CZ288504B6 - Absorpční těleso - Google Patents

Abstract

Absorp n t leso obsahuje postupn shora horn sestavu /3, 4, 5/, kter m vsakovac vrstvu /3/ vytvo°enou z prvn ho vl knit ho materi lu bez superabsorp n ho materi lu, superabsorp n vrstvu /5/, kter je zhotovena pouze z prvn ho superabsorp n ho materi lu s propustnost gelov vrstvy jej hodnota je nejm n 4 x 10.sup.-7.n. cm.sup.3.n..sec/g, a kter² je p° tomen v mno stv od 20 g/m.sup.2.n. do 320 g/m.sup.2.n., d le spodn sestavu /6, 7, 8/, kter zahrnuje horn skladovac vrstvu /6/ a spodn skladovac vrstvu /7/. Spodn vrstva /7/ obsahuje druh² superabsorp n materi l s absorpc proti tlaku nejm n 15 g/g p°i zat en 4,9 kPa, p°i em nejm n 70 % hmotnosti celkov ho mno stv druh ho superabsorp n ho materi lu v horn a spodn skladovac vrstv /6, 7/ se nach z ve spodn polovin kombinovan tlouÜ ky horn a spodn vrstvy /6, 7/.\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká absorpčních těles, které obsahují vláknitý materiál a superabsorpční materiál, kde absorpční tělesa mohou zadržet relativně velké množství vypuzených tělesných tekutin, a dále se rovněž týká absorpčních výrobků s takovými tělesy, například plenek najedno použití, inkontinenčních výrobků a cvičebních kalhotek.

Dosavadní stav techniky

Absorpční výrobky tohoto typu obvykle obsahují propustnou horní vrstvu, která je umístěna těsně u těla uživatele, pro kapalinu nepropustnou spodní vrstvu, která je umístěna směrem od těla uživatele a kjeho spodnímu prádlu a absorpční jádro nebo jiné těleso, vložené mezi propustnou horní vrstvu a nepropustnou spodní vrstvu.

Je stanoveno, že konstrukce výrobku, a zvláště konstrukce absorpčního tělesa, musí být realizována tak, aby byl výrobek schopný rychle vsáknout a rozptýlit poměrně velké množství tělesných tekutin, původně vypuzených do horní vrstvy, a tyto tekutiny ve výrobku udržet. Je žádoucí, aby absorpční těleso tuto tekutinu, při působení tlaku nebo při dlouhém zadržování, neuvolnilo. Absorpční těleso musí například minimalizovat možnost uvolnění zadržované tekutiny a tím znovu zvlhčit horní vrstvu.

Pro zlepšení rozptýlení tekutých výměšků je žádoucí, aby bylo absorpční těleso zkonstruováno tak, aby výměšky byly odváděny z místa původního zachycení, a to v příčném směru (v rovině XY) a ve svislém směru (Z směru).

Je známo, že různé vláknité a jiné materiály zvyšují různé výkonové charakteristiky. Tak je například známo, že tuhé a/nebo hydrofobní vláknité struktury s relativně nízkou hustotou, mohou sloužit jako horní vsakovací vrstva pro rychlé nasáknutí a rychlý rozptyl tekutých výměšků, ale na druhé straně vykazují neadekvátní akumulační vlastnosti.

Je známo, že superabsorpční materiály (alternativně nazývané jako polymemí gelové materiály, materiály tvořící hydrogel nebo superabsorpční polymery) se mohou do absorpčních těles zahrnout, aby významně zvýšily kapacitu akumulace tekutin. Je rovněž známo, že použití většího množství superabsorpčního materiálu může vést k výskytu jevu, který se nazývá gelová blokace. Gelová blokace se vyskytuje tehdy, jestliže superabsorpční materiál nabobtná do takové míry, že podstatně snižuje rychlost pronikání tekutiny do absorpční struktury. Blokace se může minimalizovat odpovídající technikou zavedení superabsorpčního materiálu do vláknité matrice (jak je to popsáno například vU.S. patentu 4,610,678, vydaným na jméno Weisman & Goldman dne 9. září 1986) a použitím superabsorpčních materiálů se zlepšenou kvalitou, které jsou v poslední době k dispozici. Významným problémem to může být i tehdy, jestliže je žádoucí použít superabsorpční materiály s velkou hustotou v malém množství, to je tehdy, když vrstva je složena zcela, nebo z větší části ze superabsorpčního materiálu.

Je žádoucí aby se absorpční tělesa zhotovovala tak, aby měla vysokou absorpční kapacitu na jednotku objemu, a zvláště aby měla dobré absorpční vlastnosti i když jsou relativně tenká.

Aby se získaly optimální vlastnosti výrobku, existuje v literatuře mnoho návrhů na výrobu vícevrstvých absorpčních těles, které používají různé kombinace vláken a superabsorpčních materiálů.

-1 CZ 288504 B6

Například ve WO91/11163 je popsáno absorpční těleso, které kromě jiného obsahuje zvláštní typ homí vsakovací a rozptylovací vrstvy, se spodní vrstvou obsahující superabsorpční materiál.

Kromě toho se vyskytuje řada návrhů na zařazení nejméně dvou vrstev superabsorpčních materiálů. V některých případech je stejný materiál použit v obou vrstvách, v jiných jsou navrženy jiné superabsorpční materiály.

Tak například v U.S. patentu 4,338,371 vydaném na jméno Dawn dne 6. července 1982 je navrženo absorpční těleso, které kromě jiného má homí vrstvu z knotového materiálu, vláknitou vrstvu a vrstvu superabsorpčního polymeru akrylového karboxylanu a spodní vrstvu (vzdálenou od těla uživatele), která obsahuje superabsorpční polymer hydrolyzovaného škrobu akrylonitrilového roubu. Uvádí se, že spodní vrstva superabsorpčního materiálu gelovatí rychleji než homí vrstva, a že homí vrstva by měla gelovatět pomaleji a absorbovat více tekutiny než spodní vrstva.

VEP-B-401189 se navrhuje, že by v nejméně dvou vrstvách měly být umístěny navzájem rozdílné superabsorbenty, z nichž jeden by měl vysokou absorpční rychlost a druhý vysokou zadržovací schopnost při zatížení tlakem. Doporučuje se, aby byl rychle absorbující superabsorbent umístěn do spodní vrstvy (vzdálené od těla uživatele).

V WO92/11831 je popsán absorpční výrobek, který může mít nejméně jednu vsakovací/rozptylovací vrstvu, a pod každou takovou vrstvou ještě vrstvu obsahující superabsorpční materiál. Každá z těchto vrstev je charakteristická vysokou rychlostí absorpce superabsorpčního materiálu. Tato publikace přiznává, že existence více takových vrstev může zabránit prosakování tělesných tekutin celým absorpčním tělesem, vlivem snahy vrstvy, která obsahuje takový superabsorpční materiál, blokovat průtok tekutiny. Ve WO92/11831 se navrhuje použití zvláštních cest, které by umožnily průtok navzdory blokaci.

Na trhuje k dispozici široká paleta superabsorpčních materiálů, které vyhovují velkému množství požadavků. Tak jsou k dispozici různé materiály, které mají například vysokou nebo nízkou rychlost absorpce, vysokou nebo nízkou gelovou odolnost, vysokou nebo nízkou absorpci při tlaku atd.

Přes širokou paletu superabsorpčních a vláknitých materiálů a jejich kombinace, zůstává zde potřeba pokusu o zlepšení konstrukce absorpčních těles, které by se daly použít například u plenek, aby se optimalizovala jejich výkonnost, a což je zvláště nutno mít na zřeteli, minimalizovala se tloušťka absorpčního tělesa při maximálním vsakování, akumulaci a zadržování a při minimálním výskytu opětného zvlhčování během používání.

Naším cílem bylo poskytnout nové absorpční těleso, které překonává různé nevýhody existujících absorpčních těles, které by umožnilo dosáhnout zvláštních absorpčních vlastností a které by se dalo snadno vyrobit obvyklými technickými prostředky.

Podstata vynálezu

Vynález se týká absorpčního tělesa, sestávajícího z homí sestavy, která má vsakovací vrstvu bez superabsorpčního materiálu a superabsorpční vrstvu, jehož podstata spočívá v tom, že superabsorpční vrstva sestává z prvního superabsorpčního materiálu, který má hodnotu propustnosti gelové vrstvy (GLP - Gel Layer Permeability) nejméně okolo 4, obecně nejméně okolo 6, lépe nejméně 9 a nejlépe nejméně 15 χ 10^-7 cm³sec/g, a kde je tato vrstva přítomná v množství nejméně okolo 20 g/m² a spodní sestavu, která zahrnuje druhý superabsorpční materiál s hodnotou absorpce za tlaku (Absorption Against Pressure) nejméně 15 g/g (lépe 20 g/g) při tlaku 4,9 kPa, a která má homí vrstvu s prázdným prostorem pro akumulaci a redistribuci tekutých výměšků (moči nebo menstruačních tekutin) a spodní vrstvu, která má druhý superabsorpční materiál, kde se 70 % hmotnosti celkového množství druhého superabsorpčního materiálu v homí a spodní vrstvě, nachází ve spodní polovině kombinované tloušťky homí a spodní vrstvy.

-2CZ 288504 B6

V jednom důležitém aspektu tohoto vynálezu je první i druhý superabsorpční materiál stejný.

To usnadňuje výrobu a dosahuje se přitom dobrého výkonu.

U jiného provedení se první a druhý superabsorpční materiál liší, oba materiály mají rozdílné vlastnosti, zvláště druhý materiál rychleji bobtná.

Vynález se rovněž týká absorpčních výrobků, které sekvenčně zahrnují horní pro tekutinu propustnou vrstvu, absorpční těleso již dříve popsané, které je společně s horní vsakovací vrstvou obrácené k horní vrstvě, a dále nepropustnou spodní vrstvu. Absorpčními výrobky podle tohoto vynálezu, kterým se dává přednost, jsou plenky najedno použití, inkontinenční výrobky a cvičební kalhotky.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 schematicky znázorňuje půdorys příkladu absorpčního výrobku podle tohoto vynálezu.

Obr. lb schematicky znázorňuje příčný řez strukturou vrstvy výrobku v příčném směru.

Obr. lc schematicky znázorňuje příčný řez výrobkem po jeho délce.

Obr. 2 znázorňuje boční pohled na zařízení pro výrobu podložky vzdušným kladením plstě, které se používá k výrobě vzorku podložky pro test stlačitelnosti za mokra a test kapkové kapacity.

Obr. 3 znázorňuje zvětšený pohled na část obr. 2.

Obr. 4 znázorňuje příčný řez zařízením, které se používá pro test vsakování kapaliny.

Obr. 5. znázorňuje boční pohled na část sekcí zařízení, které se používá u testu požadované absorpce v rovině X-Y.

Obr. 6 znázorňuje zvětšenou část zařízení z obr. 4.

Obr. 7 znázorňuje příčný řez rovinou X-Y, kterou protéká tekutina v absorpčním jádru podle vynálezu.

Obr. 8 znázorňuje boční pohled na zařízení, které se používá u testu propustnosti gelové vrstvy (GLP).

Obr. 2 až 8 se týkají způsobu testování, které budou popsány níže.

Pokud jde o obr. la, lb a lc, je příkladem výrobku plenka nebo jiný absorpční výrobek, který zahrnuje horní vrstvu 2 (dotýká se těla uživatele), spodní vrstvu 9 a nové absorpční jádro podle tohoto vynálezu, umístěné mezi horní a spodní vrstvu.

Jádro zahrnuje horní vsakovací/rozptylovací vrstvu 3, superabsorpční vrstvu 5, z prvního superabsorpčního materiálu, oddělenou od vsakovací vrstvy 3 vrstvou tkaniny 4, která má přehyby ve směru Z, horní vláknitou vrstvu 6 a spodní vrstvu 7, která zahrnuje druhý superabsorpční materiál a vrstvu tkaniny 8. Vrstvy 6 a 7 mohou být oddělenými vrstvami, tak jak je to schematicky znázorněno, nebo mohou být spojeny do jedné vrstvy, a potom slouží jako zadržovací a znovu rozptylující sestava. Z výkresů bude zřejmé, že není podstatné, aby vrstvy byly stejně rozsáhlé.

-3CZ 288504 B6

Příklady provedení vynálezu

Domníváme se, že kombinace materiálů a vrstev, tak jak je to definováno v tomto vynálezu, poskytuje užitečnou optimalizaci funkčních vlastností materiálů. Zvláště se domníváme, že je potřebné dovolit nasycení superabsorpčního materiálu nejprve v oblasti jádra, nejdále od těla uživatele, a potom postupně blíže k tělu uživatele, až jádro dosáhne své kapacity. Vynález toho dosahuje tím, že poskytuje homí sestavu nebo strukturu, která působí nejprve jako vsakovací/rozptylovací struktura, která je relativně pro tělesné výměšky propustná. Tím výměšky poměrně rychle prochází přes první vrstvu superabsorbentu, dále do druhé sestavy, která se chová jako zadržovací a znovu rozptylující sestava, kde se může tekutina akumulovat. Přednostním umístěním druhého superabsorpčního materiálu ve spodní části spodní sestavy tak, že homí část má nižší nebo nulovou koncentraci superabsorpčního materiálu. Poskytuje se tím prázdný prostor ve spodní sestavě, která může zvýšit zadržovací kapacitu sestavy. Použitím druhého superabsorpčního materiálu, který má definovanou hodnotu absorpce proti tlaku (AAP - Absorption Against Pressure), se dosáhne dobré akumulace zadržovaných výměšků.

Tekutina, která není odpovídajícím způsobem drahým superabsorpčním materiálem absorbována, může být dodatečně absorbována prvním superabsorpčním materiálem. Toto opatření, jako vrstva pod vsakovací/rozptylovací vrstvou, má výhodu v tom, že první superabsorpční materiál působí tak, že vysušuje vsakovací vrstvu, čímž optimalizuje opětné zvlhčování a zároveň zlepšuje suchost pokožky.

Aby se dosáhlo zlepšení požadovaných výkonových vlastností, je nutné vybrat příslušné kombinace různých materiálů jádra a jejich množství. Následující popis se týká vhodných materiálů, přičemž podrobením výrobků z těchto materiálů příslušným testům a modifikací těchto výrobků, bude-li to pro dosažení požadovaných výsledků testů nutné, se může získat jádro odpovídající tomuto vynálezu.

Tak například, aby se dosáhlo výhod, které byly popsány, při manipulaci s tekutinou, měla by být první sestava dostatečně otevřena nebo propustná, a to v porovnání s drahou strukturou, aby se dosáhlo rychlého průchodu tělesných výměšků přes první struktura do druhé struktury. První struktura by neměla být příliš otevřená, protože by to mohlo vést k vyšší gelové blokaci superabsorpčního materiálu v drahé struktuře, čímž by se snížilo využití absorpční kapacity této struktury. Došlo by k porušení rovnováhy.

Horní sestava

Tato struktura zahrnuje vsakovací vrstvu 3 a superabsorpční vrstvu 5 prvního superabsorbentu.

Vsakovací vrstva 3 je homí účinná vrstva absorpčního jádra nebo jiného tělesa (mimo jiné tkaniny nebo homí vrstvy pokud existuje). Obecně neobsahuje superabsorpční materiál. Je-li zahrnut superabsorpční materiál, musí se jeho množství držet na nízké úrovni (jako například u WO91/11163), ale přednost se dává tomu, aby vrstva tento materiál neobsahovala, přinejmenším v homí polovině a obecně v celé své tloušťce. Vrstva může být zhotovena z pěny nebo jiného vhodného pórovitého materiálu nebo materiálu s kapilárami, obvykle je však vytvořena z prvního vláknitého materiálu.

Vodné materiály a vlastnosti homí vrstvy 3 a způsob její výroby, jsou popsány ve WO91/11163.

Homí vrstva 3 má hodnotu stlačitelnosti za mokra nejméně 5 cm³/g a hodnotu odkapávací kapacity nejméně 10 ml/g. Vláknitý materiál s těmito hodnotami udržuje svoji otevřenost nebo volný objem, je-li zvlhčován například močí. Zabezpečení takové stále otevřené vrstvy, která má vysokou kapkovou kapacitu jádra znamená, že jádro nejenže rychle vsakuje tělesné výměšky,

-4CZ 288504 B6 například moč, ale vrstva má rovněž schopnost přenášet poměrně rychle tyto výměšky do sousední struktury prvního částicového superabsorpčního materiálu.

Prvním vláknitým materiálem může být jakýkoliv materiál, který má vhodný odpor proti zatížení, jestliže je vlhký, což znamená, že si za těchto podmínek, udržuje dostatečně volný objem, a co se tu nazývá a je definováno jako stlačitelnost za mokra má hodnotu, která se zjišťuje testem stlačitelnosti za mokra, který bude dále popsán.

Stlačitelnost za mokra, nebo-li volný objem na gram zvlhčeného vláknitého materiálu pod hodnotou zatížení 77,6 gem^-2 u prvního vláknitého materiálu, je nejméně 5 cm³/g, lépe 6 cm³/g a nejlépe nejméně 6,5 cm³/g, to je 8 a dokonce i 10 cm³/g a více.

Vláknitý materiál má hodnotu odkapávací kapacity nejméně 10 ml/g, lépe 15 ml/g a nejlépe nejméně 20 ml/g, to je do 25 a i 30 ml/g. Odkapávací kapacita je míra schopnosti matrice vlákna přijímat syntetickou moč do bodu naplnění, odvádět ji pryč a potom ji v rámci matrice udržet. Odkapávací kapacita se měří pomocí testu kapkové kapacity, který je níže popsán.

Vhodný první vláknitý materiál může obsahovat chemicky ztužená celulózová vlákna, obvykle v množství do 50 do 100 % váhy prvního vláknitého materiálu a od 0 do 50 % váhy jiných vláken, například neztužených celulózových vláken a syntetických vláken. Chemickými ztuženými celulózovými vlákny, kterým se dává přednost, jsou ztužovaná, skrucovaná, zkadeřená celulózová vlákna, která se dají vyrábět pomocí vnitřně zesítěných celulózových vláken chemickou látkou. Typy těchto vyjmenovaných celulózových vláken, které se dají použít jako hydrofilní vláknitý materiál absorpčních struktur, jsou podrobněji popsány v US patentu 4,822,453 pod názvem „Absorpční struktura obsahující individualizovaná zesítěná vlákna“, vydaném na jméno Dean a spol., dne 18. dubna 1989, v US patentu 4.888,093 pod názvem „Individualizovaná zesítěná vlákna a způsob jejich výroby“, vydaném na jméno Dean a spol, dne 19. prosince 1989, v US patentu 4,889,595, pod názvem „Způsob výroby zesítěných individualizovaných vláken, se sníženými rezidui a vlákny“ vydaném na jméno Henon a spol., dne 26. prosince 1989, v US patentu 4,889,596 pod názvem „Způsob výroby individualizovaných zesítěných vláken“, vydaném na jméno Schoggen a spol., dne 26. prosince 1989, v US patentu 4,889,597 pod názvem „Způsob výroby struktur kladených za mokra, které obsahují individualizovaná zesítěná vlákna“, vydaném na jméno Bourbon a spol., dne 26. prosince 1989 a v US patentu 4,898,642 pod názvem „Kroucená, chemicky ztužená celulózová vlákna a z nich vyráběné absorpční struktury“, vydaném na jméno Moore a spol., dne 5. února 1990.

Namísto použití ztužených celulózových vláken, je rovněž možné vrstvu vytvářet z vláken ze syntetických polymerů, obvykle směsí syntetických a přírodních vláken. Vhodnými vlákny jsou vlákna polyethylenová, polypropylenová, viskózová a vlákna z viskózového hedvábí, vlákna ze dvou komponent z těchto materiálů smíchaných se vzdušnou plstí, celulózou, modifikovanou celulózou (je výše uvedeno) a jinými přírodními materiály. Taková směs bude mít nejméně okolo 5 % syntetických vláken, lépe nejméně 10 % syntetických vláken.

První vrstva z vláknitého materiálu je obvykle vytvořena položením určených vláken pomocí vzduchu během a nebo před výrobou absorpčního jádra, ale pokud to bude žádoucí, může se použít předzpracovaný netkaný vláknitý materiál, nebo vláknitý materiál pokládaný za mokra nebo pomocí vzduchu, ale i jiný vláknitý materiál.

Superabsorpční vrstva sestavená hlavně z prvního superabsorpčního materiálu, se může vytvářet ve spodní části vsakovací vrstvy, ale přednost se dává tomu, aby to byla oddělená vrstva od vsakovací vrstvy pomocí tkaniny nebo jiné vrstvy, která působí jako hráz jímavosti superabsorpčního materiálu.

Důležité je, aby tato vrstva, sestávající především z prvního superabsorpčního materiálu, mohla umožnit moči, menstruační tekutině a jiným tělesným výměškům, které jsou rychle nasáty

-5CZ 288504 B6 a rozptýleny první vláknitou vrstvou, procházet a rozptylovat se za vrstvou prvního superabsorpčního materiálu bez významnějšího blokování touto vrstvou.

Množství prvního superabsorpčního materiálu by mělo být natolik dostačující, aby mohlo poskytnout přinejmenším úplnou vrstvu superabsorpčního materiálu, jestliže při používání nabobtnal absorpcí moči. Superabsorpční materiál má obvykle částicovou formu a je obvykle nutné aby byl přítomen v takovém množství, například v množství 20 g/m², právě z toho důvodu, aby vytvořil úplnou vrstvu. Často je tímto množstvím 50 g/m².

Obecně, vrstva by neměla být příliš tlustá a množství bývá pod 320 g/m², často pod 200 g/m².

Spodní sestava

Spodní sestava slouží jako zadržovací a rozptylující sestava a zahrnuje horní vrstvu 6, obvykle vláknitou, a spodní vrstvu 7 ze superabsorpčního materiálu.

Horní vrstva 6 ve spodní sestavě je obecně vláknitá, ale může být vytvořena z pěny nebo jiného pórovitého a kapilárního materiálu. Vytváří volné prostory, ve kterých se akumuluje vsáklá tekutina. Vláknitý nebo jiný materiál této vrstvy může dodat absorpčnímu profilu absorpčního tělesa, podle tohoto vynálezu, zvláštní stav řízení. Tak například může zpomalit průchod tělesných výměšků v době, kdy opouští první superabsorpční vrstvu a před tím než dosáhnou druhý superabsorpční materiál vrstvy. To může zabránit výskytu gelové blokace v druhém superabsorpčním materiálu, což může být zvláště užitečné u těch povedení, kde má druhý superabsorbent rychlejší absorpční kinetiku, čímž vůči tomuto jevu projevuje větší citlivost.

Druhý vláknitý materiál může obsahovat vláknitý materiál jakéhokoliv obvyklého typu. Vláknitým materiálem může být vzdušná plst, směs přírodních a syntetických vláken, celulózové vlákno s chemicky upravenou křížovou vazbou nebo jakýkoliv jiný a známý vláknitý materiál, který se obvykle používá u absorpčních jader absorpčních výrobků.

Každá vláknitá vrstva může dodat absorpčnímu jádru celistvost a měkkost.

Horní vrstva 6 nemusí mít téměř žádný superabsorpční materiál a proto může být vrstvou ze vzdušné plstě nebo jiné vláknité vrstvy, vytvořené bez použití superabsorpčního materiálu. Spodní vrstvou 7 pak může být odděleně vytvořená vrstva, zahrnující druhý superabsorpční materiál. Vrstva může být smíšeninou vláken, nebo se může skládat pouze ze superabsorpčního materiálu.

Často je záhodno, aby byla horní i spodní vrstva 6, 7 zhotovena tak, jak je to uvedeno v EPA198683, kde jsou obě vrstvy opatřeny vláknitou matricí položenou vzduchem, kde se nachází více jak polovina hmotnosti, a obvykle nejméně 70 % hmotnosti superabsorpčního materiálu, ve spodní polovině tloušťky horní a spodní vrstvy. Například 70 až 100 %, často 70 nebo 75 až 90 nebo 95 % hmotnosti druhého superabsorpčního materiálu se nachází ve spodních 50 procentech tloušťky horní a spodní vrstvy. V horní polovině tloušťky horní a spodní vrstvy se může nacházet 5 % až 10 %, někdy do 30 % druhého superabsorpčního materiálu.

Obecně je horní a spodní vrstva realizována směsí vhodné buničiny, nebo jinými hydrofílními vlákny, položené vzduchem na běžný buben, sloužící k tomuto účelu, nebo na jiný přijímající povrch.

Použije-li se matrice položená vzduchem, je žádoucí použít zároveň vrstvu vláken bez superabsorpčního materiálu, která se položí se spodní vrstvou a pod ni. Místo této vrstvy, nebo jako dodatek kní, se může v této poloze použít odděleně zhotovená tkanina nebo jiný vláknitý materiál.

-6CZ 288504 B6

Typické množství druhého superabsorpčního materiálu je od 30 do 95 %, lépe od 45 do 75 % hmotnosti homí a spodní vrstvy. Jeho celková hmotnost je v rozmezí 100 až 2000 g/cm².

Superabsorpční materiály

Jednou vhodnou definicí prvního superabsorpčního materiálu, který se může použít v užitečném množství ve zmíněné vrstvě, je hodnota propustnosti gelové vrstvy (GLP), která se měří testem GLP popsaným níže. První superabsorpční materiál by měl obecně mít hodnotu GLP nejméně 6, lépe nejméně 9, v jistých případech více jak 15 až do 40^x10~⁷cm³ sec/g a více.

Cílem testu GLP je určení vodivosti toku slaného roztoku gelové vrstvy, vytvořené z rozptýlitelného AGM (absorpční gelový materiál), který nabobtnal v syntetické moči Jayco pod omezeným tlakem. Vodivost toku poskytuje měření schopnosti gelové vrstvy, zhotovené z nabobtnalého AGM, vsáknout a rozptýlit tekutinu v absorpční struktuře během používání. Darcyho zákon a metody měření ustáleného toku, se používají pro měření propustnosti gelové vrstvy a určující vodivosti toku slaného roztoku. (Viz například „Absorbency“, vydáno P.K. Chatterjee, Elseviier 1985, str. 42-43 a v „Chemical Engeneering“, sv. II, třetí vydání, J.M. Coulson a J.F. Richarson, Pergamon Press, 1978, str. 125-127.)

Gelová vrstva používaná pro měření propustnosti je vytvářena nabobtnáním AGM v syntetické moči Jayco v průběhu jedné hodiny. Gelová vrstva je vytvářena a její vodivost měřena v přístroji píst/válec pod omezeným tlakem 0,021 kgm/cm². Dno válce je orientováno čelně ksítu č. 400 k udržení nabobtnalého AGM v suchém stavu a umožnit absorpci a dopravu moče v Z směru. Píst je pro tekutinu propustný. Vodivost toku se měří použitím roztoku 0,118M NaCl. U AGM, jehož absorpce v čase se značně zvětšila, se zjistilo, že zmíněná koncentrace NaCl udržuje tloušťku gelové vrstvy během měření propustnosti konstantní.

U některých AGM, mohou se malé změny tloušťky gelové vrstvy vyskytnout jako výsledek bobtnání AGM, splasknutím nabobtnaného AGM a/nebo změnami v poréznosti gelové vrstvy. Při měření se používá konstantní hydrostatický tlak 492 Pa (5 cm 0,118M NaCl), nad gelovou vrstvou.

Rychlost toku je určena měřením množství protékajícího roztoku gelovou vrstvou jako funkce času. Rychlost toku se v průběhu pokusu může měnit. Důvodem pro tuto změnu mohou být změny v tloušťce gelové vrstvy a změny viskozity intersticiální tekutiny, jelikož tekutina, která je z počátku přítomná v intersticiálních mezerách (které mohou například obsahovat rozpuštěné extrahovatelné polymery) je nahrazena roztokem NaCl. Je-li rychlost toku závislá na čase, počáteční rychlost toku, získaná extrapolací měřených rychlostí toku k nulovému času, se používá k výpočtu vodivosti toku. Vodivost toku solného roztoku je vypočítán z počáteční rychlosti toku, rozměru lůžka gelu a hydrostatického tlaku. U systémů, kde je rychlost toku v podstatě konstantní, lze vypočítat koeficient propustnosti gelové vrstvy z vodivosti toku slaného roztoku a z viskozity roztoku NaCl.

Jiný způsob definování použitelných materiálů je dán podmínkami dynamické rychlosti bobtnání (DSR). U vhodných materiálů se DSR podstatně nemění.

Dynamická rychlost bobtnání superabsorpčního materiálu je mírou uniaxiálního bobtnání superabsorpčního materiálu v testovací trubici po přidání syntetické moči, jako funkce času. Způsob testování, který se používá při měření DSR je nazván „test dynamické rychlosti bobtnání“ a je popsán níže. Jestliže se hovoří o tom, že rychlost bobtnání se v podstatě nesnižuje, míní se tím, že relativní odchylky rychlosti bobtnání, jak bude později vysvětleno v popisu způsobu testování, by měly být menší než 50 %, lépe menší než 25 %, nejlépe menší než 10 % a vůbec nejlépe menší nebo rovny 0 %.

-7CZ 288504 B6

První superabsorpční materiál má hodnotu absorpce za tlaku (AAP) nejméně 15, obecně nejméně g/g při tlaku 4,9 kPa. AAP dosahuje hodnoty větší jako 20 g/g a lépe více jako 30 g/g.

Druhý superabsorpční materiál by měl mít hodnotu AAP nejméně 15, lépe 20 g/g při tlaku 4,9 kPa. Hodnota výkonu pod tlakem (PUP) je obecně větší než 20 g/g a lépe je-li větší než 30 g/g.

Užitečných výkonů se může dosáhnout, je-li stejný materiál použit jako první a druhý superabsorpční materiál, v tomto případě bude mít první superabsorpční materiál stejnou hodnotu AAP jako druhý materiál. Mohou se použít i různé materiály, aby se optimalizoval v jistém ohledu výkon, zvláště pak, aby se dosáhlo většího ovládání toku absorpce moče a jiných tekutých výměšků uvnitř jádra, v tomto případě se dává přednost tomu, aby druhý materiál měl větší absorpční kinetiky, které jsou rychlejší než kinetiky prvního superabsorpčního materiálu. Měří se to v podmínkách dynamické rychlosti bobtnání (DSR) každého superabsorpčního materiálu, kdy DSR prvního superabsorpčního materiálu není větší než 2/3 a lépe 1/3 DSR druhého superabsorpčního materiálu. Alternativní způsob definování rozdílu říká, že DSR druhého superabsorpčního materiálu je nejméně l,5krát a nejlépe 3krát větší než DSR prvního superabsorpčního materiálu.

Je žádoucí, zvláště když druhý superabsorpční materiál má rychlejší absorpční kinetiky, aby mohl mít DSR nejméně 0,2 g moče za sekundu na gram superabsorpčního materiálu (g/g.s). Přednost se dává tomu, aby DSR druhého superabsorpčního materiálu byly nejméně 0,3 g/g.s a může být větší, například 0,6 nebo dokonce i 1 g/g.s.

První a druhý superabsorpční materiál může mít jakýkoliv fyzický tvar, to znamená vláknitý, může to být film nebo ve tvaru částic. Přednost se dává materiálům ve tvaru kulovitých částic, granulí, agregátů a aglomerátů, ale i nepravidelných částic, které jsou typickým produktem procesu mletí. Nejčastěji to jsou polymery tvořící hydrogel, které obsahují akrylátový polymer nebo copolymer.

Příkladem superabsorpčního materiálu, který má uvedené vlastnosti je Favor SX (do Chemische fabrik Stockhausen GmbH, Krefeld, Německo). Zvláště dobré je použít pro první superabsorpční materiál Favor SX, typ P, čís. W51776 od Chemische Fabrik Stockhausen GmbH, který má hodnotu GLP 9><10^_7cm³sec/g.

Částicovým superabsorpčním materiálem může být polymerický absorbent vytvářející hydrogel, nebo může obsahovat směs superabsorpčního materiálu vytvářejícího hydrogel saditivem, například s práškovým SiO₂.

První a někdy i druhý superabsorpční materiál je použit jako vrstva, která obsahuje hlavně tento příslušný superabsorpční materiál. Míní se tím, že alespoň 50 % hmotnosti a často nejméně 70 nebo 80 % hmotnosti, tvoří superabsorpční materiál. Nejlépe, obsahuje-li pouze superabsorbent, čímž se rozumí, že superabsorpční částice se navzájem dotýkají. Tato vrstva superabsorbentu je svázána, nebo jinak podepřena podpůrným listem (vrstvou). Rozptylování uvnitř vrstvy je jednotné nebo se může měnit, například při vytváření tvarovaného designu, který může být proužkovaný nebo profilovaný v rámci vrstvy, viz například EP-A-217,666 a US-A-4,935,022.

Vrstva se může skládat ze superabsorpčního materiálu integrovaného, nebo rozptýleného uvnitř podpůrného listu, například v tkanině na bázi celulózy nebo v jiném netkaném materiálu. Superabsorpční materiál může být integrován s podpůrným listem lepením nebo mechanickými prostředky např. vytlačováním nebo kalandrováním. Alternativně může předzpracovaná vrstva obsahovat pouze superabsorpční materiál ve formě propustných listů nebo struktur podobných filmům. Takové listy nebo filmy se mohou vytvářet během polymerizace superabsorpčního materiálu, nebo vzájemným svázáním částic nebo vláken superabsorpčního materiálu pomocí lepidel nebo jiných vhodných prostředků. Například US 5,102,597 a US 5,124,188 popisují způsob výroby listů svázaných částic superabsorpčního materiálu.

-8CZ 288504 B6

U jednoho provedení je jako první a druhý superabsorpční materiál použit stejný superabsorbent.

Oba materiály mají hodnotu GLP nejméně 6, lépe 6,5, a vůbec nejlépe od 7 do 10 nebo ml/cm²/sec.

U jiného provedení má první a druhý absorpční materiál různou absorpční kinetiku, přičemž zvláště druhý superabsorpční materiál má rychlejší absorpční kinetiku, než první superabsorpční materiál, například má hodnotu DSR nejméně 0,12 g/g.s, a/nebo má hodnotu DSR l,5krát, nejlépe 3krát větší než první superabsorpční materiál. Vlastnosti tohoto rychle absorbujícího druhého superabsorbentu, budou mít vliv na tendenci „nasávat“ moč přes homí sestavu do spodní sestavy. Důsledkem bude, že jestliže u absorpčních tělesa podle tohoto vynálezu bude vše konstantní, s výjimkou DSR spodního druhého superabsorpčního materiálu, rychlost přenosu moči přes homí sestavu dolů do spodní sestavy, bude mít tendenci se zvyšovat, současně se zvyšováním hodnoty DSR superabsorbentu spodní sestavy.

V souhlase s tím, jiný aspekt tohoto vynálezu spočívá v absorpčních tělesech, kde první superabsorpční materiál má hodnotu GLP nižší než je optimum, při kterém je v obou vrstvách použit stejný superabsorbent (který má například hodnotu GLP nejméně 3 nebo 4 a obvykle nejméně 6^x10’⁷cm³ sec/g) a druhý superabsorbent má DSR nejméně l,5krát větší, lépe nejméně 3krát větší než je DSR prvního superabsorbentu a/nebo má DSR hodnotu nejméně 0,2 g/g.sec.

Jestliže chceme mít superabsorbenty s různou absorpční kinetikou nebo jinými vlastnostmi, můžeme toho dosáhnout u první a druhé sestavy použitím různých chemických typů materiálu, nebo použitím stejného chemického typu, ale s různou velikostí částic nebo tvarem. Tak může první superabsorpční materiál obsahovat hlavně hrubší materiál s hrubší velikosti částic, a spodní superabsorpční materiál může hlavně obsahovat částice s jemnější a menší velikosti částic.

Použití hrubších částic jako první superabsorpční materiál, zvyšuje propustnost vrstvy prvního superabsorbentu. Jemnější částice mají větší poměr povrchu k objemu, než je tomu u hrubších částic, a tak mohou mít schopnost rychlejší absorpce, než je tomu u hrubších částic za předpokladu, že nedochází ke gelové blokaci. Omezení jemnějšího absorpčního materiálu na spodní vrstvu má rovněž výhodu vtom, že se snižuje riziko jeho pronikání k pokožce uživatele, a riziko vytváření jamek a dolíčků, což může být způsobeno hrubšími částicemi superabsorpčního materiálu, pronikajícího nepropustnou spodní vrstvou. Velikost částic superabsorpčního materiálu je vyjádřena jako střední velikost hmoty částic. Měří se to pomocí prosévacího testu popsaného níže. Obecně je velikost částic 50 pm a obvykle nad 100 pm, ale pod 850 pm, ale obvykle pod 600 pm. Jestliže má první a druhý superabsorbent různou velikost, velikost částic střední hmotnosti prvního superabsorpčního materiálu první struktury je větší než 300 pm, (počet ok síta 50 mesh), výhodněji v rozmezí 400 pm až 850 pm (20 až 40) a nejlépe v rozmezí 60 pm až 850 pm (počet ok síta 20 až 30 mesh). Jemnější materiál druhé superabsorpční struktury má obvyklou velikost částic střední hmotnosti menší než 300 pm (síto 50 mesh), ale nad 50 pm (síto 325 mesh), lépe v rozmezí od 100 pm do 250 pm (síto od 60 do 100 mesh).

Jako alternativa k používání superabsorpčních materiálů s různou velikostí částic je rovněž možné, pro zabezpečení požadovaného rozdílu v absorpční kinetice, použít různé chemické typy superabsorpčních materiálů, které mají dědičně rozdílné absorpční rychlosti. Superabsorpčním materiálem mohou být různé chemické kompozice, například částečně neutralizovaná polyakrylová kyselina s křížovou vazbou nebo superabsorpční materiál na bázi škrobu. Mohou se od sebe lišit podstatou svého výrobního procesu, například „procesem rozštěpeného gelu“ nebo polymerizací inverzní suspenze.

Jiný způsob, jakým se superabsorpční materiály mohou od sebe chemicky lišit, je způsob při kterém mohou být křížově svázány s různými chemickými látkami s křížovou vazbou, a to v různém rozsahu, nebo jeden z materiálů může být povrchově křížově svázán, nebo mohou být oba povrchově křížově svázány rovněž v různém rozsahu.

-9CZ 288504 B6

Vlastnosti absorpčního jádra

Absorpční jádro podle tohoto vynálezu má průměrnou teoretickou plošnou kapacitu nejméně 0,7ml/cm², lépe 0,8ml/cm², ale obvykle na 1 až l,2ml/cm² a dokonce i více. Průměrná teoretická plošná kapacita je počítána sečtením základních kapacit jednotlivých komponent, což dává teoretickou plošnou kapacitu jádra a následným výpočtem průměru na jednotku plochy. Plošná kapacita se nazývá teoretickou, jelikož pro svůj výpočet vyžaduje, aby se celková kapacita rozložila na jednotlivé kapacity rovněž proto, že její měření probíhá bez přítomnosti zatížení, zatímco jádro je při používání vždy zatížené.

Při výpočtu průměrné teoretické plošné kapacity, je výpočet plošné kapacity každého superabsorpčního materiálu proveden převzetím tzv. kapacity „retence čajového sáčku“. Kapacita „čajového sáčku“ se měří pomocí testu kapacity retence čajového sáčku, který je popsán níže.

Při výpočtu průměrné teoretické plošné kapacity se měří absorpční kapacita každého vláknitého materiálu pomocí požadovaného absorpčního testu v rovině X-Y, který je popsaný níže. Při tomto testu absorbuje vzdušná plsť okolo 4 g syntetické moči na gram suchých vláken, přičemž zesíťovaná celulóza, jak je popsána v U.S. patentu 4,898,642, absorbuje například okolo 6 g syntetické moči na gram suchých vláken při tlaku 19,6 kPa.

Absorpční jádro podle tohoto vynálezu se může vyrábět poměrně malé, tenké a kompaktní, a přitom může mít vysokou schopnost absorpce.

Výška navrstvení nebo tloušťka vrstvy jádra nebo jiného absorpčního tělesa podle tohoto vynálezu, při měření při tlaku 19,6 kPa (pokud není stanoveno jinak) pomocí testu stohovací výšky, který je popsán níže, není obecně větší jak 9 mm, lépe 7,5 mm a může být 5 mm a dokonce i menší.

Absorpční jádro má rychlost vsakování (míru nasákavosti) nejméně 1,5 ml/sec při 50 % teoretické plošné kapacity. Přednost se dává hodnotě nejméně 2 ml/sec. Může mít hodnotu až 5 ml/sec a větší. Jelikož absorpční jádro podle tohoto vynálezu může obsahovat různá množství superabsorpčních materiálů v různých oblastech a může zahrnovat různé superabsorbenty, které mají různou absorpční kinetiku, vsakovací profil tekutiny jádra se může měnit bod od bodu jak v rovině XY, tak ve směru Z, a bude se měnit i během vsakování. Považuje se proto za realističtější, měřit rychlost vsakování při 50 % celkové teoretické kapacity (spíše než při nevyužitých nebo plně využitých podmínkách). Dovoluje to, aby bylo stanovení průměrného výkonu používaného jádro vyjádřeno měřením rychlosti vsakování.

Rychlost vsakování (míra nasákavosti) je měřena pomocí testu rychlosti vsakování, který je popsán níže. Simuluje vstup moči do absorpční struktury a měří rychlost, při které struktura dosahuje naplnění syntetickou močí.

Kromě toho, že má absorpční jádro dobré vsakovací vlastnosti, má podle tohoto vynálezu i dobré vzlínavé vlastnosti. Jádro má hodnotu rychlosti vzlínání nejméně 0,05 gramů moči za sekundu na gram suchého materiálu (g/g.sec), lépe více jak 0,006 g/g.sec. Může to být i více jak 0,1 g/g.sec a více. Vzlínání tekutiny je mírou efektivnosti struktury absorpčního jádra absorbovat tekutinu a potom jí ihned rozvést.

Měří se zkouškou v rovině X-Y požadované absorpce, popsané níže.

Další důsledek manipulace s tekutinou a absorpčních vlastností absorpčního jádra nebo jiného tělesa podle tohoto vynálezu, je zřejmý z dobré vlastnosti znovunavlhání. Absorpční jádro může mít hodnotu znovunavlhání ne větší než 0,6 g syntetické moči, lépe 0,3 g a nejlépe ne větší než 0,2 g. Nízká hodnota indikuje vysoké nebo efektivní zadržení moči absorpčním jádrem nebo

-10CZ 288504 B6 absorpčním výrobkem, do kterého je jádro včleněno. Vysoká hodnota opětovného zvlhčení indikuje malou retenci (špatné zadržení) moči, což může vést k akumulaci moči na povrchu jádra nebo výrobku a k následnému zvlhčení spodního prádla uživatele. Hodnota znovunavlhání se měří pomocí testu opětovného zvlhčení, kteiý je popsán níže.

Výroba absorpčního tělesa

Absorpční jádro nebo jiné těleso podle tohoto vynálezu se může vyrábět vzdušným kladením, nebo mokrým kladením příslušných materiálů (vláken a superabsorbentů) sekvenčně na sebe, a to obvyklým způsobem, nebo sestavením předformovaných vrstev, například superabsorpčních materiálů, jak již to bylo popsáno, nebo jejich vzájemným kombinováním. Například GB-A2,191,793 a GB-A-2,191,515, popisují způsob pokládání vláknitého materiálu vzduchem, pomocí otáčejícího se bubnu, a GB-A-2,175,024 a EP-A-330,675 popisují začleňování superabsorpčního materiálu do absorpčních struktur. Lze použít kombinovaný proces, ve kterém jsou některé komponenty pokládány vzduchem a některé zahrnuty jako předformované vrstvy.

Do absorpčního tělesa lze zavést i další vrstvu a jak již bylo řečeno dříve, může to být vrstva tenké a jemné tkaniny. Vrstva tkaniny může například zapouzdřit první superabsorpční materiál a/nebo druhý superabsorpční materiál. Vrstva tkaniny může být zahrnuta do nebo okolo například homí vrstvy spodní sestavy vytvořené z druhých vláken.

Absorpční výrobky

Podle dalšího aspektu tohoto vynálezu, absorpční výrobek 1 zahrnuje:

pro tekutinu propustnou homí vrstvu 2, pro tekutinu nepropustnou vrstvu 9 a absorpční jádro, které jak to již bylo popsáno, je vloženo mezi homí vrstvu 2 a spodní vrstvu 9 s první strukturou umístěnou směrem k homí vrstvě a spodní vrstvou umístěnou směrem k druhé struktuře.

Výrobkem může být například hygienická vložka, lépe inkontinenční výrobek, cvičební kalhotky nebo plenka najedno použití. Konstruována může být obvyklým způsobem. Spodní vrstva může být k absorpčnímu jádru připevněna prostředky uchycení. Těmito prostředky může být nepřerušovaná vrstva adhesivního materiálu, vzorkovaná vrstva adhesivního materiálu, nebo řada oddělených linií, spirál nebo bodů z adhesivního materiálů. Vybraný adhesivní materiál, který byl uznán za dostačující, je vyráběn u spol. H.B. Fuller Company of St. Paul, Minnesota a prodáván jako Hl—1258. Adhesivní materiál obsahuje otevřenou vzorovanou síť adhesivních vláken, jak je uvedeno v US patentu 4,573,986 pod názvem „Spodní prádlo na jedno použití, zachycující tělesné výměšky“, vydaném na jméno Minetola a spol., dne 4. března 1986, lépe, jestliže obsahuje několik linií adhesivních vláken zkrocených do spirálovitého vzoru, jak je to znázorněno společně se zařízením a způsobem výroby v US patentu 3,911173 vydaném na jméno Sprague Jr. dne 7. října 1975, v US patentu 4,785996, vydaném na jméno Ziecker a spol., dne 22. listopadu 1978 a v US patentu 4,842,666, vydaném na jméno Werenitz dne 27. Června 1989. Všechny uvedené patenty jsou zařazeny pro porovnání. Prostředky pro uchycení mohou alternativně zahrnovat tepelná poutka, tlaková poutka nebo jakýkoliv vhodný prostředek uchycení nebo kombinace těchto prostředků tak, jak je to v oboru známé.

Spodní vrstva by měla být pro tekutinu nepropustná (pro moč) a je vyráběná z tenkého plastického filmu, ale může se použít i jiný pružný nepropustný materiál. Spodní vrstva brání výměškům absorbovaným a drženým v jádru zvlhčit výrobky, které jsou v kontaktu s výrobky, kteiými mohou být například ložní prádlo a spodní prádlo. Ložní prádlo může obsahovat tkaný i netkaný materiál, polymemí filmy, jako například termoplastické filmy z polyethylenu nebo polypropylenu nebo kompozitní materiál, jakým může být filmem potažený netkaný materiál. Přednost se dává tomu, je-li spodní vrstva z termoplastického filmu, který má tloušťku okolo 0,012 mm až 0,051 mm. Zvláště preferovaným materiálem pro spodní vrstvuje foukaný film RR8220 a litý

-11CZ 288504 B6 film RR5475, oba vyráběné spol. Tredegar Industries, lne. of Terrre Haute In. Spodní vrstva je nejlépe reliéfní vrstvou a/nebo matovou vrstvou, aby vypadala jako sukno. Spodní vrstva musí dále umožnit únik páry z absorpčního jádra (musí dýchat), ale zároveň bránit průchodu výměšků přes spodní vrstvu.

Horní vrstva je umístěna těsně u povrchu tělesa absorpčního jádra ke kterému je připojena (a rovněž ke spodní vrstvě) pomocí uchycovacích prostředků, například prostředky dobře známými v oboru. Výraz „připojena“ zahrnuje konfiguraci, kdy prvek je přímo zajištěn u druhého prvku tak, že je přímo upevněn na druhý prvek tím, že je upevněn na mezičlen, který je střídavě upevněn k jinému prvku. U provedení podle tohoto vynálezu, kterému se dává přednost, je zmíněným výrobkem plenka, u které jsou horní a spodní vrstvy připojeny přímo jedna k druhé po obvodu plenky, jinde jsou spojeny nepřímo tím, že jsou přímo spojeny s absorpčním jádrem.

Horní vrstva je poddajná, měkká na dotyk a nedráždí pokožku uživatele. Kromě toho je propustná pro tekutiny a umožňuje, aby tekutiny (moč) snadno pronikaly přes její celou tloušťku. Vhodná vrstva je vyrobena z přírodních a syntetických vláken. Přednost se dává tomu, aby byla horní vrstva zhotovena z hydrofobního materiálu, aby izoloval pokožku uživatele od tekutin obsažených v absorpčním jádru. Existuje řada výrobních technik, které se dají k výrobě horní vrstvy použít. Horní vrstvou může například být netkaná síťovina s vlákny svázanými předením, mykáním, položením za mokra, foukáním taveniny, zapřádáním vodou, a kombinací těchto způsobů. Preferovaná horní vrstva je mykaná a tepelně spojená prostředky, které jsou odborníkům v oboru dobře známy. Taková horní vrstva zahrnuje tkaninu z polypropylenových vláken základní délky, například ze Sawabond (obchodní značka) které vyrábí Sandler GmbH & Co. KG, Schwarzenbach, Německo.

Absorpční výrobek zahrnující absorpční jádro podle vynálezu, má tloušťku vrstvy stejnou jako je tloušťka vrstvy absorpčního jádra a tato tloušťka nepřesahuje tloušťku vrstvy jádra o více jak 10%. Absorpční výrobek může být vyroben s větší tloušťkou vrstvy tím, že bude například zahrnovat další absorpční vlákna, například tenkou tkaninu nebo jiný materiál, a to po jedné nebo obou stranách jádra, jestliže však materiál není vybrán pečlivě, může to ubrat na výkonnosti absorpčního jádra.

Zvláštní výhodou tohoto vynálezu je to, že plenka nebo jiný výrobek může být tenký a kompaktní, a přesto může mít dobré absorpční vlastnosti. Tenkost a kompaktnost jsou výhodou pro výrobu a balení, ale jsou to i dobré vlastnosti pro pohodlí uživatele.

Pokud jde o velikosti na obr. la až lc, má typická dětská plenka pro dítě o hmotnosti 9-18 kg šířku c okolo 7,6 cm, šířku d okolo 10,2 cm, délku e okolo 25,5 cm a délku f okolo 40 cm. Ačkoliv mohou mít různé vrstvy stejný rozměr, je někdy výhodné, aby horní sestava zakrývala jenom ty části uchovávací sestavy, u kterých se předpokládá, že budou přijímat největší část počáteční dávky moče, menstruační tekutiny a jiných tělesných výměšků. Horní sestava může proto zakrývat jen polovinu nebo dvě třetiny přední části plénky.

Další příklady provedení podle vynálezu

Ačkoliv používání superabsorpčních těles a výrobků, kde první superabsorpční materiál má hodnoty GLP definované dříve, je velmi hodnotné, existují i jiná provedení, která zahrnují sekvenčně od shora:

horní sestavu zahrnující vsakovací vrstvu, první superabsorpční materiál, který má neklesající DSR (dynamická rychlost bobtnání) a je používán jako vrstva pod vsakovací vrstvou, spodní sestavu zahrnující druhý kapilární materiál a druhý

-12CZ 288504 B6 superabsorpční materiál, který má DSR nejméně 0,2 g/g.sec a hodnotu absorpce za tlaku (AAP) nejméně 15 g/g, lépe nejméně 20g/g při tlaku 4,9 kPa a kde DSR druhého superabsorpčního materiálu je nejméně l,5násobkem hodnoty DSR druhého superabsorpčního materiálu.

Homí sestava může obsahovat homí vsakovací vrstvu, která může být vláknitá, z pěny nebo jiného pórovitého či kapilárního materiálu, ale přednost se dává druhému vláknitému materiálu. První struktura obsahuje sekvenčně homí vsakovací vrstvu, která má definovanou stlačitelnou za mokra a kapkovou kapacitu, a která je zhotovena z prvního materiálu, dále má vrstvu zahrnující první superabsorpční materiál a spodní sestavu, která obsahuje sekvenčně homí vrstvu z druhých vláken, pěny nebo jiného kapilárního materiálu a spodní vrstvu zahrnující druhý superabsorpční materiál. Konstrukce a vlastnosti vrstev mohou být obecně takové, jak to již bylo popsáno, což se netýká zvláštních superabsorpčních materiálů.

Dokonce i tehdy, má-li superabsorpční materiál hodnotu GLP relativně nízkou, může tato konstrukce poskytnout uspokojivé výsledky, vlivem různé iychlosti absorpce prvního a druhého superabsorbentu, která je spojena s neklesající DSR prvního superabsorbentu.

Zkušební metody

Všechny testy se provádí při teplotě okolo 23 +/- 2 °C a při 50 +/- 10% relativní vlhkosti.

Specifická syntetická moč používaná při zkouškách, je všeobecně známá jako Jayco SynUrine a je k dispozici u Jasyco Phamaceuticals Company of Camp Hill, Pennsylvania. Vzorec syntetické moči je: 2,0 g/1 KC1; 2,0 g/1 Na₂SO₄; 0,85 g/1 (NH^PCXg 0,19 g/1 CaCl₂; a 0,23 g/1 MgCl₂. Všechny chemikálie mají reagenční stupeň. Hodnota pH syntetické moči je v rozmezí 6,0 do 6,4.

Příprava vzorku podložky pro zkoušku stlačitelnosti za mokra a pro zkoušku odkapávací kapacity

Vzorky podložky se připravují na strojích které budou ještě popsány, nebo ekvivalentních strojích, které poskytují konsistentní a homogenní vrstvu chmýří.

Zváží se čtyři dávky po 30 g suchého chmýří (nebo ekvivalentního materiálu, například zesíťované celulózy). Vrstva dostatečně pórovité tenké tkaniny, aby jí mohl procházet vzduch a přitom na ní ponechával vlákenný prach, je rozřezána na části o rozměrech 36,8 cm x 36,8 cm a je stejnoměrně rozmístěna na formovací cloně 22 stroje 21. který vytváří podložky ze vzduchem kladené plsti a zobrazeného na obr. 2 a 3. Tenká tkanina (není zobrazena) zcela zakrývá formovací clonu 22 a je zhotovena tak, aby se její okraje mohly ohnout směrem nahoru a zabránilo se tím úniku vlákenného prachu. Tenká tkanina tvoří dno podložky.

Vývěva 23a komorový el. motor 24 a zásobování stlačeným vzduchem se zapnou. Do komůrky 25 pro vzorek se vloží dávka 30 g vlákenného chmýří v malých množstvích přes podavač 26 vzorku, aniž by se ucpávaly čepele lopatek 27. V komůrce 25 intenzivně cirkuluje stlačený vzduch, kteiý odděluje a dopravuje vlákna přes válec 28z plexiskla a kónusem 29 k formovací cloně 22.

Vypne se vývěva 23 a ze stroje 21 se vytáhne formovací clona 22 a otočí se o čtvrt otáčky ve směru hodinových ručiček. Clona 22 se vrátí zpět do stroje. Do komůrky 25 se dodá další dávka vlákenného chmýří a celá procedura se opakuje. Pokračuje se tak dlouho, dokud nejsou do formovací clony 22 přeneseny všechny čtyři dávky. Formovací clona 22 a vytvořená podložka se potom ze stroje odstraní a podložka se opatrně ze clony 22 přesune na kus mykacího prkna, nebo na podobný hladký rovný povrch. Na homí část podložky se položí druhá vrstva tenké tkaniny a druhý kus mykacího prkna. Na homí část podložky se položí ocelové závaží o rozměrech 35,6 cm x 35,6 cm x 2,5 cm a o hmotnosti 16,3 kg a ponechá se tam přibližně 120 sekund a déle. Závaží se potom odstraní a podložka se stlačí na velkém lisu (lis Carvera) silou asi 4,500 kg, čímž se zlepší celistvost podložky. Podložka se z lisu odebere a ořízne se na ořezávači papim na

-13CZ 288504 B6 rozměry 30,5 cm x 30,5 cm, a potom se nařeže na velikost podle požadavků konkrétního testu, u kterého se má použít.

Použití stroje na výrobu podložky není podmínkou. Může se použít jakýkoliv vhodný způsob, který poskytuje konsistentní a homogenní vrstvu vlákenného chmýří, která je potom stlačována za zmíněných podmínek a tak vytvoří podložku, která má stejnou hustotu a výchozí váhu, jako u dříve popsaného způsobu.

Zkouška stlačitelnosti za mokra

Tato zkouška je určena pro měření objemu podložky z vláknitého materiálu při různých podmínkách zatížení za mokra. Cílem je změřit odpor vláknitého materiálu vůči zatížení tím, že se měří objem který při zatížení zůstane.

Podložka z vlákenného chmýří určená k testování, se připraví tak, jak to bylo popsáno dříve. Z povrchu podložky se odstraní tenká tkanina. Podložka se potom zhušťuje na Carverově laboratorním lisu tlakem 3,53 kPa, z důvodu dosažení patřičné celistvosti podložky. Měří se tloušťka podložky a hustota a počítá se hustota vláken z výraz: hmotnost podložky/(tloušťka podložky x plocha podložky).

Suchá hmotnost podložky se potom násobí 10 a výsledná hodnota představuje cílovou mokrou hmotnost při zatížení. Suchá podložka se přesune na horní část zátěžové váhy, která má přesnost 0,01 g. Na podložku se pomalu rozmístí syntetická moč, až se dosáhne cílové hmotnosti za mokra. Podložka se opatrně přemístí na povrch testovacího přístroje stlačitelnosti (konstrukce podle Buckeye), přičemž se na podložku zvolna položí závaží, které má stejnou plochu jako podložka (10,2 cm x 10,2 cm) a odpovídá tlaku 7,55 kPa. Podložka se v tomto stavu ponechá přibližně 60 sekund, aby se pod zatížením vyrovnala a potom se pomocí posuvného měřítka měří tloušťka stlačené podložky.

Stlačitelnosti za mokra je volný objem (nezaplněný) na gram suchého vlákenného chmýří a vypočítá se následovně:

Volný objem (cm³) = celkový objem - objem vlákna = [(tloušťka podložky pod zatížením (cm x plocha podložky (cm²)] - [(suchá hmotnost podložky (g)/hustota vlákna (gem^-3)]

Stlačitelnost za mokra = volny objem na gram = [(tloušťka podložky pod zatížením (cm) x plocha podložky (cm²)] - [(hmotnost suché podložky (g)/hustota vlákna (gcm“³)]/hmotnost suché podložky (g), kde hustota vlákna se počítá z počáteční hmotnosti podložky a měření tloušťky (bez zatížení).

Zkouška odkapávací kapacity

Vzorek podložky připravený podle již uvedeného postupu je nařezán na rozměry 7,5 cm χ 7,5 cm. Podložka se zváží a umístí na síto s velkými oky, které je střídavě umístěno na odkapávači. Celé zařízení se potom umístí na vrchem zásobovanou váhu.

Přes čerpadlo (model 7520-00 dodávaný spol. Cola-Parmer Instruments Company, Chicago, USA) se do středu vzorku podložky přivede v množství 5 +/- 0,25 mls^-1 syntetická moč. Zaznamenává se čas, který uběhne od uvolnění první kapky syntetické moči přes spodní část podložky, až po její skápnutí do odkapávače. Čerpadlo se potom okamžitě zastaví. Zaznamenaný čas a rychlost čerpadla se použijí pro výpočet objemu (ml) syntetické moči absorbované vzorkem do dosáhnutí stavu nasycení, to znamená jakmile začne ze vzorku kapat. Váha se může použít pro periodickou kontrolu, čímž se minimalizují změny v dodávce syntetické moči čerpadlem. Toto se nazývá odkapávací kapacita a je dána poměrem:

-14CZ 288504 B6

Moč zadržovaná vzorkem podložky při nasycení (ml) / hmotnost suchého vzorku (g).

Zkouška dynamické rychlosti bobtnání

Suchý superabsorpční materiál se v množství 0,358 g, s přesností na 0,001 g, umístí do standardní testovací trubice, která má vnější průměr 16 mm, výšku 125 mm a tloušťku stěny 0,8 mm, a která je pro udržení ve svislé poloze umístěna do stojanu. (Použít se má dosud nepoužitá trubice, která se po použití musí zničit.)

Do testovací trubice se nalije 10 ml syntetické moči Jayco, pomocí automatické pipety rychlostí okolo 5 ml/sek. Po přidání syntetické moči začíná superabsorpční materiál bobtnat a vytváří čelní plochu, která se v trubici začne zvedat. Výška čelní plochy se zaznamenává jako funkce času, a to ručně nebo použitím analyzátoru obrazu videozáznamu. Výška je pak převedena do okamžité hodnoty X - náplň, Χ_ω - náplň syntetické moči na gram superabsorpčního materiálu, kde \o ⁼ h(t) ^x 28/H, kde h(_t) je délka nabobtnalého superabsorpčního materiálu v testovací trubici za čas t a H je celková výška moči v trubici, která by měla odpovídat celkové hodnotě X - náplň rovné 28 (10 g syntetické moči absorbované v 0,358 g superabsorbentu dává hodnotu X - náplň rovné 28), kde X - náplň je hmotnost v gramech syntetické moči, kterou může absorbovat 1 g superabsorpčního materiálu.

Hodnota X_(t) - náplň se vynáší do diagramu za čas. Předpokládá se, že rovnovážná absorpční kapacita testovaného absorpčního materiálu je větší než 28 g/g.

Poměr hodnoty X(_t) - náplň kčasu t, který je časem měření, se nazývá „funkce rychlosti bobtnání“ (SR) a průměrnou rychlostí bobtnání při dosažení X(_t), to je SRf,) = X(_t/t.

Dynamická rychlost bobtnání DSR je hodnota rychlosti bobtnání, kde X(_t) je 28 g/g, to je DSR = 28 gg~'/t₂₈, kde t₂₈ je čas k dosažení hodnoty X_w = 28 g/g.

Jestliže se na čelní ploše superabsorpčního materiálu neprojeví gelová blokace, může se o materiálu říci, že je poměrně propustný, přičemž graf X(_t) za čas bude vodorovná přímka. Znamená to, že funkce SR^j je konstantní.

Eventuálně se u některých materiálů propustnost při bobtnání zvyšuje, přitom SR(_t) se s narůstajícím časem zvyšuje a nevyskytuje se gelová blokace. Jestliže se gelová blokace vyskytne, propustnost se během bobtnání SR^ snižuje s přibývajícím časem.

V souvislosti s touto aplikací, se hovoří o tom, že superabsorpční materiál má neklesající dynamickou rychlost bobtnání, jestliže funkce rychlosti bobtnání podstatně neklesá mezi dvěma časy, a to t₁₄ (čas, při kterém materiál nabobtnal na 50 %, tzn. kde X(_t) = 14 g/g) a t₂₈, který již byl definován. Znamená to, že relativní odchylka [(SR(ti₄) - SR (t₂₈)] + SR(t₂₈) rychlostí bobtnání při t₁₄ a t₂₈ je menší než 50 %, lépe menší než 25 %, ještě lépe menší než 10 % a nejlépe menší nebo rovna 0 %.

Zkouška absorpce za tlaku

Při tomto testu se měří absorpční kapacita superabsorpčního materiálu, kdy absorpce probíhá proti vnějšímu tlaku 1,96 kPa a za podmínek, při kterých materiál bobtná ve směru jedné osy při zmíněném tlaku.

-15CZ 288504 B6

Do Petriho misky o průměru 150 mm a výšce 30 mm se položí keramický filtr ve formě destičky o průměru 120 mm a nulové pórovitosti (keramický filtr Duran od Schotta). Do Petriho misky se dá tolik devíti procentního roztoku chloridu sodného v destilované vodě, až je miska plná. Kulatý filtrační papír o průměru 125 mm (Schwarzband 589 od fy. Schleichera a Schulla) se umístí na filtrační destičku, kde se důkladně zvlhčí roztokem chloridu sodného.

Válec plexiskla s vnitřním průměrem 60 mm +/- 0,1 mm a o výšce 50 mm, je u dna uzavřen plátěným filtrem se světlostí ok o průměru 36 pm (filtr 400 mesh). Na filtr suchého a čistého válce z plexiskla se opatrně rozsype 0,9000 g +/- 0,0005 g superabsorpčního materiálu. Je důležité aby se dosáhlo homogenního rozptýlení superabsoipčního materiálu na sítu filtru.

Víčko s vnějším průměrem 59 mm +/- 0,1 mm a s vnitřním průměrem 51 mm, vysoké 25 mm s připojeným závažím o průměru 50 mm a výškou 34 mm, má celkovou hmotnost 565 g, což odpovídá tlaku 1,96 kPa. Víčko a závaží se umístí do válce a celé zařízení se zváží na váze s přesností 0,01 g. Celé zařízení se potom položí na zvlhčený papírový filtr v Petriho misce a nechá se probíhat absorpce po dobu jedné hodiny. Potom se zařízení odstraní a znovu zváží.

Zařízení by se mělo mezi měřeními celé vyčistit, a rovněž by se měl vždy vyměnit roztok a filtrační papír.

Absorpce za tlaku AAP se vypočítá následovně:

AAP = [(hmotnost zařízení s válcem po absorpci) - (hmotnost suchého zařízení)] + (počáteční hmotnost superabsorpčního materiálu).

Jestliže by měření mělo probíhat za tlaku 4,9 kPa, hmotnost by se odpovídajícím způsobem zvýšila.

Zkouška výkonnosti pod tlakem (PUP - Performance Under Pressure)

Test PUP stanovuje následující parametry PUP pro AGM příčně omezený zařízením s pístem a válcem pod vysoce omezujícím tlakem:

1. Maximální rychlost (průtok) absorpce/dopravy (tisíciny gm/cm²/sek^0,5)

2. Kapacita (v jednotkách gm/gm, za určený čas)

Cílem této zkoušky je odhadnout dopad použitého tlaku na požadovanou absorpci a dopravu tekutiny vrstvou AGM, kde AGM se používá při vysokých koncentracích v plence.

Testovací kapalinou pro PUP test, je syntetická moč Jayco. Tato tekutina je v AGM absorbována v požadovaných absorpčních podmínkách při téměř nulovém hydrostatickém tlaku.

Zařízení s pístem a válcem se používá pro příčné omezení AGM a zavádí specifikovaný statický tlak. Dno válce je opatřeno plátěným sítem s počtem ok síta 400 mesh, které zadržuje suchý/nabobtnalý AGM (absorpční gelový materiál) a umožňuje absorpci a dopravu moče ve směru Z. Sorpční zařízení spojené s počítačem se používá k měření absorpce moči v čase.

Pro toto měření se používá zařízení s pístem a válcem. Válec je zhotoven vyvrtáním průhledné tyče z lexanu (nebo ekvivalentního materiálu) a má vnitřní průměr 6,00 cm (průřez = 28,27 cm²), tloušťku stěny přibližně 5 mm a výšku 5 cm. Dno válce je opatřeno nerezovou ocelovou síťkou (400 mesh), která je biaxiálně napnuta před tím, než se upevní. Píst se skládá z teflonového „pohárku“ a závaží z nerezové oceli. Teflonový pohárek je opracován tak, aby přesně zapadal do válce, a to s těsnou tolerancí. Válcovité závaží z nerezové oceli je opracováno tak, aby

-16CZ 288504 B6 odpovídalo pohárku a je vybaveno držadlem. Hmotnost teflonového pohárku a závaží z nerezové oceli je 1 390 g, což odpovídá tlaku 4,9 kPa na plochu 28,27 cm².

Komponenty tohoto zařízení mají takovou velikost, že rychlost toku syntetické moči zařízením, při hydrostatické výšce 10 cm, je nejméně 0,01 gm/cm².sek, přičemž rychlost toku je normalizována plochou fritového disku v zařízení. Faktory, které mají největší vliv na systém propustnosti jsou propustnost fritového disku a vnitřní průměry skleněných trubek a uzavíracích kohoutů.

Zásobník zařízení je umístěný na analytických váhách, které mají přesnost do 0,01 gm s průtočným množstvím menším jak 0,1 gm/h. Přednost se dává přesným a pevným váhám. Váha je obvykle spojena s počítačem, který má softwar, který může i) monitorovat změny hmotnosti v předem stanovených časových intervalech od počátku testu PUP a ii) být nastaven na automatickou inicializaci na změny hmotnosti od 0,01 do 0,05 gm, což závisí na citlivosti vah. Ponořená trubice do zásobníku by se neměla dotýkat dna nebo víka. Objem tekutiny v zásobníku by měl být dostatečný, aby se nejméně 40 ml mohlo vytáhnout během experimentu bez nasátí vzduchu. Hladina tekutiny v zásobníku na začátku experimentu, by měla být 2 mm pod horním povrchem fritového disku. Mělo by se to potvrdit položením malé kapky tekutiny na disk a gravimetricky monitorovat její pomalý tok zpět do zásobníku. Hladina by se neměla významněji měnit, je-li zařízení píst/válec postaveno na fritu. Zásobník by měl mít dostatečně velký průměr (14 cm), aby odstranění 40 ml tekutiny vyvolalo jen malou změnu ve výšce kapaliny (<3 mm).

Syntetická moč se připraví rozpuštěním směsi 2,0 gm KC1, 2,0 gm Na2SO₄, 0,85 gm NH₄H₂PO₄, 0,15 gm (NH₄)₂HPO₄, 0,19 gm CaCl₂ a 0,23 gm MgCh vjednom litru destilované vody. Slaný roztok se dá koupit u Endovations, Reading, Pa (lat. číslo JA-00231-000-01).

Před začátkem měření se zařízení naplní syntetickou močí. Fritový disk se vpředu opláchne močí tak, že je zaplněn čerstvým roztokem. Pokud to jde, odstraní se vzduchové bublinky z povrchu dna frity a z potrubí, které spojuje fritu se zásobníkem. Následující procedury se provádí se sekvenční činností třícestných ventilů:

1. Přebytečná tekutina se z fritového trychtýře odlije.

2. Poměr výška/hmotnost roztoku v zásobníku je nastavena na správnou úroveň/hodnotu.

3. Frita je vůči zásobníku nastavena do správné výšky.

4. Zakryje se trychtýř.

5. Zásobník a frita jsou uvedeny do rovnováhy otevřenými spojovacími ventily.

6. Všechny ventily se zavřou.

7. Třícestný ventil, spojující fritový trychtýř s odtokem, je nastaven tak, že trychtýř je otevřený do odtokové trubice.

8. Systému se umožní dostávat se v této poloze do rovnováhy po dobu 5 minut.

9. Třícestný ventil se opět uzavře.

Kroky 7-9 dočasně „vysušují“ povrch frity, tím že ji vystavují malému hydrostatickému sání. Během této procedury se ze systému odvede obvykle až 0,2 gm tekutiny. Tato procedura zabraňuje předčasné absorpci, je-li píst/válec umístěn na fritě. Množství tekutiny, které z frity odtéká (nazývá se „korekční hmotnost frity“), se měří provedením experimentu PUP (viz níže) po dobu 15 minut bez přístroje píst/válec. Celé množství tekutiny odváděné z frity v průběhu této procedury, je velmi rychle fritou znovu absorbována, jakmile se s experimentem započne. Proto je nutné tuto korekční hmotnost frity odečíst od hmotnosti tekutiny, která se ze zásobníku během testu PUP odstranila (viz níže).

Do válce se dodá 0,9 gm AGM - absorpční gelový materiál - (odpovídá to plošné hmotnosti 0,032 gm/cm²) a stejnoměrně se rozprostře na sítu tím, že se s válcem jemně třese a poťukává.

-17CZ 288504 B6

Pro většinu AGM je obsah vlhkosti menší jak 5 %. Pro tyto AGM může být přidaná hmotnost AGM určena na základě hmotnost za vlhka. U AGM, které mají obsah vlhkosti větší než 5 %, měla by být přidaná hmotnost opravena vzhledem na vlhkost (přidaná hmotnost by měla mít hodnotu 0,9 gm na bázi suché hmotnosti). Pozornost se věnuje tomu, aby AGM neulpíval na stěnách válce. Do válce se zasune teflonová vložka a umístí se na vrchní část AGM. Vložkou se může jemně otáčet, aby pomáhala rozptýlit AGM. Zařízení píst/válec se umístí na fritu, přičemž se do teflonové vložky vsune závaží z nerezové oceli a uzavře se trychtýř. Po kontrole stavu rovnováhy váhy, je experiment zahájen tím, že se otevřou ventily mezi fritou a zásobníkem. Při automatickém zahájení začíná okamžitě fungovat sběr dat, jakmile fritový disk začne znovu absorbovat tekutinu. Záznam dat trvá nejméně 60 minut. Čtení dat může probíhat častěji na počátku sběru (0-10 min.), kdy je tekutina absorbována rychleji. Záznam dat po uplynutí 60 minut, ačkoliv se to nepožaduje, může odhalit zajímavé jevy, když se AGM blíží k rovnováze.

Obsah vlhkosti AGM je určen odděleně použitím standardní metody P&G (% ztráty hmotnosti po 3 hodinách @ 105C). Všechny hodnoty kapacity gm/gm jsou hlášeny na základě suché hmotnosti AGM.

Kapacita PUP je hlášena v jednotkách gm/gm. Kapacita PUP je v kterémkoliv čase určena následovně:

Kapacita PUP(t) = [W_r(t = 0) - W^t) - W_fc]/W _AGM. _{na such}. _ba2i}, kde t je čas, který uplynul od zahájení, W/t) je hmotnost v gramech zásobníku po uplynulém čase t, Wf_C je korekční hmotnost frtiy v gramech (měřeno odděleně), W_AGm, na suché mó je hmotnost suchého AGM v gramech. Kapacita PUP je hlášena po 5, 10, 30 a 60 minutách od zahájení.

Průtok absorpce/dopravy PUP je hlášen v jednotkách gm/cm²/sec^0,5. Průtok PUP je v kterémkoliv čase určen následovně:

průtok absorpce/dopravy PUP(t) = (1/A_G) ^x [W_r(t)- W_r(t + dt)] / [(t + dt)^0,5 -1^0,5)], kde t je uplynulý čas v sekundách, W_r(t) je hmotnost zásobníku v gramech po uplynutí času t + dt a Ac je povrch válce v cm². Po grafickém, vynesení je rychlost absorpce PUP tangentou k absorpční křivce, kde na ose y je vynášena hodnota absorpce tekutiny v gm/cm² a na ose x jsou vynášeny druhé mocniny času v sekundách. Při stanovování numerickém nebo grafickém, přednost se dává tomu, aby byla lychlost absorpce/čas určena po „vyhlazení“ výstupních dat.

Průtok absorpce/dopravy PUP začíná při dosažení vlastní maximální hodnoty, nebo při hodnotě blízké maximální hodnotě, zůstává po nepřerušovanou dobu absorpce/čas relativně konstantní a potom klesá, jakmile se dosahuje maximální kapacity. Hlášení obsahuje pouze maximální hodnoty průtoku absorpce/dopravy. Tento maximální průtok se vyskytuje v počátku absorpčního procesu. U některých AGM se může spíše projevit, vlivem pomalého zvlhčování suchých částic, zpožděný čas, nebo velmi rychlý počáteční průtok, způsobený velmi rychlým zvlhčováním suchých částic. Aby se minimalizoval vliv obou těchto jevů a zajistilo se, že hlášená maximální hodnota průtoku PUP odráží průchod přes dostatečně tenkou vrstvu nabobtnalého AGM, jsou pro určení maximálního průtoku brány pouze hodnoty průtoku absorpce/doprava, které se objeví až po absorpci 0,14 gm/cm² (4 gm tekutiny).

Prosévací zkouška

Rozptylování částic superabsorpčního materiálu se stanovuje umístěním známé hmotnosti vzorku do Retschova přístroje na mechamické prosívání, kde se materiálem po určitou dobu a za jistých podmínek třese. Na každém sítku zůstává část vzorku, přičemž se zváží spodní pánve pod síty, a hodnota hmotnosti se hlásí jako procento původní hmotnosti vzorku.

-18CZ 288504 B6

100 g Z 0,5 g suchého superabsorpčního polymemího materiálu se zváží v pohárku, který se potom uzavře víčkem.

V přístroji jsou čtyři sítka, umístěná od spodu v tomto pořadí: spodní pánev z nerezové oceli č. 325, 100, 50 a 20, přičemž tato čísla jsou čísly U.S. série sít (ASTM-E-11-61). Vzorek je dopraven na nej vyšší ze série sítek, kde se stejnoměrně rozprostře. Víčko z nerezové oceli se umístí na sítko č. 20. Víčka umístěná nad sebou se vloží na Retschovu sítkovou třepačku typu Vibotronic VE1 s časovým zařízením. Je zajištěno těsné umístění Retschova víčka na horní části třepačky. Časovači zařízení se nastaví na 10 minut a zahájí se testování. Jakmile se třepačka zastaví, sítka se odstraní.

Zváží se zbytky na každém sítku, a to několikerým zvážením s přesností na 0,1 g.

Je nutné pracovat velmi rychle, aby se zabránilo nasávání vlhkosti superabsorpčním materiálem.

Střední velikost částic hmoty je stanovena vynesením rozptylovacích křivek kumulativních velikostí částic (hmota - % materiálu, který neprošel otvoiy síta, proti průměru otvoru síta) a interpolací tohoto otvoru síta, která odpovídá 50 % kumulativního rozptylu.

Zkouška zadržovací kapacity čajového sáčku

Superabsorpční materiál se umístí po dobu 20 minut do „čajového sáčku“, ponořeného v roztoku syntetické moči a potom se odstřeďuje na odstředivce 3 minuty. Poměr zadržené hmotnosti tekutiny a počáteční hmotnosti suchého superabsorpčního materiálu, je absorpční kapacita superabsorpčního materiálu.

Do tácku s rozměry 24 cm * 30 cm * 5 cm, se nalije 2 1 0,9 % hmotnostních roztoku chloridu sodného v destilované vodě. Výška hladiny tekutiny má být okolo 3 cm.

Čajový sáček má rozměry 6,5 cm x 6,5 cm a je k dispozici u firmy Teekane Dusseldorf, Německo. Sáček je za tepla uzavřen pomocí standardního kuchyňského zařízení pro uzavření sáčků z plastické hmoty (VACUPACK₂ PLUS od firmy Krups, Německo).

Sáček se opatrně otevře částečným naříznutím, a potom se zváží. Do sáčku se vloží 0,200 g Ž 0,005 g vzorku superabsorpčního materiálu. Sáček se potom tepelně uzavře. Takto upravený sáček se nazývá „čajový sáček“.

Prázdný sáček se zalepí a používá se prázdný.

Každý sáček se drží ve vodorovné poloze a se sáčkem se vzorkem se třese, aby se superabsorpční materiál stejnoměrně rozptýlil. Vzorkový čajový sáček a prázdný čajový sáček se položí na hladinu syntetické moči a ponoří se na 5 sec., aby se zcela navlhčily. Po 20 minutách namáčecí doby se ze syntetické moči vyjmou a umístí se do odstředivky Bauknecht WS 130, Bosch 772 NZKO96, nebo do ekvivalentní odstředivky (průměr 230 mm) tak, že každý sáček přilne ke vnější stěně koše odstředivky. (Může se to realizovat například přeložením konce sáčku ve směru otáčení odstředivky, aby se absorbovalo počáteční přetížení). Odstředivka se uzavře víčkem, uvede se do pohybu a rychlost se tychle zvyšuje až na hodnotu 1400 ot./min. Po ustálení na 1400 ot./min. se zapne časové zařízení. Po 3 minutách se odstředivka zastaví.

Oba sáčky se vyjmou a každý se samostatně zváží.

Absorpční kapacita (AC) vzorku superabsorpčního materiálu vytvářejícího hydrogel, se vypočítá následovně:

-19CZ 288504 B6

AC = (hmotnost sáčku se vzorkem po odstředění) - (hmotnost prázdného sáčku po odstředění) :

(hmotnost suchého superabsorpčního materiálu vytvářejícího hydrogel)] + (hmotnost suchého superabsorpčního materiálu).

Zkouška stohovací výšky

Výška stohování je navržena pro testování potenciálu balení stohu deseti absorpčních výrobků, například plen, za účelem simulace v podmínkách, kdy jsou zabaleny v balíčku.

Absorpční výrobky nebo absorpční jádra, podle tohoto vynálezu, sestavená do tělesa, zahrnují horní vrstvu (byla již dříve popsána) a spodní vrstvu (byla rovněž popsána), aby simulovaly hotové výrobky, které se mohou zákazníkům dodávat, jsou ve svém středu přehnuty, aby se přizpůsobily rozměrům co do šířky a výšky. Stoh deseti výrobků je předem stlačen v hydraulickém lisu (Thwind-Albert Instrument Company, model TA 240-10, Alpha Hydrasulic Press/Sample Cutter, Philadelphia, USA) pod zatížením 800 kg po dobu 3 sekund. Předem stlačená struktura se umístí do testovacího zařízení napětí-stlačení Instron Series 6000, od firmy Instron Ltd. (Bucks U.K.) a zaznamená se kompresní křivka. Kompresní křivka zaznamenává výšku stohu nebo kalibr vzorkového stohu, jako funkci působící síly stlačování. Síla se snadno konvertuje pro přepočet určení tlaku, potřebného pro dosažení daného kalibru.

„Výška stohu“ je výška kalibru (zadaného tlaku) jednotlivého výrobku a je určena průměrnou výškou, naměřenou při testu výšky stohu při určitém počtu výrobku ve stohu.

Zkouška míry nasákavosti

Na obr. 4 je absorpční struktura 10 zatížena 50 ml výronem syntetické moči rychlostí 10 ml/sek pomocí čerpadla (model 7520-00, od Cole Parmer Instruments Co., Chicago, USA.) z výšky 5 cm nad vrcholem vzorku. Čas absorpce moči se zaznamenává časovým zařízením. Tryskání se opakuje každých 5 minut v přesných 5ti minutových intervalech, až do dosažení teoretické kapacity.

Testovaný vzorek, který obsahuje jádro a zahrnuje horní vrstvu 2 a spodní vrstvu 9, je umístěn na pěnové plošině 11 uvnitř krabice z plexiskla (zobrazena je pouze základna 12). Plexisklová deska 13, která má ve středu otvor o průměru 5 cm je umístěna na vzorek. Přes válec 14. upevněný a přilepený v otvoru, se na vzorek nalije syntetická moč. Na spodní povrch destičky se upevní elektrody 15. které jsou v dotyku s povrchem absorpční struktury 10. Elektrody jsou připojeny k časovému zařízení. Na horní části desky jsou umístěna závaží 16, která například simulují hmotnost dítěte. Tím se při testu využívá tlak 4,90 kPa.

Po nalití moči do válce, usazuje se moč na povrchu absorpční struktury a uzavírá proud mezi elektrodami. Tím se uvede do chodu časové zařízení. Toto zařízení se vypne, jakmile absorpční struktura výron moči absorbuje, čímž se přeruší elektrický kontakt mezi elektrodami.

Míra nasákavosti je definována jako objem výronu (ml) moči absorbovaný za jednotku času (s). Míra nasákavosti se počítá pro každou dávku moči (výron moči) nalitou na vzorek.

Jak již bylo uvedeno, považuje se za výhodné, vzhledem k absorpčnímu jádru podle tohoto vynálezu, stanovit míru nasákavosti, při zatížení, do 50 % teoretické kapacity. Pro určení tohoto bodu, se může míra nasákavosti sledovat jako funkce celkového objemu přidané syntetické moči, a potom stanovit lychlost vsakování při absorpci do 50 % teoretické kapacity.

Jinak se dá míra nasákavosti stanovit přímo tak, že se vezme míra nasákavosti nejbližší dávky moči, jestliže její množství je v rozmezí 15 ml střední hodnoty.

-20CZ 288504 B6

Zkouška v rovině Y-Y - požadované absorpce

Způsob testování v rovině X, Y - požadované absorpce zahrnuje verzi testu na standardní požadovanou schopnost zvlhčování. Tento test je popsán v Chatterjee, P.K. (Ed.) Absorbency, kapitola II, řád. 60-62, Elsevier Science Publisher B.V. Amsterdam, The Netherlands 1985.

Zařízení, které se u tohoto testu používá je znázorněno na obr. 5 a 6. Zařízení 100 sestává ze čtvercového koše 102 na vzorek, který je zavěšen na rámu 104. Vnitřní rozměry koše 102 jsou 10,2 cm x 7,6 cm. Výška koše 102 je nastavitelná pomocí převodového mechanismu 106. Zásobník tekutiny 108 je umístěn na elektronické váze 110. která je spojená s počítačem 112.

Test v rovině X-Y je schematicky znázorněn na obr. 7. Při tomto testu je clona - síto 114 přítomna pouze na ploše 118 2,54 cm x 7,62 cm podél jednoho okraje 120 dna koše se vzorkem.

Zbytek dna 122 koše 102 vzorku je zhotoven z plexiskla a je pro tekutinu nepropustný. Strany koše, které přicházejí do styku se vzorkem, jsou rovněž vyrobeny z plexiskla a jsou pro tekutiny nepropustné. Jak je zřejmé z obr. 7, vyžaduje si test, aby vzorek 116, který obsahuje jádro a zahrnuje homí vrstvu (popsanou již dříve) a spodní vrstvu (rovněž dříve popsanou), nejprve požadoval pohyb tekutiny ve směru 7 a potom ji dopravil ve vodorovném směru maximálně na vzdálenost 7,62 cm v horizontální rovině X-Y. Výsledky z testu v rovině X-Y poskytují údaje o schopnosti vzorku rozvádět tekutinu za jistých provozních podmínek. Test v rovině X-Y je prováděn se vzorkem 116 absorpční struktury pod tlakem 1,96 kPa, stejnoměrně působícím na povrch vzorku 116.

Postup testuje následující: nejdříve se připraví vzorek o rozměru 10,2 cm x 7,6 cm absorpčního jádra podle vynálezu. Zásobník tekutiny 108 se naplní 6 800 ml syntetické moči a postaví se na elektronickou váhu 110 pod testovacím přístrojem 100. Koš 102 se vzorkem se spouští tak dlouho, až hladina tekutiny je na úrovni blízké homí části drátěného síta 114. Kousek dvouvrstvé papírové utěrky BOUNTY 124, běžně dostupné na trhu, se umístí na drátěné síto 114na dně koše 102. Utěrka BOUNTY 124 zajišťuje, že konsistentní dotyk se spodní stranou vzorku 116 bude trvat po celou dobu testu. Na čtvercovou kovovou desku 128. která má rozměry o něco menší než je vnitřní rozměr koše 102 se vzorkem, se položí závaží 126. Vrchní strana vzorku 116 jádra se potom připojí ke dnu zmíněné desky 128 pomocí dvoustranné pásky 130, nebo lepidlem ve spreji. V čase = 0, se vzorek 116 vloží do koše 102 vzorku.

Test probíhá po dobu 2 000 sekund. Po této době je zatížení v rovině X-Y a Xe_nd stanoveno vážením (s opravou možného vypaření tekutiny v této době) *· hmotností suchého vzorku.

Z X_end se vypočíst zařízení v rovině X-Y při 90 % této hodnoty, X90, a stanoví se odpovídající čas t₉₀. Míra absorpčního transportu (vzlínání) tekutiny je definována jako poměr

Absorpční kapacita vláknitého materiálu zjišťována testem v rovině X-Y požadované absorpce

Test se provádí stejně jako předchozí test s tou výjimkou, že testovaný materiál je zhotoven pouze z vláknitého materiálu. V tomto případě je kapacita vláken X_end opakem X₉₀.

Zkouška znovunavlhání

Tento test je zvláště důležitý pro určení výkonnosti absorpčního jádra během používání, nebo absorpčního výrobku, který absorpční jádro zahrnuje. Test je založen na měření zvlhčování stohu filtračního papíru, který se umístí na homí část absorpčního jádra, které je naplněno syntetickou močí a potom zatíženo závažím.

-21CZ 288504 B6

Absorpční jádro včetně homí vrstvy a spodní vrstvy (obě již byly popsané) je rozloženo do roviny na hladký povrch s homí vrstvou směrem nahoru. Objem syntetické moči rovný 75 % teoretické plošné kapacity (je vypočítaná podle již uvedeného postupu), se přidává rychlostí ml/sec do absorpčního jádra do smáčecího bodu, středově umístěného s ohledem na šířku jádra a přibližně 11 cm od předního okraje jádra.

Na smáčecí bod se položí závaží o rozměrech 10,2 cm x 10,2 cm, což odpovídá zatížení 4,9 kPa, a ponechá se tam 15 minut. Závaží se potom odstraní a 5 vrstev z předem zváženého filtračního papíru (Eaton Dikeman 939, č. 7) o rozměrech 10,2 cm x 10,2 cm, se položí hrubou stranou směrem dolů na smáčecí bod a zatíží se závažím po dobu 30 sekund. Závaží se odstraní a filtrační papír se zváží. Rozdíl v hmotnosti papim je první hodnotou znovunavlhání.

Na absorpční jádro se položí pět nových předem zvážených filtračních papírů a zatíží se závažím opět na dobu 30 sekund. Závaží se odstraní a drahá dávka filtračních papírů se zváží, rozdíl hmotností filtračních papírů je drahou hodnotou znovunavlhání.

Postup se opakuje a určí se tak třetí hodnota znovunavlhání.

Celková hodnota znovunavlhání je součtem tří individuálních hodnot znovunavlhání, tzn.: celkové znovunavlhání = první znovunavlhání + druhé znovunavlhání + třetí znovunavlhání.

Zkouška propustnosti gelové vrstvy

Hodnota GLP je rovněž známá pod názvem „hodnota vodivosti toku slaného roztoku“.

Vhodný přístroj k provádění tohoto testu, je znázorněn na obr. 8, má laboratorní zvedák 31, zásobník se stálou hydrostatickou výškou 32, otvor s odnímatelným víčkem 33, trubku 34, uzavírací kohout 35 a přívodní trubku 36, která vede k válci 37. Válec obsahuje testovací tekutinu 38 a zahrnuje teflonový pórovitý píst 39 (registrovaná obchodní značka), který má malé otvory se dnem 40 vytvořeném z drahé skleněné frity. Píst je zatížen závažím 4L Vzorek 42 z částkového superabsorpčního materiálu leží na sítu 43. Na laboratorní váze 45 je sběrný zásobník 44.

U zvláštního přístroje, který se používá u postupu, který bude dále popsán, je válec 37 vyroben vyvrtáním tyče z lexanu a má vnitřní průměr 6,00 cm (plochu 28,27 cm²), tloušťku stěny přibližně 0,5 cm a výšku přibližně 6,0 cm. Ke dnu válce přiléhá síťovina z nerezové oceli (č. 400), která je biaxiálně před připojením ke dnu napnuta. Píst sestává z fritového skleněného kotouče, perforované teflonové hlavy pístu, duté pístní tyče z lexanu a kruhových závaží z nerezové oceli. Perforovaná hlava pístu je vyrobena zpěvné teflonové tyče. Je vysoká 1,59 cm a má průměr o něco menší než válec, takže dobře lícuje s vnitřní stranou stěny válce a přitom může volně klouzat. Dno hlavy pístu má průměr přibližně 56 mm s hloubkou dutiny 4 mm, která je navržena tak, aby mohla přijmout fritový skleněný kotouč. Střed hlavy pístu má otvor o průměru 1,59 cm se závitem (18 závitů na 2,54 cm) pro pístní tyč. Mezi otvorem pístní tyče a obvodem hlavy pístu jsou čtyři obvodově uspořádané prstence otvorů, s 24 otvory na prstenec. Otvory každého prstence jsou rozmístěny po přibližně 15 stupních a odsazeny přibližně 7,5 stupňů od otvorů sousedního prstence. Průměry otvorů jsou v rozmezí 0,28 cm ve vnitřní řadě, až po 0,52 cm ve vnější řadě. Otvory prochází svisle přes hlavu pístu, čímž tekutině umožňují přístup do fritového kotouče. Fritový skleněný kotouč je vybrán pro svoji vysokou propustnost (Chemglass katalog, číslo CG-201-40, průměr 60 mm, X-hrabá poréznost) aje broušený tak, že lícuje s hlavou pístu a se dnem kotouče v jedné rovině s hlavou válce. Dutá pístní tyč je vyrobena z lexanu. Má vnější průměr 2,22 cm a vnitřní průměr 0,63 cm. Dno, přibližně 1,27 cm má závit, který odpovídá závitu v hlavě pístu. Homí část 2,54 cm má průměr 1,58 cm a vytváří objímku k podpoře závaží z nerezové oceli. Tekutina procházející tyčí může přímo vstoupit do fritového kotouče. Kruhové závaží s nerezové oceli má vnitřní průměr 1,59 cm, takže může snadno sklouznout na pístní tyč a spočinout na objímce. Kombinovaná hmotnost fritového skleněného kotouče, hlavy pístu, pístní

-22CZ 288504 B6 tyče a závaží z nerezové oceli má hodnotu 596 g, což odpovídá tlaku 21,1 g/28,27 cm². Víčko válce je z lexanu nebo ekvivalentního materiálu a má takový rozměr, aby zakrylo otvor válce.

Ve středu má otvor 2,22 cm, kteiým může vertikálně procházet pístní tyč a dále má druhý otvor blízko okraje pro nalévání tekutiny do válce.

Sestava používaná pro měření propustnosti je závislá na rychlosti toku slaného roztoku přes gelovou vrstvu. Pro rychlosti toku větší jako 0,02 gm/sec, obsahuje sestava i) pevné síto z nerezové oceli podporující prstenec (16 ok a méně), pro podporu válce ve vodorovné poloze, se vzduchovou mezerou mezi nimi a ii) zásobník umístěný na analytické váze pro sběr tekutiny procházející pístem, gelovou vrstvu, síto válce, a podpůrné síto a iii) sifonový systém pro udržení roztoku NaCl ve válci na konstantní úrovni. Může se použít i ekvivalentní zařízení. Pro rychlosti toku menší jako 0,2 gm/sec se dává přednost existenci plynulého přechodu mezi zásobovacím a sběrným zásobníkem. Dosahuje se toho pomocí soprčního přístroje používaného u testu PUP, kde je válec umístěn na fritovém skleněném válci sorpčního přístroje, přičemž existují prostředky pro udržení hydrostatického tlaku na přibližné hodnotě 492 Pa.

Připraví se syntetická moč Jayco rozpuštěním směsi 2,0 g KC1; 2,0 g Na₂SO₄; 0,85 g (NH₄)H₂PO₄; 0,19 g CaCl₂; a 0,23 g MgCl₂ v 1 litru destilované vody. Slaná směs se dá nakoupit u Endovations, Reading, Pa, (kat. č. -00131-000-01)J.

Připraví se roztok 0,118 M NaCl rozpuštěním 6,896 g NaCl (Baker Anylysed Reagent nebo ekvivalent) v 1 litru destilované vody.

Pro měření množství tekutiny procházející gelovou vrstvou, kdy rychlost toku je okolo 0,02 g/sec nebo větší, se používají analytické váhy s přesností na 0,01 g (Metler PM400 nebo ekvivalentní). Přesnější váhy (Metler AE200 nebo ekvivalentní) se vyžadují pro méně propustnou gelovou vrstvu s nižší rychlostí toku. Váha se připojí k počítači, který monitoruje množství tekutiny za čas.

Tloušťka gelové vrstvy se měří s přesností na 0,1 mm. Kterýkoliv způsob, u kterého se pracuje s požadovanou tloušťkou se může používat tak dlouho, dokud nejsou závaží odstraněna a gelová vrstva není v průběhu měření následně stlačena nebo porušena. Pro změření mezery mezi dnem závaží z nerezové oceli a horní částí víčka válce se používá plochá měrka, přičemž není dovolen žádný AGM ve válci. Přijatelné je rovněž použití hloubkové měrky (Ono Sokki EG-225 nebo ekvivalentní) pro měření výšky pístu nad kterýmkoliv pevným povrchem, bez AGM ve válci.

Experiment probíhá při vnější teplotě. Následuje popis způsobu testování.

0,9 g alikvotního AGM (odpovídající plošné hmotnosti 0,032 g/cm², se vloží do válce a stejnoměrně rozptýlí na sítu jemným třepáním a poťukáváním válce. Vzhledem k počáteční citlivosti propustnosti toku na velikost částic a na poměr velikost/tvar při rozptylování, nemusí se brát ohled na alikvotní materiál, jako přiměřeného reprezentanta materiálu, který se má analyzovat. U většiny AGM, je obsah vlhkosti menší jak 5 %. Pro tento případ se může množství AGM, které se má vložit, určit na základě hmotnosti za mokra. U AGM, který má obsah vlhkosti větší než 5 % musí být přidaná hmotnost opravena o vlhkost (přidaná hmotnost by měla být 0,9 g na bázi suché hmotnosti). Pozornost se věnuje tomu, aby se zabránilo přilnutí AGM ke stěnám válce. Píst (bez závaží) se vloží do válce a umístí na suchý AGM. Je-li to nutné, může se pístem jemně pootočit, aby se AGM na sítku lépe rozprostřel. Válec se uzavře víčkem a závaží z nerezové oceli se navlékne na pístní tyč.

Fritový kotouč (drsný nebo zvláště drsný), který má průměr větší než je průměr válce, se umístí do širokého/mělkého zásobníku s plochým dnem, naplněného po horní část fritového disku syntetickou močí Jayco. Na fritový skleněný kotouč se položí zařízení píst/válec. Tekutina ze zásobníku prochází přes fritový kotouč a absorbuje se v AGM. Při absorbování se ve válci vytvá

-23CZ 288504 B6 ří gelová vrstva. Po uplynutí 60 minut se stanoví tloušťka gelové vrstvy. Pozornost se věnuje tomu, aby v průběhu této procedury gelová podložka neztrácela tekutinu a nenabírala vzduch.

Přístroj píst/válec se potom převede do sestavy propustnosti. Jestliže se pro podporu válce použije síto, je toto síto a každá mezera mezi ním a přístrojem/píst válec, předem nasycena slaným roztokem. Použije-li se zařízení PUP s roztokem, zvedne se povrch fritového trychtýře vůči zásobníku minimálně, přičemž ventily mezi fritovým trychtýřem a zásobníkem budou v poloze otevřeno. (Zdvih fritového trychtýře by měl být dostačující, aby se tekutina procházející přes gelovou vrstvu v trychtýři neshromažďovala.)

Měření propustnosti se zahájí přidáním roztoku NaCl přes pístní tyč, aby se vypudil vzduch z perforovaného teflonového kotouče a otevřením sifonového systému (nebo jeho ekvivalentu), aby se mohl naplnit válec do výšky 5,0 cm nad spodní část gelové vrstvy. Ačkoliv se experiment považuje za zahájený (to) v okamžiku prvního přidání roztoku NaCl, zaznamenává se až čas, kdy se dosáhne stabilního hydrostatického tlaku, který odpovídá výšce 0,5 cm slaného roztoku, a kdy se rovněž dosáhne stabilní rychlosti toku (tj). Množství tekutiny procházející gelovou vrstvou proti času se stanoví gravimetricky za časový úsek 10 minut. Po uplynutí této doby se přístroj píst/válec odstraní a změří se tloušťka gelové vrstvy. Obecně platí, že změna tloušťky gelové vrstvy je menší než 10 %.

Rychlost toku nemusí být konstantní. Rychlost toku, závislá na čase, přes systém F_s(t) se stanoví v jednotkách gm/sec, podělením přírůstkové hmotnosti tekutiny procházející systémem (v gramech) přírůstkovým časem (v sekundách). Pro výpočet rychlosti toku se použijí pouze data, sejmutá mezi časem ζ a intervalem 10 minut. Hodnoty získané v tomto intervalu se použijí pro výpočet F_s(t = 0) - počáteční rychlost toku přes gelovou vrstvu. F_s(t = 0) se vypočítá extrapolací výsledku F_s(t) získaných metodou nejmenších čtverců proti času do t = 0.

U jednotlivého měření, se měří rychlost toku přes sestavu propustnosti a přístroj píst/válec (F_a) (bylo již popsáno), ale bez přítomnosti gelové vrstvy. Je-li F_a mnohem větší než rychlost toku v systému s gelovou vrstvou F_s, korekce pro odpor toku sestavy propustnosti a přístroje píst/válec není nutná. Při tomto omezení, kdy F_g = F_s, je F_g přínosem gelové vrstvy rychlosti toku v systému. Není-li tento požadavek splněn, použije se následující korekce pro výpočet hodnoty F_g z F_s a F_a takto:

F_g = (F_a χ F_s)/(F_a-F_s)

Vodivost toku slaného roztoku K (nebo hodnota GLP) gelové vrstvy se vypočítá pomocí F_g v následující rovnici:

K = [F_g(t =0) χ to]/(p χ A χ P), kde

F_g(t = 0) je rychlost toku v gm/sec stanoveného pomocí regresní analýzy výsledků rychlosti toku a jakékoliv korekce vlivem odporu toku v sestavě/přístroji, to je tloušťka gelové vrstvy v cm, p je hustota roztoku NaCl v gm/cm³. A je plocha gelové vrstvy v cm², P je hydrostatický tlak přes gelovou vrstvu v dyne/cm² (Pa) a vodivost toku slaného roztoku K je v jednotkách cm³sec/g.

Hlásí se průměr třech stanovení.

U gelových vrstev, kde rychlost toku je konstantní, se může koeficient vodivosti (k) vypočítat z vodivosti toku slaného roztoku podle této rovnice:

k = Κμ, kde μ je viskozita roztoku NaCl v jednotce poise a koeficient propustnosti k je v cm².

-24CZ 288504 B6

Příklad výpočtu:

Naměřená hodnota F^a je 250 g/min = 4,2 g/sec. Pro první stanovení na SX-P (v objemu), extrapolovaná hodnota pro F_s(t = 0) je 5,6 g/min = 0,093 g/sec s téměř nulovou strmostí 0,09 gm/min². Korekce odporu zařízení:

F_g = (4,2 x 0,093) ± (4,2 - 0,093) = 0,095

Daná hodnota hustoty pro 0,118 M slaného roztoku je 1,003 g/cm³ (CRC Handbook of Chemistry and Physics, vydání 61), tloušťka gelové vrstvy se rovná 1,24 cm a plocha gelové vrstvy je 28,27 cm² a hydrostatický tlak je 4920 dyne/cm² (492 Pa).

K = (0,095 χ 1,24) - (1,003 χ 28,27 χ 4920) - 8,4 χ 10’⁷ cm³ sec/g.

Bereme-li v úvahu konstantní rychlost toku a hodnotu viskozity 0,118 M slaného roztoku 0,01015 pois (CRC Handbook of Chemistry and Physics, vydání 61):

χ = Κμ = (8,4χ 10^-7) x 0,01015 = 8,6 x 10⁹cm².

Příklady

Příklady 1—4 jsou příklady různých absorpčních výrobků s absorpčním jádrem a zahrnujících v sekvenci: homí sestavu, která má homí vsakovací vrstvu a superabsorpční vrstvu, spodní sestavu, která má homí vrstvu s volným prostorem pro akumulaci tekutých výměšků a spodní vrstvu, která obsahuje druhý superabsorpční materiál. Příklady 1-3 jsou zhotoveny tak, jak je to znázorněno na diagramech na obr. la až lc, kde je každý superabsorbent přítomen jako tenká předem zformovaná vrstva.

U příkladu 4 obsahuje spodní sestava vzduchem kladenou vláknitou matrici, u které je nejméně 70 % hmotnosti druhého superabsorpčního materiálu ve spodní polovině tloušťky této matrice a kde se nachází, na spodní čelní straně matrice, prachová vrstva s velmi nízkou koncentrací superabsorbentu.

Z hodnot GLP citovaných níže lze vidět, že vzorky 3 a 4 jsou přinejmenším vzorky podle výše popsaného vynálezu, kde první superabsorbent má hodnotu GLP nejméně 4 a kde je z hodnot DSR vidět, že příklady 1 až 3 jsou přinejmenším příklady absorpčních těles, u kterých má druhý superabsorpční materiál vyšší rychlost bobtnání a první superabsorpční materiál má konstantní hodnotu DSR.

V tabulce 1 jsou uvedeny různé kvantitativní hodnoty výrobku. Hmotnost výrobku zde zahrnuje hmotnost horní vrstvy, akumulační tenkou vrstvu, absorpční jádro a nepropustnou spodní vrstvu. Hmotnost vlákna je souhrnem hmotností všech vláken jádra mimo tenké vrstvy.

V tabulce 2 je uveden obsah první vsakovací vrstvy a první superabsorpční vrstvy homí sestavy a druhé vláknité vrstvy a druhé superabsorpční vrstvy ve spodní sestavě. V každém případě je uvedena povaha materiálu, plošná hmotnost (gramy na čtvereční metr) a rozměry.

-25CZ 288504 B6

Tabulka 1

Příklad	Hmotnost výrobku (g)	Jádro plocha (cm2)	Hmotnost vlákna (g)	Kapacita vlákna (ml)	Hmotnost super absorbent (g)	Kapacita super absorbent (ml)	Celková kapacita výrobku (ml)	Teoretická plošná kapacita (ml.cm'2)
1	31	213	10,5	33,00	15,00	465,00	498,00	2,34
2	27	213	12,5	37,50	9,80	295,00	332,50	1,56
3	31	337	14,3	34,00	8,50	264,00	298,00	0,89
4		25	188	10,2	32	275	307	1,63

Tabulka 2

Příklad	První vsakov. vrstva	První superabs. vrstva	Druhá vláknitá vrstva	Druhá superabs. vrstva
1	CCLC 294 25 cm x 7,5 cm	SX-MX 20/30 267 25 cm x 7,5 cm	CCLC 294 25 cm x 7,5 cm	SX-MW 60/100 533 25 cm x 7,5 cm
2	CCLC 294 25 cm x 8,5 cm	SMX 300(5) 160 25 cm x 7,5 cm	CCLC 294 45 cm x 7,5 cm	SXM-W 60/100 240 45 cm x 7,5 cm
3	CCLC 280 25 cm x 7,5 cm	L761f 20/30(6J 100 25 cm x 7,5 cm	CCLC 280 45 cm x 7,5 cm	L76if 60/100 240 45 cm x 7,5 cm
4	CCLC 272 25 cm x 7,5 cm	SX-P 160 25 cm x 7,5 cm	CCLC 272 25 cm x 7,5 cm	SX-P 362 25 cm x 7,5 cm

CCLC je zesítěná celulóza, popsaná například v US-A—4,898,642.

SX-MW 20/30 je Favor SX/MW od Stockhausen GmbH, který má velikost částic takovou, že projde sítem 20/30 mesh (600 až 850 pm) a hodnotu AAP 20 g/g při tlaku 4,9 kPa, DSR 0,16 g/g.sec, která je lineární a nemá klesající hodnotu.

SX/MW 60/100 má hodnotu síta 60/100 mesh (velikost částic 150 až 250 pm) stejného typu, který má hodnotu AAP 20 g/g při tlaku 4,9 kPa a hodnotu DSR 0,24 g/g.sec.

SXM 300 je Favor SXM 300 od Stockhausen GmbH, který není prosetý, a který má AAP 21 g/g při tlaku 4,9 kPa a DSR pod 0,1 g/g.sec, která je lineární a neklesající. L761f je Aqualic CA L761f, číslo partie 2G18, a které je k dostání u Shokuba Ultrasorb. Frakce 20/30 má velikost síta 20/30 mesh (600 až 850 pm) AAp 22 g/g, GLP 4,5 χ 10^-7 cm³ sec/g a lineární DSR která neklesá a má hodnotu 0,17 g/g.sec. Frakce 60/100 má AAP 320 g/g při tlaku 4,9 kPa, nízkou GLP a DSR 0,35 g/g.sec.

Výkonnost u čtyřech příkladů byla porovnána s množstvím různých struktur, včetně dvou komerčních struktur žadatele a komerčních struktur jiných hlavních výrobců absorpčních výrobků. Výsledky jsou znázorněny v tabulce 2.

Srovnávacím příkladem 1 je absorpční výrobek, který má jádro pouze se vzdušnou plstí, dále má horní vrstvu a spodní vrstvu. Srovnávacím příkladem 2 je absorpční výrobek s jádrem obsahujícím pouze zesítěnou celulózu zahrnující horní a spodní vrstvu.

-26CZ 288504 B6

Srovnávacím příkladem 3 je absorpční výrobek, prodávaný pod obchodní značkou Pampers Baby

Diy [chlapecká maximální velikost (8-18 kg)]. Tento výrobek obsahuje smíšené jádro vzdušná plsť/superabsorbent, které má vrstvu ze zesítěného materiálu, která je stejně jako u příkladu 2 umístěna na vrchní straně.

Srovnávacím příkladem 4 je absorpční výrobek, prodávaný pod obchodním názvem Pampers Phases. Tento výrobek má jádro ze směsi vzdušná plsť/superabsorbent.

Srovnávacím příkladem 5 je absorpční výrobek, prodávaný pod obchodním názvem Ultratrim ]chlapecká velikost 4 (10-16 kg)] společností Kimberley Clark Corporation. Tento výrobek má jádro ze směsi vzdušná plsť/superabsorbent.

Srovnávacím příkladem 6 je absorpční výrobek vyráběný podle WO92/11831, a který má stejnou strukturu jako u příkladu 2, ale který má rozdílný superabsorpční materiál. První a druhý superabsorpční materiál (druhý má dvojnásobnou plošnou hmotnost než první) je gelový materiál „velkou rychlostí“ a zahrnuje superabsorpční materiál Norsolor X50 (dodávaný spol. ELF ATOCHEM, Cedex, Francie). První superabsorpční vrstva je 7,5 cm široká a má volný pruh 0,5 cm bez superabsorbentu, podél podélných stran, jak je to popsáno v WP92/11831.

Srovnávacím příkladem 7 je absorpční výrobek vyráběný podle W090/148015, který má strukturu podobnou struktuře z příkladu 2, ale který má místo CCCL tenkou vrstvu s plošnou hmotností 60 gm^-2, jako druhou vsakovací vrstvu, a který má různé superabsorpční materiály. První a druhý superabsorpční materiál (druhý má dvojnásobnou plošnou hmotnost než první) má různou rychlost absorpce a schopnost retence tekutiny, přičemž obsahuje Aqualic CA W-4 (dodávaný spol. Nippon Shokubai Co, Ltd., Osaka, Japonsko) a Sanwet IM 5600S (HoechstCasella GmbH, Frankfurt, Německo). Pokud není jinak specifikováno, je každá homí vrstva spodní vrstva používaná v příkladech a srovnávacích příkladech stejného typu popsaného dříve.

Tabulka 3

	Konstrukční struktura
	Hmotnost výrobku (g)	Plocha jádra (cm2)	Teoretická plošná kapacita (ml/cm2)	Tlak potřebný pro dosažení výšky stoh 9,00 mm (gem-2) (psi; kPa)
Příklad
1	31	213	2,34	<200(3); 19,61
2	27	213	1,54	<200(3); 19,61
3	21	337	0,89	<200 (3); 19,61
4	25	188	1,63	<200
Srovnávací příklad
1	44	800	0,20	> 350 (5) 34,32
2	11	270	0,28	<200 (3)19,61
3	37	750	0,45	> 350 (5) 34,32
4	50	800	0,40	> 350 (5) 34,32
5	40	600	0,67	<200(3)19,61
6	27	213	1,54	<200 (3) 19,61
7	22	213		<200 (3) 19,61

-27CZ 288504 B6

Tabulka 3 - pokračování

	Výkon
	Rychlost vsakování při tlaku 4,9 kPa (ml s ’) při 50 % teoret. kapac.	X,Y - požadovaná absorpce	znovunavlhání při 4,9 kPa při 75 % teoret. kapac.
Xpoígg’1)	tso (s)	Χ9θ/Ϊ9θ (g g“' s-')
Příklad
1	1,0	17,0	300	0,060	0,25
2	1,8	13,0	94	0,140	0,15
3	1,5	14,5	270	0,054	0,50
4	1,1	17,7	395	0,045	0,1
Srovnávací příklad
1	1,2*	4,0	35	0,120	10
2	6,9	6,7	15	0,045	17
3	1,3	14,2	410	0,035	0,20
4	0,82*	12,8	610	0,022	0,70
5	0,46*	15,6	820	0,019	0,80
6	1,3	16,7	225	0,075	0,70
7	0,62	18,6	1014	0,018	10,2

*at 25 g cm² (0,35psi)

Dobré jádro bude ideálně kombinovat výkon s dobře konstruovanou strukturou. Obecně není přijatelné zhotovit jádro, které má vynikající výkonnost, ale které je přitom objemné a tím neposkytuje požadované pohodlí, a které je rovněž nákladné při výrobě a balení.

Důležité parametry, které odráží výhody tohoto vynálezu v porovnání s dosavadním stavem v oboru, jsou shrnuty v tabulce 2. Každý z uvedených parametrů představuje pouze jeden specifický užitek poskytovaný tímto jádrem uživateli, a to jednak celkovou životností výrobku a životností projevující se v určitých fázích během používání. Jádro podle tohoto vynálezu, vykazuje dobrou výkonnost podle většiny z uvedených parametrů, tak jak to bylo zjištěno srovnáním se srovnávacími příklady. Jádro vykazuje tyto vlastnosti:

1) Dobrou rychlost vsakování (nejméně l,0ml/sec) při 50% teoretické plošné kapacitě, což odráží dobrou absorpci tekutiny přes jádro a dobrou životnost při používání.

2) Vysokou hodnotu absorpce (vzlínání) (X^tgo) nejméně 0,05 g/g.sec během měření testu požadované absorpce v rovině X-Y, který indikuje efektivní rozptylovací mechanismus uvnitř jádra, což vede k dobrému využití skladovací kapacity.

3) Nízkou hodnotu opětovného zvlhčování (není větší jako 0,6 g syntetické moči), což má pro uživatele výhodu v tom, že jeho pokožka zůstává suchá.

4) Vysokou kapacitu a průměrnou teoretickou plošnou hmotnost (nejméně 0,8 g/g.cm²), malou výšku stohu (nesmí být větší jak 9 mm), což umožňuje vyrábět menší a tenčí účinná jádra a tím i výrobky, které jsou při nošení diskrétní, a které rovněž šetří náklady na balení a dopravu.

Pouze příklad 6 srovnávacích příkladů vyhovuje většině parametrů. Příklad 2 má identickou strukturu s tímto srovnávacím příkladem a má i větší výkonnost s přihlédnutím k rychlosti vsakování, opětnému zvlhčení, a vlastnostem požadované absorpce v rovině X-Y, bez výrobní složi-28CZ 288504 B6 tosti, kterou si žádá struktura srovnávacího příkladu 6 (což dokládají průchody a cesty z horní skladovací vrstvy do spodní vrstvy v rámci struktury jádra). Nadřazenost jádra podle tohoto vynálezu, s ohledem na tyto parametry, je výsledkem kombinace různých rychlostí absorpce (vzlínání) superabsorpčních materiálů společně s jejich zařazením do struktury jádra.

Claims (19)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Absorpční těleso sestávající z horní sestavy (3, 4, 5), která obsahuje horní vsakovací vrstvu (3) bez superabsorpčního materiálu a superabsorpční vrstvu (5) a ze spodní sestavy (6, 7, 8), která obsahuje druhý superabsorpční materiál, vyznačující se tím, že superabsorpční vrstva (5) horní sestavy (3, 4, 5) sestává z prvního superabsorpčního materiálu, který má hodnotu propustnosti gelové vrstvy (GLP) nejméně 4 x 10~⁷ cm³sec/g, a který je v ní obsažen v množství nejméně 20 g/m², spodní sestava (6, 7, 8) obsahuje horní vrstvu (6), opatřenou volným prostorem pro skladování tekutých výměšků, a spodní vrstvu (7), která obsahuje druhý superabsorpční materiál s absorpcí za tlaku (AAP) nejméně 15 g/g při tlaku 4,9 kPa, přičemž nejméně 70% hmotnosti celkového množství druhého superabsorpčního materiálu, který je v horní vrstvě (6), a spodní vrstvě (7), se nachází ve spodní polovině kombinované tloušťky horní a spodní vrstvy (6, 7).
2. 2. Absorpční těleso podle nároku 1, vyznačující se tím, že hodnota propustnosti gelové vrstvy (GLP) prvního superabsorpčního materiálu je nejméně 6 x 10⁷cm³sec/g.
3. 3. Absorpční těleso podle nároku 1, vyznačující se tím, že hodnota propustnosti gelové vrstvy (GLP) prvního superabsorpčního materiálu je nejméně 9 x 10^_7cm³sec/g.
4. 4. Absorpční těleso podle nároku 1,vyznačující se tím, že první a druhý superabsorpční materiál jsou stejné materiály.
5. 5. Absorpční těleso podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že druhý superabsorpční materiál má větší dynamickou míru bobtnání (DSR) než první superabsorpční materiál.
6. 6. Absorpční těleso podle nároku 5, vyznačující se tím, že druhý superabsorpční materiál má dynamickou míru bobtnání (DSR) nejméně 0,2 g/g.sec.
7. 7. Absorpční těleso podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že druhý superabsorpční materiál má hodnotu dynamické míry bobtnání (DSR) nejméně 1,5 krát větší než je hodnota dynamické míiy bobtnání (DSR) prvního superabsorpčního materiálu.
8. 8. Absorpční těleso podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že horní vrstva (6) a spodní vrstva (7) spodní sestavy (6, 7, 8) mají vzduchem kladenou vláknitou matrici, kde nejméně 70 % hmotnosti druhého superabsorpčního materiálu je v dolní polovině tloušťky matrice.
9. 9. Absorpční těleso podle nároku 8, vyznačující se tím, že nejméně 5 % druhého superabsorpčního materiálu je v horní polovině tloušťky horní vrstvy (6) a spodní vrstvy (7).
10. 10. Absorpční těleso podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že homí a spodní vrstva (6, 7) spodní sestavy (6, 7, 8) mají vzduchem kladenou směs hydrofilních vláken a superabsorpčního materiálu.

    -29CZ 288504 B6
11. 11. Absorpční těleso podle kteréhokoliv z nároků 8 až 10, vyznačující se tím, že vzduchem kladená matrice dále obsahuje vláknitou vrstvu obsahující vrstvu sestávající z vláken, kladenou vzduchem pod spodní vrstvu (7) a s ní.
12. 12. Absorpční těleso podle kteréhokoliv z nároků laž7, vyznačující se tím, že horní vrstva (6) spodní sestavy (6, 7, 8) je bez superabsorpčního materiálu, a spodní vrstva (7) spodní sestavy (6, 7, 8) je předformovaná vrstva obsahující superabsorpční materiál.
13. 13. Absorpční těleso podle nároku 12, vyznačující se tím, že vrstva (7) obsahující druhý superabsorpční materiál je vrstva, sestávající pouze z druhého superabsorpčního materiálu.
14. 14. Absorpční těleso podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že množství druhého superabsorpčního materiálu ve spodní sestavě (6, 7, 8) tvoří od 30 do 95 % hmotnosti zejména od 45 do 70 % z celkové hmotnosti horní a spodní vrstvy (6, 7), a kde množství prvního superabsorpčního materiálu tvoří od 30 do 70 % hmotnosti horní sestavy (3,4, 5).
15. 15. Absorpční těleso podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že horní vsakovací vrstva (3) má stlačitelnost za mokra nejméně 5 cm³/g a hodnotu odkapávací kapacity 10 ml/g.
16. 16. Absorpční těleso podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že horní vsakovací vrstvu (3) tvoří první vláknitý materiál, který obsahuje nejméně 50 % zesítěných celulózových vláken.
17. 17. Absorpční těleso podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že těleso má průměrnou teoretickou základní kapacitu nejméně 0,8 ml/cm².
18. 18. Absorpční těleso podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že první superabsorpční materiál je tvořen předtvarovanou tenkou vrstvou sestávající převážně ze superabsorpčního materiálu.
19. 19. Absorpční těleso podle nároku 1, vyznačující se tím, že horní vsakovací vrstva (3) horní sestavy (3, 4, 5) je tvořena prvním porézním materiálem, s hodnotou stlačitelnosti za mokra nejméně 5 cm³/g a s hodnotou odkapávací kapacity nejméně 10 ml/g, přičemž sestava (3, 4, 5) rovněž zahrnuje superabsorpční vrstvu (5) z prvního superabsorpčního materiálu s neklesající dynamickou mírou bobtnání (DSR), horní vrstva (6) spodní sestavy (6, 7, 8) je tvořena druhým porézním materiálem a spodní vrstva (7) je tvořená druhým superabsorpčním materiálem, který má dynamickou míru bobtnání (DSR) nejméně 0,2 g/g.sec a nasávací mohutnost nejméně 15 g/g při tlaku 4,9 kPa, přičemž hodnota dynamické rychlosti bobtnání (DSR) druhého superabsorpčního materiálu je nejméně 1,5 krát vyšší, než hodnota dynamické rychlosti bobtnání (DSR) prvního superabsorpčního materiálu. ⁶