CZ20003200A3 - Absorpční struktury obsahující zásobní části tekutiny, jež mají zvýšenou schopnost odvodňovat tekutinu rozdělující části s vysokým tokem - Google Patents

Description

Absorpční struktury obsahující zásobní části tekutiny, jež mají zvýšenou schopnost odvodňovat tekutinu rozdělující části s vysokým tokem

Oblast techniky

Vynález se týká absorpčních struktur, jež jsou prvořadě navrženy k přijímání a zadržování tělových eksudátů jako je moč. Tyto struktury jsou užitečné pro jednorázové absorpční hygienické výrobky jako dětské pleny, tréninkové kalhotky, výrobky používané při inkontinenci dospělých osob a podobně.

Dosavadní stav techniky

Absorpční výrobky pro přijímání a zadržování tělových eksudátů, například moči nebo fekálních materiálů, jako jsou pleny na jedno použití, tréninkové kalhotky a výrobky pro inkontinenci dospělých osob, jsou v příslušné technice dobře známy a stále se věnuje značné úsilí ke zlepšování jejich výkonnosti. Schopnost poskytnout lépe fungující absorpční výrobky, jako například pleny, závisí na schopnosti vyrábět poměrně tenká absorpční jádra či struktury, které dokáží přijímat a přechovávat velká množství vylučovaných tělových tekutin, obzvláště moči.

V tomto ohledu je zejména důležité používání jistých absorpčních polymerů, často nazývaných jako hydrogely, superabsobenty či hydrokoloidní nebo hydrogel formující materiály. Viz., například, patent US 3 699 103 (Harper et • ·

al.), udělený 13. června 1972 a patent US 3 770 731 (Harmon), udělený 20. června 1972, jež popisují použití těchto absorpčních polymerů (zde dále hydrogel formující absorpční polymery) v absorpčních výrobcích. Vývoj a výroba tenčích plen je opravdu přímým důsledkem tenčích absorpčních jader, které využívají přednosti těchto hydrogel formujících absorpčních polymerů k pohlcování velkých množství vylučovaných tělových tekutin, typicky při použití ve spojení s vláknitou matricí. Viz., například, patent US 4 673 402 (Weisman et al.), udělený 16. června 1987, a patent US 4 935 022 (Lash et al.), udělený 19. června 1990, které popisují sestavení jader s dvojitou vrstvou, zahrnující vláknitou matrici a hydrogel formující absorpční polymery, užitečné při tvarování tenkých, kompaktních a málo objemných plen. Viz. rovněž patent US 5 562 646 (Goldman et al.), udělený 8. října 1996, a patent US 5 599 335 (Goldman et al. ) , udělený 4. února 1997, jež se oba týkají absorpčních jader obsahujících oblasti s vysokými koncentracemi hydrogel formujícího polymeru, kde polymer vytváří po nabobtnání spojitou gelovou zónu přenosu tekutiny.

Navíc, či alternativně k použití hydrogel formujících absorpčních polymerů jako primárního komponentu v zásobních strukturách absorpčního výrobku, bylo nalezeno použití polymerových pěnových materiálů, odvozených z emulzí s vysokou vnitřní fází vody v oleji (HIPE). Viz., např., patent US 5 260 345 (DesMarais et al.), udělený 9. listopadu 1993; patent US 5 387 207 (Dyer et al.), udělený 7. února 1995; a patent US 5 560 222 (DesMarais et al.), udělený 22. července 1997.

Také použití těchto materiálů v absorpčních strukturách a absorpčních výrobcích se soustředilo na přechovávání tekutin uvnitř dané struktury, často berouce v úvahu aspekty pohodlí jako je tenkost dané struktury, jak to popisuje patent US 4 610 678, s názvem Absorpční struktury s vysokou hustotou, (Weisman et al.) udělený 9. září 1986; patent US 4 673 402, s názvem Absorpční výrobky s jádry s dvojitou vrstvou (Weisman et al.), udělený 16. června 1987; patent US 4 888 231, s názvem Absorpční jádro s prachovou vrstvou (Angstadt), udělený 19. prosince 1989; EP-A-0 640 330 (Bewick-Sonntag et al.); patent US 5 180 622 (Berg et al.); US 5 102 597 (Roe et al. ) ; US 5 387 207 (LaVon) ; EP-A-774 242; či Evropské patentové přihlášky 96 105 023.4, podaná 29.

března 1966 a 96	108	394.6, podaná	28. května	1996;	či EP-A-0
797 968 a EP-A-0	810	078 .
Další popis	se	týká struktur	maj ících	nízkou	kapacitu

v oblastech mezi nohama nositele, jako je tomu v přihlášce PCT US 97/050 046, podané 27. března 1997, týkající se pohybu tekutiny určitými oblastmi výrobku, obsahujícími materiály s dobrými vlastnostmi přijímání a rozdělování, do jiných oblastí, obsahujících materiály mající specifické zásobní kapacity tekutiny.

Ačkoli byly tato materiály navrhovány s vědomím si mechanismů kapilárního přenosu, takto sledujíce umístění materiálů s menšími kapilárami a/či zvýšenou hydrofilitou blíže k základnímu zásobnímu materiálu, a materiálů s většími póry a menší hydrofilitou blíže k přijímací zóně, nebylo bráno na vědomí, že přijímací/rozdělovači materiály mají tendenci nejen tekutinu přenášet, ale též tekutinu zadržovat, což může za určitých podmínek vést k nežádoucím účinkům jako je opětně zvlhčování či zmenšený příjem tekutiny a/nebo výkon rozdělování, což je obzvláště zvýrazněno u přijímacích/ rozdělovačích materiálů, jež jsou navrhovány tak, aby vyrovnávaly přijímací a rozdělovači vlastností.

• · • · · · · · • · · · · • ·· · · • · · · · absorpční zacházení

Podle toho je cílem tohoto vynálezu poskytnout strukturu, jež má zlepšenou rovnováhu vlastností s tekutinami tak, že dobře fungující přijímací/rozdělovači materiály či části, zejména materiály vykazující zlepšené chování při rozdělování tekutin, mohou být účinně odvodňovány danými zásobními materiály nebo částmi.

Dalším cílem tohoto vynálezu je, aby toho bylo dosaženo zásobními materiály tekutiny či částmi s vysokou schopností sání kapaliny.

Ještě dalším cílem tohoto vynálezu je poskytnout absorpční zásobní materiál či část, mající vysokou kapacitu kapilárního sání, kde tento absorpční zásobní materiál nebo část zahrnuje hydrogel formující absorpční polymer.

Ještě dalším cílem vynálezu je vybrat kombinace (spojení) vhodných materiálů pro takové absorpční struktury použitím testu kapilární sorpce, jak je zde dále uveden.

Podstata vynálezu

Vynálezem je absorpční struktura s první oblastí a druhou oblastí, se vzájemným tekutým spojením, kde první oblast zahrnuje materiál mající dobré vlastnosti přenosu tekutiny a druhá oblast zahrnuje materiál, jenž má dobré absorpční vlastnosti tekutiny a dokáže odvodňovat první oblast.

Takto může být materiál první oblasti popsán jako mající ve výšce 12,4 cm celkový tok větší než 0,075 g/cm²/sek, přednostně větší než 0,12 g/cm²/sek. Vlastnost rozdělování tekutiny tohoto prvního materiálu může být alternativně vyjádřena tím, že tento materiál má ve výšce 12,4 cm dobu prosakování kratší než 120 vteřin, přednostně kratší než 50 vteřin. V přednostním provedení je doba průsaku v 8,3 cm • · v jednom přednostním směru (jako je podélný směr) menší než 8 0 % doby prosakování ve směru k němu kolmém, a celkový tok je v tomto přednostním směru větší než 0,120 g/cm²/sek.

Aby dokázal odvodňovat tuto první oblast, musí materiál v druhé oblasti splňovat dobré absorpční vlastnosti, takové, jež mohou být ohodnoceny v testu kapilární sorpce.

Tudíž, tento materiál má absorpční kapacitu kapilární sorpce ve 35 cm (CSAC 35) alespoň 15 g/g, přednostně alespoň 20 g/g. V alternativních ztvárněních má tento materiál absorpční kapacitu kapilární sorpce v 0 cm (CSAC 0) alespoň 15 g/g, přednostně 20 g/g, přednostněji více než 25 g/g a ještě přednostněji více než 35 g/g, a absorpční účinnost kapilární sorpce ve 40 cm (CSAE 40) alespoň 55 %, přednostně 65 %.

Anebo, má takový materiál CSAC při současné CSDH^<x)90 prvního materiálu alespoň 15 g/g, či CSAC 0 alespoň 15 g/g a CSAE při současné CSDH 90 prvního materiálu alespoň 55 %.

Alternativně má tento materiál v druhé oblasti absorpční výšku kapilární sorpce při své 50 % kapacitě v 0 cm absorpční výšky (CSAH 50) alespoň 35 cm, přednostně alespoň 45 cm, přednostněji alespoň 60 cm, a ještě přednostněji alespoň 80 cm.

V přednostních provedeních tohoto vynálezu obsahuje první oblast absorpční struktury vláknitý materiál, přednostně chemicky ztužená celulózová či umělá vlákna. V dalším ztvárnění může první oblast obsahovat vláknitou strukturu, jež byla po svém zformování chemicky zpracována.

V alternativním ztvárnění první oblast obsahuje pěnový materiál, přednostně řečený polymerní pěnový materiál, ještě (X) (CSDH, Desorpční výška kapilární sorpce, pozn. překl.) · ♦ · • · přednostněji odvozený z emulzí s vysokou vnitřní fází vody v oleji.

Ve specifickém, přednostním ztvárnění, je předloženým vynálezem absorpční struktura, v níž druhá oblast obsahuje materiál s velkou plochou povrchu, přednostně mikrovlákna. Alternativně je materiálem s velkou plochou povrchu hydrofilní pěna s otevřenou celulární strukturou, přednostně polymerní pěna odvozená z emulze s vysokou vnitřní fází vody v oleji (HIPE) . Tato hydrofilní pěna s otevřenou celulární strukturou je složená, volitelně pak v částicové podobě.

V dalším ztvárnění druhá oblast obsahuje hydrogel formující materiály, přednostně alespoň 15 % celkové váhy druhé oblasti či méně než 75 % celkové váhy druhé oblasti.

Další aspekty tohoto vynálezu se týkají absorpčních výrobků jako jsou dětské pleny, výrobky používané při inkontinenci dospělých osob, předměty dámské hygieny, tréninkové kalhotky, a podobně, obsahujících tyto absorpční struktury, volitelně obsahující více než jednu takovouto oblast, jež nejsou v přímém kontaktu, ale ve vzájemném tekutém spojení prostřednictvím první oblasti, přednostně tak, že jsou od sebe rozmístěny navzájem podélně a odděleny alespoň částí rozkrokové oblasti, jak je zde definováno.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 - znázorňuje jako příklad absorpčního výrobku plenu.

Obr. 2 - znázorňuje stanoviště testu kapilární sorpce.

Obr. 3 - znázorňuje test vertikálního průsaku.

·« · ·· ·· · · · • ··· · · ♦ · · • · · · · · · · ·

Příklady provedení vynálezu

Jak se zde používá pojem absorpční výrobky, tento se týká zařízení, která pohlcují a zadržují tělové eksudáty a konkrétněji, týká se zařízení, která jsou umístěna proti nebo v blízkosti těla svého nositele a pohlcují a zadržují rozmanité eksudáty vylučované jeho tělem. Jak se zde používá, pojem tělové tekutiny obsahuje, ale není omezen na moč, raenses, vaginální výtoky, pot a faeces.

Pojem jednorázový je zde použit k popisu absorpčních výrobků, u nichž se nezamýšlí s tím, že budou po svém jediném použití dále prány nebo jinak navraceny do původního stavu či opět použity jako absorpční výrobek (t.j., počítá se s nimi, že budou po svém jediném použití znehodnoceny, recyklovány, kompostovány anebo se jich bude jinak zbaveno způsobem slučitelným s ochranou životního prostředí).

Jak se zde používá, pojem rozměr Z se týká rozměru kolmého k délce a šířce určité části, jádra nebo výrobku. Rozměr Z obvykle odpovídá tloušťce dané části, jádra či výrobku. Jak se zde používá, pojem rozměr X-Y se týká roviny kolmé k tloušťce dané části, jádra či výrobku. Rozměr X-Y obvykle odpovídá, v tomto pořadí, délce a šířce dané části, jádra či výrobku.

Jak se zde používá, pojem absorpční struktura, či absorpční část, se týká těch složek absorpčního jádra, jež typicky poskytují jednu nebo více funkcí při zacházení s tekutinami, například přijímání tekutiny, její rozdělování, přesun, přechovávání a tak dále. Absorpční část může zahrnovat celé absorpční jádro nebo pouze jeho část, t.j. absorpční jádro může obsahovat jeden nebo více absorpčních částí. Zásobní absorpční část je absorpční část(i) absorpčního jádra, jejíž prvořadou funkcí je konečné uložení • · · · • ·· pohlcených tekutin. Jak je pojednáno výše, zásobní absorpční část může jako výsledek kapacity vertikálního prosakování také tekutiny rozdělovat. Absorpční struktura může obsahovat jednu nebo více absorpčních částí a takto může být použita vzájemně zaměnitelně s pojmem absorpční část, pokud nebude jeden z těchto dvou pojmů dále specifikován jako tak, že je, například, rozdělovači částí.

Jak se zde užívá, pojem oblast(i), či ”zóna(y), se týká dílů čí úseků dané absorpční části.

Jak se zde používá, pojem vrstva se týká absorpční části, jejímž hlavním rozměrem je X-Y, t.j., podél její délky a šířky. Mělo by být chápáno, že pojem vrstva není nutně omezen na jednotlivé vrstvy nebo plochy materiálu. Tudíž, daná vrstva může zahrnovat lamináty či kombinace několika vrstev nebo struktur potřebného typu materiálů. Podle toho pojem vrstva obsahuje pojmy vrstvy a vrstvený.

Pro účely tohoto vynálezu by pojem horní měl být chápán jako týkající se absorpčních částí, jako jsou vrstvy, jež jsou nejblíže k nositeli daného absorpčního výrobku, a jsou typicky otočeny k horní vrstvě absorpčního výrobku; a podle toho se pojem dolní týká absorpčních částí, jež jsou od nositele absorpčního výrobku nejdále a jsou typicky otočeny k jeho dolní vrstvě.

Všechny procentové údaje, poměry a podíly zde používané se týkají váhy, pokud nebude řečeno jinak.

Absorpční výrobky - obecný popis

Absorpční výrobek celkově zahrnuje:

absorpční jádro (jež se může skládat z dílčích struktur či absorpčních částí);

tekutinami propustnou horní vrstvu;

• · · ♦ • ·· • 9 ·· • ♦ 1 • · <

• · <

tekutinami nepropustnou dolní vrstvu;

volitelně další úpravy jako jsou uzavírací části nebo elastifikace.

Obr. 1 je půdorysným pohledem na příkladné ztvárnění absorpčního výrobku vynálezu, jímž je plena. Plena 20 je znázorněna na Obr. 1 ve svém vyrovnaném, nestaženém stavu (t.j., s materiálem elastikem indukovaného stahování vytaženým ven, s výjimkou bočních dílů, v nichž je elastikům ponecháno ve svém uvolněném stavu), s částmi své struktury, jež jsou odříznuty, aby bylo jasněji zobrazeno sestavení pleny 20, a s částí pleny 20 otočenou od nositele, vnějším povrchem 52, obrácenou k prohlížejícímu. Jak je znázorněno na Obr. 1, plena 20 zahrnuje tekutinou propustnou horní vrstvu 24, tekutinou nepropustnou dolní vrstvu 26 spojenou s touto horní vrstvou 2 6, a absorpční jádro 28, umístěné mezi horní vrstvou 24 a dolní vrstvou 26; elastikované boční díly 30, elastikované manžety nohou 32; elastickou pasovou úpravu 34; a uzavírací systém zahrnující upevňovací systém s dvojitým napínáním, celkově násobně označeným jako 36. Upevňovací systém 36 s dvojitým napínáním přednostně obsahuje primární upevňovací systém 38 a pasový uzavírací systém 40. Primární upevňovací systém 38 přednostně zahrnuje pár upevňovacích částí 42 a přikládací část 44. Pasový uzavírací systém 40 je znázorněn na Obr. 1 jako přednostně obsahující pár prvních upevňovacích částí 46 a druhou upevňovací část 48 . Plena 20 rovněž přednostně zahrnuje nastavovací záplatu 50, umístěnou přilehle ke každé první upevňovací části 46.

Plena 20 znázorněná na Obr. 1 má vnější povrch 52 (otočený na Obr. 1 k prohlížejícímu), vnitřní povrch 54 protilehlý k vnějšímu povrchu 52, první pasovou oblast 56, druhou pasovou oblast 58 protilehlou první pasové oblasti 56,

444

44 • · I

4 4

4 4

4 4 4

4 4

4 4 a obvod 60, jenž je vymezen vnějšími okraji pleny 20, v níž jsou podélné okraje označeny jako 62 a koncové okraje jako 64. Vnitřní plocha 54 pleny 20 obsahuje tu část pleny 20, jež je umístěna přilehle k tělu nositele během používání (t.j., vnitřní povrch 54 je celkově formován alespoň částí horní vrstvy 24 a jinými složkami připojenými k horní vrstvě 24) . Vnější povrch 52 zahrnuje tu část pleny 20, která je umístěna ve směru ven od těla daného nositele (t.j., vnější povrch 52 je celkově formován alespoň částí dolní vrstvy 26 a jinými složkami připojenými k dolní vrstvě 2_6) . První pasová oblast 56 a druhá pasová oblast 58 se protahují, v uvedeném pořadí, od koncových okrajů 64 obvodu 60 k laterální středové ose 66 pleny 20. Pasové oblasti každá obsahují středový region 68 a pár bočních dílů, jež typicky zahrnují vnější postranní díly těchto pasových oblastí. Boční díly umístěné v první pasové oblasti 56 jsou označeny jako 70, zatímco boční díly v druhé pasové oblasti 58 jsou označeny jako 72. Ačkoli není nezbytné aby byly páry bočních dílů či každý boční díl identické, tyto jsou přednostně svým vzájemně zrcadlovým obrazem. Boční díly 12 umístěné v druhé pasové oblasti 58 mohou být elasticky roztažitelné v laterálním směru (do stran, t.j. elastikované boční díly 30) . Laterální směr (směr či šířka x do strany) je definován jako směr paralelní k laterální ose 66 pleny 20; podélný směr (směr nebo délka y) je definován jako směr paralelní k podélné ose 67; a osový směr (směr či tloušťka Z) je definován jako směr protahující se tloušťkou pleny 20).

Obr. 1 zobrazuje specifické provedení pleny 20, v níž horní vrstva 24 a dolní vrstva 26 jsou jednotné přes jádro a oblast souboru a mají rozměry délky a šířky celkově větší, než ty jaké má absorpční jádro 28. Horní vrstva 24 a dolní vrstva 26 se protahují za okraje absorpčního jádra 28, čímž vytvářejí obvod 60 pleny 20. Obvod 60 vymezuje vnější obvod, • · « 4 « • 4» • · · 4

4 * 4 • 4 4 4 • 4 4 4

44 či jinými slovy, okraje pleny 20. Obvod 60 zahrnuje podélné okraje 62 a koncové okraje 64.

Ačkoli každá elastikovaná manžeta nohy 32 může být uspořádána tak, že je podobná jakémukoli z nohových pásů, bočních klop, bariérových manžet či elastických manžet výše popsaných, upřednostňuje se aby každá elastikovaná nohová manžeta 32 zahrnovala alespoň vnitřní bariérovou manžetu 84 obsahující bariérovou klopu 85 a rozpěrnou elastickou část 86, jak to popisuje výše odkazovaný patent US 4 909 803.

V přednostním ztvárnění tato elastikovaná manžeta nohy 32 dodatečně zahrnuje elastickou těsnící manžetu 104 s jedním či více elastickými prameny 105, umístěnými ven od bariérové manžety 84, jak to popisuje výše zmíněný patent US 4 695 278.

Plena 20 může dále přednostně obsahovat elastickou pasovou úpravu 34 poskytující zlepšené posazení a zadržování. Elastická pasová úprava 34 se alespoň protahuje podélně, směrem ven od alespoň jednoho z pasových okrajů 83 absorpčního jádra 28, alespoň ve středové oblasti 68, a celkově formuje alespoň část koncového okraje 64 pleny 20. Tudíž, elastická pasová úprava 34 zahrnuje tu část pleny, která se alespoň protahuje od pasového okraje 83 absorpčního jádra 28 ke koncovému okraji 64 pleny 20 a počítá se s ní, že bude umístěna přilehle k pasu nositele. Pleny na jedno použití jsou obecně sestavovány tak, aby měly dvě elastické pasové úpravy, jednu umístěnou v první pasové oblasti a jednu umístěnou v druhé pasové oblasti.

Elastikovaný pás 35 elastikované pasové úpravy 34 může zahrnovat část horní vrstvy 24, část dolní vrstvy 26, jež byla přednostně mechanicky roztažena, a bi-laminátový materiál zahrnující elastomerní část 76 umístěnou mezi horní vrstvou 24 a dolní vrstvou 26 a pružnou část 77 umístěnou mezi dolní vrstvou 26 a elastomerní částí 76.

9* ·9

9 I

9 1

9 a k 99 a

9* • 9»9

9*

Toto je stejně jako jiné složky pleny podrobněji popsáno v dokumentu WO 93/16 669, jenž je zde zapracován odkazem.

Ačkoli se upřednostňuje mít jako materiál nejblíže pokožce nositele horní vrstvu, není to nezbytné. Předjímá se, že by mohlo být užito uspořádání absorpčního jádra bez horní vrstvy a stále ještě získávat žádoucí výsledky jako pohodlí a absorpčnost, stejně jako jednoduchost při výrobě a úspory materiálových nákladů. Například, povrch k tělu absorpčního jádra sám by mohl být vyroben z tekutinou propustných, měkkých, přizpůsobivých a nedráždivých materiálů, jež nahrazují samostatnou horní vrstvu. Takové absorpční jádro by pouze potřebovalo být použito s dolní vrstvou, aby zajišťovalo v absorpčním výrobku absorpčnost a pohodlí.

Oblasti absorpčních výrobků a jejich vzájemné uspořádáni

Obecně se s absorpčními hygienickými výrobky počítá, že budou nošeny okolo dolního zakončení spodní části trupu. Podstatným rysem provedení těchto výrobků je, že pokrývají ty oblasti těla, kde dochází k vylučování eksudátů (oblasti vylučování), které se rozšiřují okolo příslušných tělových otvorů. Příslušné zóny absorpčního výrobku pokrývající oblasti vylučování se následně nazývají jako nabírací či přijímací zóny. Takto jsou během nošení výrobky celkově uspořádány na nositeli tak, že se protahují (v případě stojící polohy nositele) od rozkroku mezi nohama směrem nahoru, jak v přední, tak v zadní části nositele.

Obecně mají takové výrobky rozměr délky, jenž přesahuje rozměr jejich šířky, čímž se tento výrobek nosí tak, že osa rozměru délky je vyrovnána se směrem výšky nositele když stojí, zatímco směr šířky výrobku je vyrovnán s linií protahující se z levé strany do pravé strany nositele.

4 «444 • ·	4 <9 ·	• ·
4 4 »·	•
• · ·	4
• ·	4
44 444	• 4 4	44

« · • I» • « • 4 • 4 « » ··

Kvůli anatomii lidského nositele, mezera mezi nohama nositele celkově omezuje prostor použitelný pro výrobek v této oblasti. Pro dobré posazení by měl být absorpční výrobek navržen tak, aby dobře seděl v rozkrokové oblasti. Jestliže bude šířka výrobku nadměrná ve vztahu v šířce rozkroku nositele, výrobek může být deformován, což může vést ke zhoršenému výkonu a zmenšenému pohodlí nositele.

Bod, kde má výrobek svou nejmenší šířku, aby nejlépe padl mezi nohama nositele, se potom shoduje s bodem na nositeli, kde je vzdálenost mezi nohami nejužší a je - pokud jde o rámec tohoto vynálezu - nazýván bodem rozkroku.

Jestliže nebude bod rozkroku výrobku zřejmý z jeho tvaru, může být stanoven umístěním výrobku na nositele ze zamýšlené uživatelské skupiny (např. batolata), přednostně ve stojící poloze, a pak umístěním roztažitelného vlákna okolo nohou v uspořádání číslice osm. Bod na výrobku odpovídající bodu průsečíku tohoto vlákna se považuje za bod rozkroku daného výrobku a následně také absorpčního jádra připevněného uvnitř tohoto výrobku.

Zatímco je tento bod rozkroku výrobku často ve středu výrobku (v podélném směru), nemusí tomu nutně být. Může jít dobře o případ, že část výrobku, s níž se počítá, že bude nošena vpředu, je menší než je zadní část - buď ve směru své délky nebo šířky nebo obou, či povrchové plochy. Bod rozkroku také nemusí být umístěn ve středu absorpčního jádra, zejména když není absorpční jádro umístěno podélně vystředěné uvnitř daného výrobku.

Rozkroková oblast je plochou obklopující bod rozkroku tak, že pokrývá příslušné tělové otvory, respektive oblasti vylučování. Pokud není řečeno jinak, tato oblast se protahuje přes délku 50% celkové délky jádra (jez je zase vymezena jako vzdálenost mezi předním a zadním pasovým okrajem jádra, jež • · by mohla být zpřibližněna přímými čarami, kolmými k podélné středové ose). Jestliže bude bod rozkroku umístěn ve středu výrobku, pak bod rozkroku začíná (při počítání od předního okraje jádra) ve 25% celkové délky a protahuje se až do 75% celkové délky jádra. Anebo přední a zadní čtvrtina délky absorpčního jádra nepatří k rozkrokové oblasti, zbytek ano.

Délka rozkrokové oblasti, jež je 50% celkové délky absorpčního jádra, byla odvozena pro dětské pleny, kde bylo potvrzeno, že toto je vhodný prostředek k popisu jevů zvládání (či zacházení s) tekutiny. Pokud bude tento vynález užit na výrobky které mají výrazně odlišné rozměry, mohlo by se stát nutným zmenšit těchto 50% (jako u výrobků pro vysokou inkontinenci) anebo zvýšit tento poměr (jako v případě lehkých či ultralehkých výrobků pro případy inkontinence). V obecnějším vyjádření by se tato rozkroková oblast výrobku neměla mnoho protahovat za oblast vylučování nositele.

Jestliže bude bod rozkroku umístěn odsazené od středového bodu výrobku, rozkroková oblast stále ještě pokrývá 50% celkové délky výrobku (v podélném směru), avšak není stejnoměrně rozdělena mezi přední částí a zadní částí, ale proporcionálně přizpůsobena tomuto odsazení.

Jako příklad pro výrobek mající celkovou délku jádra 500 mm, a bod rozkroku, jenž je umístěn vystředěně, se rozkroková oblast bude protahovat od 125 mm ven od předního okraje až do 375 mm ven od předního okraje. Anebo, jestliže bude bod rozkroku ležet 50 mm odsazen směrem k přednímu okraji jádra (t.j., nachází se 200 mm od předního okraje jádra), rozkroková oblast se protahuje od 100 mm do 350 mm.

V obecném vyjádření u výrobku majícího celkovou délku jádra Lc, bod rozkroku nacházející se ve vzdálenosti Lep ven od předního okraje jádra, a délku rozkrokové zóny Lez, bude přední okraj rozkrokové zóny, Lfecz, umístěn ve vzdálenosti:

Lfecz = Lep *(1 — Lcz/Lc)

Například, absorpční výrobek může být dětskou plenou pro nošení batolaty (t.j., dětmi s vahou asi 12 až 18 kg), kde se velikost tohoto výrobku v obchodě obecně označuje jako velikost MAXI. Pak tento výrobek musí dokázat přijímat a zadržovat jak fekální materiály, tak moč, zatímco pro kontext tohoto vynálezu musí mít oblast rozkroku schopnost prvořadě přijímat dávky moči.

Celková plocha a velikost rozkrokové oblasti je - ovšem - též závislá na příslušné šířce absorpčního jádra, t.j., jeli jádro užší v rozkrokové oblasti než je vně rozkrokové oblasti, rozkroková oblast má menší plochu (povrch) než má zbývající plocha absorpčního jádra.

Ačkoli může být uvažováno, že hranice mezi rozkrokovou oblastí a zbytkem výrobku mohou být rovněž křivočaré, v rámci tohoto vynálezu jsou zpřibližněny jako přímé linie, kolmé k podélné ose výrobku.

Rozkroková oblast je dále omezena šířkou jádra v této příslušné oblasti a plocha rozkrokové oblasti povrchem, jenž je vymezen délkou rozkrokové oblasti a příslušnou šíří.

Jako doplňkovou část rozkrokové oblasti absorpční jádro také zahrnuje alespoň jednu, ale většinou dvě pasové oblasti, protahující se směrem dopředu a/nebo dozadu od absorpčního jádra vně rozkrokové oblasti.

Různé části absorpčního výrobku a zejména absorpčního jádra, mohou být dále rozlišeny podle své funkčnosti.

Tím tedy oblast nejbližší k bodu nabírání ve výrobcích potřebuje obecně zajistit, že tělové eksudáty, jež mají být výrobkem pohlceny, jsou dostatečně rychle přijaty, aby nezbývaly na povrchu daného výrobku, kde by mohly mít velmi • ·

nežádoucí styk s pokožkou nositele. Tato oblast se často nazývá přijímací oblastí.

Další oblast může být uvažována tam, kde mají být přijaté tělové eksudáty nakonec přechovávány. To může být prováděno v jedné oblasti, jež by mohla být přímo přilehlá k přijímací oblasti, či by tak mohlo být činěno prvořadě v oblasti poněkud vzdálené od oblasti přijímání. Také zde může být více než jedna zásobní oblast, buď v přímém vzájemném kontaktu (například, při umístění dvou zásobních vrstev materiálu jedné na vrchu druhé), či bez žádného přímého kontaktu navzájem (například, když je každá jedna zásobní oblast umístěna v přední a zadní části výrobku).

V jakémkoli z těchto případů může být žádoucí mít nějakou další oblast, jejíž prvořadou funkcí je rozdělování tekutiny, t.j. její přenášení prvořadě ve směru x, y, daného výrobku, jako z přijímací oblasti do zásobní oblasti či oblastí.

V absorpčním výrobku mohou být oblasti spojeny v jedné jednotkové a homogenní struktuře či materiálu. Přednostněji však mají alespoň některé oblasti různé vlastnosti zacházení s tekutinami tak, aby byly lépe přizpůsobeny pro svou stanovenou funkčnost. Často je přednostní navrhnout (provést) oblasti z materiálů s různými vlastnostmi.

Pro zvláště přednostní provedení podle tohoto vynálezu zde musí být alespoň jedna zásobní oblast tekutiny a alespoň jedna oblast přijímání/rozdělování tekutiny.

Každá z těchto oblastí může mít různé tvary, jako ploché (t.j., mající v podstatě protažení x,y, s rozměrem v podstatě stálé tloušťky), či tvarované trojrozměrně. Dále, tyto oblasti mohou být uspořádány v různých vzájemných umístěních tak, že jsou ve vrstvách nebo se navzájem obklopují či ohraničuj í.

···· • · • · • ·

Přednostní provedení výrobku zahrnujícího různé oblasti je mají tak uspořádány, že to má pouze malý negativní dopad na pohodlí nositele a ideálně žádný negativní dopad. Toto musí být zvažováno pro výrobek v jeho nenaplněném (suchém) stavu, stejně jako ve stavu jeho naplnění. Pro posledně uvedený má obzvláště přednostní provedení malý rozměr šířky v rozkrokové oblasti, a také má v této oblasti poměrně nízkou zásobní kapacitu tekutiny, aby se mezi nohama nezvyšoval objem i v případě naplněného výrobku.

Ačkoli mohou být různé oblasti ve vzájemném kontaktu spojením tekutinami (t.j. musí být možnost, aby se tělové eksudáty pohybovaly z oblasti přijímání do oblasti zásobní, a činily tak pohybem skrze rozdělovači oblast, je-li přítomna).

Ačkoli se na příslušné oblasti odkazuje podle jejich primární funkčnosti, tyto mají obecně rovněž, alespoň do jisté míry, jinou funkce. Tudíž, absorpční zásobní oblast tekutiny bude mít také funkci rozdělování tekutiny a oblast přijímání/rozdělování tekutiny bude mít určitou schopnost zadržování tekutin.

Absorpční struktury či části

Nehledě na pohled na různé oblasti absorpčního jádra z hlediska jejich funkčnosti, je často žádoucí zvažovat složení absorpčního jádra z jedné nebo více absorpčních částí či struktur, jež by mohly obsahovat dílčí struktury, takže absorpční jádro může být považováno za složené z jednoho nebo jak je tomu ve většině případů provedení moderních absorpčních výrobků - několika různých materiálů. V rámci kontextu tohoto vynálezu je materiál tvořící absorpční část prvek, jenž může být testován pro své materiálové vlastnosti, nezávislé na tom, zda je určitý materiál čistým materiálem (například, částice superabsorpčního materiálu), nahromaděním stejnorodého materiálu (např. masa celulózových vláken, či pěnová struktura nebo masa superabsorpčních částic), směsí dvou anebo více čistých materiálů či nahromaděními materiálu (například, směsí superabsorpčních částic s různými vlastnostmi nebo směsí superabsorpčních vláken a vláken na bázi celulózy); či další uspořádání několika materiálů, formující odlišitelnou absorpční část (jako je kompozit ze dvou vrstev).

Z toho plyne, že je možné hodnotit vlastnosti zacházení s tekutinami části zacházející s tekutinami, a pro jisté části je také možné hodnotit vlastnosti dílčích struktur či materiálů v nich obsažených.

Příslušné funkční oblasti, jak jsou popsány výše, mohou být zformovány ze stejného materiálu (například celulózová struktura nebo směs celulózy a superabsorpčního materiálu), čímž jsou různé oblasti definovány, například, měnícími se hustotami. Přednostněji je možno těchto různých vlastností dosáhnout použitím různých částí a/nebo materiálů, což umožňuje širší rozpětí pružnosti provedení, umožněním měnění hydrofility, velikosti pórů, či jiných vlastností, významných pro zacházení s tekutinami, v daleko širším měřítku.

Vlastnosti částí

Požadavky na rozdělovači oblast

Ačkoli požadované vlastnosti dobře fungujících materiálů či částí v jedné oblasti jsou závislé na vlastnostech absorpčních částí či materiálů v jiné oblasti, následující charakteristiky byly shledány jako poskytující vhodné rozdělovači části - za předpokladu, že jsou spojeny se zásobními částmi s vysokým sáním, jak je naznačeno níže.

• ·

Materiály rozdělování tekutin v kontextu tohoto vynálezu jsou materiály pro použití jako, například, v absorpčních výrobcích, s nimiž se počítá, že budou podporovat mechanismus přesunu tekutin v těchto výrobcích. Tyto výrobky mají obecně dvě středové osy, podélnou a příčnou. Zde užívaný pojem podélný se týká osy či směru v rovině výrobku, jenž je celkově v jedné ose s (například přibližně paralelní s) vertikální rovinou, jež rozděluje stojícího nositele na levou a pravou polovinu těla. Na mechanismu přenosu tekutiny pak může být požadováno, aby efektivně používal absorpčního materiálu, který může být ve výrobku rozptýlen ve větší oblasti než v oblasti nabírání, t.j. ta oblast výrobků, kde jsou tělové eksudáty ukládány na povrch daného absorpčního výrobku. K tomuto přenosu může dojít prostřednictvím hnacích sil jako je gravitace, jež nedovolí rozdělování tekutiny proti směru gravitační síly, a tudíž často nesplňují požadavky, jak jsou stanoveny pro absorpční výrobky, jimiž tekutina potřebuje být přenášena z bodu nabírání, kde jsou tekutiny vylučovány do absorpčního výrobku, do jiných částí výrobku, které jsou umístěny výše, t.j. směrem nahoru proti směru gravitační síly.

Tohoto prosakování se obecně dosahuje využitím kapilárních sil a může být nejlépe ohodnoceno testováním materiálů ve svislé orientaci, t.j. jejich umístěním podél směru gravitační síly.

Klíčovou funkčností materiálů - vhodnou pro použití v tomto vynálezu, je spojení zvýšené výšky prosakování a toku.

Protože absorpční výrobky mohou mít významné rozměry v důsledku anatomie nositele a rozměrů absorpčního výrobku, schopnost vysokého prosakování je důležitá a pro realistické >999 >

► 99 * · • 9

9 podmínky mohou být typické vzdálenosti vertikálního průsaku 12,4 cm nebo 8,3 cm.

Stejně důležité je množství tekutiny, jež může být přenášena. Charakteristická plnění pro dětské pleny mohou být více než 300 ml naplnění močí, ve vyprazdňováních často 75 ml na dávku, s velikostmi vyprazdňování až do 15 ml/sek. Odtud se stává zřejmou potřeba pro schopnost přenášet významná množství. Je zde však další potřeba malého použití materiálu, jak kvůli hospodárnosti použití materiálů, tak důsledkem požadavků na pohodlí a posazení pro nositele. Tudíž, jsou požadovány materiály, jež umožňují přesun velkých množství tekutiny v krátkých dobách skrze malý průřez takového materiálu. Toto může být celkově vyjádřeno jako parametr toku vertikálního průsaku, který je definován celkovým množstvím tekutiny přenášené do dané výšky určitým průřezem materiálu v jistém čase, vyjádřený v ml/m²/sek, a dobou kdy čelo tekutiny pronikne do určité výšky v materiálu proti gravitační síle.

Tento parametr může být nej snadněji určen použitím testu vertikálního prosakování, jak je stanoven níže, změřením schopnosti nějakého materiálu přenášet tekutinu skrze své vnitřní dutiny (jako jsou póry) za stálých či neexistujících vnějších sil, jako je gravitační síla nebo odstředivé síly. V podstatě je vzorek daného materiálu umístěn ve vertikální poloze, protahující se ze zásobníku tekutiny. Přenos proti gravitační síle může být sledován měřením jak pohybu směrem nahoru čela zvlhčování tekutinou, tak množství tekutiny, jež je materiálem nabírána.

Výše prosakování může být snadno zvýšena zmenšením účinné velikosti pórů rozdělovacího materiálu podle obecně známého Lucas-Washburnova vztahu pro kapilární systémy, jenž je často používán také na přibližné porézní systémy. Pro • 4444 · · f · ·· ·· · • 444 · · · • · · · · · · • 4 4 4 · ··« ·«· ··· ··· ·· 44 danou tekutinu - ať je to moč nebo menstruační tekutiny - a určitý materiál vykazující určitou povrchovou energií, může být požadovaný kapilární průměr (či pór) přizpůsoben, aby umožňoval prosakování do určité požadované výšky. Je zřejmé, když se usiluje o větší výšky prosakování, že tento vztah vyžaduje menší kapilární průměr.

Avšak, tak malé kapiláry nedokáží zvládat vysoká množství tekutiny a celkový (součtový) tok pro takové tekutiny materiálem s malými póry je významně omezen. Toto je působeno vysokým vnitřním třením (či nízkou propustností), které je spojeno s malými póry (podle Hagen-Poisseuilleho vztahu).

Tudíž, ačkoli tradiční materiály vykazují buď velké výšky spojené s nízkým tokem nebo velké hodnoty toku v malých výškách, bylo zjištěno, že tato kompenzace může být překonána, například, dále níže popsanými materiály.

Tudíž, materiál v první oblasti může být popsán jako mající celkový tok větší než 0,075 g/cm²/sek ve výšce 12,4 cm, přednostně větší než 0,12 g/m²/sek. Alternativně může být vlastnost rozdělování tekutin prvního materiálu vyjádřena tímto materiálem majícím dobu prosakování ve 12,4 cm kratší než 120 vteřin, přednostně kratší než 50 vteřin. V přednostním provedení je doba prosakování v 8,3 cm v jednom přednostním směru (jako je podélný směr) kratší než 80 % doby prosakování ve směru k němu kolmém a celkový tok je pro tento přednostní směr větší než 0,120 g/m²/sek.

Materiály vhodné k dosažení požadavků na rozdělování

Části přijímání/rozdělování tekutiny vhodné pro použití v tomto vynálezu, mohou zahrnovat různé materiály a mohou být vyráběny různými postupy.

·♦« · • ·· • · *

♦

Vhodnou částí může být struktura zahrnující pružná vlákna, jež jsou formována do této struktury dobře známými postupy jako je pokládání za sucha či za mokra a podobně.

Jako dobře pracující v částech podle tohoto vynálezu je možno uvažovat širokou škálu pružných vláken. Nehledě na dobře známá umělá vlákna, jako jsou ta založená na polyethylentereftalátu, polyesteru, polyaminu, pružných polyolefinech anebo jejich kombinacích, například v podobě dvoj složkových vláken, jsou obzvláště přednostními vlákny chemicky ztužená, zkroucená objemové bytnějící vlákna na bázi celulózy.

Jak se zde používá pojem chemicky ztužená, zkroucená a zkadeřená celulozová vlákna, znamená to jakákoli vlákna, jež byla ztužena chemickými prostředky ke zvýšení své tuhosti jak za suchých, tak vodních podmínek. Tyto prostředky mohou obsahovat přidání chemických ztužovacích prostředků, jež, například, pokrývají a/nebo napouštějí tato vlákna. Tyto prostředky mohou také obsahovat ztužování vláken měněním jejich chemické struktury samotné, například, prostřednictvím zesíťovacích polymerních řetězců.

Vlákna ztužená zesíťovacími vazbami v individualizované podobě (t.j., v podobě vlákenného chmýří) jsou popsána, například, v patentu US 3 224 926 (Bernardin) , uděleném 21. prosince 1965; v patentu US 3 440 135 (Chung), uděleném 22. dubna 1969; v patentu US 3 932 209 (Chatterjee) , uděleném 13. ledna 1976; v patentu US 4 035 147 (Sangenis et al.), uděleném 12. července 1977. Přednostnější vlákna jsou popsána

v patentu	US 4	822	453 (Dean	et	al.),	uděleném 18. dubna
1989; v patentu	US	4 888 093	(Dean et	al.), uděleném 19.
prosince	1989;	a v	patentu US	4	898	642 (Moore et al.),
udělen 6.	února	1990

• · • ·· * * ·· ·· • · ·· ♦ · · · • · · ♦ · · • ······ • · · · · · •·* ··· · · ··

Jiné polymerní ztužující prostředky, jež mohou potahovat či napouštět celulózová vlákna obsahují: kationaktivní modifikované škroby mající dusík obsahující skupiny (např. aminoskupiny), jako jsou ty k dostání od firmy National Starch and Chemical Corp., Bridgewater, NJ, USA; latex; pryskyřice s pevností za mokra jako je polyamidepichlorohydrinová pryskyřice (například Kymene™557H, Hercules, lne., Wilmington, Delaware, USA), polyakrylamidová pryskyřice popsaná například v patentu US 3 556 932 (Coscia et al.), uděleném 19. ledna 1971; také například komerčně dostupný polyakrylamid prodávaný firmou Cytex Industries, West Patterson, NJ, USA, pod obchodním jménem Pařez™ 631 NC) ; ureaformaldehydové a melaminformaldehydové pryskyřice, a polyethyleniminové pryskyřice.

Vlákna vhodná pro zásobní části tekutiny zde mohou být přednostně ztužována pomocí chemické reakce. Například, zesíťující činidla mohou být nanášena na vlákna, jež poté chemicky formují intravláknité zesíťovací vazby (spojení). Tyto zesíťovací vazby mohou zvyšovat tuhost těchto vláken. Ač je použití intravláknitých zesíťovacích vazeb k chemickému ztužení vláken přednostní, neznamená to, že jsou vyloučeny jiné druhy reakcí pro chemické ztužování vláken.

V přednostnějších ztužených vláknech obsahuje chemické zpracování intravláknité zesíťování zesíťovacími prostředky, zatímco jsou tato vlákna v poměrně dehydrovaném, rozvlákněném (t.j., individualizovaném), zkrouceném, zkadeřeném stavu. Vhodné chemické ztužovací prostředky obsahují monomerové zesíťovací prostředky, obsahující, ale neomezené na dialdehydy C₂-C₈ a monoaldehydy C₂-C₈ mající kyselou funkcionalitu, mohou být použity ke zformování zesíťovacího roztoku. Tyto sloučeniny jsou schopné reagování s alespoň dvěmi hydroxylovými skupinami v jediném celulózovém řetězu

··

9 9 9 9

9 9 9

99 nebo na blízko umístěných celulózových řetězech v jednotlivém vláknu. Tyto zesíťovací prostředky zamýšlené k použití při přípravě ztužených celulózových vláken obsahují, ale nejsou omezeny na glutaraldehyd, glyoxal, formaldehyd a glyoxylovou kyselinu. Jiné vhodné ztužovací prostředky jsou polykarboxyláty jako je kyselina citrónová. Polykarboxylátové ztužovací prostředky a postup výroby ztužených vláken jimi jsou popsány v patentu US 5 190 563, uděleném 2. března 1993. Účinkem zesítění za těchto podmínek je formování vláken, jež jsou ztužena a jež mají tendenci udržovat si své zkroucené, zkadeřené uspořádání během použití v absorpčních výrobcích zde. Taková vlákna a postupy jejich výroby jsou popsány ve výše zapracovaných patentech.

Ztužená celulózová vlákna mohou být připravována vnitřním zesítěním těchto vláken v poměrně dehydrované podobě zatímco či potom co jsou tato vlákna sušena nebo byla sušena a rozvlákněna (t.j., zchmýřena), jak to popisuje patentová přihláška US, pořadového č. 304 925. To však neznamená nutně z tohoto vynálezu vyloučit jiná hydrofilní, chemicky ztužená, zkroucená a zkadeřená vlákna; tato jiná vlákna jsou popsána v (ale neomezena na ně) dříve zmíněných patentech US 3 224 926, 3 440 135, 4 035 147 a 3 392 209. Jiné, nechemické prostředky zajištění ztužených, zkroucených a zkadeřených celulózových vláken se v rámci tohoto vynálezu rovněž předjímají, jako je mechanické zpracování s vysokou konzistencí (hutností, hustotou, celkově větší než asi 30 %), jako je např. vaření buničiny se šleháním a/nebo rafinování atd.; tyto způsoby jsou podrobněji popsány v patentech US čísel 4 976 819 a 5 244 541, udělených 11. prosince 1990 respektive 14. září 1993 (Mary L. Minton), s názvem Způsoby zpracování buničiny.

Jiné, přednostnější struktury dále zahrnují druhý typ vláken, majících poměrně velkou plochu povrchu.

• · · *

·· · 9

Zatímco jsou předjímána jako vhodná také umělá vlákna, jako taková mající velmi malý průměr (mikrovlákna), či mající zvláštní prostorové uspořádání, v současnosti jsou přednostním vláknem pro toto použití s velkým povrchem vlákna dřevěné buničiny z rodiny eukalyptů. Eukalypt poskytuje žádoucí charakteristiky kapilárního tlaku ve spojení s chemicky ztuženými, zkroucenými a zkadeřenými vlákny, a neprochází snadno formovacím sítem, jak činí značné množství celulózových jemných vláken popsaných výše. Zejména vhodná eukalyptová vlákna obsahují ta ze skupiny Eukalyptus grandis.

Jiná, vhodnou plochu povrchu generující vlákna pro přidání ke ztuženým celulózovým vláknům před zformováním mokré struktury z kaše buničiny obsahují, ale nejsou omezena na, rozmanitost vláken na bázi celulózy a umělých vláknitých materiálů, jako ty popsané v patentu US 5 217 445 (Young), uděleném 8. června 1993. Tyto materiály obsahují neztužená celulózová vlákna (t.j., tradiční vlákna celulózové buničiny), vysoce čištěná, ztužená a neztužená vlákna, zde nazývaná jako kril, a celulózový materiál s velkou plochou povrchu jako jsou roztažená celulózová vlákna (zde dále popsaná). Celulóza s velkou plochou povrchu je se ztuženými vlákny dobře smíchána v kaši a tato kaše je za sucha pokládána. K míchání, odhrudkování nebo čištění ztužených vláken a celulózy s velkou plochou povrchu může být použito míchadlo, rozvlákňovač, odvločkovač, mixer, čistič (např. jednoduchý, kónický či s dvojitým kotoučem), či jiné zařízení známé v dané technice.

Celulóza s velkou plochou povrchu může být rovněž vyráběna z celulózových vláken průchodem tekuté suspenze celulózových vláken skrze otvor (hubicí) s malým průměrem, v čemž je tato suspenze vystavena poklesu tlaku nejméně 4,3 ·· • ·

	9999 9 9 99	9 9 9 9	9 9
	9 9 9	9 9 99 9	99

• ·

9 9 9

99

Pa a nůžkovému míchání s velkou rychlostí, následujícím po vysoce rychlostním zpomalení. Průchod suspenze hubicí je opakován, dokud není získána v podstatě stabilní suspenze. Viz. patent US 4 483 743 (Turbak et al.), udělený dne 20. listopadu 1984.

Když jsou (objemově) pružná vlákna, jako jsou zesítěná, zkroucená a ztužená vlákna, spojena s vlákny s velkou plochou povrchu, jak je popsáno výše, výsledná struktura může mít značně zmenšenou pevnost v tahu, zejména v mokrém stavu.

Tudíž, aby se usnadnilo zpracování a poskytly pro produkt stanovené vlastnosti jak v suchém, tak mokrém stavu, do nebo na danou strukturu mohou být integrálně zapracovány pojivové prostředky. To je možno provést přidáním těchto pojivových prostředků do buničiny před jejím zformováním, nanesením pojivového prostředku na za mokra loženou strukturu po usazení na formovacím sítu a před sušením, po sušení, či při kombinací obou.

Ačkoli se má za to, že pro výkonnost zacházení s tekutinou nejsou specifické pojivové prostředky kritické, termoplastická vlákna byla shledána jako poskytující přednostní volbu a chemicky spojenou strukturu ještě přednostnějšího provedení.

V přednostním provedení přijímací/rozdělovači materiál tekutiny zahrnuje za mokra loženou strukturu celulózových vláken, v níž je struktura vyztužena pomocí mezi asi 0 % do asi 50 %, přednostně mezi asi 5 % do asi 25 %, přednostněji mezi asi 7 % do asi 15 %, termoplastického pojivového materiálu, v ní termoplastický pojivový materiál zajišťuje místa spojení v protínáních se spojovacích vláken s buď jinými pojivovými vlákny, chemicky ztuženými, zkroucenými a zkadeřenými celulózovými vlákny, nebo vlákny s velkou plochou povrchu. Takové tepelně spojované struktury mohou být,

• ··» · »4 4	4 4 4	4 4
4 4 44	4
4 4 4	4
• 4	4
	4« 4	4 ♦

• 4

4· 4 4 • · 4

4 4

4 4

4 4 4 • 4 4* obecně, vyráběny formováním struktury obsahující ztužená celulózová vlákna a termoplastická vlákna, jež jsou v ní přednostně stejnoměrně rozdělena. Termoplastický vláknitý materiál může být, před formováním dané struktury, smíchán se ztuženými celulózovými vlákny a jemnými vlákny ve vodní kaši. Jakmile je zformována, struktura je tepelně spojována svým zahříváním, dokud se termoplastická část vláken neroztaví. Specifické, neomezující, příklady vhodných vláknitých materiálů obsahují polyesterová teplem tavená vlákna (KODEL 410), dvojsložková vlákna, trojsložková vlákna, jejich směsi a podobně.

Navíc, na polymeru založená pojivová vlákna zkadeřeného typu přispívají do dané struktury přidaným objemem. V současnosti přednostní, na polymeru založená pojivová vlákna zkadeřeného druhu jsou kopolyolefinová dvojsložková vlákna, komerčně k dostání pod ochrannou značkou CELBOND^R, od Hoechst Celanese Corporation, typ 255, šarže 33865A, mající hodnotu dTex asi 3,3 či denier asi 3,0, a délku vlákna asi 6,4 mm.

Termoplastické pojivové materiály užitečné pro tekutinu přijímací/rozdělovači části zde rovněž obsahují jakékoli teplotavné adhezivum, jež může být taveno při teplotách, které nebudou zvýšeně poškozovat celulózová vlákna. Přednostně bude tavný bod tohoto termoplastického pojivového materiálu menší než asi 175 °C a přednostně mezi asi 75 °C a asi 175 °C. V každém případě by tavný bod termoplastického materiálu neměl být nižší než teplota, při níž budou výrobky tohoto vynálezu asi přechovávány, čímž tavný bod nebude typicky nižší než asi 50 °C.

Termoplastickým materiálem může být, například, polyethylen, polypropylen, polyester, polyvinylchlorid, či polyvinylidenchlorid. Přednostně nebudou termoplastická ·· a· t 0 0

0 0

0 0

0 0 ·

00

0 0 • 0000 00 · · ·· • · · • 0 »«« 000 vlákna významně omezovat nebo absorbovat vodnatou tekutinu. Avšak, povrch termoplastického materiálu může být hydrofilní nebo hydrofobní (jak se zde používá, pojem hydrofilní nebo hydrofobní se týká rozsahu, v němž jsou povrchy zvlhčovány vodou). Hydrofilní materiál se stává přednostním při vyšších termoplastických hladinách, zejména v úrovních nad asi 40 %.

Termoplastická vlákna k použití zde mohou být v řádu asi 0,1 cm až asi 6,0 cm dlouhá, přednostně od asi 0,3 cm do asi 3,0 cm.

Daný termoplastický materiál je přednostně taven prostřednictvím spojování průtokovým vzduchem, avšak neznamená to, že se vylučují jiné způsoby jako infračervené světlo, sušení parním bubnem, bubnem sušičky Yankee atd. V dalším způsobu je daná struktura vystavena vytlačování teplem po jedné či po obou lícních plochách struktury. Tato technika je podrobněji popsána v patentu US 4 590 114.

Jak bylo pojednáno dříve, jako vnější podpora navíc, či namísto výše popsaných pojivových prostředků, mohou být použity výztužné vrstvy mulu a jiné, vodou propustné vrstvy z netkaných materiálů.

Stejně přednostní výchozí materiál obsahuje chemická pojivá. Tyto chemické přídavné pojivové prostředky pro zvyšování fyzikální integrity absorpční části a/nebo usnadnění zpracování struktur, zejména struktur ložených za mokra, mohou být pryskyřicová pojidla, latex a škrob, známé v dané technice k zajišťování zvýšené pevnosti vláknitým strukturám. Vhodná pryskyřicová pojivá obsahují ta, jež jsou známá pro svou schopnost zajišťovat pevnost v papírových strukturách suchých, mokrých, či suchých a mokrých, jaké je možno nalézt v monografii TAPPI, řada č. 29, Pevnost za mokra v papíru a papírové lepence, Technické asociace celulózového a papírenského průmyslu (New York, 1965). Vhodné pryskyřice

4

• ··· • · • ·

444 444

444

obsahují polyamidepichlorhydrinové a polyakrylamidglyoxalové pryskyřice. Jiné pryskyřice, nacházející použití v tomto vynálezu, jsou močovinoformaldehydová a melaminformaldehydová pryskyřice. Běžnější funkční skupiny těchto polyfunkčních pryskyřic jsou nitrogen obsahující skupiny jako aminoskupiny a methylolové skupiny připojené k nitrogenu. Pryskyřice polyethyleniminového typu mohou v tomto vynálezu též nalézt použití. V současnosti je přednostním, chemickým přídavným spojovacím prostředkem komerčně k dostání polyakrylamidoglyoxalová pryskyřice, od firmy Cytex Industries, West Patterson, NJ, USA, pod obchodním jménem Pařez™ 631 NC.

Jako chemické přísady v tomto vynálezu mohou nalézt použití rovněž škrob a obzvláště kationaktivní, modifikované škroby. Tyto kationaktivní škrobové materiály, celkově modifikované pomocí nitrogen obsahujících skupin, jako jsou aminoskupiny a methylolové skupiny připojené k nitrogenu, jsou k dostání od National Starch and Chemical Corporation, umístěné v Bridgewater, New Jersey, USA. Jiná vhodná pojivá obsahují, ale nejsou jimi omezena, kyselinu polyakrylovou, polyvinylalkohol, polyvinylacetát.

Úroveň chemických přísadových pojiv, jež jsou přidávána, bude typicky činit od asi 0 % do asi 5 % hmotnosti celkové struktury. Chemická přísadová pojivá, jež jsou hydrofilní však mohou být použita ve větších množstvích. Jestliže budou chemická přísadová pojivá přidávána ke ztuženým vláknům ve vodnaté kaši, budou také přítomna tradiční neztužená celulózová vlákna či celulóza s velkou plochou povrchu, aby se zvýšilo zadržování chemického přísadového pojivá. Chemická přísadová pojivá mohou být nanášena na suché či nevysušené struktury potiskováním, postřikem nebo jinými způsoby známými v tomto oboru.

• · • ·

Navíc k použití chemických pojivových prostředků, mohou z integrace tepelně spojované polymerní mikrostruktury ve výše diskutovaném materiálu mít rovněž užitek materiály rozdělování tekutiny.

Popsané složky pro vhodné materiály přijímání/rozdělování tekutin musí být podle toho míchány dohromady a formovány do struktur rozmanitostí způsobů, obsahujících způsoby pokládání za mokra, za sucha, mykání a jiné způsoby, z nichž jsou nyní upřednostňovány způsoby kladení za mokra.

Techniky pro kladení za mokra celulózového vláknitého materiálu k formování vrstev jako jsou suché lapy a papír, jsou v dané technice dobře známy. Tyto techniky jsou celkově použitelné ke kladení za mokra ztužených vláken a formování za mokra kladených struktur, užitečných v absorpčních strukturách tohoto vynálezu. Vhodné techniky kladení za mokra obsahují ruční tvorbu ploch a kladení za mokra s použitím papír vyrábějících strojů, jak to popisuje, například, L.H. Sanford et al. v patentu US 3 301 74 6. V důsledku chování chemicky ztužených, zkroucených a zkadeřených vláken, zejména jejich tendence vločkovatět ve vodních kaších, jsou při kladení za mokra papírenskými stroji prováděny určité úpravy zpracování, zde dále popsané.

Obecně, za mokra kladené struktury mohou být vyráběny ukládáním vodné kaše vláken na perforované, vrstvu formující síto, odvodněním této kaše a zformováním mokré struktury a jejím sušením. Vodné kaše vláken pro kladení za mokra mají přednostně hustotu vláken asi 0,02 % a asi 2,0 %, přednostně mezi asi 0,02 % a asi 0,2 %, celkové báze hmotnosti kaše. Ukládání kaše se typicky provádí zařízením známým v oboru jako nátoková skříň, jež má otvor známý jako výtokové hubice, pro dodávání vodné kaše vláken na děrované formovací síto. Formovací síto může mít sestavení a velikost ok pro suché

99 • 9 «

9 <

• 9 lapové či jiné papírenské výrobní zpracování. Mohou být použita tradiční provedení nátokových skříní, známá v této technice k formování suchých lap a listů hedvábného papíru. Vhodné, komerčně k dostání nátokové skříně obsahují, např., nátokové skříně otevřené, s pevnou střechou, dvojitým sítem, zešikmeným sítem a bubnové formovací skříně.

Jakmile je zformována, mokrá síť je odvodněna a sušena. Odvodnění může být prováděno pomocí folií, sacích skříní či jiných vakuových zařízení anebo gravitačního toku. Odvodnění typicky zvyšuje hustotu vlákna do mezi asi 8 % a asi 30 % váhy celkové mokré struktury, přednostně mezi asi 8 % a asi 23 %. Odvodnění na hustoty nad asi 23 % může vyžadovat lisování za mokra a je méně přednostní. Po odvodnění může struktura být, ale nemusí tomu tak být nutně, přenesena z formovacího síta na sušící látku, která dopravuje tuto strukturu k sušícím zařízením.

Sušení mokré struktury může být dosaženo použitím mnoha technik, známých v tomto oboru. Když jsou ve struktuře obsažena termoplastická vlékna, je obzvláště důležité, aby byla tato struktura sušena důkladně a stejnoměrně za teploty, jež taví termoplastický pojivový materiál do jiných vláknitých materiálů, ale ne tak vysoká, aby působila tečení termoplastického materiálu do dutého objemu dané sítě. Sušení je možno dosáhnout, například, tepelnou profukovací sušičkou, sušičkou s tepelným vzduchovým nárazem, ohřívanými bubnovými sušičkami včetně sušiček Yankee. Za mokra ložené struktury jsou přednostně úplně sušeny (celkově do konzistence vláken mezi asi 95 % a asi 99 %). Flexibilita plně sušené struktury je přednostně zvýšena technikami dobře známými v tomto oboru, jako, například, krepováním použitím sušičky Yankee se škrabákovým nožem.

• · · · • ··

Aby se dosáhlo zejména přednostních vlastností podle tohoto vynálezu, materiály předchozí techniky, jak je o nich pojednáno výše, mohou být po svém zformování podrobeny kroku dodatečného zpracování. Podobné postupy byly vyvinuty pro zpracování materiálů roztažných laminátů a jsou popsány v patentu US-A-5 167 897 (Weber), týkajícího se roztažných materiálů, anebo jsou pro tekutinu rozdělující materiály, popsané v EP-A-0 810 078, zde obsažené odkazem.

V podstatě tento postup zajišťuje mechanické zpracování struktury, dodáváním výchozího materiálu skrze alespoň dva válce, jež mají každý po obvodě výstupky a žlábky, jež probíhají v tak těsné toleranci, že daná struktura prochází trvalou deformací.

Tímto je v podstatě nenapnutá struktura směrována skrze systém přírůstkového roztahování struktury v příčném směru, používající proti sobě umístěné tlakové aplikátory, mající trojrozměrné povrchy, jež jsou alespoň do určité míry k sobě navzájem doplňkové a mohou se překrývat či do sebe vzájemně zapadat, takže deformují materiál umístěný mezi nimi.

Uspořádání výčnělků a žlábků jak v obvodovém, tak osovém směru zvlněných válců, může být stejnoměrné, specifická provedení mohou zahrnovat oblasti s různými vzory, ať je to v osovém uspořádání, např. šířky žlábků a/nebo výčnělků měnících se napříč osového směru válců, či je to v obvodovém směru, například, výčnělky a žlábky mají měnící se hloubku napříč obvodem alespoň jednoho válce, či alespoň jeden válec má makroskopicky zakřivený tvar, například je ve středovém díle silnější než směrem k okrajům.

Může být též prospěšné použití více než dvou zvlněných válců, když je třeba se vyhnout příliš silnému zacházení v jednom kroku.

• ·

Dalšího zlepšení daného postupu je možno docílit dále přidáním kroku zpracování ohříváním struktury, buď samostatným krokem hned po zpracování po zformování, jak je o tom pojednáno výše, nebo ohříváním prostředku, jenž aplikuje mechanické napětí na strukturu, např. jednoho nebo obou zvlněných válců. Toto se přednostně používá pro struktury zahrnující tepelně tavitelné materiály (jako materiály obsahující termoplastická vlákna). Prospěšný užitek tohoto dodatečného tepelného zpracování tkví v tom, že struktury mohou být zformovány tak, že umožňují poměrně snadnou plastickou deformaci mechanickým postupem, poté dosahujíce žádoucí pružnosti a/nebo pevnosti tepelným vytvrzením.

Dále se rozumí, že ačkoli přednostní postupy používají do sebe zapadající válcovité, zvlněné válce, předložený vynález může být rovněž prováděn použitím přerušovaného lisovacího provozu, užívajícího do sebe zapadajících desek k přírůstkovému roztahování dotyčné vrstvy.

Alternativně je možno do vláknitých struktur, zde dříve pojednaných, použít polymemích pěn s poměrně otevřenou celulární strukturou, obzvláště hydrofilních, flexibilních polymerních pěnových struktur vzájemně propojených buněk.

Požadavky na zásobní absorpční část

Jak je výše popsáno, rozdělovači části vykazují jisté desorpční vlastnosti, kterým musí odpovídat absorpční vlastnosti absorpčních zásobních částí či materiálů.

Tudíž, zásobní absorpční části vhodné pro tento vynález vykazují vysoké kapacity kapilárního sání. Pro účely tohoto popisu je tato kapacita vysokého sání měřena ve vyjádření schopnosti určité části zadržovat tekutinu v určitých kapilárních výškách, jímž se obyčejně čelí, když je tato část • · umístěna v absorpčním výrobku. Test absorpční kapacity kapilární sorpce (zde též nazývaný kapsorpčním testem) měří množství zkušební tekutiny na gram absorpční zásobní části, jež je nabírána, když je zásobní část umístěna v měnících se výškách na zařízení pro zjišťování kapilární sorpce. Test absorpční kapacity kapilární sorpce je podrobněji popsán níže v části Testovacích způsobů.

V jednom aspektu má zásobní absorpční část s vysokou kapacitou kapilárního sání, vhodná pro tento vynález, absorpční kapacitu kapilární sorpce (CSAC) ve výšce 35 cm alespoň asi 15 g/g, přednostně alespoň asi 18 g/g, přednostněji alespoň asi 20 g/g, ještě přednostněji alespoň asi 22 g/g. Tyto zásobní absorpční části budou mít typicky absorpční kapacitu kapilární sorpce ve výšce 35 cm od asi 15 g/g do asi 60 g/g, typičtěji od asi 18 g/g do asi 50 g/g, ještě typičtěji od asi 20 g/g do asi 40 g/g.

V dalším aspektu může mít zásobní absorpční část s vysokou kapacitou kapilárního sání (hodnotu) CSAC ve výšce 50 cm alespoň asi 8 g/g, přednostně alespoň asi 11 g/g, přednostněji alespoň asi 15 g/g, ještě přednostněji alespoň asi 19 g/g. Tyto zásobní absorpční části budou mít typicky CSAC ve výšce 50 cm od asi 8 g/g do asi 40 g/g, typičtěji od asi 11 g/g do asi 35 g/g, ještě typičtěji od asi 15 g/g do asi 30 g/g.

V ještě dalším aspektu má zásobní absorpční část s vysokou kapacitou kapilárního sání CSAC ve výšce 80 cm alespoň asi 6 g/g, přednostně alespoň asi 9 g/g, přednostněji alespoň asi 12 g/g, ještě přednostněji alespoň asi 15 g/g. Tyto zásobní absorpční části budou mít typicky absorpční kapacitu kapilární sorpce ve výšce 80 cm od asi 6 g/g do asi 35 g/g, typičtěji od asi 9 g/g do asi 30 g/g, ještě typičtěji od asi 12 g/g do asi 25 g/g.

• · • ·· • fc·

V ještě dalším aspektu má zásobní absorpční část s vysokou kapacitou kapilárního sání CSAC ve výšce 100 cm alespoň asi 5 g/g, přednostně alespoň asi 7 g/g, přednostněji alespoň asi 10 g/g, ještě přednostněji alespoň asi 14 g/g. Tyto zásobní absorpční části budou mít typicky absorpční kapacitu kapilární sorpce ve výšce 100 cm od asi 5 g/g do asi 30 g/g, typičtěji od asi 7 g/g do asi 25 g/g, ještě typičtěji od asi 10 g/g do asi 20 g/g.

Zatímco jsou výše uvedené kapacity minimálního kapilárního sání pro zásobní absorpční části tohoto vynálezu důležité, tyto části budou mít též, ač ne nutně, absorpční kapacitu kapilární sorpce v nulové tlakové výšce (t.j., v 0 cm v testu kapilární sorpce) alespoň asi 15 g/g. V dalším přednostním aspektu budou zásobní absorpční části současně vykazovat požadovanou zádrž g/g v alespoň dvou výškách sání, pojednaných výše. T.j., například, přednostní zásobní absorpční části budou mít 2 či více následujících vlastností: (i) absorpční kapacitu kapilární sorpce (CSAC) ve výšce 35 cm alespoň asi 10 g/g, přednostně alespoň asi 13 g/g, přednostněji alespoň asi 20 g/g, ještě přednostněji alespoň asi 22 g/g; (ii) CSAC ve výšce 50 cm alespoň asi 8 g/g, přednostně alespoň asi 11 g/g, přednostněji alespoň asi 15 g/g, ještě přednostněji alespoň asi 19 g/g; (iii) CSAC ve výšce 80 cm alespoň asi 6 g/g, přednostně alespoň asi 9 g/g, přednostněji alespoň asi 12 g/g, ještě přednostněji alespoň asi 15 g/g; (iv) CSAC ve výšce 100 cm alespoň asi 5 g/g, přednostně alespoň asi 7 g/g, přednostněji alespoň asi 10 g/g, ještě přednostněji alespoň asi 14 g/g.

Ještě jedním způsobem k popisu zásobních absorpčních částí vhodných v tomto vynálezu je, že zásobní absorpční část s vysokým kapilárním sáním potřebuje mít vysoký střední absorpční tlak. Střední absorpční tlak materiálu je definován ····· · · ·· ·· •» · · · ·♦ · « * · ···· · · ···· jako tlak, v němž má materiál účinnost kapilární absorpce 50% a je měřen v testu kapilární absorpce, popsaném v části testovacích způsobů, určením výšky, v níž daný materiál dosáhne 50 % své maximální absorpční kapacity v tomto testu, a odkazuje se na něj jako na CSAH 50.

Přednostní zásobní absorpční části, vhodné pro tento vynález, jsou zásobní absorpční části s vysokou kapacitou kapilárního sání, mající absorpční kapacitu kapilární sorpce ve výšce 0 cm alespoň asi 15 g/g, přednostně alespoň asi 20 g/g, přednostněji alespoň asi 25 g/g, nejpřednostněji alespoň asi 35 g/g, a mající střední výšku kapilární absorpce CSAH 50 alespoň 35 cm, přednostně alespoň 45 cm, přednostněji alespoň 60 cm, nejpřednostněji alespoň 80 cm.

Materiály k dosažení požadavků na zásobní absorpční část

Materiály s velkou plochou povrchu

Zásobní absorpční části užitečné pro předložený vynález přednostně zahrnují materiál s velkou plochou povrchu. Je to tento materiál s velkou plochou povrchu, jenž poskytuje buď sám nebo ve spojení s jinými prvky, jako je hydrogel tvořící absorpční polymer, části s vysokou absorpční kapacitou kapilární sorpce. Jak se zde pojednává, materiály s velkou plochou povrchu jsou popsány, alespoň v jednom ohledu, ve vyjádření své absorpční kapacity kapilární sorpce (měření bez hydrogel tvořícího polymeru, je-li přítomen v dané části, či jakéhokoli volitelného materiálu, obsaženého ve vlastní zásobní absorpční části, jako jsou adheziva, spojovací prostředky atd.). Uznává se, že materiály s velkou plochou povrchu mají kapacity zadržování ve velmi vysokých výškách sání (např. 100 cm a vyšších) . To umožňuje, že materiály s velkou plochou povrchu poskytují jednu nebo obě následující · · 0 • ·· ·· ·· • * * · · · · funkce: i) kapilární dráhu tekutiny do druhých absorbentů jako jsou osmotické absorbenty, a/či ii) dodatečnou absorpční kapacitu. Tudíž, ačkoli mohou být materiály s velkou plochou povrchu popsány z hlediska jejich povrchové plochy na hmotnost či objem, žadatel zde k popisu materiálu s velkou plochou alternativně používá absorpční kapacitu kapilární sorpce, protože absorpční kapacita kapilární sorpce je parametrem výkonu, jenž celkově opatřuje absorpční části pro tento vynález žádoucími schopnostmi sání, k zajištění lepších absorpčních výrobků. Uznává se, že jisté materiály s velkou plochou povrchu, např. skelná mikrovlákna,. samy nebudou vykazovat obzvláště vysokou absorpční kapacitu kapilární sorpce ve všech výškách, zejména velmi vysokých výškách (např. 100 cm a vyšších). Nicméně, tyto materiály mohou poskytovat žádoucí kapilární dráhu tekutiny do hydrogel formujícího absorpčního polymeru či jiných absorbentů, k zajištění žádoucích absorpčních kapacit kapilární sorpce dokonce i v poměrně vysokých výškách.

V zásobních absorpčních částech tohoto vynálezu bude užitečný jakýkoli materiál, mající dostatečnou absorpční kapacitu kapilární sorpce. V tomto ohledu se pojem materiál s velkou plochou povrchu týká jakéhokoli materiálu, jenž sám (t.j. měřeno bez osmotického absorbentů či jakéhokoli jiného volitelného materiálu, jenž tvoří zásobní absorpční část) vykazuje jednu nebo více následujících absorpčních kapacit kapilární sorpce: (I) absorpční kapacitu kapilární sorpce alespoň asi 2 g/g ve výšce sání 100 cm, přednostně alespoň asi 3 g/g, přednostněji alespoň asi 4 g/g, a ještě přednostněji alespoň asi 6 g/g, ve výšce 100 cm; (II) absorpční kapacitu kapilární sorpce ve výšce 35 cm alespoň asi 5 g/g, přednostně alespoň asi 8 g/g, přednostněji alespoň asi 12 g/g; (III) absorpční kapacitu kapilární sorpce ve ·«» · ··♦ • · ♦ · • » • * • · ··* ··· výšce 50 cm alespoň asi 4 g/g, přednostně alespoň asi 7 g/g, přednostněji alespoň asi 9 g/g; (IV) absorpční kapacitu kapilární sorpce ve výšce 140 cm alespoň asi 1 g/g, přednostně alespoň asi 2 g/g, přednostněji alespoň asi 3 g/g, a ještě přednostněji alespoň asi 5 g/g; anebo (V) absorpční kapacitu kapilární sorpce ve výšce 200 cm alespoň asi 1 g/g, přednostně alespoň asi 2 g/g, přednostněji alespoň asi 3 g/g, a ještě přednostněji alespoň asi 5 g/g.

V jednom ztvárnění je materiál s velkou plochou povrchu svou povahou vláknitý (zde dále nazvaný jako vlákna s velkou plochou povrchu), aby poskytl vláknitou síť či matrici, když je spojen s druhým absorbentem jako je hydrogel formující absorpční polymer či jiný osmotický absorpční materiál. Alternativně, a v zejména přednostní podobě, bude materiál s velkou plochou povrchu hydrofilní polymemí pěnou s otevřenou celulární strukturou (zde dále nazývaná jako pěny s velkou plochou povrchu, či obecněji jako polymerní pěny). Tyto materiály jsou podrobněji popsány níže.

Vlákna s velkou plochou povrchu

Vlákna s velkou plochou povrchu, užitečná v tomto vynálezu, obsahují přírodně se vyskytující (upravená či neupravená), stejně jako uměle vyrobená vlákna. Vlákna s velkou plochou povrchu mají plochy povrchu mnohem větší, než vlákna obvykle používaná v absorpčních výrobcích, jako jsou dřevěná buničitá vlákna. Vlákna s velkou plochou povrchu použitá v tomto vynálezu jsou žádoucně hydrofilní. Jak se zde používá, pojem hydrofilní popisuje vlákna či povrchy vláken, jež jsou zvlhčovatelné vodnatými tekutinami (např. vodnatými tělovými tekutinami) ukládanými na těchto vláknech. Hydrofilita a zvlhčovatelnost se typicky definují v souvislosti s úhlem kontaktu a povrchovým napětím tekutin a obsažených tuhých těles. Podrobně o tom pojednává publikace Americké chemické společnosti s názvem Úhel kontaktu, zvlhčovatelnost a adheze, edit. Robert F. Gould (Copywright 1964). Vlákno či jeho povrch se považuje za navlhčený tekutinou (t.j., hydrofilní), když buď úhel kontaktu mezi tekutinou a vláknem, či jeho povrchem, je menší než 90°, či když má tekutina tendenci se po povrchu vlákna spontánně rozptylovat, obě podmínky jsou normálně spolu současné. Tudíž, vlákno či povrch se považuje za hydrofobní, když bude úhel kontaktu větší než 90° a tekutina se na povrchu vlákna spontánně nerozptyluje. Hydrofilní charakter zde užitečných vláken může být vláknům vlastni anebo vlákna mohou být přirozeně hydrofobními vlákny, jež jsou zpracováním učiněná hydrofilními. Materiály a způsoby poskytování hydrofilního charakteru přírodně hydrofobním vláknům jsou dobře známy.

Vlákna s velkou plochou povrchu, zde užitečná, budou mít plochy měrného povrchu kapilárního sání ve stejném rozpětí jako polymerní pěny níže popsané. Typicky jsou však vlákna s velkou plochou povrchu charakterizována ve vyjádření dobře známé plochy povrchu BET.

Vlákna s velkou plochou povrchu, zde užitečná, obsahují skleněná mikrovlákna jako je, například, skelná vlna od Evanite Fiber Corp. (Corwallis, OR). Skleněná mikrovlákna zde užitečná mají typicky průměr vláken ne větší než asi 0,8 μτη, typičtěji od asi 0,1 μιη do asi 0,7 μη. Tato mikrovlákna budou mít povrchové plochy alespoň asi 2 m²/g, přednostně alespoň asi 3 m²/g. Povrchové plochy skleněných mikrovláken budou typicky od asi 2 m²/g do asi 15 m²/g. Příkladná skleněná mikrovlákna jsou od firmy Evanite Fiber Corp. jako skleněná vlákna typu 104, jež mají nominální průměr vlákna asi 0,5 pm. Tato skleněná mikrovlákna mají vypočtenou plochu povrchu asi 3,1 m²/g.

<► »· · • · · * · · · · «·· a·· ··» »·· »· ··

Ještě jedním typem vláken s velkou plochou povrchu zde užitečných jsou rozvlákněná vlákna acetátu celulózy. Tato vlákna (zde dále nazývaná jako fibrety) mají velké plochy povrchu ve vztahu k na celulóze založeným vláknům, běžně používaným v technice absorpčních výrobků. Tyto fibrety mají oblasti s velmi malými průměry, takže jejich šířka velikosti částice je typicky od asi 0,5 do asi 5 μπι. Tyto fibrety mají typicky souhrnné povrchové plochy asi 20 m²/g. Příkladné fibrety zde užitečné jako materiály s velkou plochou povrchu jsou k mání od Hoechst Celanese Corp. (Charlotte, NC, USA), jako Fibrety* acetátu celulózy. K podrobnějšímu pojednání o těchto fibretách, jejich fyzikálních vlastnostech a způsobech jejich výroby, viz. Fibrety acetátové celulózy: Zvlákněná buničina s velkou plochou povrchu, Smith, J.E., Tappi Journal, prosinec 1988, str. 237; a patent US 5 486 410 (Groeger et al.), udělený 23. ledna 1996; jejichž obsah je zde zapracován odkazem.

Kvalifikovaná osoba rozumí, že navíc k těmto vláknům mohou být pro použití zde upravena jiná vlákna, dobře známá v oboru, k zajištění vláken s velkou plochou povrchu. Příkladná vlákna, jež mohou být upravena k dosažení velkých ploch povrchu vyžadovaných tímto vynálezem, popisuje patent US 5 599 335, viz. výše (viz. zejména sloupce 21-24).

Bez ohledu na povahu užitých vláken s velkou plochou povrchu, tato vlákna a ostatní absorpční materiál jako osmotický absorbent, budou před spojením samostatnými materiály. Pojem samostatný zde znamená, že vlákna s velkou plochou povrchu a jiné absorpční materiály jsou každý vytvářeny před tím, než jsou spojeny a formují zásobní absorpční část. Jinými slovy, vlákna s velkou plochou povrchu nejsou tvořena po smíchání s jiným absorbentem (např. hydrogel tvořícím absorpčním polymerem), ani tak není tvořen druhý • · •

v · « · » · »

• · φ · · · ··· <♦· ·»* ♦♦· absorbent zformovaný po spojení s vlákny s velkou plochou povrchu. Spojení oddělených příslušných složek zajišťuje, že vlákna s velkou plochou povrchu budou mít žádoucí morfologii a, co je důležitější, žádoucí povrchovou plochu.

Polymerní pěny s velkou plochou povrchu

Polymerní pěny s velkou plochou povrchu, zde užitečné, jsou popsány v některých zřetelích níže, s ohledem na své fyzikální vlastnosti. Ke změření některých těchto vlastností je nutné provést analýzu na pěně v plošné podobě. Tedy, do té míry jak se pěna používá v částicové podobě a je připravena z dříve zformované vrstvy, bude měření fyzikální vlastnosti prováděno na plošné pěně (t.j. před vytvořením částic). Kde je pěna tvořena na místě do částic (či kuliček) při postupu polymerace, pro účely provedení těchto měření může být do vrstvy zformována podobná pěna (z hlediska chemického složení, velikosti buněk, poměru voda/olej atd.).

Polymerní pěny s velkou plochou povrchu užitečné v zásobních absorpčních částech s vysokým kapilárním sáním tohoto vynálezu jsou v oboru známy. Zejména přednostní pěny jsou ty získané polymerováním emulze s vysokou vnitřní fází vody v oleji, jako ty, jež popisuje patent US 5 387 207 a patent US 5 650 022. Jiné zvláště přednostní polymerní pěny jsou podrobněji popsány ve společně projednávaných: patentové přihlášce US poř. č. : ....... podané .... března 1998 (T.

DesMarais et al.), s názvem Polymerní pěnové materiály s vysokým sáním (Věc P&G č. ...); a patentové přihlášce US poř. č.: ....... podané .... března 1998 (T. DesMarais et al.), s názvem Absorpční materiály pro rozdělování vodnatých tekutin (Věc P&G č. ...), jejichž popis je zde zapracován odkazem (specifické přednostní pěny popsané v jedné či obou ·· ·· » * ♦ « » · · i ř · « I » * # <

• · ♦· • «-» ♦ • «· těchto přihláškách jsou níže popsány v části Příklady).

Polymerní pěny zde užitečné jsou ty, které mají poměrně otevřenou celulární strukturu. To znamená, že mnoho jednotlivých buněk této pěny je v nebráněném spojení se sousedními buňkami. Buňky v těchto poměrně celulárně otevřených pěnových strukturách mají mezibuněčné otvory či okénka, jež jsou dost velká, že umožňují pohotový přesun tekutiny z jedné buňky do druhé uvnitř pěnové struktury.

Tyto poměrně celulárně otevřené pěnové struktury mají celkově retikulovaný (síťový) charakter, s jednotlivými buňkami vymezenými množstvím vzájemně spojených, trojrozměrně rozvětvených sítí. Prameny polymerního materiálu tvořící tyto větvené sítě můžeme nazývat vzpěrami.

předloženého vynálezu bude materiál alespoň asi 80 %

Pro účely mít nejpřednostnější pěnový buněk v pěnové struktuře s velikostí alespoň 1 mikronu v tekutém spojení s alespoň jednou sousední buňkou.

Navíc k tomu, že jsou celulárně otevřené, tyto polymerní pěny jsou dostatečně hydrofilní a umožňují pěně pohlcovat vodnaté tekutiny. Vnitřní povrchy pěnových struktur jsou učiněny hydrofilními pomocí reziduálních hydrofilizujících aktivních povrchových činidel, zbylých v pěnové struktuře po polymeraci, či vybranými postupy zpracování pěny po provedení polymerace, jak je zde dále popsáno.

Rozsah, v němž jsou tyto polymerní pěny hydrofilní, může být kvantifikován adhezním napětím, vyvíjeným když jsou v kontaktu s absorbovatelnou zkušební tekutinou. Adhezní napětí vyvíjené těmito pěnami může být experimentálně určeno použitím způsobu, kde je váhový příjem či zádrž zkušební tekutiny, např. syntetické moči, měřen pro vzorek známých rozměrů a plochy měrného povrchu kapilárního sání. Tento postup je podrobněji popsán v části Testovací způsoby » * • «« * ·♦« • ♦ patentu US 5 387 207, níže. Pěny užitečné jako materiály s velkou plochou povrchu v tomto vynálezu jsou obecně ty, jež vykazují hodnotu adhezního napětí od asi 150 do asi 65CT⁵ newtonů/cm, přednostněji od asi 200 do asi 650”⁵ newtonů/cm, jak je určeno kapilární absorpcí syntetické moči mající povrchové napětí 650'⁵+50”⁵ newtonů/cm.

Zde užitečné polymerní pěny se přednostně vyrábějí v podobě složených (t.j., nerozházených) polymerních pěn, jež při kontaktu s vodnatými tekutinami tyto pohlcují a rozšiřují se, když absorbované množství snižuje spojený kapilární tlak plus omezující tlak pod expanzní tlak (popsáno níže) dané pěny. Tyto složené polymerní pěny se obvykle získávají vytlačením ven vodní fáze z polymerované pěny HIPE stlačovacími silami a/nebo tepelným sušením a/nebo vakuovým odvodněním. Po stlačení a/nebo tepelném sušení/vakuovém odvodnění, jsou tyto polymerní pěny ve složeném, či neroztaženém stavu.

Celulární struktura vzorové složené pěny HIPE, z níž byla vytlačena voda stlačením, je uvedena na mikrosnímku Obr. 3 a 4 v patentu US 5 650 222, o čemž bylo pojednáno výše. Jak znázorňují tyto obrázky, celulární struktura této pěny je deformovaná, zejména ve srovnání s roztaženými strukturami pěny HIPE, zobrazenými na Obr. 1 a 2 patentu '222. Jak je též vidět na Obr. 3 a 4 patentu '222, prázdné prostory či póry (tmavé plochy) ve struktuře složené pěny byly zploštěny nebo protaženy. (Poznamenává se, že pěny uvedené v patentu '222 jsou v plošné podobě; jak pojednáno níže, ačkoli plošné formy pěny jsou zde užitečné, v jednom přednostním ztvárnění je pěna v podobě částic.) Celulární struktura další od HIPE odvozené pěny (ve svém roztaženém stavu), zde užitečná, je zde uvedena na Obr. 3 a 4. Příprava této částicové pěny a příbuzných pěn je zde popsána v Příkladech 2 až 4, a tyto • ♦♦ * ··· ··>

pěny s velmi velkou plochou povrchu jsou popsány podrobněji ve společně projednávaných: patentové přihlášce US poř. č. :

......, podané .... března 1998 (T.A. DesMarais et al.), s názvem Polymerní pěnové materiály s vysokým sáním (Věc

P&G č. ...); a patentové přihlášce US poř. č.: ....... podané

.... března 1998 (T.A. DesMarais et al.), s názvem Absorpční materiály pro rozdělování vodnatých tekutin (Věc P&G č. ...), jejichž popis je zde zapracován odkazem.

Po stlačení a/nebo tepelném sušení/vakuovém odvodnění, se může zhroucená (složená) polymerová pěna opět rozšiřovat (reexpandovat), když je namočena vodnatými tekutinami. Kupodivu, tyto polymerní pěny zůstávají v tomto složeném, či nerozšířeném, stavu po značnou dobu, např. nejméně asi 1 rok. Věří se, že schopnost těchto polymerových pěn setrvat v tomto složeném/nerozšířeném stavu je důsledkem kapilárních sil, a zejména kapilárních tlaků vyvíjených uvnitř pěnové struktury. Jak se zde užívá, pojem kapilární tlaky se týká tlakového rozdílu napříč tekutého/vzduchového rozhraní v důsledku zakřivení menisku uvnitř úzkých omezení pórů v dané pěně. (Viz. Chatterjee, Absorpčnost, Textile Science and Technology, Svazek 7, 1985, str. 36.).

Po stlačení a/nebo tepelném sušení/vakuovém odvodnění do praktického rozsahu, mají tyto polymerní pěny zbytkovou vodu obsahující jak vodu hydratace sdruženou s hydroskopickou, hydratovanou solí v sobě, tak rovněž volnou vodu pohlcenou uvnitř pěny. Má se za to, že je to tato reziduální voda (s pomocí hydratovaných solí), jež vyvíjí kapilární tlaky na výslednou složenou (či zhroucenou, pozn. překl.) pěnovou strukturu. Složené polymerní pěny tohoto vynálezu mohou mít obsah reziduální vody alespoň asi 4 %, typicky od 4 do asi 40 % hmotnosti pěny, když je skladována za okolních podmínek 22 °C a 50 % relativní vlhkosti. Přednostní složené

4 4 4	4 • ·	* ·
	4*4	•
	4 * •	• • 4« ·	>4

j:

polymemí pěny mají obsah reziduální vody od asi 5 do asi 30% hmotnosti dané pěny.

Klíčovým parametrem těchto pěn je jejich skelná přechodová teplota (Tg). Tg představuje středový bod přechodu mezi skelnými a gumovitými (elastickými) stavy polymeru. Pěny, které mají vyšší Tg než je teplota použiti, mohou být velmi pevné, ale budou též tuhé a potenciálně náchylné k přetržení. Takovým pěnám také typicky dlouho trvá zotavení se do rozšířeného stavu, když jsou navlhčeny vodnatými tekutinami při teplotách chladnějších než T_g polymeru, potom co byly přechovávány ve složeném stavu po delší období. Žádoucí kombinace mechanických vlastností, zejména pevnosti a objemové pružnosti, typicky činí nezbytným dosti selektivní rozmezí typů a úrovní monomerů k dosažení těchto žádoucích vlastností.

U pěn užitečných v tomto vynálezu by hodnota Tg měla být tak nízká jak je to jen možné, pokud bude mít pěna přijatelnou pevnost v uživatelských teplotách. Podle toho jsou, jak jen to je možné, vybírány monomery, jež poskytují odpovídající homopolymery mající nižší hodnoty Tg. Bylo zjištěno, že délka řetězu alkylové skupiny na akrylátových a metakrylátových komonomerech může být delší, než by bylo očekáváno od Tg homologické homopolymerové řady. Konkrétně bylo zjištěno, že homologické řady alkylakrylátových nebo metakrylátových homopolymerů mají minimální Tg při délce řetězu 8 uhlíkových atomů. V protikladu k tomu, minimální Tg kopolymerů tohoto vynálezu se vyskytuje při délce řetězu asi 12 uhlíkových atomů. (Ačkoli na místo alkylakrylátů a metakrylátů mohou být použity alkylem substituované styrenmonomery, jejich použitelnost je v současnosti výjimečně omezená).

• «

Tvar skelné přechodové oblasti polymeru může být též důležitý, t.j. zda je úzký nebo široký, jako funkce teploty. Tento tvar skelné přechodové oblasti je zejména důležitý tam, kde uživatelská teplota (obvykle okolní nebo tělová teplota) polymeru je v anebo blízká příslušné Tg. Například, širší přechodový region může znamenat neukončený přechod při uživatelské teplotě. Typicky, pokud bude přechod neúplný při uživatelské teplotě, polymer bude vykazovat větší tuhost a bude méně objemově pružný. Podle toho, pokud bude přechod ukončen při uživatelské teplotě, pak bude polymer při navlhčení vodnatými tekutinami vykazovat rychlejší návrat do původního stavu ze stlačení. Podle toho je žádoucí řídit Tg a šířku přechodové oblasti polymeru, aby se dosáhlo žádoucích mechanických vlastností. Obecně se upřednostňuje, aby Tg daného polymeru byla alespoň asi o 10 °C nižší než uživatelská teplota. (Tg a šířka přechodové oblasti jsou odvozeny od tangenty úbytku verš. křivka teploty z měření dynamické mechanické analýzy (DMA.), jak je to popsáno v části Testovací způsoby v patentu US 5 650 222.

Ač byly materiály s velkou plochou povrchu obecně popsány vzhledem k jejich absorpční kapacitě kapilární sorpce, polymerní pěny s velkou plochou povrchu, zde užitečné, mohou být také popsány z hlediska jejich plochy měrného povrchu kapilárního sání (zde dále jako CSSSA). Obecně je CSSSA je mírou povrchové plochy přístupné testovací tekutině polymerní sítě formující konkrétní pěnu na jednotku hmotnosti objemného pěnového materiálu (polymerní strukturální materiál plus tuhý reziduální materiál). Plocha měrného povrchu kapilárního sání je určována jak rozměry celulárních jednotek v pěně, tak hustotou polymeru, a je tedy způsobem kvantifikace úplné velikosti tuhé plochy, jíž poskytuje pěnová síť v rozsahu, v němž se tato plocha podílí »9 ··*· • 99

99 na schopnosti absorpce. Pro účely charakterizování zde užitečných pěn se CSSSA měří na vrstvě dotyčného materiálu, i když má pěna podobu částic při zapracování do zásobní absorpční části.

CSSSA pěny je zejména důležitá pro to, zda daná pěna poskytne žádoucí kapilární sání k užití ve výrobě zásobních absorpčních výrobků tohoto vynálezu. Je to proto, že kapilární tlak vyvíjený uvnitř pěnové struktury je úměrný k ploše měrného povrchu kapilárního sání. Navíc, CSSSA je relevantní pro to, zda jsou uvnitř pěnové struktury vyvíjeny adekvátní kapilární tlaky k jejímu udržování ve složeném stavu, než bude navlhčena vodnými tekutinami. Předpokládaje, že jiné faktory, jako je hustota pěny a adhezní napětí, jsou konstantní, znamená to, že když se hodnota CSSSA zvyšuje (či snižuje), kapilární tlak uvnitř pěnové struktury se rovněž úměrně zvyšuje (snižuje).

Pro účely tohoto vynálezu se CSSSA stanovuje změřením velikosti kapilárního příjmu tekutiny s nízkým povrchovým napětím (např. ethanolu), k němuž dochází uvnitř vzorku pěny známé hmotnosti a rozměrů. Podrobný popis tohoto postupu pro určování plochy měrného povrchu pěny je uveden v části Testovací způsoby patentu US 5 387 207, zde zapracované odkazem. Pro určování hodnoty CSSSA může být též použit jakýkoli jiný, alternativní rozumný způsob.

Složené absorpční polymerové pěny tohoto vynálezu, užitečné jako absorbenty, jsou ty, jež mají CSSSA nejméně asi 3 m²/g. Typicky je CSSSA v rozmezí od asi 3 do asi 30 m²/g, přednostně od asi 4 do asi 17 m²/g, a nejpřednostněji od asi 5 do asi 15 m²/g. Pěny mající takové hodnoty CSSSA (s hustotami v roztaženém stavu od asi 0,010 do asi 0,033 g/cm³) budou mít zvláště žádoucí rovnováhu absorpční kapacity, zadržování tekutin a prosakování tekutin nebo rozdělovačích charakterisφ ·*»· tik pro vodnaté tekutiny jako je například moč. Navíc, pěny mající takové CSSSA mohou vyvíjet dostatečný kapilární tlak k udržování dané pěny v jejích složeném, neroztaženém stavu, dokud nebude navlhčena těmito vodnatými tekutinami.

Jak je pojednáno výše, u zejména přednostních skládacích polymerních pěn, jsou v jejich složeném stavu kapilární tlaky vyvíjené uvnitř pěnové struktury alespoň se rovnající silám vyvíjeným elastickým zotavováním se do původního stavu či modulem stlačeného polymeru. Jinými slovy, kapilární tlak nutný k udržování složené pěny poměrně tenkou je stanoven převládající silou vyvíjenou stlačenou polymerní pěnou, když se snaží skočit zpátky. Tendence elastického návratu do původního stavu polymerních pěn může být odhadována z pokusů testů pnutí/roztažení, kde je roztažená pěna stlačena na asi 17 % své původní, roztažené tloušťky, a pak je udržována v tomto stlačeném stavu, dokud se nezměří hodnota uvolněného pnutí. Alternativně a pro účely tohoto vynálezu se hodnota uvolněného pnutí odhaduje z měření na polymerní pěně v jejím složeném stavu, když je v kontaktu s vodnatými tekutinami, např. vodou. Tato alternativní hodnota uvolněného pnutí se zde dále nazývá roztahovacím tlakem pěny. Roztahovací tlak u složených polymerních pěn předloženého vynálezu je asi 50 kPa nebo menší a typicky je od asi 7 do asi 40 kPa. Podrobný popis postupu k odhadování roztahovacího tlaku pěn je uveden v části Testovací způsoby v patentu US 5 387 207.

Ještě jednou, důležitou vlastností polymerních pěn s velkou plochou povrchu, užitečných v tomto vynálezu, je jejich volná absorpční kapacita. Volná absorpční kapacita (či FAC) je celkové množství zkušební tekutiny (syntetické moči), jež bude daný vzorek pěny absorbovat do své celulární struktury na jednotku hmotnosti tuhého materiálu ve vzorku. Aby byly zejména užitečné v zásobních absorpčních částech ·· ·· · 9

9 · * · · · · · <· ·* tohoto vynálezu, polymerní pěny by měly mít volnou absorpční kapacitu od asi 30 do asi 100 ml, přednostně od asi 30 do asi 75 ml umělé moči na gram suchého pěnového materiálu. Postup pro určení volné absorpční kapacity je později popsán v části Testovací způsoby patentu US 5 650 222.

Při vystavení vodnatým tekutinám se přednostní složené polymerní pěny rozšiřují (roztahují) a pohlcují je. Polymerní pleny ve svém rozšířeném stavu pohlcují více tekutiny než většina jiných pěn. Faktor rozšíření těchto pěn je alespoň asi 4X, t.j. tloušťka pěny v jejím rozšířeném stavu je alespoň asi 4 krát větší než tloušťka pěny v jejím složeném stavu. Složené pěny vynálezu mají přednostně faktor rozšíření v rozpětí od asi 4X do asi 15X, přednostně od asi 5X do asi 10X.

Pro účely tohoto vynálezu může být vzájemný vztah mezi rozšířenou a složenou tloušťkou pro stlačitelně odvodněné pěny empiricky předvídán z následující rovnice:

tloušťka = tloušťka x ((0,133 x poměr W:0) +2 rozšířená složená v níž:

tloušťka rozšířená = je tloušťka pěny v jejím rozšířeném stavu, tloušťka složená = je tloušťka pěny v jejím složeném stavu, poměr W:O = je poměr vody k oleji HIPE, ze které je daná pěna vyrobena. Takto bude typická polymerní pěna vyrobená z emulze s poměrem vody k oleji 60:1 mít očekávaný faktor rozšíření 8,0, t.j. roztaženou šířku 8 x větší než je složená tloušťka dané pěny. Postup měření faktoru rozšíření je potom popsán v části Testovací způsoby patentu US 5 650 222.

Důležitým, mechanickým charakteristickým rysem polymerních pěn s velkou plochou povrchu tohoto vynálezu, je jejich pevnost v jejich rozšířeném stavu, jak je stanovena jejich odolností vůči odchýlení (či průhybu) stlačením (RTCD). RTCD vykazovaná pěnami zde je funkcí modulu polymeru, stejně jako hustoty a struktury sítě pěny. Modul polymeru je zase stanoven: a) složením polymeru, b) podmínkami, za nichž je pěna polymerována (například, úplnost dosažené polymerace, zejména s ohledem na zesítění) a, c) mírou, do níž je polymer plastikován (změkčen) reziduálním materiálem, například, emulgátory, jež zůstanou v pěnové struktuře po zpracování.

Aby byly užitečné jako absorpční část s velkou plochou povrchu v absorpčních výrobcích tohoto vynálezu, polymerní pěny by měly být vhodně odolné vůči deformaci či stlačení silami, kterým čelí při použití. Pěny bez dostatečné pevnosti z hlediska RTCD mohou poskytovat žádoucí kapacitu kapilárního sání za podmínek bez zatížení, ale nebudou tyto kapacity zajišťovat za stlačovacího napětí (deformace) působeného pohybem a činností uživatele výrobků, jež obsahují tuto pěnu.

RTCD vykazovaná polymerními pěnami užitečnými v tomto vynálezu může být kvantifikována stanovením velikosti deformace tvořené ve vzorku nasycené pěny, udržovaného za určitého omezujícího tlaku ve specifikované teplotě a čase. Způsob provádění tohoto konkrétního druhu testu je potom popsán v části Testovací způsoby patentu US 5 650 222. Pěny zde užitečné budou přednostně vykazovat hodnotu RTCD takovou, že omezující tlak 5,1 kPa produkuje deformaci typicky asi 90 %, či menší, stlačení struktury pěny, když byla nasycena do své volné absorpční kapacity syntetickou močí s povrchovým napětím 65O^-5+50^-5 newtonů/cm. Přednostně bude tato deformace produkovaná za těchto podmínek v rozmezí od asi 1 do asi 90 %, přednostně od asi 1 do asi 25 %, přednostněji od asi 2 do asi 10 %, a ještě přednostněji od asi 2 do asi 5%.

• *

• 4444 • 4 • 444	4 4 4 4 4	4 ·
	4 4
	4	4
		4*4	44

• 4 * · *

4 4

4 · • 4 44

Polymerní pěny s velkou plochou povrchu zde užitečné mohou být též popsány z hlediska jejich svislé výšky zádrže či sorpce (zde dále VHSH). Výška VHSH v X % je výška v cm, kde je v pěně zadržováno X % kapacity v O cm (či FAC) . Typická důležitá hodnota je VHSH v 90%, ač X může mít v zásadě jakoukoli hodnotu. Ze zkušenosti těchto vynálezců je nejvíce opakovatelná míra pro VHSH dosažena při X = 90 %. Kvalifikovanému v oboru je zřejmé, že tato hodnota jediného bodu nevyjadřuje úplně tvar křivky získané ve vynesených hodnotách kapacita verš. výška. Jediný bod však slouží jako praktický bod srovnání pro zde užitečné pěny. V tomto ohledu budou mít pěny typicky rovnovážný stav 90 % VHSH alespoň asi 20 cm, přednostně alespoň asi 40 cm, přednostněji alespoň asi 60 cm, ještě přednostněji alespoň asi 70 cm, a ještě přednostněji alespoň asi 80 cm. Přednostní polymerní pěny budou mít typicky 90% VHSH od asi 20 do asi 90 cm, typičtěji od asi 60 do asi 90 cm, typičtěji od asi 70 do asi 90 cm, ještě typičtěji od asi 80 do asi 90 cm. Způsob pro měření 90% VHSH je podrobně popsán v části Testovací způsoby níže. Jak je naznačeno, tam kde je polymerní pěna s velkou plochou povrchu v částicové podobě ve spojení s jiným absorpčním materiálem, jako je osmotický absorbent, se 90 % VHSH měří na odpovídající pěně v plošné podobě (t.j. před formováním částic). Tam, kde je pěna během postupu polymerace formována do částic (či kuliček), pro ohodnocení 90% VHSH pěny může být do plošné podoby (vrstev) zformována podobná pěna.

Puňky pěny a zejména ty, jež jsou formovány polymeraci monomer obsahující olejové fáze, jež obklopuje kapičky vodní fáze relativně bez monomeru, budou často v podstatě sférického (kulovitého) tvaru. Velikost či průměr těchto kulovitých buněk je běžně používaný parametr pro charakterizování pěn celkově. Protože buňky v daném vzorku polymerní pěny • ♦··· ·

• ·0*

0 · • 0 ««0 00« k 00

0 t «0 0 0 0 < 0 0 0 » 00 nebudou nutně přibližně stejné velikosti, bude často stanovena průměrná velikost buňky, t.j. průměr průměrné buňky.

K určení velikosti průměrných buněk pěn je k dispozici množství technik. Neužitečnější technika určování velikosti buněk v pěnách však obsahuje jednoduché měření, založené na skenování vzorku pěny elektronové mikrofotografie.

Měření zde poskytnutá jsou založena na číselné velikosti průměrné buňky v jejím rozšířeném stavu, např. jak je to znázorněno na Obr. 1 v patentu US 5 650 222. Pěny užitečné v souladu s tímto vynálezem budou mít přednostně průměrnou velikost buňky asi 80 μ nebo menší a typicky od asi 5 do asi 50 μ.

Hustota pěny (t.j. v gramech pěny na krychlový centimetr objemu pěny ve vzduchu) je zde specifikována na suchém základě. Při výpočtu a vyjadřování hustoty pěny se nebere ohled na množství absorbovaného, ve vodě rozpustného zbytkového materiálu jako např. reziduálních solí a tekutiny zbylých v pěně, například po polymerací HIPE, mytí a/nebo hydrofilizaci. Hustota pěny však obsahuje jiné ve vodě nerozpustné materiály, jako emulgátory přítomné v polymerované pěně. Tyto zbytkové materiály ve skutečnosti přispívají významnou hmotností do pěnového materiálu.

K měření hustoty pěny může být použito jakékoli vhodné gravimetrické metody (způsobu), jež zajistí stanovení hmotnosti tuhého materiálu pěny na jednotku objemu struktury pěny. Například, gravimetrický postup ASTM, podrobněji popsaný v části Testovací způsoby v patentu US 5 387 207 (Dyer et al.), udělený 7. února 1995, viz výše, je jedním způsobem, jenž může být použit k určování hustoty. Ve svém složeném stavu mají polymerní pěny užitečné v tomto vynálezu hodnoty hustoty (bez jakýchkoli reziduálních solí nebo vody) • ···· a ·· · ♦· · • »·· · • fc · · • · · fcfc fc fcfcfc »·· * • fc fcfc • · · · • · · fc • fcfc · • fcfc · fcfc fcfc suché báze v rozpětí od asi 0,1 do asi 0,2 g/cm³, přednostně od asi 0,11 do asi 0,19 g/cm³, a nejpřednostněji od asi 0,12 do asi 0,17 mg/cm³. Ve svém roztaženém stavu mají polymerní pěny užitečné v tomto vynálezu hodnoty hustoty suché báze v rozpětí od asi 0,01 do asi 0, 033 g/cm³, přednostně od asi 0,013 do asi 0,033 g/cm³.

Vertikální prosakování, t.j. prosakování tekutiny ve směru opačném ke gravitační síle, je žádoucím atributem výkonu polymerních pěn zde užitečných. Pro účely tohoto vynálezu odráží míra svislého průsaku propustnost materiálu a tak jeho schopnost dodávat tekutinu jiné absorpční části jako je hydrogel tvořící absorpční polymer anebo jiný osmotický absorbent.

Míra vertikální prosakování je určena měřením času potřebného k tomu, aby obarvená zkušební tekutina (např. umělá moč) z nádržky prosákla do vertikální vzdálenosti 5 cm skrze testovaný proužek pěny stanovené velikosti. Tento test vertikálního prosakování je popsán v části Testovací způsoby patentu US 5 387 207, ale provádí se za teploty 31 °C, namísto 37 °C. Aby byly obzvláště užitečné v absorpčních částech pro absorbování moči, pěny zde užitečné budou přednostně nasakovat syntetickou moč (650~⁵ newtonů + 5CT⁵ newtonů/cm) do výšky 5 cm v ne více než asi 15 minutách. Přednostněji, přednostní pěnové absorpční části tohoto vynálezu prosakují syntetickou moč do výšky 5 cm za ne více než asi 10 minut.

Testy absorpční kapacity vertikálního průsaku měří množství testovací tekutiny na gram absorpční pěny, jež je zadržována uvnitř 2,54 cm velké vertikální části stejného vzorku pěny standardní velikosti, použitého v testu svislého prosakování. Toto určení se obecně dělá potom, co bylo vzorku umožněno vertikálně nasáknout zkušební tekutinu do vyrovnaného stavu (např. po asi 18 hodinách). Jako test vertikálního

··· ··· ··

prosakování, je test absorpční kapacity vertikálního průsaku podrobněji popsán v části Testovacích způsobů patentu US 5 387 207 (Dyer et al.), uděleném 7. února 1995, viz. výše. Vysoké absorpční kapacity vertikálního prosakování ve velkých výškách jsou teoreticky ekvivalentní vysokým absorpčním kapacitám kapilární sorpce ve velkých výškách. Protože je plošná podoba pěn zde užitečných upravitelná na dřívější test a ten se provádí snadněji a levně, údaje z předchozího testu jsou doporučeny jako prostředek pro charakterizování tohoto důležitého parametru pěn tohoto vynálezu.

Ačkoli pěny s velkým kapilárním sáním mohou mít plošnou podobu při spojení s jiným absorbentem jako je osmotický materiál (například, hydrogel tvořící absorpční polymer), v zejména přednostním ztvárnění bude polymerní pěna v podobě částic a bude smíchána s částicemi hydrogel tvořícího polymeru, takto poskytujíce směs. To jest, ačkoli pěna může být původně vyrobena v plošné podobě, tyto vrstvy mohou být zpracovány k zajištění částic pěny, jež jsou pak spojeny s hydrogelujícím polymerem. Jak je pojednáno výše, pěny zde užitečné a postupy jejich výroby jsou podrobně popsány v patentu US 5 387 207, v patentu US 5 650 222, ve společně projednávaných: patentové přihlášce US poř. č. : .......

podané .... března 1998 (T.A. DesMarais et al.), s názvem

Polymerní pěnové materiály s vysokým sáním (Věc P&G č.

... ) ; a v patentové přihlášce US poř. č.: ......, podané ....

března 1998 (T.A. DesMarais et al.), s názvem Absorpční materiály pro rozdělování vodnatých tekutin (Věc P&G č.

...). Pěnové částice mohou být připraveny nejprve zformováním vrstvy pěny podle učení těchto odkazů a následným mechanickým zpracováním pěny k zajištění částic (například rozmělněním, řezáním, sekáním) žádoucího rozměru. Pěnové částice mohou být alternativně připraveny přímo z emulze v podobě polymerních • · mikrokuliček, jak to popisuje patent US 5 653 922, udělený 5. srpna 1997 (Li et al.) , a patent US 5 583 162, udělený 10. prosince 1966 (Li et al.), jež jsou zde zapracovány odkazem. Níže je podrobněji pojednáno o specifických konkrétních podobách výroby směsí polymemí pěny a hydrogel formujícího polymeru.

Žadatelé rovněž zjistili, že pěny s plochou velkého povrchu mohou volitelně obsahovat tekutinu k zajištění zvýšeného přenosu moči do jiného absorpčního či osmotického materiálu zásobní absorpční části. Tekutina před navlhčením částečně plní polymemí pěnu a, bez přání být vázáni konkrétní teorií, zvyšuje míru zádrže pěny. Ideálně by polymemí pěna obsahující tekutinu (y) před zvlhčením měla být stabilní k její(jich) přechovávání, s dostatečně nízkou aktivitou vody, aby se bránilo mikrobiálnímu růstu, ztrátě vody odpařováním, bránilo jejímu vytékání během času ven z pěny. K zajištění absorpčního výkonu může být použita voda, ale sama nemusí splňovat další požadavky.

Hydrogel formující absorpční polymery

Zásobní absorpční části předloženého vynálezu přednostně dále obsahují alespoň jeden hydrogel formující absorpční polymer (též zvaný hydrogel formujícím polymerem). Hydrogel formující polymery, užitečné v tomto vynálezu, obsahují rozmanitost ve vodě nerozpustných, ale vodou nabobtnávajících polymerů, schopných pohlcovat velká množství tekutin. Takové hydrogel formující polymery jsou v oboru dobře známé a jakýkoli z těchto materiálů je užitečný v absorpčních částech s vysokým kapilárním sáním předloženého vynálezu.

Hydrogel formující absorpční polymery jsou také běžně známé jako hydrokoloidy nebo superabsorpční materiály a • · mohou obsahovat polysacharidy jako je karboxymethylový škrob, karboxymethylcelulózu a hydroxypropylcelulózu; nejontové typy jako je polyvinylalkohol a polyvinylethery; kationtové typy jako polyvinylpyridin, polyvinylmorfolinion, a N,N-dimethylaminoethyl či N,N-diethylaminopropylakryláty a metakryláty, a jejich příslušné kvartérní soli. Hydrogel tvořící absorpční polymery, užitečné v tomto vynálezu, mají typicky mnohonásobnost aniontových funkčních skupin, jako jsou kyselina sulfonová a typičtěji karboxylové skupiny. Příklady polymerů vhodných pro použití zde obsahují ty, které jsou připravovány z polymerovatelných, nenasycených, kyselinu obsahujících monomerů. Tudíž, tyto monomery obsahují olefinicky nenasycené kyseliny a anhydridy, jež obsahují alespoň jeden uhlík do uhlíkové olefinické dvojité vazby. Konkrétněji, tyto monomery mohou být voleny z olefinicky nenasycených karboxylových kyselin a kyselých anhydridů, olefinicky nenasycených kyselin sulfonových, a jejich směsí. Jak je uvedeno výše, povaha hydrogel formujícího absorpčního polymeru není pro části tohoto vynálezu kritická. Nicméně, výběr optimálního polymerního materiálu může zlepšit výkonnostní charakteristiku těchto částí. Následující popis popisuje přednostní vlastnosti zde užitečných absorpčních polymerů. Tyto vlastnosti by neměly být vykládány jako omezující, spíše pouze naznačují pokrok, jenž nastal v oboru absorpčních polymerů během několika posledních let.

Při přípravě hydrogel formujících absorpčních polymerů zde mohou být rovněž obsaženy některé nekyselé monomery, obvykle v malých množstvích. Tyto nekyselé monomery mohou obsahovat, například, ve vodě rozpustné či ve vodě rozptylovatelné estery kyselinu obsahujících monomerů, stejně jako monomery vůbec neobsahující žádnou skupinu kyseliny karboxylové či sulfonové. Volitelné nekyselé monomery tak • · • · ·· mohou obsahovat monomery obsahující následující typy funkčních skupin: estery kyseliny karboxylové či kyseliny sulfonové, hydroxylové skupiny, amidové skupiny, aminové skupiny, nitrilové skupiny, skupiny kvartérních amoniových solí, arylové skupiny (např. fenylové skupiny jako jsou ty odvozené od styrenmonomeru). Tyto nekyselé monomery jsou dobře známé materiály a jsou podrobněji popsány, například, v patentu US 4 076 663, (Masuda et al.), uděleném 28. února, 1978; a v patentu US 4 062 817, (Westerman) , uděleném 13. prosince, 1977; jež jsou zde oba zapracovány odkazem.

Monomery olefinicky nenasycené kyseliny karboxylové a anhydridu kyseliny karboxylové obsahují kyseliny akrylové, jež představuje sama kyselina akrylová, methakrylová kyselina, ethakrylová kyselina, α-chlorakrylová kyselina, akyanoakrylová kyselina, β-methylakrylová kyselina (kyselina krotonová), α-fenylakrylová kyselina, β-akryloxypropionová kyselina, kyselina sorbová, kyselina α-chlorsorbová, kyselina angeliková, kyselina skořicová, kyselina p-chloroskořicová, kyselina β-sterylakrylová, kyselina itakonová, kyselina citrakonová, kyselina mesakonová, kyselina glutakonová, kyselina cis-akonitová, kyselina malejová, kyselina fumarová, trikarboxyethylen a anhydrid kyseliny malejnové.

Monomery olefinicky nenasycené kyseliny sulfonové kyseliny obsahují alifatické či aromatické vinylsulfonové kyseliny jako je kyselina vinylsulfonová, kyselina allylsulfonová, kyselina vinyltoluensulfonová a kyselina styrensulfonová; akrylová a methakrylová sulfonová kyselina jako sulfoethylakrylát, sulfoethylmethakrylát, sulfopropylakrylát, sulfopropylmethakrylát, kyselina 2-hydroxy-3-methakryloxypropylsulfonová a kyselina 2-akrylamid-2-methylpropan sulfonová.

• · · · • 99 • · · · • ♦ · · • 9 · ·

9 9 9

9 9 9

9 99

Přednostní hydrogel tvořící absorpční polymery, k užití v tomto vynálezu, obsahují karboxylové skupiny. Tyto polymery obsahují hydrolyzované škrobové-akrylonitrové roubované kopolymery (směsné polymery), částečně neutralizované hydrolyzované škrobové-akrylonitrilové roubované kopolymery, roubované kopolymery škrob-kyselina akrylová, částečně neutralizované roubované kopolymery škrob-kyselina akrylová, zmýdelněné kopolymery vinylacetát-ester kyseliny akrylové, hydrolyzované akrylonitrilové či akrylamidové kopolymery, nepatrně mřížkově zesítěné polymery jakéhokoli z předchozích kopolymerů, částečně neutralizovanou kyselinu polyakrylovou, a nepatrně mřížkově zesítěné polymery částečně neutralizované kyseliny polyakrylové. Tyto polymery mohou být použity buď jednotlivě anebo v podobě směsi dvou nebo více různých polymerů. Příklady těchto polymerních materiálů jsou popsány v patentu US 3 661 875, v patentu US 4 076 663, v patentu US 4 093 776, v patentu US 4 666 983 a v patentu US 4 734 478.

Nejpřednostnější polymerní materiály k použití při výrobě hydrogel formujících polymerů jsou nepatrně mřížkově zesítěné polymery částečně neutralizovaných polyakrylových kyselin a jejich škrobové deriváty. Nejpřednostněji hydrogel formující absorpční polymery obsahují od asi 50 do asi 95 %, přednostně asi 75 %, neutralizované, nepatrně mřížkově zesítěné polyakrylové kyseliny (t.j. póly(sodiumakrylát/kyselina akrylová)). Mřížkové zesítění činí polymer v podstatě ve vodě nerozpustným a, částečně, určuje pohlcovací kapacitu a charakteristiku získatelného polymerního obsahu hydrogel formujících polymerů. Postupy pro mřížkové zesítění těchto polymerů a pro ně typické zesíťovací prostředky jsou popsány podrobněji v patentu US 4 076 663.

Ačkoli je hydrogel formující absorpční polymer přednostně jednoho typu (t.j. homogenní), v předloženém vynálezu mohou • 0 být použity směsi polymerů. Např. zde mohou být užity směsi roubovaných kopolymerů škrob-akrylová kyselina a nepatrně mřížkově zesítěné polymery částečně neutralizované kyseliny polyakrylové.

Hydrogel formující polymerní složka může být též v podobě směsi smíšeného lože iontové výměny, obsahující katexový hydrogel formující absorpční polymer a anexový hydrogel formující absorpční polymer. Takováto smíšená lože iontové výměny popisuje, například, patentová přihláška US poř. č.......... podaná 7. ledna 1988 (Hird et al.) (Věc P&G

č. 6975, s názvem Absorpční polymerní směsi s vysokými sorpčními kapacitami za použitého tlaku; patentová přihláška

US poř. č.: ......., podaná 7. ledna 1998 (Ashraf et al.) (Věc P&G č. 6976, s názvem Absorpční polymerní směsi s vysokou sorpční kapacitou a vysokou propustností tekutiny za použitého tlaku; a patentová přihláška US poř. č.

......... podaná 7. ledna 1998 (Ashraf et al.) (Věc P&G č.

6977, s názvem Absorpční polymerní směsi s vysokými sorpčními kapacitami za použitého tlaku a zvýšenou integritu v nabobtnalém stavu; jejichž obsahy jsou zde zapracovány odkazem.

Hydrogel formující absorpční polymery užitečné v tomto vynálezu mohou mít v širokém rozpětí se měnící velikost, tvar a/či morfologii. Tyto polymery mohou mít podobu částic, jež nemají velký poměr největšího k nejmenšímu rozměru (např. granule, rozmělněné části, mezičásticové shluky, mezičásticové zesítěné shluky a pod.) a mohou být v podobě vláken, vrstev, folií, pěn, vloček a podobně. Hydrogel formující absorpční polymery také mohou obsahovat směsi s nízkými úrovněmi jedné či více přísad, jako je například práškový oxid křemičitý, aktivní povrchová činidla, lepidlo, pojivové prostředky a podobně. Složky v této směsi mohou být fyzikálně • ·

a/nebo chemicky spojeny v takové formě, že složka hydrogel formujícího polymeru a přísada hydrogel neformujícího polymeru nejsou snadno fyzikálně oddělitelné.

Hydrogel formující absorpční polymery mohou být v podstatě neporézní (t.j. bez vnitřní poréznosti) nebo být značně porézní.

U částic, jak jsou popsány výše, je jejich velikost definována jako rozměr určený sítovou velikostní analýzou. Tedy, například, částice, jež je zadržena na standardním testovacím sítu USA s otvory 710 mikronů (např. označení č. 25 amerického, v řadě uspořádaného měnícího se síta) se považuje za mající větší velikost než 710 mikronů; částice, jež projde sítem s otvory 710 mikronů a je zadržena na sítě s otvory 500 mikronů (např. označení č. 35 amerického, výše řečeného síta) se považuje za mající velikost částice mezi 500 a 710 mikrony; a částice, jež projde sítem s otvory 500 mikronů je považována za mající velikost menší než 500 mikronů. Celková střední velikost částice daného vzorku hydrogel formujících absorpčních polymerních částic je definována jako velikost částice, jež rozděluje vzorek na polovičku na bázi hmotnosti, t.j. jedna polovina vzorku podle hmotnosti bude mít velikost částice menší než celková střední velikost a jedna polovina vzorku bude mít velikost částice větší než celková střední velikost. Standardní způsob vynášení velikosti částic (kde kumulativní procento hmotnosti vzorku částice zadržené nebo prošlé danou velikostí síta je vynášeno oproti otvoru velikosti síta na testu četností) se typicky používá k určení celkové střední velikosti částice, když hodnota hmotnosti 50 % neodpovídá velikostnímu otvoru amerického standardního testovacího síta. Tyto způsoby pro určování velikostí částic hydrogel formujících, absorpčních polymerových částic, jsou dále popsány v patentu US 5 061 259 • 4 ϊ·’·

4 4 (Goldman et al.), uděleném 29. října 1991, jenž je zde zapracován odkazem.

U částic hydrogel formujících absorpčních polymerů, zde užitečných, se bude velikost částic obecně pohybovat v mezích od asi 1 do asi 2000 pm, přednostněji od asi 20 do asi 1000 pm. Celková střední velikost částic se bude celkově pohybovat od asi 20 do asi 1500 pm, přednostněji od asi 50 do asi 1000 pm, a ještě přednostněji od asi 100 do asi 800 pm.

Kde jsou v absorpčních částech tohoto vynálezu užity poměrně vysoké koncentrace (např. 40 %, 60 %, či větší, podle hmotnosti) hydrogel formujícího absorpčního polymeru, mohou být důležité ještě jiné vlastnosti absorpčního polymeru. V takových ztvárněních mohou mít dané materiály jednu či více vlastností, jež popisuje patent US 5 562 646, udělený 8. října 1996 (Goldman et al.), a patent US 5 599 335, udělený

5. února 1997 (Goldman et al.); obsah obou je zde zapracován odkazem.

Základní hydrogel formující absorpční polymer může být vytvořen jakýmkoli tradičním způsobem. Typické a přednostní postupy jeho výroby popisuje znova vydaný patent US 32 649 (Brandt et al.), udělený 19. dubna 1988; patent US 4 666 983 (Tsubakimoto et al.), udělený 19. května 1987; a patent US 4 625 001 (Tsubakimoto et al.), udělený 25. listopadu 1986; jež jsou zde všechny zapracovány odkazem.

Přednostní způsoby vytváření hydrogel formujícího absorpčního polymeru jsou ty, které obsahují vodný roztok anebo způsoby polymerace jiného roztoku. Jak popisuje výše odkazovaný patent US 32 649, polymerace vodního roztoku obsahuje k provedení polymerace užití vodní reakční směsi. Vodní reakční směs je pak podrobena podmínkám polymerace, jež jsou dostatečné k vytvoření v této směsi v podstatě ve vodě nerozpustného, nepatrně mřížkově zesítěného polymeru. Hmota

Μ· · · · · · ’ · · ·· ·· · • » · · · · · •« · · · · · · · · · 9· vytvořeného polymeru pak může být rozmělněna či nasekána a vytvořeny jednotlivé částice.

Konkrétněji, způsob polymerace použitím vodního roztoku k výrobě hydrogel formujícího absorpčního polymeru zahrnuje přípravu vodní reakční směsi, v níž se polymerace provádí. Jednou částí této reakční směsi je kyselou skupinu obsahující monomer, jenž bude tvořit páteř vyráběného hydrogel formujícího absorpčního polymeru. Reakční směs bude celkově obsahovat asi 100 váhových částí monomeru. Další složka vodní reakční směsi obsahuje mřížkově zesíťující činidlo. Tato zesíťovací činidla, užitečná při tvorbě hydrogel formujícího absorpčního polymeru dle tohoto vynálezu, jsou podrobněji popsána ve výše uvedeném patentu US 32 649, v patentu US 4 666 983 a v patentu US 4 625 001. Mřížkově zesíťovací činidlo bude celkově přítomno ve vodní reakční směsi v množství od asi 0,001 do asi 5 molárních procent ze základu celkových molů monomeru přítomného ve vodní směsi (asi 0,01 až asi 20 částí hmotnosti, na základě 100 částí hmotnosti monomeru). Volitelná složka vodní reakční směsi obsahuje iniciátor s volným radikálem, obsahujícím např. peroxygenové sloučeniny jako je peroxodvojsíran sodný, draselný a amonia, kaprylylperoxid, (di)benzoylperoxid, peroxid vodíku, kumenhydroperoxidy, terciární butyldiperftalát, terciární butylperbenzoát, peracetát sodný, peruhličitan sodný a podobně. Jiné volitelné složky vodní reakční směsi obsahují různé nekyselé komonomery, obsahující estery monomerů obsahujících esenciální nenasycenou acidickou funkční skupinu, či jiné komonomery neobsahující žádné funkcionality kyseliny karboxylové či sulfonové.

Vodní reakční směs je vystavena podmínkám polymerace, jež jsou postačující k vytvoření v této směsi v podstatě ve vodě nerozpustných, ale vodou nabobtnávajících, hydrogel

• ♦* · • · * • · formujících absorpčních, nepatrně mřížkově zesítěných polymerů. 0 podmínkách polymerace je též podrobněji pojednáno ve třech výše zmíněných patentech. Tyto podmínky polymerace obecně obsahují zahřívání (tepelné aktivační techniky) na teplotu polymerace od asi 0 °C do asi 100 °C, přednostněji od asi 5 °C do asi 40 °C. Podmínky polymerace, za nichž je vodní reakční směs udržována, mohou rovněž obsahovat, například, podrobení reakční směsi, či jejích částí, jakékoli tradiční podobě polymeraci aktivujícího ozáření. Radioaktivní, elektronické, ultrafialové či elektromagnetické záření jsou alternativní techniky polymerace.

Kyselé funkční skupiny hydrogel formujícího absorpčního polymeru ve vodní reakční směsi jsou též přednostně neutralizovány. Neutralizace může být provedena jakýmkoli tradičním způsobem, jenž má za výsledek, že alespoň asi 25 molárních procent a přednostněji alespoň asi 50 molárních procent celkového monomeru, použitého k formování polymeru, je monomery obsahujícími kyselou skupinu, které jsou neutralizovány pomocí sůl formujícího kationu. Tyto sůl formující kationy obsahují, například, alkalické kovy, amonium, substituované amonium a aminy, jak o nich podrobněji pojednává výše odkazovaný, znova vydaný patent US 32 649.

Ač se upřednostňuje, aby konkrétní verze hydrogel formujícího absorpčního polymeru byly vyráběny užitím (jednoho) postupu polymerace s vodním roztokem, je také možné provádět postup polymerace použitím vícefázových polymeračních zpracovatelských technik, jako je postup polymerace s inverzní emulzí či polymerace s inverzní suspenzí. V postupech polymerace s inverzní emulzí nebo polymerace s inverzní suspenzí je vodní reakční směs, jak dříve popsáno, suspendována v podobě maličkých kapiček v matrici s vodou nemísitelného, inertního organického rozpouštědla, jako je fcfcfc • fcfc · fc » fc fc fc fc • fc · ♦ ···· • fcfc fcfcfc fcfcfc fcfc· fc* fc· cyklohexan. Výsledné částice hydrogel formujícího absorpčního polymeru mají celkově kulovitý tvar. Postupy polymerace s inverzní suspenzí podrobněji popisuje patent US 4 340 706 (Obaysashi et al.), udělen 20. července 1982; patent US 4 506 052 (Flesher et al.), udělen 19. března 1985; a patent US 4 735 987 (Morita et al.), udělen 5. dubna 1988; všechny jsou zde zapracovány odkazem.

Povrchové zesítění na počátku formovaných polymerů je přednostní postup pro získání hydrogel formujících absorpčních polymerů, majících poměrně vysoce porézní hydrogelovou vrstvu (PHL), kapacitu výkonnosti za tlaku (PUP) a hodnoty vodivosti slaného toku (SFC), jež mohou být užitečné v kontextu předloženého vynálezu. Vhodné obecné způsoby provádění povrchového zesítění hydrogel formujících absorpčních polymerů podle tohoto vynálezu jsou uvedeny v patentu US 4 541 871 (Obaysashi), udělen 17. září 1985;

publikované přihlášce PCT WO92/16565 (Stanley), zveřejněné 1. října 1992; publikované přihlášce PCT WO9O/O8789 (Tai), zveřejněné 9. srpna 1990; publikované přihlášce PCT WO93/O5O8O (Stanley), zveřejněné 18. března 1993; v patentu US 4 824 901 (Alexander), udělen 25. dubna 1989; v patentu US 4 789 861 (Johnson), udělen 17. ledna 1989; v patentu US 4 587 308 (Makita) , udělen 6. května 1986; v patentu US 4 734 478 (Tsubakimoto), udělen 29. března 1988; v patentu US 5 164 459 (Kimura et al.), udělen 17. listopadu 1992; v publikované německé patentové přihlášce 4 020 780 (Dahmen), zveřejněné 29. srpna 1991; a v publikované evropské patentové přihlášce 509 708 (Gartner), zveřejněné 21. října 1992; jež všechny jsou zde zapracované odkazem. Viz. též patent US 5 562 646 (Goldman et al.), udělen 8. října 1996 a patent US 5 599 335 (Goldman et al.), udělen 4. února 1997.

9··· · · • 9

Částice hydrogel formujícího absorpčního polymeru, připravené podle tohoto vynálezu, jsou typicky v podstatě suché. Zde užívaný pojem v podstatě suché znamená, že tyto částice mají obsah tekutin, typicky vody či jiný obsah roztoku, menší než asi 50 %, přednostně menší než asi 20 % a přednostněji menší než asi Obecně je obsah tekutin % hmotnosti daných částic, částic hydrogel formujícího absorpčního polymeru v rozmezí od asi 0,01 hmotnosti do asi 5 % být sušeny částic. Jednotlivé částice mohou jakýmkoli tradičním způsobem, např. ohříváním. Alternativně, když jsou částice zformovány užitím vodní reakční směsi, voda může být odstraněna z této reakční směsi azeotropní destilací. Polymer obsahující vodní reakční směs může být též zpracována odvodňovacím rozpouštědlem jako je methanol. Mohou být též použity kombinace těchto sušících postupů. Odvodněná hmota polymeru pak může být sekána či rozmělněna a formovány v podstatě suché částice hydrogel formujícího absorpčního polymeru.

Kombinace materiálů s vysokým kapilárním sáním

Zatímco materiály, jak jsou popsány výše, splňují příslušné požadavky jako takové (například čistý hydrogel formující materiál či materiál čisté pěny), přednostní části k použití jako zásobní absorpční část obsahují dva anebo více materiálů. To často dovoluje užít materiálů, jež samotné tato měřítka nesplňují, ale jejich kombinace ano.

Hlavní funkce těchto zásobních částí tekutiny je pohltit vypouštěné tělové tekutiny buď přímo či z jiných absorpčních částí (například tekutiny přijímacích/rozdělovacích částí) a pak tyto tekutiny zadržovat i za tlaků, k nimž normálně dochází při pohybech nositele.

·♦ · ·* • · • · • 4 · · ·

4 ·

4 4

Tudíž, absorpční části s vysokým kapilárním sáním mohou být vyráběny kombinací (spojením) hydrogel tvořících materiálů s materiály s velkou plochou povrchu.

Množství hydrogel formujícího absorpčního polymeru, obsaženého v dané absorpční části, se může značně měnit. Dále, koncentrace hydrogelu se může měnit uvnitř dané části. Jinými slovy, část může mít oblasti s poměrně vyšší a poměrně nižší koncentrací hydrogelu.

Při měření koncentrace hydrogel formujícího absorpčního polymeru v nějaké dané oblasti absorpční části se užívá procento hmotnosti hydrogel formujícího polymeru ve vztahu ke spojené hmotnosti hydrogel formujícího polymeru a jiným složkám (např. vláknům, polymerním pěnám atd.), přítomným v oblasti s hydrogelujícím polymerem. S tím na mysli může být koncentrace hydrogel formujícího absorpčního polymeru v dané oblasti absorpční části vynálezu nejméně asi 50 %, alespoň asi 60 %, alespoň asi 70 %, či alespoň asi 80%, celkové váhy absorpční části.

Nehledě na skutečnost, že oblasti absorpční části mohou obsahovat poměrně vysoké koncentrace hydrogel formujícího absorpčního polymeru, kde je materiál s velkou plochou povrchu svou povahou vláknitý, souhrnná koncentrace absorpčního polymeru v dané absorpční části (t.j., celková hmotnost hydrogel formujícího absorpčního polymeru dělená celkovou hmotností dané absorpční části x 100 %) bude až asi 75 % hmotnosti, přednostně až asi 70 % hmotnosti, přednostněji až asi 65 % hmotnosti. Pak bude, s těmito částmi obsahujícími vlákna s velkou plochou povrchu, koncentrace hydrogel formujícího absorpčního polymeru od asi 10 do asi 75 % hmotnosti, typičtěji od asi 15 do asi 70 % hmotnosti, a ještě typičtěji od asi 20 do asi 65% hmotnosti.

···· *

999 • ·

9 9 9 9 9

9

V těch ztvárněních, kde je materiál s velkou plochou povrchu polymerní pěnou, absorpční části budou přednostně obsahovat alespoň asi 1 % hmotnosti (na souhrnné bázi), přednostněji alespoň asi 10 % hmotnosti, přednostněji alespoň asi 15 % hmotnosti, ještě přednostněji alespoň asi 20 %, hmotnosti polymerní pěny. Tyto zásobní absorpční části budou typicky obsahovat od asi 1 do asi 98 % hmotnosti, typičtěji od asi 10 do asi 90 % hmotnosti, ještě typičtěji od asi 15 do asi 85 % hmotnosti, a ještě typičtěji od asi 20 do asi 80 % hmotnosti, materiál polymerové pěny. Jak je pojednáno výše, tato rozpětí % hmotnosti jsou založena na souhrnných hmotnostech příslušných materiálů v dané absorpční části; rozumí se, že oblasti absorpční části mohou obsahovat větší a menší množství daných materiálů.

Ovšemže poměrné úrovně absorpčního polymeru a materiálu s velkou plochou povrchu jsou diktovány, například, absorpční kapacitou hydrogel formujícího absorpčního polymeru, užitým materiálem s velkou plochou povrchu a povahou materiálu s velkou plochou povrchu (např. pěna v plošné či částicové podobě) atd. V tomto ohledu, ačkoli vysoké úrovně hydrogel formujícího absorpčního polymeru poskytují absorpční části k výrobě tenkých absorpčních výrobků, k dosažení potřebné úrovně výše pojednaného kapilárního sání, tam musí být k zajištění této kapacity sání materiál s dostatečnou velkou plochou povrchu. Tudíž, kde je užita pěna s poměrně vyšším kapilárním sáním, mohou být použity vyšší úrovně hydrogel formujícího absorpčního polymeru. A pak následně, kde jsou užita vlákna s poměrně nižším kapilárním sáním, budou užity poněkud nižší úrovně hydrogel formujícího absorpčního polymeru (ovšem, tam kde jsou použita jak vlákna s velkou plochou povrchu, tak polymerní pěny, se úroveň celkového materiálu s plochou velkého povrchu může měnit, opět fc ·· · • fc • * ti • fc fc • fc fc · · · fcfcfc •fcfc ··« fcfcfc • fc • * fc fc fc · fcfc v závislosti na poměrné koncentraci každého z těchto materiálů). Je to rozdíl v kapacitě kapilární sorpce mezi výše popsanými polymerními pěnami a vlákny s plochou velkého povrchu, jenž odpovídá za různá rozpětí hydrogel formujícího absorpčního polymeru, použitého v dané absorpční části.

Jako další příklad materiálu poskytujícího integritu dané směsi, v absorpčních částech obsahujících směs hydrogel formujícího polymeru a vláken s velkou plochou povrchu a/či částicové polymerní pěny, může daná část zahrnovat termoplastický materiál. Při tavení se alespoň část tohoto termoplastického materiálu pohybuje do průsečíků složek (komponentů) příslušné části, typicky důsledkem mezičásticových či mezivláknitých kapilárních gradientů. Tyto průsečíky se stávají místy vazeb pro termoplastický materiál. Při ochlazení termoplastický materiál v těchto průsečících tuhne a vytváří spojovací místa, udržující pohromadě matrici materiálů.

Zde užitečné, volitelné termoplastické materiály mohou mít rozmanitost podob, včetně částic, vláken či kombinací částic a vláken. Termoplastická vlákna jsou zejména přednostní kvůli své schopnosti tvořit četná spojovací místa. Vhodné termoplastické materiály mohou být vyráběny z jakéhokoli termoplastického polymeru, jenž může být taven při teplotách, jež nebudou zvýšeně poškozovat materiály, které obsahuje určitá absorpční část. Přednostně bude tavný bod tohoto termoplastického materiálu menší než asi 190 °C, a přednostně mezi asi 75 °C a asi 175 °C. V každém případě by tavný bod tohoto termoplastického materiálu neměl být nižší než teplota, při níž budou tepelně spojované absorpční struktury při užití v absorpčních výrobcích asi přechovávány. Tavný bod termoplastického materiálu není typicky nižším než je teplota asi 50 °C.

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

Termoplastické materiály a zejména termoplastická vlákna, mohou být vyráběny z rozmanitosti termoplastických polymerů, obsahujících polyolefiny jako polyethylen (např. PULPEX^R) a pólyvinylacetát, pólyvinylidenpolypropylen, polyestery, kopolyestery, polyethylvinylacetát, polyvinylchlorid, chlorid, polyakrylové pryskyřice, polyamidy, kopolyamidy, polystyrény, polyurethany, a směsné polymery jakéhokoli z předcházejích jako vinylchlorid/vinylacetát a podobně. Jedním přednostním termoplastickým pojivovým vláknem je PLEXAFIL^r, polyethylenová mikrovlákna (vyrábí DuPont), jež jsou též použitelná jako směs 20 % s 80 % celulozových vláken, prodávaná pod obchodní známkou KITTYHAWK^R (vyrábí Weyerheauser Co.). V závislosti na žádoucích charakteristikách výsledné, tepelně spojované absorpční částí, vhodné termoplastické materiály obsahují hydrofobní vlákna, jež byla učiněna hydrofilními, jako jsou aktivním povrchovým činidlem zpracovaná, či kysličníkem křemičitým zpracovaná, termoplastická vlákna odvozená od, například, polyolefinů jako polyethylen či polypropylen, polyakrylových pryskyřic, polyamidů, polystyrénů, polyurethanů a podobně. Povrch hydrofobních termoplastických vláken může být učiněn hydroflíním zpracováním aktivním povrchovým činidlem jako je neiontové či aniontové povrchové činidlo, například, postříkáním jím vláken, ponořením vláken do něj, či obsažením tohoto činidla jako součásti polymerové taveniny při výrobě termoplastických vláken. Po tavení a znovuztuhnutí bude mít toto činidlo tendenci zůstávat na površích termoplastických vláken. Vhodná povrchová činidla obsahují neiontové povrchové prostředky jako je Brij^R76, od firmy ICI Americas, lne. of Wilmington, Delaware, USA, a různá aktivní povrchová činidla prodávaná pod obchodní známkou Pegosperse^R od firmy Glyco Chemical, lne. of Greenwich, Connecticut, USA. Vedle

		•
	0	« 0	0 0
	• 00	0
	0 «	0
	0	«
		• 0 0	00

·· ♦ ♦ 0 · • 0 0 ♦ • 0 0 0 • 0 · · ♦ ♦ ·0 neiontových povrchových činidel mohou být též použita aniontová povrchová činidla. Tato povrchová činidla mohou být nanášena na termoplastická vlákna v úrovních, například, od asi 0,2 do asi 1 gramu na čtvereční centimetr termoplastického vlákna.

Vhodná termoplastická vlákna mohou být vyráběna z jednoho polymeru (jednosložková vlákna) nebo z více než pouze jednoho polymeru (například dvoj složková vlákna). Jak se zde užívá, pojem dvoj složková vlákna se týká termoplastických vláken, která obsahují jádrové vlákno z jednoho polymeru, jež je zapouzdřeno uvnitř termoplastického pláště vyrobeného z jiného polymeru. Polymer zahrnující plášť se často taví za odlišné, typicky nižší teploty než polymer jádra. Jako výsledek tato dvoj složková vlákna zajišťují tepelné spojování důsledkem tavení polymeru pláště, zatímco si podržují žádoucí charakteristiku pevnosti polymeru jádra.

Vhodná dvoj složková vlákna k užití v tomto vynálezu mohou obsahovat vlákna s pláštěm/jádrem s následujícími kombinacemi polymerů: polyethylen/polypropylen, polyethylvinylacetát/polypropylen, polyethylen/polyester, polypropylen/polyester, kopolyester/polyester, a podobně. Zejména vhodná dvoj složková termoplastická vlákna k použití zde jsou ta, která mají polypropylenové anebo polyesterové jádro, a při nižší teplotě se tavící kopolyesterový, polyethylvinylacetátový či polyethylenový plášť (například dvoj složková vlákna DANAKL0N^R, CELB0ND^R nebo CHISSO^R) . Tato bikomponentní vlákna mohou být koncentrická či excentrická. Jak se zde používá, pojem koncentrický či excentrický se týká toho, zda má plášť tloušťku, jež je stejnoměrná či nestejnoměrná skrze příčnou průřezovou plochu dvoj složkového vlákna. Excentrická dvoj složková vlákna mohou být žádoucí pro poskytování větší pevnosti v tlaku za menších tlouštěk

fc fc	* ♦ ·	• fc
• fcfcfc	•
• · *	•
• ·	•
	fcfcfc	fc-fc

vláken. Dvoj složková vlákna vhodná k užití zde mohou být nezkadeřená (t.j., neohnutá) či zkadeřená (t.j. ohnutá). Dvoj složková vlákna mohou být kadeřena typickým textilním způsobem jako je, například, způsob tvarování pěchováním či kadeřením pomocí ozubení, k dosažení převážně dvojrozměrného, či plochého zkadeření.

V případě termoplastických vláken se jejich délka může měnit v závislosti na konkrétním bodě tavení a jiných vlastnostech, žádoucích pro tato vlákna. Tato termoplastická vlákna mají typicky délku od asi 0,3 do asi 7,5 cm, přednostně od asi 0,4 do asi 3,0 cm, a nejpřednostněji délku od asi 0,6 do asi 1,2 cm. Jejich vlastnosti, včetně bodu jejich tavení, mohou být též upraveny změněním průměru (tloušťky) vláken. Průměr těchto termoplastických vláken je typicky definován v pojmech buď denieru (gramy na 9 000 m) či decitexu (gramy na 10 000 m) . Vhodná dvojsložková termoplastická vlákna mohou mít decitex v rozmezí od asi 1,0 do asi 20, přednostně od asi 1,4 do asi 10, a nejpřednostněji od asi 1,7 do asi 3,3.

Modul ve stlačení těchto termoplastických materiálů a zejména termoplastických vláken, může být též důležitým. Není ovlivněn pouze délkou těchto vláken a průměrem, ale též složením a vlastnostmi polymerů či polymerů, z nichž jsou provedena, tvarem a uspořádáním vláken (např. koncentrická, excentrická, kadeřená, nezkadeřená) a podobnými faktory. Rozdíly v modulu ve stlačení těchto termoplastických vláken mohou být užity ke změně vlastností a zejména charakteristiky hustoty příslušné absorpční části během výroby absorpčního jádra.

00

0 0 · · · ·

0 · 0 ·

0 0 · »0

Jiné složky a materiály části zacházející s tekutinou

Zásobní absorpční části podle tohoto vynálezu mohou obsahovat jiné volitelné složky, jež mohou být přítomny v absorpčních strukturách. Například, vyztužující mul může být umístěn uvnitř zásobní absorpční části nebo mezi příslušnými absorpčními částmi absorpčního jádra. Tento vyztužující mul by měl být tak uspořádán, aby netvořil na rozhraních komponentů překážky přenosu tekutin, zejména je-li umístěn mezi jádra. Navíc, integrity za příslušnými absorpčními částmi absorpčního je možno použít několika pojiv k zajištění sucha a za mokra absorpčního jádra a/či absorpční zásobní části samotné. Zejména vlákna hydrofilního lepidla mohou být použita k zajištění spojů mezi materiály s velkou plochou povrchu a druhým absorbentem jako je osmotický absorpční materiál. To je pro materiály s velkou plochou povrchu zejména kritické. Upřednostňuje se, aby množství užitého pojivá bylo tak malé, jak jen to je možné, aby to nemělo škodlivý dopad na vlastnosti kapilární sorpce absorpční části. Avšak, zkušený odborník chápe, že existují též pojivá, jež tyto vlastnosti kapilární sorpce dané absorpční části mohou zlepšit, jako zvlákněné hydrofilní lepidlo s dostatečně velkou plochou povrchu. V tomto případě může hydrofilní lepidlo v jednom materiálu s velkou plochou povrchu zajišťovat jak funkci zvládání tekutiny, tak funkci integrační. Také může být příslušná absorpční část, či celé jádro, upouzdřena tekutiny propouštějícím obalem jako je vrstva hedvábného papíru, ke zbavení obav uživatele týkajících se uvolněného částicového absorpčního polymeru, pokud nebude rušena kapilární kontinuita.

Jiné volitelné materiály, jež mohou být obsaženy, jsou materiály k řízení pachu, zadržování fekálního materiálu atd. Též jakákoli absorpční část obsahující částicový osmotický absorpční materiál či materiál s velkou plochou povrchu anebo celé jádro, mohou být upouzdřeny tekutinami propustnou vrstvou jako je vrstva hedvábného papíru, ke zbavení obav uživatele, týkajících se uvolněného částicového absorpčního polymeru.

Když je integrita zaváděna pojivovým materiálem, vhodnými pojivý jsou tavením foukaná adheziva jako ta, jež popisuje patent US 5 560 878, udělený 1. října 1996 (Dragoo et al.), jehož obsah je zde zapracován odkazem. Postupy pro spojování tavením foukaných adheziv s požadovaným hydrogel formujícím polymerem a materiálem s velkou plochou povrchu je též podrobně popsán v patentu '878.

Požadavky na spojování tekutinu rozdělujících částí a absorpčních zásobních částí tekutiny

Klíčový prvek předloženého vynálezu usiluje o kombinaci vhodných tekutinu přijímacích/rozdělovacích Částí s vhodnými absorpčními zásobními materiály pro tekutinu, aby se dosáhlo nej lepší funkčnosti zacházení s tekutinou s ohledem na vlastnosti jako je maximální zásobní kapacita bez dovolení zpětného navlhčování, či zlepšený pohyb tekutiny výrobkem, aby se rovněž zlepšilo nabírání tekutiny daného výrobku.

Tedy, vynález usiluje o vymezení absorpčních vlastností zásobní absorpční části, ve spojení s desorpčními vlastnostmi přijímací/rozdělovači části tak, aby přijímací/rozdělovači části byly stále ještě efektivně a účinně odvodňovány danou zásobní absorpční částí, kde tekutinu přijímací/rozdělovači • 9

e 1 9 •	9*9· • 9 9 9	• • 9 •	• 9
• •	9 9 •	• • • 9 9	99

99 materiály stále ještě vykazují dobré vlastnosti rozdělování tekutin a tudíž mají porovnatelně vysoké kapilární tlaky.

Tudíž, v jednom aspektu tohoto vynálezu má materiál rozdělování tekutiny:

velký tok alespoň 0,075 ml/sek/cm², přednostně větší než 0,12 ml/sek/cm² a ještě přednostněji větší než 0,25 ml/sek/cm² a/nebo rychlé prosakování, kratší než 120 vteřin a přednostněji kratší než 50 vteřin, do poměrně velké výšky 12,4 cm, a ve stejném momentu má zásobní oblast tekutiny absorpční vlastnosti vysokého sání tekutiny.

V jednom zřeteli může být mechanismus odvodnění vyjádřen z hlediska desorpční výšky kapilární sorpce (CSDH 90) přijímacího/rozdělovacího materiálu v 90 % maximálního množství tekutiny (t.j. množství tekutiny v desorpční výšce 0 cm), jež je uvolňována. Pak absorpční výrobek podle tohoto vynálezu obsahuje absorpční strukturu zahrnující první oblast prvořadě pro příjem/rozdělování tekutiny, a druhou oblast prvořadě pro přechovávání tekutiny, které jsou navzájem v tekutém spojení, kde první oblast obsahuje materiál mající desorpční výšku kapilární sorpce CSDH 90 více než 40 cm, a druhá oblast obsahuje materiál mající dostatečné kapilární absorpční sání k odvodnění takového materiálu. Tohoto odvodnění se dosahuje do dostačujícího stupně, jestliže materiály použité v zásobních oblastech splňují alespoň jeden z následujících požadavků:

(a) absorpční kapacitu kapilární sorpce ve 35 cm (CSAC 35) alespoň 15 g/g v testu kapilární sorpce; a/nebo

• 4··· • 4	4 • ·	• 4
• ···	•
4 ··	4
« ·	•
	44 ·	··

• 4 ··

9 9 · • 9 9 9 • 9 9 9

9 9 · • 4 4* (b) absorpční kapacitu kapilární sorpce v 0 cm (CSAC 0) alespoň 15 g/g v testu kapilární sorpce, a absorpční účinnost kapilární sorpce ve 40 cm (CSAE 40) alespoň 55 %; a/nebo (c) absorpční výšku kapilární sorpce v 50 % své kapacity v absorpční výšce v 0 cm (CSAH 50) alespoň 35 cm v testu kapilární sorpce.

V přednostním ztvárnění druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAC ve 40 cm (CSAC 40) alespoň 20 g/g, či alternativně alespoň 15 g/g při současné CSDH 90 prvního materiálu.

V ještě dalším přednostním ztvárnění druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAC 0 alespoň 20 g/g, přednostně více než 25 g/g, a ještě přednostněji alespoň 35 g/g, když má CSAE 40 alespoň 50 %.

Alternativně může druhá oblast zahrnovat materiál mající CSAC 0 alespoň 15 g/g a CSAE alespoň 55 % při současné CSDH 90 prvního materiálu.

V dalším přednostním ztvárnění druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAC 0 alespoň 15 g/g a CSAE 40 aspoň 65 %.

V ještě dalším přednostním ztvárnění druhá oblast zahrnuje materiál mající absorpční výšku kapilární sorpce v 50 % své kapacity v absorpční výšce 0 cm (CSAH 50) alespoň 45 cm, přednostně alespoň 60 cm, a ještě přednostněji alespoň 80 cm.

Jestliže, jako ještě jeden alternativní aspekt, první oblast obsahuje materiál mající sníženou tendenci uvolňovat kapalinu, jak ta, jež může být vyjádřena desorpční výškou kapilární sorpce (CSDH 90) více než 100 cm, pak zásobní (či druhá) oblast tekutiny obsahuje materiál, který má zvýšenou schopnost stále ještě odvodňovat první oblast, a tudíž *

• 9 9

9 9

9 9

9 9 ·· I • ···»

4· · • 999 • 9 9 ·

*·· ··· obsahuje materiál splňující alespoň jeden z následujících požadavků:

(a) CSAC 100 alespoň 5 g/g, (b) CSAC 0 alespoň 15 g/g a CSAE 100 alespoň 25 %, (c) CSAH 50 alespoň 35 cm.

V přednostním ztvárnění tohoto aspektu druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAC 0 alespoň 20 g/g, přednostně alespoň 25 g/g, a přednostněji alespoň 35 g/g, kde CSAE (60 cm) je alespoň 50 %.

V alternativním aspektu tohoto ztvárnění druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAC 0 alespoň 15 g/g, a CSAE při současné CSDH 90 prvního materiálu alespoň 50 %.

V dalším aspektu tohoto vynálezu druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAH 50 alespoň 45 cm, přednostně alespoň 60 cm, a ještě přednostněji alespoň 80 cm.

V ještě dalším aspektu tohoto vynálezu absorpční struktura zahrnuje jako první oblast přijímací/rozdělovači region, obsahující materiál, pro nějž mohou být vlastnosti zacházení s tekutinami vyjádřeny prostřednictvím CSDH 80 více

než 35 cm. Aby bylo	možno	odvodnit	materiál	těchto
vlastností, druhá (zásobárna tekutiny)	oblast	obsahuje
materiál, jenž může být z následujících požadavků:	popsán	splněním	alespoň	jednoho
(a) absorpční kapacitu alespoň	15 g/g ve	35 cm	v testu
kapilární sorpce; a/nebo
(b) absorpční kapacitu	alespoň	15 g/g v	0 cm	v testu

kapilární sorpce, a absorpční účinnost alespoň 50 % ve 40 cm; a/nebo (c) absorpční výšku kapilární sorpce v 50 % své kapacity v absorpční výšce v 0 cm (CSAH 50) alespoň 35 cm v testu kapilární sorpce.

• ···· ·· · • ··· • · · • · ··· ··· ··· ·· ··· ·· ·· • · · • · · • · · • 4 · ··

V přednostním ztvárnění tohoto aspektu druhá oblast zahrnuje materiál mající absorpční kapacitu alespoň 18 g/g ve 35 cm v testu kapilární sorpce, přednostně alespoň 21 g/g ve 35 cm v testu kapilární sorpce, a ještě přednostněji alespoň 30 g/g ve 35 cm v testu kapilární sorpce.

V alternativním ztvárnění tohoto aspektu druhá oblast zahrnuje materiál mající absorpční kapacitu alespoň 15 g/g při současné CSDH 80 prvního materiálu.

V přednostním ztvárnění tohoto aspektu druhá oblast zahrnuje materiál mající absorpční kapacitu alespoň 20 g/g, přednostně alespoň 25 g/g, a ještě přednostněji alespoň 35 g/g, v 0 cm v testu kapilární sorpce, a účinnost absorpce alespoň 50 % ve 35 cm.

V alternativě k tomuto ztvárnění druhá oblast zahrnuje materiál mající absorpční kapacitu alespoň 15 g/g v 0 cm v testu kapilární sorpce, a účinnost absorpce alespoň 60 %, ještě přednostněji alespoň 85 % ve 35 cm.

Alternativě druhá oblast zahrnuje materiál mající absorpční kapacitu alespoň 15 g/g v 0 cm v testu kapilární sorpce, a účinnost absorpce alespoň 50 % při současné CSDH 80 prvního materiálu.

V ještě dalším přednostním ztvárnění druhá oblast zahrnuje materiál mající absorpční výšku kapilární sorpce v 50 % své kapacity v absorpční výšce 0 cm (CSAH 50) alespoň 45 cm, přednostněji alespoň 60 cm, a nejpřednostněji alespoň 80 cm, v testu kapilární sorpce.

V ještě dalším aspektu tohoto vynálezu první oblast zahrnuje materiál mající desorpční výšku kapilární sorpce (CSDH 80) více než 60 cm, a druhá oblast tekutiny obsahuje materiál, který splňuje alespoň jeden z následujících požadavků:

• ·

(a) CSAC 60 alespoň 11 g/g, (b) CSAC 0 alespoň 15 g/g a CSAE 60 alespoň 50 %, (c) CSAH 50 alespoň 35 cm.

V přednostním ztvárnění tohoto aspektu druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAC při současné CSDH 80 prvního materiálu alespoň 11 g/g.

V dalším ztvárnění tohoto aspektu druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAC 0 alespoň 20 g/g, přednostně více než alespoň 25 g/g, ještě přednostněji více než alespoň 35 g/g, a CSAE alespoň 50 %.

V alternativním ztvárnění tohoto aspektu druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAC 0 alespoň 15 g/g a CSAE při současné CSDH 80 prvního materiálu alespoň 50 %.

V dalším aspektu tohoto vynálezu druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAH 50 alespoň 45 cm, přednostně alespoň 60 cm, a ještě přednostněji více než 80 cm.

V ještě dalším aspektu se předložený vynález týká absorpční struktury, v níž první oblast zahrnuje materiál mající desorpční výšku kapilární sorpce (CSDH 80) více než 90 cm, a druhá oblast obsahuje materiál, který splňuje alespoň jeden z následujících požadavků:

(a) CSAC 90 alespoň 8,5 g/g, (b) CSAC 0 alespoň 15 g/g a CSAE 90 alespoň 20 %, (c) CSAH 50 alespoň 45 cm.

V přednostním ztvárnění tohoto aspektu druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAC při současné CSDH 80 prvního materiálu alespoň 8,5 g/g.

V dalším přednostním ztvárnění tohoto aspektu druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAC 0 alespoň 20 g/g, • ·· · • ·· přednostně více než 25 g/g, ještě přednostněji více než 35 g/g, a CSAE 60 alespoň 50 %.

V alternativním ztvárnění tohoto aspektu druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAC 0 alespoň 15 g/g a CSAE při současné CSDH 80 prvního materiálu alespoň 20 %.

V ještě dalším přednostním ztvárnění tohoto aspektu druhá oblast zahrnuje materiál mající CSAH 50 alespoň 45 cm, přednostně alespoň 60 cm, a ještě přednostněji alespoň 80 cm.

Výsledný užitek pro absorpční výrobek

Když zkombinujeme vhodné materiály či části, absorpční jádro pro použití v absorpčním výrobku poskytuje následující výhody:

Prvním užitkem je, že přijímací/rozdělovací části nebo materiály jsou účinně odvodňovány, takže obsahují menší množství tekutiny, jež by mohla opětně navlhčovat pokožku nositele, což může být zhodnoceno dobře známými testovacími způsoby opětného navlhčování, např. testem PACORM, jak je popsán v EP-A-0 797 966.

Dobré odvodňování vede rovněž ke zlepšování vlastnosti zacházení s tekutinou u opakovaných výtoků, jako je zlepšené zacházení s přijímanými tekutinami, jež může být měřeno v dobře známém testu přijímání, například rovněž popsaném v EP-A-0 799 966.

Toto zlepšené odvodňování může být dobře demonstrováno testem rozdělování, jak je zde dále popsán, pomocí něhož jsou kombinace přijímacích/rozdělovacích a zásobních materiálů naplňovány v měnících se uspořádáních zkušební tekutinou a tekutině je umožněno dosáhnout rovnovážného stavu v daných materiálech či částech. Pak jsou tyto části či materiály opět rozděleny a vážením rozdílů je stanoveno příslušné množství tekutiny. Dobré odvodňování je vidět prostřednictvím mála • ·· · • ·· zbytkové kapaliny v přijímacím/rozdělovacím materiálu, ať v absolutní míře (g/g) anebo ve vztahu k jeho kapacitě nasycení.

Tento test rozdělování umožňuje zhodnotit další výhody struktur navržených podle zásad tohoto vynálezu, jež se týkají pohybu tekutiny rozmanitými částmi, což umožňuje větší flexibilitu provádění absorpčních výrobků.

Například, když je test rozdělování prováděn tak, že zkušební tekutina je plněna do části, jež neobsahuje žádný zásobní materiál tekutiny, ale jenom přijímací/rozdělovači materiál, jenž je však v tekutém spojení se zásobním materiálem (například, umístěním posledně uvedeného horizontálně odsazené od bodu nabírání na přijímacím/rozdělovacím materiálu). Je vidět, že v kombinacích splňujících příslušné požadavky tohoto vynálezu je tekutina přenášena ve větším rozsahu do zásobního materiálu a přijímací/rozdělovači materiál je naplňován do značně menšího stupně.

Získaná flexibilita provedení může být využita k navrhování výrobků se zvýšeným pohodlím pro nositele, bez omezování výkonnosti, například rozdělováním absorpčního zásobního materiálu do oblastí výrobku, kde méně vadí nositeli v případě plnění, například odstraněním zásobního materiálu tekutiny z rozkrokové oblasti výrobku.

Ačkoli se výše uvedené soustředilo na výhody, k nimž dochází ve strukturách majících dvě části, analogický prospěch vzniká, když je ještě více částí provedeno dohromady, k čemuž může dojít, když funkčnost přijímání a rozdělování není spojena do jedné přijímací/rozdělovači části, ale spíše do samostatných částí. Pak podle zásad zde, bude materiál s vysokým kapilárním sáním účinně odvodňovat rozdělovači část, která může zase odvodňovat přijímací • ·

materiál, čímž se ještě více zvyšuje celková výkonnost daného výrobku.

Příklady

Materiály / složky

Přijímací / rozdělovači materiály (Vzorky A...)

Vzorek A.1

První přijímací/rozdělovači část byla vyrobena použitím chemicky ztužené, zkroucené celulózy (CS), komerčně k dostání pod označením CMC od firmy Weyerhauser Co., USA, a jejím zformováním do struktury, například položením vzduchem. Vhodná struktura má plošnou hmotnost 195 g/m² a hustotu za sucha asi 0,07 g/cm³.

Vzorek A.2

Další materiál má plošnou hmotnost 150 g/m² a hustotu 0,105 g/cm³, skládající se z:

% hmotnosti chemicky ztužené, zkroucené celulózy (CS), komerčně k dostání pod označením CMC od firmy Weyerhauser Co., USA, % hmotnosti vláken eukalyptového typu, % hmotnosti CELBONDu^R od Hoechst Celanese Corporation, USA, typ 255, šarže 33865A, mající hodnotu dTex asi 3,3, denier asi 3,0 a délku vláken asi 6,4 mm.

Tento materiál byl vzduchem ložen a následně tepelně spoj en.

Vzorek A. 3

Alternativním materiálem je za mokra chemicky spojená struktura, jak je výše popsána, s plošnou hmotností 150 g/m² a hustotou 0,094 g/cm³, skládající se ze směsi vláken z:

··· · · · ·· · • · · ······ • · · · · · · % hmotnosti chemicky ztužené, zkroucené celulózy (CS) , komerčně k dostání pod označením CMC od firmy Weyerhauser Co., USA, % hmotnosti vláken eukalyptového typu, spojených 2 %, hmotnosti směsi vláken, polyakrylamidové-glyoxalové pryskyřice, prodávané firmou Cytex Industries, West Patterson, NJ, USA, pod obchodním jménem Pařez™ 631 NC.

Vzorek A. 4

Materiály vyrobené ve vzorku A. 3, mající plošnou hmotnost 150 g/m² a hustotu 0,105 g/cm³, byly po zformování podrobeny zpracování, jak je popsáno v dokumentu EP-A-0 810 078, zpracováním materiálu mezi dvěma válci v hloubce překrytí 0,2 mm každého z vrcholků (či hrotů) navzájem, se šířkou zubů 0,6 mm, jež jsou od sebe rozmístěny 1,0 mm.

Zásobní část s vysokým kapilárním sáním (Vzorky S..)

Vzorek S.l Zásobní absorpční část obsahující skleněná mikrovlákna

Tento vzorek popisuje absorpční součást s vysokým kapilárním sáním, obsahující hydrogel formující absorpční polymer a skleněná mikrovlákna s velkou plochou povrchu, jak je zformována použitím koncového formovacího postupu za mokra, pro zvýšenou hustotu a strukturální uspořádání oproti tradičním postupům pokládání vzduchem. Aby se sestavila tato hydrogel formující, absorpční polymer obsahující část, jež se blíží homogennímu rozdělení absorpčního polymeru v matrici skleněných mikrovláken, dodržuje se následující postup.

Směs 4,0 gramů ASAPu 2300 (k mání od Chemdal LTD, pobočky American Colloid Co., Arlington Heights, IL; rovněž • ·· · · · ·· k dostání od Procter & Gamble Co., Paper Technology Division, Cincinnati, OH) a 4,0 gramů skleněných mikrovláken (k mání jako Q-FIBERS, kód 108, objemová hmotnost 110, od Manville Sales Corp., Denver, Co.) je spojena v explozi odolávající míchačce Warner obchodní kvality na 3 galony (přes 12 1), s přibližně 500 ml alkoholu 3A (ethanol 95 %, methanol 5 %) nebo isopropanolem, či podobnými tekutinami, které se nebudou odbourávat ani absorbovat do struktury či směsi obsažených polymerů. Tato směs je míchána pomalou rychlostí přibližně 5 minut. Směs je nalita do skříně formování papíru (15,24 x 15,24 cm), s nylonovým formovacím sítem s velikostí ok 80 mesh (k mání od Appleton Mfg. Div., Productive Solutions, lne., Neenah, WI) ve spodní části horního dílu formovací skříně. Hladina tekutiny je uvedena na úroveň asi 20,3 cm nad sítem přidáním alkoholu 3A anebo vhodného roztoku. K důkladnému míchání roztoku je před vypuštěním tekutiny použito míchací lopatky. Pod formujícím sítem je otevřen ventil a tekutina rychle odvodněna k zajištění stejnoměrného usazování na formovacím sítě. Síto je z formovací skříně vyjmuto, taženo přes zdroj vakua k odstranění volně udržované tekutiny a necháno přes noc uschnout v sušičce obsahující odvlhčovací prostředek (jako je DRIERITE, Sigmě Chem, Co., St. Louis, MO 63178), k zajištění stejnoměrného obsahu vlhkosti. Jakmile je suchá, je absorpční část sejmuta s formovacího síta. Je z ní vyražena válcovitě tvarovaná struktura s průměrem 5,4 cm, pro měření absorpční kapacity kapilární sorpce.

Vzorek S.2 Příprava pěny s velkou plochou povrchu z HIPE

Bezvodý chlorid vápenatý (36,32 kg) a peroxodvojsíran draselný (189 g) jsou rozpuštěny v 378 litrech vody. Toto ·

• · • · · · • ·· • · zajišťuje proud vodní fáze k použití v kontinuálním postupu formování emulze HIPE.

K monomerové kombinaci obsahující destilovaný divinylbenzen (divinylbenzen 42,4 % a ethylstyrén 57,6 %) (2 640 g) , 2-ethylhexylakrylát (4 400 g) a hexandioldiakrylát (960 g), je přidán diglycerolmonooleátový emulgátor (480 g) , di-lojový dimethylamoniummethylsulfát (80 g) a Tinuvin 7 65 (20 g) . Diglycerolmonooleátový emulgátor (od Grindsted Products, Brabrand, Dánsko) obsahuje přibližně 81% diglycerolmonooleátu, 1% jiných diglycerolových monoesterů, 3% polyolů a 15% jiných polyglycerolových esterů, a uděluje minimální hodnotu mezifázového napětí olej/voda přibližně 27~⁵ newtonů/cm, a má koncentraci kritické agregace olej/voda přibližně 2,8 hmotnostního procenta. Po smíchání je toto spojení materiálů necháno usadit se přes noc. Není vytvořeno žádné viditelné reziduum a všechna směs je stažena a použita jako olejová fáze v nepřetržitém postupu formování emulze HIPE.

Oddělené proudy olejové (25 °C) a vodní fáze (53-55 °C) jsou dodávány do dynamického míchacího přístroje. Důkladné míchání spojených proudů v dynamickém míchacím přístroji se provádí pomocí oběžného kola s kolíky. Oběžné kolo s kolíky obsahuje válcovitou hřídel asi 36,5 cm dlouhou, s průměrem asi 2,9 cm. Hřídel drží 6 řad kolíků, 3 řady se 33 kolíky a 3 řady se 34 kolíky, každý ze třech kolíků na každé úrovni je uspořádán v úhlu 120° jeden k druhému, s další úrovní dole uspořádanou v 60° ke své sousední úrovni, s každou úrovní oddělenou mezerou 0,03 mm, každý kolík mající průměr 0,5 cm se protahuje směrem od středové osy hřídele do délky 2,3 cm. Oběžné kolo s kolíky je upevněno ve válcovitém rukávu, jenž formuje dynamický míchací přístroj, a kolíky mají mezeru 1,5 mm od stěn tohoto válcovitého rukávu.

• · fc fcfcfcfc • fcfc · • fcfcfc • fcfc • · · · fcfcfcfc • fcfc fcfcfc fcfcfc fcfcfc fcfc fcfc

Menší část vytékající tekutiny z dynamického míchacího přístroje je stažena a vtéká do recirkulační zóny, jak je to znázorněno na obrázku spoluprojednávané patentové přihlášky US, pořadového č. 08/716 510 (DesMarais), podané 17. září 1996, jejíž popis je zde zapracován odkazem. Pumpa značky Waukesha v zóně recirkulace vrací tuto menší část do vstupního bodu proudů toku vodní a olejové fáze do dynamické míchací zóny.

Statický mixer (TAH Industries, Model 100-812) má 12 prvků s vnějším průměrem 2,5 cm. Ze statického mixeru je upevněna po proudu od statického mixeru hadice k usnadnění dodávání emulze do zařízení užívaného k tvrzení. K zajištění přídavného zpětného tlaku k udržování hadice plné se volitelně užívá dodatečný statický mixer. Volitelný mixer může být trubicový (průměr 2,5 cm), 12-ti prvkový mixer (McMaster-Carr, Aurora, OH, Model 3529K53).

Spojená sestava míchacího a recirkulačního přístroje je naplněna olejovou a vodní fází v poměru 4 dílů vody na 1 díl oleje. Dynamický míchací přístroj je odvzdušněn, aby se umožnil únik vzduchu, zatímco se přístroj úplně naplní. Toky proudu při plnění jsou 7,57 g/sek olejové fáze a 30,3 cm³/sek vodní fáze.

Jakmile je sestava přístrojů naplněna, začíná míchání v dynamickém mixeru, s oběžným kolem otáčejícím se rychlostí 1 750 ot./min. a začíná recirkulace s velikostí asi 30 cm³/sek. Míra toku vodní fáze je pak během asi 1 minuty postupně zvýšena na 151,3 cm³/sek, a tok olejové fáze je zredukován během asi 3 minut na 3,03 g/sek. Míra recirkulace je během posledně řečené doby postupně zvyšována na asi 150 cm³/sek. Zpětný tlak vytvářený dynamickou zónou a statickými mixery je v tomto bodě asi 137 kPa, což představuje úplný

9« 9· · · · • 9 • 9 9 9

99 pokles tlaku systému. Rychlost pumpy Waukesha (Model 30) je pak postupně snížena na velikost recirkulace asi 75 cm³/sek.

HIPE tekoucí ze statického mixeru je v tomto bodě sbírána do kulaté polyethylenové kádě s průměrem 102 cm, výškou

31,8 cm, s odstranitelnými stranami podobně jako u pružinou sklapovací pánve užívané při pečení. Trubicovitá polyethylénová vložka s průměrem 31,8 cm ve své základně je pevně připevněna ke středu základny a je 31,8 cm vysoká. HIPE obsahující kádě jsou uchovávány v místnosti udržované při teplotě 65 °C po dobu 18 hodin k provedení polymerace a ke zformování pěny.

Vytvrzená pěna HIPE je odstraněna z vytvrzovacích kádí. V tomto bodě má reziduální vodní fázi (obsahující rozpuštěné emulgátory, elektrolyt, rezidua iniciátoru a iniciátor), asi 48-52 krát (48-52X) hmotnosti polymerovaných monomerů. Pěna je řezána ostrou reciproční pilovou čepelí do vrstev o tloušťce 4,7 mm. Tyto vrstvy jsou pak podrobeny stlačení v řadě 2 porézních, svěracích válců vybavených vakuem, jež postupně snižují obsah reziduální vodní fáze pěny do asi 6 krát (6X) hmotnosti polymerovaného materiálu. V tomto bodě jsou pak tyto vrstvy znova syceny pomocí 1,5 % roztoku CaCL₂ při teplotě 60 °C, a jsou stlačovány v řadě třech porézních svěracích válců vybavených vakuem, do obsahu vodní fáze asi 4X. Obsah Cacl₂ pěny je asi mezi 8 a 10%.

Pěna zůstává stlačena po konečném svěru v tloušťce asi 0,053 cm. Pěna je pak sušena na vzduchu po dobu asi 16 hodin. Takové sušení snižuje obsah vlhkosti na asi 9-17 % hmotnosti polymerovaného materiálu. V tomto bodě jsou pěnové vrstvy velmi řasitelné a po sušení tenké.

Vzorek S.3 Příprava pěny s velkou plochou povrchu z HIPE ·♦· · • ·· • · • · ·«

Proudy vodní a olejové fáze k použití v nepřetržitém postupu formování emulze HIPE jsou připraveny jako podle Vzorku S.2. Oddělené proudy olejové (25 °C) a vodní fáze (53— 55 °C) jsou dodávány do dynamického míchacího přístroje, jak je to podrobně uvedeno v případě Vzorku S.2.

Jakmile je sestava přístrojů naplněna, začíná míchání v dynamickém mixeru, s oběžným kolem otáčejícím se rychlostí 1 750 ot./min. a začíná recirkulace s velikostí asi 30 cm³/sek. Míra toku vodní fáze je pak během asi 1 minuty postupně zvýšena na 151,3 cm³/sek, a tok olejové fáze je zredukován během asi 3 minut na 3,36 g/sek. Míra recirkulace je během posledně řečené doby postupně zvyšována na asi 150 cm³/sek. Zpětný tlak vytvářený dynamickou zónou a statickými mixery je v tomto bodě asi 136 kPa, což představuje úplný pokles tlaku systému. Rychlost pumpy Waukesha je pak postupně snížena na velikost recirkulace asi 75 cm³/sek.

HIPE tekoucí ze statického mixeru je v tomto bodě sbírána a tvrzena do polymerní pěny, jak je to podrobně uvedeno v případě Vzorku 2.

Vytvrzená pěna HIPE je odstraněna z vytvrzovacích kádí. V tomto bodě má reziduální vodní fázi (obsahující rozpuštěné emulgátory, elektrolyt, rezidua iniciátoru a iniciátor), asi 43-47 krát (43-47X) hmotnosti polymerovaných monomerů. Pěna je řezána ostrou reciproční pilovou čepelí do vrstev o tloušťce 4,7 mm. Tyto vrstvy jsou pak podrobeny stlačení v řadě 2 porézních, svěracích válců vybavených vakuem, jež postupně snižují obsah reziduální vodní fáze pěny do asi 6 krát (6X) hmotnosti polymerovaného materiálu. V tomto bodě jsou pak tyto vrstvy znovu syceny pomocí 1,5 % roztoku CaCLž při teplotě 60 °C, a jsou stlačovány v řadě třech porézních svěracích válců vybavených vakuem, do obsahu vodní fáze asi 4X. Obsah Cacl2pěny je mezi 8 a 10%.

• · * • · · ♦ · ·»

Pěna zůstává stlačena po konečném svěru v tloušťce asi 0,071 cm. Pěna je pak sušena na vzduchu po dobu asi 16 hodin. Takové sušení snižuje obsah vlhkosti na asi 9-17% váhy polymerovaného materiálu. V tomto bodě jsou pěnové vrstvy velmi řasitelné a po sušení tenké.

Vzorek S.4 Příprava pěny s velkou plochou povrchu z HIPE

Proudy vodní a olejové fáze k použití v nepřetržitém postupu formování emulze HIPE jsou připraveny podle Vzorku S.2. Oddělené proudy olejové (25 °C) a vodní fáze (53-55 °C) jsou dodávány do dynamického míchacího přístroje, jak je to podrobně uvedeno v případě Vzorku S.2.

Jakmile je sestava přístrojů naplněna, začíná míchání v dynamickém mixeru, s oběžným kolem otáčejícím se rychlostí 1 750 ot./min., a začíná recirkulace s velikostí asi 30 cm³/sek. Míra toku vodní fáze je pak během asi 1 minuty postupně zvýšena na 151,3 cm³/sek, a tok olejové fáze je zredukován během asi 3 minut na 3,78 g/sek. Míra recirkulace je během posledně řečené doby postupně zvyšována na asi 150 cm³/sek. Zpětný tlak vytvářený dynamickou zónou a statickými mixery je v tomto bodě asi 129 kPa, což představuje úplný pokles tlaku systému. Rychlost pumpy Waukesha je pak postupně snížena na velikost recirkulace asi 75 cm³/sek.

HIPE tekoucí ze statického mixeru je v tomto bodě sbírána a tvrzena do polymerní pěny, jak je to podrobně uvedeno v případě Vzorku S.2.

Vytvrzená pěna HIPE je odstraněna z vytvrzovacích kádí. V tomto bodě má reziduální vodní fázi (obsahující rozpuštěné emulgátory, elektrolyt, rezidua iniciátoru a iniciátor) , asi 38-42 krát (38-42X) hmotnosti polymerovaných monomerů. Pěna je řezána ostrou reciproční pilovou čepelí do vrstev o tloušťce 4,7 mm. Tyto vrstvy jsou pak podrobeny stlačení v ··· · · · · · · »· · »·«··· • · · · · · · »*· ··· »·· *· ·· řadě 2 porézních, svěracích válců vybavených vakuem, jež postupně snižují obsah reziduální vodní fáze pěny do asi 6 krát (6X) hmotnosti polymerovaného materiálu. V tomto bodě jsou pak tyto vrstvy znovu syceny pomocí 1,5 % roztoku CaCL₂ při teplotě 60 °C, a jsou stlačovány v řadě třech porézních svěracích válců vybavených vakuem, do obsahu vodní fáze asi 4X. Obsah Cacl₂pěny je mezi 8 a 10%.

Pěna zůstává stlačena po konečném svěru v tloušťce asi 0,071 cm. Pěna je pak sušena na vzduchu po dobu asi 16 hodin. Takové sušení snižuje obsah vlhkosti na asi 9-17 % hmotnosti polymerovaného materiálu. V tomto bodě jsou pěnové vrstvy velmi řasitelné a po sušení tenké.

Vzorek S.5_Zásobní absorpční část obsahující polymerní pěnový materiál s velkou plochou povrchu Tento příklad popisuje absorpční část s vysokým kapilárním sáním, obsahující hydrogel formující absorpční polymer a polymerní pěnový materiál s vysokým sáním, připravený podle Vzorku S.3. Aby se sestavila část obsahující hydrogel formující absorpční polymer, jež se blíží poměrně stejnoměrnému rozdělení absorpčního polymeru a polymerní pěny, dodržuje se následující postup.

g na vzduchu sušené polymerní pěny (připravené podle Vzorku S.3 výše) je umístěno do mixeru (Osterizer, Model 84836L) opatřeného nádobou 1,25 litru, do níž byl umístěn 1 litr 2 % roztoku chloridu vápenatého. Po zajištění ponoření veškerého pěnového materiálu, je mixer spuštěn po 10 vteřin v nastavení zkapalnění (vysoká rychlost) a pak dodatečně po 5 vteřin míchá v nastavení strouhání. Výsledná kaše je pak přenesena do nálevky Buchner (Coors USA, Model 60283), obložené papírovým ručníkem. Ze vzorku je volně odlito asi 500 ml tekutiny. Pak je vzorek pokryt gumovou membránou a *··· 9 · 99 99 • 9 9 9« «999 ··' · 9 · · · 9 • 9 9 «9999·

9 9 9 9 9 9 ··« 999 99« 99 99 užito vakuum (přibližně 500 mm Hg či asi 66 kPa) k odvodnění vzorku na hmotnost 50 až 60 gramů.

Vzorek je vrácen do suché nádoby mixeru a rozptýlen při míchání nastaveném na zkapalnění, zatímco jsou nádoba a základna několikrát obráceny a vráceny zpět, aby se vzorek rozptýlil do přibližně jednotlivých částic. Rozptýlený vzorek je pak sušen vzduchem za okolní teploty a pak jsou pěnové částice spojeny s hydrogel formujícím absorpčním polymerem (ASAP 2 300 od Chemdal Corporation of Palantine, IL; rovněž k dostání od The Procter and Gamble Co., Paper Technology Division, Cincinnati, OH), k zajištění zásobní absorpční části skládající se z homogenní směsi 50 % hmotnosti hydrogel formujícího absorpčního polymeru a z 50 % hmotnosti polymerní pěny s velkou plochou povrchu.

Vzorek S.6_Zásobní absorpční část obsahující fibrety s velkou plochou povrchu

Tento příklad popisuje absorpční část s vysokým kapilárním sáním, obsahující hydrogel formující absorpční polymer a fibrety (výše popsaný druh vlákna) s velkou plochou povrchu. Fibrety s velkou plochou povrchu, k dostání od firmy Hoechst Celanese Corp. (Charlotte, NC) , jako Fibrety^R celulózového acetátu, jsou spojeny s hydrogel formujícím absorpčním polymerem (ASAP 2 300 od Chemdal Corp. of Palantine, IL;

rovněž k mání od The Procter & Gamble Co., Paper Technology Division, Cincinnati, OH), a poskytují zásobní absorpční část skládající se z homogenní směsi 50 % hmotnosti hydrogel formujícího absorpčního polymeru a z 50 % hmotnosti fibret.

Příkladné struktury

Jak bylo uvedeno v obecné části popisu, absorpční jádra mohou být sestavena v široké škále možností za předpokladu,

	«·· · t	• ··
	•	« ·	··	• »	•
	•	•	•	• ·	•
	• ·	•	•	• · ·	•
	•	•	•	• ·	•
			*· e	··

«· že tato jádra obsahují přijímací/rozdělovači oblast, jež je v tekutém spojení se zásobní oblastí tekutiny, a za předpokladu, že materiály použité v těchto oblastech splňují příslušné požadavky. Tudíž, tato jádra mohou být sestavována z příslušných materiálů ve vrstveném uspořádání, s plošnou hmotností a s velikostmi upravenými k požadavkům zamýšleného použití, jak je stanoveno výše.

Specifické sestavení jádra, jež je užitečné pro dětské pleny běžné označované velikostí MAXI, má obdélníkový tvar s délkou asi 450 mm a šířkou asi 100 mm. Zde se přijímací/ rozdělovači oblast skládá z vrstvy materiálu majícího rozměr také obdélníkového tvaru, jenž pokrývá celé absorpční jádro. Zásobní oblast tekutiny může být též obdélníková, též se protahující přes celou velikost absorpčního jádra, ležícího jako vrstva pod přijímací rozdělovači oblastí. Tloušťka materiálů se může měnit v délce a/nebo v šířce absorpčního jádra, ale v jednoduchém sestavení je to stejnoměrná tloušťka v celém absorpčním jádru.

Pro fungování je podstatné, aby byly přijímací/ rozdělovači a zásobní materiály vybírány podle svých vlastností kapilárního sání, jak jsou uvedeny výše.

Tudíž, příkladné přijímací/rozdělovači materiály fungují dobře se všemi vzorky pro přechovávání (zásobními) tekutiny, s výjimkou Vzorků S.2 a S.6, jež oba nevykazují dostatečně vysoké kapilární sání, aby splnily požadavky tohoto vynálezu.

Testovací postupy

Kapilární sorpce

Účel

Účelem tohoto testu je změřit absorpční kapacitu kapilární sorpce, jako funkci výšky, zásobních absorpčních částí tohoto ··*»

O • · • * ··· ··· ·* • » · • * · • · * • · · ·· ·· vynálezu (test se rovněž užívá k měření absorpční kapacity kapilární sorpce, jako funkce výšky, materiálů s velkou plochou povrchu, t.j. bez osmotického absorpčního materiálu, jako je hydrogel formující absorpční polymer anebo jiné volitelné materiály použité v dané absorpční části. Nicméně, to co následuje pojednává o způsobu měření kapilární sorpce (zádrže), jak se týká celé zásobní absorpční části). Kapilární sorpce je základní vlastností každého absorbentu, jež řídí kolik tekutiny bude absorbováno do určité absorpční struktury. V pokusu kapilární sorpce se absorpční kapacita kapilární sorpce měří jako funkce tlaku tekutiny v důsledku výšky vzorku ve vztahu k zásobníku zkušební tekutiny.

Způsob určování kapilární sorpce je dobře znám. Viz. Burgeni A.A. a Kapur C., Rovnovážné stavy kapilární sorpce ve vláknitých hmotách, Textile Research Journal, 37 (1967), 356-366; Chatterjee P.K., Absorpčnost, Textile Science and Technology 7, Kapitola II, str. 29-84, Elsevier Science Publishers B.V., 1985; a patent US 4 610 678, udělený 8. září 1986, Weismanovi et al., pokud jde o pojednání o způsobu měření kapilární sorpce absorpčních struktur. Obsah každého z těchto odkazů je zde zapracován referencí.

Princip

Porézní skleněná frita je připojena prostřednictvím spojitého sloupce tekutiny k zásobníku tekutiny na váze. Vzorek je udržován během pokusu pod stálým omezovačům závažím. Když porézní struktura pohlcuje podle požadavku tekutinu, ztráta hmotnosti v zásobníku tekutiny na váze je zaznamenávána jako zádrž tekutiny, upravená o zádrž skleněné frity jako funkce výšky a odpařování. Je měřena zádrž či kapacita při různých kapilárních sáních (hydrostatických napětích či výškách).

• ·

K přírůstkové absorpci dochází důsledkem postupného snižování frity (t.j., zmenšování kapilárního sání).

Během pokusu je též sledován čas, aby se umožnil výpočet počáteční účinné míry zádrže (g/g/hod) ve výšce 200 cm.

Reagens

Tekutina testu: syntetická moč je připravena úplným rozpuštěním následujících materiálů v destilované vodě.

Sloučenina	celk. hmotn.	koncentrace (g/1)
KCL	74,6	2,0
Na2SO4	142	2,0
(NH4) h2po4	115	0, 85
(NH4)2HPO4	132	0,15
CaCl2.2H2O	147	0,25
MgCl2.6H2O	203	0,5
Celkový popis	uspořádání zařízení
Zařízení	pro kapilární sorpci	, na Obr. 2A, označené

520 a užité k tomuto testu, je provozováno za podmínek TAPPI (50 % relat. vlhkost, 25 °C). Testovaný vzorek je umístěn na skleněnou fritu uvedenou na Obr. 2A jako 502, jež je připojena spojitým sloupcem zkušební tekutiny (umělá moč) k zásobníku tekutiny na váze, znázorněnému jako 506, obsahujícímu zkušební tekutinu. Tento zásobník 506 je umístěn na váze 507, propojené s počítačem (neznázorněn) . Váha by měla dokázat snímat hodnoty do 0,001 g; taková váha je k mání od firmy Mettler Toledo jako PR1203 (Highstown, NJ). Skleněná frita 502 je umístěna na svislém klouzátku, uvedeném celkově na Obr. 2A, dovolující svislý pohyb zkušebního vzorku k jeho vystavení různým výškám sání. Svislé klouzátko může být netyčový ovládač připojený k počítači k zaznamenávání výšek • · sání a odpovídajících časů, pro měření zádrže tekutiny zkušebním vzorkem. Přednostní netyčový ovládač je k mání od firmy Industrial Devices (Novato, CA) jako položka 202X4X34N1D4B-84-P-C-S-E, jenž může být poháněn motorovým pohonem ZETA 6104-83-135, k mání od firmy CompuMotor (Rohnert, CA) . Kde jsou měřeny údaje a odesílány z ovládače 501 a váhy 507, údaje o absorpční kapacitě kapilární sorpce mohou být pohotově generovány pro každý vzorek testu. Počítačové rozhraní k ovládači 501 může rovněž umožňovat řízený svislý pohyb skleněné frity 502. Například, tento ovládač může být směrován a pohybovat skleněnou fritu 502 svisle jen potom co je v každé výšce sání dosažen rovnovážný stav (jak je definován níže).

Spodek skleněné frity 502 je připojen k potrubí Tygon^R 503, jež připojuje fritu k troj směrnému odvodňovacímu uzavíracímu kohoutu 509, jenž je připojen k zásobníku tekutiny 505 skleněným potrubím 504 a uzavíracím kohoutem 510 (uzavírací kohout 509 je otevřen k odvodnění jen během čištění zařízení nebo odstraňování vzduchové bubliny). Skleněné potrubí 511 spojuje zásobník tekutiny 505 se zásobníkem tekutiny 506 na váze uzavíracím kohoutem 510. Zásobník tekutiny 506 na váze se skládá z lehké skleněné nádoby 506A s průměrem 12 cm a víka 506B, jež má v sobě otvor, kterým skleněné potrubí 511 kontaktuje tekutinu v zásobníku 506. Skleněné potrubí 511 se nesmí dotýkat krytu 506B, jinak dojde k nestabilním údajům váhy a měření vzorku nelze použít.

Průměr skleněné frity musí být dostatečný k přijetí zařízení píst/válec, výše uvedeného, k udržování zkušebního vzorku. Skleněná frita 502 je upouzdřena k umožnění ovládání stálé teploty z ohřívací lázně. Frita je 350 ml nálevkou s fritou mající póry 4 až 5,5 pm, k dostání od firmy Corning Glass Co. (Corning, NY, USA) s kódem 36060-350F. Póry jsou • · • · · · dost jemné aby udržovaly povrch frity zvlhčený ve stanovených výškách kapilárního sání (skleněná frita nedovoluje vzduchu vstup do spojitého sloupce testovací tekutiny pod sebou).

Jak uvedeno, frita 502 je připojena potrubím k zásobníku tekutiny 505 či zásobníku tekutiny 506 na váze, v závislosti na poloze troj čestného stavěcího kohoutu 510.

Skleněná frita 502 je upouzdřena k přijímání vody z lázně se stabilní teplotou. To zajišťuje, že skleněná frita je udržována ve stálé teplotě 31 °C během postupu testování. Jak je uvedeno na Obr. 2A, skleněná frita 502 je opatřena vstupním otvorem 502A a výstupním otvorem 502B, jež tvoří uzavřenou smyčku s cirkulující teplou lázní, obecně uvedenou jako 508 (skleněné upouzdření není na Obr. 2A znázorněno. Avšak, voda zavedená do upouzdřené skleněné frity 502 z lázně 508 nekontaktuje zkušební tekutinu a zkušební tekutina není cirkulována lázní se stálou teplotou. Voda v lázni se stálou teplotou cirkuluje plášťovými stěnami skleněné frity 502).

Zásobník 506 a váhy 507 jsou upouzdřeny ve skříni, aby se minimalizoval odpař zkušební tekutiny ze zásobníku na váze a zvýšila stabilita hmotnosti během pokusu. Tato skříň, obecně znázorněna jako 512, má vrchní část a stěny, kde vršek má otvor, jímž je vsunuto potrubí 511.

Skleněná frita 502 je znázorněna podrobněji na Obr. 2B, který je průřezem skleněnou fritou, znázorněnou bez vstupního 502A a výstupního 502B otvoru. Jak uvedeno, skleněná frita 502 je 350 ml nálevkou s fritou mající stanovené póry 4 až 5,5 pm. Skleněná frita 502 na obrázku 2B zahrnuje válcovitou plášťovou nálevku označenou jako 550 a kotouč skleněné frity jako 560. Skleněná frita 502 dále obsahuje montáž válec/píst označenou jako 565 (obsahující válec 566 a píst 568), jež omezuje testovaný vzorek, znázorněný jako 570, a poskytuje malý omezovači tlak na zkušební vzorek. Aby se předešlo nadměrnému odparu zkušební tekutiny z kotouče 560 skleněné frity, je na jeho vršku umístěn teflonový prstenec 562. Prstenec (Teflon^R) 562 má tloušťku 0,0127 cm (k mání jako plochý polotovar od McMasterCarr jako #8569K16 a je na danou velikost řezán) a užívá se k pokrytí povrchu kotouče frity vně válce 566 a takto minimalizuje odpař ze skleněné frity. Vnější a vnitřní průměr prstence činí 7,6 a 6,3 cm. Vnitřní průměr teflonového prstence 562 je o asi 2 mm menší než je vnější průměr válce 566. Na vršek prstence z Teflonu^R je umístěn O-kroužek Viton^R (k mání od McMasterCarr pod označením AS568A-150 a AS568A-151) 564, k utěsnění mezery mezi vnitřní stěnou válcovité upouzdřující nálevky 550 a teflonovým prstencem 562, k další pomoci při předcházení odparu. Jest-li vnější průměr O-kroužku přesáhne vnitřní průměr válcovité nálevky 550, průměr O-kroužku je zmenšen, aby seděl nálevce následujícně: O-kroužek je rozříznut a otevřen, nutné množství jeho materiálu odříznuto a O-kroužek je slepen zpět tak, že kontaktuje vnitřní stěnu válcovité nálevky 550 okolo celého svého obvodu.

Jak naznačeno, celkově zobrazená montáž válec/píst, celkově znázorněna na Obr. 2B jako 565, omezuje testovaný vzorek a poskytuje malý omezovači tlak na zkušební vzorek 570. Odkazuje na Obr. 2C, montáž 565 se skládá z válce 566 a pohárovitého pístu (Teflon^R) označeného 568 a, když je to nezbytné, závažím(i) (neznázorněno), jež sedí uvnitř pístu 568 (volitelné závaží bude použito, když bude nutné upravit spojenou hmotnost pístu a volitelného závaží, aby se dosáhlo omezovacího tlaku 1,4 kPa závislého na suchém průměru zkušebního vzorku, o čemž je pojednáno níže). Válcem 566 je tyčový materiál Lexan^R a má rozměry: vnější průměr 7,0 cm, vnitřní průměr 6,0 cm a výšku 6,0 cm. Teflonový píst 568 má následující rozměry: vnitřní průměr, jenž je o 0,02 cm menší • · než je vnější průměr válce 566. Jak je uvedeno na Obr. 2D zakončení pístu 568 nekontaktující zkušební vzorek má vývrt a poskytuje komoru 590 s průměrem 5,0 cm a hloubkou asi 1,8 cm, k příjmu volitelných závaží (určovaných skutečným suchým průměrem zkušebního vzorku), potřebných k dosažení omezovacího tlaku 1,4 kPa na vzorek. Jinými slovy, celková hmotnost pístu 568 a jakýchkoli volitelných závaží (neznázorněna na obrázcích), dělená skutečným průměrem vzorku (když je suchým), by měla být taková, aby bylo dosaženo omezovacího tlaku 1,4 kPa. Válec 566 a píst 568 (a volitelná závaží) jsou před prováděním měření absorpční kapacity kapilární sorpce uvedeny do rovnováhy při teplotě 31 °C po dobu alespoň 30 minut.

K pokrytí skleněné frity 502 během pokusů s kapilární sorpcí je použita děrovaná folie 14 x 14 cm, bez zpracování povrchovým činidlem nebo ho neobsahující, k minimalizaci destabilizace vzduchu okolo vzorku. Otvory jsou dost velké, aby bránily kondenzaci tvořící se při pokusu na dolní straně folie.

Příprava zkušebního vzorku

Zkušební vzorek může být získán prostřižením kruhovitě tvarované struktury s průměrem 5,4 cm ze zásobní absorpční části. Když je tato část složkou absorpčního výrobku, jiné komponenty výrobku musí být před testem odstraněny. V těchto situacích, kde daná část nemůže být oddělena od jiných složek výrobku bez vážného změnění své struktury (např. hustoty, vzájemného uspořádání materiálů komponentů, fyzikálních vlastností utvářecích materiálů atd.) nebo kde daná část není složkou absorpčního výrobku, je zkušební vzorek připraven spojením všech materiálů tvořících tuto část tak, že toto spojení je pro tuto dotyčnou část reprezentativní. Zkušební • · vzorek má tvar kruhu s průměrem 5,4 cm a získá se řezáním obloukovým prostřihovadlem.

Suchá hmotnost zkušebního vzorku (užitá níže k výpočtu absorpční kapacity kapilární sorpce) je hmotností zkušebního vzorku připraveného jak je tomu výše za podmínek okolí.

Uspořádání pokusu

1. Umístění čisté, suché skleněné frity 502 v držáku nálevky, připevněnému ke svislému klouzátku 501. Posunutí držáku nálevky svislého klouzátka tak, že skleněná frita je ve výšce 0 cm.

2. Uspořádání složek zařízení, jak je znázorněno na Obr. 2A, jak je pojednáno výše.

3. Umístění zásobníku 506 tekutiny s průměrem 12 cm na váhu 507. Umístění plastického víčka 506B přes tento zásobník 506 na váze a plastického víčka přes skříň 512 s váhami, každé s malými otvory umožňujícími jimi průchod skleněnému potrubí 511. Nedovolte skleněnému potrubí dotýkat se víčka 506B zásobníku tekutiny na váze, jinak dojde k nestabilním hodnotám vah a měření nemůže být použito.

4. Zastavovací kohout 510 je uzavřen do potrubí 504 a je otevřen do skleněného potrubí 511. Zásobník tekutiny 505, dříve naplněný zkušební tekutinou, je otevřen a dovoluje zkušební tekutině téci do potrubí 511 a plnit zásobník 506 tekutiny na váze.

5. Skleněná frita 502 je vyrovnána a zajištěna na místě. Rovněž zajistěte, aby byla skleněná frita suchá.

6. Připojte potrubí Tygon^R, 503, k zastavovacímu kohoutu 509 (potrubí by mělo být dlouhé tak, aby dosáhlo skleněné frity 502 v jejím nejvyšším bodě 200 cm, bez žádných smyček). Naplňte toto potrubí Tygon^R zkušební tekutinou z jejího zásobníku 505.

·

99

9 9

9 9

7. Připojte potrubí Tygon^R, 503, do úrovně skleněné frity 502 a pak otevřete stavěči kohout 509 a kohout 510 vedoucí ze zásobníku tekutiny 505 do skleněné frity 502. (Zastavovací kohout 510 by měl být do skleněného potrubí 511 uzavřen.) Zkušební tekutina plní skleněnou fritu 502 a odstraňuje všechen zachycený vzduch během plnění skleněné frity. Pokračujte v plnění, dokud tekutina nedosáhne vršku kotouče 560 skleněné frity. Vyprázdněte nálevku a odstraňte všechny vzduchové bubliny v potrubí a uvnitř nálevky. Ty mohou být odstraněny otočením skleněné frity 502 a umožněním jim stoupat a unikat odvodněním kohoutu 509 (vzduchové bubliny se typicky sbírají na spodku kotouče 560 skleněné frity). Opět vyrovnejte fritu do roviny použitím tak malé hladiny, aby seděla uvnitř nálevky 550 a na povrchu kotouče 560 skleněné frity.

8. Vynulujte skleněnou fritu pomocí zásobníku 506 tekutiny na váze. K provedení toho vezměte kus potrubí Tygon^R dostatečné délky a naplňte ho zkušební tekutinou. Umístěte jedno zakončení v zásobníku 506 tekutiny na váze a druhé použijte k umístění skleněné frity 502. Hladina zkušební tekutiny označená potrubím (jež je ekvivalentní s hladinou zásobníku tekutiny 506) je 10 mm pod vrškem kotouče 506 skleněné frity. Pokud tomu tak není, buď upravte množství tekutiny v zásobníku nebo na svislém klouzátku znova nastavte nulovou polohu.

9. Připevněte výstupní a vstupní otvor z tepelné lázně 508 přes potrubí ke vstupním a výstupním otvorům 502A a 502B skleněné frity. Nechte teplotu kotouče 560 skleněné frity stoupnout na 31 °C. To může být měřeno částečně naplněním skleněné frity zkušební tekutinou a změřením její teploty potom co dosáhla rovnovážné teploty. Teplota bude potřebovat * · • www • · ·

100 nastavení trochu vyšší než 31 °C, kompenzující rozptýlení tepla během pohybu vody z lázně do skleněné frity.

10. Skleněná frita je uváděna do rovnováhy po dobu 30 minut.

Parametry kapilární sorpce

V následujícím je popsán počítačový program, jenž určí jak dlouho skleněná frita zůstane v každé výšce.

V programu software kapilární sorpce je zkušební vzorek v určité stanovené výšce od zásobníku tekutiny. Jak je řečeno výše, zásobník tekutiny je na váze, takže počítač může číst zůstatek na konci známého časového úseku a vypočítat velikost toku (údaj delta/časový interval) mezi zkušebním vzorkem a zásobníkem. Pro účely tohoto způsobu se zkušební vzorek bere za vyrovnaný, když je míra toku menší než stanovená míra toku pro stanovené množství za sebou následujících časových úseků. Uznává se, že pro jistý materiál nemůže být dosaženo skutečné rovnováhy, když je dosaženo stanovené ROVNOVÁŽNÉ KONSTANTY. Časová mezera mezi snímáním údajů je 5 vteřin.

Počet snímání údajů v tabulce údajů delta je stanoven v menu kapilární sorpce jako ROVNOVÁŽNÉ VZORKY. Maximální počet delt je 500. Konstanta velikosti toku je specifikována v menu kapilární sorpce jako ROVNOVÁŽNÁ KONSTANTA.

Rovnovážná konstanta je zaváděna v jednotkách gramů/sek, v rozpětí od 0,0001 do 100 000. Následuje zjednodušený příklad dané logiky. Tabulka znázorňuje údaje vážení a tok delta, počítaný pro každý časový interval.

Rovnovážné vzorky = 3

Rovnovážná konstanta = 0,0015 • · • · ·· · « · · • · ··

101

0.350 -----

0.050 --ι--— -¹

0.000-------0 2 4 6 8 10

Časový úsek 15

		1 Γ7ΤΓΓ—1
Časový Hodnota	Tok
úsek	vah	delta
	(g)	(g/sek)
0	0
-=|-	0200	0.0180
-2	07155	0.0150
-3-	0225	0.0120
4	07270	02090
-5—	0295	0.0050
—δ—	0.30b	02020
/	0212	0.0014
-8	07315	02008
-5-	0218	O.Ú004

Tabulka hodnot delta:

Oas	~2—	-Ί—	2	—3—	—3-	5	-g—j—?-	8
Delta 1	““OSOO	O.O180	0.0180	0.0180	2.0090	“02090	^02090 0.0014 I	0.0014	0.0014]
Delta? DeífaS	~oooo ~0090	“2900 “0295	22150	'0.0150	“02150	“02050 702120	'2.0050 0.0050 270020]“02020	0.2008 2.0025	270008] 270004] i

Rovnovážná zádrž pro zjednodušený příklad výše je 0,318 g.

• · · · * * «· · · · · • · · · · • « « · • · · ··♦··· ·· · · t · · * « · · · • « 9 9 9 • 9 9 · ·* ·♦

102

Následuje kód v jazyku C, použitý k určení rovnovážné sorpce:

takedata.c */ int take_data(int equil_samples,double equilibrium_constant) {

double static double double clock_t int delta;

double deltas(500); /* table to store up to 500 deltas */ value;

prev_value;

next_time;

i;

for (i=0; i<equil_samples; i++) deltas(i) = 9999.;

table to 9999. gms/sec */ delta_table_index = 0; the next delta */ equilibrium_reached = 0; has not been reached */ next_time » clockd; reading */ prev_reading = 0.; reading from the balance */ while (!equilibrium_reached) { equilibrium */ next time += 5000L;

*/ while (clockd < next_time); from prev reading */ value = get_balance_reading(); delta = fabs(prev_value - value) / 5.0; last S seconds */ prev value - value;

*/ deltas(delta_table_index) = delta; table of deltas */ delta_table_index++ in table */ if (delta_table_index == equil_samples) number of */ delta_table_index = 0; the table. This way ♦/ xx current samples. */ equilibrium_reached = 1;

equilibrium is reached */ for (i=0; i < equil_samples; i++) table */ if (deltas[i] >= equilibrium_constant) equilibrium constant */ equilibrium_reached = 0; at equilibrium) */ /* initialize all values in the delta /* initialize where in the table to store /* initialize flag to indicate equilibrium /* initialize when to také the next /♦ initialize the value of the previous /* start of loop for checking for /* calculate when to také next reading /* wait until 5 seconds has elasped /* read the balance in grams */ /* calculate absolute value of flow in /* store current value for next loop /* store current delta value in the /* increment pointer to next position /* when the number of deltas = the /* equilibrium samples specified, /* /* reset the pointer to the start of /* the table always contains the last /* set the flag to indicate /* check all the values in the delta if any value is > or = to the equlibrium flag to 0 (not to the start of the loop */ /* /* set the /* go back

Parametry kapilární sorpce

Popis zátěže (omezující tlak): 1,4 kPa

Rovnovážné vzorky (n): 50

Rovnovážná konstanta: 0,0005 g/sek

Hodnota nastavené výšky: 100 cm

103

Hodnota	konečné výšky:	0	cm
Parametry hydrostatické	výš ky: 200,	180, 160, 140,	120,
		100,	90, 80, 70, 60,	50,
		45,	40, 35, 30, 25,	20,
		15,	10, 5 a 0 cm.
Postup	kapilární sorpce (zádrže)	je prováděn použitím

všech výše stanovených výšek, v uvedeném pořadí, pro měření absorpční kapacity kapilární sorpce. I kdyby bylo žádoucí určit absorpční kapacitu kapilární sorpce v konkrétní výšce (napr.

cm), musí být ukončena celá řada parametrů hydrostatických výšek, ve stanoveném pořadí. Ačkoli jsou všechny tyto výšky použity v testu kapilární sorpce ke generování izoterm kapilární sorpce pro zkušební vzorek, předložený z hlediska vynález popisuje jejich absorpčních zásobní absorpční části vlastností ve stanovených výškách 200, 140, 100, 50, 35 a 0 cm.

Postup kapilární sorpce

1) Dodržujte postup experimentálního uspořádání.

2) Ujistěte se, že je zapnuta teplotní lázeň 508 a voda obíhá skleněnou fritou 502, a že teplota kotouče 560 skleněné frity činí 31 °C.

3) Umístěte skleněnou fritu 502 ve výšce sání 200 cm. Otevřete zastavovací kohouty 509 a 510 ke spojení skleněné frity 502 se zásobníkem tekutiny 506 na váze. (Kohout 510 je uzavřen do zásobníku tekutiny 505) . Skleněná frita 502 je uváděna do rovnováhy po dobu 30 minut.

4) Zaveďte výše uvedené parametry kapilární sorpce do počítače.

5) Uzavřete zastavovací kohouty 509 a 510.

6) Posuňte skleněnou fritu 502 do výšky nastavení 100 cm.

• · • · • · • · • ·

104

7) Umístěte prstenec 562 (Teflon^R) na povrch kotouče 560 skleněné frity. Na teflonový prstenec uložte O-kroužek 564. Na teflonový prstenec umístěte souose předem zahřátý válec 566. Umístěte zkušební vzorek 570 souose ve válci 566 na kotouč 560 skleněné frity. Do válce 566 vložte píst 568. Jeli to žádoucí, do komory 590 pístu jsou umístěna dodatečná omezovači závaží.

8) Zakryjte skleněnou fritu 502 děrovanou folií.

9) Údaje váhy v tomto bodě zakládají nulové či tárové údaje.

10) Posuňte skleněnou fritu 502 do 200 cm.

11) Otevřete zastavovací kohouty 509 a 510 (kohout 510 je uzavřen do zásobníku tekutiny 505) a začněte snímání údajů času a vážení.

Korekce skleněné frity (o přesnou zádrž chodu naprázdno)

Protože kotouč 560 skleněné frity je porézní struktura, musí být určen a odečten absorpční příjem kapilární sorpce skleněné frity 502 naprázdno, aby se získala pravdivá absorpční zádrž kapilární sorpce zkušebního vzorku. Korekce skleněné frity se provádí pro každou novou použitou fritu. Proveďte postup kapilární sorpce jak je popsán výše, ale bez zkušebního vzorku, abyste získali zádrž naprázdno (g). Uběhlý čas v každé stanovené výšce se rovná času(ům) chodu naprázdno .

Korekce za ztrátu odpařováním

1) Posuňte skleněnou fritu 502 na 2 cm nad nulou a nechte ji uvést se do rovnováhy v této výši po dobu 30 minut pomocí otevřených kohoutů 509 a 510 (zavřen do zásobníku 505).

2) Uzavřete kohouty 509 a 510.

·· • φ φ · φ φ φ φ φφφ ··· φφφ φφφ φ· »·

105

3) Umístěte prstenec 562 (Teflon^R) na povrch kotouče 560 skleněné frity. Na teflonový prstenec uložte O-kroužek 564.

Na teflonový prstenec umístěte souose předem zahřátý válec 566. Do válce 566 vložte píst 568. Na skleněnou fritu 502 umístěte děrovanou folii.

4) Otevřete kohouty 509 a 510 (zavřen do zásobníku 505) a zaznamenávejte údaje vážení a času po 3,5 hodiny. Vypočtěte odpařování vzorku (g/hod) podle následujícího:

(údaje vážení v 1 hod - údaje vážení ve 3,5 hod)/2,5 hod.

I potom co jsou provedena všechna předběžná opatření výše uvedená, dojde k určité ztrátě odparem, typicky okolo 0,10 g/hod, pro korekci jak u zkušebního vzorku, tak u frity. Ideálně se odpař vzorku měří pro každou nově instalovanou skleněnou fritu 502.

Čištění zařízení

Když je nově instalována skleněná frita 502, užívá se nového potrubí Tygon^R, 503. Jestliže bude viditelné mikrobiální znečištění, skleněné potrubí 504 a 511, zásobník tekutiny 505 a zásobník tekutiny 506 na váze, se čistí v destilované vodě pomocí 50 % přípravku Clorox Bleach^R, po čemž následuje vypláchnutí destilovanou vodou.

a. Čištění po každém pokusu

Na závěr každého pokusu (po odstranění zkušebního vzorku) je skleněná frita propláchnuta směrem dopředu (t.j., zkušební tekutina je zaváděna do spodní části skleněné frity) pomocí 250 ml zkušební tekutiny ze zásobníku tekutiny 505, k odstranění zbytků zkušebního vzorku z pórů kotouče skleněné frity. S kohouty 509 a 510 otevřenými do zásobníku tekutiny

00 0 0 0 0 0 0 0 0 • 0 0 0 ·

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

000 00 00

106

505 a uzavřenými do zásobníku tekutiny 506 na váze, je skleněná frita odstraněna ze svého držáku, obrácena vzhůru nohama a nejprve vypláchnuta zkušební tekutinou, po čemž následují propláchnutí acetonem a zkušební tekutinou (umělou močí). Během vyplachování musí být skleněná frita otočena vzhůru nohama a proplachovací tekutina je protlačena na zkušební vzorek kontaktující povrch kotouče skleněné frity. Po vypláchnutí je frita propláchnuta směrem dopředu podruhé pomocí 250 ml zkušební tekutiny (umělou močí). Nakonec je skleněná frita znovu umístěna ve svém držáku a povrch frity je vyrovnán.

b. Sledování výkonnosti skleněné frity

Výkonnost skleněné frity musí být sledována po každém čistícím postupu a pro každou nově instalovanou skleněnou fritu, s uspořádáním skleněné frity v poloze O cm. Na vyrovnaný kotouč skleněné frity (bez teflonového prstence, 0kroužku a komponentů pístů/válce) je nalito 50 ml zkušební tekutiny. Je zaznamenáván čas, jenž hladině zkušební tekutiny trvá k poklesu do 5 mm nad povrch kotouče skleněné frity.

Pokud tato doba přesáhne periodické čištění.	4,5 minuty,	musí být	provedeno
c. Periodické čištění
Skleněné frity jsou	periodicky	(viz. výše	sledování
výkonnosti frity) důkladně	čištěny, aby	se předešlo	ucpávání.

Výplachovými tekutinami jsou destilovaná voda, aceton, 50 % Clorox Bleach^R v destilované vodě (k odstranění růstu baktérií) a zkušební tekutina. Čištění obsahuje odstranění skleněné frity z držáku a odpojení veškerého potrubí. Skleněná frita je propláchnuta směrem dopředu (t.j. proplachovací tekutina je zaváděna do spodní části skleněné frity),

4 »«» · 4 • 44

107 s fritou otočenou vzhůru nohama, s příslušnými tekutinami a množstvími v následujícím pořadí.

1.	250	ml	destilované vody.
2.	100	ml	acetonu.
3.	250	ml	destilované vody.
4.	100	ml	roztoku 50:50 CloroxuR/destilované
5.	250	ml	destilované vody.
6.	250	ml	zkušební tekutiny.

Čistící postup je uspokojivý, když je výkonnost skleněné frity v rámci stanovených měřítek toku tekutiny (viz. výše) a když na povrchu kotouče skleněné frity není pozorovaná žádná zbytková látka. Pokud nebude možno provést úspěšně čištění, musí být frita vyměněna.

Výpočty

Počítač je nastaven tak, že poskytuje výkaz obsahující výšku kapilárního sání v cm, dobu, a zádrž zkušební tekutiny v gramech v každé stanovené výšce. Z těchto údajů je možno vypočítat absorpční kapacitu kapilárního sání, jež je korigována jak o zádrž frity, tak o ztrátu odpařováním. Rovněž, na základě absorpční kapacity kapilárního sání v 0 cm, je možno vypočítat účinnost kapilární absorpce ve stanovených výškách. Navíc je počítána počáteční efektivní míra zádrže zkušební tekutiny ve 200 cm.

Přesná zádrž chodu naslepo (naprázdno):

čas naslepo(s)*odpar vzor.(g/hod)

Přesná zádrž naslepo (g) = zádrž (g) naslepo - -------------------------------3 600 (s/hod)

Absorpční kapacita kapilárního sání (CSAC):

• · ·· 99 • · ·

9 9

9 9

9 9

99

108 čas vzor.(s)* odpař vzor.(g/hod) zádrž vzorku (g) - --------------------------------- - přesná zádrž

600(s/hod) naslepo(g)

CSAC(g/g) = --------------------------------------------------------------------Suchá váha vzorku(g)

Počáteční efektivní míra zádrže ve 200 cm (IEUR):

CSAC ve 200 cm (g/g)

IEUR (g/g/hod) = -------------------čas vzorku ve 200 cm(s)

Vykazování

Pro každý vzorek by měla být provedena minimálně dvě měření a proveden průměr zádrže v každé výšce, k výpočtu absorpční kapacity kapilární sorpce (CSAC) pro danou absorpční část nebo daný materiál s velkou plochou povrchu. Pomocí těchto údajů mohou být vypočteny příslušné hodnoty:

desorpční	výška kapilární	sorpce, v níž	daný	materiál
uvolnil x% své	kapacity v 0 cm	(t.j. z CSAC	0) ,	vyj ádřená
v cm (CSDH x); absorpční	výška kapilární	sorpce, v níž	daný	materiál

absorboval y% své kapacity v 0 cm (t.j. z CSAC 0), vyjádřená v cm (CSAH y);

absorpční kapacita kapilární sorpce v určité výšce z (CSAC z), vyjádřená v jednotkách g(tekutiny) : g(materiálu); zejména v nule výšky (CSAC 0), a ve výškách 35 cm, 40 cm, atd. ;

absorpční účinnost kapilární sorpce v určité výšce z (CSAE z), vyjádřená v %, jež je poměrem hodnot pro CSAC 0 a CSAC z.

Jestliže budou spojeny dva materiály (například první je použit jako materiál přijímání/rozdělování a druhý je použit • fc • fcfc • fcfc • fcfc • fc fcfc • fc · • * fc fcfc · • · « fcfc fcfc

109 jako zásobní materiál tekutiny), hodnota CSAC (a odtud příslušná hodnota CSAE) druhého materiálu může být stanovena pro hodnotu CSDH x prvního materiálu.

Test vertikálního průsaku

Vzorec syntetické moči

Pro tento test se používá specifická syntetická moč, všeobecně známá jako Jayco SynUrine a je k dostání od firmy Jayco Pharmaceutical Company of Camp Hill, Pennsylvania. Vzorec této syntetické moči je: 2,0 g/1 KC1; 2,0 g/1 Na₂SO₄; 0,85 g/1 (NH₄)H₂PO₄; 0,15 g/1 (NH₄)H2PO₄ (?, zřejmě asi (NH₄)₂HPO₄ pozn. překl.); 0,19 g/1 CaCl₂; a 0,23 g/1 MgCl₂. Všechny tyto chemikálie jsou reagenční třídy. Tato umělá moč má hodnotu pH v rozmezí od 6,0 do 6,4.

Test vertikálního průsaku je zaměřen k hodnocení doby, jíž přední čelo tekutiny potřebuje k dosažení určité výšky ve vertikálním uspořádání, t.j. proti směru gravitační síly, stejně jako množství tekutiny daným materiálem během této doby nabrané.

Principem tohoto testu je umístění vzorku na držák vzorku vybavený elektrodami v podobě kolíčků, oboje fungující k fixování daného vzorku v kolmé poloze a umožnění generace signálu elektrického časového zařízení. Nádržka tekutiny je umístěna na váhách, takže může být sledována závislost času nabírání tekutiny ve vzorku, jež je výsledkem vertikálního prosakování. Ačkoli to není podstatné pro tento test, test se provádí na komerčně dostupném vybavení, na zařízení EKOTESTER od firmy Ekotek Industrietechnik GmbH, Ratingen, Německo, jež rovněž dovoluje elektronické zpracování příslušných údajů.

Uspořádání tohoto testu je schematicky znázorněno na

Obr. 3a a 3b.

• 999 ·

4• 4 »4 »» »» w • 9 « 9 • 9 9 9

9 9 9 9

9 9 · • 4 99

110

Zařízení je v podstatě provedeno z plexiskla a nádržku tekutiny 310 k zadržování 929 gramů zkušební ve výšce 311 hladiny tekutiny 17 mm a držák 320 vzorku. Tato nádržka je umístěna na váhách 315 s přesností 0,1 g, jakou například vyrábí firma Mettler GmbH, typ PM300. Volitelně a označeno spojením 316, mohou být tyto váhy připojeny k údaje sbírajícímu zařízení 342.

Držák 320 vzorku je v podstatě plexisklová deska se šířkou 330 činící 10 cm, délkou 331 činicí 15 cm a tloušťkou asi 5 mm (neznázorněno). Fixující či upevňovací prostředek 325 se protahuje za tyto vzdálenosti ve směru 332, který se stává během testu směrem nahoru k zajištění během testu opakovatelného umísťování v přesně kolmém směru (t.j., směru gravitace) v hloubce 333 pro opakovatelné ponořování dolního okraje 321 držáku vzorku 12 mm do hladiny zkušební tekutiny v nádržce 310. Držák 320 vzorku je dále opatřen 9 katodovými kolíčky 326, uspořádanými ve třech řadách ve vzdálenostech (334, 335, 336) a to 56 mm, respektive 95 mm a 136 mm, od spodního okraje 321 držáku vzorku. V každé z těchto řad jsou tři elektrody, rozmístěné stejnoměrně od sebe navzájem ve vzdálenostech 337 činících 28 mm, a ty umístěné do podélného okraje 332 jsou rozmístěny ve vzdálenostech 338 činících 22 mm ven od těchto okrajů. Elektrodové kolíčky mají délku asi 10 mm, průměr asi 1 mm, a jsou na svých zakončeních nepatrně zaostřeny aby se usnadnilo použití daného vzorku. Elektrodové kolíčky jsou provedeny z kovu. Ještě jeden, anodový kolíček 327 je umístěn 5 mm vedle středového katodového kolíčku spodní řady. Anoda 327 a 9 katod 326 je připojeno (schematicky znázorněno na Obr. 3a) (328) pro dva katodové kolíčky a daný anodový kolíček) k časovému zařízení 341, umožňujícímu sledovat moment, kdy je uzavřen elektrický obvod mezi anodou a jednotlivými katodami, například zkušební zahrnuj e tekutiny • ···* φφ · • 9·9 • · Φ • · ··· ΦΦΦ • Φ ·· *·

ΦΦ ·· ΦΦΦΦ

Φ Φ φ · Φ · φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ

Φ Φ ΦΦΦΦ

ΦΦΦ ΦΦΦ Φ· Φ·

111 tekutinou elektrolytu ve zvlhčeném zkušebním vzorku, jenž je umístěn mezi těmito elektrodami.

V kontrastu s obecnými postupy nastíněnými výše, je toto zařízení umístěno a test je prováděn v krytu, s řízenou teplotou nastavenou na 37 °C a neodchylující se o více než o 3 °C. Zkušební tekutina je rovněž připravena na 37 °C v teplotě ovládané vodní lázní po dostatečnou dobu, k umožnění konstantní teploty tekutiny.

Zkušební tekutina je naplněna do nádržky 310 tak, že má povrch 312 tekutiny v úrovni s vyžadovanou výškou 311, například, přidáním předem stanoveného množství tekutiny, jako je například 927,3 gramů plus/minus 1 gram.

Zkušební vzorek je uveden do rovnovážného stavu v laboratorních podmínkách (viz. výše) a bezprostředně před testem dán do vnějšího prostředí s teplotou 37 °C. Rovněž před testem je změřená hmatnost (tloušťka) vzorku k měření, jak je načrtnuto níže.

Zkušební vzorek je nařezán na velikost 10 cm krát 15 cm jakýmkoli vhodným prostředkem, který vylučuje jak jen to je možné účinky stlačení v řezacích okrajích, jako je například řezač vzorků od firmy JDC Corporation, či ostrými řezadly jako je skalpel anebo - méně přednostní - pár ostrých nůžek.

Testovaný vzorek je pečlivě umístěn na držák vzorku tak, aby se okraje shodovaly se spodními a bočními okraji 321 a 322 držáku vzorku, t.j. tak, že se neprotahuje vně desky držáku vzorku. Ve stejném momentě musí být tento vzorek v podstatě plochém, ale nezatíženém uspořádání, t.j., že by ani neměl vytvářet vlny, ani být pod mechanickým napětím. Péče musí být věnována tomu, aby měl vzorek jenom přímý kontakt k elektrodovým kolíčkům a nekontaktoval plexisklovou desku držáku vzorku.

• · · · fc · ·

112

Držák 320 vzorku je potom umístěn ve vertikální poloze do nádržky 310 zkušební tekutiny tak, že držák 320 vzorku, stejně jako testovaný vzorek, jsou ponořeny hloubkou 333 přesně 12 mm do dané tekutiny. Následně budou mít nyní elektrody vzdálenosti (343, 338 a 339) činící 44 mm, 83 mm a 124 mm, v tomto pořadí, k hladině 312 fluida. Když ponoření držáku vzorku změní hodnotu na váze 315, tato je vytárována množstvím předem určeným vsunutím držáku vzorku bez jakéhokoli vzorku, například 6 gramy.

Rozumí se, že umístění držáku 320 a zkušebního vzorku v nezešikmeném uspořádání musí být velmi přesné na jedné straně, ale rovněž rychlé, protože daný materiál začne nasávat a prosakovat při prvním kontaktu s tekutinou. Rám 350, do něhož může být držák vzorku snadno vsunut s fixačními prostředky 325, je rovněž částí zařízení EKOTESTER, ale mohou být použity jiné prostředky k dosažení rychlého a nezešikmeného upevnění (fixace).

Údaje na váze jsou sledovány jako funkce času bezprostředně po umístění vzorku. Bylo zjištěno jako výhodné připojit váhy k počítačovému zařízení 340, jako součásti zařízení EKOTESTER.

Jakmile dosáhne tekutina první řady a uzavře elektrické spojení mezi anodou 327 a katodami 326, tyto časy mohou být zaznamenány jakýmkoli časovým prostředkem 341. Časová jednotka 341 zařízení EKOTESTER je toho vhodným příkladem. Ačkoli by mohlo být provedeno zpracování údajů u každé ze třech časových hodnot jedné řady, další údaje se týkají průměru všech třech elektrod na řadu, který se obyčejně neodchyluje přibližně +/- 5% od průměru.

Takto jsou generovanými údaji:

• ·

113 na čase závislé množství tekutiny, které je nabráno vzorkem po jeho ponoření, a čas potřebný pro tekutinu aby dosáhla určitých výšek.

Z těchto mohou být pro každou ze třech výšek snímány a vykazovány dvě důležité hodnoty:

za prvé, časy ve vteřinách, dokud fronta (pohybující se čelo) tekutiny nedosáhne příslušných výšek, za druhé, kumulativní tok pro každou z výšek, dělením: množství tekutiny, nabrané vzorkem v době kdy je této výšky dosaženo, touto dobou, a průřezovou plochou jak je definována měřením hmatnosti a šířkou vzorku 10 cm.

Claims (34)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Absorpční struktura zahrnující první oblast a druhou oblast v tekutém spojení s první oblastí, vyznačující se tím, že první oblast zahrnuje materiál mající ve výšce 12,4 cm celkový tok větší než 0,075 g/cm²/sek, a druhá oblast zahrnuje materiál, jenž splňuje alespoň jeden z následujících požadavků:

   (a) absorpční kapacitu kapilární sorpce ve 35 cm (CSAC 35) alespoň 15 g/g; a/nebo (b) absorpční kapacitu kapilární sorpce v 0 cm (CSAC 0) alespoň 15 g/g a absorpční účinnost kapilární sorpce ve 40 cm (CSAE 40) alespoň 55 %; a/nebo (c) absorpční výšku kapilární sorpce pří 50 % své kapacity v absorpční výšce 0 cm (CSAH 50) alespoň 35 cm.
2. 2. Absorpční struktura podle nároku 1, vyznačuj í c í se t í m, že materiál obsažený v první oblasti má ve výšce 12,4 cm dobu průsaku kratší než 120 vteřin.
3. 3. Absorpční struktura podle nároku 1, vyznačuj Ιοί se tím, že druhá oblast zahrnuje materiál mající (a) CSAC 35 alespoň 20 g/g.
4. 4. Absorpční struktura podle nároku 1, vyznačuj í c í se tím, že druhá oblast zahrnuje materiál mající (a) CSAC 35 při současné CSDH 90 prvního materiálu alespoň

   15 g/g.

   115
5. 5. Absorpční struktura podle nároku 1, vyznačuj í c í se tím, že druhá oblast zahrnuje materiál mající (b) CSAC 0 alespoň 20 g/g a CSAE 40 alespoň 50 %.
6. 6. Absorpční struktura podle nároku 1, vyznačuj í c í se tím, že druhá oblast zahrnuje materiál mající (b) CSAC 0 alespoň 25 g/g a CSAE 40 alespoň 50 %.
7. 7. Absorpční struktura podle nároku 1, vyznačuj í c í se tím, že druhá oblast zahrnuje materiál mající (b) CSAC 0 alespoň 35 g/g a CSAE 40 alespoň 50 %.
8. 8. Absorpční struktura podle nároku 1, vyznačuj ιοί se tím, že druhá oblast zahrnuje materiál mající (b) CSAC 0 alespoň 15 g/g a CSAE 40 alespoň 65 %.
9. 9. Absorpční struktura podle nároku 1, vyznačuj í c í se tím, že druhá oblast zahrnuje materiál mající (b) CSAC 0 alespoň 15 g/g a CSAE při současné CSDH 90 prvního materiálu alespoň 55 %.
10. 10. Absorpční struktura podle nároku 1, vyznačuj í c í se tím, že druhá oblast zahrnuje materiál mající (c) CSAH 50 alespoň 45 cm.
11. 11. Absorpční struktura podle nároku 1, vyznačuj í c í se tím, že druhá oblast zahrnuje materiál mající (c) CSAH 50 alespoň 60 cm.

    • · • ·

    116
12. 12. Absorpční struktura podle nároku 1, vyznačuj í c í se tím, že druhá oblast zahrnuje materiál mající (c) CSAH 50 alespoň 80 cm.
13. 13. Absorpční struktura podle jakéhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první oblast zahrnuje materiál mající dobu průsaku kratší než 50 vteřin.
14. 14. Absorpční struktura podle jakéhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první oblast zahrnuje materiál mající v přednostním směru rozdělování tekutiny ve výšce 12,4 cm celkový tok větší než 0,120 g/cm²/sek.
15. 15. Absorpční struktura podle jakéhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první oblast zahrnuje materiál, v němž doba průsaku ve výšce 8,3 cm přednostního směru rozdělování činí méně než 80 % doby průsaku ve směru k němu kolmém, a celkový tok přednostního směru rozdělování tekutiny je ve výšce 12,4 cm větší než 0,120 g/cm²/sek.
16. 16. Absorpční struktura podle jakéhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první oblast zahrnuje vláknitý materiál.
17. 17. Absorpční struktura podle nároku 16, vyznačuj í c í se t í m, že první oblast zahrnuje chemicky ztuženou celulózu.

    • · «

    117
18. 18. Absorpční struktura podle nároku 16, vyznačuj í c í se t í m, že první oblast zahrnuje vláknitý materiál obsahující syntetická vlákna.
19. 19. Absorpční struktura podle nároku 16, vyznačuj í c í se t í m, že první oblast zahrnuje vláknitou strukturu, která byla po svém zformování mechanicky zpracována.
20. 20. Absorpční struktura podle jakéhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první oblast zahrnuje pěnový materiál.
21. 21. Absorpční struktura podle nároku 20, vyznačuj í cl se t í m, že materiál polymerní pěny je odvozen z emulzí s vysokou vnitřní fází vody v oleji.
22. 22. Absorpční struktura podle jakéhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že druhá oblast zahrnuje materiál s velkou plochou povrchu.
23. 23. Absorpční struktura podle nároku 22, vyznačuj í c í se t í m, že materiál s velkou plochou povrchu zahrnuje mikrovlákna.
24. 24. Absorpční struktura podle nároku 22, vyznačuj í c í se t í m, že materiál s velkou plochou povrchu je hydrofilní pěna s otevřenou celulární strukturou.
25. 25. Absorpční struktura podle nároku 24, vyznačuj í c í se t í m, že hydrofilní pěna s otevřenou celulární ···· • ·· • φ φ φ φ φ

    118 strukturou je polymerní pěna odvozená z emulze s vysokou vnitřní fází vody v oleji (HIPE).
26. 26. Absorpční struktura podle jakéhokoli z nároků 24 nebo

    25, vyznačující se tím, že hydrofilní pěna s otevřenou celulární strukturou je složená.
27. 27. Absorpční struktura podle jakéhokoli z nároků 24 nebo

    26, vyznačující se tím, že hydrofilní pěna s otevřenou celulární strukturou je v částicové podobě.
28. 28. Absorpční struktura podle jakéhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že druhá oblast zahrnuje hydrogel formující materiály.
29. 29. Absorpční struktura podle nároku 28, vyznačuj Ιοί se t í m, že hydrogel formující materiál je přítomen v alespoň 15 % celkové váhy druhé oblasti.
30. 30. Absorpční struktura podle nároku 28, vyznačuj Ιοί se t í m, že hydrogel formující materiál je přítomen v ne více než 75 % celkové váhy druhé oblasti.
31. 31. Jednorázové absorpční výrobky, vyznačující se tím, že zahrnují alespoň jednu absorpční strukturu podle jakéhokoli z předchozích nároků.
32. 32. Jednorázové absorpční výrobky podle nároku 31, vyznačující se tím, že absorpční struktura zahrnuje alespoň dvě z řečených druhých oblastí, jež nejsou v přímém vzájemném kontaktu.

    119
33. 33. Jednorázové absorpční výrobky podle nároku 32, vyznačující se tím, že řečené alespoň dvě oblasti jsou umístěny podélně od sebe navzájem a jsou odděleny alespoň částí rozkrokové oblasti, jak je zde vymezeno.
34. 34. Jednorázový absorpční výrobek podle jakéhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je použit jako dětská plena, výrobek užívaný při inkontinenci dospělých osob, předmět dámské hygieny, tréninkové kalhotky a podobně.

    « »«·· · * 99 99 99 9 9 9 99 9 9 9 9 999 9 9 999 4 WO 99/45878 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 PCT/US98/05043