters of no greater than about 0.8 pm, more preferably from about 0.1 pm to about 0.7 pm. These fibers will have surface areas of at least about 2 m 2 /g, more preferably at least about 3 m 2 /g. Typically, the surface area of glass microfibers will be from about 2 m 2 /g to about 15 m 2 /g. Representative glass microfibers for the present use are those available from Evanite Fiber Corp. as Type 104 glass fibers, which have a nominal fiber diameter of about 0.5 pm. These glass microfibers have a calculated surface area of about 3.1 m 2 /g.
Dalšími zde použitelnými vlákny s velkou plochou povrchu jsou fibrilovaná vlákna z acetátové celulózy. Tato vlákna (zde uváděná jako vlákénka mají velkou plochu povrchu ve srovnání s vlákny odvozenými od celulózy, které se běžně využívají v oboru absorpčních výrobků. Taková vlákénka mají oblasti o velmi malém průměru, takovém, že jejich šířka velikosti částic je zpravidla od kolem 0,5 do kolem 5 pm. Tato vlákénka zpravidla mají plochu povrchu kolem 20 m2/g. Reprezentativní vlákénka zde použitelná jako materiály s velkou plochou povrchu jsou k dostání od firmy Hoechst Celanese Corp. (Charlotte, NC, USA) jako vlákénka z acetátové celulózy nazývaná Fibrets®. Tato vlákénka se podrobně probírají, včetně jejich fyzikálních vlastností a způsobů jejich výroby v publikaci Vlákénka z acetátové celulózy: FibrilovanáOther high surface area fibers useful herein are fibrillated cellulose acetate fibers. These fibers (referred to herein as fibrils) have a high surface area compared to cellulose-derived fibers commonly used in the absorbent products industry. Such fibrils have very small diameter regions such that their particle size range is typically from about 0.5 to about 5 pm. These fibrils typically have a surface area of about 20 m 2 /g. Representative fibers useful herein as high surface area materials are available from Hoechst Celanese Corp. (Charlotte, NC, USA) as cellulose acetate fibers called Fibrets®. These fibers are discussed in detail, including their physical properties and methods of making them, in Cellulose Acetate Fibers: Fibrillated
• ·• ·
-34buničina s velkou plochou povrchu (Cellulose Acetate Fibrets: A Fibrillated Pulp With High Surface Area, Smith, J. Ίζ.,Ταρρΐ Journal, prosinec 1988, str. 237, a v patentu US 5 486 410.-34Cellulose Acetate Fibrets: A Fibrillated Pulp With High Surface Area, Smith, J. Ίζ.,Ταρρΐ Journal, December 1988, p. 237, and in US Patent 5,486,410.
Navíc k těmto vláknům bude odborníkovi v oboru zřejmé, že se dají i jiná vlákna, dobře známá v oboru, modifikovat tak, aby měla velikou plochu povrchu a dala se použít u předmětného vynálezu. Reprezentativní vlákna, která se dají upravit k dosažení velkých ploch povrchu, požadovaná u předmětného vynálezu, jsou popsána v patentu US 5 599 335, supra (viz zejména sloupce 21 až 24).In addition to these fibers, it will be apparent to one skilled in the art that other fibers well known in the art can be modified to have a high surface area and be used in the present invention. Representative fibers that can be modified to achieve the high surface areas required by the present invention are described in U.S. Patent 5,599,335, supra (see particularly columns 21-24).
Bez ohledu na povahu použitých vláken s velkou plochou povrchu, budou vlákna a osmotický absorbent před kombinací diskrétní materiály. Tak jak je zde používán znamená termín diskrétní to, že vlákna s velkou plochou povrchu a osmotické absorbenty jsou oba vytvořeny před tím, než jsou zkombinovány k vytvoření úložného absorpčního členu. Jinými slovy, vlákna s velkou plochou povrchu nejsou vytvořena následně po smíchání s osmotickým absorbentem, například absorpčním polymerem tvořícím hydrogel, ani není osmotický absorbent vytvořen po kombinaci s vlákny s velkou plochou povrchu. Zkombinování jednotlivých diskrétních složek zabezpečuje, že vlákna s velkou plochou povrchu budou mít žádoucí morfologii a ještě důležitější je, že budou mít požadovanou plochu povrchu.Regardless of the nature of the high surface area fibers used, the fibers and the osmotic absorbent will be discrete materials prior to combination. As used herein, the term discrete means that the high surface area fibers and the osmotic absorbent are both formed prior to being combined to form the storage absorbent member. In other words, the high surface area fibers are not formed subsequent to mixing with the osmotic absorbent, such as an absorbent polymer forming a hydrogel, nor is the osmotic absorbent formed subsequent to combination with the high surface area fibers. Combining the individual discrete components ensures that the high surface area fibers will have the desired morphology and, more importantly, that they will have the desired surface area.
C. Případné další složky a materiályC. Other components and materials, if any
Úložné absorpční členy podle tohoto vynálezu mohou zahrnovat další případné složky, které mohou být přítomny v absorpčních pásech. Například může být umístěn ztužující mul do úložného absorpčního členu nebo mezi příslušné absorpční Členy absorpčního jádra. Takovéto vyztužující muly by měly mít takové uspořádání, aby netvořily mezipovrchové bariéry pro transfer kapaliny, zejména jestliže se umístí mezi příslušné absorpční členy absorpčního jádra. Navíc se dá použít několik pojiv k zabezpečení celistvosti absorpčního jádra za sucha i za vlhka anebo absorpčního úložného členu samotného. K zabezpečení vazeb mezi materiály s velkou plochou povrchu a osmotickým absorpčním materiálem se dají použít zejména hydrofilní lepící vlákna. Je to zejména kritické u částicových materiálů s velkou plochou povrchu. Dává se přednost tomu, aby množství použitého pojivá bylo co nejmenší, aby se nezhoršovaly kapilární sorpční vlastnosti absorpčního členu, ale odborníkovi v oboru bude zřejmé, že existují takéThe storage absorbent members of the present invention may include other optional components that may be present in the absorbent webs. For example, a reinforcing mesh may be placed in the storage absorbent member or between the respective absorbent members of the absorbent core. Such reinforcing meshes should be arranged so as not to form interfacial barriers to liquid transfer, particularly when placed between the respective absorbent members of the absorbent core. In addition, several binders may be used to ensure the integrity of the absorbent core in both dry and wet conditions, or of the absorbent storage member itself. In particular, hydrophilic adhesive fibers may be used to ensure the bonds between the high surface area materials and the osmotic absorbent material. This is particularly critical for particulate materials with high surface area. It is preferred that the amount of binder used be as small as possible so as not to impair the capillary sorption properties of the absorbent member, but it will be apparent to those skilled in the art that there are also
pojiva, která mohou zvyšovat kapilární sorpční vlastnosti absorpčního členu jako jsou zvlákněné hydrofílní lepící materiály s dostatečně velikou plochou povrchu. V tomto případě může hydrofílní lepící materiál s velkou plochou povrchu zabezpečovat jak funkci manipulace s kapalinou, tak fimkci integrity v jednom materiálu. Rovněž příslušný absorpční člen nebo celé absorpční jádro mohou být zabalené v listu, který je propustný pro kapalinu, jako je list hedvábného papíru, aby se zabránilo v pohybu volným částicím absorpčního polymeru pokud přitom není narušena kapilární kontinuita.binders that can enhance the capillary sorption properties of the absorbent member, such as spunbond hydrophilic adhesives with a sufficiently large surface area. In this case, the hydrophilic adhesive with a large surface area can provide both a liquid handling function and an integrity function in one material. Also, the respective absorbent member or the entire absorbent core can be wrapped in a sheet that is permeable to liquid, such as a sheet of tissue paper, to prevent the movement of free particles of the absorbent polymer while not disrupting capillary continuity.
Jiné případné složky, které se dají zahrnout, jsou materiály kontrolující pachy materiálů obsahujících fekálie atd. Každý absorpční člen zahrnující částicový osmotický absorbent nebo materiál s velkou plochou povrchu nebo celé absorpční jádro také mohou být zabaleny v listu z materiálu propustného pro kapalinu, jako je list hedvábného papíru, aby se zabránilo v pohybu volným částicím absorpčního polymeru.Other optional components that can be included are materials that control odors of fecal-containing materials, etc. Each absorbent member comprising a particulate osmotic absorbent or high surface area material, or the entire absorbent core, can also be wrapped in a sheet of liquid-permeable material, such as a sheet of tissue paper, to prevent movement of loose particles of absorbent polymer.
IV. Jiné materiály a vlastnosti úložného absorpčního členuIV. Other materials and properties of the storage absorbent member
Úložné absorpční členy s vysokou absorpční kapacitou kapilárním sáním podle předmětného vynálezu fungují jako členy na uložení kapaliny v absorpčním jádru. Principiální funkcí takových členů na uložení kapaliny je absorbovat vypouštěnou tělesnou kapalinu bud’ přímo nebo z jiných absorpčních členů (např. členy na příjem a distribuci kapaliny) a potom uchovávají takovou kapalinu i když jsou vystaveny tlakům, které se normálně vyskytují jako výsledek pohybů nositele. Je třeba tomu rozumět ale tak, že tyto absorpční členy mohou sloužit k jiným funkcím než je ukládání kapaliny.The high-capacity capillary suction absorbent storage members of the present invention function as liquid storage members within an absorbent core. The principal function of such liquid storage members is to absorb discharged body fluid either directly or from other absorbent members (e.g., liquid acquisition and distribution members) and then retain such fluid even when subjected to pressures normally encountered as a result of wearer movement. It is to be understood, however, that such absorbent members may serve functions other than liquid storage.
U těch upřednostňovaných provedení, kde je použit osmotický absorbent, může se množství absorpčního polymeru tvořícího hydrogel nebo jiného osmotického absorbentů obsaženého v úložném absorpčním členu výrazně měnit. Koncentrace osmotického absorbentů se může dále uvnitř daného členu měnit. Jinými slovy může mít člen oblasti s relativně vyšší a relativně nižšími koncentracemi osmotického absorbentů.In those preferred embodiments where an osmotic absorbent is used, the amount of hydrogel-forming absorbent polymer or other osmotic absorbent contained in the storage absorbent member may vary significantly. The concentration of the osmotic absorbent may further vary within a given member. In other words, the member may have regions of relatively higher and relatively lower concentrations of the osmotic absorbent.
Aniž by to bylo spojováno s nějakou teorií, má se za to, že minimální množství materiálu s velkou plochou povrchu smíchané s polymerem tvořícím hydrogel nebo jiným osmotickýmWithout wishing to be bound by theory, it is believed that a minimal amount of a high surface area material mixed with a hydrogel-forming polymer or other osmotic
absorpčním materiálem musí postačovat k vyplnění meziprostorů mezi částicemi absorpčního polymeru tvořícího hydrogel nebo jiného absorbentu do takového funkčního stupně v suchém a vlhkém stavu, že se zabezpečí kapilární kontinuita a dostatečný tok kapaliny do absorpčního polymeru tvořícího hydrogel.The absorbent material must be sufficient to fill the interstices between the particles of the absorbent hydrogel-forming polymer or other absorbent to such a functional degree in the dry and wet state that capillary continuity and sufficient liquid flow into the absorbent hydrogel-forming polymer are ensured.
U těch upřednostňovaných provedení, kde je osmotický absorbent ve formě absorpčního polymeru tvořícího hydrogel, je při měření koncentrace v dané oblasti absorpčního členu použito hmotnostní procento absorpčního polymeru tvořícího hydrogel vůči kombinované hmotnosti absorpčního polymeru tvořícího hydrogel a všech ostatních složek (například vláken, polymerních pěn atd ), které jsou přítomné v oblasti obsahující polymer tvořící hydrogel. Maje toto na mysli, koncentrace hydrogel tvořících absorpčních polymerů v dané oblasti absorpčního členu podle tohoto vynálezu může být nejméně kolem 50 %, výhodněji nejméně kolem 60 %, ještě výhodněji kolem 70 %, ještě výhodněji kolem 80 % a nejvýhodněji kolem 90 % celkové hmotnosti absorpčního členu. Podobné rozsahy přicházejí v úvahu i tam, kde se použije jiný osmotický absorbent.In those preferred embodiments where the osmotic absorbent is in the form of a hydrogel-forming absorbent polymer, the concentration in a given area of the absorbent member is measured as a weight percentage of the hydrogel-forming absorbent polymer relative to the combined weight of the hydrogel-forming absorbent polymer and all other components (e.g., fibers, polymer foams, etc.) present in the area containing the hydrogel-forming polymer. With this in mind, the concentration of hydrogel-forming absorbent polymers in a given area of the absorbent member of the present invention may be at least about 50%, more preferably at least about 60%, even more preferably about 70%, even more preferably about 80%, and most preferably about 90% of the total weight of the absorbent member. Similar ranges are contemplated where other osmotic absorbents are used.
Bez ohledu na skutečnost, že oblasti úložného absorpčního členu mohou zahrnovat relativně vysoké koncentrace absorpčního polymeru tvořícího hydrogel nebo jiný absorpční polymer, kde je materiál s velkou plochou povrchu svou povahou vláknitý, bude člen zahrnovat na agregátní bázi (tj. na bázi celkové hmotnosti vláken s velkým povrchem, používaných u členu, dělené celkovou hmotností absorpčního členu krát 100 %) činící nejméně kolem 25 % hmotnostních vláken s velkou plochou povrchu. Má se za to, že dolní mez kolem 25 % vláken je nutná k dosažení nutného požadovaného kapilárního sání u absorpčního členu. Úložné absorpční členy budou s výhodou zahrnovat nejméně kolem 30 % hmotnostních, výhodněji nejméně kolem 35 % hmotnostních vláken s velkou plochou povrchu. Absorpční člen podle předmětného vynálezu bude zpravidla zahrnovat na agregátní bázi od kolem 25 % do kolem 90 % hmotnostních, výhodněji od kolem 30 % do kolem 85 % hmotnostních, ještě výhodněji od kolem 35 % do kolem 80 % hmotnostních vláken s velkou plochou povrchu.Notwithstanding the fact that the storage areas of the absorbent member may include relatively high concentrations of the absorbent polymer forming the hydrogel or other absorbent polymer, where the high surface area material is fibrous in nature, the member will include on an aggregate basis (i.e., based on the total weight of the high surface area fibers used in the member divided by the total weight of the absorbent member times 100%) at least about 25% by weight of the high surface area fibers. It is believed that a lower limit of about 25% fibers is necessary to achieve the necessary desired capillary suction of the absorbent member. Storage absorbent members will preferably include at least about 30% by weight, more preferably at least about 35% by weight of the high surface area fibers. The absorbent member of the present invention will typically comprise, on an aggregate basis, from about 25% to about 90% by weight, more preferably from about 30% to about 85% by weight, even more preferably from about 35% to about 80% by weight of high surface area fibers.
U těch provedení, kde materiál s velkou plochou povrchu je polymerní pěna, budou absorpční členy s výhodou zahrnovat nejméně kolem 1 % hmotnostního (na agregátní bázi) polymerní pěny. Má se za to, že schopnost použít velmi nízké úrovně polymerní pěny ve srovnání s • · > ♦In those embodiments where the high surface area material is a polymeric foam, the absorbent members will preferably include at least about 1% by weight (on an aggregate basis) of polymeric foam. It is believed that the ability to use very low levels of polymeric foam compared to • · > ♦
-37Φ ·· ·· · · • * · • · · • · 9 ··· ·· množstvím vláken s velkou plochou povrchu, o nichž se pojednává výše, je dána různými faktory, včetně velmi nízké hustoty těchto pěn, tím, že pěny mají otevřené buňky, že samotné pěny přispívají k celkové absorpční kapacitě a podobně. Úložný absorpční člen bude s výhodou zahrnovat nejméně kolem 10% hmotnostních, výhodněji nejméně kolem 15% hmotnostních, ještě výhodněji nejméně kolem 20 % hmotnostních polymerní pěny. Takové úložné absorpční členy budou zahrnovat od kolem 1 % do kolem 98 % hmotnostních, typičtěji od kolem 10 % do kolem 90 % hmotnostních, ještě typičtěji od kolem 15 % do kolem 85 % hmotnostních, ještě výhodněji od kolem 20% do kolem 80% a ještě výhodněji od kolem 20% do kolem 50% hmotnostních polymerního pěnového materiálu. Jak je to popsáno výše, jsou tyto rozsahy hmotnostních procent vztaženy na celkové hmotnosti příslušných materiálů v úložném absorpčním členu. Má se za to, že oblasti úložného absorpčního členu mohou obsahovat větší a menší množství materiálů.-37Φ ·· ·· · · • * · · · · • · 9 ··· ·· the amount of high surface area fibers discussed above is determined by various factors, including the very low density of these foams, the fact that the foams are open-celled, that the foams themselves contribute to the overall absorbent capacity, and the like. The storage absorbent member will preferably comprise at least about 10% by weight, more preferably at least about 15% by weight, even more preferably at least about 20% by weight of the polymeric foam. Such storage absorbent members will comprise from about 1% to about 98% by weight, more typically from about 10% to about 90% by weight, even more typically from about 15% to about 85% by weight, even more preferably from about 20% to about 80%, and even more preferably from about 20% to about 50% by weight of the polymeric foam material. As described above, these weight percent ranges are based on the total weight of the respective materials in the storage absorbent member. It is understood that regions of the storage absorbent member may contain greater and lesser amounts of materials.
Relativní úrovně osmotického absorbentu, např. absorpčního polymeru tvořícího hydrogel, a materiálu s velkou plochou povrchu budou diktovány například absorpční kapacitou osmotického absorbentu, použitým materiálem se specifickou velkou plochou povrchu, povahou materiálu s velkou plochou povrchu, např. list nebo částice pěny, velikostí částic atd. Z tohoto ohledu i když vysoké hladiny osmotického absorbentu zabezpečují absorpční členy pro výrobu tenkých absorpčních výrobků, k dosažení požadované úrovně kapilárního sání probírané výše, musí být k dispozici materiál s dostatečně velkou plochou povrchu k zabezpečení takovéto sací kapacity. Aniž by to bylo vázáno na nějakou teorii, má se za to, že tři primární vlastnosti upřednostňovaných bortitelných polymerních pěnových materiálů popsané výše umožňují těmto pěnám působit zvláště účinně u úložných absorpčních členů s velkým sáním. Tyto tři vlastnosti jsou (1) relativně nízká hustota, (2) schopnost snadno v sobě distribuovat kapalinu a (3) schopnost zůstávat ve zborceném stavu, ale potom expandovat po absorpci dostatku kapaliny spolu s upřednostňovanými hydrogel tvořícími absorpčními polymery tak jak nabobtnají po nasáknutí kapaliny. Tato druhá vlastnost udržuje kontakt mezi pěnovým materiálem a hydrogel tvořícími částicemi tak jak člen absorbuje kapalinu.The relative levels of osmotic absorbent, e.g., hydrogel-forming absorbent polymer, and high surface area material will be dictated by, for example, the absorbent capacity of the osmotic absorbent, the specific high surface area material used, the nature of the high surface area material, e.g., foam sheet or particle, particle size, etc. In this regard, while high levels of osmotic absorbent provide absorbent members for the manufacture of thin absorbent articles, to achieve the desired level of capillary suction discussed above, a material with a sufficiently large surface area must be available to provide such suction capacity. Without being bound by theory, it is believed that the three primary properties of the preferred collapsible polymeric foam materials described above enable these foams to perform particularly effectively in high suction storage absorbent members. These three properties are (1) relatively low density, (2) the ability to readily distribute liquid therein, and (3) the ability to remain collapsed but then expand upon absorption of sufficient liquid, with preferred hydrogel-forming absorbent polymers swelling upon imbibing liquid. This latter property maintains contact between the foam material and the hydrogel-forming particles as the member absorbs liquid.
Na obr. 3,4, 5 a 6 jsou znázorněny formou mikrofotografie příklady úložných absorpčních členů podle předmětného vynálezu. Obr. 3 a 4 znázorňují polymerní pěny s velkým sáním, které mohou samy (s výhodou v listové formě) působit jako úložný absorpční člen. Obr. 5, 6 a 7Figures 3, 4, 5 and 6 show, in the form of microphotographs, examples of storage absorbent members according to the present invention. Figures 3 and 4 show high-absorption polymeric foams which can themselves (preferably in sheet form) act as a storage absorbent member. Figures 5, 6 and 7
-38znázorňují úložné absorpční členy zahrnující osmotický absorbent (konkrétně hydrogel tvořící absorpční polymer) a materiál s velkou plochou povrchu. Na obr. 5 je znázorněna směs částicových hydrofilních polymerních pěnových materiálů 102 a částicového hydrogel tvořícího absorpčního polymeru 106. Rovněž jsou znázorněna lepící vlákna 110, která zabezpečují celistvost struktury a udržují kontakt částic pěnového materiálu 102 a hydrogel tvořícího absorpčního polymeru 106. Na obr. 6 je znázorněna jediná částice hydrogel tvořícího polymeru 116, obklopená četnými vlákénky 114. Na obr. 7 je pak znázorněn průřez jedinou hydrogel tvořící částicí 126, která je obklopena množinou skelných vláken 125.-38 illustrate absorbent storage members comprising an osmotic absorbent (specifically, a hydrogel-forming absorbent polymer) and a high surface area material. FIG. 5 illustrates a mixture of particulate hydrophilic polymeric foam materials 102 and particulate hydrogel-forming absorbent polymer 106. Also illustrated are adhesive fibers 110 that provide structural integrity and maintain contact between the foam material particles 102 and the hydrogel-forming absorbent polymer 106. FIG. 6 illustrates a single hydrogel-forming polymer particle 116 surrounded by a plurality of fibers 114. FIG. 7 then illustrates a cross-section of a single hydrogel-forming particle 126 surrounded by a plurality of glass fibers 125.
Co se týče úložných absorpčních členů zahrnujících hydrogel tvořící absorpční polymer, navíc k materiálu s velkou plochou povrchu a hydrogel tvořícímu absorpčnímu polymeru mohou úložné absorpční členy podle předmětného vynálezu obsahovat i jinépřípadné materiály. Například k zabezpečení celistvosti směsi požadovaných materiálů mohou úložné absorpční členy zahrnovat adhesivní nebo pojivový materiál. Takové materiály mohou být zvláště žádoucí tam, kde je materiál s velkou plochou povrchu svojí povahou částicový.With respect to storage absorbent members comprising a hydrogel-forming absorbent polymer, in addition to the high surface area material and the hydrogel-forming absorbent polymer, the storage absorbent members of the present invention may also comprise other optional materials. For example, to ensure the integrity of the mixture of desired materials, the storage absorbent members may comprise an adhesive or binding material. Such materials may be particularly desirable where the high surface area material is particulate in nature.
Když se celistvosti dosahuje pomocí pojivového materiálu, vhodnými pojivý jsou tavně nadouvaná adheziva, jako jsou adheziva popsaná v patentu US5560 878. Procesy kombinování tavných nadouvaných adhesiv s požadovaným polymerem tvořícím hydrogel a materiálem s vysokou plochou povrchu jsou též popsány podrobně v patentu US 5 560 878.When integrity is achieved by means of a bonding material, suitable bonding materials are hot melt adhesives, such as those described in US Patent 5,560,878. Processes for combining hot melt adhesives with the desired hydrogel-forming polymer and high surface area material are also described in detail in US Patent 5,560,878.
Jiným příkladem materiálu, který bude zabezpečovat integritu směsi v absorpčních členech zahrnujících směs hydrogel tvořícího polymeru a vláken s velkou plochou povrchu a nebo částicové polymerní pěny může člen zahrnovat termoplastický materiál. Po roztavení nejméně části tohoto termoplastického materiálu migruje do mezičástí příslušných složek členu, zpravidla kvůli mezičásticovým nebo mezikapilárnímgradientům. Tyto mezičástí se stanou pojícími místy pro termoplastický materiál. Když se zchladí, tak termoplastické materiály v těchto mezisekcích ztuhnou a vytvoří vazební místa, která udržují matrici materiálů pohromadě.Another example of a material that will provide the integrity of the blend in absorbent members comprising a blend of a hydrogel-forming polymer and high surface area fibers and/or particulate polymeric foams may include a thermoplastic material. Upon melting, at least a portion of the thermoplastic material migrates into the interstices of the respective components of the member, typically due to interparticle or intercapillary gradients. These interstices become bonding sites for the thermoplastic material. When cooled, the thermoplastic materials solidify in these interstices and form bonding sites that hold the matrix of materials together.
Jednotlivé zde použitelné termoplastické materiály mohou být v některé z řady forem, včetně částic, vláken nebo kombinací částic a vláken. Termoplastická vlákna jsou zvláště výhodnou formou, protože jsou schopna vytvářet četná místa s vazbou. Vhodné termoplastické materiályThe individual thermoplastic materials useful herein may be in any of a number of forms, including particles, fibers, or combinations of particles and fibers. Thermoplastic fibers are a particularly preferred form because they are capable of forming numerous bonding sites. Suitable Thermoplastic Materials
mohou být vyrobeny z jakéhokoliv termoplastického polymeru, který se dá roztavit při teplotách, které nepoškodí významně materiály, z nichž se skládá absorpční člen. Bod tání tohoto termoplastického materiálu bude s výhodou menší než kolem 190 °C a s výhodou v rozmezí od kolem 75 °C do kolem 175 °C. V každém případě bod tání tohoto termoplastického materiálu by neměl být menší než je teplota při které asi budou skladovány tepelně spojené absorpční struktury, když se používají v absorpčních výrobcích. Bod tání termoplastického materiálu není zpravidla nižší než kolem 50 °C.They can be made of any thermoplastic polymer that can be melted at temperatures that do not significantly damage the materials of which the absorbent member is composed. The melting point of this thermoplastic material will preferably be less than about 190°C and preferably in the range of about 75°C to about 175°C. In any case, the melting point of this thermoplastic material should not be less than the temperature at which the thermally bonded absorbent structures are likely to be stored when used in absorbent articles. The melting point of the thermoplastic material is typically not less than about 50°C.
Termoplastické materiály a zejména termoplastická vlákna mohou být vyrobena z řady termoplastických polymerů, včetně polyolefínů, jako je polyetylén (např. PULPEX® a polypropylen, polyestery, kopolyestery, polyvinylacetát, polyetylvinylacetát, polyvinylchlorid, polyvinylidenchlorid, polyakryláty, polyamidy, kopolyamidy, polystyreny, polyuretany a kopolymery výše uvedených polymerů jako je vinylchlorid/vinylacetát a podobně. Jedním ze zvláště výhodných termoplastických pojících vláken je PLEXAFIL®, což jsou polyetylenová mikrovlákna (vyráběná firmou DuPont), která jsou také k dostání jako zhruba 20 procentní směs s 80 % celulózových vláken, prodávaná pod obchodním názvem KITTYHAWK® (vyráběná firmou Weyerhauser Co.). V závislosti na požadovaných parametrech pro výsledný teplem spojený absorpční člen zahrnují termoplastické materiály hydrofobní vlákna, která byla upravena tak, aby byla hydrofilní, jako jsou povrchově aktivním činidlem upravená nebo křemičitanem upravená vlákna odvozená od například polyolefínů, jako jsou polyetylén nebo polypropylen, polyakryláty, polyamidy, polystyreny, polyuretany a podobně. Povrch hydrofobních termoplastických vláken může být upraven tak, aby byl hydrofilní tím, že se upraví povrchově aktivním činidlem, jako je neiontové nebo aniontové povrchově aktivní činidlo, např. nástřikem vláken povrchově aktivním činidlem, máčením vláken v povrchově aktivním činidle nebo zahrnujícím povrchově aktivního činidla jako části polymerní taveniny při výrobě termoplastických vláken. Po roztavení a opětném ztuhnutí má povrchově aktivní činidlo tendenci zůstat na povrchu termoplastických vláken. Vhodná povrchově aktivní činidla zahrnují neionogenní povrchově aktivní činidla jako je Brij® 76, vyráběné firmou ICU Americas, lne. z města Wilmington ve státě Delaware, USA, a různá povrchově aktivní činidla prodávaná pod ochranou známkou Pegosperse® firmou Glyco Chemical, lne. z města Greenwich, ve státu Connecticut, USA. Vedle neionogenních povrchově aktivních látek se také dají použít aniontovéThermoplastic materials, and in particular thermoplastic fibers, can be made from a variety of thermoplastic polymers, including polyolefins such as polyethylene (e.g., PULPEX® and polypropylene, polyesters, copolyesters, polyvinyl acetate, polyethylvinyl acetate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyacrylates, polyamides, copolyamides, polystyrenes, polyurethanes, and copolymers of the foregoing polymers such as vinyl chloride/vinyl acetate, and the like. One particularly preferred thermoplastic bonding fiber is PLEXAFIL®, which is polyethylene microfibers (manufactured by DuPont), which are also available as an approximately 20 percent blend with 80 percent cellulose fibers, sold under the trade name KITTYHAWK® (manufactured by Weyerhauser Co.). Depending on the desired parameters for the resulting heat-bonded absorbent member, thermoplastic materials include hydrophobic fibers that have been modified to be hydrophilic, such as surfactant-treated or silicate-treated fibers derived from, for example, polyolefins such as polyethylene or polypropylene, polyacrylates, polyamides, polystyrenes, polyurethanes, and the like. The surface of hydrophobic thermoplastic fibers can be made hydrophilic by treating them with a surfactant, such as a nonionic or anionic surfactant, e.g., by spraying the fibers with a surfactant, dipping the fibers in a surfactant, or including the surfactant as part of the polymer melt during the production of the thermoplastic fibers. After melting and resolidification, the surfactant tends to remain on the surface of the thermoplastic fibers. Suitable surfactants include nonionic surfactants such as Brij® 76, manufactured by ICU Americas, Inc. of Wilmington, Delaware, USA, and various surfactants sold under the trademark Pegosperse® by Glyco Chemical, Inc. of Greenwich, Connecticut, USA. In addition to nonionic surfactants, Anionic surfactants can also be used
povrchově aktivní látky. Tyto povrchově aktivní látky se dají použít na termoplastická vlákna v úrovních například od kolem 0,2 g/cm2 do kolem 1 g/cm2 termoplastických vláken.surfactants. These surfactants can be applied to thermoplastic fibers at levels, for example, from about 0.2 g/cm 2 to about 1 g/cm 2 of thermoplastic fibers.
Vhodná termoplastická vlákna se dají vyrobit z jediného polymeru (jednosložková vlákna) nebo mohou být z více než jednoho polymeru, například dvousložková vlákna. Termín dvousložková vlákna tak jak se zde používá označuje termoplastická vlákna, která se skládají z vlákna tvořícího jádro, které je vyrobeno z jednoho polymeru, a z jádro obklopujícího termoplastického pláště, vyrobeného z odlišného polymeru. Polymer tvořící plášť často taje při jiné, zpravidla nižší teplotě než polymer tvořící jádro. Výsledkem je, že tato dvousložková vlákna zabezpečují tepelné spojení roztavením polymeru tvořícího plášť, zatímco zachovávají požadované pevnostní charakteristiky polymeru tvořícího jádro.Suitable thermoplastic fibers can be made from a single polymer (monocomponent fibers) or can be made from more than one polymer, for example, bicomponent fibers. The term bicomponent fibers as used herein refers to thermoplastic fibers that consist of a core fiber made from one polymer and a thermoplastic sheath surrounding the core made from a different polymer. The sheath polymer often melts at a different, usually lower, temperature than the core polymer. As a result, these bicomponent fibers provide a thermal bond by melting the sheath polymer while maintaining the desired strength characteristics of the core polymer.
Vhodná dvousložková jádra pro použití u tohoto vynálezu mohou zahrnovat vlákna z pláště a jádra, které mají následující kombinace polymerů: polyetylén/polypropylen, polyetylvinylacetát/ polypropylen, polyetylén/polyester, polypropylen/polyester, kopolyester/polyester a pod. Zvláště vhodná termoplastická vlákna pro použití u předmětného vynálezu jsou ta, která mají polypropylenové nebo polyesterové jádro a níže tající kopolyester, polyetylvinylacetát nebo polyetylén jako plášť (např. dvousložková vlákna DANAKON®, CELBOND® nebo CHISSO®). Tato dvousložková vlákna mohou být koncentrická nebo excentrická. Termíny koncentrický a excentrický, tak jak se zde používají, znamenají to, zdali plášť má tloušťku, která je stejnoměrná nebo nestejnoměrná na ploše průřezu dvousložkových vláken. Excentrická dvousložková vlákna mohou být žádoucí v tom, že zabezpečují větší pevnost při stlačení při nižší tloušťce vláken. Vhodná dvousložková vlákna mohou být zkadeřená pomocí typických textilních prostředků, jako je například způsob zkadeření pěchováním nebo způsob zkadeření ozubením, aby se dosáhlo převážně dvourozměrného nebo plochého zkadeření.Suitable bicomponent cores for use in the present invention may include sheath and core fibers having the following polymer combinations: polyethylene/polypropylene, polyethylvinyl acetate/polypropylene, polyethylene/polyester, polypropylene/polyester, copolyester/polyester, and the like. Particularly suitable thermoplastic fibers for use in the present invention are those having a polypropylene or polyester core and a lower melting copolyester, polyethylvinyl acetate, or polyethylene sheath (e.g., DANAKON®, CELBOND®, or CHISSO® bicomponent fibers). These bicomponent fibers may be concentric or eccentric. The terms concentric and eccentric, as used herein, refer to whether the sheath has a thickness that is uniform or non-uniform over the cross-sectional area of the bicomponent fibers. Eccentric bicomponent fibers may be desirable in that they provide greater compressive strength at lower fiber thickness. Suitable bicomponent fibers can be crimped using typical textile means, such as a crimping process or a tooth crimping process, to achieve a predominantly two-dimensional or flat crimp.
V případě termoplastických vláken se může jejich délka měnit v závislosti na konkrétním bodu tání a jiných vlastnostech požadovaných pro tato vlákna. Tato termoplastická vlákna zpravidla mají délku od kolem 0,3 do kolem 7,5 cm, s výhodou od kolem 0,4 do kolem 3,0 cm a nej výhodněji od kolem 0,6 do kolem 1,2 cm. Vlastnosti, včetně bodu tání těchto termoplastických vláken, mohou být také upraveny měněním vnějšího průměru (kalipru) vláken. Průměr těchto termoplastických vláken je zpravidla definován parametry jako je buď denierIn the case of thermoplastic fibers, their length can vary depending on the particular melting point and other properties desired for the fibers. These thermoplastic fibers typically have a length of from about 0.3 to about 7.5 cm, preferably from about 0.4 to about 3.0 cm, and most preferably from about 0.6 to about 1.2 cm. The properties, including the melting point, of these thermoplastic fibers can also be adjusted by varying the outer diameter (gauge) of the fibers. The diameter of these thermoplastic fibers is typically defined by parameters such as either denier
-41(hmotnost v g na 9000 m délky) nebo decitex (hmotnost v g na 10 000 m délky). Vhodná dvousložková termoplastická vlákna mohou mít decitex v rozsahu od kolem 1,0 do kolem 20, s výhodou od kolem 1,4 do kolem 10, a nejvýhodněji od kolem 1,7 do kolem 3,3.-41 (weight in grams per 9000 m length) or decitex (weight in grams per 10,000 m length). Suitable bicomponent thermoplastic fibers may have a decitex in the range of from about 1.0 to about 20, preferably from about 1.4 to about 10, and most preferably from about 1.7 to about 3.3.
Modul stlačitelnosti těchto termoplastických materiálů a zejména termoplastických vláken může být také důležitý. Modul stlačitelnosti termoplastických vlákenje ovlivňován nejenjejich délkou a průměrem, ale také složením a vlastnostmi polymeru nebo polymerů ze kterých jsou vyrobena, tvarem a uspořádáním vláken (např. tím, že jsou koncentrická nebo excentrická, zkadeřená nebo nezkadeřená) a podobnými faktory. Rozdíly v modulu stlačitelnosti těchto termoplastických vláken se dají použít k změnám vlastností a zejména parametrů hustoty příslušných absorpčních členů během přípravy absorpčního jádra.The compressive modulus of these thermoplastic materials, and in particular thermoplastic fibers, may also be important. The compressive modulus of thermoplastic fibers is influenced not only by their length and diameter, but also by the composition and properties of the polymer or polymers from which they are made, the shape and arrangement of the fibers (e.g., whether they are concentric or eccentric, crimped or not), and similar factors. Differences in the compressive modulus of these thermoplastic fibers can be used to alter the properties and, in particular, the density parameters of the respective absorbent members during the preparation of the absorbent core.
Jiné materiály známé v oboru se dají zahrnout do absorpčních úložných členů za předpokladu, že jsou zahrnuty v úrovních dostatečně nízkých tak, aby se dosáhlo požadovaných vlastností kapilárního sání. V úložných členech podle tohoto vynálezu případně mohou být zahrnuty další vláknité materiály, které jsou běžně kombinovány s absorpčními polymery tvořícími hydrogel. Například se dají zahrnout vlákna ze dřeva, jakož i syntetická vlákna, ale protože takové materiály budou mít tendenci snižovat schopnost kapilárního sání úložných členů obsahujících materiál s velkou plochou povrchu a polymer tvořící hydrogel, budou zahrnuty v relativně nízkých úrovních, takže členy nadále zabezpečují požadovanou absorpční kapacitu kapilárním sáním. Může být upřednostňováno vyloučení použití takovýchto vláken, protože zvyšují objemnost a snižují schopnost kapilární sorpce na hmotnostní bázi.Other materials known in the art may be included in absorbent storage members provided that they are included at levels low enough to achieve the desired capillary wicking properties. Optionally, other fibrous materials that are commonly combined with absorbent hydrogel-forming polymers may be included in the storage members of the present invention. For example, wood fibers may be included, as well as synthetic fibers, but since such materials will tend to reduce the capillary wicking ability of storage members comprising a high surface area material and a hydrogel-forming polymer, they will be included at relatively low levels so that the members still provide the desired absorbent capacity by capillary wicking. It may be preferred to avoid the use of such fibers because they increase bulk and reduce capillary sorption ability on a weight basis.
Pro kombinaci hydrogel tvořícího polymeru (nebo jiného osmotického absorbentu) a materiálu s velkou plochou povrchu se dají využít četné způsoby známé v oboru. Samozřejmě, že fyzikální forma (např. vláknitá, částicová atd.) materiálu s velkou plochou povrchu a absorpčního polymeru tvořícího hydrogel (nebo jiný osmotický absorbent) bude diktovat nejméně v určité míře, jaké způsoby se dají využít k vytváření konkrétních provedení úložných absorpčních členů.Numerous methods known in the art can be used to combine the hydrogel-forming polymer (or other osmotic absorbent) and the high surface area material. Of course, the physical form (e.g., fibrous, particulate, etc.) of the high surface area material and the hydrogel-forming absorbent polymer (or other osmotic absorbent) will dictate at least to some extent what methods can be used to form particular embodiments of storage absorbent members.
U jednoho provedení mohou být hydrogel tvořící absorpční polymemí částice připevněny k vláknitému materiálu aby se zabránilo nežádoucí migraci částic během výroby, skladování anebo opotřebení. Připojení absorpčních částic k roztavenému polymernímu materiálu je popsáno vIn one embodiment, the hydrogel-forming absorbent polymer particles may be attached to a fibrous material to prevent unwanted migration of the particles during manufacture, storage, or wear. Attachment of absorbent particles to a molten polymeric material is described in
-42EP 156 160, popisujícím roztavený polymerní materiál extrudovaný tak, aby se vytvořil proud roztavených foukaných polymerních mikrovláken a zatímco jsou ještě lepivá, jsou do nich vedeny absorpční částice tak, že se přilepují k vláknům.-42EP 156 160, describing a molten polymeric material extruded to form a stream of meltblown polymeric microfibers and, while still tacky, absorbent particles are introduced into them so that they adhere to the fibers.
Způsob zachycení částicových absorpčních materiálů v tavně zvlákňovaném pásu je popsán v patentu US 4 923 454, ve kterém jsou popsány absorpční struktury obsahující mikrovlákna a absorpční výrobky, ve kterých jsou zvlhčitelná, hydrofilní, nylonová, tavně zvlákňovaná mikrovlákna a polymerní částice tvořící hydrogel, jakož i v patentu US 4 773 903, ve kterém jsou popsána tavně zvlákňovaná mikrovlákna a hydrogel tvořící polymerní částice a zkadeřená staplová vlákna a hydrofilizační činidlo.A method of entrapping particulate absorbent materials in a melt-spun web is described in U.S. Patent No. 4,923,454, which describes absorbent structures comprising microfibers and absorbent articles comprising wettable, hydrophilic, nylon, melt-spun microfibers and hydrogel-forming polymer particles, as well as in U.S. Patent No. 4,773,903, which describes melt-spun microfibers and hydrogel-forming polymer particles and crimped staple fibers and a hydrophilizing agent.
Zakotvení materiálů s velkou plochou povrchu a hydrogel tvořícího absorpčního polymeru postupem obecně popsaným v US 4 764 325 je také možný. Materiál s velkou plochou povrchu a polymer tvořící hydrogel mohou též být zapouzdřeny postupy, které jsou obecně popsány v patentové přihlášce USA č. 08/585 278.The embedding of high surface area materials and hydrogel-forming absorbent polymers by the process generally described in U.S. 4,764,325 is also possible. The high surface area material and hydrogel-forming polymer may also be encapsulated by the processes generally described in U.S. Patent Application Serial No. 08/585,278.
Zatímco plošná hmotnost úložných absorpčních členů podle předmětného vynálezu není kritická a bude se měnit v závislosti na konečném užití členu (tj· zabudování například do hygienického výrobku pro ženy, plenky pro malé děti, výrobku pro inkontinentní dospělé osoby, obvazu), členy budou mít zpravidla plošnou hmotnost od kolem 5 g/m2 do kolem 3000 g/m2, nebo výhodněji od kolem 40 g/m2 do kolem 2500 g/m2, nebo ještě výhodněji od kolem 100 g/m2 do kolem 2000 g/m2, nebo ještě výhodněji od kolem 150 g/m2 do kolem 1500 g/m2, nebo ještě výhodněji od kolem 250 g/m do kolem g/m .While the basis weight of the storage absorbent members of the present invention is not critical and will vary depending on the end use of the member (i.e., incorporation into, for example, a feminine hygiene product, a diaper for infants, an incontinent adult product, a bandage), the members will typically have a basis weight of from about 5 g/ m2 to about 3000 g/ m2 , or more preferably from about 40 g/ m2 to about 2500 g/ m2 , or even more preferably from about 100 g/ m2 to about 2000 g/ m2 , or even more preferably from about 150 g/ m2 to about 1500 g/ m2 , or even more preferably from about 250 g/m2 to about 1000 g/m2.
Jak to bylo uvedeno, zvláště výhodné úložné absorpční členy jsou takové, kde se jako materiál s velkou plochou povrchu používá polymerní pěna s velkým kapilárním sáním. U jednoho provedení je polymerní pěna ve formě částic a je smíchána s částicovým hydrogel tvořícím absorpčním polymerem tak, aby se vytvořila homogenní směs. Obr. 9 je schéma aparátu 320 pro vytvoření takovéto homogenní směsi. Z obr. 9 je patrné, že absorpční člen je připravován zavedením částic polymerní pěny z prvního přívodu 301 do prvního měřícího zařízení 302, přičemž zařízení 302 je s výhodou systém s fluidním ložem pracující na bázi úbytku hmotnosti, který bude řídit množství částicového polymerního materiálu odměřeného do linky na základěAs noted, particularly preferred storage absorbent members are those where a high surface area polymeric foam with high capillary suction is used as the material. In one embodiment, the polymeric foam is in particulate form and is mixed with a particulate hydrogel-forming absorbent polymer to form a homogeneous mixture. Fig. 9 is a schematic of an apparatus 320 for forming such a homogeneous mixture. Fig. 9 shows that the absorbent member is prepared by introducing polymeric foam particles from a first inlet 301 into a first metering device 302, which device 302 is preferably a fluidized bed system operating on a loss-in-weight basis which will control the amount of particulate polymeric material metered into the line based on
-43úbytku hmotnosti ze zařízení během stanovené doby, a zavedením částicového hydrogel tvořícího polymeru z druhého přívodu 303 do druhého měřícího zařízení 304. přičemž zařízení 304 je s výhodou vážící systém měřící úbytek hmotnosti, který se běžně používá při komerční výrobě plenek a hygienických výrobků pro ženy, například vážící systém na vážení úbytku hmotnosti od firmy Acrison, lne., Moonachi, stát NY, USA. Tímto krokem se v produktu nastaví plošná hmotnost absorpčního polymeru tvořícího hydrogel. Částice polymerní pěny a částice hydrogel tvořícího polymeru se zavádějí do jediné mísící komory 305. V mísící komoře 305 se vytvoří homogenní směs dvou složek. Tato směs se potom dopravuje proudem vzduchu 306 s použitím např. Venturiho ejektoru k zvýšení kinetické energie částic, skrz vláknitý adhezívní proud vycházející z místa 307. Kusy pěny a hydrogel tvořícího polymeru mohou být také alternativně aglomerovány každým postupem, který je schopen vytvářet relativně homogenní směs, pojící nebo vázající materiál spolu, získávající volně tekoucí směs, která se vpouští do proudu vzduchu 306. Vláknitý lepící proud může být vpouštěn pomocí systému, který fouká taveninu adheziva, kterýžto systém je k dostání například u firmy J&M Laboratories, lne., Dawsonville, GA, USA. Tento proud lepivých vláken zaplete částice polymerní pěny a hydrogel tvořícího polymeru tak, aby se vytvořil kompozit 308. Homogenní míšení se dá provést ve vstupní komoře např. Venturiho ejektoru od firmy Fox, Dover, NJ, USA. Jestliže není realizovatelné homogenní smísení v komoře 305 mohou být potřeba dva oddělené dopravní proudy, aby se zkombinovala pěna v částicích a částice hydrogel tvořícího absorpčního polymeru s vláknitým adhezivem dodávaným z místa 307. Kompozit 308 se potom popřípadě umístí mezi první pás zavedený přes první zařízení 309 a druhý pás zavedený přes druhé zařízení 310, aby se vytvořil absorpční úložný člen 311. Celý absorpční úložný člen 311 může poté být stlačen, například s použitím mezery mezi rotačními válci, aby se dosáhlo cílové hustoty a celkové tloušťky členu. Podle jednoho konkrétního provedení je jeden konkrétní pás s výhodou materiál pro distribuci kapaliny popsaný výše a druhý pás je materiál kryjící jádro, jako je netkaná textilie nebo vysoce provzdušněný materiál, který je umístěn vedle zadního listu absorpčního výrobku.-43weight loss from the device over a specified period of time, and introducing the particulate hydrogel-forming polymer from the second inlet 303 to a second measuring device 304. wherein the device 304 is preferably a weight loss weighing system commonly used in the commercial manufacture of diapers and feminine hygiene products, such as a weight loss weighing system manufactured by Acrison, Inc., Moonachi, NY, USA. This step sets the basis weight of the absorbent hydrogel-forming polymer in the product. The polymer foam particles and the hydrogel-forming polymer particles are introduced into a single mixing chamber 305. A homogeneous mixture of the two components is formed in the mixing chamber 305. This mixture is then conveyed by an air stream 306 using, for example, a Venturi ejector to increase the kinetic energy of the particles, through a fibrous adhesive stream emerging from a location 307. The foam pieces and hydrogel-forming polymer may also alternatively be agglomerated by any process capable of forming a relatively homogeneous mixture, bonding or binding the material together, yielding a free-flowing mixture that is introduced into the air stream 306. The fibrous adhesive stream may be introduced using a melt blowing adhesive system, such as that available from J&M Laboratories, Inc., Dawsonville, GA, USA. This stream of adhesive fibers entangles the polymeric foam particles and hydrogel-forming polymer to form a composite 308. Homogeneous mixing may be accomplished in the inlet chamber of, for example, a Venturi ejector from Fox, Dover, NJ, USA. If homogeneous mixing in chamber 305 is not feasible, two separate conveying streams may be required to combine the foam in the particles and the hydrogel-forming absorbent polymer particles with the fibrous adhesive supplied from location 307. The composite 308 is then optionally placed between a first web fed through a first device 309 and a second web fed through a second device 310 to form an absorbent storage member 311. The entire absorbent storage member 311 may then be compressed, for example using a nip between rotating rollers, to achieve the target density and overall thickness of the member. In one particular embodiment, one particular web is preferably a liquid distribution material as described above and the second web is a core covering material, such as a nonwoven fabric or a highly aerated material, which is positioned adjacent to the backsheet of the absorbent article.
Podobný proces jako je ten, který je popsán v předchozím odstavci, se dá použít ke kombinování vlákének s velkou plochou povrchu s osmotickým absorbentem, např. částicovým, hydrogel tvořícím absorpčním polymerem. Znamená to, že vlákénka mohou být zavedena pomocí zařízení, které je podobné zařízení pro přívod 301 prvního materiálu, znázorněnému naA similar process to that described in the previous paragraph can be used to combine high surface area fibers with an osmotic absorbent, e.g., a particulate, hydrogel-forming absorbent polymer. That is, the fibers can be introduced using a device similar to the first material delivery device 301 shown in FIG.
-44obr. 10. Dají se využít i jiné dobře známé způsoby kombinování vláken a hydrogel tvořících polymerů. Příklad prostředku pro přípravu takového kompozitu je popsán v příkladu 1 níže.-44 Fig. 10. Other well-known methods of combining fibers and hydrogel-forming polymers can be used. An example of a means for preparing such a composite is described in Example 1 below.
Alternativní způsob míšení a urychlení částicové polymerní pěny a hydrogel tvořícího polymeru využívá elektrostatických sil. U tohoto provedení se oba typy materiálů nabijí, aby mezi nimi vznikla přitažlivá síla. Tato síla se používá k vytvoření homogenní směsi těchto dvou materiálů a potenciálně vytvoří hnací sílu k urychlení směsi skrz adhezívní proud, čímž se eliminuje jeden z proudů procesního vzduchu.An alternative method of mixing and accelerating the particulate polymer foam and the hydrogel-forming polymer utilizes electrostatic forces. In this embodiment, both types of materials are charged to create an attractive force between them. This force is used to create a homogeneous mixture of the two materials and potentially provides a driving force to accelerate the mixture through the adhesive stream, thereby eliminating one of the process air streams.
U jiného upřednostňovaného provedení je částicový, hydrogel tvořící absorpční polymer umístěn mezi dva listy polymerního pěnového materiálu. S touto vrstvenou kombinací se potom manipuluje (např. proříznutím podél její šířky) ve stroji anebo ve směru napříč, aby se způsobilo, že se listy oddělí do pruhů nebo kusů, aby se zabezpečilo, že úložný absorpční člen zahrnuje malé části vrstvené kombinace. Poznamenává se, že se dá vrstvená struktura, vytvořená před nařezáním, také použít jako úložný absorpční člen a může zabezpečovat výhody výroby v komerčním měřítku, ale v rámci předmětného vynálezu bylo zjištěno, že další zpracování zabezpečuje úložný absorpční člen mající zvláště vysokou absorpční schopnost kapilární sorpcí při vysokých sacích výškách. Obr. 10 popisuje aparát 420 pro výrobu takovéto vrstvené kombinace a obr. 11 zobrazuje vrstvenou do sekcí rozdělenou kombinaci, která se dá použít jako absorpční úložný člen podle předmětného vynálezu. U aparátu 420 znázorněného na obr. 10 je první napnutý list polymerního pěnového materiálu 402 měřen pomocí některého v oboru dobře známého prostředku. Zvlášť je měřen proud částicového hydrogel tvořícího absorpčního polymeru z měřícího zařízení 403, přičemž zařízení 403 je případně vážící a ztrátu měřící systém, který se běžně používá při komerční výrobě plenek a dámských hygienických výrobků, například měřící systém, který je k dostání u firmy Acrison, lne. Polymer tvořící hydrogel se měří do urychlovače 404 (např. Venturiho ejektorem nebo fluidním ložem, jako je systém typu Flexispray™, který je k dostání od firmy Nordson, lne. Atlanta, GA, USA), kde se transportuje v proudu vzduchu směrem k vláknitému (s výhodou hydrofílnímu) adhezivu 406 (např. Cycloflex™ 34-5652 od firmy National Starch, Bridgewater, NJ, USA) z místa 405. Vláknité adhezivum se proplete s částicemi polymeru tvořícího hydrogel a znehybní je, čímž se vytvoří směs 407. O něco dále po proudu, za místem kde jsou kombinovány vláknité adhezivum a hydrogel tvořící polymer, se měří druhý napnutý list polymerní pěny 408. Moment hybnosti směsi 407 částic aIn another preferred embodiment, the particulate, hydrogel-forming absorbent polymer is placed between two sheets of polymeric foam material. This laminate is then manipulated (e.g., by cutting along its width) in a machine or in a cross-machine direction to cause the sheets to separate into strips or pieces to ensure that the absorbent storage member comprises small portions of the laminate. It is noted that the laminate structure formed prior to cutting can also be used as an absorbent storage member and can provide advantages for commercial scale production, but it has been found within the scope of the present invention that further processing provides an absorbent storage member having particularly high absorbent capacity by capillary sorption at high suction heights. Fig. 10 describes an apparatus 420 for producing such a laminate, and Fig. 11 illustrates a sectioned laminate that can be used as an absorbent storage member in accordance with the present invention. In the apparatus 420 shown in FIG. 10, the first stretched sheet of polymeric foam material 402 is measured by any means well known in the art. Specifically, the flow of particulate hydrogel-forming absorbent polymer is measured from a measuring device 403, wherein the device 403 is optionally a weighing and loss measuring system commonly used in the commercial manufacture of diapers and feminine hygiene products, such as a measuring system available from Acrison, Inc. The hydrogel-forming polymer is metered into an accelerator 404 (e.g., a venturi ejector or fluidized bed system such as the Flexispray™ system available from Nordson, Inc., Atlanta, GA, USA), where it is transported in an air stream toward a fibrous (preferably hydrophilic) adhesive 406 (e.g., Cycloflex™ 34-5652 from National Starch, Bridgewater, NJ, USA) from a location 405. The fibrous adhesive entangles with and immobilizes the hydrogel-forming polymer particles, forming a mixture 407. A little further downstream, after the fibrous adhesive and hydrogel-forming polymer are combined, a second stretched sheet of polymer foam 408 is metered. The angular momentum of the mixture 407 of particles and
adheziva unáší směs do bodu 409 mezery, kde se listy 402 a 408 zkombinují. Vede to k vrstvenému kompozitu 410, zahrnujícímu vrstvu hydrogel tvořícího polymeru a adhezivum, které je mezi oběma listy polymerního pěnového materiálu. Kompozit 410 ie poté zkombinován s netkaným materiálem 411 a kombinace je vedena k skládací desce 412, která skládá (s výhodou do e) netkaný materiálu 411 kolem kompozitu 410. (Netkaný materiál zabezpečuje integritu kompozitu během následujících přetvářecích operací a také zabezpečuje další integritu v konečné struktuře.) Zabalený kompozit je potom zaveden do prvního přetvářecího zařízení 413 a druhého přetvářecího zařízení 414. V přetvářecích zařízeních 413 a 414 je zabalený kompozit selektivně rozříznut ve vícero směrech použitím rovin střihu. Roviny střihu rozdělí zabalený kompozit do sloupců polymerní pěny a hydrogel tvořících vrstev z polymeru a lepících vláken. Přetvářecí operace také snižuje plošnou hmotnost kompozitu, včetně netkaného materiálu kolem rovin střihu.The adhesive carries the mixture to the gap point 409 where the sheets 402 and 408 are combined. This results in a laminated composite 410 comprising a layer of hydrogel-forming polymer and an adhesive sandwiched between the two sheets of polymeric foam material. The composite 410 is then combined with a nonwoven material 411 and the combination is fed to a folding plate 412 which folds (preferably into e) the nonwoven material 411 around the composite 410. (The nonwoven material ensures the integrity of the composite during subsequent forming operations and also ensures further integrity in the final structure.) The wrapped composite is then fed to a first forming device 413 and a second forming device 414. In the forming devices 413 and 414, the wrapped composite is selectively cut in multiple directions using shear planes. The shear planes separate the wrapped composite into columns of polymer foam and hydrogel-forming layers of polymer and adhesive fibers. The reshaping operation also reduces the basis weight of the composite, including the nonwoven material around the shear planes.
K plnému pochopení fyzikální povahy zvláště výhodného provedení kompozitu, který se vytvoří výše uvedenou operací, slouží obr. 11, který znázorňuje podrobně kompozit 410 (aniž by zobrazoval obal z netkaného materiálu), poté co byl podroben přetvoření v zařízeních 413 a 414. U tohoto provedení jedno z přetvářecích zařízení rozřízlo kompozit po celé tloušťce na několik pásů v průřezu, zatímco další přetvářecí zařízení přeřízlo kompozit po celé své tloušťce ve směru stroje. Výsledkem je kompozit, který se skládá z četných diskrétních vrstvených sloupců 451. Jeden z těchto sloupců 451 ie znázorněn v rozloženém pohledu na obr. 13, který jasněji ukazuje, že každý sloupec 451 zahrnuje částice 452 polymeru tvořícího hydrogel, vláknové adhezivum 453, uložené sendvičově mezi kostkami 454 a 455 polymerního pěnového materiálu. K zvýšení rozhraní mezi absorpčním polymerem tvořícím hydrogel a polymerním pěnovým materiálem se dá použít jemné míchání (např. použití střižných sil) kompozitu 410 během anebo po přetvoření v zařízeních 413 a 414.To fully understand the physical nature of a particularly preferred embodiment of the composite formed by the above operation, FIG. 11 shows in detail the composite 410 (without showing the nonwoven material wrapper) after it has been subjected to deformation in devices 413 and 414. In this embodiment, one of the deformation devices has cut the composite through its entire thickness into a plurality of cross-sectional strips, while another deformation device has cut the composite through its entire thickness in the machine direction. The result is a composite that consists of a plurality of discrete layered columns 451. One of these columns 451 is shown in an exploded view in FIG. 13, which more clearly shows that each column 451 includes particles 452 of a hydrogel-forming polymer, a fibrous adhesive 453, sandwiched between cubes 454 and 455 of a polymeric foam material. Gentle mixing (e.g., application of shear forces) of composite 410 during and/or after deformation in devices 413 and 414 can be used to increase the interface between the absorbent hydrogel-forming polymer and the polymeric foam material.
V. Absorpční výrobkyV. Absorbent products
Úložné absorpční členy s velkým sáním podle předmětného vynálezu jsou zvláště použitelné jako úložná část absorpčních struktur (např. absorpčních jader nebo prvků jader) pro různé absorpční výrobky. Absorpčními výrobky se zde rozumí spotřební výrobek, který je schopen absorbovat významná množství moči, menstruačnílio výtoku nebo jiných, tekutin (např. kapalin)The high-suction absorbent storage members of the present invention are particularly useful as a storage portion of absorbent structures (e.g., absorbent cores or core elements) for various absorbent articles. Absorbent articles herein are defined as a consumer product capable of absorbing significant amounts of urine, menstrual discharge, or other fluids (e.g., liquids).
-46jako jsou vodné fekálie (tekutá průjmová stolice), které vylučuje inkontinentní nositel nebo uživatel výrobku. Příklady takovýchto absorpčních výrobků zahrnují plenky na jedno použití, oděvní součástky pro inkontinenci, menstruační výrobky, jako jsou tampony a hygienické vložky, cvičební kalhotky najedno použití, podušky do postele, obvazy a pod. Úložné absorpční členy zde uvedené jsou zvláště vhodné pro použití ve výrobcích jako jsou plenky, podušky nebo oděvní součástky nošené při inkontinenci, ochrany oděvu, obvazy a pod.-46such as watery feces (liquid diarrhea) excreted by an incontinent wearer or user of the article. Examples of such absorbent articles include disposable diapers, incontinence garments, menstrual products such as tampons and sanitary napkins, disposable exercise pants, bed pads, dressings, and the like. The storage absorbent members disclosed herein are particularly suitable for use in articles such as diapers, pads, or garments worn during incontinence, garment protectors, dressings, and the like.
Ve své nejjednodušší formě potřebuje absorpční výrobek podle tohoto vynálezu jen zahrnovat úložný absorpční člen podle tohoto vynálezu, ale zpravidla bude zahrnovat spodní vrstvu, zpravidla relativně pro kapalínu nepropustnou a úložný člen s vysokým sáním. V jiné jednoduché podobě potřebuje absorpční výrobek jen zahrnovat spodní vrstvu, přijímající materiál a úložný materiál s vysokým sáním. Složky budou spojeny tak, že je přijímající materiál umístěn tak, aby přijímal kapalinu vylučovanou nositelem absorpčního výrobku. Vysoce savý člen, který je zde popsán je umístěn tak, aby byl v kapalinovém spojení s přijímajícím členem nebo s případným kapalným distribučním členem, který je v kapalinovém nebo kapilárním spojení s přijímajícím členem. Zadní vrstvy nepropustné pro kapaliny mohou zahrnovat každý takový materiál, například polyetylén nebo polypropylen, mající tloušťku kolem 0,038 mm, což napomůže zadržet kapalinu v absorpčním výrobku.In its simplest form, an absorbent article according to the invention need only comprise a storage absorbent member according to the invention, but will typically comprise a backsheet, typically relatively liquid-impermeable, and a high-suction storage member. In another simple form, the absorbent article need only comprise a backsheet, an acquisition material, and a high-suction storage material. The components will be assembled such that the acquisition material is positioned to receive liquid discharged by the wearer of the absorbent article. The high-suction member described herein is positioned to be in fluid communication with the acquisition member or with an optional liquid distribution member which is in fluid or capillary communication with the acquisition member. The liquid-impermeable backsheets may comprise any such material, for example polyethylene or polypropylene, having a thickness of about 0.038 mm, which will assist in retaining liquid in the absorbent article.
Obvykleji tyto absorpční výrobky budou také zahrnovat pro kapalinu propustný prvek horní vrstvy, která pokrývá bok absorpčních výrobků, který se dotýká pokožky nositele. V tomto uspořádání výrobek zahrnuje absorpční jádro zahrnující jeden nebo více úložných absorpčních členů podle tohoto vynálezu uložených mezi zadní vrstvou a horní vrstvou. Pro kapalinu propustné vrchní vrstvy mohou zahrnovat každý materiál jako jsou polyester, polyolefin, rayon a podobně, který je v podstatě porézní a dovoluje, aby tělesná kapalina snadno procházela skrz a do vespod ležícího absorpčního jádra. Materiál horní vrstvy nebude mít s výhodou žádný sklon k tomu, aby udržoval vodné kapaliny v oblasti styku mezi horní vrstvou a pokožkou uživatele.More typically, these absorbent articles will also include a liquid-permeable topsheet element that covers the side of the absorbent articles that contacts the wearer's skin. In this arrangement, the article includes an absorbent core comprising one or more storage absorbent members of the present invention sandwiched between the backsheet and the topsheet. Liquid-permeable topsheets may include any material such as polyester, polyolefin, rayon, and the like that is substantially porous and allows body fluids to pass readily through and into the underlying absorbent core. The topsheet material will preferably have no tendency to retain aqueous fluids in the interface between the topsheet and the wearer's skin.
Navíc k úložnému absorpčnímu členu podle tohoto vynálezu může absorpční jádro absorpčních výrobků podle předmětného vynálezu obsahovat také jiné, např. konvenční, prvky nebo materiály. U jednoho provedené zahrnujícího kombinaci zmíněného absorpčního členu a jiných absorpčních materiálů, přičemž absorpční výrobky mohou využívat uspořádání s vícevrstvýmIn addition to the storage absorbent member of the present invention, the absorbent core of the absorbent articles of the present invention may also include other, e.g. conventional, elements or materials. In one embodiment comprising a combination of said absorbent member and other absorbent materials, the absorbent articles may utilize a multilayered arrangement.
-47absorpčním jádrem, kde vrstva jádra obsahující jeden nebo více absorpčních úložných členů podle tohoto vynálezu může být použita v kombinaci s jedním nebo více dalšími oddělenými vrstvami jádra, zahrnujícími jiné absorpční struktury nebo materiály. Tyto jiné absorpční struktury nebo materiály mohou například zahrnovat vzduchem kladené nebo za vlhka kladené pásy dřevité buničiny nebo jiných celulózových vláken. Tyto jiné absorpční struktury mohou také zahrnovat pěny, například absorpční pěny, nebo dokonce houby použité jako díly použitelné pro příjem kapaliny a její distribuci tak, jak je to popsáno v patentu US 5 563 179.-47absorbent core, wherein the core layer comprising one or more absorbent storage members of the present invention may be used in combination with one or more other separate core layers comprising other absorbent structures or materials. Such other absorbent structures or materials may, for example, include air-laid or wet-laid webs of wood pulp or other cellulosic fibers. Such other absorbent structures may also include foams, for example absorbent foams, or even sponges used as liquid acquisition and distribution members as described in U.S. Patent No. 5,563,179.
Další upřednostňované provedení zahrnuje další rozdělení různých prvků absorpčního jádra. Toto upřednostňované absorpční jádro zahrnuje přijímající vrstvu jen kolem rozkrokové oblasti nositele, aby se zvládl počáteční rychlý výron kapaliny. Distribuční vrstva je umístěna vertikálně k přední a zadní části přijímající vrstvy tak, aby sála kapalinu pryč z roztokové oblasti. Úložná vrstva je umístěna v místě, které je v blízkosti přední a zadní pasové oblasti a je ve styku jen s distribučním materiálem. Úložný absorpční člen nebo členy potom musí být schopny absorbovat kapalinu z distribuční vrstvy a překonávat jak sílu danou gravitací, tak sílu danou desorpčními tlaky distribučního materiálu.Takto popsaný produkt odstraňuje kapalinu z rozkrokové oblasti v době, která je k dispozici mezi jednotlivými výrony, přičemž přijímající oblast je relativně suchá a připravená pro další příjem kapaliny, dále udržuje tvar oděvu a udržuje rozkrokovou oblast relativně suchou což vede k zdravější pokožce. Viz například souběžně podané patentové přihlášky US č. 08/825 072, US č. 08/825071 a patent US 5 827 253.Another preferred embodiment includes further distribution of the various elements of the absorbent core. This preferred absorbent core includes an acquisition layer only around the crotch area of the wearer to handle the initial rapid burst of liquid. A distribution layer is positioned vertically to the front and back of the acquisition layer to wick liquid away from the solution area. A storage layer is positioned at a location that is adjacent to the front and back waist areas and is in contact only with the distribution material. The storage absorbent member or members must then be capable of absorbing liquid from the distribution layer and overcoming both the force due to gravity and the force due to the desorption pressures of the distribution material. The product thus described removes liquid from the crotch area in the time available between bursts, while the acquisition area is relatively dry and ready to receive more liquid, further maintaining the shape of the garment and keeping the crotch area relatively dry, resulting in healthier skin. See, for example, copending patent applications U.S. No. 08/825,072, U.S. No. 08/825,071, and U.S. Patent 5,827,253.
Obr. 1 znázorňuje upřednostňované provedení pleny 60, ve kterém jsou horní vrstva 61 a spodní vrstva 62 stejně veliké a mají rozměry délky a šířky, které jsou obecně větší než jsou rozměry absorpčního jádra 28. Horní vrstva 61 je spojena s položena na zadní vrstvě 62, čímž se vytvoří okraj plenky 60. Okraj definuje vnější obvod nebo okraje plenky 60.Fig. 1 illustrates a preferred embodiment of a diaper 60 in which the topsheet 61 and the backsheet 62 are of equal size and have length and width dimensions that are generally greater than the dimensions of the absorbent core 28. The topsheet 61 is joined to and laid over the backsheet 62 to form the edge of the diaper 60. The edge defines the outer perimeter or edges of the diaper 60.
Horní vrstva 61 je poddajná, měkká na omak a nedráždí pokožku nositele. Horní vrstva 61 je pro kapaliny propustná, což dovoluje kapalinám, aby snadno pronikaly skrz její tloušťku. Vhodná horní vrstva 61 se dá vyrobit ze široké škály materiálů, jako jsou porézní pěny, retikulované pěny, děrované fólie z plastů, přírodní vlákna, (například dřevitá nebo bavlněná vlákna) syntetická vlákna (například polyesterová nebo polypropylenová vlákna) nebo z kombinace přírodních a syntetických vláken. Horní vrstva 61 je zpravidla vyrobena zThe topsheet 61 is pliable, soft to the touch, and non-irritating to the wearer's skin. The topsheet 61 is liquid permeable, allowing liquids to readily penetrate through its thickness. Suitable topsheet 61 can be made from a wide variety of materials, such as porous foams, reticulated foams, apertured plastic films, natural fibers (e.g., wood or cotton fibers), synthetic fibers (e.g., polyester or polypropylene fibers), or a combination of natural and synthetic fibers. The topsheet 61 is typically made from
-4899 hydrofobního materiálu, který je upraven tak, aby byl zpočátku hydrofílní, aby se izolovala pokožka nositele od kapalin v úložném absorpčním členu 10. Hydrofílní úprava způsobuje počáteční zvlhČitelnost horní vrstvy, takže kapalné výtoky mohou proniknout skrz horní vrstvu. Zvláště vhodná horní vrstva 61 zahrnuje polypropylen, kteiý prodává firma Hercules lne. z Wilmingtonu, ze státu Delaware, USA. Tak jak se zde používá, znamená termín vlákna staplové délky taková vlákna, která mají délku nejméně kolem 15,9 mm.-4899 hydrophobic material that is initially treated to be hydrophilic to isolate the wearer's skin from liquids in the storage absorbent member 10. The hydrophilic treatment causes the topsheet to be initially wettable so that liquid discharges can penetrate through the topsheet. A particularly suitable topsheet 61 comprises polypropylene, which is sold by Hercules Inc. of Wilmington, Delaware, USA. As used herein, the term staple length fibers means fibers that are at least about 15.9 mm long.
Existuje řada výrobních technik, které se dají použít k výrobě vrchní vrstvy 61. Vrchní vrstva 61 například může být tkaná, netkaná, netkaná spojená spředením, mykaná a podobně. Upřednostňovaná horní vrstva je mykaná a tepelně pospojovaná pomocí prostředků velmi dobře známých osobám kvalifikovaným v oblasti textilií. Horní vrstva 61 s výhodou má hmotnost od kolem 18 do kolem 25 g/m2, minimální pevnost v tahu za sucha nejméně 400 g/cm ve směru stroje a pevnost v tahu za vlhka nejméně kolem 55 g/cm ve směru napříč strojem.There are a number of manufacturing techniques that can be used to make the topsheet 61. For example, the topsheet 61 can be woven, nonwoven, spunbonded nonwoven, carded, and the like. The preferred topsheet is carded and thermally bonded by means well known to those skilled in the textile art. The topsheet 61 preferably has a weight of from about 18 to about 25 g/m 2 , a minimum dry tensile strength of at least 400 g/cm in the machine direction, and a wet tensile strength of at least 55 g/cm in the cross-machine direction.
Dává se přednost tomu, aby horní vrstva byl materiál, který je nejblíže k pokožce uživatele, ale není to nutné. Lze uvažovat i s tím, že vhodné uspořádání absorpčního jádra by mohlo být použito bez horní vrstvy a přesto produkovat žádoucí výsledky, jako je komfort a absorpční schopnost, jakož i jednoduchost při výrobě a úsporách materiálových nákladů. Například vlastní povrch na straně těla u absorpčního jádra by mohl být vyroben z kapalných, prostupných, měkkých, poddajných, nedráždivých materiálů, které nahrazují zvláštní horní vrstvu. Takové absorpční jádro by jen potřebovalo, aby bylo použito v kombinaci se spodní vrstvou, aby se zabezpečil komfort a absorpční schopnost v absorpčním výrobku.It is preferred that the topsheet be the material closest to the wearer's skin, but this is not required. It is also contemplated that a suitable absorbent core arrangement could be used without a topsheet and still produce desirable results such as comfort and absorbency, as well as ease of manufacture and savings in material costs. For example, the body-side surface of the absorbent core itself could be made of liquid-permeable, soft, compliant, non-irritating materials that replace a separate topsheet. Such an absorbent core would only need to be used in combination with a backsheet to provide comfort and absorbency in the absorbent article.
Spodní vrstva 62 je neprostupná pro kapaliny a je s výhodou vyrobena z tenké plastické fólie, i když se také dají použít jiné, pro kapalinu nepropustné materiály. Spodní vrstva 62 je s výhodou z polyetylenové fólie mající tloušťku od kolem 0,012 mm do kolem 0,051 cm, i když se dají použít i jiné ohebné, pro kapalinu nepropustné materiály. Tak jak je zde používán, týká se termín pružný materiálů, které jsou poddajné a které se budou snadno přizpůsobovat obecnému tvaru a obrysům těla nositele.The backsheet 62 is liquid-impermeable and is preferably made of a thin plastic film, although other liquid-impermeable materials may also be used. The backsheet 62 is preferably made of a polyethylene film having a thickness of from about 0.012 mm to about 0.051 cm, although other flexible liquid-impermeable materials may also be used. As used herein, the term flexible refers to materials that are pliable and will readily conform to the general shape and contours of the wearer's body.
Vhodný polyetylenový film je vyráběn firmou Monsanto Chemical Corporation a je na trhu prodáván jako film č. 8020. Spodní vrstva 62 je s výhodou ražená anebo matovaná, aby seA suitable polyethylene film is manufactured by Monsanto Chemical Corporation and is commercially available as film No. 8020. The backsheet 62 is preferably embossed or matted to provide a
-49dosáhlo více látkového vzhledu. Spodní vrstva 62 dále může být prodyšná a dovolovat parám únik z absorpčního jádra 28, zatímco se přesto zabraňuje exudátům v tom, aby procházely skrz spodní vrstvu 62. Uvažuje se s tím, že spodní vrstva, která je vysoce prodyšná, ale v podstatě nepropustná pro kapalínu, může být u některých výrobků žádoucí.-49 has achieved a more cloth-like appearance. The backsheet 62 may further be breathable and allow vapors to escape from the absorbent core 28 while still preventing exudates from passing through the backsheet 62. It is contemplated that a backsheet that is highly breathable but substantially liquid-impermeable may be desirable in some products.
Velikost spodní vrstvy 62 je diktována velikostí absorpčního jádra 28 a přesně zvolenou konstrukcí plenky. U zvláště upřednostňovaného provedení má spodní vrstva 62 upravený tvar přesýpacích hodin sahající pod absorpční jádro 28 a minimální vzdálenost nejméně kolem 1,3 cm až kolem 2,5 cm kolem celého okraje plenky.The size of the backsheet 62 is dictated by the size of the absorbent core 28 and the exact design of the diaper. In a particularly preferred embodiment, the backsheet 62 has a modified hourglass shape extending below the absorbent core 28 and a minimum distance of at least about 1.3 cm to about 2.5 cm around the entire edge of the diaper.
Horní vrstva 61 a spodní vrstva 62 jsou spolu spojeny dohromady nějakým vhodným způsobem. Termín spojeny, tak jak se zde používá, zahrnuje uspořádání u kterých je horní vrstva přímo spojena se spodní vrstvou 62 upevněním horní vrstvy 61 přímo k spodní vrstvě 62 a uspořádání, kdy horní vrstva 61 je nepřímo spojena se spodní vrstvou 62 upevněním horní vrstvy 61 k členům mezi tím, které jsou zase připevněny k spodní vrstvě 62. U zvláště výhodného provedení jsou horní vrstva 61 a spodní vrstva 62 připojeny přímo k sobě navzájem na okrají plenky připevňovacím prostředkem (který není znázorněn), jako je lepidlo nebo nějaký jiný připevňovací prostředek známý v oboru. Například se dá k upevnění horní vrstvy 61 k spodní vrstvě 62 použít uniformní kontinuální vrstva lepidla, vzorovaná vrstva lepidla nebo pole od sebe oddělených čar nebo míst s lepidlem.The topsheet 61 and the backsheet 62 are joined together in any suitable manner. The term joined, as used herein, includes arrangements in which the topsheet is directly joined to the backsheet 62 by attaching the topsheet 61 directly to the backsheet 62 and arrangements in which the topsheet 61 is indirectly joined to the backsheet 62 by attaching the topsheet 61 to members therebetween, which in turn are attached to the backsheet 62. In a particularly preferred embodiment, the topsheet 61 and the backsheet 62 are joined directly to each other at the edge of the diaper by an attachment means (not shown), such as an adhesive or some other attachment means known in the art. For example, a uniform continuous layer of adhesive, a patterned layer of adhesive, or an array of spaced lines or locations of adhesive may be used to attach the topsheet 61 to the backsheet 62.
Upevňovací pásková poutka 65 jsou zpravidla použita u pásu 63 v oblasti pasu plenky 60, aby se poskytl upevňovací prostředek pro držení plenky na nositeli. Upevňovací pásková poutka 65 jsou zpravidla použita u pásu 63 v oblasti pasu plenky 60, aby se zabezpečil upevňovací prostředek pro držení plenky na nositeli. Zobrazená upevňovací pásková poutka 65 jsou jen jedním možným příkladem. Upevňovací pásková poutka 65 mohou být taková, jak je to dobře známo v oboru, jako je upevňovací páska popsaná v patentu US 3 848 594. Tato pásková poutka nebo jiné prostředky pro upevňování pleny jsou zpravidla použity v blízkosti rohů plenky 60.Fastening tape tabs 65 are typically used with the waistband 63 in the waist region of the diaper 60 to provide a fastening means for holding the diaper on the wearer. Fastening tape tabs 65 are typically used with the waistband 63 in the waist region of the diaper 60 to provide a fastening means for holding the diaper on the wearer. The fastening tape tabs 65 shown are just one possible example. The fastening tape tabs 65 may be as is well known in the art, such as the fastening tape described in U.S. Patent 3,848,594. These tape tabs or other means for fastening the diaper are typically used near the corners of the diaper 60.
Elastické členy 69 jsou umístěny vedle okraje plenky 60, s výhodou podél každého podélného okraje 64 tak, že elastické členy mají tendenci táhnout a držet plenku 60 proti nohám nositele. Navíc elastické členy 67 mohou být umístěny vedle jedné nebo obou oblastí pásu 63 v oblasti • ·« ·· φ ··· · · · φφ • · · · · · ······ · « • · · · · · ··· ·· ·♦ ···Elastic members 69 are positioned adjacent the edge of the diaper 60, preferably along each longitudinal edge 64, such that the elastic members tend to pull and hold the diaper 60 against the wearer's legs. Additionally, elastic members 67 may be positioned adjacent one or both of the waist regions 63 in the region of the waist region.
-50pasu plenky 60, aby se vytvořil pás jakož i manžety pro nohy. Vhodný pás je například popsán v patentu US 4 515 595, který je zabudován formou odkazu. Navíc způsob a aparát vhodný pro výrobu plenky najedno použití, mající elasticky smrštitelné elastické prvky, je popsán v patentu US 4 081 301.-50 of the diaper waistband 60 to form a waistband as well as leg cuffs. A suitable waistband is described, for example, in U.S. Patent No. 4,515,595, which is incorporated by reference. Additionally, a method and apparatus suitable for making a disposable diaper having elastically contractible elastic elements is described in U.S. Patent No. 4,081,301.
Elastické členy jsou připevněny k plence 60 v elasticky smrštitelném stavu tak, aby se v normálním neomezeném uspořádání elastické členy účinně smrštily nebo shrnuly plenku 60. Elastické členy se dají upevnit v elasticky smrštitelném stavu při nejmenším dvěma způsoby. Například mohou být elastické členy nataženy a zajištěny, zatímco je plena 60 v nekontrolovaném stavu. Plenka 60 může být alternativně smrštěna, například plisováním a elastické členy mohou být upevněné a připojené k plence 60, zatímco elastické členy jsou ve svém neuvolněném nebo nenataženém stavu. Elastické členy mohou sahat podél části délky plenky 60. Alternativně mohou elastické členy zasahovat celou délku plenky 60 nebo kteroukoliv jinou délku vhodnou k zabezpečení elasticky smrštitelné linie. Délka elastických členů je diktována konstrukcí plenky.The elastic members are attached to the diaper 60 in an elastically contractible condition such that in a normal unrestrained configuration, the elastic members effectively contract or gather the diaper 60. The elastic members can be secured in an elastically contractible condition in at least two ways. For example, the elastic members can be stretched and secured while the diaper 60 is in an uncontrolled condition. The diaper 60 can alternatively be shrunk, for example by pleating, and the elastic members can be secured and attached to the diaper 60 while the elastic members are in their unstretched or unstretched condition. The elastic members can extend along a portion of the length of the diaper 60. Alternatively, the elastic members can extend the entire length of the diaper 60 or any other length suitable to provide an elastically contractible line. The length of the elastic members is dictated by the design of the diaper.
Během používání je plenka 60 upevněna na nositele umístěním jedné oblasti pásu pod zadní část nositele a vedením zbytku plenky 60 mezi nohama uživatele tak, že další oblast pásu je umístěna napříč přední části nositele. Pásková poutka 65 nebo jiné upevňovače jsou potom upevněny s výhodou na vnější čelní oblasti plenky 60. Během používám plenky najedno použití nebo jiných absorpčních výrobků zahrnujících úložné absorpční členy podle tohoto vynálezu mají tendenci k tomu, že účinněji ukládají kapaliny a zůstávají suché díky vysoké absorpční kapacitě a vysoké sací kapacitě absorpčních členů.During use, the diaper 60 is secured to the wearer by placing one belt region under the wearer's rear and guiding the remainder of the diaper 60 between the wearer's legs so that the other belt region is positioned across the wearer's front. The tape tabs 65 or other fasteners are then secured, preferably to the outer front region of the diaper 60. During use, disposable diapers or other absorbent articles incorporating the storage absorbent members of the present invention tend to store liquids more effectively and remain dry due to the high absorbency and high wicking capacity of the absorbent members.
Když se používá jako absorpční jádro v plence 60 najedno použití, je zvláště výhodné provedení absorpčního jádra 28 podle předmětného vynálezu umístěno tak, že je přijímací proužek 52 v kapalinovém spojení s horní vrstvou 61 a slouží k rychlému příjmu a rozdělení tělesných exudátů z těla nositele do absorpčního distribučního proužku 51. Adhezivní připojení přijímacího proužku 52 k horní vrstvě 61 může zvýšit kapalinové spojení zabezpečením spojení na rozhraní, aby se zabránilo tomu, že oddělená vrchní vrstva brání toku kapaliny. Distribuční materiál 51 posunuje kapalinu ve směrech x a y v jádru 28 a kapalina je následně desorbována úložným absorpčním dílem 10, který je úložným absorpčním členem podle předmětného vynálezu.When used as an absorbent core in a disposable diaper 60, a particularly preferred embodiment of the absorbent core 28 of the present invention is positioned such that the acquisition strip 52 is in fluid communication with the topsheet 61 and serves to rapidly receive and distribute body exudates from the wearer's body into the absorbent distribution strip 51. Adhesively attaching the acquisition strip 52 to the topsheet 61 can enhance fluid communication by providing an interface connection to prevent the separated topsheet from impeding fluid flow. The distribution material 51 moves fluid in the x and y directions within the core 28, and the fluid is subsequently desorbed by the storage absorbent member 10, which is the storage absorbent member of the present invention.
Zatímco komponenty 52 a 51 jsou obecně znázorňovány jako přímé a mající stejnou velikost, dají se využít i jiné tvary a velikostní vztahy. Jak je to patrné, obecně přímé složky mají šířku 53 odpovídající vhodné šířce pro rozkrokovou oblast 66 plenky na jedno použití. Rovněž délka příslušných složek jádra se může měnit, aby se zabezpečila vhodná velikost pro nositele různé velikosti.While components 52 and 51 are generally shown as straight and of the same size, other shapes and size relationships may be utilized. As will be appreciated, the generally straight components have a width 53 corresponding to a suitable width for the crotch region 66 of a disposable diaper. The length of the respective core components may also vary to provide a suitable size for wearers of different sizes.
Jak je to patrné z obr. 1, úložný absorpční člen 10 může zahrnovat dva úložné absorpční členy 20 a 30 tak, že neexistuje prvek úložného absorpčního členu 10, který by byl umístěn v plence v oblasti výronu kapaliny. Protože takový úložný absorpční člen 10 má málo úložného materiálu nebo žádný úložný materiál pro kapalinu (distribuční materiál 51 může mít značnou úložnou kapacitu a bude obsahovat kapalinu nejméně dokud není desorbována materiálem s vyšší úložnou kapacitou sáním) ve středu jádra (odpovídající rozkrokové oblasti jádra nebo oblasti jádra, kde dochází k výronu kapaliny), výrobky obsahující taková jádra mohou zabezpečovat to, že lépe padnou a poskytovat nositeli větší pohodlí jak když je výrobek suchý, tak i poté, co je naplněn několika dávkami tělesné kapaliny. Viz například současně podané patentové přihlášky US č. 08/825 072, US 08/825 071 a patent US 5 827 253. Obr. 2a zobrazuje rozložený prostorový pohled a absorpční jádro 28 mající dva oddělené prvky, přičemž každý z nich se skládá z úložného absorpčního prvku podle předmětného vynálezu. Celní panel 20 obecně odpovídá části plenky na jedno použití, kterou uživatel nosí vpředu. Podobně zadní panel 30 odpovídá části plenky najedno použití,kterou uživatel nosí vzadu.As can be seen from Fig. 1, the storage absorbent member 10 may include two storage absorbent members 20 and 30 such that there is no element of the storage absorbent member 10 that is located in the diaper in the fluid discharge area. Because such a storage absorbent member 10 has little or no fluid storage material (the distribution material 51 may have a significant storage capacity and will contain the fluid at least until it is desorbed by a material with a higher storage capacity by suction) in the center of the core (corresponding to the crotch area of the core or the fluid discharge area of the core), products containing such cores may provide a better fit and provide greater comfort to the wearer both when the product is dry and after it has been filled with multiple doses of body fluid. See, for example, copending U.S. Patent Application Serial Nos. 08/825,072, 08/825,071, and U.S. Patent No. 5,827,253. Fig. 2a shows an exploded perspective view of an absorbent core 28 having two separate elements, each of which comprises a storage absorbent element according to the present invention. The front panel 20 generally corresponds to the front portion of the disposable diaper worn by the wearer. Similarly, the back panel 30 corresponds to the back portion of the disposable diaper worn by the wearer.
Alternativně může být úložný absorpční člen 10 jednolitá vrstva nebo vrstvy (tj. tam, kde čárkované čáry 70 na obr. 1 označují, že je úložný absorpční člen 10 i v oblasti kde dochází k vypouštění kapaliny) úložného absorpčního materiálu podle předmětného vynálezu. Takové provedení absorpčního jádra 28 je znázorněno na obr. 2b.Alternatively, the storage absorbent member 10 may be a single layer or layers (i.e., where the dashed lines 70 in FIG. 1 indicate that the storage absorbent member 10 is also in the area where liquid discharge occurs) of the storage absorbent material of the present invention. Such an embodiment of the absorbent core 28 is shown in FIG. 2b.
U jednoho provedení bude přijímací proužek 52 vrstva manipulující s kapalinou, umístěná v oblasti kde uživatel výrobku vypouští kapalinu, která je ve formě vysokého vzdušného, netkaného materiálu, ale s výhodou je ve formě kapalinu přijímací vrstvy zahrnující vrstvu modifikovaných celulózových vláken, např. ztužených, zkadeřených, celulózových vláken a s výhodou až do kolem 10 % hmotnostních této kapalinu přijímající a distribuční vrstvy polymerního gelujícího materiálu. U zvláště výhodného provedení bude přijímací vrstva 52In one embodiment, the acquisition strip 52 will be a liquid handling layer located in the area where the user of the product releases liquid, which is in the form of a high air, nonwoven material, but preferably is in the form of a liquid acquisition layer comprising a layer of modified cellulosic fibers, e.g., stiffened, crimped, cellulosic fibers, and preferably up to about 10% by weight of this liquid acquisition and distribution layer of a polymeric gelling material. In a particularly preferred embodiment, the acquisition layer 52 will
-52·· ·· · zahrnovat velmi vzdušnou chemicky vázanou polyetylén-tereftalátovou (PET) netkanou vrstvu (např. mající plošnou hmotnost kolem 42 g/m2), pokrývající vrstvu ztužených, zkadeřených celulózových vláken (např. dostupných od firmy Weyerhauser Co., WA, USA jako CMC®, také dostupných od firmy The Procter & Gamble Co., Paper Technology Division, Cincinnati, OH, USA), tak, že netkaná vrstva PET je umístěna mezi ztužená, zkadeřená, celulózová vlákna a horní vrstvu 6T Modifikovaná celulózová vlákna použitá v kapalinu přijímající vrstvě 52 takového upřednostňovaného absorpčního výrobku jsou s výhodou vlákna dřevité buničiny, která byla ztužena a zkadeřena pomocí chemické a nebo tepelné úpravy. Takováto modifikovaná celulózová vlákna jsou stejného typu jako je ten, který je využit v absorpčních výrobcích popsaných v patentu US 4 935 022. Upřednostňované provedení je takové, kde je kapalinu distribuující vrstva 51 taková, jaká je popsána v souběžně podané patentové přihlášce US č. 09/042 418 nebo patentu US 5 800 416. (U upřednostňovaného provedení, využívajícího vláknité distribuční materiály popsané v patentu US 5 800 416, prochází distribuční materiál skrz nejméně dva válce, přičemž každý má vroubky a žlábky, které mají mezi sebou tak malou toleranci, že v pásu dochází k trvalé deformaci. Podobné procesy byly vyvinuty pro výrobu dloužených laminátových materiálů a jsou popsány v patentu US 5 167 897, který se týká dloužených materiálů. Tento proces v podstatě představuje mechanickou úpravu pásu.) Tato případná vrstva pro distribuci kapaliny je zpravidla umístěna mezi (horní) vrstvou, která manipuluje s kapalinou (např. materiálem pro příjem kapaliny) a (dolní) úložnou absorpční vrstvou s vysokým sáním a je s ní v kapalinovém spojení. Absorpční výrobky, které mohou využívat úložné absorpční členy podle tohoto vynálezu v dolní vrstvě pro uložení kapaliny ležící pod horní vrstvou pro příjem a distribuci kapaliny, obsahující ztužená, zkadeřená, celulózová vlákna, jsou popsány podrobněji v patentu US 5 147 345.-52·· ·· · comprise a highly airy chemically bonded polyethylene terephthalate (PET) nonwoven layer (e.g., having a basis weight of about 42 g/m 2 ) covering a layer of stiffened, crimped cellulose fibers (e.g., available from Weyerhauser Co., WA, USA as CMC®, also available from The Procter & Gamble Co., Paper Technology Division, Cincinnati, OH, USA), such that the nonwoven PET layer is positioned between the stiffened, crimped, cellulose fibers and the top layer 6T. The modified cellulose fibers used in the liquid acquisition layer 52 of such a preferred absorbent article are preferably wood pulp fibers that have been stiffened and crimped by chemical and/or thermal treatment. Such modified cellulose fibers are of the same type as those used in the absorbent articles described in U.S. Patent No. 4,935,022. A preferred embodiment is one in which the liquid distribution layer 51 is as described in copending U.S. Patent Application Serial No. 09/042,418 or U.S. Patent No. 5,800,416. (In a preferred embodiment utilizing the fibrous distribution materials described in U.S. Patent No. 5,800,416, the distribution material is passed through at least two rollers, each having ridges and grooves that are so close together that permanent deformation occurs in the web. Similar processes have been developed for the production of elongated laminate materials and are described in U.S. Patent No. 5,167,897, which relates to elongated materials. This process essentially constitutes a mechanical treatment of the web.) This optional distribution layer The liquid is typically positioned between and in fluid communication with a (top) layer that handles the liquid (e.g., a liquid acquisition material) and a (bottom) high-wicking absorbent storage layer. Absorbent products that can utilize the storage absorbent members of the present invention in a lower liquid storage layer underlying a top liquid acquisition and distribution layer comprising stiffened, crimped, cellulosic fibers are described in more detail in U.S. Patent No. 5,147,345.
Jak je to zde uvedeno, absorpční výrobky na jedno použití jsou takové výrobky, které jsou určeny k tomu, aby byly vyřazeny po jediném použití (např. u původního absorpčního výrobku jako celku není uvažováno s tím, že by byl čištěn nebo jinak uváděn do původního stavu nebo znovu používán jako absorpční výrobek, i když určité materiály nebo celý absorpční výrobek mohou být recyklovány, znovu použity nebo kompostovány). Termín plenka, tak jak se zde používá, se týká oděvní součástky, kterou obecně nosí malé děti a inkontinentní osoby a kterou uživatel nosí kolem spodní části trupu. Je tomu třeba ale rozumět tak, že současný vynález se také dá použít na jiné absorpční výrobky, jako jsou kalhotky nošené při inkontinenci,As used herein, disposable absorbent articles are those articles that are intended to be discarded after a single use (e.g., the original absorbent article as a whole is not intended to be cleaned or otherwise reconditioned or reused as an absorbent article, although certain materials or the entire absorbent article may be recycled, reused, or composted). The term diaper, as used herein, refers to a garment generally worn by young children and incontinent individuals and worn around the lower torso by the wearer. It is to be understood, however, that the present invention is also applicable to other absorbent articles, such as incontinence pants,
-53·« »4 • * c ·-53·« »4 • * c ·
4 4 4 • · 9 4 · • · 4 4 • 44 ·« ·· >4 4 4 • · 9 4 · • · 4 4 • 44 ·« ·· >
4 4 44 4 4
4 4 • 4 4 44 4 • 4 4 4
4 44 4
44 444 inkontinentní polštářky, sportovní kalhotky, vložky do plenek, podušky na zachycení výkalů, hygienické vložky, tampony, bandáže, obličejové kapesníčky, papírové ubrousky a podobně.44,444 incontinence pads, sports briefs, diaper liners, stool catchers, sanitary napkins, tampons, bandages, facial tissues, paper napkins and the like.
VI. Zkušební metodyVI. Test methods
A. Kapilární sorpceA. Capillary sorption
ÚčelPurpose
Účel tohoto testu je měřit absorpční kapacitu či .kapacitu kapilární sorpcí jako funkci výšky úložných absorpčních členů podle předmětného vynálezu. (Test se také používá k měření absorpční kapacity kapilární sorpcí jako funkce výšky materiálů s velkou plochou povrchu, tj. bez osmotického absorbentu, jako je absorpční polymer tvořící hydrogel nebo jiné případné materiály využívané v absorpčním členu. Přesto se v následující části popisu popisuje kapilární sorpční metoda tak jak se používá pro měření celého úložného absorpčního členu.) Kapilární sorpce je základní vlastnost každého absorbentu, která řídí to, jak je kapalina absorbována do absorpční struktury. V kapilárním sorpční m experimentuje kapacita absorbentu kapilární sorpcí měřena jako funkce tlaku kapaliny daného výškou vzorku ve vztahu k rezervoáru zkušební kapaliny.The purpose of this test is to measure the absorption capacity or capillary sorption capacity as a function of height of the storage absorbent members of the present invention. (The test is also used to measure the absorption capacity by capillary sorption as a function of height of materials with a large surface area, i.e., without an osmotic absorbent, such as an absorbent polymer forming a hydrogel or other optional materials used in the absorbent member. However, the following section describes the capillary sorption method as it is used to measure the entire storage absorbent member.) Capillary sorption is a fundamental property of any absorbent that governs how liquid is absorbed into the absorbent structure. In a capillary sorption experiment, the capillary sorption capacity of the absorbent is measured as a function of the liquid pressure given by the height of the sample relative to the reservoir of the test liquid.
Metoda stanovování kapilární sorpce je dobře známa, viz Burgeni, A. A. a Kapur, C., Rovnováhy kapilární sorpce ve vláknitých hmotách, Textile Research Journal, 37 (1967), 356366; Chatterjee, P.K., Absorpční schopnost, Textile Science and Technology 7, kapitola II, str. 29 až 84, Elsevier Science Publishers B.V., 1985; a patent US 4 610 678, kde se probírá metoda na měření kapilární sorpce absorpčních struktur.The method of determining capillary sorption is well known, see Burgeni, A. A. and Kapur, C., Capillary sorption equilibria in fibrous materials, Textile Research Journal, 37 (1967), 356366; Chatterjee, P.K., Absorbent capacity, Textile Science and Technology 7, Chapter II, pp. 29-84, Elsevier Science Publishers B.V., 1985; and U.S. Patent 4,610,678, which discusses a method for measuring capillary sorption of absorbent structures.
PrincipPrinciple
Porézní skleněný frit je spojen pomocí nepřerušeného sloupce kapaliny k zásobníku kapaliny na váze. Vzorek je během experimentu udržován za konstantní omezující hmotnosti. Tak jak porézní struktura absorbuje kapalinu podle požadavku, ztráta hmotnosti v zásobníku kapaliny na váze je zaznamenávána jako příjem kapaliny^ který je upraven, pro příjem skleněného fritu-jako • «· ·· · ·· · * * 4 44 • · ♦ 4 4 7A porous glass frit is connected by an unbroken column of liquid to a liquid reservoir on a balance. The sample is maintained at a constant limiting weight during the experiment. As the porous structure absorbs liquid as required, the loss of weight in the liquid reservoir on the balance is recorded as the liquid uptake^ which is adjusted to accommodate the glass frit-like • «· ·· · ·· · * * 4 44 • · ♦ 4 4 7
-54*·· 44 44 444 • · ·-54*·· 44 44 444 • · ·
4 ·4 ·
funkce výšky a odpařování. Příjem nebo kapacita se měří při různém kapilárním sání (hyrostatických napětích nebo výškách). Přírůstek absorpce se objeví kvůli inkrementálnímu snížení fritu (tj. snížení kapilárního sání).function of height and evaporation. The uptake or capacity is measured at different capillary suctions (hyrostatic tensions or heights). The increase in absorption occurs due to the incremental reduction of the frit (i.e. reduction in capillary suction).
Čas je během experimentu také sledován, aby byl možný výpočet počáteční účinné rychlosti příjmu (g/g/h) při 200 cm výšce.Time is also monitored during the experiment to allow calculation of the initial effective uptake rate (g/g/h) at 200 cm height.
ReagencieReagents
Zkušební kapalina: syntetická moč je připravena úplným rozpuštěním následujících materiálů v destilované vodě:Test liquid: synthetic urine is prepared by completely dissolving the following materials in distilled water:
Obecný popis nastavení aparaturyGeneral description of the apparatus settings
Zařízení pro kapilární sorpci 220 zobrazené na obr. 8A, které se používá u tohoto testu je provozováno podle podmínek TAPPI (50 % RH, 25 °C). Zkušební vzorek je umístěn na skleněnou fritu 202 , viz obr. 8A, která je spojena kontinuálním sloupcem zkušební kapaliny (syntetické moči) k zásobníku 206 kapaliny na váze, obsahujícímu zkušební kapalinu. Tento zásobník 206 je umístěn na váze 207, která je propojena rozhraním s počítačem (který není znázorněn). Váha by měla být schopna vážit s přesností na 0,001 g. Taková váha je k sehnání u firmy Mettler Toledo jako typ PR 1203 (Hightstown, NJ, USA). Skleněná frita 202 je umístěna vertikálně posuvně na stojanu s pohonem 201, znázorněném schematicky na obr. 8A, který umožňuje vertikální pohyb zkušebního vzorku tak, že je tento vzorek vystaven měnící se sací výšce. Vertikálně posuvný stojan s pohonem 201 může: být beztyčový pohybový mechanizmus^The capillary sorption apparatus 220 shown in FIG. 8A used in this test is operated under TAPPI conditions (50% RH, 25°C). The test sample is placed on a glass frit 202, shown in FIG. 8A, which is connected by a continuous column of test liquid (synthetic urine) to a liquid reservoir 206 on a scale containing the test liquid. This reservoir 206 is placed on a scale 207 which is interfaced to a computer (not shown). The scale should be capable of weighing to the nearest 0.001 g. Such a scale is available from Mettler Toledo as the PR 1203 (Hightstown, NJ, USA). The glass frit 202 is mounted vertically on a drive rack 201, shown schematically in Fig. 8A, which allows the vertical movement of the test specimen such that the specimen is subjected to varying suction heights. The vertically movable drive rack 201 may be a rodless motion mechanism.
-55který je připojen k počítači kvůli záznamu sacích výšek a odpovídajících časů pro měření příjmu kapaliny do zkušebního vzorku. Upřednostňovaný beztyčový pohybový mechanizmus je k dostání od firmy Industrial Devices (Novato, CA, USA) jako typ 202X4X34N-1D4B-84-P-C-SE, který může být poháněn motorovým pohonem ZETA 6104-83-135, který je k dostání od firmy CompuMotor (Rohnert, CA, USA). Tam, kde se data měří a odesílají z vertikálně pohyblivého stojanu s pohonem 201 a váhy 207, mohou být data o absorpční kapacitě kapilární sorpcí snadno vytvořena pro každý testovaný vzorek. Rovněž počítačové rozhraní k vertikálně posuvnému stojanu s pohonem 201 může umožňovat řízený vertikální pohyb skleněné frity 202. Pohon 201 může například být nasměrován tak, aby pohyboval skleněnou fritou 202 vertikálně jen poté, co bylo dosaženo rovnováhy (tak jak je definována níže) v každé sací výšce.-55 which is connected to a computer for recording suction heights and corresponding times for measuring liquid uptake into the test sample. A preferred rodless motion mechanism is available from Industrial Devices (Novato, CA, USA) as a type 202X4X34N-1D4B-84-P-C-SE which can be driven by a ZETA 6104-83-135 motor drive available from CompuMotor (Rohnert, CA, USA). Where data is measured and transmitted from the vertically movable drive stand 201 and balance 207, capillary sorption absorption capacity data can be readily generated for each test sample. Also, a computer interface to the vertically moving drive stand 201 may allow controlled vertical movement of the glass frit 202. For example, the drive 201 may be directed to move the glass frit 202 vertically only after equilibrium (as defined below) has been achieved at each suction height.
Spodek skleněné frity 202 je připojen k trubičce 203 Tygon®, která spojuje fritu 202 s třícestným vypouštěcím uzavíracím kohoutem 209. Vypouštěcí uzavírací kohout 209 je spojen s kapalinovým zásobníkem 205. pomocí skleněné trubičky 204 a uzavíracího kohoutu 210. (Uzavírací kohout 209 je otevřen k vypouštění jenom během čištění aparatury nebo při odstraňování bublinek vzduchu.) Skleněná trubička 211 spojuje kapalinový zásobník 205 se zásobníkem kapaliny 206 na váze přes uzavírací kohout 210. Zásobník kapaliny 206 na váze se skládá z lehké skleněné misky 206A o průměru 12 mm a víčka 206B. Víčko 206B má otvor, skrz který je skleněná trubička 211 ve styku s kapalinou v zásobníku 206. Skleněná trubička 211 nesmí být ve styku s víčkem 206B, nebo vznikne nestabilní odečet váhy a měření testovaného vzorku se pak nedá použít.The bottom of the glass frit 202 is connected to a Tygon® tube 203 that connects the frit 202 to a three-way drain stopcock 209. The drain stopcock 209 is connected to the liquid reservoir 205 by a glass tube 204 and a stopcock 210. (The stopcock 209 is opened for draining only during cleaning of the apparatus or when removing air bubbles.) A glass tube 211 connects the liquid reservoir 205 to the liquid reservoir 206 on the balance via a stopcock 210. The liquid reservoir 206 on the balance consists of a lightweight glass dish 206A with a diameter of 12 mm and a lid 206B. The cap 206B has an opening through which the glass tube 211 is in contact with the liquid in the reservoir 206. The glass tube 211 must not be in contact with the cap 206B, or an unstable balance reading will result and the measurement of the test sample will then be unusable.
Průměr skleněné frity musí postačovat k umístění aparátu z pístu a válce, popsaného níže, určeného k tomu, aby držel zkušební vzorek. Skleněná frita 202 má plášť, který umožňuje řízení konstantní teploty z ohřívací lázně. Frita je nálevka s obsahem 350 ml s kotoučem z fritu, který má póry 4 až 5,5 pm, a dá se získat u firmy Corning Glass Co. (Corning, NY, USA) jako č. 36060-350F. Póry jsou dostatečně jemné k tomu, aby udržely povrch frity zvlhčený ve výškách kapilárního sání (skleněná frita nedovoluje vzduchu, aby vnikl do kontinuálního sloupce zkušební kapaliny pod skleněnou fritou).The diameter of the glass frit must be sufficient to accommodate the piston and cylinder apparatus described below, designed to hold the test sample. The glass frit 202 has a jacket that allows constant temperature control from the heating bath. The frit is a 350 ml funnel with a frit disc having 4 to 5.5 µm pores and is available from Corning Glass Co. (Corning, NY, USA) as No. 36060-350F. The pores are fine enough to keep the frit surface wetted at capillary suction heights (the glass frit does not allow air to enter the continuous column of test liquid below the glass frit).
Jak je to uvedeno, frita 202 je připojena trubičkami ke kapalinovému zásobníku 205 nebo zásobníku kapaliny 206 na váze. v závislosti na. poloze trojcestného uzavíracího kohoutu 210.As shown, the frit 202 is connected by tubes to a liquid reservoir 205 or a liquid reservoir 206 on the scale, depending on the position of the three-way stopcock 210.
• 4• 4
4 44 4
-56Skleněná frita 202 je opatřena pláštěm, do kterého přichází voda z lázně s konstantní teplotou. Zabezpečuje to, že teplota skleněné frity je udržována během zkušebního postupu na konstantní teplotě 31 °C. Jak je to zobrazeno na obr. 8A, skleněná frita 202 je vybavena vstupním portem 202A a výstupním portem 202B, které tvoří uzavřený okruh s cirkulující tepelnou lázní 208. (Na obr. 8A není zobrazen skleněný plášť, ale voda zaváděná do skleněné frity 202 s pláštěm z lázně 208 není ve styku se zkušební kapalinou a zkušební kapalina necirkuluje skrz lázeň s konstantní teplotou. Voda v lázni s konstantní teplotou cirkuluje skrz plášť stěny skleněné frity 202. )-56The glass frit 202 is provided with a jacket into which water from a constant temperature bath enters. This ensures that the temperature of the glass frit is maintained at a constant temperature of 31°C during the test procedure. As shown in FIG. 8A, the glass frit 202 is provided with an inlet port 202A and an outlet port 202B, which form a closed circuit with a circulating thermal bath 208. (The glass jacket is not shown in FIG. 8A, but the water introduced into the glass frit 202 with the jacket from the bath 208 is not in contact with the test liquid and the test liquid does not circulate through the constant temperature bath. The water in the constant temperature bath circulates through the jacket of the glass frit 202 wall. )
Zásobník 206 a váha 207 jsou zavřené v boxu 212. aby se minimalizovalo odpařování zkušební kapaliny ze zásobníku na váze a aby se zvýšila stabilita váhy během provádění experimentu. Tento box 212 má vršek a stěny, kde vršek má otvor skrz který je vložena trubička 211.The reservoir 206 and the balance 207 are enclosed in a box 212 to minimize evaporation of the test liquid from the reservoir on the balance and to increase the stability of the balance during the experiment. This box 212 has a top and walls, the top having an opening through which a tube 211 is inserted.
Skleněná frita 202 ie znázorněna podrobněji na obr. 8B. Obr. 8B je pohled v řezu na skleněnou fritu, znázorněnou bez vstupního portu 202A a výstupního portu 202B. Jak je to uvedeno, skleněná frita je 350 ml nálevka s kotoučem z fritu, který má póry 4 až 5,5 pm. S odkazem na obr. 8B zahrnuje skleněná frita 202 válcovitou nálevku 250 s pláštěm, a kotouč ze skelného fritu 260. Skleněná frita 202 dále zahrnuje soubor 265 složený z válce a pístu (který zahrnuje válec 266 a píst 268). který uchovává zkušební vzorek 270 a zabezpečuje malý omezující tlak na zkušební vzorek. Aby se zabránilo nadměrnému odpařování zkušební kapaliny z kotouče 260 ze skleněného fritu, je na kotouči 260 skleněného fritu umístěn kroužek 262 z Teflonu®. Kroužek 262 z Teflonu® je tlustý 0,0127 cm (dostupný jako listový materiál od firmy McMasterCarr jako č. 8569K16 z něhož je vyříznut v příslušné velikosti) a je použit k pokrytí povrchu fritového kotouče vně válce 266 a tak se minimalizuje odpařování ze skleněné frity. Vnější průměr kroužku a vnitřní průměr kroužku 262 je 7,6 a 6,3 cm. Vnitřní průměr kroužku 262 z Teflonu® je o asi 2 mm menší než je vnější průměr válce 266. Na kroužek 262 z Teflonu® se umístí o-kroužek z Vitonu® (který je dostupný od firmy McMasterCarr jako č. AS568A-150 a AS568A151), který slouží k utěsnění prostoru mezi vnitřní stěnou válcovité nálevky 250 s pláštěm a kroužkem 262 z Teflonu k tomu, aby se dále napomáhalo zabránit odpařování. Jestliže vnější průměr o-kroužku překročí vnitřní průměr válcové nálevky 250 s pláštěm, průměr o-kroužku je snížen tak, aby odpovídal nálevce následovně: o-kroužek se. přeřízne, potřebná část materiálu, o• · ΛThe glass frit 202 is shown in more detail in FIG. 8B. FIG. 8B is a cross-sectional view of the glass frit, shown without the inlet port 202A and outlet port 202B. As shown, the glass frit is a 350 ml funnel with a frit disk having 4 to 5.5 μm pores. Referring to FIG. 8B, the glass frit 202 includes a cylindrical funnel 250 with a jacket, and a glass frit disk 260. The glass frit 202 further includes a cylinder and piston assembly 265 (which includes a cylinder 266 and a piston 268) that holds the test sample 270 and provides a small confining pressure on the test sample. To prevent excessive evaporation of the test fluid from the glass frit disc 260, a Teflon® ring 262 is placed on the glass frit disc 260. The Teflon® ring 262 is 0.0127 cm thick (available as sheet material from McMasterCarr as No. 8569K16 from which it is cut to size) and is used to cover the surface of the frit disc outside the cylinder 266 to minimize evaporation from the glass frit. The outer diameter of the ring and the inner diameter of the ring 262 are 7.6 and 6.3 cm, respectively. The inside diameter of the Teflon® ring 262 is about 2 mm smaller than the outside diameter of the cylinder 266. A Viton® o-ring (available from McMasterCarr as AS568A-150 and AS568A151) is placed on the Teflon® ring 262 to seal the space between the inside wall of the cylindrical funnel 250 with the jacket and the Teflon ring 262 to further help prevent evaporation. If the outside diameter of the o-ring exceeds the inside diameter of the cylindrical funnel 250 with the jacket, the diameter of the o-ring is reduced to fit the funnel as follows: The o-ring is. cut, the required portion of material, o• · Λ
-57kroužku se vyřízne a o-kroužek je opět slepen tak, aby o-kroužek byl ve styku s vnitřní stěnou válcové nálevky 250 s pláštěm podél celého obvodu.The O-ring is cut out and the O-ring is glued back together so that the O-ring is in contact with the inner wall of the cylindrical funnel 250 with the shell along the entire circumference.
Jak to bylo uvedeno, soubor válce a pístu 265, znázorněný schematicky na obr. 8B, uzavírá v sobě zkoušený vzorek a zabezpečuje malý omezující tlak na zkoušený vzorek 270. Z obr. 8C je patrné, že soubor 265 se skládá z válce 266 miskovitého pístu 268 z Teflonu® a když je to nutné, tak z jednoho nebo několika závaží (není znázorněno), která se dají vložit dovnitř do pístu 268. (Případné závaží bude použito v případě nutnosti k tomu, aby se upravila kombinovaná hmotnost pístu a závaží tak, aby se dosáhl omezující tlak 0,2 psi závisející na průměru zkušebního vzorku za sucha. Toto je probíráno níže.) Válec 266 je kus tyče z Lexanu® a má následující rozměry: vnější průměr 7,0 cm, vnitřní průměr 6,0 cm a výšku 6,0 cm. Píst 268 z Teflonu® má následující rozměry: vnější průměr, který je o 0,02 cm menší než je vnitřní průměr válce 266. Jak je to patmé na obr. 8D, konec pístu 268, který není ve styku se zkušebním vzorkem, je vrtán, aby se vytvořil průměr 5,0 cm na hloubku 1,8 cm, aby se vytvořila komora 290, kam přijdou případná závaží (určovaná konkrétním průměrem zkušebního vzorku za sucha), potřebná k získání omezujícího tlaku 1,4 kPa na zkušební vzorek. Jinými slovy by měla být celková hmotnost pístu 268 a případných závaží (na obr. nejsou znázorněna) dělená skutečným průměrem zkoušeného vzorku (když je suchý) taková, aby se dosáhlo omezujícího tlaku 1,4 kPa. Válec 266 a píst 268 (a případná závaží) jsou ponechána k dosažení rovnovážného stavu při 31 °C po dobu nejméně 30 minut před provedením měření absorpční kapacity kapilární sorpcí.As noted, the cylinder and piston assembly 265, shown schematically in FIG. 8B, encloses the test sample and provides a small confining pressure to the test sample 270. As can be seen from FIG. 8C, the assembly 265 consists of a cylinder 266, a Teflon® cup-shaped piston 268, and, if necessary, one or more weights (not shown) that can be inserted into the piston 268. (The optional weight will be used if necessary to adjust the combined weight of the piston and weight to achieve a confining pressure of 0.2 psi depending on the dry diameter of the test sample. This is discussed below.) The cylinder 266 is a piece of Lexan® rod and has the following dimensions: outer diameter 7.0 cm, inner diameter 6.0 cm, and height 6.0 cm. The Teflon® piston 268 has the following dimensions: an outer diameter that is 0.02 cm smaller than the inner diameter of the cylinder 266. As shown in FIG. 8D, the end of the piston 268 that is not in contact with the test sample is drilled to create a diameter of 5.0 cm by a depth of 1.8 cm to create a chamber 290 into which any weights (determined by the specific dry diameter of the test sample) needed to obtain a confining pressure of 1.4 kPa will be placed. In other words, the total weight of the piston 268 and any weights (not shown in the figure) divided by the actual diameter of the test sample (when dry) should be such as to achieve a confining pressure of 1.4 kPa. The cylinder 266 and piston 268 (and any weights) are allowed to equilibrate at 31°C for at least 30 minutes before performing the capillary sorption absorption capacity measurement.
K pokrytí skleněné frity 202 během experimentů s kapilární sorpcí se k minimalizaci destabilizace vzduchu kolem vzorku používá děrovaná fólie (14 cm x 14 cm), která není upravena povrchově aktivním činidlem (není znázorněna). Otvory jsou dostatečně veliké k tomu, aby se zabránilo kondenzaci na spodní straně fólie během experimentu.A perforated foil (14 cm x 14 cm) that is not treated with a surfactant (not shown) is used to cover the glass frit 202 during capillary sorption experiments to minimize air destabilization around the sample. The holes are large enough to prevent condensation on the underside of the foil during the experiment.
Příprava zkušebního vzorkuPreparation of the test sample
Zkušební vzorek může být získán vyseknutím vzorku struktury o průměru 5,4 cm z úložného absorpčního členu s použitím okrouhlého děrovače. Když je člen součástí absorpčního výrobku, musí se jiné části výrobku před testováním odstranit. V těch situacích, kdy člen nemůže být izolován od jiných součástí výrobku, bez. podstatné-změny své. struktury (např. hustoty,A test sample may be obtained by punching a 5.4 cm diameter sample of the structure from the storage absorbent member using a round punch. When the member is part of an absorbent article, other parts of the article must be removed before testing. In those situations where the member cannot be isolated from other parts of the article without. substantially changing its. structure (e.g., density,
• 9• 9
-58relativního uspořádání materiálů součásti, fyzikálních vlastností použitých materiálů atd.) nebo tam, kde člen není součástí absorpčního výrobku, je zkušební vzorek připraven kombinováním všech materiálů, z nichž se člen sestává tak, že kombinace představuje příslušný člen.-58relative arrangement of component materials, physical properties of materials used, etc.) or where the member is not part of an absorbent article, the test specimen is prepared by combining all the materials of which the member is composed so that the combination represents the member in question.
Hmotnost vzorku za supha (použitá níže k výpočtu absorpční kapacity kapilární sorpcí) je hmotností testovaného vzorku připraveného tak, jak je to popsáno výše za okolních podmínek.The sample weight per supha (used below to calculate the absorption capacity by capillary sorption) is the weight of the test sample prepared as described above under ambient conditions.
Uspořádání experimentuExperiment setup
1. Čistá, suchá skleněná frita 202 se umístí do držáku nálevky připojeného k vertikálně posuvnému stojanu 201. Držák nálevky vertikálně posuvného stojanu se posune tak, že je skleněná frita ve výšce 0 cm.1. A clean, dry glass frit 202 is placed in a funnel holder attached to a vertically sliding stand 201. The funnel holder of the vertically sliding stand is moved so that the glass frit is at a height of 0 cm.
2. Komponenty aparatury se uspořádají tak jak je to znázorněno na obr. 8 A a popsáno výše.2. The components of the apparatus are arranged as shown in Fig. 8 A and described above.
3. Zásobník 206 kapaliny s průměrem 12 cm se umístí na váze 207. Plastové víčko 206B se umístí nad tento zásobník 206 kapaliny a na box 212 váhy se dá také plastové víčko, přičemž každé víčko m(j malé otvory pro skleněné trubičky 211, které jimi procházejí. Skleněné trubičky se nesmějí dotýkat víčka 206B zásobníku 206 na kapalinu na váze 207 neboť by to způsobilo nestabilní odečet na váze a měření by nebylo možno použít.3. A 12 cm diameter liquid reservoir 206 is placed on a scale 207. A plastic lid 206B is placed over this liquid reservoir 206 and a plastic lid is also placed on the scale box 212, each lid having small holes for glass tubes 211 to pass through. The glass tubes must not touch the lid 206B of the liquid reservoir 206 on the scale 207 as this would cause an unstable reading on the scale and the measurement would not be usable.
4. Uzavírací kohout 210 se uzavře směrem do trubky 204 a otevře se do skleněné trubičky 211. Zásobník 205 kapaliny, předtím naplněný zkušební kapalinou, se otevře, aby zkušební kapalina mohla vstoupit do trubičky 211 a naplnit zásobník 206 na kapalinu na váze 207.4. The stopcock 210 is closed towards the tube 204 and opened into the glass tube 211. The liquid reservoir 205, previously filled with the test liquid, is opened to allow the test liquid to enter the tube 211 and fill the liquid reservoir 206 on the balance 207.
5. Skleněná frita 202 se dá do správné úrovně a upevní na svém místě, Rovněž se zabezpečí, aby skleněná frita byla suchá.5. The glass frit 202 is placed at the correct level and secured in place. It is also ensured that the glass frit is dry.
6. Trubička 203 Tygon® se připojí k uzavíracímu kohoutu 209. (Trubička by měla být dostatečně dlouhá na to, aby dosáhla k skleněné fritě 202 v nejvyšším bodě 200 cm bez kliček.) Tato trubička 203 Tygon® se naplní testovací kapalinou ze zásobníku 205 na kapalinu.6. Tygon® tubing 203 is connected to stopcock 209. (The tubing should be long enough to reach the glass frit 202 at its highest point of 200 cm without any kinks.) This Tygon® tubing 203 is filled with test fluid from fluid reservoir 205.
7. Trubička 203 se připojí k skleněné fritě 202 a potom se otevře uzavírací kohout 209 a uzavírací kohout 210, který vede od zásobníku 205 kapaliny k skleněné fritě 202. (Uzavírací kohout 210 by měl být uzavřen k skleněné trubce 210.) Zkušební kapalina vyplní skleněnou fritu 202 a odstraní během vyplňování všechen vzduch ve skleněné fritě 202. V plnění se pokračuje až úroveň kapaliny překročí vršek skleněného fritového kotouče 260. Nálevka se • ·7. The tube 203 is connected to the glass frit 202 and then the stopcock 209 and the stopcock 210 leading from the liquid reservoir 205 to the glass frit 202 are opened. (The stopcock 210 should be closed to the glass tube 210.) The test liquid fills the glass frit 202 and removes any air in the glass frit 202 during the filling. The filling is continued until the liquid level exceeds the top of the glass frit disc 260. The funnel is • ·
-59vyprázdní a odstraní se všechny vzduchové bublinky v trubičce a uvnitř nálevky. Vzduchové bublinky se mohou odstranit obrácením skleněné frity 202, čímž se umožní vzduchovým bublinkám, aby stoupaly vzhůru a unikly odvodem na uzavíracím kohoutu 209. (Vzduchové bublinky se zpravidla shromažďují na spodku skleněného fritového disku 260.) Frita se znovu usadí na tak nízké úrovni, že sedí v nálevce 250 s pláštěm a na povrchu skleněného fritového kotouče 260.) Znovu se upraví úroveň frity s použitím dostatečně malé úrovně tak, aby seděla uvnitř nálevky 250 s pláštěm a na povrchu skleněného fritového kotouče 260.-59 is emptied and any air bubbles in the tube and inside the funnel are removed. Air bubbles can be removed by inverting the glass frit 202, allowing the air bubbles to rise and escape through the drain at the stopcock 209. (Air bubbles typically collect at the bottom of the glass frit disk 260.) The frit is re-set at a level low enough to sit in the jacketed funnel 250 and on the surface of the glass frit disk 260.) The frit level is re-adjusted using a level small enough to sit inside the jacketed funnel 250 and on the surface of the glass frit disk 260.
8. Skleněná frita se vynuluje s kapalinovým zásobníkem 206 na váze 207. Aby se to provedlo, vezme se kousek trubičky Týgon® s ďostatéčnou délkou a vyplní se zkušební kapalinou. Jeden konec se umístí do kapalinového zásobníku 206 na váze a druhý konec se použije k polohování skleněné frity 202. Hladina zkušební kapaliny indikovaná trubičkou (která je ekvivalentní úrovni zásobníku s kapalinou na váze) je 10 mm pod vrchem skleněného fritového kotouče 260. Není-li tomu tak, buď se seřídí množství kapaliny v zásobníku nebo se znovu nastaví nulová poloha na vertikálně posuvném stojanu 201.8. The glass frit is zeroed with the liquid reservoir 206 on the balance 207. To do this, take a piece of Tygon® tubing of sufficient length and fill it with the test liquid. One end is placed in the liquid reservoir 206 on the balance and the other end is used to position the glass frit 202. The level of the test liquid indicated by the tube (which is equivalent to the level of the liquid reservoir on the balance) is 10 mm below the top of the glass frit disc 260. If this is not the case, either adjust the amount of liquid in the reservoir or re-set the zero position on the vertically sliding stand 201.
9. Připojí se výstupní a vstupní porty z teplotní lázně 208 trubičkami na vstupní a výstupní porty 202A a 202B skleněného fritu. Teplota skleněného fritového disku 260 se nechá dojít na 31 °C. Dá se to změřit částečným naplněním skleněné frity zkušební kapalinou a změřením její teploty poté, co dosáhla rovnovážné teploty. Lázeň bude potřebovat nastavení o něco výše než na 31 °C, aby se počítalo s únikem tepla během průchodu vody z lázně do skleněné frity.9. Connect the outlet and inlet ports from the temperature bath 208 with tubing to the inlet and outlet ports 202A and 202B of the glass frit. The temperature of the glass frit disk 260 is allowed to reach 31°C. This can be measured by partially filling the glass frit with the test liquid and measuring its temperature after it has reached equilibrium temperature. The bath will need to be set slightly higher than 31°C to account for heat loss as the water passes from the bath to the glass frit.
10. Skleněná frita se nechá dojít do rovnovážného stavu po dobu 30 minut.10. The glass frit is allowed to reach equilibrium for 30 minutes.
Kapilární sorpční parametryCapillary sorption parameters
Následující popisuje počítačový program, který bude určovat jak dlouho skleněná frita zůstane na každé úrovni.The following describes a computer program that will determine how long the glass frit will remain at each level.
V softwarovém programu pro kapilární sorpci je zkušební vzorek v určité specifické výšce od zásobníku kapaliny. Jak to bylo uvedeno výše, zásobník kapalinyje na váze, takže počítač může na konci známého časového intervalu odečítat hodnotu na váze a vypočítat průtok (delta hodnoty/ časový interval) mezi zkušebním vzorkem a zásobníkem. Pro účely tohoto způsobu se u zkušebního vzorku považuje za dosažení rovnováhy když je průtok menší než je stanovený •« » • · • · ·In the capillary sorption software program, the test sample is at a specific height above the liquid reservoir. As mentioned above, the liquid reservoir is on a scale, so that the computer can read the scale value at the end of a known time interval and calculate the flow rate (delta value/time interval) between the test sample and the reservoir. For the purposes of this method, the test sample is considered to have reached equilibrium when the flow rate is less than the specified •« » • · • · ·
-60průtok po stanovený počet po sobě následujících časových intervalů. Má se za to, že u určitých materiálů nemusí být skutečná rovnováha dosažena když se dosáhne stanovená rovnovážná konstanta. Časový interval mezi odečty je 5 sekund.-60 flow for a specified number of consecutive time intervals. It is recognized that for certain materials true equilibrium may not be reached when the specified equilibrium constant is reached. The time interval between readings is 5 seconds.
Počet odečtu v delta tabulce je stanoven v kapilárním sorpčním menu jako rovnovážné vzorky. Maximální počet delt je 500. Konstanta průtoku je specifikována v kapilárním sorpčním menu jako rovnovážná konstanta.The number of readings in the delta table is specified in the capillary sorption menu as equilibrium samples. The maximum number of deltas is 500. The flow constant is specified in the capillary sorption menu as equilibrium constant.
Rovnovážná konstanta se vkládá v jednotkách g/s a je v rozmezí od 0,0001 do 100 000.The equilibrium constant is entered in units of g/s and ranges from 0.0001 to 100,000.
Níže je uveden zjednodušený příklad logiky. Tabulka znázorňuje odečty z váhy a delta průtoku, vypočtené pro každý časový interval.Below is a simplified example of the logic. The table shows the scale readings and the delta flow calculated for each time interval.
Rovnovážné vzorky = 3 Rovnovážná konstanta ~ 0,0015Equilibrium samples = 3 Equilibrium constant ~ 0.0015
vin
Časový intervalTime interval
• φ• φ
Tabulka deltaDelta table
Rovnovážný příjem pro výše uvedený příklad je 0,318 g.The equilibrium intake for the above example is 0.318 g.
Níže je uveden kód v jazyku C, kteiý se používá k stanovení rovnovážného příjmu.Below is the C code used to determine the equilibrium income.
/* takedata.C */ int take_data(int equilsamples. double equilibriumconstant) {/* takedata.C */ int take_data(int equilsamples. double equilibriumconstant) {
double delta;double delta;
static double deltas [500]; /*tabulka k uložení až 500 hodnot delta*/ double value;static double deltas [500]; /*table to store up to 500 delta values*/ double value;
double prevvalue;double prevvalue;
clockt nexttime;clockt nexttime;
int i;int i;
-62for (i=0; i<equil_samples; i++) deltasfi] = 9999.;-62for (i=0; i<equil_samples; i++) deltasfi] = 9999.;
deltatableindex = 0;deltatableindex = 0;
equilibriumreached ~ 0;equilibriumreached ~ 0;
nexttime = clock ( );nexttime = clock ( );
prevreading = 0.;prereading = 0.;
while (lequilibriumreached) { nexttime += 5000L while (clock () < nexttipie);while (lequilibriumreached) { nexttime += 5000L while (clock () < nexttipie);
value = getbanancereading (); delta = fabs(prev_value - value) /5.0;value = getbanancereading(); delta = fabs(prev_value - value) / 5.0;
prevvalue = value;prevvalue = value;
deltas [delta table index] = delta;deltas [delta table index] = delta;
delta_table_index++;delta_table_index++;
if (deltatableindex = ^quilsamples) deltatableindex = 0;if (deltatableindex = ^quilsamples) deltatableindex = 0;
/* inicializace všech hodnot v tabulce delt na 9999. gms/sec */ /* inicializace toho kde v tabulce uložit další delta */ /* inicializace příznaku indikujícího to, že nebylo dosaženo rovnováhy */ /* inicializace toho kdy provést další čtení */ /* inicializace hodnoty z předchozího čtení hodnoty váhy */ /* začátek smyčky pro kontrolu rovnováhy */ /* výpočet kdy provést další čtení */ /* čekat dokud neuplyne 5 sekund od předchozího čtení */ /* přečtení hodnoty z váhy v gramech */ /* vypočtení absolutní hodnoty toku v posledních 5 sekundách */ /* uložení okamžité hodnoty pro další smyčku */ /* uložení okamžité hodnoty delta v tabulce hodnot delta */ /* inkrementální ukazatel na další polohu v tabulce */ /* když je číslo delta = číslu */ /*rovnovážné vzorky specifikovány, /* f* resetovat ukazatel na začátek tabulky. Takto */ /* tabulka vždy obsahuje posledních xx průběžných vzorků. *//* initialize all values in delta table to 9999. gms/sec */ /* initialize where in the table to store the next delta */ /* initialize the flag indicating that equilibrium has not been reached */ /* initialize when to take the next reading */ /* initialize the value from the previous scale reading */ /* start the balance check loop */ /* calculate when to take the next reading */ /* wait until 5 seconds have passed since the previous reading */ /* read the value from the scale in grams */ /* calculate the absolute value of the flow in the last 5 seconds */ /* store the instantaneous value for the next loop */ /* store the instantaneous delta value in the delta value table */ /* increment pointer to the next position in the table */ /* when the delta number = the number of */ /* equilibrium samples specified, /* f* reset the pointer to the beginning of the table. This way */ /* the table always contains the last xx running samples. */
-63equilibriumreached = 1;-63equilibriumreached = 1;
for (i=0; i < equilsamples; i++) if (deltas [i] >= equilibriqmconstant) equilibriumreached = 0;for (i=0; i < equilsamples; i++) if (deltas [i] >= equilibriqmconstant) equilibriumreached = 0;
} }} }
/* bylo dosaženo nastavení označení tak, aby indikovalo rovnováhu */ /* kontrola všech hodnot v tabulce delta */ /*jestliže je některá hodnota > nebo = rovnovážné konstantě */ /* nastavení označení rovnováhy na 0 (ne na rovnováze) */ /*přejít na začátek smyčky *//* set the label to indicate equilibrium has been reached */ /* check all values in the delta table */ /*if any value is > or = the equilibrium constant */ /* set the equilibrium label to 0 (not at equilibrium) */ /*go to the beginning of the loop */
Parametry kapilární sorpceCapillary sorption parameters
Popis zátěže (omezujícího tlaku: 1,4 kPa Rovnovážné vzorky (n): 50 Rovnovážná konstanta: 0p0005 g/s Nastavená hodnota výšky: 100 cm Konečná hodnota výšky: 0 cmLoad description (confining pressure: 1.4 kPa Equilibrium samples (n): 50 Equilibrium constant: 0 p 0005 g/s Set height value: 100 cm Final height value: 0 cm
Parametry hydrostatické výšky: 200, 180, 160, 140, 120, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 45, 40 35, 30, 25, 20, 15,10, 5 a 0 cm.Hydrostatic height parameters: 200, 180, 160, 140, 120, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 45, 40 35, 30, 25, 20, 15,10, 5 and 0 cm.
Postup kapilární sorpce se provádí s použitím všech výše uvedených výšek pro měření absorpční kapacity kapilární sorpcí ve stanoveném pořadí. I když je žádoucí určit absorpční kapacitu kapilární sorpcí při určité výšce (např. 35 cm), je nutno dokončit v uvedeném pořadí celou sérii parametrů hydrostatické výšky. I když se všechny tyto výšky používají při provádění testu kapilární sorpce k vytvoření isoterm kapilární sorpce pro testovaný vzorek, předmětný vynález popisuje úložné absorpční členy v podmínkách absorpčních vlastností při specifických výškách 200, 140, 100, 50, 35 a 0 cm.The capillary sorption procedure is performed using all of the above heights to measure the capillary sorption absorption capacity in the specified order. Although it is desirable to determine the capillary sorption absorption capacity at a specific height (e.g., 35 cm), it is necessary to complete the entire series of hydrostatic height parameters in the specified order. Although all of these heights are used in conducting the capillary sorption test to establish capillary sorption isotherms for the test sample, the present invention describes the storage absorbent members in terms of absorption properties at specific heights of 200, 140, 100, 50, 35, and 0 cm.
Postup kapilární sorpceCapillary sorption procedure
1) Postupuje se podle postupu nastavení experimentu.1) Follow the experiment setup procedure.
2) Zkontroluje se, že temperační lázeň 208 je zapnuta a že voda cirkuluje přes skleněný frit 202 a že teplota skleněného fritového kotouče 260 je 31 °C.2) Check that the tempering bath 208 is turned on and that water is circulating through the glass frit 202 and that the temperature of the glass frit disk 260 is 31°C.
• · · · 4 · · · •» ·• · · · 4 · · · •» ·
-643) Skleněná frita 202 se umístí na sací výšce 200 cm. Otevřou se uzavírací kohouty 209 a 210, aby se spojila skleněná frita 202 se zásobníkem 206 kapaliny na váze. (Uzavírací kohout 210 je uzavřen směrem do zásobníku 205 kapaliny.) Skleněná frita 202 se nechá stabilizovat po 30 minut.-643) The glass frit 202 is placed at a suction height of 200 cm. The stopcocks 209 and 210 are opened to connect the glass frit 202 to the liquid reservoir 206 on the scale. (The stopcock 210 is closed towards the liquid reservoir 205.) The glass frit 202 is allowed to stabilize for 30 minutes.
4) Do počítače se vloží výše uvedené parametry kapilární sorpce.4) The above capillary sorption parameters are entered into the computer.
5) Uzavřou se uzavírací kohouty 209 a 210.5) Shut-off valves 209 and 210 are closed.
6) Skleněná frita 202 se posune na nastavenou výšku 100 cm.6) The glass frit 202 is moved to the set height of 100 cm.
7) Kroužek 262 z Teflonu® se umístí na povrchu skleněného fritového kotouče 260. O-kroužek 264 se dá na skleněný fritový kroužek 262 z Teflonu®. Předehřátý válec 266 se umístí koncentricky na kroužek 262 z Teflonu®. Testovaný vzorek 270 se umístí soustředně ve válci 266 na skleněném fritovém kotouči 260. Do válce 266 se vloží píst 268. Je-li to třeba, dají se do komory 290 pístu 268 další omezující závaží.7) A Teflon® ring 262 is placed on the surface of the glass frit disk 260. An O-ring 264 is placed on the Teflon® glass frit ring 262. A preheated cylinder 266 is placed concentrically on the Teflon® ring 262. A test sample 270 is placed concentrically in the cylinder 266 on the glass frit disk 260. A piston 268 is inserted into the cylinder 266. If necessary, additional constraining weights are placed in the chamber 290 of the piston 268.
8) Skleněná frita 202 se pokryje děrovanou fólií.8) The glass frit 202 is covered with perforated foil.
9) Hodnota odečítaná na váze v tomto okamžiku určuje nulovou hodnotu či táru.9) The value read on the scale at this moment determines the zero value or tare.
10) Skleněná frita 202 se posune na 200 cm.10) Glass frit 202 is moved to 200 cm.
11) Otevřou se uzavírací kohouty 209 a 210 (uzavírací kohout 210 j e uzavřen ke kapalinovému zásobníku 2051 a začne se s odečtem hodnoty indikované váhou a času.11) The stopcocks 209 and 210 are opened (the stopcock 210 is closed to the liquid reservoir 2051) and the reading of the value indicated by the scale and time begins.
Korekce na skleněný frit (korekce příjmu na prázdno)Glass frit correction (empty reception correction)
Protože skleněný fritový kotouč 260 je porézní struktura, je nutno stanovit absorpční příjem kapilární sorpcí skleněné frity (202) (korekce příjmu na prázdno) a odečíst ho, aby se dostal skutečný absorpční příjem kapilární sorpcí u testovaného vzorku. Korekce na skleněný frit se provádí pro každý nově použitý skleněný frit. Postup kapilární sorpce probíhá tak, jak je to popsáno výše, ale bez zkušebního vzorku, aby se získal příjem naprázdno (g). Uplynulý čas v každé specifikované výšce se rovná době naprázdno (s).Since the glass frit disc 260 is a porous structure, the capillary sorption absorption uptake of the glass frit (202) (empty absorption correction) must be determined and subtracted to obtain the actual capillary sorption absorption uptake of the test sample. The glass frit correction is performed for each new glass frit used. The capillary sorption procedure is performed as described above, but without the test sample, to obtain the empty absorption (g). The elapsed time at each specified height is equal to the empty time (s).
Korekce na ztrátu odpařovánímCorrection for evaporation loss
1) Skleněná frita 202 se posune do 2 cm nad nulu a nechá se na této výšce vyrovnat po dobu 30 minut s otevřenými uzavíracími kohouty 2Q9 a 210 (uzavřenými do zásobníku 205).1) The glass frit 202 is moved to 2 cm above zero and allowed to equilibrate at this height for 30 minutes with the stopcocks 2Q9 and 210 (closed to the reservoir 205) open.
2) Uzavřou se kohouty 209 a 210.2) Close valves 209 and 210.
-653) Kroužek 262 z Teflonu® se umístí na povrchu skleněného fritového kotouče 260. Okroužek 264 se umístí na kroužek 262 z Teflonu®. Předehřátý válec 266 se koncentricky umístí na kroužek 262 z Teflonu®. Píst 268 se vloží do válce 266. na skleněnou fritu 202 se dá děrovaná fólie.-653) A Teflon® ring 262 is placed on the surface of a glass frit disk 260. A ring 264 is placed on the Teflon® ring 262. A preheated cylinder 266 is placed concentrically on the Teflon® ring 262. A piston 268 is inserted into the cylinder 266. A perforated foil is placed on the glass frit 202.
4) Otevřou se uzavírací kohouty 209 a 210 (uzavřené do zásobníku 205) a zaznamená se hodnota indikovaná váhou a doba pro 3,5 h. Následujícím způsobem se vypočte opar vzorku (g/h):4) Open stopcocks 209 and 210 (closed to tank 205) and record the value indicated by the scale and the time for 3.5 h. Calculate the sample haze (g/h) as follows:
[hodnota indikovaná váhou v 1 h - hodnota ukazovaná váhou v 3,5 h]/2,5 h[value indicated by scale at 1 h - value indicated by scale at 3.5 h]/2.5 h
I po provedení všech výše uvedených preventivních opatřeních dojde k určité ztrátě odpařením, zpravidla kolem 0,10 g/h jak pro zkušební vzorek tak pro fritovou korekci. Odpaření u vzorku se nejlépe měří pro každou nově instalovanou skleněnou fritu 202.Even after all the above precautions are taken, some evaporation loss will occur, typically around 0.10 g/h for both the test sample and the frit correction. The evaporation of the sample is best measured for each newly installed glass frit 202.
Čištění zařízeníCleaning the device
Když se instaluje nová skleněná frita 202. používá se nová trubka Tygon®. Skleněné trubky 204 a 211, kapalinový zásobník 205 a zásobník na kapalinu 206 na váze se čistí 50% roztokem Clorox Bleach® v destilované vodě, načež následuje vypláchnutí destilovanou vodou, pokud je mikrobiální kontaminace viditelná.When installing a new glass frit 202. new Tygon® tubing is used. Glass tubing 204 and 211, liquid reservoir 205, and liquid reservoir 206 on the scale are cleaned with a 50% solution of Clorox Bleach® in distilled water, followed by a rinse with distilled water if microbial contamination is visible.
a. Čištění po každém experimentua. Cleaning after each experiment
Na konci každého experimentu (poté, co byl zkušební vzorek odstraněn), je skleněná frita dopředně propláchnuta (tj. zkušební kapalina je přivedena pod skleněnou fritu) pomocí 250 ml zkušební kapaliny ze zásobníku 205 na kapalinu, aby se odstranil zbylý zkušební vzorek z pórů skelného fritového kotouče. Kohouty 209 a 210 se otevřou do kapalinového zásobníku 205 a uzavřou do kapalinového zásobníku 206 na váze, skleněná frita se vyjme z držáku, obrátí se vzhůru nohama a propláchne se nejprve zkušební kapalinou, potom se propláchne acetonem a zkušební kapalinou. Během proplachování musí být skleněná frita skloněna vzhůru nohama a proplachovací kapalina je stříkána na kontaktní povrch zkušebního vzorku skleněného fritového kotouče. Po propláchnutí je skleněná frita propláchnuta dopředně podruhé 250 ml syntetické moči. Nakonec je skleněná frita vložena zpět do držáku a povrch frity je urovnán.At the end of each experiment (after the test sample has been removed), the glass frit is pre-flushed (i.e., the test liquid is fed under the glass frit) with 250 ml of test liquid from the liquid reservoir 205 to remove any remaining test sample from the pores of the glass frit disc. The taps 209 and 210 are opened to the liquid reservoir 205 and closed to the liquid reservoir 206 on the balance, the glass frit is removed from the holder, turned upside down, and rinsed first with the test liquid, then with acetone and the test liquid. During rinsing, the glass frit must be tilted upside down and the rinsing liquid is sprayed onto the contact surface of the glass frit disc with the test sample. After rinsing, the glass frit is rinsed forward a second time with 250 ml of synthetic urine. Finally, the glass frit is placed back into the holder and the surface of the frit is smoothed.
b. Sledování činnosti skleněné frityb. Monitoring the glass frit activity
Činnost skleněné frity se musí sledovat po každém čistícím procesu a pro každou nově instalovanou skleněnou fritu, přičemž je skleněná frita nastavena na polohu 0 cm. 50 ml zkušební kapaliny se nalije na povrch vyrovnaného skleněného fritového kotouče (bez kroužku z Teflonu®, o-kroužku a dílů válce a pístu). Doba, kterou trvá než hladina kapaliny poklesne na 5 mm nad povrch skleněného fritového kotouče se zaznamená. Jestliže tato doba překročí 4,5 min, je nutno provést periodické čištění.The performance of the glass frit must be monitored after each cleaning process and for each newly installed glass frit, with the glass frit set at the 0 cm position. 50 ml of the test liquid is poured onto the surface of the leveled glass frit disc (without the Teflon® ring, o-ring and cylinder and piston parts). The time taken for the liquid level to drop to 5 mm above the surface of the glass frit disc is recorded. If this time exceeds 4.5 min, periodic cleaning is required.
c. Periodické čištěníc. Periodic cleaning
Skleněné frity se periodicky (viz výše uvedené sledování činnosti frity) Čistí, aby se zabránilo jejich ucpávání. Promývacími kapalinami je destilovaná voda, aceton, 50 % Clorox Bleach® v destilované vodě (aby se odstranil nárůst bakterií) a zkušební kapalina. Čištění zahrnuje vyjmutí skleněné frity z držáku a odpojení všech trubiček. Skleněná frita se dopředně propláchne (tj. proplachovací kapalina se zavede na spodek skleněné frity), přičemž frita je vzhůru nohama a příslušné kapaliny se použijí v následujících množstvích a pořadí:Glass frits are cleaned periodically (see frit monitoring above) to prevent clogging. The washing fluids are distilled water, acetone, 50% Clorox Bleach® in distilled water (to eliminate bacterial growth), and test fluid. Cleaning involves removing the glass frit from the holder and disconnecting all tubing. The glass frit is pre-rinsed (i.e., the rinsing fluid is introduced to the bottom of the glass frit) with the frit upside down, and the appropriate fluids are used in the following amounts and order:
250 ml destilované vody250 ml distilled water
100 ml acetonu100 ml acetone
250 ml destilované vody250 ml distilled water
100 ml roztoku 50:50 Clorox®/destilovaná voda100 ml of 50:50 Clorox®/distilled water solution
250 ml destilované vody250 ml distilled water
250 ml testované kapaliny250 ml of test liquid
Čistící postup je uspokojivý když je činnost skleněně frity v rámci stanovených kriterií toku kapaliny (viz výše) a když není pozorovatelný žádný zbytek na povrchu skleněného fritového kotouče. Pokud nemůže být čištění prováděno úspěšně, musí se frita vyměnit.The cleaning procedure is satisfactory when the glass frit performance is within the specified fluid flow criteria (see above) and when no residue is observable on the surface of the glass frit disc. If cleaning cannot be successfully performed, the frit must be replaced.
VýpočtyCalculations
Počítač je nastaven tak, aby zabezpečoval zprávu obsahující výšku kapilárního sání v cm, dobu a příjem v gramech v každé uvedené výšce. Z těchto dat se dá vypočíst absorpční kapacita kapilárním sáním, která se koriguje jak na příjem fritu, tak na ztráty odpařením. Na základě • ·· • ·The computer is set up to provide a report containing the capillary suction height in cm, the time and the uptake in grams at each given height. From these data the capillary suction absorption capacity can be calculated, which is corrected for both frit uptake and evaporation losses. Based on • ·· • ·
-67absorpční kapacity kapilárním sáním na 0 cm se dá také vypočíst absorpční účinnost ve stanovených výškách. Navíc se vypočte počáteční účinná rychlost příjmu na 200 cm.-67Absorption capacity by capillary suction at 0 cm, the absorption efficiency at specified heights can also be calculated. In addition, the initial effective uptake rate at 200 cm is calculated.
Korekce o příjem na prázdnoCorrection for empty receipt
Korekce o příjem na prázdno (g)Correction for empty intake (g)
Čas(y) naprázdno * odpař vzorku (g/h) = příjem na prázdno (g)-3600 (s/h)Empty time(s) * sample evaporation (g/h) = empty intake (g)-3600 (s/h)
Absorpční kapacita kapilárním sáním (CSAC)Capillary suction absorption capacity (CSAC)
Doba(y) vzorkování (s) * odpařování vzorku (g/h)Sampling time(s) (s) * sample evaporation (g/h)
Příjem vzorku (g)---Oprava o příjem naprázdno (g)Sample intake (g)---Blank intake correction (g)
3600 s/h3600 rpm
CS AC(g/g) =Hmotnost suchého vzorku (g)CS AC(g/g) =Weight of dry sample (g)
Rychlost počátečního účinného příjmu při 200 cm (IEUR)Initial effective uptake rate at 200 cm (IEUR)
CSAC při 200 cm (g/g)CSAC at 200 cm (g/g)
IEUR (g/g/h) =Doba vzorkování na 200 cm (s)IEUR (g/g/h) = Sampling time at 200 cm (s)
Podávání zprávReporting
Pro každý testovaný vzorek by se měla provést nejméně dvě měření a příjem by se měl zprůměrovat na každé výšce, aby se vypočetla absorpční kapacita kapilární sorpcí pro daný úložný absorpční člen nebo daný materiál s vysokým povrchem.At least two measurements should be made for each test sample and the uptake should be averaged at each height to calculate the absorption capacity by capillary sorption for a given storage absorbent member or a given high surface area material.
B. Vertikální gradient sorpční výšky (VHSH)B. Vertical gradient sorption height (VHSH)
Test na sorpční výšku při vertikálním sklonu se provádí tak, že se vezme proužek pěny o vhodné délce (zpravidla nejméně 60 cm) se šířkou zpravidla kolem 1 cm. Proužek se pověsí v komoře s teplotou regulovanou na 31 °C s použitím svorek na zavěšení proužku. Spodek proužku se ponoří do zkušební kapaliny, která má také teplotu 31 °C. Zkušební kapalinou je s výhodou syntetická moč tak jak je to popsáno v patentu US 5 599 335. Za určitou dobu se zkušební kapalina nasákne do proužku a dosáhne rovnovážného bodu, kdy již nedochází k dalšímu vzlínání. Zkušební kapalina může být obarvena, aby se usnadnilo stanovení rovnovážného bodu. Je třeba pečlivě zabránit odpaření ze vzorknr napnklad tínv že se obklopí skleněnou trubičkou^The vertical slope sorption height test is carried out by taking a strip of foam of suitable length (usually at least 60 cm) and usually about 1 cm wide. The strip is hung in a chamber with a temperature controlled at 31°C using clips to hang the strip. The bottom of the strip is immersed in a test liquid, which is also at a temperature of 31°C. The test liquid is preferably synthetic urine as described in US Patent 5,599,335. After a certain period of time, the test liquid will soak into the strip and reach an equilibrium point where no further wicking occurs. The test liquid may be coloured to facilitate the determination of the equilibrium point. Care should be taken to prevent evaporation from the sample , for example by surrounding it with a glass tube.
-68·· ♦ · • · přičemž se sklo nedotýká vzorku a tím, že se trubička se vzorkem vhodně zavíčkuje. Doba potřebná k dosažení rovnovážného stavu se může u materiálů podle tohoto vynálezu měnit a sahat od kolem 24 do 96 h či více. Když se již nedosahuje pozorovatelné změny výšky vzlínající kapaliny po dobu 1 h, považuje se tento stav za stav rovnovážný.-68·· ♦ · • · with the glass not touching the sample and by appropriately capping the sample tube. The time required to reach equilibrium for the materials of the present invention can vary and range from about 24 to 96 h or more. When no observable change in the height of the rising liquid is achieved within 1 h, this state is considered to be at equilibrium.
Zkušební proužek se opatrně vyjme ze zkušební komory aby se zabránilo vytlačení kapaliny. Proužek se podélně nastříhá na 2,5 úseky a každý úsek se zváží. Počáteční části pod kolem 50 % celé expandované výšky mohou být nastříhány na úseky, které jsou dlouhé 5,1 cm. Tyto hmotnosti se potom podělí hmotností pěny po jejím vysušení, aby se vypočetla kapacita (g/g) v různých výškách pěny. Z těchto výsledků lze sestavit graf znázorněný na obr. 5 tím, že se vynese závislost kapacit na výškách ve kteiých se provedly řezy. VHSH výška s X % je výška v cm, kde zůstane v pěně X % kapacity při 0 cm (nebo FAC). Typická důležitá hodnota je VHSH při 90 %. X může být v principu jakákoliv hodnota. U předmětného vynálezu se nejvíce reprodukovatelná míra pro VHSH dosáhne při X - 90 %. Pro odborníka v oboru bude zřejmé, že tato jednobodová hodnota nevyjadřuje zcela tvar křivky získaný vynesením závislosti kapacity na výšce. Jeden bod ale slouží jako praktický bod pro srovnání pěn podle předmětného vynálezu.The test strip is carefully removed from the test chamber to prevent liquid from being expelled. The strip is cut lengthwise into 2.5 sections and each section is weighed. The initial sections below about 50% of the total expanded height can be cut into sections that are 5.1 cm long. These weights are then divided by the mass of the foam after drying to calculate the capacity (g/g) at various foam heights. From these results, the graph shown in Figure 5 can be constructed by plotting the capacities against the heights at which the cuts were made. VHSH height with X% is the height in cm where X% of the capacity remains in the foam at 0 cm (or FAC). A typical value of interest is VHSH at 90%. X can be any value in principle. In the present invention, the most reproducible rate for VHSH is achieved at X - 90%. It will be apparent to one skilled in the art that this single point value does not fully represent the shape of the curve obtained by plotting capacitance versus height. However, the single point serves as a practical point for comparing the foams of the present invention.
-69VII. Příklady-69VII. Examples
Příklad 1Example 1
Úložný absorpční člen zahrnující skleněná mikrovláknaStorage absorbent member comprising glass microfibers
Tento příklad popisuje absorpční člen s velkým kapilárním sáním zahrnující absorpční polymer tvořící hydrogel a skleněná mikrovlákna s velkým povrchem tak jak jsou vytvořena s použitím vlhkého koncového tvářecího procesu pro zvýšenou hustotu a strukturní organizaci po konvenčních procesech kladení vzduchem. Aby se vytvořil takovýto hydrogel tvořící absorpční polymer obsahující člen, který se blíží homogenní distribuci absorpčního polymeru v matrici skelných mikrovláken, používá se následující postup.This example describes a high capillary suction absorbent member comprising a hydrogel-forming absorbent polymer and high surface area glass microfibers as formed using a wet end forming process for increased density and structural organization after conventional air-laying processes. In order to form such a hydrogel-forming absorbent polymer containing member which approximates a homogeneous distribution of the absorbent polymer in the glass microfiber matrix, the following procedure is used.
Směs 4,0 g ASAP 2300 (k dostání od Chemdal LTD, pobočka American Colloid Co., Arlington Heights, II., USA; rovněž dostupný od The Procter & Gamble Co., Paper Technology Division, Cincinnati, OH, USA) a 4,0 g skelných mikrovláken (k dostání jako Q-FBBERS, Code 108, 110 Bulk od firmy Manville Sales Corp., Denver, Co.) je zkombinována ve výbuchu odolávajícím trigalonovém (11,36 litru) komerčním mísiči Warner s přibližně 500 ml 3A alkoholu (95% etanol, 5 % metanol) nebo isopropanolu nebo podobných kapalin, které nedegradují, ani neabsorbují do struktury nebo směsi příslušných polymerů. Pod kapalinami, které nebudou absorbovat do struktury pebo směsi příslušných hydrogelů, se rozumí to, že tyto kapaliny budou absorbovat do struktury nebo směsi jen v nevýznamném rozsahu nebo v rozsahu méně než kolem 5 g kapaliny na gram příslušného hydrogel tvořícího absorpčního polymeru (kolem 5 g/g hmotnostně). Směs se nalije do papírotvomého boxu 152 mm x 152 mm s nylonovým tvářecím sítem 80 mesh (k dostání u firmy Appleton Mfg. Div., Productive Solutions, lne., Neenah, WI, USA) na spodku horní části tvářecího boxu. Hladina kapaliny se upraví na 203 mm nad síto přidáním 3 A alkoholu nebo vhodným roztokem. K důkladnému míchání roztoku nad sítem v boxu se před odtečením kapaliny použije lopatka. Pod tvářecím sítem se otevře ventil a kapalina se rychle odvede, aby se zabezpečilo rovnoměrné uložení na tvářecím sítu. Síto se odstraní z tvářecího boxu, dá se na vakuový zdroj, aby se odstranila volně držená kapalina a nechá se na suchu schnout přes noc v desikátoru obsahujícím desikant (jako je DRIERLTE,A mixture of 4.0 g of ASAP 2300 (available from Chemdal LTD, a division of American Colloid Co., Arlington Heights, IL, USA; also available from The Procter & Gamble Co., Paper Technology Division, Cincinnati, OH, USA) and 4.0 g of glass microfibers (available as Q-FBBERS, Code 108, 110 Bulk from Manville Sales Corp., Denver, Co.) is combined in an explosion-proof three-gallon (11.36 liter) Warner commercial blender with approximately 500 ml of 3A alcohol (95% ethanol, 5% methanol) or isopropanol or similar liquids that do not degrade or absorb into the structure or blend of the respective polymers. By liquids that will not absorb into the structure or mixture of the respective hydrogels is meant that such liquids will absorb into the structure or mixture only to a negligible extent or to an extent less than about 5 grams of liquid per gram of the respective hydrogel-forming absorbent polymer (about 5 g/g by weight). The mixture is poured into a 152 mm x 152 mm papermaking box with an 80 mesh nylon forming screen (available from Appleton Mfg. Div., Productive Solutions, Inc., Neenah, WI, USA) at the bottom of the upper part of the forming box. The liquid level is adjusted to 203 mm above the screen by adding 3 A alcohol or a suitable solution. A paddle is used to thoroughly mix the solution above the screen in the box before draining the liquid. A valve is opened below the forming screen and the liquid is quickly drained to ensure uniform deposition on the forming screen. The sieve is removed from the forming box, placed on a vacuum source to remove any loose liquid, and allowed to dry overnight in a desiccator containing a desiccant (such as DRIERLTE,
Sigma Chem. Co., St. Louis, MO 63178), aby se zabezpečil stejnoměrný obsah vlhkosti. Jakmile uschne tak se absorpční člen odstraní z tvářecího síta.Sigma Chem. Co., St. Louis, MO 63178) to ensure uniform moisture content. Once dry, the absorbent member is removed from the forming screen.
Struktura válcovitého tvaru o průměru 5,4 cm se do oblouku propíchne členem pro měření absorpční kapacity kapilární sorpcí. Údaje o absorpční kapacitě kapilární sorpcí pro úložný absorpční člen jsou shrnuty v tabulce 1, uvedené níže.A cylindrical structure with a diameter of 5.4 cm is pierced into the arch with a capillary sorption absorption capacity measuring member. The capillary sorption absorption capacity data for the storage absorbent member are summarized in Table 1, below.
Příklad 2Example 2
Příprava pěny s velikou plochou povrchu z HIPRPreparation of large surface area foam from HIPR
A) Příprava HIPEA) Preparation of HIPE
Bezvodý chlorid vápenatý (36,32 kg) a peroxodvoj síran draselný (189 g) se rozpustí v 378 litrech vody. Zabezpečuje to proud vodní fáze, který se používá v kontinuálním procesu pro vytváření emulze JIPE.Anhydrous calcium chloride (36.32 kg) and potassium peroxydisulfate (189 g) are dissolved in 378 liters of water. This provides the water phase stream used in the continuous process for forming the JIPE emulsion.
Ke kombinaci monomerů zahrnující destilovaný divinylbenzen (42,4 % dívinylbenzenu a 57,6 % etylstyrenu) (2640 g), 2-etylhexylakrylát (4400 g) a hexandioidiakryíát (960 g) se přidá diglycerolmonooleátový emulgátor (480 g) , dilojový dimetylamoniummetylsulfát (80 g) a Tinuvin 765 (20g). Diglycerolmonooleátový emulgátor (Grindsted Products; Brabrand, Dánsko) zahrnuje přibližně 81 % diglycerolmonooleátu, 1 % jiných diglycerolmonoesterů, 3 % polyolů a 15 % jiných polyglycerolesterů dodává minimální hodnotu napětí na rozhraní olej/voda přibližně 2,7 dynů/cm a má kritickou agregátní koncentraci oleje/vody přibližně 2,8 hm. %. Po smíchání se tato kombinace materiálů ponechá přes noc usadit. Nevytvoří se žádný viditelný zbytek a celá směs se odtáhne a používá jako olejová fáze v kontinuálním procesu pro vytváření HIPE emulze.To a monomer combination comprising distilled divinylbenzene (42.4% divinylbenzene and 57.6% ethylstyrene) (2640 g), 2-ethylhexyl acrylate (4400 g) and hexane diiodoacrylate (960 g) is added diglycerol monooleate emulsifier (480 g), ditallow dimethylammonium methyl sulfate (80 g) and Tinuvin 765 (20 g). Diglycerol monooleate emulsifier (Grindsted Products; Brabrand, Denmark) comprises approximately 81% diglycerol monooleate, 1% other diglycerol monoesters, 3% polyols and 15% other polyglycerol esters, provides a minimum oil/water interfacial tension value of approximately 2.7 dynes/cm and has a critical oil/water aggregate concentration of approximately 2.8 wt. %. After mixing, this combination of materials is allowed to settle overnight. No visible residue is formed and the entire mixture is drawn off and used as the oil phase in a continuous process for forming the HIPE emulsion.
Jednotlivé proudy olejové fáze (25 °C) a vodní fáze (53 až 55 °C) se dodávají do dynamického mísícího aparátu. Důkladné míchání kombinovaných proudů v dynamickém míchacím aparátu se dosáhne pomocí kolíkového rotoru. Kolíkový rotor zahrnuje válcový hřídel dlouhý 36,5 cm s průměrem kolem 2,9 cm. Hřídel drží šest řad kolíků, přičemž tři řady mají 33 kolíků a tři řady mají 34 kolíků a přičemž každý z těchto tří kolíků v každé úrovni je umístěn ve vzájemném úhluSeparate streams of the oil phase (25°C) and the water phase (53 to 55°C) are fed into a dynamic mixing apparatus. Thorough mixing of the combined streams in the dynamic mixing apparatus is achieved by means of a pin rotor. The pin rotor comprises a cylindrical shaft 36.5 cm long with a diameter of about 2.9 cm. The shaft holds six rows of pins, three rows having 33 pins and three rows having 34 pins, with each of the three pins at each level being positioned at an angle to each other.
-71120 °C, přičemž každá úroveň pod ní je posunuta o 60° vůči sousední úrovni, přičemž každá úroveň je oddělena o 0,03 mm, přičemž každá má průměr 0,5 cm sahající směrem ven od středové osy hřídele na délku 2,3 cm. Kolíkový rotor je namontován ve válcovém pouzdru, které vytváří dynamický míchací aparát a kolíky mají mezeru 1,5 mm od stěn válcového pouzdra.-71120 °C, with each level below it offset by 60° relative to the adjacent level, with each level separated by 0.03 mm, each having a diameter of 0.5 cm extending outwardly from the center axis of the shaft for a length of 2.3 cm. The pin rotor is mounted in a cylindrical housing which forms a dynamic mixing apparatus and the pins are spaced 1.5 mm from the walls of the cylindrical housing.
Malá část materiálu vycházejícího z dynamického míchacího aparátu se odtahuje a vstupuje do recirkulační zóny tak, jak je to patrné na obrázku v patentu US 5 827 909. Čerpadlo Waúkesha v recirkulační zóně vrací malou Část do bodu vstupu olejové a vodní fáze do dynamické mísící zóny.A small portion of the material leaving the dynamic mixing apparatus is withdrawn and enters the recirculation zone as shown in the illustration in U.S. Patent No. 5,827,909. A Waukesha pump in the recirculation zone returns a small portion to the point of entry of the oil and water phases into the dynamic mixing zone.
Statický mixér (TAH Industries Model 100-812) má 12 prvků s vnějším průměrem 2,5 cm. Hadice je namontována dále po proudu od statického míchadla, aby se usnadnila dodávka emulze do zařízení použitého pro síťování. Popřípadě se používá další statický mixér k zabezpečení dalšího zpětného tlaku, aby se hadice udržela naplněná. Případný statický mixér může být trubka o průměru 2,5 cm, míchadlo je dvanáctiprvkové (McMaster-Carr, Aurora, OH, USA, typ 3529K53).The static mixer (TAH Industries Model 100-812) has 12 elements with an outer diameter of 2.5 cm. A hose is mounted downstream of the static mixer to facilitate delivery of the emulsion to the equipment used for crosslinking. Optionally, another static mixer is used to provide additional back pressure to keep the hose filled. Optionally, the static mixer can be a 2.5 cm diameter tube, the mixer is a twelve element (McMaster-Carr, Aurora, OH, USA, type 3529K53).
Kombinovaný míchací a recirkulační aparát je naplněn olejovou fází a vodní fází v poměru 4 díly vody k 1 dílu oleje. Dynamický míchací aparát je odvzdušněn, aby se umožnil únik vzduchu a úplné naplnění aparátu. Prptoky během plnění jsou 7,57 g/s olejové fáze a 30,3 cm3/s vodní fáze.The combined mixing and recirculating apparatus is filled with oil phase and water phase in a ratio of 4 parts water to 1 part oil. The dynamic mixing apparatus is vented to allow air to escape and the apparatus to be completely filled. The flow rates during filling are 7.57 g/s oil phase and 30.3 cm 3 /s water phase.
Jakmile je sestavená aparatura naplněna, začne se s mícháním v dynamickém míchadle, přičemž jeho rotor má 1750 ot/min a začne se recirkulace rychlostí kolem 30 cm3/s. Rychlost průtoku vodní fáze se potom trvale zvyšuje během doby kolem 1 min na rychlost 151,3 cm3/s a průtok olejové fáze se sníží na 3,03 g/s během asi 3 minut. Rychlost recirkulace se poté trvale zvyšuje až na kolem 150 cm3/s. Zpětný tlak vytvořený v tomto místě dynamickou zónou a statickými míchadly je kolem 137 kPa, což představuje celkový tlakový pokles systému. Rychlost čerpadla Waúkesha (typ 30) se poté trvale snižuje až se dosáhne recirkulační rychlosti kolem 75 cm3/s.Once the assembled apparatus is filled, mixing is started in the dynamic mixer, with its rotor having 1750 rpm and recirculation at a rate of about 30 cm 3 /s. The water phase flow rate is then increased steadily over a period of about 1 min to a rate of 151.3 cm 3 /s and the oil phase flow rate is reduced to 3.03 g/s over a period of about 3 min. The recirculation rate is then increased steadily to about 150 cm 3 /s. The back pressure created at this point by the dynamic zone and static mixers is about 137 kPa, which represents the total pressure drop of the system. The speed of the Waukesha pump (type 30) is then decreased steadily until a recirculation rate of about 75 cm 3 /s is reached.
9·9·
9 9 99 9 9
9 99 9
9 9 99 9 9
9 99 9
999 99 9999 99 9
-72• ·· ·* • · · * · ·-72• ·· ·* • · · * · ·
9 9 999 9 99
9 9 9 9 99 9 9 9 9
9 Λ 9 99 Λ 9 9
999 99 99999 99 99
Β) Polymerace HIPEΒ) HIPE polymerization
HIPE přitékající ze statického míchadla v tomto místě se sbírá do kulaté polyetylénové nádoby o průměru 102 cm a výšce 31,8 cm s odstranitelnými stranami, připomínající pružinovou formu na pečení dortů. Trubkovitá polyetylénová vložka s průměrem 31,8 cm na svém spodku je pevně upevněna ke středu základu a je vysoká 31,8 cm. Trubičky obsahující HIPE jsou udržovány v prostoru s teplotou 65 °C po dobu 18 h, aby se dosáhlo polymerace a vytvoření pěny.The HIPE flowing from the static mixer at this location is collected in a round polyethylene container 102 cm in diameter and 31.8 cm high with removable sides, resembling a springform cake pan. A tubular polyethylene insert with a diameter of 31.8 cm at its bottom is firmly attached to the center of the base and is 31.8 cm high. The tubes containing the HIPE are maintained in a 65°C room for 18 h to achieve polymerization and foam formation.
C) Praní a odvodnění pěnyC) Foam washing and dewatering
Zesíťovaná HIPE pěna se odstraní ze síťovacích nádobek. Pěna má v tomto bodě zbytkovou vodní fázi (obsahující rozpuštěné emulgátory, elektrolyt zbytky iniciátoru a iniciátor) činící kolem 48 až 52-násobku hmotnosti polymerovaných monomerů. Pěna se nařeže ostrým přímočaře se pohybujícím pilovým listem na listy s tloušťkou 4,7 mm. Tyto listy jsou poté podrobeny stlačení v mezeře mezi dvěma válci, vybavenými vakuem, čímž se postupně snižuje obsah zbytkové vodní fáze pěny na kolem šestinásobku hmotnosti polymerního materiálu. Na tomto místě se listy znovu nasytí 1,5 procentním roztokem CaCL při 60 °C, poté se znovu vymačkají mezeře řady tří porézních válců vybavených vakuem na obsah vodní fáze asi čtyřnásobný. Obsah CaCh pěny je mezi 8 a 10 procenty.The crosslinked HIPE foam is removed from the crosslinking vessels. The foam at this point has a residual water phase (containing dissolved emulsifiers, electrolyte, initiator residues and initiator) of about 48 to 52 times the weight of the polymerized monomers. The foam is cut with a sharp rectilinear saw blade into sheets of 4.7 mm thickness. These sheets are then subjected to compression in a gap between two vacuum-equipped rollers, which gradually reduces the residual water phase content of the foam to about six times the weight of the polymer material. At this point, the sheets are re-saturated with a 1.5 percent CaCl solution at 60°C, then re-squeezed through the gaps of a series of three vacuum-equipped porous rollers to about four times the water phase content. The CaCl content of the foam is between 8 and 10 percent.
Pěna zůstane stlačena za poslední mezerou na tloušťce kolem 0,053 cm. Poté se pěna suší na vzduchu po dobu 16 hodin. Takové sušení snižuje obsah vlhkosti na kolem 9 až 17 % hmotnostních polymerního materiálu. V tomto okamžiku jsou listy pěny velmi ohebné a tenké.The foam remains compressed past the last gap to a thickness of about 0.053 cm. The foam is then air dried for 16 hours. Such drying reduces the moisture content to about 9 to 17% by weight of the polymer material. At this point, the foam sheets are very flexible and thin.
Údaje o absorpční kapacitě kapilární sorpcí pro úložný absorpční člen jsou shrnuty v tabulce 1 uvedené níže.Capillary sorption absorption capacity data for the storage absorbent member are summarized in Table 1 below.
Příklad 3Example 3
Příprava pěny s velkým povrchem z HIPEPreparation of large surface area foam from HIPE
A) Příprava HIPEA) Preparation of HIPE
-73Vodná a olejová fáze vhodná k použití v kontinuálním způsobu vytváření HIPE emulze se připraví podle příkladu 1. Oddělený proud olejové fáze (25 °C) a vodné fáze (53 °C až 55 °C) se dodávají do dynamického míchacího zařízení tak, jak je to popsáno podrobně v příkladu 1.-73Aqueous and oil phases suitable for use in a continuous process for forming a HIPE emulsion are prepared according to Example 1. Separate streams of the oil phase (25 °C) and the aqueous phase (53 °C to 55 °C) are fed to a dynamic mixing device as described in detail in Example 1.
Jakmile se naplní aparát, zahájí se míchání dynamickým míchadlem, přičemž jeho rotor má 1700 ot/min a zahájí se recirkulace rychlostí kolem 30 cm3/s. Rychlost průtoku vodní fáze se potom trvale zvyšuje až do rychlosti 151,3 cm3/s po dobu kolem 1 minuty a průtok olejové fáze se během období kolem 3 minut sníží na 3,36 g/s. Zpětný tlak vytvořený dynamickou zónou a statickými mixéry v tointo místě je kolem 136 kPa, což představuje celkový pokles tlaku systému. Rychlost čerpadla Waukesha se poté trvale snižuje tak, aby se dosáhlo rychlosti recirkulace kolem 75 crrťs.Once the apparatus is filled, mixing is started with a dynamic mixer, with its rotor at 1700 rpm, and recirculation is initiated at a rate of about 30 cm 3 /s. The water phase flow rate is then steadily increased to a rate of 151.3 cm 3 /s over a period of about 1 minute, and the oil phase flow rate is reduced to 3.36 g/s over a period of about 3 minutes. The back pressure created by the dynamic zone and static mixers at this point is about 136 kPa, which represents the total system pressure drop. The Waukesha pump speed is then steadily reduced to achieve a recirculation rate of about 75 crrťs.
B) Polymerace HIPEB) HIPE polymerization
HIPE tekoucí ze statického míchadla je v tomto bodě sbírán a síťuje na polymerní pěnu tak, jak je to podrobně popsáno v příkladu 1.The HIPE flowing from the static mixer is collected at this point and crosslinked into a polymer foam as described in detail in Example 1.
C) Praní pěny a odvodněníC) Foam washing and dewatering
Zesíťovaná HIPE pěna se odstraní ze síťovacích nádob. V tomto okamžiku má pěna zbytkovou vodní fázi (obsahující rozpuštěné emulgátory, elektrolyt, zbytky iniciátoru a iniciátor) v množství 43 až 47-násobku hmotnosti polymerovaných monomerů. Pěna se rozřeže ostrým listem přímočaře se pohybující pily na listy, které jsou tlusté 4,7 mm. Tyto listy jsou poté podrobeny stlačení v mezeře mezi dvojicí válců vybavených vakuem, které postupně snižují zbytkový obsahu vodní fáze v pěně na kolem šestinásobku hmotnosti polymerního materiálu. V tomto bodě jsou poté listy znovu nasyceny 1,5 procentním roztokem CaClj, jsou stlačovány v mezeře řady 3 porézních válců vybavených vakuem na obsah vodní fáze kolem 4-krát. Obsah CaCl2 v pěně je mezi 8 a 10 %.The crosslinked HIPE foam is removed from the crosslinking vessels. At this point, the foam has a residual water phase (containing dissolved emulsifiers, electrolyte, initiator residues and initiator) in an amount of 43 to 47 times the weight of the polymerized monomers. The foam is cut with a sharp blade of a reciprocating saw into sheets that are 4.7 mm thick. These sheets are then subjected to compression in a gap between a pair of vacuum-equipped rollers, which gradually reduce the residual water phase content in the foam to about six times the weight of the polymer material. At this point, the sheets are then re-saturated with a 1.5 percent CaCl2 solution, are compressed in a gap between a series of 3 vacuum-equipped porous rollers to a water phase content of about 4 times. The CaCl2 content in the foam is between 8 and 10%.
Za poslední mezerou pěna zůstane stlačena na tloušťce kolem 0,071 cm). Poté se pěna suší na vzduchu po dobu kolem 16 hodin. Sušení snižuje obsah vlhkosti na kolem 9 až 17 % hmotnostních polymerního materiálu. V tomto okamžiku jsou listy pěny velmi ohebné a tenké.After the last gap, the foam remains compressed to a thickness of about 0.071 cm. The foam is then air-dried for about 16 hours. The drying reduces the moisture content to about 9 to 17% by weight of the polymer material. At this point, the foam sheets are very flexible and thin.
• · 4• · 4
44
-74Příklad 4-74Example 4
Příprava pěny s velkou plochou povrchu z HIPEPreparation of large surface area foam from HIPE
A) Příprava HIPEA) Preparation of HIPE
Vodná a olejová fáze vhodná k použití v kontinuálním způsobu vytváření HIPE emulze se připraví podle příkladu 1. Oddělený proud olejové fáze (25 °C) a vodné fáze (53 °C až 55 °C) se dodávají do dynamického míchacího zařízení tak jak je to popsáno podrobně v příkladu 1.Aqueous and oil phases suitable for use in a continuous process for forming a HIPE emulsion are prepared according to Example 1. Separate streams of the oil phase (25 °C) and the aqueous phase (53 °C to 55 °C) are fed to a dynamic mixing device as described in detail in Example 1.
Jakmile se naplní aparát, zahájí se míchání dynamickým míchadlem, přičemž jeho rotor má 1700 ot/min a zahájí se recirkulace rychlostí kolem 30 cm3/s. Rychlost průtoku vodní feze se potom trvale zvyšuje až do rychlosti 151,3 cm3/s po dobu kolem 1 minuty a průtok olejové fáze se během období kolem 3 minut sníží na 3,78 g/s. Rychlost recirkulace se poté trvale zvyšuje na kolem 150 cm3/s. Zpětný tlak vytvořený dynamickou zónou a statickými mixéry v tomto místě je kolem 129 kPa, což představuje celkový pokles tlaku systému. Rychlost čerpadla Waukesha se poté trvale snižuje tak, aby se dosáhlo rychlosti recirkulace kolem 75 cm s.Once the apparatus is filled, mixing is started with a dynamic mixer, with its rotor at 1700 rpm, and recirculation is initiated at a rate of about 30 cm 3 /s. The water phase flow rate is then steadily increased to a rate of 151.3 cm 3 /s for about 1 minute, and the oil phase flow rate is reduced to 3.78 g/s over a period of about 3 minutes. The recirculation rate is then steadily increased to about 150 cm 3 /s. The back pressure created by the dynamic zone and static mixers at this point is about 129 kPa, which represents the total system pressure drop. The Waukesha pump speed is then steadily reduced to achieve a recirculation rate of about 75 cm 3 /s.
B) Polymerace HIPEB) HIPE polymerization
HEPE tekoucí ze statického míchadla je v tomto bodě sbírán a síťuje na polymerní pěnu tak jak je to podrobně popsáno v příkladu 1.The HEPE flowing from the static mixer is collected at this point and crosslinked into a polymer foam as described in detail in Example 1.
C) Praní pěny a odvodněníC) Foam washing and dewatering
Zesíťovaná HIPE pěna se odstraní ze síťovacích nádob. V tomto okamžiku má pěna zbytkovou vodní fázi (obsahující rozpuštěné emulgátory, elektrolyt, zbytky iniciátoru a iniciátor) v množství 38 až 42-násobku hmotnosti polymerovaných monomerů. Pěna se rozřeže ostrým listem přímočaře se pohybující pily na listy, které jsou tlusté 4,7 mm. Tyto listy jsou poté podrobeny stlačení v mezeře mezi dvojicí válců vybavených vakuem, které postupně snižují zbytkový obsahu vodní fáze v pěně na kolem šestinásobku hmotnosti polymerního materiálu. V tomto bodě jsou poté listy znovu nasyceny 1,5 procentním roztokem CaCb, jsou stlačovány vThe crosslinked HIPE foam is removed from the crosslinking vessels. At this point, the foam has a residual water phase (containing dissolved emulsifiers, electrolyte, initiator residues and initiator) in an amount of 38 to 42 times the weight of the polymerized monomers. The foam is cut with a sharp blade of a reciprocating saw into sheets that are 4.7 mm thick. These sheets are then subjected to compression in a gap between a pair of vacuum-equipped rollers which gradually reduce the residual water phase content of the foam to about six times the weight of the polymer material. At this point, the sheets are then re-saturated with a 1.5 percent CaCl 2 solution, compressed in
mezeře řady 3 porézních válců vybavených vakuem na obsah vodní fáze kolem 4-krát. Obsah CaCE v pěně je mezi 8 a 10 %.The gap between a series of 3 porous cylinders equipped with a vacuum to the content of the water phase is about 4 times. The CaCE content in the foam is between 8 and 10%.
Za poslední mezerou pěna zůstane stlačena na tloušťce kolem 0,071 cm). Poté se pěna suší na vzduchu po dobu kolem 16 hodin. Sušení snižuje obsah vlhkosti na kolem 9 až 17 % hmotnostních polymerního materiálu. V tomto okamžiku jsou listy pěny velmi ohebné a tenké.After the last gap, the foam remains compressed to a thickness of about 0.071 cm. The foam is then air-dried for about 16 hours. The drying reduces the moisture content to about 9 to 17% by weight of the polymer material. At this point, the foam sheets are very flexible and thin.
Příklad 5Example 5
Úložný absorpční člen zahrnující polymerní pěnový materiál s velkou plochou povrchuA storage absorbent member comprising a polymeric foam material with a large surface area
Tento příklad popisuje absorpční člen s velkou plochou povrchu, zahrnující absorpční polymer tvořící hydrogel a polymerní pěnový materiál s velkým sáním, připravený podle příkladu 3. Aby se zkonstruoval hydrogel tvořící absorpční polymer, blížící se relativně homogenní distribuci absorpčního polymeru a polymerní pěny, postupuje se podle následujícího postupu.This example describes a high surface area absorbent member comprising a hydrogel-forming absorbent polymer and a high wicking polymeric foam material prepared according to Example 3. In order to construct a hydrogel-forming absorbent polymer approaching a relatively homogeneous distribution of the absorbent polymer and the polymeric foam, the following procedure is followed.
g na suchu usušené pěny (připravené podle příkladu 3 výše) se umístí do mísiče (Osterizer, typ 848-36L) vybaveného nádobou o obsahu 1,25 litru, do které se dá 1 litr 2 procentního roztoku chloridu draselného. Po zabezpečení toho, ze je ponořen všechen pěnový materiál se mísíc míchá v režimu Liquify, což je vysoké nastavení) po dobu 10 sekund a potom se navíc míchá v režimu Grate po dobu 5 vteřin. Výsledná kaše se potom převede do nálevky Buchner (Coors USA, typ 60283), vyložené papírovým ubrouskem. Přibližně 500 ml kapaliny se volně ze vzorku odvodní. Vzorek se poté pokryje pryžovou membránou a nechá se působit vakuum (přibližně 500 mm Hg), aby se vzorek odvodnil na hmotnost 50 až 60 gramů.g of dry-dried foam (prepared according to Example 3 above) is placed in a blender (Osterizer, type 848-36L) equipped with a 1.25 liter container into which 1 liter of 2 percent potassium chloride solution is added. After ensuring that all of the foam material is immersed, the blender is mixed in the Liquify mode (which is a high setting) for 10 seconds and then additionally mixed in the Grate mode for 5 seconds. The resulting slurry is then transferred to a Buchner funnel (Coors USA, type 60283) lined with a paper towel. Approximately 500 ml of liquid is freely drained from the sample. The sample is then covered with a rubber membrane and a vacuum (approximately 500 mm Hg) is applied to drain the sample to a weight of 50 to 60 grams.
Vzorek se vrátí do suché mísící nádoby a disperguje se pomocí míchání v režimu Liquify, zatímco nádoba a základ se několikrát obrátí a vrátí zpět, aby se vzorek dispergoval na přibližně jednotlivé částice. Dispergovaný vzorek se poté usuší na vzduchu za podmínek panujících v místnosti a poté se částice pěny zkombinují s hydrogel tvořícím absorpčním polymerem (ASAP 2300, k dostání u firmy Chemdal Corporation z Palantine, EL, USA; rovněž k dostání u firmy The Procter & Gamble Co., Paper Technology Division, Cincinnati, OH, USA), aby se zabezpečilo vytvoření úložného absorpčního členu skládajícího se. z homogenní směsi 50 %The sample is returned to the dry mixing vessel and dispersed by mixing in the Liquify mode while the vessel and base are inverted and inverted several times to disperse the sample into approximately individual particles. The dispersed sample is then air dried at room temperature and the foam particles are then combined with a hydrogel-forming absorbent polymer (ASAP 2300, available from Chemdal Corporation of Palantine, EL, USA; also available from The Procter & Gamble Co., Paper Technology Division, Cincinnati, OH, USA) to provide a storage absorbent member consisting of a homogeneous mixture of 50%
hmotnostních hydrogel tvořícího polymeru a 50 % hmotnostních polymerní pěny s velkou plochou povrchu.% by weight of hydrogel-forming polymer and 50% by weight of high surface area polymer foam.
Data o absorpční kapacitě kapilární sorpcí pro tento úložný absorpční člen jsou shrnuta v tabulce 1 níže.Capillary sorption absorption capacity data for this storage absorbent member are summarized in Table 1 below.
Příklad 6Example 6
Úložný absorpční člen zahrnující vlákénka s velkou plochou povrchuStorage absorbent member comprising fibers with a large surface area
Tento příklad popisuje absorpční člen s velkým kapilárním sáním, zahrnující absorpční polymer tvořící hydrogel a vlákénka s velkou plochou povrchu. Vlákénka s velkou plochou povrchu, dostupná od firmy Hoechst Celanese Corp. (Charlotte, NC) jako vlákénka Fibrets® z acetátové celulózy, jsou kombinována s hydrogel tvořícím absorpčním polymerem (ASAP 2300, dostupným od firmy Chemdal Corporation z Palantine, IL, USA; též k dostání od The Procter & Gamble Co., Paper Technology Division, Cincinnati, OH, USA), aby se zabezpečil úložný absorpční člen skládající se z homogenní směsi 50 % hmotnostních hydrogel tvořícího polymeru a 50 % hmotnostních vlákének.This example describes a high capillary suction absorbent member comprising a hydrogel-forming absorbent polymer and high surface area fibers. The high surface area fibers, available from Hoechst Celanese Corp. (Charlotte, NC) as Fibrets® cellulose acetate fibers, are combined with a hydrogel-forming absorbent polymer (ASAP 2300, available from Chemdal Corporation of Palantine, IL, USA; also available from The Procter & Gamble Co., Paper Technology Division, Cincinnati, OH, USA) to provide a storage absorbent member consisting of a homogeneous blend of 50% by weight hydrogel-forming polymer and 50% by weight fibers.
Údaje o absorpční kapacitě kapilární sorpcí pro tento úložný absorpční člen jsou znázorněna shrnuta v tabulce 1 uvedené níže.The capillary sorption absorption capacity data for this storage absorbent member are summarized in Table 1 below.
Tabulka 1Table 1
*) CSAC = absorpční kapacita kapilární sorpcí*) CSAC = capillary sorption absorption capacity
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20003303A CZ20003303A3 (en) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | A high capillary suction absorbent member for absorbing body fluids |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20003303A CZ20003303A3 (en) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | A high capillary suction absorbent member for absorbing body fluids |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20003303A3 true CZ20003303A3 (en) | 2001-04-11 |
Family
ID=5471885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20003303A CZ20003303A3 (en) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | A high capillary suction absorbent member for absorbing body fluids |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ20003303A3 (en) |
-
1999
- 1999-03-12 CZ CZ20003303A patent/CZ20003303A3/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1061881B1 (en) | Absorbent members for absorbing body liquids | |
| US6372953B1 (en) | Absorbent members comprising a high surface area material for absorbing body liquids | |
| US6426445B1 (en) | Absorbent members comprising an agglomerate of hydrogel-forming absorbent polymer and particulate hydrophilic foam | |
| JP3492359B2 (en) | High-efficiency absorbent articles for incontinent management | |
| JP4498603B2 (en) | Absorbent product with dispensing material located under storage material | |
| JP3231320B2 (en) | Absorbent foam material for aqueous body fluids and absorbent articles containing such material | |
| JP3986554B2 (en) | Absorptive gelling agent comprising a dry mixture of at least two types of hydrogel-forming particles and method for producing the same | |
| EP1061878B1 (en) | Absorbent structures comprising fluid storage members with improved ability to dewater distribution members | |
| CZ20003299A3 (en) | Absorbent materials for distributing aqueous liquids | |
| EP1061966B1 (en) | Absorbent members comprising a high surface area material for absorbing body liquids | |
| CZ20003277A3 (en) | Absorption structures comprising elements of liquid retention and enhanced ability to remove water from distribution elements | |
| CZ20003200A3 (en) | Absorbent structures comprising fluid storage members with improved ability to dewater high flux distribution members | |
| JP4209591B2 (en) | Absorber with improved distribution characteristics under subsaturation | |
| CZ20003303A3 (en) | A high capillary suction absorbent member for absorbing body fluids | |
| CZ20003304A3 (en) | A high capillary suction absorbent member comprising a large surface area material for absorbing body fluids | |
| CZ20003199A3 (en) | Absorbent structures comprising fluid retention elements with improved water removal capability from distribution elements | |
| MXPA00008952A (en) | Absorbent articles with improved distribution properties under sub-saturation |