SE501699C2 - Superabsorberande material med fördröjd aktiveringstid och absorberande alster innehållande detsamma - Google Patents

Description

501 699 2 superabsorbenten blandas in i den absorberande strukturen, partikelform samt fysikaliska och kemiska egenskaper som ab- sorptionshastighet, gelstyrka och vätskehållande förmåga. Ett fenomen kallat gelblockering kan även negativt påverka ab- sorptionskapaciteten hos en fiberstruktur innehållande super- absorbenter. Gelblockering innebär att superabsorbent-partik- lar vid vätning bildar en gel som blockerar porerna i fiber- strukturen eller mellan partiklarna och därmed försvårar vätsketransporten från vätområdet ut till resten av absorp- tions-kroppen samt vätsketransport till samtliga partiklar.

Detta innebär ett dåligt utnyttjande av absorptionskroppens totala absorptionskapacitet och medför risk för läckage.

Problemet är extra stort för alster avsedda för längre bruk exempelvis nattetid, då vätning ofta sker vid flera till- fällen.

Det är genom EP-B-O,388,120 känt att blanda superabsorbent- partiklar med ett poröst pulver av kiseldioxid för att redu- cera superabsorbentens hygroskopicitet under lagring och transport. Dess absorptionsegenskaper sägs dock inte påverkas av behandlingen.

Genom WO 91/04361 är det känt att kapsla in superabsorbent- partiklar i ett skyddande membran, bestående av en blandning av en filmbildande polymer och ett hydrofobt kristallint ämne, för att skydda partiklarna från vätskeupptagning under framställning av en absorptionsstruktur genom en våtlägg- ningsprocess. Efter torkning av strukturen måste höljet förstöras på exempelvis mekanisk eller termisk väg, med hjälp av ultraljud eller motsvarande för att superabsorbentpartik- larna ska bli verksamma som vätskeabsorbenter.

I US-A-4,548,847 beskrivs en superabsorbent i form av en an- jonisk polyelektrolyt som är reversibelt tvärbunden med en polyvalent metallkatjon. Dessutom ingår en substans som vid vätskekontakt reagerar med eller komplexbinds till metall- katjonen, och först härefter aktiveras superabsorbenten och kan börja absorbera vätska. En relativt kortvarig fördröjning av absorptionen uppnås därigenom. -35 3 501 699 Upbfinninqens ändamål och viktigaste kännetecken Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett absorberande alster i vilket ingår ett superabsorberande material med fördröjd aktiveringstid, dvs materialet skall inte börja absorbera vätska och svälla i någon större ut- sträckning förrän en viss tid efter det att det har kommit i kontakt med den vätska som skall absorberas. Dessförinnan skall det väsentligen behålla sin partikelstorlek för att därmed ej försvåra vätsketransporten till övriga delar av den absorberande struktur i vilken det ingår.

Detta har enligt uppfinningen åstadkommits med en absorberan- de struktur av inledningsvis nämnt slag, vilken kännetecknas av att det superabsorberande material med fördröjd aktive- ringstid huvudsakligen är lokaliserat till och i nära an- slutning till strukturens vätområde, och att konventionellt superabsorberande material, dvs superabsorberande material som saknar nämnda hölje, huvudsakligen är lokaliserat till partier av strukturen belägna utanför vätområdet.

De superabsorberande partiklarna är omgivna av ett material som endast långsamt löses i och/eller penetreras av den vätska som skall absorberas, varvid det superabsorberande materialet börjar absorbera och svälla i någon större om- fattning först efter upplösning och/eller genomvätning av höljesmaterialet och först efter en tid av minst 5 min efter vätskekontakt.

Enskilda superabsorberande partiklar kan var belagda med ett hölje av materialet som endast långsamt löses i och/eller penetreras av vätskan. Alternativt är flera superabsorberande partiklar inbäddade i en gemensam matris av sagda material.

Högst 30%, företrädesvis högst 20% och helst högst 10%, av de superabsorberande partiklarnas totala absorptionskapacitet bör ha uppnåtts efter 5 minuter testat enligt tepåsmetoden.

För många applikationer är betydligt längre fördröjningstider på en eller flera timmar innan partiklarna börjar absorbera i större omfattning efter vätskekontakt önskvärda. 501 699 4 Höljet som de superabsorberande partiklarna är inkapslade i kan utgöras av exempelvis gelatin, mikrokristallin cellulosa, cellulosaderivat, tensid etc.

Ett eller flera andra superabsorberande material kan ingå jämte de superabsorberande partiklarna av det angivna slaget i det absorberande alstret.

Enligt ett utförande är det superabsorberande materialet med fördröjd aktiveringstid lokaliserat till alstrets, t ex blöjans vätområde medan andra partier av alstret innehåller superabsorbenter av konventionellt slag, dvs utan fördröjd aktivering.

Enligt ett annat utförande är det superabsorberande materia- let med fördröjd aktiveringstid lokaliserat till en första zon medan en annan superabsorbent av konventionellt slag, dvs utan fördröjd aktivering, är lokaliserad till en andra zon, varvid den andra zonen är belägen under den första zonen sett i riktning från användaren av det superabsorberande alstret.

Enligt båda utförandena kan de partier av strukturen som innehåller superabsorbenten med fördröjd aktiveringstid även innehålla en viss andel superabsorbent av konventionellt slag.

Enligt ytterligare ett utförande är superabsorbent med för- dröjd aktiveringstid applicerad i ett skikt i botten av strukturen, vilket härvid kan fungera som ett vätskesprid- ningsskikt. Man kan även anordna ett separat spridningsskikt under eller över strukturen vilket spridningsskikt innehåller superabsorbent med fördröjd aktiveringstid, vilken ej för- hindrar vätskespridning och kan fungera som reservkapacitet vid upprepad vätning.

Två eller flera superabsorbenter med olika fördröjd aktive- ringstid kan ingå i strukturen antingen i en väsentligen homogen blandning eller med olika koncentration i olika delar av strukturen. -35 s 501 699 Beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas med hänvisning till några på bifogade ritningar visade utförings- exempel.

Fig 1. är en vy ovanifrån av en blöja sedd från den mot an- vändaren vända sidan.

Fig 2-4 är schematiska snitt av ett absorptionsskikt i längd- led enligt några olika utföringsexempel av uppfinningen.

Fig. 5 och 6 är diagram som visar variationen av superabsor- bentkoncentration sett i en blöjas längdriktning enligt ett par utföringsexempel.

Beskrivning av utföringsexempel Den i fig. 1 visade blöjan innefattar ett vätskegenomsläpp- ligt höljesskikt 1, exempelvis av fibertyg eller perforerad plastfilm, ett vätsketätt höljesskikt 2, exempelvis av plast- film eller hydrofobt fibertyg, samt en mellan båda dessa skikt 1,2 innesluten absorptionskropp 3.

Blöjan är avsedd att omsluta nedre delen av användarens bål som ett par absorberande byxor. Den är för detta ändamål formad med ett bakparti 4 avsett att vara vänt bakåt på användaren, ett framparti 5 avsett att vara vänt framåt på användaren, samt ett mellan bakpartiet och frampartiet be- läget smalare grenparti 6, vilket vid användning är avsett att vara anbragt i användarens gren mellan dennes ben. För att blöjan skall kunna fästas samman till den önskade byx- formen är tejpflikar 7 anordnade nära blöjans bakre midjekant 8. Tejpflikarna 7 fästes vid användning mot blöjans framparti , nära den främre midjekanten 9, så att blöjan hålls samman kring användarens midja.

Vidare innefattar blöjan enligt fig. 1 förspända elastiska organ 10, vilka kan bestå av elastiska band, trådomspunna elastiska trådar, elastiskt skum eller annat lämpligt materi- al. De elastiska organen 10 har i fig. 1 för enkelhetens 501 699 6 skull visats i utsträckt tillstånd. Så snart sträckningen upphör drar de emellertid ihop sig och bildar elastiska benlinningar på blöjan.

Blöjans absorptionskropp 3 är i det i fig. 1 visade exemplet uppbyggd av två skikt, ett övre vätskemottagande skikt 11 och ett undre vätskelagrings- och spridningsskikt 12. Det övre mottagningsskiktet 11 skall snabbt kunna ta emot stora vätskemängder under kort tid, dvs ha en hög momentan vätske- absorptionsförmåga, medan det undre lagrings- och spridnings- skiktet 12 skall uppvisa en hög vätskespridningsförmåga och kunna dränera vätska ur mottagningsskiktet ll och sprida denna i lagrings- och spridningsskiktet 12. Skillnaderna i egenskaper mellan de båda skikten ll och 12 kan åstadkommas genom skillnader i densitet, varvid en hårdare komprimerad fiberstruktur sprider vätska bättre än en motsvarande fiber- struktur med en lägre densitet, vilken genom sin större porstorlek har en högre momentan vätskeabsorptionsförmåga och lägre spridningsförmåga. Skillnader i absorptionsegenskaper mellan de båda skikten kan även åstadkommas med hjälp av olika fiberstrukturer med olika egenskaper. Således uppvisar cellulosafluffmassa framställd på kemisk väg högre vätske- spridningsförmåga jämfört med t ex massa framställd på meka- nisk eller kemitermomekanisk väg, sk CTMP. Även en fiber- struktur innehållande på kemisk väg förstyvade cellulosafib- rer uppvisar en högre momentan vätskeupptagningsförmåga men lägre spridnings-förmåga än konventionell kemisk massa. Andra lämpliga material att använda som mottagningsskikt ll kan vara en vadd av syntet- eller naturfibrer eller ett fluffigt nonwoven material.

Mottagningsskiktet kan vara fritt från superabsorbent, men innehåller företrädesvis en viss andel, mellan 2 och 30% och helst mellan 2 och 15%, superabsorbent 13 beräknat på skik- tets totala vikt i torrt tillstånd i det eller de områden där superabsorbenten är inblandad. Superabsorbenten är väsent- ligen jämnt fördelad i skiktet inom åtminstone ett område av detta och avsedd att absorbera och binda eventuell vätska som kvarstannat i skiktet 11 efter det att detta dränerats av det v 501 699 andra spridnings- och lagringsskiktet 12. Genom att mottag- ningsskiktet 11 innehåller superabsorbenter erhålls en mycket torr yta eftersom utrymmena mellan fibrerna i det närmaste helt töms på vätska. Superabsorbenten 18 i mottagningsskiktet 11 skall företrädesvis ha en hög gelstyrka, dvs ha förmåga att svälla samt behålla vätska väsentligen opåverkad av normalt förekommande tryck-påkänningar, för att ej blockera och hindra vätskespridning. Vad som kännetecknar dessa super- absorbenter är en hög tvärbindnings-grad vilket gör dem svårare att pressa ihop jämfört med en gel med en lägre tvärbindningsgrad. Även spridnings- och lagringsskiktet 12 innehåller super- absorbent. Andelen superabsorbent i skiktet 12 bör vara mellan 2 och 90%, företrädesvis mellan 10 och 80%, räknat på skiktets totala vikt i torrt tillstånd. I det i fig. 2 visade utföringsexemplet ingår två olika typer av superabsorbenter 14 och 15 markerade med C) resp. 0 i skiktet 12. I och kring blöjans vätområde 16 (fig.l), dvs det område av blöjan som först träffas av utsöndrad kroppsvätska och som i allmänhet är något förskjutet mot blöjans framparti, är i skiktet 12 enligt utföringsexemplet i fig. 2 inblandat en första super- absorbent 14 i partikelform, vilka partiklar är belagda med ett hölje av ett material som endast långsamt löses eller penetreras av den vätska som skall absorberas, t ex urin. Den på detta sätt inkapslade superabsorbenten börjar härmed svälla och absorbera vätska först efter det att höljesmate- rialet lösts upp och/eller penetrerats av vätskan. Även mottagningsskiktet 11 kan innehålla inkapslad superabsorbent 14, vilken kan fungera som en reservkapacitet vid upprepad vätning.

Begreppet superabsorbent skall i det här sammanhanget ges en relativt vid tolkning och skall anses omfatta såväl superab- sorbentkorn som granuler, flingor och korta fibrer. Kemiskt utgörs de av väsentligen vattenolösliga tvärbundna polymerer och de finns i en rad olika kemiska sammansättningar. För uppfinningen saknar dock den kemiska sammansättningen hos superabsorbenten betydelse varigenom det är möjligt att som 501 699 8 inkapslad superabsorbent 14 använda vilken som helst parti- kelformig superabsorbent som befunnits ha för ändamålet lämpliga egenskaper. Naturligtvis kan även blandningar av olika superabsorbenter användas. Man kan uttrycka det som att superabsorbenten 14 skall uppvisa en fördröjd aktiveringstid, dvs vid den första vätningen av blöjan skall superabsorbenten inte börja svälla och absorbera vätska i någon nämnvärd utsträckning utan ska väsentligen behålla sin partikelstor- lek. Därmed försvåras inte vätskespridning bort från vätom- rådet till övriga delar av spridnings- och lagringsskiktet 12, vilka innehåller en konventionell superabsorbent 15 som börjar absorbera omedelbart eller endast ett fåtal sekunder efter vätskekontakt. Vid en senare vätning kommer den inkaps- lade superabsorbenten 14 att vara väsentligen outnyttjad och därmed ej förhindra vidare spridning av vätskan och den kan om dess aktiveringstid överskridits nu börja svälla och absorbera vätska.

Den tid det tar att aktivera den inkapslade superabsorbenten 14 beror dels på valet av material till höljet och dels på dettas tjocklek och kan således anpassas efter önskemål.

Aktiveringstiden anpassas lämpligen till den tid man vanligen kan vänta sig att den andra vätningen kommer, normalt några timmar. Aktiveringstiden bör dock minst motsvara den tid det tar för vätskan att efter den första vätningen sprida sig från vätområdet ut till de partier av skiktet 12 som innehål- ler den konventionella superabsorbenten 15 och tills denna hunnit absorbera huvuddelen av vätskan. Denna tid bör vara minst 5 minuter, företrädesvis minst 15 minuter. Helst bör dock aktiveringstiden uppgå till minst 1 timme. Aktiverings- tiden får dock anpassas efter typ av produkt och efter hur lång tid produkten är avsedd att användas.

Ett lämpligt sätt att mäta aktiveringstiden är enligt den sk tepåsemetoden. Enligt denna metod placeras 0,2g superabsor- bent i en påse gjord av polyesternät 5x5cm som försluts runt om. Påsen läggs därefter i en skål med ett överskott av 0,9 % NaCl-lösning, varvid provet får svälla fritt i påsen. Prov- män den får inte vara så stor att absor tionen be ränsas av 9 9 501 699 påsen. Vid vissa tidpunkter tas provet upp ur saltlösningen och får rinna av i en minut och vägs därefter. Den sista mätningen anses vara gjord när två på varandra följande mätningar ej visar på fortsatt absorption, varvid antas att superabsorbenten uppnått sin totala absorptionskapacitet.

Absorptionskapaciteten A1 (g/g) hos superabsorbenten beräknas enligt formeln: där W1 är vikten av tepåsen med prov efter absorption, W2 är tepåsens vikt och 0,2 är provets torrvikt.

Aktiveringstiden i detta fall definieras som den tid det tar för superabsorbenten att uppnå en viss andel av sin totala absorptionskapacitet. Således skall superabsorbenten enligt uppfinningen ha uppnått högst 30%, företrädesvis högst 20% och helst högst 10% av sin totala absorptionskapacitet efter minuter, företrädesvis efter 15 minuter och helst efter 1 timme.

Materialet i höljet kan exempelvis utgöras av likande mate- rial som används för inkapsling av läkemedel för senarelagd frigörelse, s k delayed release, och kan t ex vara en gela- tinkapsel, ett hölje av mikrokristallin cellulosa, cellulosa- derivat, en tensidbeläggning eller annat material som endast långsamt bryts ned eller genomväts av vätskan som skall absorberas. Höljet kan vara långsamt lösligt i vätskan som skall absorberas eller kan vara olösligt men uppvisa en viss porositet så att vätskan långsamt kan tränga igenom det. När de inkapslade superabsorbentpartiklarna kommer i kontakt med vätskan börjar de svälla och spräcker så småningom höljet.

Gränsen mellan de olika superabsorbenterna 14 och 15 i skik- tet 12 kan antingen vara relativt distinkt eller kontinuer- lig, så att i en övergångszon superabsorbenterna förekommer blandade med varandra.

Enligt det i fig. 3 visade utföringsexemplet är den inkapsla- de superabsorbenten 14 inblandad i och kring vätområdet 16 501 699 10 men endast i den övre delen av skiktet 12, medan den kon- ventionella superabsorbenten 15 är inblandad i områdena utanför vätpunkten, samt i den undre delen av skiktet 12 även mitt för vätområdet.

I fig.4 visas ytterligare ett utföringsexempel där den in- kapslade superabsorbenten 14 dels är inblandad i vätområdet och dels i botten av skiktet 12. Härmed förhindras ej vätske- spridning längs skiktets 12 botten utan kan ske i väsentligen samma utsträckning som i ett rent massaskikt. När superabsor- benten 14 aktiverats kan dess hittills väsentligen outnyttja- de absorptionskapacitet tas i anspråk. Man kan även tänka sig ett separat spridningsskikt anordnat under eller över lag- ringsskiktet, vilket spridningsskikt kan innehålla inkapslad superabsorbent 14, som kan utgöra en reservkapacitet vid upprepad vätning.

Flera olika inkapslade superabsorbenter 14 med olika aktive- ringstid användas, så att den superabsorbent som uppvisar längst aktiveringstid är placerad i vätområdet eller alterna- tivt överst i absorptíonsskiktet, medan en annan superabsor- bent med kortare aktiveringstid är placerad utanför eller alternativt direkt under den första etc. Längst bort från vätpunkten eller alternativt längst ned i absorptionsskiktet är placerad den superabsorbent som har snabbast absorption- stid. Aktiveringstiderna kan i detta fall anpassas till beräknade tidpunkter för den andra, tredje etc vätningen.

Gränserna mellan de olika typerna av superabsorbenter behöver naturligtvis inte vara distinkt utan kan vara kontinuerlig så att det i vissa delar av absorptionsskiktet föreligger en blandning av de olika superabsorbenterna. Det är även möjligt att använda en blandning av superabsorbenter med olika akti- veringstid i hela eller delar av absorptionskärnan.

En ytterligare variant framgår av fig. 5 där den totala superabsorbentkoncentrationen, visad med heldragen linje, uppvisar en gradient i absorptionsskiktets 12 längdriktning.

Den inkapslade superabsorbenten 14, vars koncentrationsgra- dient visas med streckade linjer, föreligger här i högst 11 501 699 koncentration i vätområdet och med minskande koncentration i riktning mot de främre och bakre ändpartierna av absorptions- skiktet 12. Den konventionella superabsorbenten 15 uppvisar en bilobal koncentrationsgradient, visad med streckprickade linjer, i längdriktningen, så att den förekommer i högst koncentration i områdena strax utanför vätområdet och med minskande koncentration ut mot ändpartierna samt in mot vätområdet.

Den sammanlagda koncentrationen av superabsorbent, visad med heldragen linje, är högst i områdena strax utanför vätom- rådet, är lägre i själva vätområdet och minskar ut mot änd- partierna. Man erhåller härigenom ett effektivt utnyttjande av superabsorbenterna.

I det i fig. 6 visade utföringsexemplet har man ökat halten av inkapslad superabsorbent så att en jämn totalfördelning av superabsorbent i absorptionsskiktets mittparti erhållits.

Vätområdet är i båda figurerna visad i absorptionsskiktets centrum. Förskjutningar av vätområdets placering, t ex mot absorptionsskiktets främre parti, med motsvarande förskjut- ning av koncentrationsgradienterna kan naturligtvis före- komma.

Eventuellt kan i samtliga ovan beskrivna utföringsexempel lite konventionell superabsorbent 15 vara inblandad i de partier av absorptionsskiktet som innehåller den inkapslade superabsorbenten 14, t ex vätområdet eller den övre zonen av absorptionskroppen, för att absorbera eventuell kvarvarande vätska i fibernätverket som inte dränerats till övriga parti- er av absorptionskroppen. Det är också tänkbart att man i en tunn zon överst i absorptionsskiktet 12 har konventionell superabsorbent 15 för att öka yttorrheten hos det absorberan- de alstret.

Uppfinningen är i första hand avsedd för blöjor som skall an- vändas en längre tid, exempelvis nattetid, då vätning ofta sker vid flera tillfällen. Den är naturligtvis inte begränsad 501 699 12 till de visade utföringsexemplen utan kan varieras inom ramen för patentkraven. Således kan superabsorbenterna 14 och 15 vara applicerade i skikt i stället för att vara blandade med fibrerna i strukturen. Den konventionella superabsorbenten 15 behöver ej heller vara i partikelform utan kan vara i form av t ex en film.

Blöjans form och uppbyggnad i övrigt är naturligtvis helt valfri och uppfinningen kan tillämpas på alla typer av blö- jor, inkontinensskydd, dambindor etc. Även absorptionskroppen kan vara utformad på många olika sätt, i ett enda skikt eller i flera skikt. Fiberstrukturen som superabsorbenten enligt uppfinningen är inblandad i kan förutom cellulosafibrer även bestå av andra valfria hydrofila fibrer, naturliga eller syntetiska, vilka har för ändamålet lämpliga absorptionsegen- skaper. Superabsorbenten kan även vara applicerad mellan t ex tissueskikt.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 13 501 699 Patentkrav

1. Absorberande struktur i ett absorberande alster såsom en blöja, inkontinensskydd, dambinda och liknande, vilken struk- tur innehåller hydrofila fibrer och partiklar av ett superab- sorberande material samt innefattar fram- och bakparti (4,5) samt däremellan beläget grenparti (6) med ett vätområde (16) inom vilket huvuddelen av kroppsvätskan avges, varvid den absorberande strukturen innefattar superabsorberande partik- lar som är omgivna av ett hölje som endast långsamt löses i och/eller penetreras av den vätska som skall absorberas så att de superabsorberande partiklarna inte börjar absorbera vätska och svälla i någon större omfattning förrän höljet upplösts och/eller penetrerats av vätskan, kännetecknad av att det superabsorberande material (14) med fördröjd aktive- ringstid huvudsakligen är lokaliserat till och i nära an- slutning till strukturens vätområde (16), och att konventio- nellt superabsorberande material (15), dvs superabsorberande material som saknar nämnda hölje, huvudsakligen är lokali- serat till partier av strukturen belägna utanför vätområdet.

2. Absorberande struktur enligt något av patentkraven 1, kännetecknad av att de partier av strukturen som innehåller superabsorberande material (14) med fördröjd aktiveringstid även innehåller en viss andel superabsorberande material (15) av konventionellt slag.

3. Absorberande struktur enligt något av patentkraven före- gående patentkrav, kännetecknad av att superabsorberande material (14) med fördröjd aktiveringstid är lokaliserat till en bottenzon av strukturen.

4. Absorberande struktur enligt något av föregående patent- krav, kännetecknad av att strukturen uppvisar ett vätske- spridningsskikt vilket innehåller superabsorberande material (14) med fördröjd aktiveringstid.

5. Absorberande struktur enligt något av föregående patent- krav, kännetecknad av att två eller flera superabsorbenter 10 15 20 501 699 14 (14) med olika fördröjd aktiveringstid ingår i strukturen antingen i en väsentligen homogen blandning eller med olika halter i olika delar av strukturen.

6. Absorberande struktur enligt patentkrav 5, kännetecknad av att en första superabsorbent som uppvisar längst aktiverings- tid huvudsakligen är lokaliserad till och i nära anslutning till strukturens vätområde alternativt en övre zon av struk- turen närmast användaren, medan en andra superabsorbent med kortare aktiveringstid är huvudsakligen lokaliserad till partier av strukturen belägna direkt utanför alternativt direkt under de partier som innehåller den första superabsor- benten, och att längst bort från användaren är huvudsakligen lokaliserat en superabsorbent av konventionellt slag.

7. Absorberande struktur enligt något av föregående krav, kännetecknat av att höljet till det superabsorberande mate- rialet (14) med fördröjd aktiveringstid utgörs av gelatin, mikrokristallin cellulosa, cellulosaderivat eller en tensid- beläggning.