DE112004001524T5

DE112004001524T5 - Beschädigungsfeste, höchstsaugfähige Materialien

Info

Publication number: DE112004001524T5
Application number: DE112004001524T
Authority: DE
Inventors: Jian Appleton Qin; Kenneth R. Appleton Schueler Jr.; Hoa La Appleton Wilhelm; Dave Allen Neenah Soerens
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-04-03
Also published as: JP2007503991A; KR101092804B1; JP5068533B2; US7179851B2; JP2011088145A; KR20060065694A; AR045735A1; CN100384486C; US20050054784A1; DE112004001524B4; WO2005025628A1; CN1835772A

Abstract

Höchstsaugfähiges Material, bei welchem vorgesehen sind:
ein höchstsaugfähiges Material, das mit einer nicht-teilchenförmigen Lösung oder einem saugfähigen, teilchenförmigen Material behandelt ist, um einer Beschädigung zu widerstehen, wenn es einem Test zum Simulieren der Bearbeitung eines saugfähigen Erzeugnisses unterzogen wird;
wobei das behandelte, höchstsaugfähige Material eine Zentrifugenrückhaltekapazität von etwa 15 Gramm oder mehr einer wässerigen Lösung von 0,9 Gewichtsprozent Natriumchlorid pro Gramm des behandelten, höchstsaugfähigen Materials aufweist, und eine Gelbettdurchlässigkeit (GBP) bei einem Quelldruck von 0 psi auf vorgesiebten Teilchen von 300 bis 600 Mikrometer von etwa 200 (× 10^–9 cm²) oder mehr, bevor mit dem behandelten, höchstsaugfähigen Material der Test zum Simulieren der Verarbeitung des saugfähigen Erzeugnisses durchgeführt wird; und nach Durchführung des Tests zum Simulieren der Verarbeitung des saugfähigen Erzeugnisses mit dem behandelten, höchstsaugfähigen Material das behandelte, höchstsaugfähige Material zumindest eine Eigenschaft aufweist, die ausgewählt ist aus jener Gruppe, die besteht aus: (1) einer Verringerung des GBP-Wertes...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft höchstsaugfähige Materialien, die mechanischen Kräften ohne eine signifikante Verringerung der Saugfähigkeitseigenschaften widerstehen können, insbesondere der Gelbettdurchlässigkeit und/oder mittleren Teilchengröße. Die Erfindung betrifft weiterhin Verfahren zur Erhöhung der Beschädigungsfestigkeit höchstsaugfähiger Materialien.
Herkömmliche, höchstsaugfähige Materialien werden in weitem Ausmaß in verschiedenen Erzeugnissen für die Körperhygiene eingesetzt, beispielsweise bei Kinderwindeln, Hosen zum Trainieren von Kindern, Erzeugnissen für inkontinente Erwachsene, Erzeugnisse für die weibliche Körperhygiene, und dergleichen. Diese höchstsaugfähigen Materialien oder Hydrogele stellen im Wesentlichen vernetzte Polyelektrolyten dar, die im Wasser aufquellen können, wasserunlöslich sind, und eine sehr hohe Wassersaugfähigkeit aufweisen. Im Allgemeinen weisen diese vernetzten Polyelektrolyten eine Zentrifugenrückhaltekapazität (CRC) von zumindest 15 Gramm einer 0,9-gewichtsprozentigen, wässerigen Natriumchloridlösung pro Gramm des Polymers auf.
Höchstsaugfähige Materialien sind weiterhin dazu ausgelegt, schnell Körperfluide aufzunehmen, was es erforderlich macht, dass die höchstsaugfähigen Materialien eine hohe Gelbettdurchlässigkeit (GBP) aufweisen. Bei kommerziellen, höchstsaugfähigen Materialien tritt eine signifikante Teilchenbeschädigung während Herstellungs- und Umwandlungsprozessen auf, was zu einem erheblichen Verlust ihrer ursprünglichen Gelbettdurchlässigkeit führt. Diese Verringerung der ursprünglichen Gelbettdurchlässigkeit kann einer der Gründe für Probleme in Bezug auf vorzeitige Lecks und Befeuchtung der Haut sein.
Diese höchstsaugfähigen Materialien werden als glasartige Polymere gekennzeichnet, und sind bei mechanischem Aufprall und Spannung sehr spröde, wenn sie trocken sind, oder sich in einer Umgebung mit niedriger relativer Feuchte (RH) befinden, beispielsweise einer RH von unterhalb von 30 %. Infolge ihrer glasartigen und spröden Eigenschaften tritt bei diesen Polymeren ein signifikanter Ausfall bezüglich der Teilchengröße und der Teilchenform während Herstellungsprozessen auf, beispielsweise Windelherstellungsprozessen. Die hauptsächliche mechanische Beschädigung der Polymere tritt infolge eines Aufpralls mit hoher Geschwindigkeit in Luftförder- und Mischschritten und infolge eines Zusammendrückens unter hohem Druck in Erzeugnisverdichtungsschritten auf. Diese Teilchenbeschädigung wird weiter in Erzeugnissen erhöht, die ein höchstsaugfähiges Material aufweisen, wenn Hersteller von Erzeugnissen dünnere Erzeugnisse anstreben. Diese mechanisch hervorgerufene Beschädigung der höchstsaugfähigen Materialien verringert die Wirksamkeit der Materialien, wie es auch anhand nachstehender Beispiele verdeutlicht wird.
Daher besteht ein Bedürfnis oder ein Wunsch nach einem höchstsaugfähigen Material, das Absorptionsmittelerzeugnisherstellungs- und Umwandlungsprozessen widerstehen kann, ohne dass dies zu einer signifikanten Verringerung der Saugfähigkeitseigenschaften führt, speziell der Gelbettdurchlässigkeit und/oder der Teilchengröße. Ein weiteres Bedürfnis oder ein weiterer Wunsch ist in Bezug nach einem Verfahren zum Erhöhen der Beschädigungsfestigkeit eines höchstsaugfähigen Materials vorhanden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft höchstsaugfähige Materialien, die eine verbesserte Beständigkeit gegen mechanische Beschädigungen aufweisen, und einen minimalen Verlust von Saugfähigkeitseigenschaften infolge derartiger Beschädigungen, im Vergleich zu momentan im Handel erhältlichen höchstsaugfähigen Materialien, und betrifft Verfahren zur Erhöhung der Beschädigungsfestigkeit und der Funktionsverlustbeständigkeit eines höchstsaugfähigen Materials.
Die höchstsaugfähigen Materialien gemäß der Erfindung weisen nach einer Beschädigungsfestigkeitsbehandlung eine Zentrifugenrückhaltekapazität von etwa 15 Gramm oder mehr einer wässerigen, 0,9-gewichtsprozentigen Natriumchloridlösung pro Gramm des höchstsaugfähigen Materials auf, und einen Wert der Gelbettdurchlässigkeit (GBP) bei einem Quelldruck von 0 psi, gemessen bei Teilchen von 300-600 Mikrometer von etwa 200 (× 10^–9 cm²) oder größer, oder etwa 300 (× 10^–9 cm²) oder größer, oder etwa 500 (× 10^–9 cm²) oder größer, oder etwa 800 (× 10^–9 cm²) oder größer, und weisen zumindest eine der folgenden Eigenschaften auf: (1) eine Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0 psi, gemessen bei Teilchen von 300- 600 Mikrometer von etwa 20 % oder weniger, wobei der nachstehend geschilderte Absorptionsmittelerzeugnis-Bearbeitungssimulationstest durchgeführt wird; (2) eine Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0,3 psi, gemessen bei Teilchen mit 300-600 Mikrometer von etwa 50 % oder weniger, bei dem Absorptionsmittelerzeugnis-Bearbeitungssimulationstest; (3) eine Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0 psi, gemessen bei unveränderten Teilchen, von etwa 50 % oder weniger, gemäß dem Absorptionsmittelerzeugnis-Bearbeitungssimulationstest; (4) eine Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0,3 psi, gemessen bei unveränderten Teilchen, von etwa 60 oder weniger, gemäß dem Absorptionsmittelerzeugnis-Bearbeitungssimulationstest; und/oder (5) eine Verringerung der mittleren Teilchengröße, gemessen bei unveränderten Teilchen, von etwa 20 % oder weniger, gemäß dem Absorptionsmittelerzeugnis-Bearbeitungssimulationstest. Der Absorptionsmittelerzeugnis-Bearbeitungssimulationstest simuliert die mechanische Beschädigung, die auf höchstsaugfähiges Material während heutiger, kommerzieller Windelherstellungsprozesse einwirkt.
Das höchstsaugfähige Material kann mit einer nicht teilförmigen Lösung behandelt werden, um die Beschädigungsfestigkeit des Materials zu erhöhen. So umfasst beispielsweise ein Verfahren zum Behandeln des höchstsaugfähigen Materials zur Erhöhung der Beschädigungsfestigkeit des Materials, dem höchstsaugfähigen Material eine wässerige Lösung eines hydrophilen, weichen Polymers zuzufügen, das vernetzt werden kann, um ein in Wasser quellbares, jedoch in Wasser unlösliches Polymer auszubilden, Mischen der wässerigen Lösung und des höchstsaugfähigen Materials, und Trocknen des behandelten, höchstsaugfähigen Materials. Das hydrophile, weiche Polymer weist eine Glasübergangstemperatur unterhalt von etwa 20 Grad Celsius auf, und ist in der wässerigen Lösung in einer Menge zwischen etwa 0,1 und 10 Gewichtsprozent der wässerigen Lösung vorhanden. Das höchstsaugfähige Material kann mit 10 bis etwa 1000 Gewichtsprozent wässeriger Lösung des höchstsaugfähigen Materials behandelt werden.
Das höchstsaugfähige Material kann vor der Behandlung ein üblicher, im Handel erhältlicher, vernetzter Polyelektrolyt sein, einschließlich anionischer Polymere, kationischer Polymere, oder einer Kombination hieraus. Das höchstsaugfähige Material kann biologisch abbaubar sein, oder auch nicht. Das höchstsaugfähige Material kann Teilchen, Fasern, Werg, Flocken, Filme, Schäume und dergleichen enthalten.
Die höchstsaugfähigen Materialien gemäß der Erfindung, einschließlich der höchstsaugfähigen Materialien, die sich bei den Verfahren gemäß der Erfindung ergeben, können in jeden geeigneten saugfähigen Gegenstand eingebaut werden. Beispielsweise für derartige saugfähige Gegenstände umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, Kinderwindeln, Hosen zum Trainieren von Kindern, Erzeugnisse für inkontinente Erwachsene, Erzeugnisse für die weibliche Körperhygiene, Papiertücher, Tissue, und dergleichen.
Angesichts der voranstehend Erwägungen besteht ein Merkmal und ein Vorteil der Erfindung darin, beschädigungsfeste höchstsaugfähige Materialien zur Verfügung zu stellen, und Verfahren zur Erhöhung der Beschädigungsfestigkeit höchstsaugfähiger Materialien.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Einrichtung, die zur Messung der Durchlässigkeit frei fließender Teilchen verwendet wird.
2 ist eine Ansicht von unten der Einrichtung von 1.
3 zeigt eine Einrichtung, die zum Messen der Saugfähigkeit unter Belastung (AUL) frei fließender Teilchen verwendet wird.
4 ist eine Ansicht von unten der Einrichtung von 3.
DEFINITIONEN
Im Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung weist jeder nachstehende Begriff oder Ausdruck die folgende Bedeutung oder Bedeutungen auf.
Der Begriff "höchstsaugfähig" betrifft ein in Wasser quellbares, wasserunlösliches, organisches oder anorganisches Material, das unter den bevorzugtesten Bedingungen zumindest das 15-Fache seines Gewichts, und bevorzugter zumindest etwa das 25-Fache seines Gewichts in einer wässerigen Lösung aufsaugen kann, die 0,9 Gewichtsprozent Natriumchlorid enthält. Die höchstsaugfähigen Materialien können natürliche, künstliche, und modifizierte natürliche Polymere und Materialien sein. Weiterhin können die höchstsaugfähigen Materialien anorganische Materialien sein, beispielsweise Silikagele, oder organische Verbindungen, beispielsweise vernetzte Polymere. Das höchstsaugfähige Material kann biologisch abbaubar sein, oder auch nicht. Die höchstsaugfähigen Materialien können Teilchen, Fasern, Werg, Flocken, Filme, Schäume und dergleichen umfassen. Ein Material ist "saugfähig", wenn es unter diesen Bedingungen zumindest das 5-Fache seines Gewichts der wässerigen Lösung aufsaugt.
Der Begriff "Polymer" umfasst allgemein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt, Homopolymere, Copolymere, einschließlich Block-Graft-statistischer und alternierender Copolymere, Terpolymere, usw., sowie Mischungen und Abänderungen von diesen. Weiterhin soll, es sei denn, dies wäre speziell angegeben, der Begriff "Polymer" alle möglichen geometrischen Konfigurationen des Materials umfassen. Diese Konfigurationen umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, isotaktische, syndiotaktische und ataktische Symmetrien.
Der hier verwendete Begriff "vorsortiert" bezeichnet eine Probe höchstsaugfähigen Materials, das sortiert oder auf andere Art und Weise sortiert wurde, damit es Teilchen innerhalb eines festgelegten Größenbereiches enthält. Falls nicht ausdrücklich anders angegeben, umfassen die vorsortieren, höchstsaugfähigen Materialien Teilchen mit einer Größe im Bereich von 300-600 Mikrometer. Eine detailliertere Beschreibung des Sortierprozesses erfolgt nachstehend anhand des Testverfahrens für die mittlere Teilchengrößenverteilung.
Der hier verwendete Begriff "unsortiert" wird austauschbar mit dem Betriff "unverändert" verwendet. Diese Begriffe betreffen eine Probe aus höchstsaugfähigem Material, die nicht vorsortiert oder auf andere Art und Weise sortiert wurde, um nur Teilchen innerhalb eines festgelegten Größenbereiches zu enthalten. Stattdessen können unsortierte, höchstsaugfähige Materialien Teilchen jeder Größe enthalten, beispielsweise Teilchen, bei denen Größenänderungen und Formänderungen infolge einer mechanischen Beschädigung aufgetreten sind.
Der Begriff "saugfähiger Gegenstand" umfasst saugfähige Gegenstände für die Körperhygiene, beispielsweise Windeln, Hosen zum Trainieren, Badebekleidung, saugfähige Unterhosen, Erzeugnisse für inkontinente Erwachsene, Erzeugnisse für die weibliche Körperhygiene, und dergleichen, sowie saugfähige Wischerzeugnisse, beispielsweise Gesichtstissues, Papierhandtücher, Küchenhandtücher, Handtücher zum Einsatz weg von zu Hause, Feuchtwischtücher und dergleichen, sowie medizinische, saugfähige Gegenstände, beispielsweise medizinische saugfähige Kleidungsstücke, Umhänge, Kittel, Bandagen, Masken, Wundverbände, Unterlagen, Wischtücher und dergleichen.
Der Begriff "hydrophil" bezeichnet ein Material, das einen Kontaktwinkel von Wasser in Luft von weniger als 90 Grad aufweist. Zum Zwecke der vorliegenden Anmeldung werden Kontaktwinkelmessungen so bestimmt, wie dies geschildert ist in "Surface and Colloid Science – Experimental Methods", Vol. II, Robert J. Good und Robert J. Stormberg, Herausgeber (Plenum Press, 1979).
Der hier verwendete Begriff "hydrophiles weiches Polymer" bezeichnet ein Material, das sich infolge der Polymerisierung wasserlöslicher Alkylketten von 4 Kohlenstoffatomen oder weniger ergibt, und eine Glasübergangstemperatur (Tg) von weniger als 20 Grad Celsius für das getrocknete Polymer aufweist. Hydrophile, weiche Polymere wirken als Elastomer bei Zimmertemperatur, und können eine schnelle, nicht-strahlende Vernetzung durchführen.
Der Begriff "nicht-teilchenförmige Lösung" bezeichnet eine homogene Mischung von zwei oder mehr Substanzen, die Festkörper, Flüssigkeiten, Gase, oder eine Kombination aus diesen ein können, wobei die Lösung in sich keine nicht aufgelösten Feststoffteilchen enthält.
Diese Begriffe können durch zusätzliche Ausdrücke im verbleibenden Abschnitt der Beschreibung definiert sein.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemäß der Erfindung können beschädigungsfeste, höchstsaugfähige Materialien unter Verwendung der hier geschilderten Verfahren erhalten werden. Diese höchstsaugfähigen Materialien weisen eine verbesserte Beständigkeit gegen mechanische Beschädigungen auf, insbesondere Beschädigungen, die bei der Verarbeitung saugfähiger Erzeugnisse auftreten, und weisen verringerte Funktionsverluste im Vergleich zu momentan im Handel erhältlichen höchstsaugfähigen Materialien auf.
Die höchstsaugfähigen Materialien gemäß der Erfindung umfassen herkömmliches, höchstsaugfähiges Material, das dazu behandelt wurde, um Beschädigungen zu widerstehen, wenn es einem Absorptionsmittelerzeugnis-Bearbeitungssimulationstest unterworfen wird, wie er nachstehend bei den Beispielen erläutert wird. Herkömmliche höchstsaugfähige Materialien sind vernetzte Polyelektrolyte. Polyelektrolyte umfassen sowohl anionische als auch kationische Polymere. Anionische Polymere enthalten Funktionsgruppen wie beispielsweise Carboxyl, Sulfonat, Sulfat, Sulfid, Phosphat, oder eine Mischung hieraus. Beispiel für anionische Polymere umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, Salze oder Teilsalze von Polyacrylsäure, Polyacrylamidomethylpropansulfonsäure, Polyvinylessigsäure, Polyvinylphosphonsäure, Polyvinylsulfonsäure, Isobutylen-Malein-Anhydrid-Copolymer, Carboxymethylzellulose, Alginsäure, Karragenan, Polyaspartinsäure, Polyglutaminsäure, und Copolymere und Mischungen aus diesen Substanzen. Kationische Polymere enthalten Funktionsgruppen wie beispielsweise primäres, sekundäres, und tertiäres Amin, Imin, Amid, quaternäres Ammonium oder Mischungen hieraus. Beispiele für kationische Polymere umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, Salze oder Teilsalze von Polyvinylamin, Polydiallyldimethylammoniumhydroxid, Polyacrylamidopropyltrimethylammoniumhydroxid, Polyaminopropanolvinylether, Polyallylamin, Chitosan, Polylysin, Polyglutamin, und Copolymere oder Mischungen hieraus. Beispiele für im Handel erhältliche höchstsaugfähige Materialien umfassen SXM 9543 und FAVOR 880, beide erhältlich von Stockhausen Inc. in Greensboro, North Carolina, USA, sowie Dow DRYTECH 2035, erhältlich von der Dow Chemical Company in Midland, Michigan, USA. Diese und andere höchstsaugfähige Materialien, einschließlich aus mehreren Bestandteilen bestehenden, höchstsaugfähigen Materials (also höchstsaugfähige Mittel mit sowohl anionischen als auch kationischen Polymeren) und biologisch abbaubare höchstsaugfähige Materialien sind beim Einsatz bei der Erfindung geeignet.
Wie herkömmliche, höchstsaugfähige Materialien weisen die behandelten höchstsaugfähigen Materialien gemäß der Erfindung eine Zentrifugenrückhaltekapazität (CRC) von zumindest 15 Gramm einer wässerigen, 0,0-gewichtsprozentigen Natriumchloridlösung pro Gramm des Polymers oder des höchstsaugfähigen Mittels auf, und einen Wert der Gelpermeabilität (GBP) bei einem Quelldruck von 0 psi, gemessen bei Teilchen von 300-600 Mikrometer, von zumindest etwa 200 (× 10^–9 cm²), oder zumindest 300 (× 10^–9 cm²), oder von zumindest 500 (× 10^–9 cm²), oder von zumindest 800 (× 10^–9 cm²). Alternativ können die behandelten, höchstsaugfähigen Materialien gemäß der Erfindung eine CRC von etwa 20 Gramm oder mehr aufweisen, oder etwa 25 Gramm oder mehr, einer wässerigen Natriumchloridlösung mit 0,9 Gewichtsprozent pro Gramm des höchstsaugfähigen Materials, bevor ein Prozess zur Herstellung einer saugfähigen Anordnung, eines entsprechenden Materials, oder eines Gegenstands durchgeführt wird. Allerdings sind die behandelten, höchstsaugfähigen Materialien gemäß der Erfindung nicht so spröde wie herkömmliche, höchstsaugfähige Materialien, und daher tritt bei ihnen eine geringere Beschädigung während Herstellungsprozessen für saugfähige Gegenstände auf, wie dies anhand der nachstehenden Beispiele verdeutlicht wird.
Die Beschädigungsfestigkeit des höchstsaugfähigen Materials kann dadurch erhöht werden, dass das höchstsaugfähige Material mit einer nicht-teilchenförmigen Lösung behandelt wird. So umfasst beispielsweise ein Verfahren zur Behandlung höchstsaugfähigen Materials, um die Beschädigungsfestigkeit des Materials zu erhöhen, den Einsatz von Zusatzstoffen zur Oberflächenbehandlung der höchstsaugfähigen Materialien, wie im nachstehenden Beispiel 5 beschrieben. Bei dieser Vorgehensweise sind geeignete Zusatzstoffe hydrophile, weiche Polymere, die eine Glasübergangstemperatur (Tg) von etwa 20 Grad Celsius oder weniger aufweisen, oder etwa 10 Grad Celsius oder weniger, oder etwa 0 Grad Celsius oder weniger. Je niedriger Tg ist, desto weicher ist ein Polymer. Beispiele für geeignete, hydrophile, weiche Polymere umfassen Hydroxypropylzellulose, Polyethylenoxid, Polypropylenoxid, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, und hydrophile Acrylat- oder Methacrylat-Copolymere, einschließlich Polyethylenglycol-Graft-Copolymere. Das hydrophile, weiche Polymer liegt geeignet in einer wässerigen Lösung vor, die in einer Menge von etwa 0,1 % und etwa 10 %, oder zwischen etwa 0,5 % und etwa 8 %, oder zwischen etwa 2 % und etwa 5 vorhanden ist, bezogen auf das Gewicht der wässerigen Lösung. Die wässerige Lösung kann dem höchstsaugfähigen Material in einer Menge zwischen etwa 20 Gewichtsprozent und etwa 1000 Gewichtsprozent, oder zwischen etwa 50 Gewichtsprozent und etwa 800 Gewichtsprozent, oder zwischen etwa 100 Gewichtsprozent und etwa 500 Gewichtsprozent des höchstsaugfähigen Materials zugefügt werden. Die wässerige Lösung und das höchstsaugfähige Material werden dann miteinander vermischt. Um eine gleichmäßige Oberflächenbeschichtung sicherzustellen, kann die Mischung aus wässeriger Lösung und höchstsaugfähigem Material etwa 0,1 bis etwa 10 Minuten lang gerührt werden. Nachdem die wässerige Lösung mit dem höchstsaugfähigen Material hinzugefügt wurde, kann das höchstsaugfähige Material getrocknet werden, geeignet bei einer Temperatur zwischen etwa 20 und etwa 150 Grad Celsius, oder zwischen etwa 50 und etwa 100 Grad Celsius, über einen Zeitraum von etwa 0,1 bis etwa 30 Stunden, oder zwischen etwa 1 Stunde und etwa 10 Stunden. Das getrocknete, höchstsaugfähige Material einschließlich des Zusatzstoffes kann durch ein Sieb sortiert werden, und irgendwelche angesammelten Teilchen können dann abgetrennt werden. Die angesammelten Teilchen können von Hand gepresst werden, oder unter Einsatz einer Einrichtung, welche einen sanften Druck zur Verfügung stellen kann, und ein sanftes Kneten, um eine unnötige Beschädigung der Teilchen zu vermeiden.
Die hydrophilen, weichen Polymere, die in dieser Anmeldung beschrieben werden, können vernetzt werden, um in Wasser quellbare, jedoch in Wasser unlösliche Polymere auszubilden, um ein zusätzliches Saugvermögen zur Verfügung zu stellen. Weiterhin können die hydrophilen, weichen Polymere signifikant die GBP-Werte der behandelten höchstsaugfähigen Materialien erhöhen. Eine gleichmäßige Beschichtung kann dadurch erzielt werden, dass die hydrophilen, weichen Polymere vernetzt werden, nachdem sie auf die höchstsaugfähigen Materialien aufgeschichtet wurden. Es gibt zwei Mechanismen, um eine Vernetzung nach der Oberflächenbehandlung zu erzielen. Ein Mechanismus besteht darin, ein latentes Vernetzungsmittel einzusetzen, und ein anderer besteht darin, ein modifiziertes, hydrophiles, weiches Polymer einzusetzen, das sich selbst vernetzen kann. Ein latentes Vernetzungsmittel reagiert nicht mit dem hydrophilen, weichen Polymer in der wässerigen Lösung oder während der Oberflächenbehandlung. Es reagiert nur mit dem Polymer, wenn ein geeigneter Zustand bereitgestellt wird, nachdem das Polymer getrocknet wurde. Derartige geeignete Zustände umfassen eine Erwärmung, eine Mikrowellenbehandlung, Elektronenstrahlstrahlung, UV, eine hohe Feuchtigkeit, und eine Behandlung mit einem organischen Lösungsmittel, zum Beispiel. Geeignete latente Vernetzungsmittel umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, jegliche organischen Verbindungen, die zumindest zwei Funktionsgruppen oder Funktionalitäten aufweisen, die mit Gruppen auf dem hydrophilen, weichen Polymer reagieren können, beispielsweise Hydroxylgruppen, Aminogruppen, Carboxylsäuregruppen, Carboxylgruppen, Iminogruppen, Glycolgruppen, Oxidgruppen, Epoxygruppen, Isocyanatgruppen, Aziridinogruppen, und Kombinationen hieraus. Beispiele umfassen Butandiol, Ethylenglycol, Diethyltriamin, Zitronensäure, Natriumtricitrat, Polyethylenoxid, Polyvinylamin, Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Polyethylenimin, Polyethylenglycol, Glycerolpolyglycidylether, Epoxychlorohydrin, Polyisocianat, Polyaziridinverbindungen, Polyvinylamin, polyquaternäre Amine, Hydroxypropylzellulose, Methylzellulose, Stärke, Carboxymethylzellulose, Chitosan, Chitosansalz, Alginsäure, Karragenan, Polyaspartinsäure, Polylysin, Polysuccinsäure, Polyglutamin, Säure, und Mischungen hieraus. Andere geeignete, latente Vernetzungsmittel umfassen Kationen oder Anionen, die eine Valenz von zumindest Drei aufweisen, beispielsweise Al³⁺, Fe³⁺, Zr⁴⁺, Ti³⁺, Co³⁺, Fe⁴⁺, Cr³⁺, Ce³⁺, Ce⁴⁺, -PO₄ ^3–. Kationen können als latente Vernetzungsmittel verwendet werden, um ein hydrophiles, weiches Polymer zu vernetzen, das anionische, anhängende Gruppen aufweist, während Anionen dazu verwendet werden können, kationische, anhängende Gruppen zu vernetzen.
Selbstvernetzende, latente Vernetzungsmittel umfassen etwa 0,1 bis etwa 20 Massenprozent Acrylat- oder Methacrylat-Estereinheiten, die eine Alkoxysilanfunktionalität aufweisen. Werden sie Wasser ausgesetzt, bildet die Alkoxysilanfunktionalität eine Silanolgruppe, die kondensiert, um ein vernetztes Polymer auszubilden.
Das hydrophile, welche Polymer kann weiterhin etwa 0,1 bis etwa 75 Massenprozent Polyolefinglycol- und/oder Polyolefinoxideinheiten aufweisen. Das Polyolefinglycol- und/oder Oxid kann ein Alphaolefin aufweisen, das etwa 2 bis etwa 4 Kohlenstoffatome aufweist, und kann etwa 30 bis etwa 15000 Olefinglycol- und/oder Oxideinheiten pro Molekül enthalten. Das Polyolefinglycol und/oder -oxid kann durch den Acrylat- oder Methacrylatester propf-polemerisiert werden, um ein Propf-Copolymer auszubilden. Das Polyolefinglycol und/oder -oxid kann ein Homopolymer oder Copolymer sein. Das Polyolefinglycol und/oder -oxid kann ein Blockcopolymer sein, einschließlich Olefinglycol oder Oxideinheiten, die unterschiedliche Anzahlen an Kohlenstoffatomen aufweisen, beispielsweise Block-Copolymere von Ethylenoxid und Polypropylenoxid. Das Polyolefinglycol und/oder -oxid sorgt dafür, dass das hydrophile, weiche Polymer eine erhöhte Flexibilität aufweist. Daher weist das hydrophile, weiche Polymer eine erhöhte Haftung im feuchten Zustand auf, eine erhöhte Saugfähigkeit, und eine erhöhte Flexibilität.
Das hydrophile, weiche Polymer kann unter Verwendung eines Modellpolymerisationsprozesses hergestellt werden, bei welchem das in Bezug auf Monoethylen ungesättigte Polymer und der Acrylat- und Methacrylatester unter Vorhandensein eines vorgeformten Modellpolymers polymerisiert werden, nämlich des Polyolefinglycols und/oder Polyolefinoxids. Polymerisation kann dadurch durchgeführt werden, dass man zwei unterschiedliche, in Bezug auf Monoethylen ungesättigte Monomere reagieren lässt, von denen eines eine Alkoxysilanfunktionalität enthält. Die Polymerisation kann unter Wärme, Strahlung, bei Redoxreaktionen, oder anderen Verfahren durchgeführt werden. Geeignete Strahlungsinitiatoren umfassen, ohne Einschränkung, Ultraviolett-, Mikrowellen-, und Elektronenstrahlstrahlung. Der Initiator erzeugt freie Radikale, um eine Copolymerisation der Monomere hervorzurufen. Bei einer Ausführungsform wird die Polymerisationsreaktion in einem organischen Lösungsmittel wie beispielsweise Ethanol durchgeführt. Die Polymerisation kann auch in einer wässerigen Lösung auftreten, oder in einem kombinierten wässerigen und organischen Lösungsmittel.
Das Polyolefinglycol und/oder -oxid kann propf-polymerisiert auf den Acrylat- oder Methacrylateinheiten während des Polymerisationsprozesses werden, oder auch nicht. Das sich ergebende, hydrophile, weiche Polymer kann das Polyolefinglycol und/oder -oxid als getrennte Bestandteile enthalten, oder als Teil des Copolymers, oder als Kombination dieser beiden Möglichkeiten.
Das sich ergebende Copolymer weist eine latente, durch Feuchtigkeit hervorgerufene Vernetzungsfähigkeit infolge der Alkoxysilan-Funktionalität auf. Dieses Polymer kann im flussfähigen Zustand auf ein Substrat oder eine andere Endbenutzungsanwendung aufgebracht werden. Durch Feuchtigkeit hervorgerufene Vernetzung kann durch Hydrolyse des Silans und nachfolgende Kondensation nach Entfernen des Lösungsmittels von dem Substrat erzielt werden, entweder durch Verdampfung des Lösungsmittels von dem Substrat, oder durch Einsatz irgendeiner anderen wirksamen Vorgehensweise. Alternativ kann die Hydrolyse des Alkoxysilans und die nachfolgende Kondensation nach Entfernen des Lösungsmittels dadurch erfolgen, dass die Beschichtung der Feuchtigkeit in der Umgebungsluft ausgesetzt wird.
Ein weiteres Verfahren zur Behandlung höchstsaugfähiger Materialien zur Erhöhung der Beschädigungsfestigkeit des Materials umfasst, saugfähiges, teilchenförmiges Material dem höchstsaugfähigen Material hinzuzufügen. Ein Beispiel für ein derartiges, saugfähiges, teilchenförmiges Material umfasst, ist jedoch nicht hierauf beschränkt, vernetztes Poly(ethylenoxid), wie im US-Patent Nr. 6,596,402 beschrieben, erteilt an Soerens et al, das insgesamt durch Bezugnahme auf solche Weise in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen wird, die mit dieser verträglich ist.
Das saugfähige, teilchenförmige Material kann dem höchstsaugfähigen Material in einer Menge von etwa 0,5 und etwa 10 %, oder zwischen etwa 1,0 und etwa 5 %, oder zwischen etwa 2 % und etwa 4 %, bezogen auf das Gewicht, des höchstsaugfähigen Materials hinzugefügt werden. Das saugfähige, teilchenförmige Material kann in das höchstsaugfähige Material in Form einer wässerigen oder alkoholischen Lösung eingearbeitet werden, oder in Form von Mischungen von Wasser und einem geeigneten Alkohol, beispielsweise Methanol oder Ethanol. Die Hinzufügung der Lösung zu dem höchstsaugfähigen Material, woran sich ein Trocknen anschließt, führt zu der Ausbildung diskontinuierlicher Beläge aus vernetzten, saugfähigen Teilchen aus Poly(ethylenoxid), zum Beispiel, auf der Oberfläche des höchstsaugfähigen Materials. Alle anderen Aspekte dieser Ausführungsform sind verträglich mit den vorherigen Ausführungsformen.
Alle diese Verfahren sind dazu fähig, signifikant eine Beschädigung des höchstsaugfähigen Materials zu verringern, nachgewiesen anhand der minimalen Verringerung der Gelbettdurchlässigkeit (GBP) vorsortierter oder nicht-sortierter Teilchen bei einem Quelldruck von 0 psi oder 0,3 psi, sowie durch die minimale Verringerung des mittleren Teilchendurchmessers (PS D) dieser Materialien nach Durchlaufen des Absorptionsmittelerzeugnis-Bearbeitungssimulationstests. Der Absorptionsmittelerzeugnis-Bearbeitungssimulationstest wurde dazu entwickelt, die mechanischen Kräfte zu simulieren, die typischerweise auf höchstsaugfähige Materialien während des Herstellungsvorgangs saugfähiger Gegenstände einwirken. Die Entwicklung dieses Tests wird mit weiteren Einzelheiten in den nachstehenden Beispielen 1 und 2 geschildert. Die nachstehenden Beispiele geben darüber hinaus das Ausmaß der Beschädigung an, die sowohl bei kommerziellen, höchstsaugfähigen Materialien als auch den behandelten, höchstsaugfähigen Materialien gemäß der Erfindung auftreten. Spezieller weisen vorsortierte (300-600 Mikrometer), beschädigte, herkömmliche höchstsaugfähige Materialien typischerweise zumindest eine 30-prozentige Verringerung der GBP bei 0 psi und eine 60-prozentige Verringerung der GBP bei 0,3 psi auf. Unveränderte, beschädigte, herkömmliche höchstsaugfähige Materialien weisen zumindest eine 50-prozentige Verringerung der GBP bei 0 psi und eine 95-prozentige Verringerung der GBP bei 0,3 psi auf, und eine zumindest 25-prozentige Verringerung der mittleren Teilchengröße nach dem Absorptionsmittelerzeugnis-Bearbeitungssimulationstest, im Vergleich zu ihren Ausgangsmaterialien, bevor mit diesen der Simulationstest durchgeführt wird. Im Gegensatz hierzu weisen die behandelten, höchstsaugfähigen Materialien gemäß der Erfindung bessere Eigenschaften in Bezug auf die Höchstsaugfähigkeit auf, wie sich anhand einer Zentrifugenrückhaltekapazität (CRC) von etwa 15 g/g oder mehr zeigt, oder von etwa 20 g/g oder mehr, oder von etwa 25 g/g oder mehr; anhand einer GBP bei 0 psi Quelldruck, gemessen bei Teilchen mit 300-600 Mikrometer, von etwa 200 (× 10^–9 cm²) oder mehr, oder etwa 300 (× 10^–9 cm²) oder mehr, oder von etwa 500 (× 10^–9 cm²) oder mehr, oder von etwa 800 (× 10^–9 cm²) oder mehr, und anhand zumindest einer der folgenden Saugfähigkeitseigenschaften: (1) einer Verringerung der GBP bei 0 psi bei Teilchen mit 300-600 Mikrometer von etwa 20 oder weniger, oder etwa 10 % oder weniger, oder etwa 5 % oder weniger; (2) einer Verringerung der GBP bei 0,3 psi bei Teilchen von 300-600 Mikrometer von etwa 50 % oder weniger, oder etwa 30 % oder weniger, oder etwa 20 % oder weniger; (3) einer Verringerung der GBP bei 0 psi bei unveränderten Teilchen von etwa 50 % oder weniger; (4) einer Verringerung der GBP bei 0,3 psi bei unveränderten Teilchen von etwa 60 oder weniger, oder etwa 40 % oder weniger; und/oder (5) einer mittleren Teilchengrößenverringerung von etwa 20 % oder weniger, nachdem das behandelte, höchstsaugfähige Material dem Absorptionsmittelerzeugnis-Bearbeitungssimulationstest unterworfen wurde. Die behandelten, höchstsaugfähigen Materialien gemäß der Erfindung können eine, zwei, drei, vier oder sämtliche fünf dieser Saugfähigkeitseigenschaften aufweisen.
Die Behandlungsverfahren gemäß der Erfindung können teilweise oder insgesamt als Teil des Herstellungsprozesses für das höchstsaugfähige Material durchgeführt werden, oder zu jedem anderen Zeitpunkt vor oder nach dem Einbau des supersaugfähigen Materials in einen saugfähigen Gegenstand, oder selbst während des Herstellungsprozesses für die saugfähige Anordnung, das saugfähige Material, oder den saugfähigen Gegenstand.
Die höchstsaugfähigen Materialien gemäß der Erfindung können in alle geeigneten saugfähigen Anordnungen und/oder Gegenstände eingebaut werden, oder zu diesen ausgebildet werden. Beispiele für geeignete saugfähige Anordnungen umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, homogene oder heterogene Mischungen höchstsaugfähiger Materialien und Fasern, einschließlich natürlicher und/oder Kunstfasern, Anordnungen, die eine oder mehrere Schichten oder diskrete Taschen aus höchstsaugfähigem Material in der Nähe einer oder mehrerer Schichten aus Fasern oder Non-Wovenmaterialien aufweisen, in der Nähe von Schäumen, in-situ-Polymerisationsanordnungen, und dergleichen. Beispiele für geeignete, saugfähige Gegenstände umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, Erzeugnisse für die Körperhygiene, beispielsweise Windeln, Hosen zum Trainieren, Badebekleidung, saugfähige Unterhosen, Erzeugnisse für inkontinente Erwachsene, Erzeugnisse für die weibliche Körperhygiene, und dergleichen, sowie saugfähige Wischgegenstände, beispielsweise Gesichtstissues, Papierhandtücher, Küchenhandtücher, Handtücher zum Einsatz weg von zu Hause, Feuchtwischtücher, Reinigungsvorrichtungen, und dergleichen, sowie medizinische, saugfähige Gegenstände, wie beispielsweise medizinische, saugfähige Kleidungsstücke, Umhänge, Kittel, Bandagen, Masken, Wundverbände, Unterlagen, Wischtücher, und dergleichen. So kann beispielsweise der saugfähige Gegenstand eine saugfähige Schicht enthalten, die aus zumindest einem Bereich besteht, oder einen derartigen Bereich enthält, der zumindest etwa 10 %, oder zumindest etwa 40 %, oder zumindest etwa 60 %, oder zumindest etwa 80 %, bezogen auf das Gewicht, behandelten, höchstsaugfähigen Materials enthält, auf Grundlage des Gesamtgewichtes der saugfähigen Schicht. Der hier verwendete Begriff "Absorptionsmittelschicht" bezeichnet ein Bauteil oder eine Anordnung, das bzw. die höchstsaugfähiges Material enthält. Die saugfähige Schicht kann weiterhin Fasern, natürliche oder Kunstfasern, Funktionsadditive oder oberflächenaktive Mittel enthalten, und dergleichen. Die saugfähige Schicht kann von einer Tissue-Schicht oder einem anderen geeigneten Beschichtungsmaterial eingehüllt sein, jedoch weist zum Zwecke der Berechnung der Zusammensetzung der Schicht des Absorptionsmittels die Absorptionsmittelschicht nicht die Umhüllungsschicht auf.
BEISPIELE
Beispiel 1
Dieses Beispiel erläutert die Änderungen, die in Bezug auf die Saugfähigkeitseigenschaften und die mittlere Teilchengröße von höchstsaugfähigen Materialien auftreten, infolge der Durchführung einer Bearbeitung auf einem Windelproduktionsfließband. Tabelle 1 fasst diese Änderungen zusammen. Die Ausgangsmaterialien sind jene Materialien in dem Zustand, in welchem sie von dem Hersteller des höchstsaugfähigen Materials empfangen werden, bevor sie in einen saugfähigen Gegenstand eingebaut werden. Die wieder aufbereiteten Materialien sind jene Materialien in dem Zustand, in welchem sie sich befinden, nachdem sie in einen im Handel erhältlichen saugfähigen Gegenstand eingebaut wurden. Die wieder aufbereiteten Materialien wurden dadurch erhalten, dass eine pulsierende Luftturbulenz und ein Gummiholländer bei niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit eingesetzt wurden, um höchstsaugfähiges Material von Flusen in saugfähigen Kernen von Windeln zu trennen.
Die untersuchten, höchstsaugfähigen Materialien waren ursprüngliches SXM 9543 aus zwei unterschiedlichen Posten, erhältlich von Stockhausen Inc. in Greensboro, North Carolina, USA; und ursprüngliches DRYTECH 2035 von Dow, erhältlich von der Dow Chemical Company in Midland, Michigan, USA. Die entsprechenden, wieder aufbereiteten, höchstsaugfähigen Materialien wurden sämtlich aus im Handel erhältlichen Windeln der Marke HUGGIES^® erhalten, erhältlich von der Kimberly-Clark Corporation in Neenah, Wisconsin, USA. Tabelle 1: Saugfähigkeitseigenschaften und mittlerer PSD ursprünglicher und wieder aufbereiteter SAPs

¹ Posten # X202804004
² Posten # PL08011Y70
³ Posten # G1L311AA

Aus den Daten in Tabelle 1 geht hervor, dass die Gelbettdurchlässigkeit, mit oder ohne Quelldruck, gemessen bei vorsortierten Teilchen von 300-600 Mikrometer oder unsortierten, unveränderten Teilchen, und die mittlere Teilchengröße der höchstsaugfähigen Materialien signifikant verringert werden, infolge des Durchlaufens des Windelherstellungsvorgangs. Daher wird aus diesen Daten deutlich, dass hauptsächliche mechanische Beschädigungen und Funktionsverluste der höchstsaugfähigen Materialien in dem Windelherstellungsprozess auftreten.
Beispiel 2
Um ein Versuchsverfahren zu entwickeln, welches das Ausmaß der Beschädigungen wieder spiegeln kann, das bei höchstsaugfähigen Materialien bei herkömmlichen Windelfließbändern auftritt, insbesondere in Bezug auf den mittleren PSD und dessen Verringerung, während gleichzeitig adäquate Probengrößen zur Herstellung saugfähiger Verbundwerkstoff für Versuche in kleinem Ausmaß von Windeln bereitgestellt werden, wurde ein herkömmlicher Mischer, OSTERIZER^® mit 12 Geschwindigkeiten, erhältlich von Sunbeam Products, Inc. in Boca Raton, Florida, eingesetzt.
Fünfzig Gramm teilchenförmigen, höchstsaugfähigen Materials in unveränderten Zustand ("jungfräulich"), empfangen von Lieferanten oder später so wie hier geschildert abgeändert oder behandelt, wurde jedes Mal in den Mischer eingegeben, und dann lief der Mischer eine unterschiedliche Zeit lang (15, 30, und 60 Sekunden), während der Mischer auf eine Kombination von Einstellungen für "hohe Geschwindigkeit" und "Mischen" eingestellt wurde. Die Länge der Mischungszeit wurde entsprechend dem Beschädigungsniveau eingesetzt, wobei eine längere Zeit größere Beschädigungen repräsentiert.
Tabelle 2 führt Daten zum Unterstützen dieser Hypothese auf. Weiterhin wurde auf Grundlage der Daten in der Tabelle 2 das Mischverfahren von 30 Sekunden dazu eingesetzt, ein Ausmaß der Beschädigung zu repräsentieren, das gleich jenem eines kommerziellen Windelherstellungsfließbandes ist. Dieses Verfahren wird hier als der Absorptionsmittelerzeugnis-Verarbeitungssimulationstest bezeichnet, und wird auch in dem Testverfahren nachstehend beschrieben.
Tabelle 2 vergleicht weiterhin die Beschädigung, die bei höchstsaugfähigen Materialien hervorgerufen wird, durch ein Versuchsfließband im Vergleich zu einem herkömmlichen Windelfließband. Das Versuchsfließband wurde dazu verwendet, saugfähige Probenkerne zur Bewertung herzustellen. Wieder aufbereitetes höchstsaugfähiges Material von diesen Absorptionsmittelprobenkernen wies eine minimale Verringerung der mittleren Teilchengröße im Vergleich zum Ausgangs-Gegenstück auf, woraus hervorgeht, dass das Versuchsfließband eine minimale Beschädigung bei höchstsaugfähigen Materialien hervorruft, infolge einer niedrigen Herstellungsgeschwindigkeit. Dieses Ergebnis macht weiter deutlich, dass der Wiederaufbereitungsprozess eine minimale Beschädigungsauswirkung auf höchstsaugfähiges Material aufweist.
Tabelle 2: PSD von beschädigtem SXM 9543
Beispiel 3
Drei Arten kommerzieller höchstsaugfähiger Materialien, nämlich SXM 9543 und FAVOR 880, beide erhältlich von der Stockhausen Inc., und Dow DRYTECH 2035, erhältlich von der Dow Chemical Company, wurden getrennt beschädigt, durch das 30-sekündige Mischverfahren, das anhand des Beispiels 2 beschrieben wurde, und ihre Eigenschaften wurden gemessen und sind in Tabelle 3 aufgeführt. Alle drei herkömmlichen, höchstsaugfähigen Materialien konnten durch mechanische Stoßbeanspruchungen und Spannungen beschädigt werden. Bei den Proben, die mit "jungfräulich" in Tabelle 3 bezeichnet sind, erfolgte kein Mischvorgang. Die mit "Mischung" bezeichneten Proben wurden, wie voranstehend geschildert, 30 Sekunden lang gemischt. Die Proben mit einer Teilchengröße von 300-600 Mikrometer zeigten eine Verringerung der GBP bei 0 psi von etwa 30 % oder mehr, und der GBP bei 0,3 psi von etwa 60 oder mehr, wogegen unveränderte Teilchen einen Verlust der GBP bei 0 psi von etwa 50 % oder mehr zeigten, und der GBP bei 0,3 psi von etwa 95 % oder mehr, und eine Verringerung der mittleren Teilchengröße von etwa 25 % oder mehr, verglichen mit den höchstsaugfähigen Materialien im jungfräulichen Zustand. Tabelle 3: GBP- und PSD-Werte beschädigter, kommerzieller, höchstsaugfähiger Mittel

⁴ Posten # X210815
⁵ Posten # X106712B66

Beispiel 4
Jungfräuliche und gemischte, kommerzielle höchstsaugfähige Mittel SXM 9543 und Dow DRYTECH 2035 wurden in saugfähige Verbundwerkstoffe mit Holzschliff unter Verwendung des Versuchsfließbands eingebaut, welches infolge einer niedrigen Herstellungsgeschwindigkeit eine minimale Bereitstellung des höchstsaugfähigen Mittels verursacht.
Die saugfähigen Verbundmaterialien, welche jungfräuliches, kommerzielles, höchstsaugfähiges Material aufweisen, werden mit 0 Sekunden in Bezug auf das Beschädigungsniveau in Tabelle 4 bezeichnet, während Verbundwerkstoffe, die beschädigte oder gemischte, kommerzielle höchstsaugfähige Mittel enthalten, so bezeichnet sind, dass das Ausmaß der Beschädigung repräsentiert wird, abhängig davon, eine wie lange Mischzeit eingesetzt wurde.
Jedes Absorptionsmittel-Verbundwerkstoffmaterial wurde aus annähernd 45 % höchstsaugfähigem Material und 55 Holzschliff hergestellt, erhältlich von Bowater, Coosa River, Alabama, mit der Bezugszeichen CR 1654, bezogen auf das Gewicht des Verbundwerkstoffs. Das Absorptionsmittel-Verbundwerkstoffmaterial wies eine gesamte Flächenmasse von etwa 600 gsm und eine Dichte von 0,22 g/cc auf. Das sich ergebende Absorptionsmittel-Verbundwerkstoffmaterial wurde geschnitten, und in saugfähige Kerne für Windelversuche eingebaut. Jeder Kern enthielt zwei Schichten des Absorptionsmittel-Verbundwerkstoffmaterials, eine untere Schicht, welche die gleiche T-Form wie in einem momentan erhältlichen Ultratrim-Windelkerns HUGGIES^® der Stufe 4 aufwies, und eine obere Schicht, die eine Rechteckform von 2-7/8 Zoll (7,3 cm) mal 9 Zoll (22,9 cm) aufwies, und um 3,5 cm gegenüber einem Vorderrand der unteren Schicht zurück versetzt war. HUGGIES^®-Ultratrim-Windeln der Stufe 4 sind von der Kimberly-Clark Corporation in Neenah, Wisconsin erhältlich. Die Oberfläche der unteren Schicht betrug annähernd 394 cm², und die Oberfläche der oberen Schicht betrug annähernd 167 cm². Die Schrittbreite der unteren Schicht betrug 3,5 Zoll (8,9 cm). Die Schichten wurden durch einen Kleber zusammenlaminiert, ohne Tissue zwischen den Schichten. Die geschichteten, saugfähigen Kerne wurden dann jeweils in einem HUGGIES^®-Ultratrim-Windelchassis der Stufe 4 angeordnet. Diese Windelabänderung wurde so durchgeführt, dass die vorhandenen Beschichtung, Beanspruchungsschicht, das Tissue, und Saugkissenmaterialien von Standard HUGGIES^®-Ultratrim-Windeln der Stufe 4 herausgeschnitten und entfernt wurden, und sie durch die neuen, doppelschichtigen Absorptionsmittelkerne und neue Teile der Standard-HUGGIES^®-Ultratrim-Windelauskleidung der Stufe 4, mit einer Beanspruchungsschicht von 2,5 osy, und Tissuematerial unter Verwendung leicht gesprühter Konstruktionskleber und Klebebänder ersetzt wurden. Der Konstruktionskleber, der eingesetzt wurde, war H2525A, der ein Styrolblockcopolymer ist, das von Findley Adhesives, Inc. in Wauwatosa, Wisconsin erhältlich ist.
Der Versuch umfasste 12 Knaben und 12 Mädchen zwischen dem Alter von 13 und 36 Monaten, in einem Gewichtsbereich von 22 bis 32 Pound, untersucht sowohl sitzend als auch liegend (auf dem Bauch). Die Versuchspersonen blieben in der sitzenden oder liegenden Position nur während der Belastung, sowie zusätzliche 30 Sekunden nach der Belastung. Einige (70) ml einer wässerigen Natriumchloridlösung von 0,9 Gewichtsprozent wurden mit einer Rate von 15 ml/sec alle 15 Minuten in die Windeln eingespritzt, bis die Kleidungsstücke leckten (wenn ein erster nasser Punkt mit zumindest der Größe einer Münze des Wertes 0,25 US$ (etwa 2,4 cm Durchmesser) auf den Baumwollhosen der Versuchsperson beobachtet wurde). Die mittlere Belastung beim Ausfall und der Prozentsatz des Windelausfalls vor einer Belastung von 280 Gramm (bezeichnet als frühes Leck) wurden zur Darstellung der Windelleistung verwendet. Eine höhere mittlere Belastung und ein niedrigerer Prozentsatz eines frühen Lecks zeigen eine bessere Windelleistung an. Tabelle 4 fasst die Ergebnisse des Versuchs zusammen.
Tabelle 4: Versuchsergebnisse des erzwungenen Ausfalls
Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, übertrafen die Kleidungsstücke mit höchstsaugfähigen Materialien, bei denen eine minimale Beschädigung der höchstsaugfähigen Materialien auftrat, die anderen Kleidungsstücke.
Beispiel 5
Bei diesem Beispiel wurde die Beschädigungsfestigkeit eines höchstsaugfähigen Materials dadurch erhöht, dass eine wässerige Lösung eines hydrophilen, weichen Polymers in das höchstsaugfähige Material eingegeben wurde, um die Sprödigkeit des höchstsaugfähigen Materials zu verringern. Geeignete hydrophile, weiche Polymere weisen eine Glasübergangstemperatur (Tg) von zumindest unterhalb von Zimmertemperatur auf, oder von zumindest unterhalb von 0 Grad Celsius.
Bei diesem Beispiel wurden zwei hydrophile, weiche Polymere eingesetzt, ein Copolymer aus Acrylsäure und einem quaternären Acrylatamin im Molverhältnis von 1:1 (Polymer A), und ein quaternäres Aminacrylathomopolymer (Polymer B). Verfahren zur Herstellung dieser Polymere sind nachstehend aufgeführt.
HERSTELLUNG DES POLYMERS A
Lösung Nr. 1 wurde folgendermaßen hergestellt. 14,4 Gramm (0,20 Mol) Acrylsäure in einem Becherglas von 200 ml wurden 6,0 Gramm Polyethylenglycol 200 hinzugefügt, woran sich eine Lösung von 3,2 Gramm Natriumhydroxid in 34 Gramm destilliertem Wasser anschloss. Dann wurden 0,18 Gramm (1,02 × 10^–3 Mol) Ascorbinsäure der Lösung hinzugefügt. Diese Mischung wurde mit einem magnetischen Rührstab bei etwa 60 Umdrehungen pro Minute in einem Wasserbad von etwa 23 Grad Celsius gerührt, bis die Ascorbinsäure sich aufgelöst hatte, und die Mischung auf 23 Grad Celsius abgekühlt war.
Lösung Nr. 2 wurde folgendermaßen hergestellt. 48,4 Gramm (0,20 Mol) von 2-(acryloloxy)ethyl-trimethylammoniumchlorid (80 % Lösung in Wasser) in einem Becherglas von 300 ml wurden 6,0 Gramm Polyethylenglycol 200 hinzugefügt, und dann 0,37 ml 30 %-tigem wässerigen Wasserstoffperoxids und 1,0 ml (5,42 × 10^–3 Mol) von 3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylat. Die Bestandteile wurden durch Rühren vereinigt, um eine klare Lösung zu erzeugen. Diese Mischung wurde mit einem magnetischen Rührstab bei etwa 60 Umdrehungen pro Minute gerührt, um eine klare Lösung zu erzielen.
Die Lösung Nr. 2 wurde der Lösung Nr. 1 hinzugefügt, während mit einem magnetischen Rührstab bei etwa 60 Umdrehungen pro Minute gerührt wurde. Ein Thermoelement wurde dazu verwendet, die Temperatur zu überwachen, und die Exothermizität der Reaktion zu beobachten. Die Polymerisationsreaktion begann innerhalb von etwa 30 Sekunden der Mischung, als die Temperatur von 23 auf 40 Grad Celsius anstieg. Es wurde eine Maximaltemperatur von etwa 68 Grad Celsius nach drei Minuten Mischen der beiden Lösungen beobachtet. Zusätzliche 40 Gramm Wasser wurden hinzugefügt, um eine Viskosität aufrechtzuerhalten, die immer noch von Hand gerührt werden konnte. Die Mischung wurde in einem Wasserbad auf 47 Grad Celsius 70 Minuten lang gehalten. Die sich ergebende Polymerlösung wurde mit 185 Gramm Wasser verdünnt, um eine gleichmäßige Lösung auszubilden.
Die sich ergebende, wässerige Bindemittelzusammensetzung wurde zu einem vernetzten Film gegossen, durch Gießen von 24,7 Gramm der Lösung in ein Polystyrolschiffchen mit einer Oberfläche von etwa 100 cm², wobei das Wasser über Nacht unter einer Haube bei Zimmertemperatur verdampfen konnte. Der sich ergebende Film wog 5,36 Gramm, was eine Lösungskonzentration von etwa 22,1 % ergibt.
Die Absorptionsmittelkapazität des Films wurde unter Verwendung des Zentrifugenrückhaltekapazitätstests untersucht, der in dem Testverfahrensabschnitt beschrieben wird. Der Film wies eine Saugfähigkeitskapazität von 12,2 g/g seines Trockengewichts der Salzlösung auf.
HERSTELLUNG DES POLYMERS B
Zwei Monomerlösungen wurden getrennt hergestellt. Lösung Nr. 1 wurde folgendermaßen hergestellt. Zu 67,3 Gramm einer 80 %-tigen Lösung von q-(acryloloxy)ethyl-trimethylammoniummethylsulfat (0,20 Mol) wurden 25,3 Gramm entionisiertem Wassers hinzugefügt, und 6,0 Gramm PEG 200 (Molekulargewicht 200). Dann wurden 0,18 Gramm (1,02 × 10^–3 Mol) Ascorbinsäure der Lösung hinzugefügt. Diese Mischung wurde mit einem magnetischen Rührstab bei etwa 60 Umdrehungen pro Minute in einem Wasserbad auf etwa 23 Grad Celsius gerührt, bis sich die Ascorbinsäure gelöst hatte.
Lösung Nr. 2 wurde folgendermaßen hergestellt. 67,3 Gramm einer 80-prozentigen Lösung von 2-(acryloloxy)ethyl-trimethylammoniummethylsulfat (0,20 Mol) wurden 25,3 Gramm entionisiertes Wasser hinzugefügt, sowie 6,0 Gramm PEG 200 (Molekulargewicht 200), 0,37 ml 30 %-tigem wässerigen Wasserstoffperoxid, und 1,0 ml (5,42 × 10^–3 Mol) 3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylat. Diese Mischung wurde mit einem magnetischen Rührstab bei etwa 60 Umdrehungen pro Minute in einem Wasserbad auf etwa 23 Grad Celsius gerührt, um eine klare Lösung zur Verfügung zu stellen.
Die Lösung Nr. 2 wurde der Lösung Nr. 1 in einem Wasserbad auf einer Temperatur von 37 Grad Celsius hinzugefügt. Ein Thermoelement wurde dazu verwendet, die Temperatur zu überwachen, und die Exothermizität der Reaktion zu beobachten. Innerhalb von 3 Minuten, nachdem die Lösungen vereinigt wurden, zeigt sich eine Exothermizität infolge eines Temperaturanstiegs auf 73 Grad Celsius über einen Zeitraum von 1 Minute, und wurde die Lösung stark viskos. Das Reaktionsbecherglas wurde aus dem Wasserbad 60 Minuten nach dem Hinzufügen der Lösung Nr. 2 zur Lösung Nr. 1 entfernt. Dann wurden 150 Gramm entionisierten Wassers hinzugefügt, um die Polymerkonzentration auf etwa 25 % zu verringern.
50 Gramm der 25 %-tigen Polymerlösung wurden 2,5 ml einer 0,2 %-tigen Lösung von Salzsäure hinzugefügt. Diese Lösung wurde in zwei Wägeschalen (Fläche von 100 cm²) eingegossen, und die Lösung wurde zwei Tage lang unter der Laborhaube getrocknet. Der sich ergebende Film war sehr weich und flexibel, und leicht klebrig. Ein Teil des Films wurde abgeschnitten (0,5 Gramm), und in 20 ml einer 0,9 %-tigen Salzlösung 60 Minuten lang erweicht. Die Saugfähigkeit des Films wurde unter Verwendung des Zentrifugenrückhaltekapazitätstests untersucht, der in dem Testverfahrensabschnitt beschrieben ist. Der Film quoll wesentlich auf, und saugte etwa 7,1 g/g seines Trockengewichtes der Salzlösung auf.
Fünfzig (50) Gramm einer 10 %-tigen Lösung des Polymers A wurden abgewogen, und in ein Becherglas von 500 ml eingegeben. In dieses Becherglas wurden 200 Gramm destillierten Wassers eingegeben, und 5 Minuten lang gerührt, um eine gleichmäßige Lösung A1 auszubilden. Entsprechend wurden 84 Gramm einer 10 %-tigen Lösung des Polymers A abgewogen, und in ein Becherglas von 500 ml eingegeben. In dieses Becherglas wurden 336 Gramm destillierten Wassers eingegeben, und 5 Minuten lang gerührt, um eine gleichmäßige Lösung A2 auszubilden. Weiterhin wurden 50 Gramm einer 10 %-tigen Lösung des Polymers B abgewogen, und in ein Becherglas von 500 ml eingegeben. In dieses Becherglas wurden 200 Gramm destillierten Wassers eingegeben, und 5 Minuten gerührt, um eine gleichmäßige Lösung B auszubilden. Dann wurden 100 Gramm SXM 9543 jeder Lösung zugegeben, und heftig gerührt. Die aufgequollenen, höchstsaugfähigen Mittel wurden in einem Ofen über Nacht bei 80 Grad Celsius getrocknet. Die getrockneten höchstsaugfähigen Mittel mit hydrophilen, Weichpolymerzusatzstoffen wurden über ein Sieb mit 850 Mikrometer gesiebt, und jegliche Teilchen, die größer als 850 Mikrometer waren, wurden von Hand gepresst, um irgendwelche zusammengeballten Teilchen zu trennen. Keine mechanische Kraft wurde eingesetzt, um sicherzustellen, dass keine Beschädigungen auftraten. Einige der getrockneten und gesiebten Teilchen aus SXM 9543 wurden durch den Mixer 30 Sekunden lang beschädigt, gemäß dem Absorptionsmittelerzeugnis-Bearbeitungssimulationstest. Die höchstsaugfähigen Mittel vor der Beschädigung durch den Mixer wurden als die erzeugten Proben bezeichnet, während jene, die beschädigt wurden, als die Mischungsproben bezeichnet wurden.
Da der PSD und die Saugfähigkeit für das behandelte Material 9543 nicht mehr ebenso waren wie bei dem jungfräulichen Material, wurde das beschädigte, behandelte 9543 (Mischungsproben) mit dem behandelten 9543 (wie hergestellt) verglichen. Die Ergebnisse in Tabelle 5 zeigen einen deutlichen Trend, bei welchem das Hinzufügen der hydrophilen, weichen Polymere die Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beschädigungen erhöht. Speziell erhöht diese Behandlung signifikant die GBP-Werte unter allen Bedingungen der hergestellten höchstsaugfähigen Materialien, und minimiert eine Verringerung der GBP-Werte und der mittleren Teilchengröße infolge der Bearbeitung.
Tabelle 5: Beschädigungsfeste, höchstsaugfähige Mittel durch hydrophile weiche Polymere
VERGLEICHSBEISPIEL ZUM BEISPIEL 5
Bei diesem Vergleichsbeispiel wurde die Beschädigungsfestigkeit eines höchstsaugfähigen Materials dadurch erhöht, dass eine Emulsion aus einem hydrophoben, weichen Polymer in das höchstsaugfähige Material eingegeben wurde, um die Sprödigkeit des höchstsaugfähigen Materials zu verringern. Geeignete hydrophobe, weiche Polymere weisen eine Glasübergangstemperatur (Tg) von zumindest unterhalb von Zimmertemperatur auf.
Bei diesem Vergleichsbeispiel wurde eine hydrophobe Latexemulsion, AIRFLEX 192 eingesetzt, die von Air Product & Chemical, Inc. bezogen werden kann. Verschiedene Mengen (2,5, 5, und 10 Gewichtsprozent auf Grundlage des trockenen höchstsaugfähigen Mittels) von AIRFLEX 192 wurden getrennt abgewogen und in drei Bechergläser von 250 ml eingeführt. In diese Bechergläser wurde destilliertes Wasser zu 25 Gramm Gesamtgewicht AIRFLEX 192 und zugefügtes Wasser hinzugefügt, und 2 Minuten lang gerührt, um eine gleichmäßige Emulsion auszubilden. Zehn (10) Gramm SXM 9543 wurden jeder verdünnten Emulsion hinzu gegeben, und heftig gerührt. Die aufgequollenen höchstsaugfähigen Materialien mit hydrophoben, weichen Polymerzusatzstoffen wurden durch ein Sieb mit 850 Mikrometer gesiebt, und jegliche Teilchen größer als 850 Mikrometer wurden von Hand gepresst, um zusammengeklumpte Teilchen zu trennen. Keine mechanische Kraft wurde eingesetzt, um sicherzustellen, dass keine Beschädigung auftrat. Die getrockneten und gesiebten Teilchen aus SXM 9543 wurden durch den Mixer 30 Sekunden lang beschädigt.
Da der PSD und die Saugfähigkeit für das behandelte 9543 nicht mehr ebenso waren wie bei dem jungfräulichen Material, wurde das beschädigte, behandelte 9543 mit dem ursprünglich behandelten 9543 (wie hergestellt) verglichen. Die Ergebnisse in Tabelle 6 zeigen eine deutliche Tendenz, dass das Hinzufügen von AIRFLEX 192 die Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beschädigung verbessert. Allerdings verringert das Hinzufügen auch signifikant GBP-Werte unter allen Bedingungen der hergestellten Proben. Wenn beispielsweise 2,5 %, 5 % oder 10 % AIRFLEX 192 dem SXM 9543 zugefügt wurden, wies das behandelte SXM 9543 einen GBP-Wert bei 0 psi auf, der von 241,7 × 10^–9 cm² auf 131,3 × 10^–9 cm², 98, 2 × 10^–9 cm² bzw. 85, 9 × 10^–9 cm² verringert war. Die GBP-Werte des hergestellten SXM 9543 vor der mechanischen Beschädigung liegen außerhalb der vorliegenden Erfindung. Es ist wünschenswert, einen GBP-Wert bei 0 psi von etwa 200 × 10^–9 cm² oder größer zu erhalten.
Tabelle 6: Beschädigungsfeste höchstsaugfähige Materialien durch hydrophobe, weiche Zusatzstoffe
TESTVERFAHREN
Test der Gelbettdurchlässigkeit (GBP) bei 0 psi Quelldruck: Der hier verwendete test der Gelbettpermeabilität (GBP) bei 0 psi Quelldruck bestimmt die Durchlässigkeit eines gequollenen Betts aus Gelteilchen (beispielsweise des an der Oberfläche behandelten saugfähigen Materials oder des höchstsaugfähigen Materials vor der Oberflächenbehandlung), unter solchen Bedingungen, die üblicherweise als "freies Quellen" bezeichnet werden. Der Begriff "freies Quellen" bedeutet, dass die Gelteilchen quellen können, ohne eine einschränkende Belastung, nach dem Aufsaugen einer Testlösung, wie dies geschildert wird. Eine geeignete Einrichtung zur Durchführung des Gelbettdurchlässigkeitstests ist in den 1 und 2 gezeigt, und insgesamt mit 28 bezeichnet. Die Testeinrichtung 28 weist einen Probenbehälter auf, insgesamt mit 30 bezeichnet, sowie einen Kolben, insgesamt mit 36 bezeichnet. Der Kolben 36 weist eine zylindrische LEXAN-Welle 38 auf, bei der ein konzentrisches, zylindrisches Loch 40 durch die Längsachse der Welle gebohrt ist. Beide Enden der Welle 38 sind so bearbeitet, dass ein oberes und unteres Ende zur Verfügung gestellt werden, die mit 42 bzw. 46 bezeichnet sind. Ein Gewicht, bezeichnet mit 48, liegt auf einem Ende 42 auf, und weist ein zylindrisches Loch 48a auf, das durch zumindest einen Abschnitt seines Zentrums gebohrt ist.
Ein kreisförmiger Kolbenkopf 50 ist auf dem anderen Ende 46 angeordnet, und ist mit einem konzentrischen, inneren Ring aus sieben Löchern 60 versehen, die jeweils einen Durchmesser von etwa 0,95 cm aufweisen, und mit einem konzentrischen, äußeren Ring aus 14 Löchern 54, die ebenfalls jeweils einen Durchmesser von etwa 0,95 cm aufweisen. Die Löcher 54, 60 sind von der Oberseite bis zur Unterseite des Kolbenkopfes 50 gebohrt. Weiterhin weist der Kolbenkopf 50 ein zylindrisches Loch 62 auf, das in sein Zentrum gebohrt ist, um das Ende 46 der Welle 38 aufzunehmen. Der Boden des Kolbenkopfes 50 kann darüber hinaus durch ein biaxial gestrecktes Edelstahlsieb 64 von 100 Mesh abgedeckt sein.
Der Probenbehälter 30 weist einen Zylinder 34 und ein Edelstahltuchsieb 66 von 400 Mesh auf, das biaxial gestreckt ist, bis es gespannt ist, und an dem unteren Ende des Zylinders angebracht ist. Eine Gelteilchenprobe, mit 68 in 1 gezeigt, ist auf dem Sieb 66 in dem Zylinder 34 während des Tests gehaltert.
Der Zylinder 34 kann durch Bohren einer transparenten LEXAN-Stange oder entsprechenden Materials hergestellt sein, oder aus einem LEXAN-Rohr oder entsprechendem Material abgeschnitten sein, und weist einen Innendurchmesser von etwa 6 cm auf (beispielsweise eine Querschnittsfläche von etwa 28,27 cm²), eine Wanddicke von etwa 0,5 cm, und eine Höhe von etwa 10 cm. Ablasslöcher (nicht gezeigt) sind in der Seitenwand des Zylinders 34 in einer Höhe von etwa 7,8 cm oberhalb des Siebes 66 vorgesehen, damit Flüssigkeit aus dem Zylinder ablaufen kann, um hierdurch einen Fluidpegel in dem Probenbehälter etwa 7,8 cm oberhalb des Siebs 66 aufrechtzuerhalten. Der Kolbenkopf 50 ist aus einer LEXAN-Stange oder einem entsprechenden Material hergestellt, und weist eine Höhe von etwa 16 mm und einen solchen Durchmesser auf, dass er mit minimalem Spalt in den Zylinder 34 passt, jedoch noch frei gleiten kann. Die Welle 38 ist aus einer LEXAN-Stange oder einem entsprechenden Material hergestellt, und weist einen Außendurchmesser von etwa 2,22 cm und einen Innendurchmesser von etwa 0,64 cm auf.
Das obere Ende 42 der Welle ist etwa 2,54 cm lang, und weist einen Durchmesser von etwa 1,58 cm auf, wodurch eine ringförmige Schulter 47 ausgebildet wird, um das Gewicht 48 zu haltern. Das ringförmige Gewicht 48 weist einen Innendurchmesser von etwa 1,59 cm auf, so dass es auf das obere Ende 42 der Welle 38 gleitet, und auf der dort vorgesehenen, ringförmigen Schulter 47 aufliegt. Das ringförmige Gewicht 48 kann aus Edelstahl oder aus anderen geeigneten Materialien hergestellt sein, welche korrosionsfest bei Vorhandensein der Testlösung sind, die eine Natriumchloridlösung von 0,9 Gewichtsprozent in destilliertem Wasser ist. Das vereinigte Gewicht des Kolbens 36 und des ringförmigen Gewichts 48 beträgt etwa 560 Gramm (g), was einem auf die Probe 68 einwirkenden Druck von etwa 0,3 Pound pro Quadratzoll (psi) entspricht, oder etwa 20,7 Dyn/cm² (2,07 kPa), über eine Probenfläche von etwa 28,27 cm².
Wenn die Testlösung durch die Testeinrichtung beim Test fließt, wie nachstehend erläutert, liegt der Probenbehälter 30 im Wesentlichen auf einem starren Edelstahlhalterungssieb von 16 Mesh (nicht gezeigt) auf. Alternativ kann der Probenbehälter 30 auf einem Halterungsring (nicht gezeigt) aufliegen, dessen Durchmesser im Wesentlichen ebenso groß ist wie jener des Zylinders 34, so dass der Halterungsring nicht den Fluss vom Boden des Behälters einschränkt.
Um den Gelbettdurchlässigkeitstest unter Bedingungen des "freien Quellens" durchzuführen, wird der Kolben 36, mit dem dort aufsitzenden Gewicht 48, in einem leeren Probenbehälter 30 angeordnet, und wird die Höhe gemessen, unter Verwendung eines geeigneten Messgeräts, das eine Genauigkeit von 0,01 mm aufweist, mit entfernter Platte. Es ist wesentlich, die Höhe jedes Probenbehälters 30 im leeren Zustand zu messen, und zu verfolgen, welcher Kolben 36 und welches Gewicht 48 verwendet werden, wenn mehrere Testeinrichtungen eingesetzt werden. Derselbe Kolben 36 und dasselbe Gewicht 48 sollten bei der Messung eingesetzt werden, wenn die Probe 68 später bis zur Sättigung aufgequollen ist.
Die zu testende Probe wird aus Teilchen vorbereitet, die durch ein Sieb des US-Standards von 30 Mesh vorgesiebt werden, und auf einem Sieb des US-Standards von 50 Mesh gehalten werden. Dies führt dazu, dass die Testprobe Teilchen im Bereich von etwa 300 bis etwa 600 Mikrometer enthält. Die Teilchen können von Hand oder automatisch vorgesiebt werden. Weiterhin können Testproben unveränderte Teilchen sein. Etwa 0,9 Gramm der Probe werden in dem Probenbehälter 30 angeordnet, und gleichmäßig auf dem Boden des Probenbehälters ausgebreitet. Der Behälter, in welchem sich 0,9 Gramm der Probe befinden, ohne den Kolben 36 und das Gewicht 48 darin, wird dann in die Testlösung über einen Zeitraum von etwa 60 Minuten eingetaucht, um die Probe zu sättigen, und es der Probe zu ermöglichen, frei von irgendeiner einschränkenden Belastung aufzuquellen.
Am Ende dieses Zeitraums wird die Anordnung aus Kolben 36 und Gewicht 48 auf die gesättigte Probe 68 in dem Probenbehälter 30 aufgesetzt, und dann werden der Probenbehälter 30, der Kolben 36, das Gewicht 48, und die Probe 68 aus der Lösung entfernt. Die Dicke der gesättigten Probe 68 wird wiederum bestimmt, durch Messung der Höhe vom Boden des Gewichts 48 zur Oberseite des Zylinders 34, unter Verwendung desselben Dickenmessgeräts, das vorher eingesetzt wurde, unter der Voraussetzung, dass der Nullpunkt seit der ursprünglichen Höhenmessung unverändert blieb. Die Höhenmessung, die aus der Messung des leeren Probenbehälters 30, Kolbens 36, und Gewichts 48 erhalten wird, wird von der Höhenmessung subtrahiert, die nach Sättigung der Probe 68 erhalten wurde. Der sich ergebende Wert ist die Dicke oder Höhe "H" der aufgequollenen Probe.
Die Durchlässigkeitsmessung wird durch Zuführen eines Flusses der Testlösung in den Probenbehälter 30 eingeleitet, in welchem sich die gesättigte Probe 68, der Kolben 36, und das Gewicht 48 im Inneren befinden. Die Flussrate der Testlösung in den Behälter wird so eingestellt, dass eine Fluidhöhe von etwa 7,8 cm oberhalb des Bodens des Probenbehälters aufrechterhalten wird. Die Menge der Lösung, die durch die Probe 68 im Verlauf der Zeit hindurchgeht, wird gravimetrisch gemessen. Datenpunkte werden jede Sekunde über zumindest zwanzig Sekunden gesammelt, sobald sich der Fluidpegel auf einer Höhe von etwa 7,8 cm stabilisiert hat, und dort gehalten wird. Die Flussrate Q durch die aufgequollene Probe 68 wird in Einheiten von Gramm/Sekunde (g/s) durch eine lineare Anpassung der kleinsten Fehlerquadrate von Fluid bestimmt, das durch die Probe 68 hindurchgeht (in Gramm), in Abhängigkeit von der Zeit (in Sekunden).
Durchlässigkeit in cm² wird aus folgender Gleichung erhalten: K = [Q·H·μ]/[A·ρ·P]wobei K = Durchlässigkeit (cm²) ist, Q = Flussrate (g/sec) ist, H = die Höhe der Probe (cm) ist, μ = die Viskosität der Flüssigkeit (Poise) ist (annähernd ein Centipoise für die bei diesem Test verwendete Testlösung), A = Querschnittsfläche des Flusses der Flüssigkeit (cm²) ist, ρ = Flüssigkeitsdichte (g/cm³) ist (annähernd ein g/cm³ bei der Testlösung, die bei diesem Test eingesetzt wird), und P = der hydrostatische Druck (Dyn/cm²) ist (normalerweise etwa 3923 Dyn/cm²). Der hydrostatische Druck wird folgendermaßen berechnet P = ρ·g·hwobei p = die Flüssigkeitsdichte (g/cm³) ist, g = die Erdbeschleunigung ist, nominell 981 cm/sec², und h = die Fluidhöhe ist, beispielsweise 7,8 cm für den hier beschriebenen Gelbettdurchlässigkeitstest.
Es werden minimal drei Proben getestet, und die Ergebnisse gemittelt, um die Gelbettdurchlässigkeit der Probe zu bestimmen.
Test der GBP bei 0,3 psi Quelldruck:
Der hier verwendete Test für die Gelbettdurchlässigkeit (GBP) unter Belastung, ansonsten hier als GBP bei 0,3 psi bezeichnet, bestimmt die Durchlässigkeit eines aufgequollenen Bettes aus Gelteilchen (beispielsweise des höchstsaugfähigen Materials oder des saugfähigen Materials, wie diese Begriffe hier verstanden werden), unter Bedingungen, die üblicherweise als Bedingungen "unter Belastung" bezeichnet werden. Der Begriff "unter Belastung" bedeutet, dass das Quellen der Teilchen durch eine Belastung eingeschränkt wird, die im Wesentlichen verträglich mit auf die Teilchen im normalen Gebrauch einwirkenden Belastungen ist, beispielsweise beim Sitzen, Gehen, Verdrillen durch den Träger.
Spezieller ist der Test für Gelbettdurchlässigkeit unter Belastung im Wesentlichen das gleiche wie der Test für Gelbettdurchlässigkeit beim freien Quellen, der voranstehend geschildert wurde, jedoch mit folgender Ausnahme. Nachdem etwa 0,9 Gramm der Probe in dem Probenbehälter 30 angeordnet und gleichmäßig auf dem Boden des Probenbehälters ausgebreitet wurden, werden der Kolben 36 und das Gewicht 48 auf die Probe in dem Probenbehälter angeordnet, bevor der Probenbehälter (mit dem darin befindlichen Kolben und Gewicht) in die Testlösung (0,9 Gewichtsprozent NaCl-Salzlösung) über einen Zeitraum von etwa 60 Minuten eingetaucht wird. Dies führt dazu, dass eine Haltebelastung von 0,3 psi auf die Probe einwirkt, wenn die Probe gesättigt wird und quillt.
Test der mittleren Teilchen rößenverteilung
Das PSD-Testverfahren, das bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, bestimmt die Teilchengrößenverteilung eines höchstsaugfähigen Materials mittels Siebgrößenanalyse. Ein Stapel von Sieben mit Öffnungen unterschiedlicher Größe wird dazu verwendet, die Teilchengrößenverteilung einer vorgegebenen Probe zu bestimmen. So wird beispielsweise, im Prinzip, ein Teilchen, das auf einem Sieb mit Öffnungen von 600 Mikrometer festgehalten wird, so angesehen, dass es eine Teilchengröße von mehr als 600 Mikrometer aufweist. Ein Teilchen, das durch ein Sieb mit Öffnungen von 600 Mikrometer hindurchgeht, und auf einem Sieb festgehalten wird, das Öffnungen von 300 Mikrometer aufweist, wird so angesehen, dass es eine Teilchengröße zwischen 300 und 600 Mikrometer aufweist. Weiterhin wird ein Teilchen, das durch ein Sieb hindurchgeht, das Öffnungen von 300 Mikrometer aufweist, so angesehen, dass es eine Teilchengröße von weniger als 300 Mikrometer aufweist.
Die Siebe, die Öffnungen von 850, 600, 300, 90 und 45 Mikrometer aufweisen, werden in Reihenfolge der Größe der Öffnungen so angeordnet, dass die größten Öffnungen oben auf dem Stapel sind, und die kleinsten Öffnungen am Boden des Stapels. Der Stapel wird auf die Oberseite einer Wanne aufgesetzt. Eine Probe von 25 Gramm höchstsaugfähiger Teilchen wird in die Siebe mit den größten Öffnungen eingebracht. Der Siebstapel wird 10 Minuten lang geschüttelt, mit einem Ro-Tap, Modell B. mechanischen Siebrüttler, erhältlich von W.S. Tyler in Mentor, Ohio, oder einer ähnlichen Schüttelvorrichtung. Nachdem das Schütteln beendet ist, werden die auf jedem Sieb festgehaltenen, höchstsaugfähigen Teilchen entfernt, und wird deren Gewicht gemessen und aufgezeichnet. Der Prozentsatz an Teilchen, die auf jedem Sieb zurückgehalten werden, wird dadurch berechnet, dass die Gewichte der auf jedem Sieb festgehaltenen Teilchen durch das ursprüngliche Probengewicht dividiert werden. Es wird ein Minimum von vier Proben getestet, und die Ergebnisse werden gemittelt, um den Prozentsatz an Teilchen zu bestimmen, die auf jedem Sieb der Probe festgehalten werden. Der mittlere Teilchengrößendurchmesser (PS D) wird aus folgender Gleichung berechnet:
Hierbei gibt W den mittleren Gewichtsprozentsatz von Teilchen an, die auf jedem Sieb festgehalten werden, bezeichnet der Index die Öffnungsgröße jedes Siebes, und bezeichnet der Index pan die Wanne.
Zentrifugenrückhaltekapazität
Der Test der Zentrifugenrückhaltekapazität (CRC) misst die Fähigkeit von Gelteilchen (beispielsweise des oberflächenbehandelten saugfähigen Materials oder des höchstsaugfähigen Materials vor der Oberflächenbehandlung), in sich Flüssigkeit festzuhalten, nachdem es gesättigt wurde, und unter gesteuerten Bedingungen zentrifugiert wurde. Die sich ergebende Rückhaltekapazität wird als Gramm Flüssigkeit angegeben, die pro Grammgewicht der Probe zurückgehalten wird (g/g). Die zu testende Probe wird aus Teilchen hergestellt, die durch ein Sieb des US-Standards von 30 Mesh vorgesiebt werden, und auf einem Sieb des US-Standards von 50 Mesh zurückgehalten werden. Daher umfasst die Probe Teilchen mit Größen im Bereich von etwa 300 bis etwa 600 Mikrometer. Die Teilchen können von Hand oder automatisch vorgesiebt werden, und werden bis zum Test in einem abgedichteten, luftdichten Behälter aufbewahrt.
Die Rückhaltekapazität wird dadurch gemessen, dass 0,2 ± 0,005 Gramm der vorgesiebten Probe in einem wasserdurchlässigen Beutel angeordnet werden, der die Probe festhält, jedoch ermöglicht, dass eine Testlösung (0,9 Gewichtsprozent Natriumchlorid in destilliertem Wasser) frei von der Probe aufgesaugt wird. Ein Wärme abdichtbares Teebeutelmaterial, beispielsweise jenes, das von der Dexter Corporation in Windsor Locks, Connecticut, USA unter der Modellbezeichnung 1234T als Wärme abdichtbares Filterpapier erhältlich ist, arbeitet ordnungsgemäß bei den meisten Anwendungen. Der Beutel wird so hergestellt, dass eine Probe von 5 Zoll mal 3 Zoll des Beutelmaterials auf die Hälfte gefaltet wird, und eine Wärmeabdichtung von zwei der offenen Ränder durchgeführt wird, um einen rechteckigen Beutel von 2,5 Zoll mal 3 Zoll auszubilden. Die Wärmedichtungen sollten etwa 0,25 Zoll innerhalb des Randes des Materials liegen. Nachdem die Probe in dem Beutel angeordnet wurde, wird auch der verbleibende, offene Rand des Beutels Wärme abgedichtet. Auch leere Beutel werden zu Vergleichszwecken hergestellt. Drei Proben (beispielsweise gefüllte und abgedichtete Beutel) werden für den Test vorbereitet. Die gefüllten Beutel müssen innerhalb von drei Minuten nach der Herstellung getestet werden, es sei denn, sie würden sofort in einem abgedichteten Behälter angeordnet, wobei dann die gefüllten Beutel innerhalb von dreißig Minuten nach der Herstellung getestet werden müssen.
Die Beutel werden zwischen zwei mit TEFLON^® beschichteten Fiberglassieben angeordnet, die Öffnungen von 3 Zoll aufweisen (Taconic Plastics, Inc., Petersburg, N.Y.), und in eine Wanne mit der Testlösung bei 23 Grad Celsius eingetaucht, wobei sichergestellt wird, dass die Siebe heruntergehalten werden, bis die Beutel vollständig benetzt sind. Nach der Benetzung bleiben die Proben etwa 30 ± 1 Minute in der Lösung, und dann werden sie aus der Lösung entfernt, und teilweise auf eine nicht saugfähige, ebene Oberfläche aufgelegt. Für mehrere Tests sollte die Wanne geleert und mit frischer Testlösung nachgefüllt werden, nachdem 24 Beutel in der Wanne gesättigt wurden.
Die feuchten Beutel werden dann in den Korb einer geeigneten Zentrifuge eingegeben, welche die Proben einer g-Kraft von etwa 350 aussetzen kann. Eine geeignete Zentrifuge ist die LaboFuge 400 von Heraeus, die einen Wassersammelkorb aufweist, eine digitale Drehzahlanzeige, und einen bearbeiteten Ablasskorb, der dazu ausgebildet ist, die Beutelproben zu haltern und zu entleeren. Wenn mehrere Proben zentrifugiert werden, müssen die Proben an entgegengesetzten Positionen innerhalb der Zentrifuge angeordnet werden, zum Auswuchten des Korbes wenn dieser sich dreht. Die Beutel (einschließlich der feuchten, leeren Beutel) werden bei etwa 1600 Umdrehungen pro Minute (um eine angestrebte g-Kraft von etwa 350 zu erzielen) zentrifugiert, etwa 3 Minuten lang. Die Beutel werden entnommen und gewogen (W), wobei die leeren Beutel (zu Vergleichszwecken) zuerst gewogen werden, und dann jene Beutel, welche die Proben enthalten. Die Menge an Lösung, die von der Probe festgehalten wird, wobei die Lösung berücksichtigt wird, die von dem Beutel selbst zurückgehalten wird, stellt die Zentrifugenrückhaltekapazität (CRC) der Probe dar, ausgedrückt als Grammfluid pro Gramm der Probe. Spezieller wird die Rückhaltekapazität folgendermaßen bestimmt
Die drei Proben werden getestet, und die Ergebnisse werden gemittelt, um die Zentrifugenrückhaltekapazität (CRC) zu bestimmen. Die Proben werden bei 23 ± 1 Grad Celsius getestet, bei einer relativen Feuchte von 50 ± 2 Prozent.
Test der Saugfähigkeit unter Belastung (AUL bei 0,9 psi)
Der Test der Saugfähigkeit unter Belastung (AUL) misst die Fähigkeit der Gelteilchenprobe (beispielsweise des oberflächenbehandelten, saugfähigen Materials oder des höchstsaugfähigen Materials vor der Oberflächenbehandlung), eine Lösung von 0,9 Gewichtsprozent Natriumchlorid in destilliertem Wasser bei Zimmertemperatur (Testlösung) aufzusaugen, während sich das Material unter einer Belastung von 0,9 psi befindet. Eine Einrichtung 106 zur Durchführung des AUL-Tests ist in 3 gezeigt, und weist eine Bedarfssaugfähigkeitstestvorrichtung (DAT) auf, insgesamt mit 100 bezeichnet, die ähnlich dem gravimetrischen Saugfähigkeitstestsystem (GATS) ist, das von M/K Systems in Danners, Massachusetts, USA bezogen werden kann, und jenem System, das von Lichstein auf den Seiten 129-142 der INDA Technological Symposium Proceedings, March 1974 beschrieben wird.
Die Testeinrichtung weist weiterhin einen Testständer auf, der insgesamt mit 101 (4) bezeichnet ist, in welchem ein Hohlraum 102 vorgesehen ist, und eine poröse Platte 103 in dem Hohlraum sitzt, und einen zentralen, porösen Bereich mit einem Durchmesser von etwa 2,54 cm aufweist, der durch mehrere Bohrungen 104 gebildet wird, die sich durch die Platte erstrecken. Der in 4 gezeigte Hohlraum 102 weist einen Durchmesser von etwa 3,2 cm auf, und die poröse Platte 103 hat einen Durchmesser von etwa 3,1 cm, und weist sieben Bohrungen 104 auf, jeweils mit einem Durchmesser von etwa 0,3 cm. Eine der Bohrungen 104 befindet sich im Zentrum, und die übrigen sechs Bohrungen sind konzentrisch um die zentrale Bohrung herum angeordnet, wobei der Abstand vom Zentrum der zentralen Bohrung zum Zentrum jeder benachbarten Bohrung etwa ein cm beträgt.
Ein Probenbehälter zur Aufnahme einer zu testenden Probe 110 weist einen Zylinder 112 und ein Edelstahltuchsieb 114 auf, das biaxial gestreckt ist, bis es gespannt ist, und am unteren Ende des Zylinders angebracht ist. Der Zylinder 112 kann durch Bohren aus einer transparenten LEXAN-Stange oder einem entsprechenden Material hergestellt sein, oder von einem LEXAN-Rohr oder entsprechendem Material abgeschnitten sein, und weist einen Innendurchmesser von etwa einem Zoll (etwa 2,54 cm) auf. Das Edelstahltuchsieb 114 ist vorzugsweise ein Sieb von 100 Mesh.
Eine Scheibe oder ein Kolben 116 ist aus einer LEXAN-Stange, aus Plexiglas oder einem entsprechenden Material hergestellt, und weist einen solchen Durchmesser auf, dass er in den Zylinder 112 mit minimalem Wandspalt passt, jedoch noch frei gleiten kann. Die Höhe des Kolbens 116 beträgt etwa 0,8 cm, und das Gewicht des Kolbens beträgt etwa 4,4 Gramm, um eine Belastung über der Querschnittsfläche der Probe in dem Behälter von etwa 0,01 psi zu erreichen. Ein Gewicht 118 weist solche Abmessungen auf (beispielsweise mit einem Durchmesser von etwa 2,5 cm), dass es auf dem Kolben 116 aufsitzt, um die Belastung (beispielsweise zusätzlich zum Gewicht des Kolbens) der Probe zu erhöhen. So wird beispielsweise ein Gewicht von etwa 317 Gramm dazu eingesetzt, eine Belastung (beispielsweise einschließlich des Kolbengewichts) von etwa 0,9 psi über der Querschnittsfläche der Probe in dem Behälter zu erzielen.
Der Hohlraum 102, und daher die poröse Platte 103, steht in Fluidverbindung mit einem Vorratsbehälter 120, der eine Testlösung enthält (eine Natriumchloridlösung von 0,9 Gewichtsprozent in destilliertem Wasser bei Zimmertemperatur), über eine geeignete Leitung 122. Wie in 3 gezeigt, sitzt der Vorratsbehälter 120 auf einer elektrostatischen Waage 108 auf.
Eine Probe 110 aus Gelteilchen, die etwa 0,160 Gramm wiegt, wird durch Sieben der Teilchen durch ein Sieb des US-Standards von 30 Mesh hergestellt, und durch Festhalten der Teilchen auf einem Sieb des US-Standards von 50 Mesh, so dass die Probe Teilchen im Größenbereich von etwa 300 bis etwa 600 Mikrometer enthält. Die Probe wird auf einem geeigneten Wägepapier abgewogen, und dann in den Probenbehälter (mit entferntem Kolben 116) eingefüllt, so dass die Teilchen gleichmäßig verteilt werden, und über dem Sieb am Boden des Behälters liegen. Der Probenbehälter wird leicht angeklopft, um das Teilchenbett in dem Behälter einzuebnen.
Der AUL-Test wird dadurch eingeleitet, dass ein kreisförmiges Stück aus GF/A-Glasfilterpapier 124 auf die poröse Platte 103 über den dort vorgesehenen Bohrungen 104 aufgelegt wird, und sich mit der Testlösung sättigen kann, die von dem Vorratsbehälter 120 der porösen Platte über die Leitung 122 zugeführt wird. Das Papier 124 ist ausreichend größer als der Innendurchmesser des Zylinders 112, und kleiner als dessen Außendurchmesser, um einen guten Kontakt sicherzustellen, während eine Verdampfung über die Bohrungen 104 verhindert wird. Die elektrostatische Waage 108 wird zu diesem Zeitpunkt auf Null gestellt. Der Kolben 116 und das Gewicht 118 werden auf die Probe in dem Behälter aufgesetzt, und der Behälter (mit der Probe, dem Kolben und dem Gewicht darin) wird auf die Platte 103 über das gesättigte Glasfilterpapier 124 aufgesetzt, damit Testlösung von der Probe in dem Behälter über die Leitung 122, die Bohrungen 104 in der Platte 102, und das Filterpapier aufgenommen werden kann.
Die elektrostatische Waage 108 wird dazu verwendet, den Fluss von Testlösung zur Probe über einen Zeitraum von etwa 60 Minuten zu messen. Die Menge (in Gramm) der Lösung, die von der Probe nach etwa 60 Minuten aufgenommen wurde, geteilt durch das Trockengewicht der Probe (also etwa 0,160 Gramm) stellt den AUL-Wert der Probe in Gramm Flüssigkeit pro Grammgewicht der Probe dar.
Zwei Überprüfungen können durchgeführt werden, um die Exaktheit der Messung sicherzustellen. Zuerst sollte die Höhe des Kolbens 116 oberhalb des Siebs 114 am Boden des Probenbehälters, multipliziert mit der Querschnittsfläche des Kolbens, annähernd gleich der Menge an Lösung sein, die von der Probe in dem Zeitraum von 60 Minuten aufgenommen wird. Zweitens kann der Probenbehälter vorher (beispielsweise während das höchstsaugfähige Material trocken ist) und nach dem Test gewogen werden, und hierbei sollte die Gewichtsdifferenz annähernd gleich der Menge an Lösung sein, die von der Probe über den Zeitraum von 60 Minuten aufgenommen wird.
Es werden minimal drei Tests durchgeführt, und die Ergebnisse werden gemittelt, um den AUL-Wert bei 0,9 psi zu bestimmen. Die Proben werden bei 23 ± 1 Grad Celsius bei einer relati_ven Feuchte von 50 ± 2 Prozent getestet.
Test zum Simulieren der Bearbeitung des Absorptionsmittelerzegnisses
50 Gramm höchstsaugfähigen Materials werden in einen Mixer des Typs OSTERIZER^® mit 12 Geschwindigkeiten eingebracht, erhältlich von Sunbeam Products, Inc. in Boca Raton, Florida. Das höchstsaugfähige Material wird 30 Sekunden gemixt, wobei der Mixer auf "hohe Geschwindigkeit" und "Mixen" eingestellt ist.
Während die hier geschilderten Ausführungsformen der Erfindung momentan bevorzugt werden, können allerdings verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Patentansprüche angegeben, und sämtliche Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und dem Äquivalenzbereich liegen, sollen hiervon umfasst sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein höchstsaugfähiges Material ist so behandelt, dass es Beschädigungen widersteht, wenn es einem Test zum Simulieren der Verarbeitung eines saugfähigen Erzeugnisses ausgesetzt wird, der die mechanische Beschädigung simuliert, die bei momentanen, kommerziellen Windelherstellungsverfahren auftreten. Das behandelte, höchstsaugfähige Material weist eine Zentrifugenrückhaltekapazität von etwa 15 Gramm oder mehr für Natriumchlorid von 0,9 Gewichtsprozent auf, pro Gramm des höchstsaugfähigen Materials, und eine Gelbettdurchlässigkeit (GBP) bei einem Quelldruck von 0 psi auf vorgesiebten Teilchen von etwa 200 (× 10^–9 cm²) oder mehr. Nachdem mit dem behandelten, höchstsaugfähigen Material der Test zum Simulieren der Verarbeitung eines saugfähigen Erzeugnisses durchgeführt wurde, kann das behandelte, höchstsaugfähige Material eine minimale Verringerung der GBP von vorgesiebten oder ungesiebten Teilchen bei 0 psi oder 0,3 psi Quelldruck aufweisen, und kann möglicherweise eine minimale Verringerung des mittleren Teilchendurchmessers (PSD) aufweisen. Das höchstsaugfähige Material kann dadurch behandelt werden, dass eine wässerige Lösung eines hydrophilen, weichen Polymers dem höchstsaugfähigen Material hinzugefügt wird, das höchstsaugfähige Material mit der wässerigen Lösung gemischt wird, und das höchstsaugfähige Material getrocknet wird.

Claims

Höchstsaugfähiges Material, bei welchem vorgesehen sind: ein höchstsaugfähiges Material, das mit einer nicht-teilchenförmigen Lösung oder einem saugfähigen, teilchenförmigen Material behandelt ist, um einer Beschädigung zu widerstehen, wenn es einem Test zum Simulieren der Bearbeitung eines saugfähigen Erzeugnisses unterzogen wird; wobei das behandelte, höchstsaugfähige Material eine Zentrifugenrückhaltekapazität von etwa 15 Gramm oder mehr einer wässerigen Lösung von 0,9 Gewichtsprozent Natriumchlorid pro Gramm des behandelten, höchstsaugfähigen Materials aufweist, und eine Gelbettdurchlässigkeit (GBP) bei einem Quelldruck von 0 psi auf vorgesiebten Teilchen von 300 bis 600 Mikrometer von etwa 200 (× 10^–9 cm²) oder mehr, bevor mit dem behandelten, höchstsaugfähigen Material der Test zum Simulieren der Verarbeitung des saugfähigen Erzeugnisses durchgeführt wird; und nach Durchführung des Tests zum Simulieren der Verarbeitung des saugfähigen Erzeugnisses mit dem behandelten, höchstsaugfähigen Material das behandelte, höchstsaugfähige Material zumindest eine Eigenschaft aufweist, die ausgewählt ist aus jener Gruppe, die besteht aus: (1) einer Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0 psi auf vorgesiebten Teilchen von etwa 20 oder weniger; (2) einer Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0,3 psi auf vorgesiebten Teilchen von etwa 50 % oder weniger; (3) einer Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0 psi auf ungesiebten Teilchen von etwa 50 % oder weniger; (4) einer Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0,3 psi auf ungesiebten Teilchen von etwa 60 % oder weniger; und (5) einer Verringerung der mittleren Teilchengröße von etwa 20 % oder weniger.
Höchstsaugfähiges Material nach Anspruch 1, bei welchem, nachdem mit dem behandelten, höchstsaugfähigen Material der Test zum Simulieren der Verarbeitung des saugfähigen Erzeugnisses durchgeführt wurde, das behandelte höchstsaugfähige Material zumindest zwei Eigenschaften aufweist, oder zumindest drei Eigenschaften, oder zumindest vier Eigenschaften, ausgewählt aus jener Gruppe, die besteht aus: (1) einer Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0 psi auf vorgesiebten Teilchen von etwa 20 oder weniger; (2) einer Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0,3 psi auf vorgesiebten Teilchen von etwa 50 % oder weniger; (3) einer Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0 psi auf ungesiebten Teilchen von etwa 50 % oder weniger; (4) einer Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0,3 psi auf ungesiebten Teilchen von etwa 60 % oder weniger; und (5) einer Verringerung der mittleren Teilchengröße von etwa 20 % oder weniger.
Höchstsaugfähiges Material nach Anspruch 1 oder 2, wobei das höchstsaugfähige Material einen vernetzten Polyelektrolyten aufweist, der zumindest eines aus der Gruppe aufweist, die aus anionischen Polymeren, kationischen Polymeren und Kombinationen hieraus besteht.
Höchstsaugfähiges Material nach Anspruch 3, bei welchem die anionischen Polymere Funktionsgruppen aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus Carboxid, Sulfonat, Sulfat, Sulfit, Phosphat, und Kombinationen hieraus.
Höchstsaugfähiges Material nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem die anionischen Polymere aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus Salzen von Polyacrylsäure, Polyacrylamidomethylpropansulfonsäure, Polyvinylessigsäure, Polyvinylphosphonsäure, Polyvinylsulfonsäure, Isobutylen-Maleinanhydrid-Copolymer, Carboxymethylzellulose, Alginsäure, Karragenan, Polyaspatinsäure, Polyglutaminsäure, und Copolymere und Mischungen hieraus.
Höchstsaugfähiges Material nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welchem die kationischen Polymere Funktionsgruppen aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus primären, sekundären und tertiären Aminen, Iminen, Amiden, quaternärem Ammonium, und Kombinationen hieraus.
Höchstsaugfähiges Material nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei welchem die kationischen Polymere aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus Salzen von Polyvinylamiden, Polydiallyldimethylammoniumhydroxid, Polyacrylamidopropyltrimethylammoniumhydroxid, Polyaminopropanolvinylether, Polyallylamin, Chitosan, Polysin, Polyglutamin, und Copolymeren oder Mischungen hieraus.
Höchstsaugfähiges Material nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welchem das höchstsaugfähige Material mit etwa 10 % bis etwa 1000 % einer wässerigen Lösung eines hydrophilen, weichen Polymers bezogen auf das Gewicht des höchstsaugfähigen Materials behandelt ist, wobei das hydrophile, weiche Polymer eine Glasübergangstemperatur von etwa 20 Grad Celsius oder weniger aufweist.
Höchstsaugfähiges Material nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welchem das behandelte höchstsaugfähige Material einen GBP-Wert bei einem Quelldruck von 0 psi auf vorgesiebten Teilchen von 300 bis 600 Mikrometer von etwa 800 (× 10^–9 cm²) oder mehr aufweist, bevor mit dem behandelten, höchstsaugfähigen Material der Test zum Simulieren der Bearbeitung des saugfähigen Erzeugnisses durchgeführt wird.
Höchstsaugfähiges Material nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welchem das behandelte, höchstsaugfähige Material einen GBP-Wert bei einem Quelldruck von 0,3 psi auf vorgesiebte Teilchen von 300 bis 600 Mikrometer von etwa 100 (× 10^–9 cm²) oder mehr aufweist, oder von etwa 200 (× 10^–9 cm²) oder mehr, und eine Zentrifugenrückhaltekapazität von etwa 25 Gramm oder mehr für eine wässerige Natriumchloridlösung von 0,9 Gewichtsprozent pro Gramm des behandelten, höchstsaugfähigen Materials, bevor mit dem behandelten, höchstsaugfähigen Material der Test zum Simulieren der Verarbeitung des saugfähigen Erzeugnisses durchgeführt wird.
Höchstsaugfähiges Material nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welchem, nachdem mit dem behandelten, höchstsaugfähigen Material der Test zum Simulieren der Verarbeitung des saugfähigen Erzeugnisses durchgeführt wurde, das behandelte, höchstsaugfähige Material eine Verringerung des GBP-Wertes bei einem Quelldruck von 0,3 psi auf ungesiebten Teilchen von etwa 40 % oder weniger aufweist, oder von etwa 30 % oder weniger, oder von etwa 10 % oder weniger.
Höchstsaugfähiges Material nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welchem das behandelte, höchstsaugfähige Material eine Zentrifugenrückhaltekapazität von etwa 20 Gramm oder mehr aufweist, oder etwa 25 Gramm oder mehr, für eine wässerige Lösung von 0,9 Gewichtsprozent Natriumchlorid pro Gramm des behandelten, höchstsaugfähigen Materials, bevor mit dem behandelten, höchstsaugfähigen Material der Test zum Simulieren der Verarbeitung des saugfähigen Erzeugnisses durchgeführt wurde.
Saugfähiges Material oder saugfähiger Gegenstand, das bzw. der das höchstsaugfähige Material nach einem der voranstehenden Ansprüche aufweist.
Saugfähiges Material oder saugfähiger Gegenstand nach Anspruch 13, mit einer saugfähigen Schicht, die zumindest einen Bereich aufweist, der höchstsaugfähiges Material mit einer Konzentration von etwa 10 höchstsaugfähigen Materials oder mehr enthält, auf Grundlage des Gesamtgewichts der saugfähigen Schicht.
Verfahren zur Herstellung des höchstsaugfähigen Materials nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten: Hinzufügen einer wässerigen Lösung eines hydrophilen, weichen Polymers zu einem höchstsaugfähigen Material, wobei das hydrophile, weiche Polymer eine Glasübergangstemperatur von etwa 20 Grad Celsius oder weniger aufweist; Mischen der wässerigen Lösung und des höchstsaugfähigen Materials; und zumindest teilweises Trocknen des höchstsaugfähigen Materials.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei zwischen etwa 10 und etwa 1000 Gewichtsprozent wässerige Lösung des höchstsaugfähigen Materials hinzugefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei welchem die wässerige Lösung aus dem hydrophilen, weichen Polymer das hydrophile, weiche Polymer mit etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent der Lösung enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, mit Trocknen des höchstsaugfähigen Materials bei einer Temperatur zwischen etwa 20 und etwa 150 Grad Celsius.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, mit den weiteren Schritten des Filterns des höchstsaugfähigen Materials und Abtrennen zumindest einiger zusammengeklumpter Teilchen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei weiterhin das höchstsaugfähige Material in einen saugfähigen Gegenstand nach dem Trocknen des höchstsaugfähigen Materials eingebracht wird.