CZ193499A3 - Absorpční kompozice - Google Patents

Abstract

Absorpční kompozice obsahuje směs: a) kyselého vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, který má plQ v rozmezí od 2 do 12; a b) bázického materiálu; nebo a) bázického vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, kterýmá pK, v rozmezí od 2 do 12; a b) kyselého materiálu; kde absoipční kompozice vykazuje hodnotu kapacity volného bobtnání, kteráje nejméně 15 gramů kapaliny najeden gramabsorpční kompozice a doba potřebná k dosažení 60 procent volné bobtnavé kapacityje nejméně 5 minut. Hodnoty pKa a pK, reprezentují velikost disociace nebo-li sílu kyseliny a báze.

Description

Absorpční kompozice

Oblast techniky

Předložený vynález obsahující jak kyselý, absorbční kompozice vlastnosti kompozice, se týká absorbční kompozice, tak i bázický materiál, přičemž vykazuje požadované absorpční

Specificky se předložený vynález týká absorbční který má schopnost pomalu absorbovat velké množství kapaliny, obzvláště za vnějšího tlaku. Absorbční kompozice je použitelná v absorpčních produktech pro jedno použití, jako například ty absorpční produkty pro jedno použití, které jsou používány pro absorbci tělesných kapalin.

Dosavadní stav techniky

Použití vodou bobtnavých, obecně vodou nerozpustných absorpčních materiálů, obecně známých jako superabsorbenty, v absorbčních hygienických produktech pro jedno použití je známé. Takové absorpční materiály se obecně používají v absorpčních produktech jako například plenky, sportovní trenýrky, produkty používané při neudržení tělesných kapalin u dospělých a ženské hygienické produkty s cílem zvýšit absorpční kapacity takových produktů při současném snížení • · ··· ··· jejich celkového objemu. Takové absorpční materiály jsou obecně přítomny v absorpčních produktech ve vláknité matrici, jako například matrice dřevité celulózové vlákniny. Matrice dřevité celulózové vlákniny má obecně absorpční kapacitu přibližně 6 gramů kapaliny na jeden gram vlákniny. Superabsorpční materiály obecně mají absorpční kapacitu vody, rovnající se nejméně přibližně 10, výhodně přibližně 20 a často 100 násobku jejich hmotnosti. Je zřejmé, že použití takových absorpčních materiálů v hygienických produktech může snížit celkový objem současně se zvýšením absorpční kapacity takových produktů.

Pro použití jako absorpční materiály v hygienických produktech byla popsána široká třída materiálů. Takové materiály zahrnují přírodní materiály jako například agar, pektin, gumy, karboxyalkylový škrob a karboxyalkylová celulóza, stejně tak jako syntetické materiály jako například polyakryláty, polyakrylamidy a hydrolyzovaný polyakrylonitril. Zatímco použití takových přírodních absorpčních materiálů jako hygienických produktů je známé, nedošlo k jejich širokému používání v takových produktech. Přírodní absorpční materiály nejsou široce používány v hygienických produktech, přinejmenším v tvaru polštářů, protože jejich absorpční vlastnosti jsou obecně nižší ve srovnání se syntetickými absorpčními materiály, jako jsou například sodné polyakryláty. Konkrétně mnoho přírodních materiálů má tendenci vytvářet měkkou želatinovitou hmotu, pokud nabobtnají kapalinou. Pokud jsou použity v absorpčních produktech, přítomnost takových měkkých želatinových hmot zabraňuje přenosu kapaliny uvnitř vláknité matrice, ve které jsou absorpční materiály uloženy. Tento fenomén je znám jako gelová blokace. Jakmile ke gelové blokaci dojde, následující přílivy kapaliny nemohou být účinně absorbovány produktem a produkt má tendenci k vytékání kapaliny. Kromě toho mnoho přírodních materiálů vykazuje špatné absorpční vlastnosti, obzvláště pokud jsou vystaveny vnějším tlakům.

Na rozdíl od toho syntetické absorpční materiály jsou často schopny absorbovat velká množství kapalin a současně si udržovat obecně pevný, neslizký charakter. Z toho vyplývá, že syntetické absorpční materiály mohou být používány v absorpčních produktech za současné minimalizace pravděpodobnosti výskytu gelové blokace.

Jedna vlastnost v současné době dostupných superabsorpčních materiálů je, že takové materiály typicky velmi rychle absorbují kapalinu, která se dostává do kontaktu se superabsorpčním materiálem. Zatímco taková rychlá absorbce kapalina může být v mnoha použitích žádoucí, existují jisté aplikace, kde tato vlastnost žádoucí není. Například v absorbční struktuře, která je kontaktována s kapalinou pouze ve velmi lokalizované oblasti by bylo obecně žádoucí, aby kapalina byla rozdělena v celém objemu absorbční struktury, tak aby byla využita absorpční kapacita celé absorbční struktury. Pokud však superabsorpční materiál, který se nachází v blízkosti místa kontaktu s kapalinou, absorbuje kapalinu velmi rychle, pak takový superabsorpční materiál může nabobtnat a blokovat tok kapaliny zbývající částí absorbční struktury, což může vést k výtoku kapaliny z absorbční struktury v oblasti okolo lokalizovaného zdroje kapaliny. V takových případech může být žádoucí používat v místě lokalizovaného zdroje kapaliny superabsorpční • 9 · 9 9 99 999999

9 9 9 9 9 9

9999 999 999 99 99 99 materiál, který ve skutečnosti absorbuje kapalinu malou rychlostí. To může způsobit, aby kapalina byla nejprve distribuována uvnitř absorbční struktury a potom byla následně absorbována pomalu absorbujícím superabsorpčním materiálem.

/

Je známo několik způsobů pro zpomalení rychlosti absorpce kapaliny relativně rychle absorbujícím superabsorpčním materiálem. Například je možné pokrýt rychle absorbující superabsorpční materiál materiálem, který je neabsorbující a/nebo hydrofobní. Takové pokrývající materiály dočasně zakrývají pod ním ležící superabsorpční materiál před libovolnou kapalinou a tím zpožďují absorpci kapaliny superabsorpčním materiálem. Takové pokrývači materiály však často snižují celkovou kapacitu absorpce kapaliny superabsorpčním materiálem, zvyšují náklady a složitost výroby superabsorpčního materiálu a mohou negativně ovlivnit vlastnosti související s absorpcí kapaliny superabsorpčním materiálem.

Předmět vynálezu

Předložený vynález se proto týká absorbční kompozice, které absorbuje kapalinu relativně menší rychlostí, ale s přibližně stejnou konečnou kapacitou ve srovnání s komerčně dostupnými syntetickými superabsorpčními materiály.

Předložený vynález se také týká absorbční kompozice, která může být vyrobena z přírodních materiálů, protože to může přinést snížen celkových nákladů na výrobu absorbční • ·

	• · · • · - 5 - .· : » · · · · · ·	• ·« • · · * · · · · • · · • · · · ·	• « · · • · · · • · · · · · • · » · « ·
kompozice	stejně	tak	jako přinést	dodatečné	výhodné
vlastnosti	absorbční	kompozice,	jako	například
biodegradovatelnost	nebo	kompostovatelnost

Předložený vynález se také týká absorbční kompozice, která může být vyrobena jednoduchým způsobem a s minimálním počtem výchozích materiálů a aditiv a tím může snížit celkové náklady na výrobu absorbční kompozice stejně tak jako snížit potenciální škodlivý účinek, který tato aditiva mohou mít na celkové absorpční vlastnosti absorbční kompozice.

Předložený vynález se také týká absorbční kompozice, která vykazuje jedinečné vlastnosti, takže tato absorbční kompozice může být používána v nových aplikacích.

Přehled předloženého vynálezu

Jedním z kompozice, rychlostí, množství absorbuje předmětů předloženého vynálezu je absorbční která absorbuje kapalinu relativně malou ale je přitom schopna absorbovat relativně velké kapaliny, dokonce i když absorbční kompozice kapalinu za vnějšího tlaku.

Jedno provedení předloženého vynálezu se týká absorbční kompozice, zahrnující směs, která obsahuje

a) kyselý, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, který má pH v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12; a

b) bázický materiál;

přičemž absorbční kompozice vykazuje a hodnotu volného bobtnání, která je nejméně přibližně 15 gramů na jeden gram absorbční kompozice a hodnotu doby, potřebné k dosažení 60 • · · · · · · · · • · 4 · · · · ·«···· • · · · · · · ···· ··· ··· «· «· β» procent volné bobtnavé kapacity, nejméně přibližně 5 minut.

Jiné provedení předloženého vynálezu se týká absorbční kompozice, obsahující směs, která obsahuje

a) bázický, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, který má pK_b v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12; a

b) kyselý materiál;

přičemž absorbční kompozice vykazuje hodnotu volného bobtnání, která je nejméně přibližně 15 gramů na jeden gram absorbční kompozice a hodnotu doby, potřebné k dosažení 60 procent volné bobtnavé kapacity, nejméně přibližně 5 minut.

Předložený vynález se také týká způsobu výroby absorbční kompozice, která vykazuje požadované absorpční vlastnosti.

V jednom provedení předloženého vynálezu způsob výroby absorbční kompozice sestává ze smíchání dohromady následujících složek

a) kyselého vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, který má pK_b v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12; a

b) bázického materiál;

přičemž absorbční kompozice vykazuje hodnotu volného bobtnání, která je nejméně přibližně 15 gramů na jeden gram absorbční kompozice a hodnotu doby, potřebné k dosažení 60 procent volné bobtnavé kapacity, nejméně přibližně 5 minut.

V jiném provedení předloženého vynálezu způsob výroby absorbční kompozice sestává ze smíchání dohromady následujících složek

a) bázického vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, který má pK_b v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12; a

9 9 9 9 9 9 9 · 9 9

999 9999

9 9 99 99 999999 • 9 9 9 9 9 #

b) kyselého materiálu;

přičemž absorbční kompozice vykazuje hodnotu volného bobtnání, která je nejméně přibližně 15 gramů na jeden gram absorbční kompozice a hodnotu doby, potřebné k dosažení 60 procent volné bobtnavé kapacity, nejméně přibližně 5 minut.

Předložený vynález se také týká absorbčních produktů pro jedno použití, obsahujících absorbující kompozici předloženého vynálezu, která vykazuje požadované absorpční vlastnosti.

V jednom provedení předloženého vynálezu absorbční produkt pro jedno použití obsahuje vrchní vrstvu propustnou pro kapalinu, spodní vrstvu připevněnou k vrchní vrstvě a absorbční strukturu, umístěnou mezi vrchní vrstvu a spodní vrstvu, přičemž absorbční struktura obsahuje absorbující kompozici podle předloženého vynálezu.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 je ilustrace zařízení, používaného pro určení volné bobtnací absorpce a absorpce pod zátěží u absorbční kompozice.

Detailní popis podstaty vynálezu

Bylo zjištěno, že mohou být vyrobeny absorbční kompozice, které vykazují relativně vysokou absorpční kapacitu pro kapaliny stejně tak jako relativně pomalou rychlost absorbce kapalin. Absorbční kompozice podle předloženého vynálezu může být vyrobena smícháním kyselého materiálu a bázického ·· · · φ φ φφφ materiálu, přičemž jak kyselý, tak i bázický materiál má kompozice vykazuje svých absorpčních specifické vlastnosti a absorbční významné a neočekávané zlepšení vlastností, v to počítaje zlepšenou celkovou absorpci kapaliny, stejně tak jako nižší rychlost absorpce kapaliny ve srovnání s vlastnostmi, které vykazují samotné buď kyselé nebo bázické materiály.

Absorbční kompozice podle předloženého vynálezu obecně obsahují dva podstatné, ale odlišné materiály. První materiál je vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer. Pro použití v absorbující kompozici podle předloženého vynálezu uvedený vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer musí do značné míry dodávat absorbující kompozici její kapacitu pro absorbci kapaliny. Jako takový musí být vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer schopen dodat požadovaný objem kapacity pro absorbci kapaliny absorbující kompozici.

Jak je zde používán, výraz „vodou bobtnavý, vodou který, pokud je vystaven rovnovážného objemu, ale nerozpustný znamená materiál, přebytku vody, bobtná až do nerozpouští se v do roztoku. Jako takový vodou bobtnavý, vodou nerozpustný materiál obecně uchovává svou identitu nebo fyzikální strukturu, ale ve vysoce expandovaném stavu, v průběhu absorpce vody a proto musí mít významnou a dostatečnou fyzikální integritu, aby odolával toku a slučování s okolními částicemi.

Jak je zde zmiňován, materiál je považován za vodou rozpustný, pokud se v zásadě rozpouští v přebytku za vytváření roztok, čímž ztrácí svůj původní, typicky

• · ·	• · ·	• ·
•	•	• ·	•	* · ·
•	• ·	• ·	• ·	···
•	•	• ·	•	•
····	···	• · ·	• ·	• ·

částicovou formu a stává se v zásadě molekulárně rozptýlený ve vodném roztoku. Vodou rozpustný materiál je zpravidla prostý podstatnějšího zesíťování, neboť zesíťování má tendenci činit materiál vodou nerozpustný.

Jedna vlastnost vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, která má souvislost s jeho účinností při zajišťování požadované velikosti kapacity pro absorbci kapaliny u absorbční kompozice, je jeho molekulová hmotnost. Obecně vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer s vyšší molekulovou hmotností vykazuje vyšší kapacitu pro absorbci kapaliny ve srovnání s vodou bobtnavým, vodou nerozpustným polymerem s nižší molekulovou hmotností.

Vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer použitelný pro absorbční kompozice může obecně mít molekulové hmotnosti v širokém rozmezí. Vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, který má relativně vysokou molekulovou hmotnost je často výhodný pro použití podle předloženého vynálezu. Nicméně pro použití podle předloženého vynálezu je obecně vhodné široké rozmezí molekulových hmotností. Vodou bobtnavé, vodou nerozpustné polymery, vhodné pro použití podle předloženého vynálezu mají výhodně hmotnostně střední molekulová hmotnost větší než přibližně 100 000, výhodněji větší než přibližně 200 000, vhodně větší než přibližně 500 000, ještě vhodněji větší než přibližně 1 000 000 a až do přibližně 10 000 000. Způsoby určení molekulové hmotnosti polymerů jsou obecně odborníkům dobře známé.

Někdy je výhodnější vyjadřovat molekulovou hmotnost polymeru jako viskozitu v 1,0 hmotnostně procentním vodném roztoku ♦ · · ··· · · ·· 1 • · ··· ···· • · * ·········· • · · · 1 · · při teplotě 25 °C. Polymery vhodné pro použití podle předložený vynálezu mají výhodně viskozitu v 1,0 % hmot. vodném roztoku při teplotě 25 °C od přibližně 100 centipoise (100 mPa.s) do přibližně 80 000 centipoise (80 000 mPa.s), výhodněji od přibližně 500 centipoise (500 mPa.s) do přibližně 80 000 centipoise (80 000 mPa.s) a nejvýhodněji od přibližně 1 000 centipoise (1 000 mPa.s) do přibližně 80 000 centipoise (80 000 mPa.s).

Vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, použitelný v absorbční kompozice je obecně zesíťován. Množství zesíťování by mělo obecně být nad minimálním množstvím dostatečným k tomu, aby se polymer stal vodou nerozpustným, ale také pod jistým maximálním množstvím, které dovolí, aby polymer byl dostatečně vodou bobtnatelný, ale aby vzniklý vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer absorboval požadované množství kapaliny.

Zesíťování polymeru může být obecně dosaženo jedním ze dvou různých druhů činidel zesíťování. První typ činidla zesíťování je polymerovatelné zesíťující činidlo. Vhodná polymerovatelná zesíťující činidla jsou obecně reaktivní vzhledem k monomeru nebo monomerům použitým pro přípravu polymeru a tedy obecně zahrnuje nejméně dvě funkční skupiny, které jsou schopné reakce s monomery. Příklady vhodných polymerovatelných zesíťujících činidel zahrnují ethylenicky nenasycené monomery, jako například N,N'-methylen bisakrylamid pro polymeraci volnými radikály a polyaminy nebo polyoly pro kondenzační polymeraci.

Druhý typ zesítujícího činidla je latentní zesíťující

• ·	•	♦ · ·	··
•	•	• · ·	♦ · ·
•	• ·	• · · ·	···
•	•	• · ·	•
···»	• · ·	• · · · ·	• ·

činidlo. Latentní zesiťujici činidla se obecně nezúčastní celkového procesu polymerace, ale reaktivní s polymerem v pozdějším dosaženy vhodné podmínky pro zesíťování. Vhodné podmínky pro dodatečné zpracování zahrnují tepelné zpracování, jako namísto toho okamžiku, kdy j sou j sou například teplotu nad přibližně ultrafialovému světlu, vystavení zpracování nebo zpracování vysokou °C, vystavení mikrovlnám, parní vlhkostí, zpracování vysokým tlakem nebo zpracování organickým rozpouštědlem.

Latentní zesiťujici činidla, vhodná pro použití podle předložený vynálezu jsou obecně vodou rozpustná. Vhodný latentní zesiťujici činidlo je organická sloučenina, který má nejméně dvě funkční skupiny nebo funkční části, schopné reakce s jakoukoli karboxy, karboxylovou, aminovou nebo hydroxylovou skupinou na polymeru. Příklady vhodných latentních zesíťujících činidel zahrnují, aniž by tím byly omezeny, diaminy, polyaminy, dioly, polyoly, polykarboxylové kyseliny a polyoxidy. Další vhodná latentní zesiťujici činidlo zahrnují ionty kovů s více než dvěma kladnými náboji, jako například Al³⁺, Fe³⁺, Ce³⁺, Ce⁴⁺, Ti⁴⁺, Zr⁴⁺ a Cr³⁺.

Pokud polymer je kationický polymer, vhodné zesiťujici činidlo je polyanionický materiál jako například polyakrylát sodný, karboxymethylcelulóza, nebo polyfosforečnan.

Vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer použitelný v absorbující kompozici je buď kyselé nebo bázické povahy. Jak je zde používán, výraz „kyselý materiál se vztahuje k materiálu, který se může chovat jako elektronový akceptor. Kyselé, vodou bobtnatelné, vodou nerozpustné polymery, ·· · · ·· ·· ·· ···· · · · · · · · · • · · · · · · · · • · · · · · · ······ • · · · · * · ···· ··· ··· ·· ·· ·· použitelné v absorbujících kompozicích jsou obecně slabě kyselé povahy. Jako takové kyselé, vodou bobtnavé, vodou nerozpustné polymery, které jsou použitelné v absorbující kompozici, mají výhodně pK_a v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12, výhodněji v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 10 a vhodně v rozmezí od přibližně 3 do přibližně 6. Někdy může být výhodnější měřit pH monomeru nebo monomerů, použitých pro přípravu polymeru. Ačkoliv pH monomeru nebo monomerů a pH polymeru, připraveného z takových monomerů, nemusí být identické, takové hodnoty pH by měly být v zásadě podobné. Jako takové mohou být kyselé, vodou bobtnavé, vodou nerozpustné polymery, použitelné v absorbující kompozici, připraveny z monomerů, které mají výhodně pH v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12, výhodněji v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 10 a vhodně v rozmezí od přibližně 3 do přibližně 6. Jestliže polymer je připraven ze dvou nebo více monomerů, každý z použitých monomerů by měl mít výhodně pH v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12, výhodněji v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 10 a vhodně v rozmezí od přibližně 3 do přibližně 6, ačkoliv nepodstatná množství monomerů, které mají pK_a menší než přibližně 2 nebo větší než přibližně 12 může být také použito, za předpokladu, že takové monomery neovlivní negativně požadované vlastnosti vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, použitelného podle vynálezu.

Bylo zjištěno, že použití kyselých, vodou bobtnavých, vodou nerozpustných polymerů, které jsou silně kyselé, vykazující pK_a menší než přibližně 2, vede k absorbujícím kompozicím, které obecně nevykazují požadovanou pomalou rychlost absorbce kapalin. Bylo zjištěno, že použití kyselých, vodou

9 9 9 99 99 ·· • 9 99 999 » ···· ·· 9 · · · 9 9 * • 9 9 99 99 999999 • · 9 · · 9 9

9999 999 999 99 99 99 bobtnavých, vodou nerozpustných polymerů, které jsou příliš slabě kyselé, vykazují pK_a větší než přibližně 12, vede k absorbujícím kompozicím, které obecně nevykazují požadovanou absorpční kapacitu kapalin. pK_a kyselosti representuje velikost disociace nebo, jinými slovy, sílu kyseliny a , předpokládá se, že bude měřena za podmínek, jako například specifická teplota, za kterých vodou bobtnavý, vodou » nerozpustný polymer je používán. Vhodné je měřit pK_a při teplotě přibližně 25 °C. Obecně platí, že čím slabší je kyselina, tím je vyšší její hodnota pK_a. Hodnoty pK_a pro různé kyseliny za různých teplot jsou dobře známé a mohou být nalezeny v mnoha dostupných referencích, jako například v CRC Handbook of Chemistry & Physics, 75th Edition, editor David R. Lide, CRC Press (1994).

Vhodné slabě kyselé, vodou bobtnavé, vodou nerozpustné polymery obsahují funkční skupiny, které jsou schopné se chovat jako slabé kyseliny. Takové funkční skupiny zahrnují, aniž by tím byly omezeny, karboxy skupiny, síranové skupiny, siřičitanové skupiny a fosforečnanové skupiny. Funkční skupiny jsou výhodně karboxy skupiny.

Obecně jsou funkční skupiny vázány k zesíťovanému základnímu polymeru. Vhodné základní polymery zahrnují polyakrylamidy, polyvinylalkoholy, kopolymery ethylenu a anhydridu maieinové kyseliny, polyvinylethery, polyakrylové kyseliny, polyvinylpyrrolidony, polyvinylmorfoliny a jejich kopolymery. Přírodní základní polysacharidové polymery mohou být také použity a zahrnují karboxymethylové celulózy, karboxymethylové škroby, hydroxypropylové celulózy, alginy, algináty, karagény, akrylové roubované škroby, akrylové ·· 9 9 99 99 99

9999 99 9 9 9999

9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 999 999 roubované celulózy a jejich kopolymery. Syntetické polypeptidy mohou být také používány, příklady jsou například polyaspartová kyselina a polyglutamová kyselina.

Kyselý, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer obecně potřebuje být ve své volné kyselé formě. Obecně je žádoucí, aby kyselý, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer výhodně měl nejméně přibližně 50 % molárních, výhodněji nejméně přibližně 70 % molárních, vhodně nejméně přibližně 80 % molárních, vhodněji nejméně přibližně 90 % molárních a nejvhodněji v zásadě přibližně 100 % molárních svých kyselých funkčních skupin ve volné kyselé formě. Alternativně potom kyselý, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer nemá být podstatně neutralizován, pokud je používán v absorbující kompozici předloženého vynálezu. Obecně je žádoucí, aby kyselý, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer měl stupeň neutralizace svých kyselých funkčních skupin, který je výhodně menší než přibližně 50 % molárních, výhodněji menší než přibližně 30 % molárních, vhodně menší než přibližně 20 % molárních, vhodněji menší než přibližně 10 % molárních a nejvhodněji přibližně 0 % molárních.

Jak je zde používán, výraz bázický materiál se vztahuje k materiálu, který se může chovat jako elektronový donor. Obecně jsou bázické, vodou bobtnavé, vodou nerozpustné polymery, použitelné v absorbující kompozici, slabě bázické povahy. Jako takové mají bázické, vodou bobtnatelné, vodou nerozpustné polymery použitelné v absorbující kompozici výhodně pKb v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12, výhodněji v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 10 a vhodně v rozmezí od přibližně 3 do přibližně 6. Někdy může být ► 9 •

• 4 ·* «9 • β · β 9 ·

9 9 9 9 9 • 94 44 9 9«» • 4 9 4

99 9 9 9 9 výhodné měřit ρΗ monomeru nebo monomerů, použitých pro přípravu polymery. I když pH monomeru nebo monomerů a polymeru připraveného z takového monomeru nebo monomerů nemusí být identické, takové hodnoty pH by měla být v zásadě podobná. Jako takové jsou bázické, vodou bobtnavé, vodou nerozpustné polymery, použitelné v absorbující kompozici, připraveny z monomerů, které výhodně mají pK_b v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12, výhodněji v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 10 a vhodně v rozmezí od přibližně 3 do přibližně 6. Jestliže je polymer připraven z jednoho nebo více monomerů, každý z použitých monomerů by výhodně měl mít pK_b v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12, výhodněji v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 10 a vhodně v rozmezí od přibližně 3 do přibližně 6, ačkoliv nepodstatná množství monomerů, které mají pK_b menší než přibližně 2 nebo větší než přibližně 12 mohou být používána, pokud takové monomery neovlivní negativně požadované vlastnosti používaného vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru.

Bylo zjištěno, že použití bázických, vodou bobtnavých, vodou nerozpustných polymerů, které jsou silně bázické, vykazující pK_b menší než přibližně 2, vede k absorbujícím kompozicím, které obecně nevykazují požadovanou pomalou rychlost absorbce kapalin. Bylo zjištěno, že použití bázických, vodou bobtnavých, vodou nerozpustných polymerů, které jsou příliš slabě bázické, vykazují pK_b větší než přibližně 12, vede k absorbujícím kompozicím, které obecně nevykazují požadovanou absorpční kapacitu kapalin. pK_b báze representuje velikost disociace nebo, jinými slovy, sílu báze a předpokládá se, že bude měřena za podmínek, jako například specifická teplota, za kterých vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer je • · • β ··· · * · · · • · · ♦ · · · • · · · ··· · · · používán. Vhodné je měřit pK_b při teplotě přibližně 25 °C. Obecně platí, že čím slabší je báze, tím je vyšší její hodnota pK_b. Hodnoty pK_b pro různé báze za různých teplot jsou dobře známé a mohou být nalezeny v mnoha dostupných referencích, jako například v CRC Handbook of Chemistry & Physics, 75th Edition, editor David R. Lide, CRC Press (1994) .

Vhodné slabě bázické, vodou bobtnavé, vodou nerozpustné polymery obsahují funkční skupiny, které jsou schopné chovat se jako slabé báze. Takové funkční skupiny zahrnují, aniž by tím byly omezeny, primární, sekundární, nebo terciární aminové skupiny, iminové skupiny, imidové skupiny a amidové skupiny. Vhodné funkční skupiny jsou aminové skupiny.

Obecně jsou funkční skupiny vázány k zesíťovanému základnímu polymeru. Vhodné základní polymery zahrnují polyaminy, polyethyleniminy, polyakrylamidy a polykvaternární amonia a jejich kopolymery. Přírodní základní polysacharidové polymery mohou být také použity a spadá mezi ně chitin a chitosan. Syntetické polypeptidy mohou být také použita, jako příklad lze uvést polyasparaginy, polyglutaminy, polylysiny a polyargininy.

Bázický, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer obecně potřebuje být ve své volné bázické formě. Obecně je žádoucí, aby bázický, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer výhodně měl nejméně přibližně 50 % molárních, výhodněji nejméně přibližně 70 % molárních, vhodně nejméně přibližně 80 % molárních, vhodněji nejméně přibližně 90 % molárních a nejvhodněji v zásadě přibližně 100 % molárních svých * · ··

bázických funkčních skupin ve volné bázické formě. Alternativně potom bázický, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer nemá být podstatně neutralizován, pokud je používán v absorbující kompozici předloženého vynálezu. Obecně je žádoucí, aby bázický, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer měl stupeň neutralizace svých bázických funkčních skupin, který je výhodně menší než přibližně 50 % molárních, výhodněji menší než přibližně 30 % molárních, vhodně menší než přibližně 20 % molárních, vhodněji menší než přibližně 10 % molárních a nejvhodněji přibližně 0 % molárních.

Kyselý nebo bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer může obecně být používán v absorbující kompozici v množství tvarů. Příklady možných tvarů kyselého nebo bázického vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru jsou částice, vločky, vlákna, fólie a netkané struktury. Pokud je absorbční kompozice používána v absorbčním produktu pro jedno použití, je obecně požadováno, aby kyselý nebo bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer byl ve formě diskrétních částic, vláken nebo vloček. Pokud je polymer ve formě částic, je obecně žádoucí, aby částice měly maximální příčný rozměr výhodně v rozmezí od přibližně 50 mikrometrů do přibližně 2 000 mikrometrů, vhodně v rozmezí od přibližně 100 mikrometrů do přibližně 1 000 mikrometrů a vhodněji v rozmezí od přibližně 300 mikrometrů do přibližně 600 mikrometrů.

Komerčně dostupné superabsorbenty jsou obecně v zásadě neutralizované formě nebo ve formě soli. To je z toho důvodu, že obecně, aby byla dosažena relativně vysoká • · • · »· · ··· kapacita pro absorpci kapaliny, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer musí být polyelektrolyt. Na druhé straně však kyselé nebo bázické vodou bobtnavé, vodou nerozpustné polymery použitelný podle předloženého vynálezu jsou v zásadě ve formě volné kyseliny nebo volné báze. Kromě toho, jelikož kyselé, respektive bázické funkční skupiny takových vodou bobtnavých, vodou nerozpustných polymerů použitelných podle předloženého vynálezu jsou relativně slabé povahy, takové slabě kyselé nebo bázické funkční skupiny nedisociují snadno, pokud jsou umístěny do kapaliny jako je například voda nebo vodný roztok chloridu sodného. Proto takové slabě kyselé nebo bázické vodou bobtnavé, vodou nerozpustné polymery v jejich podobě volné kyseliny nebo volné báze obecně samy o sobě nemají relativně vysokou kapacitu pro absorpci kapaliny.

V předloženém vynálezu však bylo objeveno, že pokud takový kyselý nebo bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, v zásadě ve formě volné kyseliny, respektive volné báze, se smíchá s bázickým druhým materiál, respektive kyselým druhým materiálem, výsledná absorbční kompozice vykazuje jak relativně vysokou kapacitu pro absorpci kapaliny, tak i relativně pomalou rychlost absorpce kapaliny. Předpokládá se, že k tomu dochází proto, že pokud je směs umístěna do vodného roztoku, kyselý nebo bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, v zásadě ve formě volné kyseliny, respektive volné báze, reaguje s bázickým druhým materiálem, respektive s kyselým druhým materiálem, a chemická rovnováha podporuje přeměnu kyselého nebo bázického vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru ve formě volné kyseliny, respektive volné báze na odpovídající formu

• · 9 soli. Jako taková pak směs obsahující přeměněný vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer již vykazuje relativně vysokou kapacitu pro absorpci kapaliny. Ovšem jelikož přeměna vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, z formy volné kyseliny, respektive volné báze na odpovídající formu soli je relativně pomalý proces ionizace a iontové difuse uvnitř polymeru, pak vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer bude také vykazovat relativně pomalou rychlost absorpce kapaliny. Navíc přeměna kyselého nebo bázického vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru ve formě volné kyseliny, respektive volné báze na odpovídající formu soli v roztoku obsahujícím elektrolyt, jako například vodný roztok chloridu sodného, má podstatný odsolující účinek na roztok obsahující elektrolyt, čímž se zlepšuje výkonnost směsi, obsahující vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, pro absorpci kapaliny tím, že se zmírní otrava způsobená solí.

Bylo zjištěno, že na rozdíl od výše uvedeného samotný materiál nebo polymer, zahrnující jak kyselé, tak i bázické funkční skupiny uvnitř své molekulární struktury, nevykazuje požadované absorpční vlastnosti, které byly popsány výše. Předpokládá se, že je to tím, že takové kyselé a bázické funkční skupiny uvnitř jediné molekulární struktury typicky reagují jedna s druhou a mohou vést k nadměrně zesíťované polymerové struktuře. Není tedy obecně možné připravit absorbční kompozice podle předloženého vynálezu přípravou kopolymerů kyselých a bázických monomerů nebo přípravou disperse na molekulární úrovni, jako například ve vodném roztoku, vodou rozpustných kyselých a bázických materiálů, neboť v průběhu takové kopolymerace nebo disperse na • · molekulární úrovni kyselé a bázické materiály typicky reagují navzájem a dochází k zesíťování.

V jednom provedení předloženého vynálezu absorbční kompozice obsahuje směs slabě kyselého vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, v zásadě ve formě volné kyseliny a bázický druhý materiál. Příklady vhodných bázických druhých materiálů zahrnují, aniž by tím byly omezeny, polymerové bázický materiály jako například polyaminy, polyiminy, polyamidy, polykvarternární amonia, chitiny, chitosany, polyasparaginy, polyglutaminy, polylysiny a polyargininy; organické bázické materiály jako například organické soli a alifatické a aromatické aminy, iminy a amidy; a anorganické báze jako například oxidy kovů, jako například oxid hlinitý; hydroxidy, jako například hydroxid barnatý; soli jako například uhličitan vápenatý; a jejich směsi. Bázický druhý materiál může obecně být buď silná nebo slabá báze. Bylo však zjištěno, že síla bázicity bázického druhého materiálu ovlivňuje rychlost absorpce kapaliny u absorbční kompozice. Obecně absorbční kompozice zahrnující relativně silný bázický druhý materiál vykazují relativně rychlejší absorpci kapaliny ve srovnání s absorbční kompozice zahrnující relativně slabší bázický druhý materiál.

V jednom výhodném provedení předloženého vynálezu může bázický druhý materiál být také vhodný vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer. V takovém provedení mohou být jak kyselý vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, tak i bázický, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymerový druhý materiál použity tak, aby přispívaly k celkové absorpční kapacitě pro kapaliny u absorbční kompozice, čímž se dosáhne

99 • · · · · • 9 9 9 ·

999 999 • · celkově vyšší absorpční kapacita pro kapalinu u absorbční kompozice ve srovnání s použitím bázického druhého materiálu, který není vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer. Bylo však zjištěno, že pokud bázický druhý materiál je vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, je obecně žádoucí, aby takový bázický, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymerový druhý materiál měl výhodné pK_b v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12, výhodněji v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 10 a vhodně v rozmezí od přibližně 3 do přibližně 6. Bylo vodou bobtnavého, druhého materiálu, který je vykazující pK_b menší než přibližně 2, vede k absorbujícím kompozicím, které obecně nevykazují požadovanou pomalou absorbci kapalin.

zjištěno, že použití vodou nerozpustného silně bázický, bázického, polymerového

V jiném provedení předloženého vynálezu absorbční kompozice obsahují směs slabě bázického vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, v zásadě ve formě volné báze a kyselý druhý materiál. Příklady vhodného kyselého druhého materiálu zahrnují, aniž by tím byly omezeny, polymerové kyselé materiály jako například kyselina polyakrylová, kyselina polymaleinová, karboxymethylcelulóza, kyselina alginová, kyselina polyaspartová a kyselina polyglutamová; organické kyselé materiály jako například alifatické a aromatické kyseliny; a anorganické kyseliny jako například oxidy kovů, jako například například chlorid železitý. obecně být buď slabá nebo oxid hlinitý; a soli jako Kyselý druhý materiál může silná kyselina. Bylo však zjištěno, že stupeň kyselosti kyselého druhého materiálu ovlivňuje rychlost absorpce kapaliny absorbující kompozici.

··♦ ··· • · • · · ·

Obecně absorbční kompozice zahrnující relativně silnější kyselý druhý materiál vykazují relativně rychlejší absorpci kapaliny ve srovnání s absorbující kompozicí, obsahující relativně slabší kyselý druhý materiál.

V jednom výhodném provedení předloženého vynálezu může kyselý druhý materiál být také výhodně vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer. V takovém provedení mohou být jak bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, tak kyselý, vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymerový druhý materiál použity pro zvýšení celkové absorpční kapacity pro kapalinu u absorbční kompozice, čímž se dosáhne celková vyšší absorpční kapacita pro kapalinu u absorbční kompozice ve srovnání s použitím kyselého druhého materiálu, který není vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer. Bylo však zjištěno, že pokud kyselý druhý materiál je vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, je obecně žádoucí, aby takový kyselý, vodoů bobtnavý, vodou nerozpustný polymerový druhý materiál měl výhodně pH v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12, výhodněji v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 10 a vhodně v rozmezí od přibližně 3 do přibližně 6. Bylo zjištěno, že použití kyselého, vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymerového druhého materiálu, který je silně kyselý, vykazující pH menší než přibližně 2, vede k vytvoření absorbujících kompozic, které obecně nevykazují požadovanou malou rychlost absorbce kapalin.

Bázický nebo kyselý druhý materiál může obecně být použit v absorbující kompozici v množství forem. Příklady forem, ve kterých se může bázický nebo kyselý druhý materiál vyskytovat, zahrnuje částice, vločky, vlákna, fólie a • · netkané struktury. Pokud absorbční kompozice je používána v absorbujících produktech pro jedno použití, je obecně žádoucí, aby bázický nebo kyselý druhý materiál byl ve formě diskrétních částic, vláken nebo vloček. Pokud se nachází ve formě částic, je obecně žádoucí, aby částice měly maximální rozměr v průřezu výhodně v rozmezí od přibližně 50 mikrometrů do přibližně 2 000 mikrometrů, vhodně v rozmezí od přibližně 100 mikrometrů do přibližně 1 000 mikrometrů a nejvhodněji v rozmezí od přibližně 300 mikrometrů do přibližně 600 mikrometrů. Absorbční kompozice může také být ve formě dvousložkových vláken, kde jednou složkou je polymer a druhou složkou je druhý materiál. Takové dvousložkové vlákno může být vlákno, kde složky se nacházejí vedle sebe a nebo jedna tvoří jádro a druhá plášť vlákna. Taková dvousložková vlákna mohou být připravena známými způsoby, například souběžným vytlačováním.

Obecně se kyselý nebo bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, který se nachází v zásadě ve formě odpovídající volné kyseliny nebo volné báze, míchá s bázickým druhým materiálem nebo kyselým druhým materiálem do absorbční kompozice v molárním poměru svých kyselých a bázických funkčních složek, který je dostatečný k poskytnutí absorbční kompozice s požadovanými absorpčními vlastnostmi. Molární poměr kyselého nebo bázického vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, k bázickému druhému materiálu nebo kyselému druhému materiálu je výhodně od přibližně 10:1 do přibližně 1: 10, vhodně od přibližně 4:1 do přibližně 1:4, vhodněji od přibližně 2:1 do přibližně 1:2 a nejvhodněji přibližně 1:1.

• · · <

··· *·<

Absorbční kompozice podle předloženého vynálezu mají výhodně schopnost absorbovat kapalinu, což výrazem „volné bobtnání hodnoty volného bobtnání níže v oddílu je dále popisováno (free swell - FS) . Způsob určení se určuje způsobem, který bude příkladům provedení popsán mze v oadiiu věnovanému vynálezu. Hodnoty volného bobtnání, která se určuje způsobem popsaným níže a které jsou uváděny v dalším textu se vztahují k množství, uvedenému v gramech, vodného roztoku, obsahujícího 0,9 % hmot. chloridu sodného, které může absorbovat jeden gram materiálu za přibližně 10 hodin pod zanedbatelným zatížením přibližně 0,01 libry na jeden čtvereční palec (psi). Zpravidla je požadováno aby absorbční kompozice podle předloženého vynálezu měla počáteční hodnotu volného bobtnání při zatížení přibližně 0,01 psi nejméně přibližně 15, výhodně nejméně přibližně 20, vhodně nejméně přibližně 25 a až do přibližně 200 gramů na jeden gram materiálu. Jak je zde používán, výraz počáteční hodnota volného bobtnání znamená hodnotu volného bobtnání, kterou vykazuje materiál, pokud je měřen přibližně jeden den po výrobě materiálu, kdy je materiál uchováván v podmínkách okolí, jako například při teplotě přibližně 24 °C a v rozmezí od přibližně 30 do přibližně 60 procento relativní vlhkosti.

Absorbční kompozice podle předloženého vynálezu má také výhodně schopnost absorbovat kapalinu, zatímco absorbční kompozice se nachází za podmínek vnějšího tlaku nebo zátěže, což je zde označováno jako absorpční schopnost za zátěže (absorbency under load - AUL). Bylo zjištěno, že syntetické polymerové materiály jako například sodné polyakryláty, které mají obecně vysokou schopnost absorbovat kapalinu pod ·· · *· zatížením, minimalizují výskyt gelové blokace, pokud jsou zahrnuty do absorpčních produktů. Způsob, kterým je určována absorpční schopnost za zátěže, je popsán dále v oddílu věnovanému příkladům provedení vynálezu. Hodnoty absorpční schopnosti za zátěže, určené níže popsaným způsobem a uváděné v dalším textu se vztahují k množství, uvedeném v gramech vodného roztoku, obsahujícího 0,9 % hmot. chloridu sodného, který může jeden gram materiálu absorbovat za dobu přibližně 10 hodin pod zatížením přibližně 0,3 liber na čtvereční palec (psi).

Obecně je požadováno, aby absorbční kompozice podle předloženého vynálezu měla hodnotu počáteční absorpční schopnosti za zátěže, při zátěži přibližně 0,3 psi, nejméně přibližně 15, výhodně nejméně přibližně 20, vhodně nejméně přibližně 25 a až do přibližně 60 gramů na jeden gram absorpčního materiálu. Jak je zde používán, výraz počáteční hodnota počáteční absorpční schopnosti za zátěže znamená, že hodnota absorpční schopnosti za zátěže vykazovaná materiálem je měřena přibližně jeden den po výrobě materiálu, zatímco materiál je uchováván za podmínek okolí, jako například při teplotě přibližně 24 °C a v rozmezí od přibližně 30 do přibližně 60 procent relativní vlhkosti.

Absorbční kompozice podle předloženého vynálezu má výhodně schopnost relativně pomalu absorbovat kapalinu. Jak je zde používán, způsob určování rychlosti absorpce kapaliny u libovolné absorbční kompozice, buď podle předloženého vynálezu nebo takové, která není podle předloženého vynálezu, je označován jako hodnota doby pro dosažení 60 procent volné kapacity bobtnání. Způsob, kterým se určuje • 9

9 9 9 · · • 99 999 999 • 9 · ·

99 99 ·9 hodnota doby pro dosažení 60 procent volné kapacity bobtnání je popsán v další části v oddílu, věnovaném příkladům provedení vynálezu. Hodnota doby pro dosažení 60 procent volné kapacity bobtnání, určovaná níže popsaným způsobem a uváděná v dalším textu se vztahuje k času v minutách, který je nutný k tomu, aby absorbční kompozice absorbovala přibližně 60 procent celkové absorpční kapacita absorbční kompozice, tak jak je udána hodnotou volného bobtnání absorbční kompozice. Zpravidla je požadováno, aby absorbční kompozice podle předloženého vynálezu měla hodnotu doby, potřebné k dosažení 60 procent volné bobtnavé kapacity, nejméně přibližně 5 minut, výhodně v rozmezí od přibližně 5 minut do přibližně 300 minut, výhodněji v rozmezí od přibližně 10 minut do přibližně 200 minut, vhodně v rozmezí od přibližně 20 minut do přibližně 100 minut a vhodněji v rozmezí od přibližně 30 minut do přibližně 60 minut.

Absorbční kompozice podle předloženého vynálezu má také výhodně schopnost relativně pomalu absorbovat kapalinu, pokud absorbční kompozice se nachází za vnějšího tlaku nebo zátěže. Jak je zde používán, způsob určení rychlosti kterou absorbční kompozice, buď kompozice podle předloženého vynálezu nebo kompozice, která není podle předloženého vynálezu, absorbuje kapalina, zatímco se absorbční kompozice nachází za vnějšího tlaku nebo zátěže se označuje jako hodnota doby pro dosažení 60 procent kapacity bobtnání za zátěže. Způsob, kterým se určuje hodnota doby pro dosažení 60 procent kapacity bobtnání za zátěže, je popsán dále v oddíle věnovanému příkladům provedení vynálezu. Hodnoty doby pro dosažení 60 procent kapacity bobtnání za zátěže určená způsobem, popsaným níže a uváděné v dalším textu se vztahují ·· ·· • · · · • · · · • *·9 ··· • ·

k době v minutách, která je nutná k tomu, aby absorbční kompozice absorbovala přibližně 60 procent celkové absorpční kapacity absorbční kompozice za vnějšího tlaku nebo zátěže, jak je představována absorpční schopností absorbční kompozice za zátěže. Zpravidla je požadováno, aby absorbční kompozice podle předloženého vynálezu měla hodnotu doby pro dosažení 60 procent kapacity bobtnání za zátěže nejméně přibližně 5 minut, výhodně v rozmezí od přibližně 5 minut do přibližně 300 minut, výhodněji v rozmezí od přibližně 10 minut do přibližně 200 minut, vhodně v rozmezí od přibližně 20 minut do přibližně 100 minut a vhodněji v rozmezí od přibližně 30 minut do přibližně 60 minut.

Bylo zjištěno, že absorbční kompozice podle předloženého vynálezu může být připravena jednoduchým způsobem. Obecně zahrnuje způsob výroby absorbční kompozice krok vzájemného smíchání kyselého nebo bázického vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, který se nachází v zásadě ve formě volné kyseliny nebo volné báze, s bázickým druhým materiálem nebo kyselým druhým materiálem. Jako taková se v jednom provedení předloženého vynálezu absorbční kompozice vyrábí vzájemným smícháním kyselého vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, který se nachází v zásadě ve formě volné kyseliny, s bázickým druhým materiálem. V jiném provedení předloženého vynálezu byla absorbční kompozice připravena vzájemným smícháním bázického vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, který se nachází v zásadě ve formě volné báze a kyselého druhého materiálu.

Takové směsi by obecně měly být připraveny za podmínek, které jsou dostatečné k tomu, aby kyselý nebo bázický vodou • ·· ·· ·· ··« · · ·· * • · · · » · · • · · · · · ♦ · · · . · · · ··. ·· «· ·· »··· · bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, který se nachází v zásadě ve formě volné kyseliny nebo volný báze a bázický druhý materiál nebo kyselý druhý materiál byly navzájem účinně smíchány. Takové směsi se výhodně protřepávaji, míchají nebo jiným způsobem promíchávají aby došlo k účinnému smíchání polymeru a druhého materiálu tak, aby byla vytvořena v zásadě homogenní směs. Zařízení k dosažení takového protřepávání, míchání nebo promíchávání jsou dobře známy ze stavu techniky a zahrnují jednoduché míchače.

Zatímco hlavní složky absorbujících kompozic podle předloženého vynálezu byly popsány ve výše uvedeném textu, takové absorbční kompozice nejsou omezeny tímto základním složením a mohou zahrnovat další složky, které neovlivňují nepříznivým způsobem absorbující kompozici, který má požadované absorpční vlastnosti. Příklady takových materiál, které mohou být používány jako dodatečné složky zahrnují, aniž by tím byly omezeny, pigmenty, antioxidanty, stabilizátory, povrchově aktivní činidla, vosky, činidla usnadňující průtok, pevná rozpouštědly, částice vytvářející látky a materiály, které mohou být přidány pro zlepšení zpracovatelnosti absorbční kompozice.

Absorbční kompozice podle předloženého vynálezu jsou vhodné pro použití jako absorpční produkty pro jedno použití, jako například hygienické produkty, jako například plenky, sportovní trenýrky, dětské plenky, ženské hygienické produkty, produkty používané pro nezadržování tekutin u dospělých a lékařské produkty, jako například obvazy ran nebo chirurgické pláště nebo roušky. Pokud jsou absorbční kompozice podle předloženého vynálezu zamýšleny pro použití jako absorbční produkty pro jedno použití, je typicky požadováno, aby absorbční kompozice měla obecně neutrální nebo mírně kyselý charakter. Pro takové konkrétní použití je obecně požadováno, aby molární poměr kyselého nebo bázického vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru a bázického nebo kyselého druhého materiál byl přibližně 1 ku 1.

V jednom provedení předloženého vynálezu se vytvoří absorbční produkty, ve kterých absorbční produkt pro jedno použití zahrnuje vrchní vrstvy propustnou pro kapalinu, spodní vrstva připevněnou k vrchní vrstvě a absorbční strukturu, umístěnou mezi horní vrstvu a spodní vrstvu, zatímco absorbční struktura obsahuje absorbující kompozici podle předloženého vynálezu, přičemž absorbční kompozice vykazuje požadované absorpční vlastnosti.

Absorpční produkty pro jedno použití podle všech provedení a aspektů předloženého vynálezu jsou obecně během použití vystaveny vícenásobným přítokům tělesné kapaliny. V souladu s tím je žádoucí, aby absorpční produkty pro jedno použití byly schopny absorbovat vícenásobné přítoky tělesných kapalin v množstvích, kterým jsou absorpční produkty a struktury vystaveny v průběhu používání. Přítoky tělesné kapaliny jsou obecně jeden od druhého odděleny časovým intervalem. Odborníkům v oboru jsou materiály, které jsou vhodné pro použití jako vrchní vrstva a spodní vrstva. Příklady materiálů, vhodných pro použití jako vrchní vrstva jsou pro kapalinu propustné materiály, jako například netkaný polypropylen nebo polyethylen, který má základní hmotnost od přibližně 15 do přibližně 25 gramů na čtvereční metr. Příklady materiálů, vhodných pro použití j istým zřejmé • · · · • « « · • · ··· «

- 30 jako spodní vrstva jsou pro kapalinu nepropustné materiály, jako například polyolefinové fólie, stejně tak jako paropropustné materiály, jako například mikroporézní polyolefinové fólie.

může například mít celulózové vlákniny,

Absorbční kompozice je typicky přítomna v absorbční struktuře ve spojení s vláknitou matricí. Vláknitá matrice formu vrstvy rozmělněné dřevité vrstvy tkaniny, mokrým způsobem vytvořené vrstvy vlákniny, nebo mechanicky změkčené vrstvy vlákniny. Výhodně je vláknitá matrice vytvořena tak, aby obsahovala nebo zachycovala v sobě nebo na sobě absorbující kompozici. Absorbční kompozice může být inkorporována do nebo na vláknitou matrici buď v průběhu vytváření nebo po vytváření obecného tvaru vláknité matrice. Vláknitá matrice použitelná podle předloženého vynálezu může být vytvořena pneumatickým způsobem nebo mokrým způsobem nebo v zásadě jakýmkoli jiným způsobem, který je znám odborníkům v oboru vytváření vláknitých matric.

Absorbční kompozice jsou typicky přítomny v absorbční struktuře nebo produktu podle předloženého vynálezu v absorbční absorbovat množství účinném k tomu, aby byla vytvořena struktura nebo produkt, který je schopen požadované množství kapaliny. Absorbční kompozice je výhodně přítomna v absorbční struktura v množství od přibližně 1 do přibližně 99 % hmot., vhodně v množství od přibližně 5 do přibližně 95 % hmot. a vhodněji v množství od přibližně 10 do přibližně 90 % hmot., vztaženo k celkové hmotnosti absorbční kompozice a substrátu v absorbční struktuře.

• · ·· «9 · 9 • · · 9 · · · ·· · « · · 9 ♦ 9 9 9 • 9 99 99 999999 • 9 9 9 9 9

Příklady provedení vynálezu

Testovací metody

Volná bobtnací kapacita a doba pro dosažení 60 procent volné kapacity bobtnání

Volná bobtnací kapacita (FS) je test, který měří množství, vyjádřené v gramech, vodného roztoku, obsahujícího 0,9 % hmot. chloridu sodného, které může absorbovat jeden gram materiálu za 10 hodin za zanedbatelného zatížení nebo kompenzační síly, jako například zatížení přibližně 0,01 libry na čtvereční palec.

S odvoláním na obr. 1, bude popsáno zařízení a způsob určování volné bobtnací kapacity a absorpční schopnosti za zátěže. Na obrázku je znázorněn perspektivní pohled na zařízení k provádění testu, v poloze při provádění testu. Je znázorněn laboratorní zvedák 1, který má otočný knoflík 2 pro posunování základny 3 směrem vzhůru a dolů. Laboratorní podstavec £ nese šňůrku 5 spojený s modifikovanou sondou 6 pro měření tloušťky, která prochází pouzdrem 7 měřiče, který je pevně nesen laboratorním podstavcem. Plastový vzorkový pohárek 8, který obsahuje vzorek testovaného superabsorpčního materiálu, má pro kapalinu propustné dno a spočívá na Petriho misce 9, která obsahuje slaný roztok, který má být absorbován. Pouze v případě určování absorpční schopnosti za zátěže na oddělovacím disku (není znázorněn), umístěném na horní straně vzorku superabsorpčního materiálu (není znázorněn) spočívá závaží 10.

• · ··· ·· · • · · · ·

Pohárek na vzorky sestává z plastového válce, který má vnitřní průměr 1 palec a vnější průměr 1,25 palce. Dno pohárku na vzorky je vytvořeno přilepením kovové desky s otvory 100 mesh, která má otvory 150 mikronů, ke konci válce zahříváním desky nad teplotu tání plastu a přitlačením plastového válce proti horké desce pro přitavení plastu, čímž se dosáhne přilepení desky k plastovému válci.

Modifikovaný měřič tloušťky, používaný pro měření expanze vzorku během absorpce slaného roztoku je přístroj Mitutoyo Digimatic Indicator, IDC Series 543, Model 543-180, který má rozsah 0-0,5 palce a přesnost 0,00005 palce (Mitutoyo Corporation, 31-19, Shiba 5-chome, Mínato-ku, Tokyo 108, Japan). Tak jak je dodáván společností Mitutoyo Corporation, měřič tloušťky obsahuje šňůrku, připojenou k sondě uvnitř pouzdra měřiče. Šňůrka se odstraní a tím uvolní sondu, která působí směrem dolů silou přibližně 27 gramů. Kromě toho klobouček na horní části sondy, umístěné v horní části pouzdra měřiče, se také odstraní a tím umožní připojení sondy k závěsné šňůrce 5_ (který je dodáván společností McMaster-Carr Supply Co., Chicago, Illinois, položka č. 9640K41), který sloučí k vyrovnávání nebo snižování dolů směřujícího působení sondy do přibližně 1 gramu ±0,5 gramu. Na horní část sondy může být přilepen drátěný hák pro připojení závěsné šňůrky. Spodní konec sondy je také opatřen prodlužovací jehlou (Mitutoyo Corporation, část č. 131279) pro umožnění vsunutí sondy do měřícího pohárku.

Pro provádění testu se 0,160 gramový vzorek vzorku absorpčního materiálu, který byl typicky prosíván na velikost částic v rozmezí od 300 do 600 mikronů, umístí do pohárku na vzorek. Vzorek se potom zakryje plastovým oddělovacím diskem, který má hmotnost 4,4 gramů a který má průměr přibližně 0,995 palce, který slouží k ochraně vzorku od ovlivňování během testu a také slouží k dosažení stejnoměrného zatížení celého vzorku. Pohárek na vzorek se vzorkem materiálu a oddělovacím diskem je potom zvážen, aby se zjistila jeho hmotnost za sucha. Pohárek se vzorkem se umístí do Petriho misky na základně a laboratorní zvedák se posune vzhůru až horní strana plastového oddělovacího disku se dostane do kontaktu s koncem sondy. Měřič se vynuluje. Do Petriho misky se přidá dostatečné množství slaného roztoku (50 - 100 mililitrů), aby se začalo provádění testu. Vzdálenost, o kterou se plastový oddělovací disk zvýší tím, že vzorek expanduje, zatímco absorbuje slaný roztok, se měří sondou. Tato vzdálenost, násobená průřezem pohárku na vzorek, je mírou zvýšení objemu vzorku v důsledku absorpce. Faktorizací hustoty slaného roztoku a hmotnosti vzorku se snadno výpočtem určí množství absorbovaného slaného roztoku. Hmotnost slaného roztoku, absorbovaného po přibližně 10 hodinách dává hodnota volného bobtnání, vyjádřenou v gramech slaného roztoku, absorbovaného jedním gramem absorbentu. Jeli to požadováno, odečty modifikovaného měřiče tloušťky může být kontinuálně přiváděno na vstup počítače (Mitutoyo Digimatic Miniprocessor DP-2 DX), který provádí výpočty a určuje hodnoty volného bobtnání. Jako křížová kontrola může být volné bobtnání také určeno stanovením rozdílu hmotnosti mezi pohárku se vzorkem před a po provedení testu, přičemž rozdíl hmotnosti představuje hmotnost roztoku, absorbovaného vzorkem.

Z kontinuálního monitorování hodnoty volného bobtnání, které vychází z počítače, se snadno stanoví doba pro dosažení 60 procent volné kapacity bobtnání.

Absorpční kapacita za zátěže a doba pro dosažení 60 procent absorpční kapacity za zátěže

Absorpční schopnost za zátěže (absorbance under load - AUL) je test, který měří množství, určené v gramech, vodného roztoku, obsahujícího 0,9 % hmot. chloridu sodného, který může absorbovat jeden gram materiálu za 10 hodin pod aplikovanou zátěží nebo kompenzační silou přibližně 0,3 libry na čtvereční palec. Způsob měření hodnoty absorpční schopnosti za zátěže u absorbční kompozice je v zásadě identická se způsobem měření hodnoty volného bobtnání, s výjimkou že na plastový oddělovací disk je umístěno závaží o hmotnosti 100 gramů, čímž se dosáhne zátěže přibližně 0,3 libry na čtvereční palec na absorbční kompozice, která absorbuje slaný roztok.

Z kontinuálního monitorování hodnot absorpce za zátěže, prováděného pomocí počítače, se snadno určí doba, potřebná pro dosažení 60 Procent absorpční kapacity za zátěže.

Příklady

Pro použití v následujících příkladech byly připraveny následující vzorky materiálů. Popis a vlastnosti těchto vzorků jsou přehledně uvedeny v Tabulce 1.

• · » · ···

a. Komerční polyakrylátový superabsorbent (Vzorek 1)

Jako kontrolní materiál byl získán komerční polyakrylátový superabsorbent, označovaný jako IM 3900, od společnosti Hoechst Celanese. Superabsorbent má stupeň neutralizace přibližně 70 molárních procent.

b. Polyakrylový kyselý gel (vzorek 2 až vzorek 5)

Do 500 ml baňky, obsahující 175 gramů destilované vody, bylo přidáno 21 gramů kyseliny akrylové, 0,065 gramů peroxododvojsíranu draselného (K2S2O8) a 0,108 gramů N,N'methylen bisakrylamidu, všechny dodávané společností Aldrich Chemical Company a směs byla míchána při teplotě okolí, dokud se nevytvořil úplně rozpuštěný roztok. Baňka byla potom ponořena do vodní lázně o teplotě 60 °C po dobu nejméně tří hodin. Baňka byla nepřetržitě protřepávána. Vzniklý gel kyseliny polyakrylové byl vyříznut a sušen ve ventilované peci teplotě 80 °C po dobu 10 hodin. Plně usušený polymer byl rozemlet na částice komerčním drtičem společnosti Warring (Model 34BL9) a prosíván na různé rozsahy velikostí částic.

c. Polyakrylový kyselý gel s různým stupněm neutralizace (vzorek 6 až vzorek 8)

Částice gelu kyseliny polyakrylové, popsané v oddílu b) uvedeném výše byly neutralizovány smícháním 300 až 800 mikronového gelu kyseliny polyakrylové s 0,1 % hmot. vodným roztokem hydroxidu sodného. Stupeň neutralizace se řídí volbou poměru množství polymerového gelu k roztoku hydroxidu sodného. Nabobtnalý gel byl sušen za podmínek okolí (23 °C, 30 procent relativní vlhkosti) po nejméně tři dny před testem absorbce.

·· · · ·· ·· ·· • · · · · · · · · · · · • · ··· · · · · • 1 · 9 9 · · ······ • · · · 1 11 1111 911 111 11 11 11 molekulovými

Polysciences,

Kopolymer získán od

d. Kyselina polyakrylová s odlišnými molekulovými hmotnostmi (vzorek 9 až vzorek 11)

Tři lineární prepolymery kyseliny polyakrylové s různými hmotnostmi byly zakoupeny od společnosti lne. Hmotnostně střední molekulové hmotnosti polyakrylové kyseliny byly 60 000, 240 000 a 4 000 000.

Polyakrylové kyseliny byly každá rozpuštěna v 2 procentním vodném roztoku v míchači, vyráběném společností KitchAid (Model K4555) a do roztoku byla přidána 3 procenta kopolymeru polyethylenoxidu a polypropylenoxidu (vztaženo k suché hmotnosti polyakrylové kyseliny).

polyethylenoxidu a polypropylenoxidu byl společnosti Polysciences, lne. a měl molekulovou hmotnost přibližně 3000 a molární poměr ethylenoxidu k propylenoxidu přibližně 0,8 to 1. Roztok byl míchán po nejméně 30 minut a potom sušen při teplotě 60 °C v peci. Usušený polymer byl rozemlet a prosíván na 300 až 800 mikronové částice, zahříván na teplotu 200 °C po přibližně 20 minut a vystaveno hodnocení absorbce a absorbční rychlosti.

e. Chitosan (vzorek 12)

Dvanáct gramů chitosanových vloček od společnosti Vanson bylo smícháno s 1000 gramy 1 % hmot. roztoku kyseliny octové v míchači, vyráběném společností KitchAid (Model K4555). Roztok potom byl sušen při teplotě 60 °C po nejméně 20 hodin a rozemlet na částice o velikosti v rozmezí od 300 do 600 mikronů. Částice acetátu chitosanu byly suspendovány v 1 % hmot. roztoku hydroxidu sodného v poměru 1 gram acetátu chitosanu na 100 gramů roztoku hydroxidu sodného. Za neustálého míchání za pomoci magnetického míchadla byl ·· ·· ·· • 9 9 9 9 »

9 9 9 9 9

99 999 999

9 9 9

999 99 99 acetát chitosanu přeměněn na chitosan během nejméně 5 hodin. Zpracované chitosanové částice potom byly čtyřikrát promývány destilovanou vodou s poměrem chitosanu a vody 1 ku 1000 pro úplné odstranění reziduálního octanu sodného. Promytý chitosan byl sušen při teplotě 80 °C.

f. Polyakrylamido-methylpropansulfonová kyselina (Vzorek 13)

Deset gramů monomeru akrylamidomethylpropansulfonové kyseliny bylo rozpuštěno v 40 gramech destilované vody v 100 ml kónické baňce. Do tohoto roztoku bylo přidáno 0,5 gramů methylenbisakrylamidu jako zesíťujícího činidla a rozpuštěno. Roztok byl pod dusíkem 15 minut a kónická baňka byla zazátkována a umístěna do vodní lázně, udržované při teplotě 60 °C. Polymerace byla iniciována přidáním 0,04 gram peroxododvojsíranu draselného a 0,015 gramů hydrogensiřičitanu sodného do reakční směsi. Polymerace pokračovala po 12 hodin při teplotě 60 °C, následovalo nařezání vzniklého gelu na krychle o straně přibližně jeden palec a promývání v destilované vodě. Promytý gel byl sušen při teplotě 50 °C přes noc a rozemlet použitím komerčního zařízení, které vyrábí společnost Warring (Model 34BL97). Po rozemletí byl polymer prosíván a částice ve velikostním rozmezí od 300 do 600 mikronů byly používány pro měření absorpce.

g. Polydiallyl dimethylamonium hydroxid (vzorek 14)

Přibližně 0,21 gramů methylenbisakrylamidu bylo rozpuštěno jako zesíťující činidlo v 37 mililitrech 60 procentního (hmotnostně) vodného roztoku monomeru diallyldimethylamoniumchloridu v 100 mililitrové kónické baňce. Roztok byl probubláván dusíkem 15 minut a kónická baňka byla • 9 » 9 · » 9 9

999

9 • 99« · zazátkována a umístěna do vodní lázně o teplotě přidáním 0,04 a 0,15 °C.

gramů gramů

Polymerace byla peroxododvoj síranu hydrogensiřičitanu iniciovaná draselného sodného do reakční směsi. Polymerace pokračovala po 12 hodin při teplotě 60 °C a pak následovalo rozřezání gelu na malé části (krychle o straně přibližně jeden palec). Gelové části byly promývány 2 procentním (hmotnostně) roztokem hydroxidu sodného, dokud všechny chloridové ionty v polymeru nebyly zaměněny za hydroxidové ionty. Ukončení iontové výměny bylo potvrzeno testováním výteklé kapaliny po zpracování acidifikovaným dusičnanem stříbrným pro detekci chloridových iontů. Nepřítomnost chloridových iontů byla chápána jako indikace dokončení přeměny na hydroxidovou formu. Gel byl důkladně promýván destilovanou vodou s tím, že pH destilované vody po promývání bylo stejné jako u vody, použité pro promýván!. Gel byl sušen při teplotě 5 °C přes noc a rozemlet použitím zařízení Warring (Model 34BL97). Polymer po rozemletí byl prosíván a částice z velikostního rozmezí 300 až 600 mikronů byly odebrány pro měření absorbence.

• · flfl • flfl fl fl flfl · » flflfl flflfl • · flfl flfl • fl · • flflfl • · • · · • · • flflfl flfl* • fl • flflfl • flfl • flfl • flfl • flfl flfl

Tabulka 1

Vzorek	č.	Popis	Molekul. hmotnost	Velikost
částic	D.N.a
Vzorek	1	Na-polyakrylát	NA	300 - 600 pm	70 %
Vzorek	2	polyakrylová kyselina	NA	150 - 300 pm	0 %
Vzorek	3	polyakrylová kyselina	NA	300 - 600 pm	0 %
Vzorek Vzorek	4 5	polyakrylová kyselina polyakrylová kyselina	NA NA	600 - 850 pm > 850 pm	0 % 0 %
Vzorek	6	Na-polyakrylát	NA	600 - 850 pm	10 %
Vzorek	7	Na-polyakrylát	NA	600 - 850 pm	20 %
Vzorek	8	Na-polyakrylát	NA	600 - 850 pm	30 %
Vzorek	9	polyakrylová kyselina	4 000 000	300 - 600 pm	0 %
Vzorek	10	polyakrylová kyselina	240 000	300 - 600 pm	0 %
Vzorek	11	polyakrylová kyselina	60 000	300 - 600 pm	0 %
Vzorek	12	chitosan	11 000 cpsb	300 - 600 pm	0 %
Vzorek	13	polyakrylamid- methylpropan- sulfonová kyselina	NA	300 - 600 pm	0 %
Vzorek	14	polydiallyl- dimethylamonium hydroxid	NA	300 - 600 pm	0 %

Poznámky:

a - Stupeň neutralizace (0% znamená buď 100% kyselá forma nebo 100% báze) b - Viskozita 1% chitosanového roztoku, rozpuštěného v 1% roztoku octové kyseliny při teplotě 25 °C

Příklad 1 :

Přibližně 0,16 g gelu kyseliny polyakrylové, chitosan, polyakrylamidomethylpropan sulfonová kyselina nebo • » · · · * · · · · · · · • · · polydiallyldimethylamonium hydroxid, každý s velikostí částic v rozmezí od 300 do 600 mikronů, byly odděleně zváženy a umístěny do testovacího válečku pro testování rychlosti absorpce a celkové absorbence. Bylo také odváženo 0,16 g směsí různých polymerů se stejnými velikostmi částic a molární poměr jedna ku jedné dvou odpovídajících polymerů byl odvážen a umístěn do testovacího válečku pro testování absorpční rychlosti a celkové absorbence směsí. Výsledky testů jsou uvedeny v Tabulce 2. Hodnoty pK_a pro Vzorek 3 představují pK_a akrylové kyseliny. Hodnoty pK_a pro Vzorek 13 představují pH akrylamidomethylpropansulfonové kyseliny. Hodnoty pK_b pro Vzorek 14 představují pK_b diallyldimethylamoniumchloridu.

Tabulka 2

Použitý	pKa a	pKb a	Molární	poměr	Doba pro	dosažení	Volná
materiál(y)			(kyselina/	60 % volné	kapacita
			báze)		kapacity	bobtnání	bobtnání
*Vzorek 3	4,25		1/0		7 min		8,5 g/g
‘Vzorek 12		5-7	0/1		9 min		3,4 g/g
‘Vzorek 13	< 1		1/0		2 min		25,2 g/g
‘Vzorek 14		< 1	0/1		4 min		26,0 g/g
Vzorek 3/12	4,25	5-7	1/1		60 min		30,2 g/g
‘Vzorek 13/12	< 1	5-7	1/1		3 min		28,5 g/g
‘Vzorek 3/14	4,25	< 1	1/1		2 min		42,0 g/g
‘Vzorek 13/14	< 1	< 1	1/1		2 min		31,4 g/g
Poznámka: a	-	Hodnoty	získané z	Friedrich Helfferich,
Exchange, str. :	84, McGrawHill	Book	Company,	1962.

* Nejedná se o příklad podle předloženého vynálezu.

··

- 41 • · · ··· ··· • · · · • * < · · ·

Příklad 2:

Přibližně 0,16 gramů gelu kyseliny polyakrylové, chitosan, komerční polyakrylátový gel nebo směsi polyakrylových kyselin (s různými distribucemi velikostí částic) a chitosan byly zváženy a umístěny do testovacího válečku pro měření rychlosti absorpce a celkové absorbce. Tabulka 3 přehledně uvádí získané výsledky.

Tabulka 3

Použitý materiál(y)	Velikost částic		Molární poměr	Doba pro dosažení 60 % volné kapacity bobtnání	Volná kapacita bobtnání
*Vzorek 1	300 - 600	pm	NA	3 min	41,2 g/g
*Vzorek 3	300 - 600	pm	NA	7 min	8,5 g/g
* Vzorek 12	300 - 600	pm	NA	9 min	3,4 g/g
Vzorek 2/12	150 - 300	pm	1/1	4 0 min	24,9 g/g
Vzorek 3/12	300 - 600	pm	1/1	60 min	30,2 g/g
Vzorek 4/12	600 - 850	pm	1/1	100 min	25,4 g/g
Vzorek 5/12	> 850 pm		1/1	180 min	16,5 g/g

*Nejedná se o příklad podle předloženého vynálezu.

Příklad 3:

Buď vodou nerozpustný polymerový gel nebo vodou rozpustný materiál byly vybrány jako druhý bázický materiál a smíchány s kyselým gelem kyseliny polyakrylové pro zhodnocení absorbční rychlosti a celkové absorbce. Tabulka 4 ukazuje získané výsledky. Použitý hydroxid sodný (NaOH) byl předem rozpuštěn v 0,9 % hmot. roztoku chloridu sodného. NaHCO₃

9· · · «9 ·· · 9 • »·· · · · 9 9 9 9 9

9 ··· 9 9 9 9 · · 9 9 ·· ······ • · · · 9 9 9

9999 999 999 99 99 99 nebo citrát sodný byly smíchány přímo s kyselým gelem kyseliny polyakrylové. Citrát sodný představuje sodnou sůl kyseliny citrónové. Hodnota pK_a pro Vzorek 3 představuje pK_a kyseliny akrylové. Hodnota pK_a pro Vzorek 14 představuje pKb pro diallyldimethylamoniumchlorid.

Tabulka 4

Použitý materiál(y)

pKa

pKb

Molární poměr

Doba pro dosaženi 60 % volné kapacity bobtnáni

Volná kapacita bobtnáni

*Vzorek 3	4,25	NA	7 min	8,5 g/g
Vzorek 3/12	4,25 5-7	1/1	60 min	30,2 g/g
*Vzorek 3/14	4,25 < 1	1/1	2 min	42,0 g/g
Vzorek 3/NaOH	4,25 < 1	1,5/1	15 min	16,0 g/g
Vzorek 3/NaOH	4,25 <1	1/1,1	10 min	22,2 g/g
Vzorek 3/NaOH	4,25 <1	1/1,4	40 min	33,2 g/g
Vzorek-3/NaHC03	4,25 >2	1/1	30 min	19,4 g/g
Vzorek-3/NaCitrát	4,25 >2	1/1	30 min	19,3 g/g

*Nejedná se o příklad podle předloženého vynálezu.

Příklad 4:

Byl změněn poměr kyselého polymerového gelu k bázickému druhému polymeru a byly zhodnoceny absorpční testy odpovídajících směsí. Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 5.

ΦΦ φ · φφ ·· φφ • φφφ φφφ φ φ · φ φ φφ φφφ φφφφ φ φ φ φφ φφ φφφφφφ φ φ φφφ φ φ φφφφ φφφ φφφ φφ φφ φφ

Tabulka 5
Použitý	Molárni	Doba pro dosaženi	Volná
materiál(y)	poměr	60 % volné	kapacita
	(PA/chitosan) kapacity bobtnáni	bobtnáni
*Vzorek 3/12	0,25/1	60 min	12,3 g/g
Vzorek 3/12	0,5/1	110 min	22,7 g/g
Vzorek 3/12	1/1	60 min	30,2 g/g
Vzorek 3/12	1/0,73	70 min	24,4 g/g
Vzorek 3/12	1/0,26	80 min	22,0 g/g
* Nejedná se	o příklad	podle předloženého	vynálezu.
Příklad 5:

Gel kyseliny polyakrylové, připravený z lineárních polyakrylových kyselin s různými molekulovými hmotnostmi, byl smíchán s bázickým chitosanovým materiálem v molárním poměru 1 ku 1. Hodnoty rychlosti absorpce tekutiny a celkové

absorbce uvedeny v	takových směsí byly Tabulce 6.	vyhodnoceny a	výsledky jsou
Tabulka 6
Použitý	Mw	Molárni	Doba pro dosaženi	Volná
materiál(y)	PA	poměr	60 % volné	kapacita
		(PA/chitosan)	kapacity bobtnáni	bobtnáni
Vzorek 9/12	4 000 000	1/1	90 min	38,7 g/g
Vzorek 10/12 240 000	1/1	70 min	20,4 g/g
*Vzorek 11/12 60 000	1/1	80 min	12,0 g/g

* Nejedná se o příklad podle předloženého vynálezu

ΦΦ · · ·· φφ ·Φ • φφφ ·· · · · · tt · ·· · · · · · · · φ φ φ φφ φφ φφφφφφ φ φ φ φ · β φ φφφφ «φφ φφφ φφ ·· φφ

Příklad 6:

Gely polyakrylových kyselin s různými stupni neutralizace v rozmezí od 0 procent do 30 procent, byly smíchány s bázickým chitosanovým materiálem a vystaveny absorbčním testům. Výsledky jsou přehledně uvedeny v Tabulce 7. V Tabulce 7 D.N. označuje stupeň neutralizace v molárních procentech.

Tabulka 7

Použitý materiál(y)	D.N. (%)	Molární poměr (PA/chitosan)	Doba pro dosažení 60 % volné kapacity bobtnání	Volná kapacita bobtnání
Vzorek 4/12	0	1/1	100 min	19,6 g/g
Vzorek 6/12	10	1/1	150 min	22,7 g/g
Vzorek 7/12	20	1/1	50 min	19,7 g/g
Vzorek 8/12	30	1/1	50 min	15,7 g/g

Příklad 7:

Směsi polyakrylová kyselina/chitosan byly hodnoceny vzhledem k jejich absorpční schopnost za zátěže (AUL). Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 8.

• · · ·

Tabulka 8

Použitý materiál(y)	Velikost částic PA		Molární poměr (PA/chitosan)	Doba pro dosažení Volná 60 % volné kapacita kapacity bobtnání bobtnání
*Vzorek 1	300 - 600	pm	NA	15 min	29,8 g/g
*Vzorek 3	300 - 600	pm	NA	15 min	5,8 g/g
*Vzorek 12	300 - 600	pm	NA	7 min	2,3 g/g
Vzorek 3/12	300 - 600	pm	1/1	100 min	21,5 g/g
Vzorek 4/12	600 - 850	pm	1/1	120 min	18,3 g/g
Vzorek 5/12	> 850 pm		1/1	180 min	13,8 g/g

* Nejedná se o příklad podle předloženého vynálezu.

I když předložený vynález byl popsán pomocí jeho specifických provedení uvedených výše, je možno provést početné ekvivalentní změny a modifikace, které jsou zřejmé odborníkům v oboru. V souladu s tím nejsou výše uvedené příklady zamýšleny jako omezení rozsahu předmětu předloženého vynálezu, který je definován pouze přiloženými patentovými nároky.

Claims (34)

1. Absorbční kompozice, vyznačující se tím, že obsahuje směs:

a) kyselého vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, který má pK_a v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12; a

b) bázického materiálu;

kde absorbční kompozice vykazuje hodnotu kapacity volného bobtnání, která je nejméně přibližně 15 gramů na jeden gram absorbční kompozice a hodnotu doby, potřebné k dosažení 60 procent volné bobtnavé kapacity, nejméně přibližně 5 minut.

2. Absorbční kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že kyselý vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer má pK_a v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 10.

3. Absorbční kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že kyselý vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer obsahuje kyselé funkční skupiny a má nejméně přibližně 50 % molárních kyselých funkčních skupin ve formě volné kyseliny.

4. Absorbční kompozice podle nároku 3, vyznačující se tím, že kyselý vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer má nejméně přibližně 70 % molárních kyselých funkčních skupin ve formě volné kyseliny.

5. Absorbční kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že kyselý vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer má hmotnostně střední molekulovou hmotnost větší než přibližně 100 000.

• · • ·

9 · ·· • · • · * • · • · · · · · · • » · * • 9 · · · • · · · ·

9 9 99 9 999

9 9 9

9 9 9 9

6. Absorbční kompozice podle nároku 5, vyznačující se tím, že kyselý vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer má hmotnostně střední molekulovou hmotnost větší než přibližně 200 000.

7. Absorbční kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že kyselý vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer je připraven ze základního polymeru, zvoleného ze souboru, zahrnujícího polyakrylamidy, polyvinylalkoholy, kopolymer ethylenu a anhydridu kyseliny maleinové, polyvinylethery, polyakrylové kyseliny, polyvinylpyrrolidony, polyvinylmorfoliny, karboxymethylcelulózy, karboxymethylové škroby, hydroxypropylcelulózy, alginy, algináty, karagény, akrylové roubované škroby, akrylové roubované celulózy, polyaspartovou kyselinu, polyglutamovou kyselinu a jejich kopolymery.

8. Absorbční kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že bázický materiál je zvolen ze souboru, zahrnujícího polyaminy, polyiminy, polyamidy, polykvarternární amonia, chitiny, chitosany, polyasparaginy, polyglutaminy, • polylysiny, polyargininy, organické soli, alifatické aminy, aromatické aminy, iminy, amidy, oxidy kovů, hydroxidy, soli ¹ a jejich směsi.

9. Absorbční kompozice podle nároku 8, vyznačující se tím, že bázický materiál je vodou bobtnatelný, vodou nerozpustný polymer.

10. Absorbční kompozice podle nároku 9, vyznačující se tím ·· · že vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymerový bázický materiál má pKb v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12.

11. Absorbční kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že kyselý vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer a bázický materiál jsou přítomny v absorbující kompozici v molárním poměru v rozmezí od přibližně 10:1 do přibližně 1:10.

12. Absorbční kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že absorbční kompozice má hodnotu kapacity volného bobtnání nejméně přibližně 20.

13. Absorbční kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že absorbční kompozice má hodnotu doby, potřebné k dosažení 60 procent volné bobtnavé kapacity, v rozmezí od přibližně 10 minut do přibližně 200 minut.

14. Absorbční kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že absorbční kompozice má hodnotu absorpční kapacity za zátěže nejméně přibližně

15.

* 15. Absorbční kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že absorbční kompozice má hodnotu doby, potřebné k dosažení ’ 60 procent volné bobtnavé kapacity za zátěže, nejméně přibližně 5 minut.

16. Absorbční kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer obsahuje kyselé funkční skupiny a má nejméně přibližně 50 % molárních kyselých funkčních skupin ve formě volné kyseliny, má ·· · · ·· ·· >· • · · · ··· · · 9 9 9 ♦ · «·· ···· • · · ·· ·· ······ • 9 9 9 9 9 9

9999 999 999 99 99 99 hmotnostně střední molekulovou hmotnost větší než přibližně 100 000 a kyselý vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer a bázický materiál jsou přítomny v absorbční kompozice v molárním poměru v rozmezí od přibližně 10:1 do přibližně 1:10.

17. Absorbční kompozice, vyznačující se tím, že obsahující směs

a) bázického vodou bobtnavého, vodou nerozpustného polymeru, který má pK_b v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12; a

b) kyselý materiál;

kde absorbční kompozice vykazuje hodnotu kapacity volného bobtnání, která je nejméně přibližně 15 gramů na jeden gram absorbční kompozice a hodnotu doby, potřebné k dosažení 60 procent volné bobtnavé kapacity, nejméně přibližně 5 minut.

18. Absorbční kompozice podle nároku 17, vyznačující se tím, že bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer má pK_b v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 10.

19. Absorbční kompozice podle nároku 18, vyznačující se tím, že bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer obsahuje bázické funkční skupiny a má nejméně přibližně 50 % molárních bázických funkčních skupin ve formě volné báze.

20. Absorbční kompozice podle nároku 19, vyznačující se tím, že bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer má nejméně přibližně 70 % molárních bázických funkčních skupin ve formě volné báze.

21. Absorbční kompozice podle nároku 17, vyznačující se tím

99 · 9 9· 99 ··

9 9 9 9· · · 999999

9 9 9 9 9 · ·

-···· 999 999 99 99 99 že bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer má hmotnostně střední molekulovou hmotnost větší než přibližně 100 000.

22. Absorbční kompozice podle nároku 21, vyznačující se tím, že bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer má hmotnostně střední molekulovou hmotnost větší než přibližně 200 000.

23. Absorbční kompozice podle nároku 17, vyznačující se tím, že bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer je připraven ze základního polymeru, který je zvolen ze souboru, zahrnujícího polyaminy, polyethyleniminy, polyakrylamidy, polykvarternární amonia, chitin, chitosan, polyasparaginy, polyglutaminy, polylysiny, polyargininy a jejich kopolymery.

24. Absorbční kompozice podle nároku 17, vyznačující se tím, že kyselý materiál je zvolen ze souboru, zahrnujícího polyakrylovou kyselinu, polymaleinovou kyselinu, karboxymethylcelulózu, alginovou kyselinu, polyaspartovou kyselinu, polyglutamovou kyselinu, alifatické kyseliny, . aromatické kyseliny, oxidy kovů, soli a jejich směsi.

i

25. Absorbční kompozice podle nároku 24, vyznačující se tím, že kyselý materiál je vodou bobtnatelný, vodou nerozpustný polymer.

26. Absorbční kompozice podle nároku 25, vyznačující se tím, že vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymerový kyselý materiál má pK_a v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12.

• · · ·· · ···

27. Absorbční kompozice podle nároku 17, vyznačující se Hm, že bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer a kyselý materiál jsou přítomny v absorbující kompozici v molárním poměru v rozmezí od přibližně 10:1 do přibližně ‘ 1:10.

t

28. Absorbční kompozice podle nároku 17, vyznačující se tím, že absorbční kompozice má hodnotu kapacity volného bobtnání nejméně přibližně 20.

29. Absorbční kompozice podle nároku 17, vyznačující se tím, že absorbční kompozice má hodnotu doby, potřebné k dosažení 60 procent volné bobtnavé kapacity, v rozmezí od přibližně 10 minut do přibližně 200 minut.

30. Absorbční kompozice podle nároku 17, vyznačující se tím, že absorbční kompozice má hodnotu absorpční kapacity za zátěže nejméně přibližně 15.

31. Absorbční kompozice podle nároku 17, vyznačující se tím, že absorbční kompozice má hodnotu doby, potřebné k dosažení • 60 procent volné bobtnavé kapacity za zátěže nejméně přibližně 5 minut.

í

32. Absorbční kompozice podle nároku 17, vyznačující se tím, že vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer obsahuje bázické funkční skupiny a má nejméně přibližně 50 % molárních bázických funkčních skupin ve formě volné báze, má hmotnostně střední molekulovou hmotnost větší než přibližně 100 000 a bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer ·· • 9 • · • *

9 9 9 9

9 9 a kyselý materiál jsou přítomny v absorbující kompozici v molárním poměru v rozmezí od přibližně 10:1 do přibližně 1:10.

33. Absorbční produkt pro jedno použití, zahrnující vrchní vrstvu, propustnou pro kapalinu, spodní vrstvu připevněnou k vrchní vrstvě a absorbční strukturu, umístěnou mezi vrchní vrstvou a spodní vrstvou, vyznačující se tím, že absorbční struktura obsahuje absorbující kompozici, obsahující:

a) kyselý vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, který má pK_a v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12; a

b) bázický materiál;

kde absorbční kompozice vykazuje hodnotu kapacity volného bobtnání, která je nejméně přibližně 15 gramů na jeden gram absorbční kompozice a hodnotu doby, potřebné k dosažení 60 procent volné bobtnavé kapacity, nejméně přibližně 5 minut.

34. Absorbční produkt pro jedno použití, zahrnující vrchní vrstvu, propustnou pro kapalinu, spodní vrstvu připevněnou k vrchní vrstvě a absorbční strukturu, umístěnou mezi vrchní vrstvou a spodní vrstvou, vyznačující se tím, že absorbční struktura obsahuje absorbující kompozici, obsahující: a) bázický vodou bobtnavý, vodou nerozpustný polymer, který má pK_b v rozmezí od přibližně 2 do přibližně 12; a

b) kyselý materiál;

kde absorbční kompozice vykazuje hodnotu kapacity volného bobtnání, která je nejméně přibližně 15 gramů na jeden gram absorbční kompozice a hodnotu doby, potřebné k dosažení 60 procent volné bobtnavé kapacity, nejméně přibližně 5 minut.