DE112012002516T5

DE112012002516T5 - Absorptionsartikel mit verbesserten Absorptionseigenschaften

Info

Publication number: DE112012002516T5
Application number: DE112012002516.4T
Authority: DE
Inventors: Maike Thomann; Bruno Johannes Ehrnsperger; Marc Jennewein; Marion Michnacs; Andrea Peri
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2014-02-27
Also published as: SG195102A1; US20150080822A1; CA2839714C; US9345624B2; CN103619291A; US20160228307A1; MX345443B; GB2505824B; ZA201400354B; US10028867B2; RU2573299C2; CL2013003594A1; CA2839714A1; WO2012174026A1; US8921641B2; MX2013014784A; JP2017099937A; BR112013032158A2; RU2013156990A; EP2535027B1

Abstract

Absorptionsartikel, wie eine Einwegwindel, ein Übungshöschen und Inkontinenzunterwäsche für Erwachsene, der Superabsorberpolymerteilchen umfasst, die Körperausscheidungen absorbieren und einbehalten können, und der verbesserte Absorptionseigenschaften und daher weniger Austritt aufweist, insbesondere beim ersten Schwall, d. h. wenn der Artikel beginnt, benetzt zu werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Absorptionsartikel, wie Einwegwindeln, Übungshöschen und Inkontinenzunterwäsche für Erwachsene, die Superabsorberpolymerteilchen umfassen.
HINTERGRUND
Absorptionsartikel, wie Einwegwindeln, Übungshöschen und Inkontinenzunterwäsche für Erwachsene, absorbieren Körperausscheidungen und halten diese fest. Viele Absorptionsartikel, wie Windeln, enthalten Superabsorberpolymermaterial. Superabsorberpolymere sind in der Regel in dem Kern des Absorptionsartikels in der Form von Teilchen vorhanden. Superabsorberpolymerteilchen sind in der Lage, Flüssigkeit zu absorbieren und zu quellen, wenn sie in Kontakt mit flüssigen Ausscheidungen treten. Es hat sich jedoch in der Vergangenheit gezeigt, dass nicht alle Kategorien von Superabsorberpolymerteilchen zum Gebrauch in einem Absorptionsartikel gleichermaßen geeignet sind.
Es ist bekannt, dass, um Absorptionsartikel mit Superabsorberpolymerteilchen zu bekommen, die gute Absorptions- und Einbehaltungsfunktionen aufweisen, die Superabsorberpolymerteilchen bestimmte technische Anforderungen erfüllen müssen.
Die Superabsorberpolymerteilchen müssen zunächst in der Lage sein, die flüssigen Ausscheidungen schnell zu absorbieren. Die Absorptionsgeschwindigkeit von Superabsorberpolymerteilchen wurde im Stand der Technik generell durch Messen der Freiquellgeschwindigkeit (FSR) der Teilchen bestimmt.
Zusätzlich zu einer hohen Absorptionsgeschwindigkeit sollten die im Kern vorhandenen Superabsorberpolymerteilchen auch stark flüssigkeitsdurchlässig sein. Eine schlechte Durchlässigkeit der Superabsorberpolymerteilchen kann Austritt aus dem Absorptionsartikel aufgrund von Gelblockierung hervorrufen. Gelblockierung kann im Absorptionskern auftreten, wenn quellende Superabsorberpolymerteilchen die Hohlräume zwischen den Teilchen blockieren. In einem solchen Fall können die flüssigen Ausscheidungen darunter liegende Schichten von Superabsorberpolymerteilchen, die im Kern angeordnet sind, nicht oder nur sehr langsam erreichen. Die flüssigen Ausscheidungen bleiben auf der Oberfläche des Absorptionskerns und können daher aus der Windel austreten.
Die Durchlässigkeit der Superabsorberpolymerteilchen wurde im Stand der Technik in der Regel durch Messen der Salzlösungsfluss-Leitfähigkeit (SFC) der Teilchen bestimmt. Dieser Parameter wird im Gleichgewicht gemessen, d. h. die Messung erfolgt an einem vollständig vorgequollenen Gelbett von Superabsorberpolymerteilchen.
Jedoch haben die Erfinder nun überraschend herausgefunden, dass Superabsorberpolymerteilchen mit hohem FSR- und hohem SFC-Wert nicht automatisch schnelle Aufnahmezeiten von flüssigen Ausscheidungen in den Absorptionsartikel aufweisen, insbesondere beim ersten Schwall, d. h. wenn die trockenen Superabsorberpolymerteilchen erstmals in Kontakt mit der Flüssigkeit kommen.
Die vorliegende Erfindung stellt daher einen Absorptionsartikel mit verbesserten Absorptionseigenschaften und somit reduziertem Austritt bereit, insbesondere beim ersten Schwall, d. h. wenn der Artikel beginnt, nass zu werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Absorptionsartikel, der einen Absorptionskern umfasst. Der Absorptionsartikel ist in drei Abschnitte unterteilt: einen Vorderabschnitt, einen Hinterabschnitt und einen Schrittabschnitt, der zwischen dem Vorderabschnitt und dem Hinterabschnitt angeordnet ist. Der Absorptionskern weist eine Trockendicke am Schrittpunkt des Artikels von 0,2 bis 5 mm auf. Der Absorptionskern umfasst zu mindestens 90% Superabsorberpolymerteilchen. Die Superabsorberpolymerteilchen, die in dem Absorptionskern im Vorderabschnitt oder dem Schrittabschnitt des Artikels oder im gesamten Absorptionskern enthalten sind, benötigen eine Zeit zum Erreichen einer Aufnahme von 20 g/g (T20) von weniger als 240 s, wie gemäß dem K(t)-Testverfahren gemessen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht einer Windel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht der in 1 dargestellten Windel entlang der Schnittlinie 2-2 von 1.
3 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Absorptionskernschicht gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
4 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Absorptionskernschicht gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung.
5a ist eine Teilschnittansicht eines Absorptionskerns, der eine Kombination der ersten und der zweiten Absorptionskernschicht, die in 3 und 4 dargestellt sind, umfasst.
5b ist eine Teilschnittansicht eines Absorptionskerns, der eine Kombination der ersten und der zweiten Absorptionskernschicht, die in 3 und 4 dargestellt sind, umfasst.
6 ist eine schematische Darstellung eines Rheometers.
7 ist eine Teilquerschnittsseitenansicht eines geeigneten Durchlässigkeitsmesssystems zum Durchführen des Tests zur Messung der dynamischen effektiven Durchlässigkeit und der Aufnahmekinetik.
8 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Kolben/Zylinder-Anordnung zum Gebrauch beim Durchführen des Tests zur Messung der dynamischen effektiven Durchlässigkeit und der Aufnahmekinetik.
9 ist eine Draufsicht eines Kolbenkopfes, der zum Gebrauch in der in 8 dargestellten Kolben/Zylinder-Anordnung geeignet ist.
10 ist eine Teilquerschnittsseitenansicht eines geeigneten Durchlässigkeitsmesssystems zum Durchführen des Tests zur Messung der Urindurchlässigkeit.
11 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Kolben/Zylinder-Anordnung zum Gebrauch beim Durchführen des Tests zur Messung der Urindurchlässigkeit.
12 ist eine Draufsicht eines Kolbenkopfes, der zum Gebrauch in der in 11 dargestellten Kolben/Zylinder-Anordnung geeignet ist.
13 ist eine Querschnittsseitenansicht der Kolben/Zylinder-Anordnung von 11, die für die Quellphase auf einer Glasfilterplatte angeordnet ist.
14 ist eine Querschnittsansicht eines geeigneten Flachaufnahme-Messsystens zum Durchführen des Flachaufnahmetests.
15A ist eine Grafik, die die Aufnahme in g/g als Funktion der Zeit für die Vergleichsbeispiele 1 und 2 und Beispiel 1, wie gemäß dem K(t)-Testverfahren gemessen, darstellt.
15B ist eine Grafik, die die Aufnahme in g/g als Funktion der Zeit für die Vergleichsbeispiele 1 und 2 und Beispiel 2, wie gemäß dem K(t)-Testverfahren gemessen, darstellt
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
„Absorptionsartikel”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf Vorrichtungen, die Körperausscheidungen absorbieren und einbehalten, und bezieht sich spezieller auf Vorrichtungen, die an dem oder in der Nähe des Körpers des Trägers angeordnet werden, um die verschiedenen Ausscheidungen aus dem Körper zu absorbieren und einzubehalten. Zu Absorptionsartikeln gehören Windeln, Übungshöschen, Inkontinenzunterwäsche für Erwachsene, Damenhygieneprodukte und dergleichen. Wie hier verwendet, schließt der Begriff „Körperflüssigkeiten” oder „Körperausscheidungen”, ohne darauf beschränkt zu sein, Urin, Blut, Vaginalausscheidungen, Muttermilch, Schweiß und Fäkalmaterial ein. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Absorptionsartikel eine Windel oder ein Übungshöschen.
„Absorptionskern”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf eine Struktur, die zwischen einer Oberschicht und einer Unterschicht eines Absorptionsartikels zum Absorbieren und Einbehalten von Flüssigkeit, die vom Absorptionsartikel empfangen wird, angeordnet ist. Diese Struktur kann eine oder mehrere Substratschichten, Superabsorberpolymerteilchen, die auf der einen oder den mehreren Substratschichten angeordnet sind, und eine thermoplastische Zusammensetzung, die in der Regel auf den Superabsorberpolymerteilchen angeordnet ist, umfassen. In der Regel ist die thermoplastische Zusammensetzung ein thermoplastisches Klebstoffmaterial. In einer Ausführungsform bildet das thermoplastische Klebstoffmaterial eine Faserschicht, die mindestens teilweise in Kontakt mit den Superabsorberpolymerteilchen auf der einen oder den mehreren Substratschichten ist und teilweise in Kontakt mit der einen oder den mehreren Substratschichten ist. In einer Ausführungsform könnten Hilfsklebstoffe auf der einen oder den mehreren Substratschichten angelagert werden, bevor die Superabsorberpolymerteilchen aufgetragen werden, um die Adhäsion der Superabsorberpolymerteilchen und/oder des thermoplastischen Klebstoffmaterials an der bzw. den jeweiligen Substratschichten zu verbessern. Der Absorptionskern kann auch eine oder mehrere Deckschichten aufweisen, so dass die Superabsorberpolymerteilchen zwischen der einen oder den mehreren Substratschichten und der einen oder den mehreren Deckschichten enthalten ist. Die eine oder die mehreren Substratschichten und die Deckschicht(en) können einen Vliesstoff umfassen oder daraus bestehen. Der Absorptionskern kann ferner Geruchsbekämpfungsverbindungen umfassen.
In den Ausführungsformen, wobei der Absorptionsartikel zusätzlich zu dem Absorptionskern eine Oberschicht und/oder eine Unterschicht und/oder ein Aufnahmesystem umfasst, weist der Absorptionskern nicht die Oberschicht, die Unterschicht und/oder das Aufnahmesystem auf.
In einigen Ausführungsformen besteht der Absorptionskern im Wesentlichen aus der einen oder den mehreren Substratschichten, den Superabsorberpolymerteilchen, der thermoplastischen Zusammensetzung, wahlweise dem Hilfsklebstoff, wahlweise der bzw. den Deckschicht(en) und wahlweise Geruchsbekämpfungsverbindungen.
„Schrittpunkt”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf den Punkt des Artikels, der sich in der Mitte des Absorptionsartikels am Schnittpunkt der Längsachse und der Querachse des Artikels befindet. Für den Zweck der Erfindung sollte es sich verstehen, dass sich der Schrittpunkt des Artikels nicht unbedingt in der Mitte des Absorptionskerns, nämlich am Schnittpunkt der Längsachse und der Querachse des Absorptionskerns befindet, insbesondere wenn der Absorptionskern nicht an der Querachse des Artikels zentriert ist, d. h. wenn der Absorptionskern zur Vorder- und/oder Rückseite des Artikels verschoben ist.
„Luftfilz” bzw. „Airfelt”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf zerkleinerten Holzzellstoff, bei dem es sich um eine Art von Cellulosefaser handelt.
„Superabsorberpolymerteilchen”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf vernetzte Polymermaterialien, die zu mindestens dem 10-fachen ihres Gewichts eine wässrige 0,9%-ige Salzlösung absorbieren können, wie mit dem Zentrifugenretentionskapazitätstest (EDANA WSP 241.2-05) gemessen. Die Superabsorberpolymerteilchen sind in Teilchenform, so dass sie im trockenen Zustand fließfähig sind. Einige Superabsorberpolymerteilchen der vorliegenden Erfindung sind aus Poly(meth)acrylsäurepolymeren hergestellt. Jedoch sind z. B. stärkebasierte Superabsorberpolymerteilchen ebenfalls innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung eingeschlossen
„Thermoplastisches Klebstoffmaterial”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf eine Polymerzusammensetzung, aus der Fasern gebildet und auf die Superabsorberpolymerteilchen aufgetragen werden können, um die Superabsorberpolymerteilchen sowohl im trockenen als auch im nassen Zustand zu immobilisieren. Das thermoplastische Klebstoffmaterial der vorliegenden Erfindung bildet vorzugsweise ein faseriges Netzwerk über den Superabsorberpolymerteilchen.
„Vorderabschnitt” und „Hinterabschnitt”, wie hierin verwendet, beziehen sich auf den vorderen und den hinteren Taillenbereich des Absorptionsartikels. Die Länge sowohl des Vorderabschnitts als auch des Hinterabschnitts beträgt ein Drittel der Gesamtlänge des Artikels, ausgehend vom vorderen bzw. hinteren Taillenrand. Bei Ausführungsformen, wobei der vordere und/oder hintere Taillenrand nicht als gerade Linie parallel zur Querachse des Absorptionsartikels konfiguriert sind, wird die Länge des Absorptionsartikels an oder parallel zu der Längsachse ausgehend von dem Punkt des vorderen Taillenrands, der am nächsten an der Querachse liegt, und endend an dem Punkt des hinteren Taillenrands, der am nächsten an der Querachse liegt, bestimmt.
„Schrittabschnitt”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf den Bereich des Artikels, der sich in der Mitte des Artikels zwischen dem Vorder- und dem Hinterabschnitt des Artikels befindet. Die Länge des Schrittabschnitts beträgt ein dritte der Gesamtlänge des Artikels.
Ein „Vliesstoff”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf ein Folien-, Bahnen- oder Mattenprodukt aus richtungsmäßig oder zufällig ausgerichteten Fasern, die durch Reibung und/oder Kohäsion und/oder Adhäsion aneinander gebunden sind, und schließt Papier und Produkte, die gewebt, gestrickt, getuftet, durch Stiche unter Verwendung von Bindegarnen oder -fäden verbunden, oder durch Nassmahlen gefilzt sind, aus, ob nun zusätzlich genadelt oder nicht. Die Fasern können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein und können gestapelte oder kontinuierliche Filamente sein oder in situ hergestellt werden. Im Handel erhältliche Fasern besitzen Durchmesser im Bereich von weniger als etwa 0,001 mm bis mehr als etwa 0,2 mm und liegen in mehreren verschiedenen Formen vor: kurzen Fasern (bekannt als Stapel- oder Schnittfasern), Endloseinzelfasern (Fäden oder Monofilamenten), unverdrehten Bündeln von Endlosfäden (Werg) und verdrehten Bündeln von Endlosfäden (Garn). Vliesstoffe können anhand vieler Verfahren hergestellt werden, wie Schmelzblasen, Schmelzspinnen, Lösungsmittelspinnen, Elektrospinnen und Kardieren. Das Basisgewicht der Vliesstoffe wird üblicherweise in Gramm pro Quadratmeter ausgedrückt.
„Befestigt”, wie hierin verwendet, bezieht sich auf Konfigurationen, wobei ein erstes Element direkt an einem anderen Element angebracht wird, indem das erste Element direkt an einem zweiten Element befestigt wird, oder wobei ein erstes Element indirekt an einem zweiten Element angebracht wird, indem das erste Element an einem oder mehreren dritten Zwischenelementen befestigt wird, die wiederum an dem zweiten Element befestigt werden. Das Befestigungsmittel kann Klebstoffbindungen, Heißverklebungen, Druckbindungen, Ultraschallbindungen, dynamisch-mechanische Bindungen oder jedes andere geeignete Befestigungsmittel oder Kombinationen dieser Befestigungsmittel, wie sie in der Technik bekannt sind, umfassen.
1 ist eine Draufsicht eines Absorptionsartikels 10 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Absorptionsartikel 10 ist in seinem flach ausgebreiteten, nicht zusammengezogenen Zustand (d. h. ohne elastisch induzierte Kontraktion) dargestellt, und Abschnitte des Absorptionsartikels 10 sind weggeschnitten, um die darunter liegende Struktur der Windel 10 deutlicher zu zeigen. Ein Abschnitt des Absorptionsartikels 10, der einen Träger berührt, weist zum Betrachter in 1. Der Absorptionsartikel 10 umfasst generell eine Grundeinheit 12 und einen Absorptionskern 14, der in der Grundeinheit 12 angeordnet ist.
Die Grundeinheit 12 des Absorptionsartikels 10 in 1 kann den Hauptkörper des Absorptionsartikels 10 umfassen. Die Grundeinheit 12 der Windel kann eine Außenabdeckung 16 einschließlich einer Oberschicht 18, die flüssigkeitsdurchlässig sein kann, und/oder einer Unterschicht 20, die flüssigkeitsundurchlässig sein kann, umfassen. Der Absorptionskern 14 kann zwischen der Oberschicht 18 und der Unterschicht 20 eingeschlossen sein. Die Grundeinheit 12 kann außerdem Seitenfelder 22, elastisch gemachte Beinbündchen 24 und ein elastisches Taillenelement 26 enthalten.
Das Beinbündchen 24 und das elastische Taillenelement 26 können üblicherweise jeweils elastische Elemente 28 aufweisen. Ein Endabschnitt des Absorptionsartikels 10 ist als Vorderabschnitt 30 konfiguriert, und der andere Endabschnitt ist als Hinterabschnitt 32 des Absorptionsartikels 10 konfiguriert. Der Zwischenabschnitt des Absorptionsartikels 10 ist als Schrittabschnitt 34 konfiguriert, der in Längsrichtung zwischen dem Vorder- und dem Hinterabschnitt 30 und 32 verläuft.
Der Absorptionsartikel 10 ist in 1 mit seiner Längsachse 36 und seiner Querachse 38 dargestellt. Der Umfang 40 des Absorptionsartikels 10 wird durch die Außenränder des Absorptionsartikels 10 definiert, wobei die Längsränder 42 generell parallel zu der Längsachse 36 des Absorptionsartikels 10 verlaufen und der vordere und der hintere Taillenrand 43 und 44 zwischen den Längsrändern 42 generell parallel zur Querachse 38 des Absorptionsartikels 10 verlaufen. Die Grundeinheit 12 kann auch ein Befestigungssystem umfassen, das mindestens ein Befestigungselement 46 und mindestens einen Anlegebereich 48 aufweisen kann.
Der Absorptionsartikel 10 kann auch solche anderen Elemente aufweisen, wie sie in der Technik bekannt sind, einschließlich vorderen und hinteren Flügelfeldern, Taillenverschlusselementen, Elastikteilen und dergleichen, um bessere Passform, Einbehaltung und ästhetische Eigenschaften bereitzustellen. Solche zusätzlichen Merkmale sind in der Technik gut bekannt und sind z. B. in US-Patent Nr. 3,860,003 und US-Patent Nr. 5,151,092 beschrieben.
Um den Absorptionsartikel 10 an Ort und Stelle am Träger zu halten, kann mindestens ein Abschnitt des Vorderabschnitts 30 mit dem Befestigungselement 46 an mindestens einem Abschnitt des Hinterabschnitts 32 befestigt werden, um Beinöffnung(en) und eine Artikeltaille zu bilden. Bei Befestigung trägt das Befestigungssystem eine Zuglast um die Artikeltaille herum. Das Befestigungssystem kann es einem Artikelbenutzer ermöglichen, ein Element des Befestigungssystems, wie das Befestigungselement 46, zu halten und den Vorderabschnitt 30 mit dem Hinterabschnitt 32 an mindestens zwei Stellen zu verbinden. Dies kann durch Manipulation der Bindungsstärken zwischen den Befestigungseinrichtungselementen erreicht werden.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen kann der Absorptionsartikel 10 mit einem wiederverschließbaren Befestigungssystem versehen sein oder kann als Alternative in der Form einer Höschenwindel bereitgestellt werden. Wenn der Absorptionsartikel eine Windel ist, kann er ein wiederverschließbares Befestigungssystem umfassen, das an die Grundeinheit angefügt ist, um die Windel am Träger zu befestigen. Wenn der Absorptionsartikel eine Höschenwindel ist, kann der Artikel mindestens zwei Seitenfelder umfassen, die miteinander verbunden sind, um ein Höschen zu bilden.
Der Absorptionskern
Der Absorptionskern umfasst zu mindestens 90 Gew.-% Superabsorberpolymerteilchen, bezogen auf das Gewicht des Kerns, ausschließlich des Gewichts jeglicher Vliesbahn, wie Substratschichten und Deckschichten, die der Absorptionskern umfassen kann.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Absorptionskern zu mindestens 95 Gew.-% Superabsorberpolymerteilchen.
In einigen mehr bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Absorptionskern zu mindestens 98 Gew.-% Superabsorberpolymerteilchen.
In einigen noch mehr bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Absorptionskern zu mindestens 99 Gew.-% Superabsorberpolymerteilchen.
Diese Ausführungsformen sind besonders bevorzugt, da Absorptionsartikel, die einen hohen Prozentsatz an Superabsorberpolymerteilchen umfassen, in der Regel eine geringere Trockendicke aufweisen als herkömmliche Absorptionsartikel mit einer höheren Menge an herkömmlichen Absorptionsmaterialien, wie Luftfilz und dergleichen, zusätzlich zu den Superabsorberpolymerteilchen. Die geringere Dicke hilft, die Passform und den Komfort zu verbessern, wenn der Artikel am Träger angelegt ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Absorptionskern eine durchschnittliche Menge an Superabsorberpolymerteilchen pro Fläche von 50 bis 2200 g/m² oder 100 bis 1500 g/m² oder 200 bis 1000 g/m².
In einigen Ausführungsformen umfasst der Absorptionskern eine durchschnittliche Menge an Superabsorberpolymerteilchen pro Fläche von 100 bis 1500 g/m² oder 150 bis 1000 g/m² oder 200 bis 900 g/m² oder 400 bis 700 g/m² im Schrittabschnitt des Artikels. Der Absorptionsartikel umfasst eine ausreichende Menge an Superabsorberpolymerteilchen, um gute Absorptionseigenschaften aufzuweisen, außerdem ist er dünn genug, um Passform und Komfort für den Träger bereitzustellen. Jedoch sind auch Superabsorberpolymerteilchen im Vorder- und Hinterabschnitt vorhanden, obwohl die Menge insbesondere im Hinterabschnitt gering (oder sogar null) sein kann. In einigen Ausführungsformen umfasst der Absorptionskern eine durchschnittliche Menge an Superabsorberpolymerteilchen pro Oberfläche von weniger als 300 g/m² oder weniger als 200 g/m², als Alternative von 25 bis 300 g/m² oder 50 bis 200 g/m² oder 50 bis 100 g/m² im Hinterabschnitt des Artikels.
In einigen Ausführungsformen kann der Absorptionskern ferner geringe Mengen eines anderen Absorptionsmaterials als Superabsorberpolymerteilchen umfassen, z. B. Luftfilz.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Absorptionskern in der Regel zu weniger als 5 Gew.-% Luftfilz, als Alternative weniger als 2 Gew.-% und ist als Alternative luftfilzfrei.
Der Absorptionskern weist eine Trockendicke am Schrittpunkt des Artikels von weniger als 10 mm, vorzugsweise weniger als 5 mm, mehr bevorzugt weniger als 3 mm, noch mehr bevorzugt weniger als 1,5 mm, als Alternative von 0,1 bis 10 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 5 mm, mehr bevorzugt von 0,3 bis 3 mm, noch mehr bevorzugt von 0,5 bis 1,5 mm auf, wie gemäß dem nachstehend dargelegten Testverfahren gemessen. Der Absorptionskern ist somit ausreichend dünn im Vergleich zu herkömmlichen luftfilzhaltigen Absorptionskernen. Dadurch werden Passform und Komfort wesentlich verbessert.
Die Superabsorberpolymerteilchen
Die für die vorliegende Erfindung geeigneten Superabsorberpolymerteilchen können zahlreiche Formen aufweisen. Der Begriff „Teilchen” bezieht sich auf Granalien, Fasern, Flocken, Kügelchen, Pulver, Plättchen und andere Formen und Gestalten, die Fachleuten von Superabsorberpolymerteilchen bekannt sind. In einigen Ausführungsformen können die Superabsorberpolymerteilchen in der Form von Fasern, d. h. länglichen, nicht kreisförmigen Superabsorberpolymerteilchen vorliegen. In diesen Ausführungsformen haben die Superabsorberpolymerteilchenfasern eine kleinere Abmessung (d. h. Durchmesser der Faser) von weniger als ungefähr 1 mm, in der Regel weniger als ungefähr 500 μm und als Alternative weniger als 250 μm bis hinunter auf 50 μm. Die Länge der Fasern beträgt vorzugsweise ungefähr 3 mm bis ungefähr 100 mm. Die Fasern können auch in der Form eines langen Fadens, der gewebt sein kann, vorliegen.
Alternativ sind in einigen bevorzugten Ausführungsformen Superabsorberpolymerteilchen der vorliegenden Erfindung kugelförmige Teilchen. Gemäß der vorliegenden Erfindung und im Gegensatz zu Fasern haben „kugelförmige Teilchen” eine längste und eine kürzeste Abmessung mit einem Teilchenverhältnis von längster zu kürzester Teilchenabmessung im Bereich von 1–5, wobei ein Wert von 1 einem perfekt kugelförmigen Teilchen gleichkäme und 5 eine gewisse Abweichung von einem solchen kugelförmigen Teilchen zuließe. In solchen Ausführungsformen können die Superabsorberpolymerteilchen eine Teilchengröße von weniger als 850 μm oder von 50 bis 850 μm, als Alternative von 100 bis 500 μm und als Alternative von 150 bis 300 um aufweisen, wie gemäß EDANA-Methode WSP 220.2-05 gemessen. Superabsorberpolymerteilchen mit einer relativ geringen Teilchengröße helfen, die Oberfläche des Absorptionsmaterials, die in Kontakt mit flüssigen Ausscheidungen ist, zu vergrößern und unterstützen deshalb eine schnelle Absorption flüssiger Ausscheidungen.
Zu den in der vorliegenden Erfindung geeigneten Superabsorberpolymerteilchen gehören eine Vielfalt von wasserunlöslichen, aber wasserquellfähigen Polymeren, die in der Lage sind, große Flüssigkeitsmengen aufzunehmen. Solche Polymermaterialien sind in der Technik allgemein bekannt.
Geeignete Superabsorberpolymerteilchen können zum Beispiel durch Umkehrphasen-Suspensionspolymerisationen, wie in US-Patent Nr. 4,340,706 und US-Patent Nr. 5,849,816 beschrieben, oder durch Spray- oder andere Gasphasen-Dispersionspolymerisationen, wie in US-Patentanmeldungen Nr. 2009/0192035, 2009/0258994 und 2010/0068520 beschrieben, hergestellt werden. In einigen Ausführungsformen können geeignete Superabsorberpolymerteilchen durch aktuelle Herstellungsverfahren aus dem Stand der Technik erzeugt werden, wie spezieller von Seite 12, Zeile 23 bis Seite 20, Zeile 27 von WO 2006/083584 beschrieben ist.
In einigen Ausführungsformen kann die Oberfläche der Superabsorberpolymerteilchen beschichtet sein. In solchen Ausführungsformen macht die Beschichtung die Oberfläche klebrig, so dass Superabsorberpolymerteilchen sich nicht bei Benetzung problemlos umordnen können (so dass sie Hohlräume nicht blockieren können).
In einigen Ausführungsformen können die Superabsorberpolymerteilchen mit einem kationischen Polymer beschichtet sein. Einige kationische Polymere können Polyamin- oder Polyiminmaterialien aufweisen, die mit mindestens einem Bestandteil, der in Körperflüssigkeiten, insbesondere in Urin enthalten ist, reaktionsfähig sind. Einige Polyaminmaterialien können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus (1) Polymeren mit primären Amingruppen (z. B. Polyvinylamin, Polyallylamin); (2) Polymeren mit sekundären Amingruppen (z. B. Polyethylenimin); und (3) Polymere mit tertiären Amingruppen (z. B. Poly-N,N-dimethylalkylamin).
Praktische Beispiele des kationischen Polymers sind zum Beispiel Polyethylenimin, ein modifiziertes, mit Epihalogenhydrin vernetztes Polyethylenimin in einem wasserlöslichen Bereich, Polyamin, ein modifiziertes Polyamidoamin, das mit Ethylenimin gepfropft ist, Polyetheramin, Polyvinylamin, Polyalkylamin, Polyamidopolyamin und Polyallylamin.
In einigen Ausführungsformen hat ein kationisches Polymer ein Molekulargewicht-Gewichtsmittel von mindestens 500, als Alternative 5.000 und als Alternative 10.000 oder mehr. Kationische Polymere mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel von mehr als 500 oder mehr sind nicht auf Polymere beschränkt, die einen einzelnen Höchstwert (einen Peak bzw. eine Spitze) in einer Molekulargewichtsanalyse durch Gelpermeationschromatographie aufweisen, und Polymere mit einem Molekulargewicht-Gewichtsmittel von 500 oder mehr können verwendet werden, selbst wenn sie einen mehrfachen Höchstwert (mehrere Peaks) aufweisen.
Eine bevorzugte Menge des kationischen Polymers liegt in einem Bereich von ungefähr 0,05 bis 20 Gewichtsteile gegenüber 100 Gewichtsteilen Superabsorberpolymerteilchen, mehr bevorzugt von ungefähr 0,3 bis 10 Gewichtsteile und am meisten bevorzugt von ungefähr 0,5 bis 5 Gewichtsteile.
In einigen Ausführungsformen können die Superabsorberpolymerteilchen mit Chitosanmaterialien beschichtet sein, wie in dem US 7 537 832 B2 offenbarten.
In einigen anderen Ausführungsformen können die Superabsorberpolymerteilchen Gemischtbett-Ionenaustauscher-Absorptionspolymere sein, wie das in WO 99/34841 und WO 99/34842 offenbarte.
Wie bereits vorstehend erwähnt, führen Superabsorberpolymerteilchen mit hohem SFC- und FSR-Wert nicht automatisch zu schnellen Aufnahmezeiten flüssiger Ausscheidungen, insbesondere beim ersten Schwall, d. h. wenn die trockenen Superabsorberpolymerteilchen erstmals in Kontakt mit der Flüssigkeit kommen. Trockene Superabsorberpolymerteilchen absorbieren Wasser in der Regel zögerlicher als benetzte Superabsorberpolymerteilchen, da das Diffusionsvermögen von Wasser in trockene Superabsorberpolymerteilchen geringer ist als das Diffusionsvermögen von Wasser in benetzte Superabsorberpolymerteilchen.
Bislang wurden Absorptionseigenschaften trockener Superabsorberpolymerteilchen bezüglich der erstmaligen Aufnahme nicht untersucht. Stattdessen lag der Schwerpunkt auf der Salzlösungsfluss-Leitfähigkeit (SFC), die im Gleichgewicht bestimmt wurde und somit in einem Stadium, das von der erstmaligen Flüssigkeitsaufnahme weit entfernt ist. Bei Absorptionskernen, die eine erhebliche Menge Luftfilz zusätzlich zu Superabsorberpolymerteilchen enthalten, wird eine temporäre Speicherung von Flüssigkeit, die in den Absorptionskern eintritt vom Luftfilz bereitgestellt, was es den Superabsorberpolymerteilchen ermöglicht, Flüssigkeit von dem umgebenden Luftfilz mit einer gewissen Verzögerung zu absorbieren. Doch sogar bei luftfilzfreien Absorptionsartikeln, die im Stand der Technik offenbart sind, wurde die Durchlässigkeit der Superabsorberpolymerteilchen stets im Gleichgewicht gemessen, wodurch das Verhalten trockener Superabsorberpolymerteilchen bei erstmaligem Kontakt mit Flüssigkeit nicht berücksichtigt wurde. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben das Verhalten von Superabsorberpolymerteilchen bei erstmaligem Kontakt mit Flüssigkeit gründlich erforscht. Sie haben herausgefunden, dass bestimmte, wenn auch noch nicht öffentlich erhältliche Superabsorberpolymerteilchen bessere Leistung aufweisen, wenn sie in Absorptionskernen angewendet werden, die keinen oder nur sehr geringe Mengen von Luftfilz enthalten. Die bessere Leistung führt zu verbesserter Flüssigkeitsaufnahme, wodurch das Risiko von Austritt reduziert wurde. Es hat sich gezeigt, dass bessere Superabsorberpolymerteilchen bezüglich der Zeit beschrieben werden können, die es dauert, bis die trockenen Superabsorberpolymerteilchen eine bestimmte Flüssigkeitsaufnahme erreichen, wenn die Absorption gegen einen Grenzdruck erfolgt. Dadurch ist es nun möglich, diese neu entwickelten Superabsorberpolymerteilchen, die speziell zum Gebrauch in Absorptionskernen mit wenig oder ohne Luftfilz geeignet sind, zweckmäßig und leicht auszuwählen, ohne dass zusätzliches teures Forschen und Testen erforderlich ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung benötigen die Superabsorberpolymerteilchen, die in dem Absorptionskern im Vorderabschnitt oder dem Schrittabschnitt des Artikels oder im gesamten Absorptionskern enthalten sind, eine Zeit zum Erreichen einer Aufnahme von 20 g/g (T20) von weniger als 240 s oder weniger als 215 s oder weniger als 190 s oder weniger als 165 s oder weniger als 140 s, wie gemäß dem nachstehend dargelegten K(t)-Testverfahren gemessen.
In einigen Ausführungsformen beträgt die Zeit zum Erreichen einer Aufnahme von 20 g/g (T20) 40 bis 240 s oder 50 bis 290 s oder 60 bis 165 s, wie gemäß dem nachstehend dargelegten K(t)-Testverfahren gemessen.
In einigen Ausführungsformen beträgt die Aufnahme der Superabsorberpolymerteilchen, die in dem Absorptionskern im Vorderabschnitt oder dem Schrittabschnitt des Artikels oder im gesamten Absorptionskern enthalten sind, bei 20 min (U20) mindestens 28 g/g oder mindestens 30 g/g oder 28 g/g bis 60 g/g oder 30 g/g bis 50 g/g oder 30 g/g bis 40 g/g, wie gemäß dem nachstehend dargelegten K(t)-Testverfahren gemessen.
Absorptionsartikel, die solche Superabsorberpolymerteilchen umfassen, haben verbesserte Absorptionseigenschaften und weisen daher weniger Austritt auf als Absorptionsartikel des Standes der Technik, insbesondere beim ersten Schwall. Solche Superabsorberpolymerteilchen sind besonders geeignet zum Gebrauch in Absorptionsartikeln.
In einigen Ausführungsformen haben die Superabsorberpolymerteilchen eine effektive Durchlässigkeit bei 20 Minuten (K20) von mindestens 5·10^–8 cm² oder mindestens 7·10^–8 cm² oder mindestens 8,5·10⁸ cm² oder 5·10^–8 cm² bis 1·10^–6 cm² oder 7·10^–8 cm² bis 5·10^–7 cm² oder 8,5·10^–8 bis 1·10^–7, wie gemäß dem nachstehend dargelegten K(t)-Testverfahren gemessen.
In einigen Ausführungsformen haben die Superabsorberpolymerteilchen ein Verhältnis zwischen der minimalen effektiven Durchlässigkeit und der Durchlässigkeit bei 20 Minuten (Kmin/K20-Verhältnis) von mehr als 0,75 oder mehr als 0,8 oder mehr als 0,9, wie gemäß dem nachstehend dargelegten K(t)-Testverfahren gemessen. In solchen Ausführungsformen ist die transiente Gelblockierung minimal, und die flüssigen Ausscheidungen können im gesamten Quellvorgang und insbesondere zu Beginn der Quellphase, die für den ersten Schwall am wichtigsten ist, schnell durch die Hohlräume zwischen den Teilchen gelangen.
Bei Ausführungsformen mit mehr als einer Art von Superabsorberpolymerteilchen wird das K(t)-Testverfahren an einer Mischung aus den mehreren Arten von Superabsorberpolymerteilchen, die im Vorderabschnitt oder dem Schrittabschnitt oder dem gesamten Absorptionskern vorliegen, durchgeführt.
In einigen Ausführungsformen haben die Superabsorberpolymerteilchen eine Durchlässigkeit im Gleichgewicht, die als UPM-Wert (Urindurchlässigkeitsmessung) von mehr als 50, als Alternative mehr als 60 oder 50 bis 500 oder 55 bis 200 oder 60 bis 150 UPM-Einheiten ausgedrückt wird, wobei 1 UPM-Einheit 1 × 10^–7 (cm³·s)/g beträgt.
Der UPM-Wert wird gemäß dem UPM-Testverfahren gemessen, das nachstehend dargelegt ist. Dieses Verfahren ähnelt dem SFC-Testverfahren des Standes der Technik. Das UPM-Testverfahren misst in der Regel den Strömungswiderstand einer vorgequollenen Schicht von Superabsorberpolymerteilchen, d. h. der Strömungswiderstand wird im Gleichgewicht gemessen. Deshalb weisen solche Superabsorberpolymerteilchen mit einem hohen UPM-Wert eine hohe Durchlässigkeit auf, wenn ein erhebliches Volumen des Absorptionsartikels bereits von den flüssigen Ausscheidungen benetzt ist. Diese Ausführungsformen zeigen gute Absorptionseigenschaften nicht nur beim ersten Schwall, sondern auch bei den nachfolgenden Schwällen.
In einigen Ausführungsformen können die Superabsorberpolymerteilchen eine Freiquellgeschwindigkeit (FSR) von mehr als 0,1 g/g/s oder von 0,1 bis 2 g/g/s oder 0,3 bis 1 g/g/s oder 0,3 bis 0,6 g/g/s oder 0,4 bis 0,6 g/g/s aufweisen.
Die Freiquellgeschwindigkeit der Superabsorberpolymerteilchen wird gemäß dem nachstehend dargelegten FSR-Testverfahren gemessen. Superabsorberpolymerteilchen mit hohen Freiquellgeschwindigkeitswerten können Flüssigkeit schneller ohne Grenzdruck absorbieren. Im Gegensatz zum K(t)-Testverfahren wird kein Druck von außen auf das Gelbett ausgeübt, um die Freiquellgeschwindigkeit zu messen. Superabsorberpolymerteilchen mit einem zu niedrigen FSR-Wert benötigen möglicherweise nicht weniger als 240 s, um eine Aufnahme von 20 g/g zu erreichen, wie gemäß dem K(t)-Testverfahren der vorliegenden Erfindung gemessen, und können demzufolge die flüssigen Ausscheidungen nicht so schnell wie nötig absorbieren. Wie vorstehend genannt, führen die Superabsorberpolymerteilchen mit einem hohen FSR-Wert jedoch nicht automatisch zu hohen Aufnahmewerten, wie gemäß dem K(t)-Testverfahren gemessen.
In einigen Ausführungsformen können die Superabsorberpolymerteilchen einen CRC-Wert (Zentrifugenretentionskapazität) von mehr als 20 g/g oder mehr als 24 g/g oder von 20 bis 50 g/g oder 20 bis 40 g/g oder 24 bis 30 g/g aufweisen, wie gemäß EDANA-Methode WSP 241.2-05 gemessen. Die CRC misst die von den Superabsorberpolymerteilchen absorbierte Flüssigkeit bei freier Quellung in überschüssiger Flüssigkeit.
Superabsorberpolymerteilchen mit einem hohen CRC-Wert können erwünscht sein, da weniger Superabsorberpolymerteilchen erforderlich sind, um eine erforderliche Gesamtkapazität für die Flüssigkeitsabsorption zu erleichtern.
In einigen Ausführungsformen kann der Absorptionsartikel eine Aufnahmezeit für den ersten Schwall von weniger als 30 s, als Alternative weniger als 27 s aufweisen, wie gemäß dem nachstehend dargelegten Flachaufnahmetestverfahren gemessen. Diese Aufnahmezeit wird an einer Babywindel gemessen, die für Träger mit einem Gewicht im Bereich von 8 bis 13 kg ± 20% gedacht ist (wie Pampers Active Fit Größe 4 oder andere Pampers-Babywindeln Größe 4, Huggies-Babywindeln Größe 4 oder Babywindeln Größe 4 der meisten anderen Handelsnamen). Ein Absorptionsartikel, der Superabsorberpolymerteilchen umfasst, die weniger als 240 s brauchen, um eine Aufnahme von 20 g/g, wie gemäß dem K(t)-Testverfahren gemessen, zu erreichen, kann schnellere Aufnahmezeiten, insbesondere beim ersten Schwall, und somit weniger Austritt als der Absorptionsartikel des Standes der Technik bereitstellen, wie im Abschnitt „Beispiele” der Anmeldung gezeigt.
Struktur des Absorptionskerns
Im Folgenden wird ein Beispiel für einen Absorptionskern der vorliegenden Erfindung angegeben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf solche Absorptionskerne beschränkt.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Absorptionskern 14 eine Absorptionsschicht 60, wie in 3 und 4 dargestellt. Die Substratschicht 64 der Absorptionsschicht 60 kann als Stäubeschicht bezeichnet werden und weist eine erste Oberfläche 78, die zur Unterschicht 20 der Windel 10 weist, und eine zweite Oberfläche 80, die zu den Superabsorberpolymerteilchen 66 weist, auf. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Substratschicht 64 ein Vliesmaterial, wie ein mehrschichtiges Vliesmaterial mit schmelzgesponnenen Schichten als Außenschichten und einer oder mehreren schmelzgeblasenen Schichten zwischen den schmelzgesponnenen Schichten, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf SMS-Material, das eine schmelzgesponnene, eine schmelzgeblasene und eine weitere schmelzgesponnene Schicht umfasst. Die Absorptionsschicht 60 kann eine Deckschicht 70 aufweisen, wie in 4 dargestellt. Die Deckschicht 70 kann ein Vliesmaterial sein, wie ein mehrschichtiges Vliesmaterial mit schmelzgesponnenen Schichten als Außenschichten und einer oder mehreren schmelzgeblasenen Schichten zwischen den schmelzgesponnenen Schichten, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf SMS-Material, das eine schmelzgesponnene, eine schmelzgeblasen und eine weitere schmelzgesponnene Schicht umfasst. In einigen Ausführungsformen sind die Substratschicht 64 und die Deckschicht 70 aus dem gleichen Material hergestellt.
Wie in 3 und 4 dargestellt, können die Superabsorberpolymerteilchen 66 auf der Substratschicht 64 in Gruppierungen 90 von Teilchen angelagert sein, die Stegflächen 94 und Verbindungsflächen 96 zwischen den Stegflächen 94 umfassen. Wie hierin definiert sind Stegflächen 94 Flächen, in denen das thermoplastische Klebstoffmaterial das Vliessubstrat oder den Hilfsklebstoff nicht direkt berührt; Verbindungsflächen 96 sind Flächen, in denen das thermoplastische Klebstoffmaterial das Vliessubstrat oder den Hilfsklebstoff direkt berührt. Die Verbindungsflächen 96 enthalten wenig oder keine Superabsorberpolymerteilchen 66. Die Stegflächen 94 und Verbindungsflächen 96 können eine Vielfalt von Formen aufweisen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf kreisförmige, ovale, quadratische, rechteckige, dreieckige und dergleichen.
Dadurch stellt das thermoplastische Klebstoffmaterial 68 Hohlräume zum Halten der Superabsorberpolymerteilchen 66 bereit und immobilisiert dadurch dieses Material. Unter einem weiteren Gesichtspunkt ist das thermoplastische Klebstoffmaterial 68 an die Substratschicht 64 gebunden und fixiert somit die Superabsorberpolymerteilchen 66 an der Substratschicht 64. In einigen anderen Ausführungsformen dringt das thermoplastische Klebstoffmaterial 68 auch mindestens teilweise in sowohl die Superabsorberpolymerteilchen 66 als auch die Substratschicht 64 ein, wodurch weitere Immobilisierung und Fixierung bereitgestellt werden.
In einigen anderen Ausführungsformen kann der Absorptionskern 14 zwei Absorptionsschichten umfassen, eine erste Absorptionsschicht 60 und eine zweite Absorptionsschicht 62. Wie am besten in 5A und 5B dargestellt, umfasst die erste Absorptionsschicht 60 des Absorptionskerns 14 eine Substratschicht 64, Superabsorberpolymerteilchen 66 auf der Substratschicht 64 und ein thermoplastisches Klebstoffmaterial 68 auf den Superabsorberpolymerteilchen 66. Obwohl es nicht dargestellt ist, kann die erste Absorptionsschicht 60 auch eine Deckschicht, wie die in 4 dargestellte Deckschicht 70, aufweisen.
Gleichermaßen kann, wie am besten in 5A und 5B dargestellt, die zweite Absorptionsschicht 62 des Absorptionskerns 14 auch eine Substratschicht 72, Superabsorberpolymerteilchen 74 auf der zweiten Substratschicht 72 und ein thermoplastisches Klebstoffmaterial 76 auf den Superabsorberpolymerteilchen 74 aufweisen. Obwohl es nicht dargestellt ist, kann die zweite Absorptionsschicht 62 auch eine Deckschicht aufweisen, wie die in 4 dargestellte Deckschicht 70. Wie vorstehend erwähnt, kann die Substratschicht 64 der ersten Absorptionsschicht 60 als Stäubeschicht bezeichnet werden und weist eine erste Oberfläche 78, die zur Unterschicht 20 der Windel 10 weist, und eine zweite Oberfläche 80, die zu den Superabsorberpolymerteilchen 66 weist, auf. Gleichermaßen kann die Substratschicht 72 der zweiten Absorptionsschicht 62 als Kernabdeckung bezeichnet werden und weist eine erste Oberfläche 82, die zur Oberschicht 18 der Windel 10 weist, und eine zweite Oberfläche 84, die zu den Superabsorberpolymerteilchen 74 weist, auf. Die erste und die zweite Substratschicht 64 und 72 können am Umfang mit Klebstoff aneinander haften, um eine Umhüllung um die Superabsorberpolymerteilchen 66 und 74 zu bilden, um die Superabsorberpolymerteilchen 66 und 74 innerhalb des Absorptionskerns 14 zu halten.
Die Fläche des Absorptionskerns 14, die die Superabsorberpolymerteilchen umfasst, kann je nach der gewünschten Anwendung des Absorptionskerns 14 und dem jeweiligen Absorptionsartikel 10, in den er eingebracht werden kann, variieren. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Fläche der Superabsorberpolymerteilchen jedoch im Wesentlichen über den gesamten Absorptionskern 14. In einigen alternativen Ausführungsformen erstreckt sich die Fläche der Superabsorberpolymerteilchen komplett über den Absorptionskern 14 im Schrittabschnitt 34 des Absorptionsartikels 10, während die Fläche der Superabsorberpolymerteilchen sich nicht komplett über den Absorptionskern 14 im Vorder- und Hinterabschnitt des Absorptionsartikels 10 erstreckt.
Die erste und die zweite Absorptionsschicht 60 und 62 können so miteinander kombiniert werden, um den Absorptionskern 14 zu bilden, dass die Schichten so versetzt sind, dass die Superabsorberpolymerteilchen 66 auf der Substratschicht 64 und die Superabsorberpolymerteilchen 74 auf der Substratschicht 72 im Wesentlichen kontinuierlich über die Fläche der Superabsorberpolymerteilchen verteilt sind, wie in 5A und 5B dargestellt. In einigen Ausführungsformen sind die Superabsorberpolymerteilchen 66 und 74 im Wesentlichen kontinuierlich über die Fläche der Superabsorberpolymerteilchen verteilt, obwohl Superabsorberpolymerteilchen 66 und 74 diskontinuierlich über die erste und zweite Substratschicht 64 und 72 in Gruppierungen 90 verteilt sind. In einigen Ausführungsformen können die Absorptionsschichten derart versetzt sein, dass die Stegbereiche 94 der ersten Absorptionsschicht 60 den Verbindungsflächen 96 der zweiten Absorptionsschicht 62 zugewandt sind und die Stegflächen der zweiten Absorptionsschicht 62 den Verbindungsbereichen 96 der ersten Absorptionsschicht 60 zugewandt sind, wie in 5A und 5B dargestellt. Wenn die Stegflächen 94 und die Verbindungsflächen 96 geeignet bemessen und angeordnet sind, ist die resultierende Kombination von Superabsorberpolymerteilchen 66 und 74 eine im Wesentlichen kontinuierliche Schicht aus Superabsorberpolymerteilchen über der Fläche der Superabsorberpolymerteilchen des Absorptionskerns 14 (d. h. die erste und die zweite Substratschicht 64 und 72 bilden nicht mehrere Taschen, die jeweils eine Gruppierung 90 von Superabsorberpolymerteilchen 66 und 74 dazwischen enthalten), wie in 5A dargestellt.
Die Menge an Superabsorberpolymerteilchen kann, muss aber nicht entlang der Länge des Kerns variieren, wobei in der Regel der Kern in seiner Längsrichtung profiliert wird. Es hat sich gezeigt, dass für die meisten Absorptionsartikel, wie Windeln, die Flüssigkeitsabgabe vorwiegend in der vorderen Hälfte der Windel stattfindet. Die vordere Hälfte des Absorptionskerns 14 sollte daher die größte Absorptionsleistung des Kernes aufweisen. Somit kann gemäß bestimmten Ausführungsformen die vordere Hälfte des Absorptionskerns 14 mehr als ungefähr 60% der Superabsorberpolymerteilchen oder mehr als ungefähr 65%, 70%, 75%, 80%, 85% oder 90% der Superabsorberpolymerteilchen umfassen.
In der Regel kann das thermoplastische Klebstoffmaterial dazu dienen, die Superabsorberpolymerteilchen sowohl im trockenen als auch im nassen Zustand mindestens teilweise zu immobilisieren. Das thermoplastische Klebstoffmaterial kann im Wesentlichen gleichmäßig zwischen den Superabsorberpolymerteilchen angeordnet sein. Jedoch kann in der Regel das thermoplastische Klebstoffmaterial als Faserschicht bereitgestellt sein, die mindestens teilweise in Kontakt mit den Superabsorberpolymerteilchen und teilweise in Kontakt mit der bzw. den Substratschicht(en) ist. In der Regel bildet das thermoplastische Klebstoffmaterial der vorliegenden Erfindung ein faseriges Netzwerk über den Superabsorberpolymerteilchen. Wie zum Beispiel in 5A und 5B dargestellt, sind die Superabsorberpolymerteilchen 66 und 74 in der Regel als diskontinuierliche Schicht bereitgestellt, und eine Schicht aus faserigem thermoplastischen Klebstoffmaterial 68 und 76 wird so auf die Schicht aus Superabsorberpolymerteilchen 66 und 74 gelegt, dass das thermoplastische Klebstoffmaterial 68 und 76 in direktem Kontakt mit den Superabsorberpolymerteilchen 66 und 74 ist, jedoch auch in direktem Kontakt mit den zweiten Oberflächen 80 und 84 der Substratschichten 64 und 72, wobei die Substratschichten nicht von den Superabsorberpolymerteilchen 66 und 74 bedeckt werden. Dies verleiht der Faserschicht aus thermoplastischem Klebstoffmaterial 68 und 76, die selbst im Wesentlichen eine zweidimensionale Struktur relativ kleiner Dicke im Vergleich zur Abmessung in Längen- und Breitenrichtung ist, eine im Wesentlichen dreidimensionale Struktur. Mit anderen Worten wellt sich das thermoplastische Klebstoffmaterial 68 und 76 zwischen den Superabsorberpolymerteilchen 68 und 76 und den zweiten Oberflächen der Substratschichten 64 und 72.
Das thermoplastische Klebstoffmaterial kann Hohlräume bereitstellen, um die Superabsorberpolymerteilchen zu umfangen, und dadurch diese Teilchen immobilisieren. Unter einem weiteren Gesichtspunkt wird das thermoplastische Klebstoffmaterial an die Substratschicht(en) gebunden und fixiert somit die Superabsorberpolymerteilchen an die Substratschicht(en). Einige thermoplastische Klebstoffmaterialien dringen auch sowohl in die Superabsorberpolymerteilchen als auch die Substratschicht(en) ein, wodurch eine weitere Immobilisierung und Fixierung bereitgestellt wird. Obwohl die hierin offenbarten thermoplastischen Klebstoffmaterialien eine gute verbesserte Nassimmobilisierung bereitstellen (d. h. Immobilisierung von Absorptionsmaterial, wenn der Artikel mindestens teilweise beladen ist), können diese thermoplastischen Klebstoffmaterialien natürlich auch eine sehr gute Immobilisierung von Absorptionsmaterial bereitstellen, wenn der Absorptionskern trocken ist. Das thermoplastische Klebstoffmaterial kann auch als Schmelzkleber bezeichnet werden.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, hat es sich gezeigt, dass jene thermoplastischen Klebstoffmaterialien, die zum Immobilisieren der Superabsorberpolymerteilchen am besten geeignet sind, gutes Kohäsions- und gutes Adhäsionsverhalten kombinieren. Gute Adhäsion kann guten Kontakt zwischen dem thermoplastischen Klebstoffmaterial und den Superabsorberpolymerteilchen und der bzw. den Substratschicht(en) fördern. Eine gute Kohäsion verringert die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs des Klebstoffs, insbesondere als Reaktion auf äußere Kräfte und speziell als Reaktion auf Dehnung. Wenn der Absorptionskern Flüssigkeit absorbiert, quellen die Superabsorberpolymerteilchen und setzen das thermoplastische Klebstoffmaterial externen Kräften aus. Das thermoplastische Klebstoffmaterial kann eine solche Quellung zulassen, ohne zu brechen und ohne zu viele Druckkräfte zu verleihen, die die Superabsorberpolymerteilchen vom Quellen abhalten würden.
Das thermoplastische Klebstoffmaterial kann in seiner Gesamtheit ein einzelnes thermoplastisches Polymer oder eine Mischung aus thermoplastischen Polymeren mit einem Erweichungspunkt, wie mit der ASTM-Methode D-36-95 „Ring und Ball” bestimmt, im Bereich zwischen 50°C und 300°C umfassen, oder als Alternative kann das thermoplastische Klebstoffmaterial ein Schmelzkleber sein, der mindestens ein thermoplastisches Polymer in Kombination mit anderen thermoplastischen Verdünnungsmitteln, wie Klebeharzen, Weichmachern und Zusatzstoffen wie Antioxidationsmitteln, umfasst. In einigen Ausführungsformen weist das thermoplastische Polymer in der Regel ein Molekulargewicht (MG) von mehr als 10.000 und eine Glasübergangstemperatur (Tg) von üblicherweise unter Raumtemperatur oder –6°C > Tg < 16°C auf. In einigen Ausführungsformen liegen typische Konzentrationen des Polymers in einem Schmelzkleber im Bereich von etwa 20 bis etwa 40 Gew.-%. In einigen Ausführungsformen können die thermoplastischen Polymere unempfindlich gegenüber Wasser sein. Beispielhafte Polymere sind (styrolische) Blockcopolymere, einschließlich A-B-A-Triblockstrukturen, A-B-Diblockstrukturen und (A-B)n-Radialblockcopolymerstrukturen, wobei die A-Blöcke nichtelastomere Polymerblöcke sind, die in der Regel Polystyrol umfassen, und die B-Blöcke ungesättigtes konjugiertes Dien oder (teilweise) hydrierte Versionen davon sind. Der B-Block ist in der Regel Isopren, Butadien, Ethylen/Butylen (hydriertes Butadien), Ethylen/Propylen (hydriertes Isopren) oder eine Mischung davon.
Andere geeignete thermoplastische Polymere, die verwendet werden können, sind Metallocenpolyolefine, die Ethylenpolymere sind, die mit Single-Site- oder Metallocenkatalysatoren hergestellt werden. Darin kann mindestens ein Comonomer mit Ethylen polymerisiert werden, um ein Copolymer, Terpolymer oder höheres Polymer herzustellen. Ebenso verwendbar sind amorphe Polyolefine oder amorphe Polyalphaolefine (APAO), bei denen es sich um Homopolymere, Copolymere oder Terpolymere von C2- bis C8-Alphaolefinen handelt.
In einigen Ausführungsformen liegt das thermoplastische Klebstoffmaterial in der Form von Fasern vor. In einigen dieser Ausführungsformen haben die Fasern eine durchschnittliche Dicke von ungefähr 1 bis ungefähr 50 Mikrometer oder ungefähr 1 bis ungefähr 35 Mikrometer und eine durchschnittliche Länge von ungefähr 5 bis ungefähr 50 mm oder ungefähr 5 mm bis ungefähr 30 mm. Zum Verbessern der Adhäsion des thermoplastischen Klebstoffmaterials an der bzw. den Substratschicht(en) oder an einer anderen Schicht, insbesondere einer anderen Vliesstoffschicht, können solche Schichten mit einem Hilfsklebstoff vorbehandelt werden.
In bestimmten Ausführungsformen wird das thermoplastische Klebstoffmaterial in einer Menge zwischen 0,5 und 30 g/m², zwischen 1 und 15 g/m², zwischen 1 und 10 g/m² oder sogar zwischen 1,5 und 5 g/m² pro Substratschicht auf die Substratschicht aufgetragen.
Ein beispielhaftes thermoplastisches Klebstoffmaterial 68 und 76 kann einen Speichermodul G', gemessen bei 20°C, von mindestens 30.000 Pa und weniger als 300.000 Pa oder weniger als 200.000 Pa oder zwischen 140.000 Pa und 200.000 Pa oder weniger als 100.000 Pa aufweisen. Unter einem weiteren Gesichtspunkt kann der Speichermodul G', gemessen bei 35°C, größer als 80.000 Pa sein. Unter einem weiteren Gesichtspunkt kann der Speichermodul G', gemessen bei 60°C, weniger als 300.000 Pa und mehr als 18.000 Pa oder mehr als 24.000 Pa oder mehr als 30.000 Pa oder mehr als 90.000 Pa betragen. Unter einem weiteren Gesichtspunkt kann der Speichermodul G', gemessen bei 90°C, weniger als 200.000 Pa und mehr als 10.000 Pa oder mehr als 20.000 Pa oder mehr als 30.000 Pa betragen. Der Speichermodul, gemessen bei 60°C und 90°C, kann ein Maß für die Formstabilität des thermoplastischen Klebstoffmaterials bei erhöhten Umgebungstemperaturen sein. Dieser Wert ist besonders wichtig, wenn das Absorptionsmittelprodukt in einem heißen Klima verwendet wird, in dem das thermoplastische Klebstoffmaterial seine Integrität verlieren würde, wenn der Speichermodul G' bei 60°C und 90°C nicht hoch genug ist.
G' wird unter Verwendung eines Rheometers gemessen, wie in 6 lediglich für den Zweck einer allgemeinen Veranschaulichung schematisch dargestellt. Das Rheometer 627 ist in der Lage, eine Scherspannung an den Klebstoff anzulegen und die resultierende Dehnungs-(Scherverformungs-)Reaktion bei konstanter Temperatur zu messen. Der Klebstoff wird zwischen ein Peltier-Element das als untere, feststehende Platte 628 dient, und eine obere Platte 629 mit einem Radius R von 10 mm, die mit der Drehwelle eines Motors verbunden ist, um die Scherspannung zu erzeugen, gelegt. Der Spalt zwischen beiden Platten hat eine Höhe H von 1500 Mikrometern. Das Peltier-Element ermöglicht die Steuerung der Temperatur des Materials (+0,5°C). Die Dehnungsamplitude wird auf 0,05%, die Dehnungsfrequenz auf 1 Hz und die Abkühlgeschwindigkeit auf 2°C/min (mit Anfangstemperatur bei 150°C oder höher und Endtemperatur bei –5°C) eingestellt.
Der Absorptionskern kann auch einen Hilfsklebstoff umfassen, der in den Darstellungen nicht gezeigt ist. Der Hilfsklebstoff kann auf der bzw. den Substratschicht(en) angelagert werden, bevor die Superabsorberpolymerteilchen auf die Substratschicht(en) aufgetragen wird, um die Adhäsion der Superabsorberpolymerteilchen und des thermoplastischen Klebstoffmaterials an der jeweiligen Substratschicht zu verbessern. Der Hilfsklebstoff kann auch beim Immobilisieren der Superabsorberpolymerteilchen helfen und kann das gleiche thermoplastische Klebstoffmaterial wie vorstehend beschrieben umfassen oder kann auch andere Klebstoffe, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf sprühfähige Schmelzkleber, umfassen. Ein Beispiel für im Handel erhältlichen Hilfsklebstoff ist H. B. Fuller Co. (St. Paul, MN, USA), Artikel-Nr. HL-1620-B. Der Hilfsklebstoff kann mit jedem geeigneten Mittel auf die Substratschicht(en) aufgetragen werden, kann jedoch gemäß einigen Ausführungsformen in ungefähr 0,5 bis ungefähr 1 mm breiten Schlitzen, die ungefähr 0,5 bis ungefähr 2 mm voneinander entfernt sind, aufgetragen werden.
Das Aufnahmesystem
In einigen Ausführungsformen kann der Absorptionsartikel 10 ein Aufnahmesystem 50 umfassen, das zwischen der Oberschicht 18 und dem Absorptionskern 14 angeordnet ist, wie in 1 und 2 dargestellt. Das Aufnahmesystem 50 muss keine Superabsorberpolymerteilchen umfassen.
Das Aufnahmesystem 50 kann in direktem Kontakt mit dem Absorptionskern 14 stehen. Das Aufnahmesystem 50 kann eine einzelne Schicht oder mehrere Schichten umfassen, wie eine obere Aufnahmeschicht 52, die zur Haut des Trägers weist, und eine untere Aufnahmeschicht 54, die zur Kleidung des Trägers weist, wie in 1 und 2 dargestellt. In einigen Ausführungsformen kann das Aufnahmesystem 50 so funktionieren, dass es einen Flüssigkeitsschwall, wie einen Urinstrahl, aufnimmt. Anders ausgedrückt, das Aufnahmesystem 50 kann als vorübergehender Speicher für Flüssigkeit dienen, bis der Absorptionskern 14 die Flüssigkeit absorbieren kann.
In einigen Ausführungsformen kann das Aufnahmesystem 50 chemisch vernetzte Cellulosefasern umfassen. Solche vernetzten Cellulosefasern können günstige Absorptionseigenschaften aufweisen. Beispielhafte chemisch vernetzte Cellulosefasern sind in US-Patent Nr. 5,137,537 offenbart. In einigen Ausführungsformen sind die chemisch vernetzten Cellulosefasern zwischen ungefähr 0,5 Mol-% und ungefähr 10,0 Mol-% mit einem C₂- bis C₉-Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel oder zwischen ungefähr 1,5 Mol-% und ungefähr 6,0 Mol-% mit einem C₂- bis C₉-Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel, bezogen auf Glucoseeinheit, vernetzt. Zitronensäure ist ein Beispiel für ein Vernetzungsmittel. In einigen anderen Ausführungsformen können Polyacrylsäuren verwendet werden. In einigen Ausführungsformen können die vernetzten Cellulosefasern ferner ein Wasserrückhaltevermögen von ungefähr 25 bis ungefähr 60 oder ungefähr 28 bis ungefähr 50 oder ungefähr 30 bis ungefähr 45 aufweisen. Ein Verfahren zur Bestimmung des Wasserrückhaltevermögens ist in US-Patent Nr. 5,137,537 offenbart. In einigen Ausführungsformen können die vernetzten Cellulosefasern gekrimpt, verdrillt oder gekräuselt oder eine Kombination davon, einschließlich gekrimpt, verdrillt und gekräuselt, sein.
In einigen Ausführungsformen können eine oder beide der oberen und der unteren Aufnahmeschicht 52 und 54 einen Vliesstoff umfassen, der hydrophil sein kann. Ferner können in einer bestimmten Ausführungsform eine oder beide der oberen und unteren Aufnahmeschicht 54 und 52 die chemisch vernetzten Cellulosefasern umfassen, die Teil eines Vliesmaterials sein können, aber nicht müssen.
In einigen Ausführungsformen kann die obere Aufnahmeschicht 52 aus einem Vliesstoff bestehen, ohne die vernetzten Cellulosefasern, und die untere Aufnahmeschicht 54 kann die chemisch vernetzten Cellulosefasern umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die untere Aufnahmeschicht 54 die chemisch vernetzten Cellulosefasern mit anderen Fasern, wie natürlichen oder synthetischen Polymerfasern, gemischt umfassen. In einigen Ausführungsformen können diese anderen natürlichen oder synthetischen Polymerfasern Fasern mit großer Oberfläche, thermoplastische Bindungsfasern, Polyethylenfasern, Polypropylenfasern, PET-Fasern, Rayon-Fasern, Lyocell-Fasern und Mischungen davon einschließen.
In einigen Ausführungsformen weist die untere Aufnahmeschicht 54 wünschenswerterweise eine hohe Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit auf. Die Flüssigkeitsaufnahme wird in Gramm absorbierter Flüssigkeit pro Gramm Absorptionsmaterial gemessen und wird durch den Wert „maximale Aufnahme” ausgedrückt. Eine hohe Flüssigkeitsaufnahme entspricht deshalb einer hohen Kapazität des Materials und ist vorteilhaft, da sie die vollständige Aufnahme von Flüssigkeiten, die von einem Aufnahmematerial absorbiert werden sollen, sicherstellt. In einigen Ausführungsformen weist die untere Aufnahmeschicht 54 eine maximale Aufnahme von ungefähr 10 g/g auf.
Ein Attribut der oberen Aufnahmeschicht 52 ist ihr mittlerer Desorptionsdruck, MDP. Der MDP ist ein Maß für den Kapillardruck, der erforderlich ist, um die untere Aufnahmeschicht 54 auf ungefähr 50% ihrer Kapazität bei 0 cm Höhe der Kapillarsaugwirkung unter einem angelegten mechanischen Druck von 2,07 kPa (0,3 psi) zu entwässern. Im Allgemeinen kann ein relativ niedriger MDP nützlich sein. Der niedrigere MDP kann es ermöglichen, dass die untere Aufnahmeschicht 54 das obere Aufnahmematerial effizient entwässert. Ohne sich an eine Theorie binden zu wollen, kann ein bestimmtes Verteilungsmaterial eine definierbare Kapillarsaugwirkung aufweisen. Die Fähigkeit der unteren Aufnahmeschicht 54, Flüssigkeit vertikal über Kapillarkräfte zu bewegen, wird direkt von der Schwerkraft und den entgegengesetzten Kapillarkräften, die mit der Desorption der unteren Aufnahmeschicht 52 in Zusammenhang stehen, beeinflusst. Ein Minimieren dieser Kapillarkräfte kann die Leistung der unteren Aufnahmeschicht 54 positiv beeinflussen. Jedoch weist in einigen Ausführungsformen die untere Aufnahmeschicht 54 auch eine adäquate Kapillarabsorptionssaugwirkung auf, um die Schichten darüber (obere Aufnahmeschicht 52 und Oberschicht 18 insbesondere) zu entwässern und die Flüssigkeit temporär zu halten, bis die Flüssigkeit unter den Absorptionskernbestandteilen aufgeteilt wird. Deshalb kann in einigen Ausführungsformen die untere Aufnahmeschicht 54 einen minimalen MDP von mehr als 0,49 kPa (5 cm H₂O) aufweisen. Ferner weist gemäß beispielhaften Ausführungsformen die untere Aufnahmeschicht 54 einen MDP-Wert von weniger als ungefähr 2,01 kPa (20,5 cm H₂O), als Alternative weniger als ungefähr 1,86 kPa (19 cm H₂O) und als Alternative weniger als ungefähr 1,77 kPa (18 cm H₂O) auf, um eine schnellere Aufnahme bereitzustellen.
Die Verfahren zur Bestimmung des MDP und der maximalen Aufnahme sind in US-Patentanmeldung Nr. 2007/0118087 (Flohr et al.) offenbart. Zum Beispiel kann gemäß einer ersten Ausführungsform die untere Aufnahmeschicht 54 zu ungefähr 70 Gew.-% chemisch vernetzte Cellulosefasern, ungefähr 10 Gew.-% Polyester-(PET-) und ungefähr 20 Gew.-% unbehandelte Zellstofffasern umfassen. Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann die untere Aufnahmeschicht 54 zu ungefähr 70 Gew.-% chemisch vernetzte Cellulosefasern, ungefähr 20 Gew.-% Lyocellfasern und ungefähr 10 Gew.-% PET-Fasern umfassen. Gemäß einer dritten Ausführungsform kann die untere Aufnahmeschicht 54 zu ungefähr 68 Gew.-% chemisch vernetzte Cellulosefasern, ungefähr 16 Gew.-% unbehandelte Zellstofffasern und ungefähr 16 Gew.-% PET-Fasern umfassen. In einer Ausführungsform kann die untere Aufnahmeschicht 54 zu ungefähr 90–100 Gew.-% chemisch vernetzte Cellulosefasern umfassen.
Zu geeigneten Vliesmaterialien für die obere und die untere Aufnahmeschicht 52 und 54 gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, SMS-Material, das eine Spinnvlies-, eine Schmelzblas- und eine weitere Spinnvlies-Schicht umfasst. In bestimmten Ausführungsformen sind dauerhaft hydrophile Vliesstoffe und insbesondere Vliesstoffe mit dauerhaft hydrophilen Beschichtungen wünschenswert. Eine andere geeignete Ausführungsform umfasst eine SMMS-Struktur. In einigen Ausführungsformen sind die Vliesstoffe kardiert und harzgebunden. In bestimmten Ausführungsformen sind die Vliesstoffe porös.
In einigen Ausführungsformen können geeignete Vliesmaterialien, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, synthetische Fasern, wie PE, PET und PP, einschließen. Da zur Vliesstoffherstellung verwendete Polymere an sich hydrophob sind, können sie mit hydrophilen Beschichtungen beschichtet sein. Ein Weg zum Herstellen von Vliesstoffen mit dauerhaft hydrophilen Beschichtungen ist das Auftragen eines hydrophilen Monomers und eines Radikalpolymerisationsinitiators auf den Vliesstoff und Durchführen einer Polymerisation, die durch UV-Licht aktiviert wird, was dazu führt, dass Monomer chemisch an die Oberfläche des Vliesstoffes gebunden wird, wie im US-Patent Veröffentlichungs-Nr. 2005/ 0159720 beschrieben. Ein anderer Weg zum Herstellen von Vliesstoffen mit dauerhaft hydrophilen Beschichtungen ist das Beschichten des Vliesstoffes mit hydrophilen Nanoteilchen, wie in US-Patent Nr. 7,112,621 an Rohrbaugh et al. und in der PCT-Anmeldung Veröffentlichungs-Nr. WO 02/064877 beschrieben.
Weitere geeignete Vliesstoffe sind in US-Patent Nr. 6,645,569 an Cramer et al., US-Patent Nr. 6,863,933 an Cramer et al., US-Patent Nr. 7,112,621 an Rohrbaugh et al. und US-Patentanmeldung Nr. 2003/0148684 an Cramer et al. und US-Patentanmeldung Nr. 2005/0008839 an Cramer et al. beschrieben.
In einigen Fällen kann die Vliesstoffoberfläche vor dem Auftragen der Nanoteilchenbeschichtungen mit einer hochenergetischen Behandlung (Corona, Plasma) vorbehandelt werden. Hochenergetische Vorbehandlung erhöht in der Regel temporär die Oberflächenenergie einer Oberfläche mit geringer Oberflächenenergie (wie PP) und ermöglicht somit eine bessere Benetzung eines Vliesstoffes durch die Nanoteilchendispersion in Wasser.
Es ist anzumerken, dass permanent hydrophile Vliesstoffe auch in anderen Teilen eines Absorptionsartikels geeignet sind. Beispielsweise wurde gefunden, dass Oberschichten und Absorptionskernschichten, die dauerhaft hydrophile Vliese umfassen, wie die oben beschriebenen, gut funktionieren.
In einer Ausführungsform kann die obere Aufnahmeschicht 52 ein Material aufweisen, das eine gute Erholung liefert, wenn ein äußerer Druck daran angelegt und davon abgenommen wird. In einigen Ausführungsformen kann die obere Aufnahmeschicht 52 eine Mischung aus unterschiedlichen Fasern aufweisen, die beispielsweise aus den oben beschriebenen Arten von Polymerfasern ausgewählt werden. In einigen Ausführungsformen kann zumindest ein Teil der Fasern eine Spiralkrimpung aufweisen, die eine Helixform hat. In einigen Ausführungsformen kann die obere Aufnahmeschicht 52 Fasern mit unterschiedlichen Krimpungsgraden bzw. -typen oder beidem umfassen. Zum Beispiel können Ausführungsformen eine Mischung von Fasern mit ungefähr 3,15 bis ungefähr 4,72 Krimpungen pro cm (c/cm) (ungefähr 8 bis ungefähr 12 Krimpungen pro Inch (cpi)) oder vorzugsweise ungefähr 3,54 bis ungefähr 3,94 c/cm (ungefähr 9 bis ungefähr 10 cpi) und anderen Fasern mit ungefähr 1,57 bis ungefähr 3,15 c/cm (ungefähr 4 bis ungefähr 8 cpi) oder vorzugsweise ungefähr 1,97 bis ungefähr 2,76 c/cm (ungefähr 5 bis ungefähr 7 cpi) aufweisen. Unterschiedliche Arten von Krimpungen können, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eine 2D-Krimpung oder „flache Krimpung” und eine 3D- oder Spiralkrimpung einschließen. In einigen Ausführungsformen können die Fasern Bikomponentenfasern einschließen, bei denen es sich um einzelne Fasern handelt, die jeweils unterschiedliche Materialien umfassen, üblicherweise ein erstes und ein zweites Polymermaterial. Es wird angenommen, dass die Verwendung von Fasern mit zwei nebeneinander liegenden Komponenten günstig ist, um den Fasern eine Spiralkrimpung zu verleihen.
Die obere Aufnahmeschicht 52 kann in einer bestimmten Ausführungsform durch ein Latexbindemittel, beispielsweise ein Styrol/Butadien-Latexbindemittel (SB-Latex) stabilisiert sein. Verfahren, mit denen solche Gitter erhalten werden können, sind beispielsweise aus EP 149 880 (Kwok) und US 2003/0105190 (Diehl et al.) bekannt. In bestimmten Ausführungsformen kann das Bindemittel in der oberen Aufnahmeschicht 52 zu über ungefähr 12 Gew.-%, ungefähr 14 Gew.-% oder ungefähr 16 Gew.-% vorhanden sein. Für bestimmte Ausführungsformen ist SB-Latex unter dem Handelsnamen GENFLO^TM 3160 (OMNOVA Solutions Inc.; Akron, Ohio, USA) erhältlich.
Die Oberschicht
Der Absorptionsartikel 10 kann eine Oberschicht 18 umfassen, die flüssigkeitsdurchlässig sein kann. Die Oberschicht 18 kann aus einem breiten Bereich von Materialien hergestellt sein, wie Gewebe- und Vliesmaterialien; Polymermaterialien, wie perforierten geformten thermoplastischen Folien, perforierten Kunststofffolien und hydroformierten thermoplastischen Folien; porösen Schaumstoffen; vernetzten Schaumstoffen; vernetzten thermoplastischen Folien; und thermoplastischen Gelegen. Geeignete Gewebe- und Vliesmaterialien können aus natürlichen Fasern (z. B. Holz- oder Baumwollfasern), synthetischen Fasern (z. B. Polymerfasern, wie Polyester-, Polypropylen- oder Polyethylenfasern) oder aus einer Kombination von natürlichen und synthetischen Fasern bestehen.
In einigen Ausführungsformen kann die Oberschicht 18 aus einem hydrophoben Material hergestellt sein, um die Haut des Trägers vor Flüssigkeiten zu schützen, die durch die Oberschicht 18 gelangt sind. In solchen Ausführungsformen wird mindestens ein Teil der oberen Oberfläche der Oberschicht 18 behandelt, um hydrophil zu sein, so dass Flüssigkeiten schneller durch die Oberschicht 18 gelangen. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit, dass Körperausscheidungen von der Oberschicht 18 abfließen, statt durch die Oberschicht 18 gezogen und vom Absorptionskern absorbiert zu werden. Die Oberschicht 18 kann durch Behandlung mit einem Tensid hydrophil gemacht werden. Zu geeigneten Verfahren zum Behandeln der Oberschicht 18 mit einem Tensid gehören das Besprühen des Oberschichtmaterials mit dem Tensid und das Eintauchen des Materials in das Tensid.
In einigen Ausführungsformen weist die Oberschicht eine perforierte geformte Folie auf. Perforierte geformte Folien sind durchlässig für Körperausscheidungen und dennoch nichtabsorbierend und neigen weniger dazu, Flüssigkeiten zurück zur Haut des Trägers laufen und diese wieder nass werden zu lassen. Somit bleibt die Oberfläche der geformten Folie, die in Kontakt mit dem Körper ist, trocken, wodurch die Verschmutzung des Körpers reduziert und ein komfortableres Gefühl für den Träger geschaffen wird. Geeignete geformte Folien sind in US-Patent Nr. 3,929,135 mit dem Titel „Absorptive Structures Having Tapered Capillaries”, erteilt an Thompson am 30. Dez. 1975; US-Patent Nr. 4,324,246 mit dem Titel „Disposable Absorbent Article Having A Stain Resistant Topsheet”, erteilt an Mullane et al. am 13. Apr. 1982; US-Patent Nr. 4,342,314 mit dem Titel „Resilient Plastic Web Exhibiting Fiber-Like Properties”, erteilt an Radel et al. am 3. Aug. 1982; US-Patent Nr. 4,463,045 mit dem Titel „Macroscopically Expanded Three-Dimensional Plastic Web Exhibiting Non-Glossy Visible Surface and Cloth-Like Tactile Impression”, erteilt an Ahr et al. am 31. Jul. 1984; und US-Patent Nr. 5,006,394 „Multilayer Polymeric Film”, erteilt an Baird am 9. Apr. 1991, beschrieben.
Alternativ weist die Oberschicht perforierte Vliesmaterialien auf. Geeignete perforierte Vliesmaterialien sind in US-Patent Nr. 5,342,338 und in der PCT-Anmeldung Nr. WO 93/19715 beschrieben.
Die Unterschicht
Der Absorptionsartikel kann eine Unterschicht 20 umfassen, die an der Oberschicht befestigt sein kann. Die Unterschicht kann verhindern, dass die Ausscheidungen, die vom Absorptionskern absorbiert wurden und innerhalb der Windel enthalten sind, andere äußere Artikel verschmutzen, die die Windel berühren können, wie Bettlaken und Unterwäsche. In einigen Ausführungsformen kann die Unterschicht im Wesentlichen undurchlässig für Flüssigkeiten (z. B. Urin) sein und ein Laminat aus einem Vliesstoff und einer dünnen Kunststofffolie, wie einer thermoplastischen Folie mit einer Dicke von ungefähr 0,012 mm (0,5 mil) bis ungefähr 0,051 mm (2,0 mil) umfassen. Geeignete Unterschichtfolien sind die von Tredegar Industries Inc., in Terre Haute, USA, hergestellten und unter den Handelsnamen X15306, X10962 und X10964 verkauften. Andere geeignete Unterschichtmaterialien können atmungsaktive Materialien einschließen, die das Entweichen von Dämpfen aus der Windel ermöglichen, während sie weiterhin verhindern, dass flüssige Ausscheidungen durch die Unterschicht gelangen. Beispielhafte atmungsaktive Materialien können Materialien wie Gewebebahnen, Vliesbahnen, Verbundmaterialien wie folienbeschichtete Vliesbahnen, und mikroporöse Folien, wie die von Mitsui Toatsu Co. in Japan unter der Bezeichnung ESPOIR NO und die von EXXON Chemical Co. in Bay City, Texas, USA, unter der Bezeichnung EXXAIRE hergestellten, einschließen. Geeignete atmungsaktive Verbundstoffe, die Polymerblends umfassen, sind von Clopay Corporation, Cincinnati, Ohio, USA, unter der Bezeichnung HYTREL Blend P18-3097 erhältlich. Solche atmungsaktiven Verbundstoffe sind in der PCT-Anmeldung Nr. WO 95/16746 , veröffentlicht am 22. Juni 1995 im Namen von E. I. DuPont, ausführlicher beschrieben. Andere atmungsaktive Unterschichten einschließlich Vliesbahnen und perforierten geformten Folien sind im US-Patent Nr. 5,571,096 , erteilt an Dobrin et al. am 5. Nov. 1996, beschrieben.
Prüfverfahren
• K(t)-Testverfahren (Testverfahren zur Messung der dynamischen effektiven Durchlässigkeit und der Aufnahmekinetik)
Dieses Verfahren bestimmt die zeitabhängige effektive Durchlässigkeit (K(t)) und die Aufnahmekinetik einer Gelschicht, die aus hydrogelbildenden Superabsorberpolymerteilchen gebildet ist, oder einer Absorptionsstruktur, die solche Teilchen enthält, unter einem Grenzdruck. Das Ziel dieses Verfahrens ist das Erfassen der Fähigkeit der Gelschicht, die aus hydrogelbildenden Superabsorberpolymerteilchen gebildet ist, oder der Absorptionsstruktur, die diese enthält, Körperflüssigkeiten aufzunehmen und zu verteilen, wenn das Polymer in hohen Konzentrationen in einem Absorptionsartikel vorliegt und mechanischen Drücken ausgesetzt ist, wie sie in der Regel während des Gebrauchs des Absorptionsartikels auftreten. Das Darcy-Gesetz und Methoden der stationären Strömung werden zum Berechnen der effektiven Durchlässigkeit verwendet (siehe unten). (Siehe zum Beispiel auch „Absorbency”, Hrsg. P. K. Chatterjee, Elsevier, 1982, Seiten 42–43 und „Chemical Engineering” Bd. II, dritte Ausgabe, J. M. Coulson und J. F. Richardson, Pergamon Press, 1978, Seiten 122–127.)
Im Gegensatz zu vorher veröffentlichten Verfahren wird die Probe nicht vorgequollen, weshalb das Hydrogel nicht durch Vorquellen hydrogelbildender Superabsorberpolymerteilchen in synthetischem Urin gebildet wird, sondern die Messung wird mit einer trockenen Struktur begonnen.
Die Vorrichtung für dieses Verfahren wird als „zeitabhängiger Durchlässigkeitsprüfstand” bezeichnet, Vorrichtung Nr. 03-080578, und ist bei BRAUN GmbH, Frankfurter Str. 145, 61476 Kronberg, Deutschland im Handel erhältlich und ist nachstehend beschrieben. Auf Nachfrage sind auch Bedienungsanleitungen, Schaltpläne und detaillierte technische Zeichnungen erhältlich.
Messsystem der dynamischen effektiven Durchlässigkeit und der Aufnahmekinetik
7 zeigt das Messsystem der dynamischen effektiven Durchlässigkeit und der Aufnahmekinetik, hierin als „zeitabhängiger Durchlässigkeitsprüfstand” bezeichnet.
Die Vorrichtung besteht aus den folgenden Hauptbestandteilen:

– M11 Digitaler Lasersensor zur Dickenmessung 701 (MEL Mikroelektronik GmbH, 85386 Eching, Deutschland
– Faser zur Erkennung des Flüssigkeitsstands 702 (FU95, Keyence Corp., Japan)
– Digitaler Fasersensor 703 (FS-N10, Keyence Corp., Japan)
– Präzisionswaage 704 (XP6002MDR, Mettler Toledo AG, 8606 Greifensee, Schweiz)
– Netzgerät Logo!Power (C98130-A7560-A1-5-7519, Siemens AG)
– Labview-Software-Lizenz 706 (National Instruments, Austin, Tx, USA)
– Aufnahmegefäß 707 (5-Liter-Becherglas, Roth)
– Reservoir 708 (5-Liter-Glasflasche, VWR) mit Verbindungsstelle 709 und offenem Röhrchen für Lufteinlass 723
– Bedieneinheit und Konsole 705 (Conrad Electronics)
– Computergestütztes Datenerfassungssystem 710
– Eine Kolben/Zylinder-Anordnung 713, wie hierin beschrieben
– Ein gesteuertes Ventil 714 (Bürkert)

8 zeigt die Kolben/Zylinder-Anordnung 713, die Kolbenführungsdeckel 801, Kolben 802 und Zylinder 803 umfasst. Der Zylinder 803 besteht aus transparentem Polycarbonat (z. B. Lexan^®) und hat einen Innendurchmesser p von 6,00 cm (Fläche = 28,27 cm²). Die Zylinderinnenwände 850 sind glatt; die Höhe des Zylinders r beträgt ungefähr 7,50 cm. Der Boden 804 des Zylinders 803 wird auf ein Edelstahlsiebtuch der US-Standardmaschenweite 400 (nicht dargestellt) (z. B. von Weisse und Eschrich) gerichtet, das vor Befestigung am Boden 804 des Zylinders 803 biaxial straff gedehnt wird. Der Kolben 802 besteht aus einem Edelstahlkolbengehäuse 805 und einem Edelstahlkopf 806. Der Durchmesser q des Kolbenkopfes 806 ist etwas kleiner als 6 cm, so dass er frei in den Zylinder 803 gleiten kann, ohne einen Spalt zu bilden, durch den die hydrogelbildenden Teilchen gelangen können. Das Kolbengehäuse 805 wird an der Mitte des Kolbenkopfes 806 senkrecht fest angebracht. Der Durchmesser t des Kolbengehäuses beträgt ungefähr 2,2 cm. Das Kolbengehäuse 805 wird dann in einen Kolbenführungsdeckel 801 eingesetzt. Der Führungsdeckel 801 weist einen POM-(Polyoxymethylen-)Ring 809 mit einem Durchmesser auf, der ein freies Gleiten des Kolbens 802 ermöglicht und dennoch das Kolbengehäuse 805 vollkommen vertikal und parallel zu den Zylinderwänden 850 hält, sobald der Kolben 802 mit dem Führungsdeckel 801 auf dem Zylinder 803 positioniert wird. Die Draufsicht des Kolbenkopfes 806 ist in 9 dargestellt. Der Kolbenkopf 806 soll den Druck gleichmäßig auf die Probe 718 ausüben. Er ist auch stark durchlässig für die hydrophile Flüssigkeit, so dass der Flüssigkeitsstrom während der Messung nicht behindert wird. Der Kolbenkopf 806 besteht aus einem Edelstahlsiebtuch der US-Standardmaschenweite 400 903 (z. B. von Weisse und Eschrich), das biaxial straff gedehnt wird und am Außenring 901 des Kolbenkopfes befestigt wird. Die gesamte Unterseite Oberfläche des Kolbens ist flach. Strukturintegrität und Biegefestigkeit des Siebgewebes werden dann von den Edelstahlradialspeichen 902 sichergestellt. Die Höhe des Kolbengehäuses 805 wird so ausgewählt, dass das Gewicht des Kolbens 802, der aus dem Kolbengehäuse 805 und dem Kolbenkopf 806 besteht, 596 g (± 6 g) beträgt, dies entspricht 2,07 kPa (0,30 psi) über der Fläche des Zylinders 803.
Der Kolbenführungsdeckel 801 ist ein flacher Edelstahlkreis mit einem Durchmesser s von ungefähr 7,5 cm, der vom POM-Ring 809 in seiner Mitte senkrecht zum Kolbengehäuse 805 gehalten wird. Es gibt zwei Einlässe im Führungsdeckel (810 und 812).
Der erste Einlass 812 ermöglicht, dass die Faser zur Erkennung des Flüssigkeitsstands 702 genau 5 cm über der oberen Oberfläche des Siebs (nicht dargestellt), das am Boden (804) des Zylinders 803 befestigt ist, positioniert wird, sobald der Kolben 802 für die Messung mit dem Zylinder 803 zusammengefügt wurde.
Der zweite Einlass 810 ermöglicht das Anschließen eines Flüssigkeitsröhrchens 721, das dem Experiment die Flüssigkeit zuführt.
Um sicherzustellen, dass das Zusammenfügen des Kolbens 802 mit dem Zylinder 803 konsistent erfolgt, wird ein am Zylinder 803 ein Schlitz 814 erzeugt, der mit einer Positionsmarkierung 813 im Führungsdeckel 801 übereinstimmt. So ist der Drehwinkel des Zylinders und des Führungsdeckels immer gleich.
Vor jeder Verwendung sollten das Edelstahlsiebtuch 903 des Kolbenkopfes 806 und des Zylinders 803 auf Verstopfung, Löcher oder Überdehnung untersucht und gegebenenfalls ausgetauscht werden. Eine K(t)-Vorrichtung mit beschädigtem Sieb kann fehlerhafte K(t)- und Aufnahmekinetikergebnisse liefern und darf erst nach Austausch des Siebs verwendet werden.
Eine 5-cm-Markierung 808 wird am Zylinder in einer Höhe k von 5,00 cm (± 0,02 cm) über der oberen Oberfläche des Siebs, das am Boden 804 des Zylinders 803 befestigt ist, gezeichnet. Diese zeigt den Flüssigkeitsstand an, der während der Analyse gehalten werden soll. Die Faser zur Erkennung des Flüssigkeitsstands 702 wird genau an der 5-cm-Markierung 808 positioniert. Das Halten eines korrekten und konstanten Flüssigkeitsstands (hydrostatischen Drucks) ist für die Messgenauigkeit entscheidend
Ein Reservoir 708, das über Röhrchen mit der Kolben/Zylinder-Anordnung 713, die die Probe hält, verbunden ist, und ein Steuerventil 714 werden verwendet, um Salzlösung an den Zylinder 803 zu leiten und den Stand der Salzlösung bei einer Höhe k von 5,00 cm über der oberen Oberfläche des Siebs, das am Boden des Zylinders 804 befestigt ist, zu halten. Das Ventil 714, die Faser zur Erkennung des Flüssigkeitsstands 702 und der digitale Fasersensor 703 sind über die Bedieneinheit 705 mit dem computergestützten Erfassungssystem 710 verbunden. Dadurch kann das Messsystem der dynamischen effektiven Durchlässigkeit und der Aufnahmekinetik die Informationen von der Faser zur Erkennung des Flüssigkeitsstands 702 und dem digitalen Fasersensor 703 verwenden, um das Ventil 714 zu steuern und letztlich den Flüssigkeitsstand bei der 5-cm-Markierung 808 zu halten.
Das Reservoir 708 wird so über der Kolben/Zylinder-Anordnung 713 positioniert, dass innerhalb von 15 Sekunden ab Testbeginn eine Wassersäule von 5 cm gebildet und während des gesamten Testverfahrens im Zylinder aufrechterhalten werden kann. Die Kolben/Zylinder-Anordnung 713 wird am Stützring 717 der Abdeckplatte 716 positioniert, und der erste Einlass 812 wird mit dem Anschlussträger 719 an Ort und Stelle gehalten. Dies erlaubt lediglich eine Position des Führungsdeckels 801. Außerdem gibt es aufgrund der Positionsmarkierung 813 nur eine Position für den Zylinder 803. Das am Boden des Zylinders 804 befestigte Sieb muss genau eben und horizontal sein. Der Innendurchmesser des Stützrings 717 muss klein genug sein, um den Zylinder 803 fest zu stützen, aber größer als 6,0 cm, so dass er außerhalb des Innendurchmessers des Zylinders liegt, wenn der Zylinder im Stützring 717 angeordnet ist. Dies ist wichtig, um Interferenz des Stützrings 717 mit dem Flüssigkeitsstrom zu vermeiden.
Die Salzlösung, die mit einer konstanten Wassersäule von 5 cm an die Probe 718 angelegt wird, kann nun frei von der Kolben/Zylinder-Anordnung 713 in ein Aufnahmegefäß 707 fließen, das sich auf einer Waage 704 mit einer Genauigkeit innerhalb ±0,01 g befindet. Die digitale Ausgabe der Waage ist mit einem computergestützten Datenerfassungssystem verbunden.
Die Dicke (Stärke) der Probe mit einem digitalen Lasersensor zur Dickenmessung 701 konstant gemessen. Der Laserstrahl 720 des digitalen Lasersensors 701 wird auf die Mitte der POM-Abdeckplatte 811 des Kolbengehäuses gerichtet. Die genaue Positionierung aller Teile der Kolben/Zylinder-Anordnung 713 ermöglicht, dass das Kolbengehäuse 805 genau parallel zum Laserstrahl 720 ist, und als Folge wird ein genaues Maß der Dicke erhalten.
Testvorbereitung
Das Reservoir 708 wird mit Testlösung befüllt. Die Testlösung ist eine wässrige Lösung, die 9,00 Gramm Natriumchlorid und 1,00 Gramm Tensid pro Liter Lösung enthält. Die Herstellung der Testlösung ist nachstehend beschrieben. Das Aufnahmegefäß 707 wird auf die Waage 704 gestellt, die mit einem computergestützten Datenerfassungssystem 710 verbunden wird. Vor Beginn der Messung wird die Waage auf null gestellt.
Herstellung von Testflüssigkeit:
Benötigte Chemikalien:

– Natriumchlorid (CAS-Nr. 7647-14-5, z. B.: Merck, Art.-Nr. 1.06404.1000)
– Lineares C₁₂-C₁₄-Alkoholethoxylat (CAS-Nr. 68439-50-9, z. B. Lorodac^®, Sasol, Italien)
– Entionisiertes H₂0

Zehn Liter einer Lösung, die zu 9,0 Gramm pro Liter NaCl und zu 1,00 Gramm pro Liter lineares C12-C14-Alkoholethoxalat in destilliertem Wasser enthält, werden hergestellt und bei 23°C ± 1°C 1 Stunde lang ins Gleichgewicht gebracht. Die Oberflächenspannung wird an 3 einzelnen Aliquoten gemessen und sollte 28 ± 0,5 mN/m betragen. Wenn die Oberflächenspannung der Lösung von 28 ± 0,5 mN/m abweicht, wird die Lösung weggeworfen, und eine neue Testlösung wird hergestellt. Die Testlösung muss innerhalb von 36 Stunden nach ihrer Herstellung verwendet werden und gilt danach als überlagert.
K(t)-Probenherstellung
Es wird eine repräsentative 10-Gramm-Probe der Superabsorberpolymerteilchen hergestellt. Diese wird dann in einer nicht zugedeckten Petrischale mit einem Durchmesser von 10 cm in einer Vakuumkammer bei 23 ± 2°C und 1,33 Pa (0,01 Torr) oder weniger für 48 Stunden vor Gebrauch getrocknet. Die Probe wird aus der Vakuumkammer entnommen und bis zur weiteren Verwendung sofort in einem dicht verschlossenen, luftdichten 20-ml-Glasbehälter bei 23 ± 2°C aufbewahrt.
2,0 g (± 0,02 g) Superabsorberpolymerteilchen werden mit einer Analysenwaage auf ein geeignetes Wägepapier abgewogen und an den Zylinder 803 übertragen, wobei die Teilchen gleichmäßig auf dem Sieb (nicht dargestellt), das am Boden 804 des Zylinders 803 befestigt ist, verteilt werden. Dies erfolgt durch Sprühen des Superabsorberpolymers, während gleichzeitig der Zylinder im Uhrzeigersinn gedreht wird (z. B. auf einem kreisförmigen Drehteller schuett petriturn-M, erhältlich bei Schuett-biotec GmbH, Rudolf-Wissell-Str. 13, D-37079 Göttingen, Deutschland). Eine gleichmäßige Verteilung der Superabsorberpolymerteilchen ist für die Messgenauigkeit wichtig.
K(t)-Vorgehensweise
Die Messung erfolgt bei Tappi-Laborbedingungen: 23°C ± 1°C/50% RH ± 2%.
Die leere Kolben/Zylinder-Anordnung 713 ist in der kreisförmigen Öffnung in der Abdeckplatte 716 angebracht und wird um ihren unteren Umfang vom Stützring 717 getragen. Die Kolben/Zylinder-Anordnung 713 wird mit dem Anschlussträger 719 an Ort und Stelle gehalten, wobei der Zylinder 803 und der Kolben 802 in dem geeigneten Winkel ausgerichtet sind. Der Referenzdickenwert (r_r) wird vom digitalen Lasersensor gemessen. Danach wird die leere Kolben/Zylinder-Anordnung 713 von der Abdeckplatte 716 und dem Stützring 717 entfernt, und der Kolben 802 wird aus dem Zylinder 803 entnommen.
Die Probe 718 wird wie vorstehend erörtert auf dem Zylindersieb positioniert (Absorptionsstruktur) oder darauf gesprüht (Superabsorberpolymerteilchen). Danach wird der Kolben 802 mit dem daran angefügten Führungsdeckel 801 vorsichtig in den Zylinder 803 eingesetzt, wobei die Positionsmarkierung 813 des Führungsdeckels 801 nach dem im Zylinder 803 erzeugten Schlitz 814 ausgerichtet wird.
Die Kolben/Zylinder-Anordnung wird mit dem Anschlussträger 719 an Ort und Stelle gehalten, wobei der Zylinder und der Kolben in dem geeigneten Winkel ausgerichtet sind.
Dies kann nur auf eine Art erfolgen. Das mit dem Behälter 708 verbundene Flüssigkeitsröhrchen 721 und der digitale Fasersensor 703 werden über die zwei Einlasse 810 und 812 im Führungsdeckel 801 in die Kolben/Zylinder-Anordnung 713 eingeführt.
Das computergestützte Datenerfassungssystem 710 wird mit der Waage 704 und dem digitalen Lasersensor für die Dickenmessung 701 verbunden. Der Flüssigkeitsstrom vom Reservoir 708 zum Zylinder 803 wird vom Computerprogramm durch das Öffnen des Ventils 714 eingeleitet. Der Zylinder wird befüllt, bis die 5-cm-Markierung 808 in 5 bis 15 Sekunden erreicht ist, wonach das Computerprogramm die Strömungsrate so reguliert, dass eine konstante Wassersäule von 5 cm gehalten wird. Die Menge der Lösung, die durch die Probe 718 fließt, wird von der Waage 704 gemessen, und die Zunahme der Dicke wird vom Laserdickenmesser gemessen. Die Datenerfassung wird begonnen, wenn der Flüssigkeitsstrom eingeleitet wird, insbesondere wenn das Ventil 714 zum ersten Mal geöffnet wird, und wird für 21 Minuten, oder bis das Reservoir leer ist, fortgesetzt, so dass die Wassersäule von 5 cm nicht länger aufrechterhalten werden kann. Die Dauer einer Messung beträgt 21 min, Laserdicken- und Waagenablesewerte werden regelmäßig mit einem Intervall aufgezeichnet, das je nach dem Messumfang von 2 bis 10 s variieren kann, und es werden 3 Durchgänge gemessen.
Nach 21 min ist die Messung des 1. Durchgangs erfolgreich abgeschlossen, und das gesteuerte Ventil 714 wird automatisch geschlossen. Die Kolben/Zylinder-Anordnung 713 wird entfernt, und die Messungen des 2. und 3. Durchgangs werden dementsprechend durchgeführt, jeweils derselben Vorgehensweise folgend. Am Ende der Messung des 3. Durchgangs beendet das gesteuerte Ventil 714 den Flüssigkeitsstrom, und der Absperrhahn 722 des Reservoirs 708 wird geschlossen. Die gesammelten Rohdaten werden in der Form einer einfachen Datentabelle gespeichert, die dann leicht in ein Programm zur weiteren Analyse, z. B. Excel 2003, SP3, exportiert werden können.
In der Datentabelle werden für jeden Ablesewert die folgenden relevanten Informationen aufgezeichnet:

• Zeit ab Experimentbeginn
• Gewicht der vom Aufnahmegefäß 707 auf der Waage 704 gesammelten Flüssigkeit
• Dicke der Probe 718

Die Daten von 30 Sekunden bis zum Ende des Experiments werden bei der K(t)- und Aufnahmekinetikberechnung verwendet. Die in den ersten 30 Sekunden gesammelten Daten werden nicht in die Berechnung einbezogen. Die effektive Durchlässigkeit K(t) und die Aufnahmekinetik der Absorptionsstruktur werden dann mit den nachstehenden Gleichungssätzen bestimmt.
Verwendete Gleichungen:

Die Tabelle unten beschreibt die in den Gleichungen verwendeten Bezeichnungen.

_A	x-Abschnitt der Absorptionsstrukturprobe entsprechend dem Zylinderinnenradius: 28,27 cm²
H	Höhe der Wassersäule, 5,0 cm
Δp	Antriebsdruck, ausgeübt von der 5,00-cm-Wassersäule (h): 4929,31 g/(Cr s²)
G	Gravitationskonstante: 981 cm/s²
η	Temperaturabhängige effektive Viskosität der Flüssigkeit in g/(cm s)
T	Temperatur in °C
ρ	Dichte der Flüssigkeit: 1,0053 g/cm³
ρ_s ^A	Rohdichte der Probe des porösen Mediums oder Pulvers in g/cm³
ρ_s	Durchschnittliche Dichte des festen Teils der trockenen Probe in g/cm³
ρ_sk	Dichte des Bestandteils k der trockenen Probe in g/cm³
M	Trockengewicht der Probe in g: 2,00 g bei Messung von Superabsorberteilchen
m_k	Gewicht des Bestandteils k der trockenen Probe in g
V_s	Volumen der trockenen Probe in cm³
t_i	Zeit bei Schritt i von N separaten Punkten in s
d_i	Dicke der Absorptionsstrukturprobe zum Zeitpunkt t, in cm
r_i	Ablesewert des Dickenmessgeräts zum Zeitpunkt t; in cm
r_r	Referenzwert des Dickenmessgeräts (Ablesewert der Kolben/Zylinder-Anordnung ohne Probe) in cm
m_outi	Ablesewert der Waage zum Zeitpunkt t_i; Gewicht der Flüssigkeit, die aus der Probe ausgetreten ist, zum Zeitpunkt t_i in g
U(t_i)	Aufnahme der Probe zum Zeitpunkt t_i in g
T20	Erforderliche Zeit zum Erreichen einer Aufnahme von 20 g/g, beginnend bei 0 s (t₀), in s
U20	Aufnahme der Probe nach 20 Minuten in g/g
T80%	Erforderliche Zeit zum Erreichen einer Aufnahme von 80% von U20, beginnend bei 0 s(t₀), in s
K20	Probendurchlässigkeit bei 20 Minuten in m²
Kmin	Mindestwert der Durchlässigkeit während des Experiments in m²
Kmin/K20	Verhältnis von Kmin und K20

Der Antriebsdruck wird folgendermaßen aus der Wassersäule berechnet: Δp = h·G·ρ = 4929.31 g/(cm·s²)
Die Dicke zu jedem Zeitpunkt t_i wird als die Differenz des Dickensensorablesewerts zum Zeitpunkt t_i und des Referenzwerts ohne Probe berechnet: d_i = r_i – r_r[cm]
Für Superabsorberteilchenproben wird die Dicke der Probe zum Zeitpunkt t_i = 0 (d₀) verwendet, um die Qualität des Sprühens der Teilchen zu bewerten.
Eine Rohdichte der Probe innerhalb des Zylinders kann tatsächlich berechnet werden als:
Wenn diese Rohdichte innerhalb des Zylinders von der Rohdichte des Pulvers um mehr als ±40% abweicht, muss die Messung als ungültig angesehen und verworfen werden.
Die Rohdichte kann gemäß der EDANA-Methode 406.2-02 („Superabsorbent materials – Polyacrylate superabsorbent powders – GRAVIMETRIC DETERMINATION OF DENSITY”) gemessen werden.
Die Änderungsrate im Zeitverlauf des Waagenablesewerts zum Zeitpunkt t_i wird folgendermaßen berechnet:
Die Änderungsrate im Zeitverlauf des Dickenablesewerts zum Zeitpunkt t_i wird folgendermaßen berechnet:
Die Aufnahmekinetik wird folgendermaßen berechnet:
Mit dem Probenvolumen (V_s) ist das Gerüstvolumen der Probe gemeint, deshalb ist V_s das tatsächliche Volumen, das vom Feststoffmaterial in der trockenen Probe, ausschließlich Poren und Zwischenräumen, die vorhanden sein könnten, belegt wird.
V_s kann mit unterschiedlichen, dem Fachmann bekannten Verfahren berechnet oder gemessen werden, zum Beispiel kann es unter Berücksichtigung der genauen Zusammensetzung und der Gerüstdicke der Bestandteile folgendermaßen bestimmt werden:
Alternativ kann für eine unbekannte Materialzusammensetzung V_s folgendermaßen leicht berechnet werden:
Die durchschnittliche Dichte ρ_s kann durch Pyknometrie mit einer geeigneten nicht quellenden Flüssigkeit bekannter Dichte bestimmt werden. Dieses Verfahren kann nicht mehrmals an denselben Proben für die K(t)-Messung durchgeführt werden, daher sollte ein geeignetes zusätzliches repräsentatives Set von Proben für diese Versuchsmessung vorbereitet werden.
Aus U(t) in unterschiedlichen Zeitschritten, berechnet wie vorstehend erörtert, kann man die Aufnahme zu jeder speziellen Zeit durch lineare Interpolation bestimmen. Zum Beispiel ist eine der wichtigen Ausgaben die Aufnahme bei 20 Minuten, auch U20 genannt, (in g/g).
Aus U(t) in unterschiedlichen Zeitschritten kann man auch die erforderliche Zeit zum Erreichen einer gewissen Aufnahme durch lineare Interpolation bestimmen. Die Zeit, zu der die Aufnahme von 20 g/g erstmalig erreicht wird, wird als T20 bezeichnet. Ähnlich kann die Zeit zum Erreichen jeder anderen Aufnahme entsprechend berechnet werden (z. B. T5 oder T10). Anhand von U20 ist es möglich, aus U(t) in unterschiedlichen Zeitschritten auch die Zeit zum Erreichen von 80% von U20 zu bestimmen, diese Eigenschaft wird als T80% bezeichnet.
Die effektive Durchlässigkeit wird aus den Raten der Gewichtsänderung und der Dickenänderung folgendermaßen berechnet:
Die effektive Viskosität der Flüssigkeit hängt von der Temperatur im Versuchszeitraum (23°C ± 1°C) ab und wird gemäß der folgenden empirischen Gleichung berechnet: η = –2.36·10^–4·T + 1.479·10^–2 [g/(cm s)]
Aus K(t_i) kann man die effektive Durchlässigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt durch lineare Interpolation bestimmen. Zum Beispiel ist eine der wichtigen Ausgaben die Aufnahme bei 20 Minuten oder K20 (m²). Ähnlich kann die Durchlässigkeit zu jedem anderen Zeitpunkt entsprechend berechnet werden (z. B. K5 oder K10).
Ein anderer Parameter, der von den Daten abgeleitet werden kann, ist Kmin, der K(t)-Mindestwert, der über die gesamte Kurve im Intervall von ti = 30 s bis ti = 1200 s gemessen wird. Dieser Wert ist hilfreich, um Kmin/K20 zu berechnen, das Verhältnis zwischen der minimalen effektiven Durchlässigkeit und der Durchlässigkeit bei 20 Minuten. Dieser Parameter drückt die temporäre Gelblockierung aus, die in einigen der Proben auftreten kann. Wenn sich der Wert 1 nähert, gibt es keine temporäre Gelblockierung; wenn sich der Wert 0 nähert, ist dies ein Anzeichen, dass das Material einen starken Abfall der effektiven Durchlässigkeit durchläuft, wenn es erstmalig mit Flüssigkeit beladen wird.
Die Durchschnittswerte für T20, T80%, K20, U20 und Kmin/K20 werden aus 3 Durchläufen gemäß der erforderlichen Genauigkeit, wie es dem Fachmann bekannt ist, aufgezeichnet.
• Testverfahren der Dickenmessung
Die Absicht dieses Verfahrens ist das Bereitstellen einer Vorgehensweise zum Bestimmen der Dicke des Absorptionskerns am Schrittpunkt eines Absorptionsartikels. Der Test kann mit einem herkömmlichen Dickenmesser durchgeführt werden, wie Typ EG-225, erhältlich von ONO SOKKI Technology Inc., 2171 Executive Drive, Suite 400, Addison, IL 60101, USA, mit einem geeigneten Dickenprüfstand mit einem kreisförmigen Aluminium-Probenfuß von 41 mm Durchmesser, wobei der Fuß eine Kraft von 0,098 N (10 p) ausübt. Ein zusätzliches Gewicht wird hinzugefügt, um insgesamt 1,57 N (160 p) zu erreichen, um den Druck auf 1,18 kPa (0,173 psi) einzustellen.
Die Dicke des Absorptionskerns wird vor dem Einfügen des Absorptionskerns in den Absorptionsartikel in der genauen Position bestimmt, die der Absorptionskern in dem Absorptionsartikel nach dem Einfügen einnimmt. Jedoch kann die Dicke auch nach dem Entfernen des Absorptionskerns aus einem fertigen Produkt durch jedes geeignete, dem Fachmann bekannte Verfahren bestimmt werden.
Der Schrittpunkt eines Absorptionsartikels wird an der Überschneidung der Längsachse und der Querachse des Artikels bestimmt.
Grundprotokoll

1. Alle Tests werden bei 23 ± 1°C und einer relativen Feuchtigkeit von 50 ± 2% durchgeführt.
2. Der Absorptionskern wird bei 23 ± 1°C und 50 ± 2% relative Feuchtigkeit für 8 Stunden äquilibriert.
3. Der Schrittpunkt wird bestimmt, wie vorstehend beschrieben, und auf der trägerseitigen Oberfläche des Absorptionskerns markiert.
4. Der Absorptionskern wird unter dem Dickenmesser positioniert, wobei die trägerseitige Oberfläche zum Probenkontaktfuß weist und der Schrittpunkt unter dem Fuß zentriert ist.
5. Der Probenkontaktfuß wird vorsichtig abgesenkt und in Kontakt mit der Oberfläche des Absorptionskerns gebracht.
6. Der Dickenablesewert wird 5 Sekunden, nachdem der Fuß mit dem Absorptionskern in Kontakt kommt, gemessen.

• Testverfahren der Urindurchlässigkeitsmessung (UPM)
System der Urindurchlässigkeitsmessung
Dieses Verfahren bestimmt die Durchlässigkeit einer gequollenen Hydrogelschicht 1318. Die für dieses Verfahren verwendete Vorrichtung ist nachstehend beschrieben. Dieses Verfahren ist eng mit dem SFC-(Salzlösungsfluss-Leitfähigkeit-)Testverfahren des Standes der Technik verwandt.
10 zeigt den Aufbau des Durchlässigkeitsmesssystems 1000 mit dem Reservoir 1014 der konstanten Wassersäule, dem offenen Röhrchen für Lufteinlass 1010, der mit einem Stopfen verschlossenen Öffnung zum Nachfüllen 1012, Laborboy 1016, Abgaberöhrchen 1018, Absperrhahn 1020, Ringstativträger 1022, Aufnahmegefäß 1024, Waage 1026 und Kolben/Zylinder-Anordnung 1028.
11 zeigt die Kolben/Zylinder-Anordnung 1028, die ein Metallgewicht 1112, einen Kolbenschaft 1114, einen Kolbenkopf 1118, einen Deckel 1116 und einen Zylinder 1120 umfasst. Der Zylinder 1120 besteht aus transparentem Polycarbonat (z. B. Lexan^®) und hat einen Innendurchmesser p von 6,00 cm (Fläche = 28,27 cm²) mit Zylinderinnenwänden 1150, die glatt sind. Der Boden 1148 des Zylinders 1120 ist zu einem Edelstahlsiebtuch der US-Standardmaschenweite 400 (nicht dargestellt) gerichtet, das vor Befestigung am Boden 1148 des Zylinders 1120 biaxial straff gedehnt wird Der Kolbenschaft 1114 besteht aus transparentem Polycarbonat (z. B. Lexan^®) und hat eine Gesamtlänge q von ungefähr 127 mm. Ein mittlerer Abschnitt 1126 des Kolbenschafts 1114 hat einen Durchmesser r von 21,15 mm. Ein oberer Abschnitt 1128 des Kolbenschafts 1114 hat einen Durchmesser s von 15,8 mm und bildet eine Schulter 1124. Ein unterer Abschnitt 1146 des Kolbenschafts 1114 hat einen Durchmesser t von ungefähr 1,59 cm (5/8 Inch) und ein Gewinde, um fest in das mittige Loch 1218 (siehe 12) des Kolbenkopfes 1118 geschraubt zu werden. Der Kolbenkopf 1118 ist perforiert, besteht aus transparentem Polycarbonat (z. B. Lexan^®) und ist auch mit einem gedehnten Edelstahlsiebtuch der US-Standardmaschenweite 400 (nicht dargestellt) versehen. Das Gewicht 1112 ist Edelstahl, hat eine mittige Bohrung 1130, gleitet in den oberen Abschnitt 1128 des Kolbenschafts 1114 und ruht auf der Schulter 1124. Das kombinierte Gewicht von Kolbenkopf 1118, Kolbenschaft 1114 und Gewicht 1112 beträgt 596 g (± 6 g), was 2,07 kPa (0,30 psi) über der Fläche des Zylinders 1120 entspricht. Das kombinierte Gewicht kann durch Bohren eines Blindloches entlang einer Mittelachse 1132 des Kolbenschafts 1114, um Material zu entfernen, und/oder Bereitstellen eines Hohlraums, um Gewicht hinzuzufügen, eingestellt werden. Der Zylinderdeckel 1116 hat eine erste Deckelöffnung 1134 in seiner Mitte, um den Kolbenschaft 1114 vertikal auszurichten, und eine zweite Deckelöffnung 1136 in der Nähe des Rands 1138, um Flüssigkeit aus dem Reservoir 1014 der konstanten Wassersäule in den Zylinder 1120 einzubringen.
Eine erste lineare Indexmarkierung (nicht dargestellt) wird radial entlang der oberen Oberfläche 1152 des Gewichts 1112 gezeichnet, wobei die erste lineare Indexmarkierung quer zur Mittelachse 1132 des Kolbenschafts 1114 verläuft. Eine entsprechende zweite lineare Indexmarkierung (nicht dargestellt) wird radial entlang der oberen Oberfläche 1160 des Kolbenschafts 1114 gezeichnet, wobei die zweite lineare Indexmarkierung quer zur Mittelachse 1132 des Kolbenschafts 1114 verläuft. Eine entsprechende dritte lineare Indexmarkierung (nicht dargestellt) wird entlang dem mittleren Abschnitt 1126 des Kolbenschafts 1114 gezeichnet, wobei die dritte lineare Indexmarkierung parallel zur Mittelachse 1132 des Kolbenschafts 1114 verläuft. Eine entsprechende vierte lineare Indexmarkierung (nicht dargestellt) wird radial entlang der oberen Oberfläche 1140 des Zylinderdeckels 1116 gezeichnet, wobei die vierte lineare Indexmarkierung quer zur Mittelachse 1132 des Kolbenschafts 1114 verläuft. Ferner wird eine entsprechende fünfte lineare Indexmarkierung (nicht dargestellt) entlang einer Lippe 1154 des Zylinderdeckels 1116 gezeichnet, wobei die fünfte lineare Indexmarkierung parallel zur Mittelachse 1132 des Kolbenschafts 1114 verläuft. Eine entsprechende sechste lineare Indexmarkierung (nicht dargestellt) wird entlang der äußeren Zylinderwand 1142 gezeichnet, wobei die sechste lineare Indexmarkierung parallel zur Mittelachse 1132 des Kolbenschafts 1114 verläuft. Die Ausrichtung der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten linearen Indexmarkierung ermöglicht eine Neupositionierung von Gewicht 1112, Kolbenschaft 1114, Zylinderdeckel 1116 und Zylinder 1120 in der gleichen Ausrichtung relativ zueinander für jede Messung.
Die technischen Angaben des Zylinders 1120 lauten:
Außendurchmesser u des Zylinders 1120: 70,35 mm
Innendurchmesser p des Zylinders 1120: 60,0 mm
Höhe v des Zylinders 1120: 60,5 mm
Die technischen Angaben des Zylinderdeckels 1116 lauten:
Außendurchmesser w des Zylinderdeckels 1116: 76,05 mm
Innendurchmesser x des Zylinderdeckels 1116: 70,5 mm
Dicke y des Zylinderdeckels 1116 einschließlich Lippe 1154: 12,7 mm
Dicke z des Zylinderdeckels 1116 ohne Lippe 1154: 6,35 mm
Durchmesser a der ersten Deckelöffnung 1134: 22,25 mm
Durchmesser b der zweiten Deckelöffnung 1136: 12,7 mm
Abstand zwischen den Mitten der ersten und der zweiten Deckelöffnung 1134 und 1136: 23,5 mm
Die technischen Angaben des Gewichts 1112 lauten:
Außendurchmesser c: 50,0 mm
Durchmesser d der mittigen Bohrung 1130: 16,0 mm
Höhe e: 39,0 mm
Die technischen Angaben des Kolbenkopfes 1118 lauten:
Durchmesser f: 59,7 mm
Höhe g: 16,5 mm
Äußere Löcher 1214 (14 insgesamt) mit einem Durchmesser h von 9,65 mm, wobei die äußeren Löcher 1214 gleichmäßig beabstandet sind und die Mitten 47,8 mm von der Mitte des mittigen Loches 1218 entfernt sind
Innere Löcher 1216 (7 insgesamt) mit einem Durchmesser i von 9,65 mm, wobei die inneren Löcher 1216 gleichmäßig beabstandet sind und die Mitten 26,7 mm von der Mitte des mittigen Loches 1218 entfernt sind
Das mittige Loch 1218 hat einen Durchmesser j von 1,59 cm (5/8 Inch) und ein Gewinde, um einen unteren Abschnitt 1146 des Kolbenschafts 1114 aufzunehmen.
Vor Gebrauch sollten die Edelstahlsiebe (nicht dargestellt) des Kolbenkopfes 1118 und des Zylinders 1120 auf Verstopfung, Löcher oder Überdehnung untersucht und gegebenenfalls ausgetauscht werden. Eine Vorrichtung zur Urindurchlässigkeitsmessung mit beschädigtem Sieb kann fehlerhafte UPM-Ergebnisse liefern und darf erst nach Austausch des Siebs verwendet werden.
Eine 5,00-cm-Markierung 1156 wird am Zylinder 1120 in einer Höhe k von 5,00 cm (± 0,05 cm) über dem Sieb (nicht dargestellt), das am Boden 1148 des Zylinders 1120 befestigt ist, gezeichnet. Diese zeigt den Flüssigkeitsstand an, der während der Analyse gehalten werden soll. Das Halten eines korrekten und konstanten Flüssigkeitsstands (hydrostatischen Drucks) ist für die Messgenauigkeit entscheidend.
Es wird ein Reservoir 1014 der konstanten Wassersäule verwendet, um Salzlösung 1032 an den Zylinder 1120 abzugeben und den Stand der Salzlösung 1032 bei einer Höhe k von 5,00 cm über dem Sieb (nicht dargestellt), das am Boden 1148 des Zylinders 1120 befestigt ist, zu halten. Der Boden 1034 des Lufteinlassröhrchens 1010 ist so positioniert, dass der Stand der Salzlösung 1032 im Zylinder 1120 während der Messung bei der erforderlichen Höhe k von 5,00 cm gehalten wird, d. h. der Boden 1034 des Luftröhrchens 1010 ist ungefähr auf der Ebene 1038 wie die 5,00-cm-Markierung 1156 am Zylinder 1120, wenn er auf dem Trägersieb (nicht dargestellt) des Ringstativs 1040 über dem Aufnahmegefäß 1024 sitzt. Eine korrekte Höhenausrichtung des Lufteinlassröhrchens 1010 an der 5,00-cm-Markierung 1156 am Zylinder 1120 ist für die Analyse entscheidend. Ein geeignetes Reservoir 1014 besteht aus einem Gefäß 1030, das Folgendes enthält: ein horizontal ausgerichtetes L-förmiges Abgaberöhrchen 1018 für die Flüssigkeitsabgabe, ein vertikal ausgerichtetes offenes Röhrchen 1010 zum Einlassen von Luft in einer festgelegten Höhe innerhalb des Reservoirs 1014 der konstanten Wassersäule und eine mit einem Stopfen verschlossene Öffnung 1012 zum erneuten Befüllen des Reservoirs 1014 der konstanten Wassersäule. Das Röhrchen 1010 hat einen Innendurchmesser von 12,5 mm ± 0,5 mm. Das Abgaberöhrchen 1018, das nahe dem Boden 1042 des Reservoirs 1014 der konstanten Wassersäule positioniert ist, enthält einen Absperrhahn 1020 zum Starten/Beenden der Abgabe der Salzlösung 1032. Der Auslass 1044 des Abgaberöhrchens 1018 ist so bemessen, dass es durch die zweite Deckelöffnung 1136 in dem Zylinderdeckel 1116 eingeführt werden kann, wobei sein Ende unter der Oberfläche der Salzlösung 1032 in dem Zylinder 1120 positioniert ist (nach dem Erreichen der Höhe von 5,00 cm der Salzlösung 1032 in dem Zylinder 1120). Das Lufteinlassröhrchen 1010 wird von einem O-Ringkragen (nicht dargestellt) an Ort und Stelle gehalten. Das Reservoir 1014 der konstanten Wassersäule kann auf einem Laborboy 1016 positioniert sein, um seine Höhe relativ zu der des Zylinders 1120 anzupassen. Die Bestandteile des Reservoirs 1014 der konstanten Wassersäule sind so bemessen, dass der Zylinder 1120 schnell auf die erforderliche Höhe (d. h. Wassersäule) befüllt wird und diese Höhe für die Dauer der Messung aufrechterhalten wird. Das Reservoir 1014 der konstanten Wassersäule muss in der Lage sein, die Salzlösung 1032 mit einer Strömungsrate von mindestens 3 g/s für mindestens 10 Minuten abzugeben.
Die Kolben/Zylinder-Anordnung 1028 ist auf einem starren Edelstahlträgersieb der Maschenweite 16 (nicht dargestellt) (oder äquivalent) positioniert, das von einem Ringstativ 1040 oder einem geeigneten alternativen starren Ständer getragen wird. Dieses Trägersieb (nicht dargestellt) ist ausreichend durchlässig, um den Fluss der Salzlösung 1032 nicht zu behindern, und starr genug, um das Edelstahlsiebgewebe (nicht dargestellt) ohne Dehnung zu tragen. Das Trägersieb (nicht dargestellt) sollte flach und gerade sein, um ein Neigen der Kolben/Zylinder-Anordnung 1028 während des Tests zu vermeiden. Die Salzlösung 1032, die durch das Trägersieb (nicht dargestellt) läuft, wird in einem Aufnahmegefäß 1024 gesammelt, das unter dem Trägersieb (nicht dargestellt) positioniert ist, dieses jedoch nicht trägt. Das Aufnahmegefäß 1024 ist auf der Waage 1026 positioniert, die eine Genauigkeit von mindestens 0,01 g aufweist. Die digitale Ausgabe der Waage 1026 ist mit einem computergestützten Datenerfassungssystem (nicht dargestellt) verbunden.
Herstellung von Reagenzien (nicht dargestellt)
Synthetischer Urin von Jayco (Jayco Synthetic Urine, JSU) 1312 (siehe 13) wird für eine Quellphase verwendet (siehe UPM-Vorgehensweise unten), und eine Natriumchlorid-(NaCl-)Lösung 0,118 M wird für eine Strömungsphase verwendet (siehe UPM-Vorgehensweise unten). Die folgenden Herstellungsweisen beziehen sich auf ein standardgemäßes Volumen von 1 Liter. Für die Herstellung von anderen Volumina als 1 Liter werden alle Mengen entsprechend skaliert.
JSU: Ein 1-Liter-Messkolben wird mit destilliertem Wasser auf 80% seines Volumens befüllt, und ein Magnetrührstab wird in den Kolben gegeben. Separat werden mit einem Wägepapier oder einem Becher die folgenden Mengen der trockenen Inhaltsstoffe auf eine Genauigkeit innerhalb von ±0,01 g mit einer Analysenwaage abgewogen und quantitativ in der gleichen Reihenfolge wie nachstehend aufgeführt in den Messkolben gegeben. Die Lösung wird auf einer geeigneten Rührplatte gerührt, bis alle Feststoffe gelöst sind, der Rührstab wird entfernt, und die Lösung wird mit destilliertem Wasser auf 1 l verdünnt. Erneut wird ein Rührstab eingeführt, und die Lösung wird für einige Minuten oder mehr auf einer Rührplatte gerührt.
Salzmengen zum Herstellen von 1 Liter synthetischem Urin von Jayco:

Kaliumchlorid (KCl) 2,00 g
Natriumsulfat (Na₂SO4) 2,00 g
Ammoniumdihydrogenphosphat (NH₄H₂PO₄) 0,85 g
Ammoniumphosphat, zweibasisch ((NH₄)₂HPO₄) 0,15 g
Calciumchlorid (CaCl₂) 0,19 g – [oder hydratisiertes Calciumchlorid (CaCl₂·2H₂O)0,25 g]
Magnesiumchlorid (MgCl₂) 0,23 g – [oder hydratisiertes Magnesiumchlorid (MgCl₂·6H₂O)0,50 g]

Für eine schnellere Herstellung wird jedes Salz vollständig aufgelöst, bevor das nächste zugegeben wird. Synthetischer Urin von Jayco kann in einem sauberen Glasbehälter 2 Wochen lang gelagert werden. Die Lösung sollte nicht mehr verwendet werden, wenn sie trüb wird. Die Haltbarkeitsdauer in einem sauberen Kunststoffbehälter beträgt 10 Tage.
Natriumchlorid-(NaCl-)Lösung 0,118 M: Als Salzlösung 1032 wird Natriumchlorid 0,118 M verwendet. Mithilfe eines Wägepapiers oder eines Bechers werden 6,90 g (± 0,01 g) Natriumchlorid abgewogen und quantitativ in einen 1-Liter-Messkolben übertragen; und der Kolben wird mit destilliertem Wasser aufgefüllt. Ein Rührstab wird hinzugefügt, und die Lösung wird auf einer Rührplatte gemischt, bis alle Feststoffe gelöst sind.
Testvorbereitung
Mithilfe eines festen Referenz-Zylindergewichts (nicht dargestellt) (40 mm Durchmesser; 140 mm Höhe), wird ein Dickenmesser (nicht dargestellt) (z. B. Mitotoyo Digimatic Height Gage) auf einen Ablesewert von null eingestellt. Dieser Vorgang wird praktischerweise auf einer glatten und geraden Labortischfläche 1046 durchgeführt. Die Kolben/Zylinder-Anordnung 1028 ohne Superabsorberpolymerteilchen wird unter dem Dickenmesser (nicht dargestellt) positioniert, und ein Ablesewert L₁ wird auf 0,01 mm genau aufgezeichnet.
Das Reservoir 1014 der konstanten Wassersäule wird mit Salzlösung 1032 befüllt. Der Boden 1034 des Lufteinlassröhrchens 1010 wird so positioniert, dass der obere Teil (nicht dargestellt) des Flüssigkeitsmeniskus (nicht dargestellt) in dem Zylinder 1120 während der Messung an der 5,00-cm-Markierung 1156 gehalten wird. Eine korrekte Höhenausrichtung des Lufteinlassröhrchens 1010 an der 5,00-cm-Markierung 1156 am Zylinder 1120 ist für die Analyse entscheidend.
Das Aufnahmegefäß 1024 wird auf der Waage 1026 angeordnet, und die digitale Ausgabe der Waage 1026 wird mit einem computergestützten Datenerfassungssystem (nicht dargestellt) verbunden. Das Ringstativ 1040 mit einem starren Edelstahlträgersieb der Maschenweite 16 (nicht dargestellt) wird über dem Aufnahmegefäß 1024 positioniert. Das Sieb der Maschenweite 16 (nicht dargestellt) sollte ausreichend starr sein, um die Kolben/Zylinder-Anordnung 1028 während der Messung zu tragen. Das Trägersieb (nicht dargestellt) muss flach und gerade sein.
UPM-Vorgehensweise
1,5 g (± 0,05 g) Superabsorberpolymerteilchen werden mit einer Analysenwaage auf ein geeignetes Wägepapier oder eine Wägehilfe abgewogen. Der Feuchtigkeitsgehalt der Superabsorberpolymerteilchen wird gemäß der Edana-Feuchtigkeitsgehalt-Testmethode 430.1-99 („Superabsorbent materials – Polyacrylate superabsorbent powders – Moisture Content – weight loss upon heating” (Februar 99)) gemessen. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Superabsorberpolymerteilchen größer als 5% ist, sollte das Gewicht der Superabsorberpolymerteilchen hinsichtlich der Feuchtigkeit korrigiert werden (d. h. in diesem speziellen Fall sollten die zugegebenen Superabsorberpolymerteilchen 1,5 g auf Trockengewichtsbasis sein).
Der leere Zylinder 1120 wird auf eine gerade Labortischfläche 1046 gestellt, und die Superabsorberpolymerteilchen werden quantitativ in den Zylinder 1120 gegeben. Die Superabsorberpolymerteilchen werden auf dem Sieb (nicht dargestellt), das am Boden 1148 des Zylinders 1120 befestigt ist, durch vorsichtiges Schütteln, Drehen und/oder Klopfen des Zylinders 1120 gleichmäßig verteilt. Eine gleichmäßige Verteilung der Teilchen auf dem Sieb (nicht dargestellt), das am Boden 1148 des Zylinders 1120 befestigt ist, ist wichtig, um ein Ergebnis mit höchster Genauigkeit zu erhalten. Nach dem gleichmäßigen Verteilen der Superabsorberpolymerteilchen auf dem Sieb (nicht dargestellt), das am Boden 1148 des Zylinders 1120 befestigt ist, dürfen die Teilchen nicht an den Zylinderinnenwänden 1150 haften. Der Kolbenschaft 1114 wird durch die erste Deckelöffnung 1134 eingeführt, wobei die Lippe 1154 des Deckels 1116 zum Kolbenkopf 1118 weist. Der Kolbenkopf 1118 wird vorsichtig in den Zylinder 1120 auf eine Tiefe von wenigen Zentimetern eingeführt. Der Deckel 1116 wird dann auf den oberen Kranz 1144 des Zylinders 1120 gelegt, während darauf geachtet wird, den Kolbenkopf 1118 von den Superabsorberpolymerteilchen fernzuhalten. Der Deckel 1116 und der Kolbenschaft 1126 werden dann vorsichtig gedreht, um die dritte, vierte, fünfte und sechste lineare Indexmarkierung auszurichten. Der Kolbenkopf 1118 wird dann (über den Kolbenschaft 1114) vorsichtig abgesenkt, bis er auf den trockenen Superabsorberpolymerteilchen ruht. Das Gewicht 1112 wird auf dem oberen Abschnitt 1128 des Kolbenschafts 1114 positioniert, so dass es so auf der Schulter 1124 ruht, dass die erste und die zweite lineare Indexmarkierung ausgerichtet sind. Ein korrekter Sitz des Deckels 1116 verhindert Bindung und sichert eine gleichmäßige Verteilung des Gewichts auf der Hydrogelschicht 1318.
Quellphase: Eine Glasfilterplatte mit 8 cm Durchmesser (7 mm dick; z. B. Chemglass Inc. Nr. CG 201-51, grobe Porosität) 1310 wird gesättigt, indem überschüssiges JSU 1312 zur Glasfilterplatte 1310 gegeben wird, bis die Glasfilterplatte 1310 gesättigt ist. Die gesättigte Glasfilterplatte 1310 wird in eine breite Petrischale 1314 mit flachem Boden gegeben, und JSU 1312 wird zugegeben, bis er die obere Oberfläche 1316 der Glasfilterplatte 1310 erreicht. Die JSU-Höhe darf die Höhe der Glasfilterplatte 1310 nicht überschreiten.
Das Sieb (nicht dargestellt), das am Boden 1148 des Zylinders 1120 befestigt ist, lässt sich leicht dehnen. Um eine Dehnung zu verhindern, wird während des Greifens des Zylinders 1120 der Kolben/Zylinder-Anordnung 1028 genau über dem Deckel 1116 mit dem Zeigefinger ein seitlicher Druck auf den Kolbenschaft 1114 ausgeübt. Dadurch bleibt der Kolbenschaft 1114 an Ort und Stelle am Deckel 1116, so dass die Kolben/Zylinder-Anordnung 1028 angehoben werden kann, ohne dass übermäßige Kraft auf das Sieb (nicht dargestellt) ausgeübt wird.
Die gesamte Kolben/Zylinder-Anordnung 1028 wird auf diese Weise angehoben und auf die Glasfilterplatte 1310 in der Petrischale 1314 gestellt. JSU 1312 aus der Petrischale 1314 läuft durch die Glasfilterplatte 1310 und wird von den Superabsorberpolymerteilchen (nicht dargestellt) absorbiert, um eine Hydrogelschicht 1318 zu bilden. Der in der Petrischale 1314 verfügbare JSU 1312 sollte für die gesamte Quellphase reichen. Falls erforderlich, kann mehr JSU 1312 während der Hydratation in die Petrischale 1314 gegeben werden, um den Flüssigkeitsstand des JSU 1312 an der oberen Oberfläche 1316 der Glasfilterplatte 1310 zu halten. Nach einem Zeitraum von 60 Minuten wird die Kolben/Zylinder-Anordnung 1028 von der Glasfilterplatte 1310 genommen, wobei darauf geachtet wird, den Kolbenschaft 1114 am Deckel 1116 zu halten, wie vorstehend beschrieben, und sichergestellt wird, dass die Hydrogelschicht 1318 während dieses Vorgangs keinen JSU 1312 verliert und keine Luft aufnimmt. Die Kolben/Zylinder-Anordnung 1028 wird unter dem Dickenmesser (nicht dargestellt) positioniert, und ein Ablesewert L₂ wird auf 0,01 mm genau aufgezeichnet. Wenn sich der Wert mit der Zeit ändert, wird nur der Anfangswert erfasst. Die Dicke der Hydrogelschicht 1318 L₀ wird aus L₂ – L₁ auf 0,1 mm genau bestimmt.
Die Kolben/Zylinder-Anordnung 1028 wird auf das Trägersieb (nicht dargestellt), das am Ringstativ 1040 befestigt ist, übertragen, wobei darauf geachtet wird, den Kolbenschaft 1114 an Ort und Stelle am Deckel 1116 zu halten. Das Reservoir 1014 der konstanten Wassersäule wird so positioniert, dass das Abgaberöhrchen 1018 durch die zweite Deckelöffnung 1136 ragt. Die Messung wird in folgender Reihenfolge eingeleitet:

a) Der Absperrhahn 1020 des Reservoirs 1014 der konstanten Wassersäule wird geöffnet, damit die Salzlösung 1032 die 5,00-cm-Markierung 1156 am Zylinder 1120 erreichen kann. Dieser Stand der Salzlösung 1032 sollte innerhalb von 10 Sekunden ab dem Öffnen des Absperrhahns 1020 erreicht werden.
b) Sobald 5,00 cm der Salzlösung 1032 erreicht werden, wird das Datenerfassungsprogramm gestartet.

Mithilfe eines Computers (nicht dargestellt), der mit der Waage 1026 verbunden ist, wird die Menge der Salzlösung 1032, die durch die Hydrogelschicht 1318 gelangt, in Intervallen von 20 Sekunden für einen Zeitraum von 10 Minuten aufgezeichnet. Am Ende von 10 Minuten wird der Absperrhahn 1020 am Reservoir 1014 der konstanten Wassersäule geschlossen.
Die Daten von 60 Sekunden bis zum Ende des Experiments werden bei der UPM-Berechnung verwendet. Die in den ersten 60 Sekunden gesammelten Daten werden nicht die Berechnung einbezogen. Die Strömungsrate F_s (in g/s) ist die lineare Kurve in einem Diagramm der Methode der kleinsten Quadrate, bezogen auf das Gewicht der Salzlösung 1032, die (in Gramm) als Funktion der Zeit (in Sekunden) von 60 Sekunden bis 600 Sekunden gesammelt wurde.
Die Urindurchlässigkeitsmessung (Q) der Hydrogelschicht 1318 wird mit der folgenden Gleichung berechnet: Q = [F_g × L₀]/[ρ × A × ΔP], wobei F_g die Strömungsrate in g/s ist, die aus der Regressionsanalyse der Strömungsratenergebnisse bestimmt wurde, L₀ die Anfangsdicke der Hydrogelschicht 1318 in cm ist, p die Dichte der Salzlösung 1032 in gm/cm³ ist. A (in der Gleichung oben) ist die Fläche der Hydrogelschicht 1318 in cm², ΔP ist der hydrostatische Druck in Dyn/cm², und die Urindurchlässigkeitsmessung Q erfolgt in Einheiten von cm³ s/g. Der Durchschnitt von drei Bestimmungen sollte aufgezeichnet werden.
• FSR-Testverfahren
Dieses Verfahren bestimmt die Geschwindigkeit von Superabsorberpolymerteilchen, insbesondere polymeren Hydrogelteilchen, wie vernetzten Polyacrylaten, in 0,9%-iger Sole (wässrige 0,9-gew.-%-ige NaCl-Lösung) zu quellen. Das Messprinzip besteht darin, die Superabsorberpolymerteilchen eine bekannte Flüssigkeitsmenge absorbieren zu lassen, und die Zeitdauer zum Absorbieren der Flüssigkeit wird gemessen. Das Ergebnis wird dann in Gramm absorbierter Flüssigkeit pro Gramm Material pro Sekunde ausgedrückt. Alle Tests werden bei 23 ± 2°C durchgeführt.
Vier Gramm einer repräsentativen Probe der Superabsorberpolymerteilchen werden in einer nicht bedeckten Petrischale mit einem Durchmesser von 5 cm in einer Vakuumkammer bei 23 ± 2°C und 1,33 Pa (0,01 torr) oder weniger 48 Stunden lang vor der Messung getrocknet.
Ungefähr 1 g (+/– 0,1 g) des Prüfkörpers wird aus der Vakuumkammer entnommen und sofort mit einer Genauigkeit von 0,001 g in einen 25-ml-Becher, der einen Innendurchmesser von 32 bis 34 mm und eine Höhe von 50 mm aufweist, abgewogen. Das Material wird gleichmäßig über den Boden verteilt. 20 g 0,9-%-ige Sole werden mit einer Genauigkeit von +/– 0,01 g in einen 50-ml-Becher abgewogen und dann vorsichtig, aber nicht schnell in den Becher, der das Testmaterial enthält, gegossen. Es wird sofort ein Zeitmesser gestartet, wenn die Flüssigkeit mit dem Material in Kontakt kommt. Der Becher wird während des Quellens nicht bewegt oder geschüttelt.
Der Zeitmesser wird angehalten und die Zeit auf die Sekunde genau (oder noch genauer, falls erforderlich) aufgezeichnet, wenn der letzte Teil der ungestörten Flüssigkeit von den quellenden Teilchen erreicht wird. Um die Reproduzierbarkeit der Bestimmung des Endpunkts zu erhöhen, kann die Flüssigkeitsoberfläche mit einer kleinen Lampe beleuchtet werden, ohne die Oberfläche mit der Lampe zu erwärmen. Der Becher wird erneut gewogen, um die tatsächlich aufgenommene Flüssigkeit auf innerhalb von ±0,1 g zu bestimmen.
Die Freiquellrate wird durch Teilen des Gewichts der Superabsorberpolymerteilchen durch die Menge tatsächlich aufgenommener Flüssigkeit und Teilen des Ergebnisses durch die erforderliche Zeit für diese Aufnahme berechnet und in „g/g/s” ausgedrückt. Drei Messungen werden durchgeführt und die Ergebnisse gemittelt, um den FSR-Wert in g/g/s zu erhalten, der in 3 signifikanten Darstellungen aufgezeichnet wird.
• Flachaufnahmetestverfahren
Dieses Verfahren bestimmt die Aufnahmezeiten einer Babywindel, die in der Regel für Träger mit einem Gewicht im Bereich von 8 bis 13 kg ± 20% gedacht ist (wie Pampers Active Fit, Größe 4 oder andere Pampers-Babywindeln Größe 4, Huggies-Babywindeln Größe 4 oder Babywindeln Größe 4 der meisten anderen Marken).
Vorrichtung
Die Testvorrichtung ist in 14 dargestellt und umfasst eine Mulde 1411 aus Polycarbonat (z. B. Lexan^®) mit einer Nenndicke von 12,5 mm (0,5 Inch). Die Mulde 1411 umfasst eine geradlinige horizontale Basis 1412 mit einer Länge von 508 mm (20,0 Inch) und einer Breite von 152 mm (6,0 Inch). Zwei geradlinige vertikale Seiten 1413 mit einer Höhe von 64 mm (2,5 Inch) × einer Länge von 508 mm (20 Inch) werden an den Längsrändern der Basis 1412 befestigt, um eine U-förmige Mulde 1411 mit einer Länge von 508 mm (20,0 Inch), einer Innenbreite von 152 mm (6,0 Inch) und einer Innentiefe von 51 mm (2,0 Inch) zu bilden. Das vordere und das hintere Ende der Mulde 1411 werden nicht verschlossen.
Eine Platte aus offenzelligem Polyurethanschaum 1414 mit Abmessungen 508 × 152 × 25 nun wird mit Polyethylenfolie umwickelt und so auf den Boden der Mulde 1411 gegeben, dass die Ränder des Schaums 1414 und der Mulde 1411 aufeinander ausgerichtet sind und die obere Oberfläche der Polyethylenfolie glatt und frei von Nähten, Falten oder Unebenheiten ist. Der Polyurethanschaum 1414 weist einen Kompressionsmodul von 3,31 kPa (0,48 psi) auf. Mit einem unverwischbaren Markierstift wird über die Breite der oberen Oberfläche der Polyethylenabdeckung 152 mm (6,0 Inch) von einem Ende (dem vorderen Rand) parallel zur Querachse eine Referenzlinie gezogen.
Eine geradlinige obere Polycarbonatplatte 1415 hat eine Nenndicke von 12,5 mm (0,5 Inch), eine Länge von 508 mm (20,0 Inch) und eine Breite von 146 mm (5,75 Inch). Ein Loch mit einem Durchmesser von 51 mm (2,0 Inch) wird in die Mitte der oberen Platte 1415 gebohrt (d. h. die Mitte des Loches befindet sich am Schnittpunkt der Längs- und der Querachse der oberen Oberfläche der oberen Platte 1415). Ein Polycarbonatzylinder 1416 mit einem Außendurchmesser von 51 mm (2,0 Inch), einem Innendurchmesser von 37,5 mm (1,5 Inch) und einer Höhe von 102 mm (4,0 Inch) wird so in das Loch in der oberen Platte 1415 geklebt, dass der untere Rand des Zylinders 1416 mit der unteren Oberfläche der oberen Platte 1415 bündig ist und der Zylinder 1416 vertikal um 89 mm (3,5 Inch) über die obere Oberfläche der oberen Platte 1415 hervorsteht, und die Naht zwischen dem Zylinder 1416 und der oberen Platte 1415 ist wasserdicht. Eine ringförmige Vertiefung 1417 mit einer Höhe von 2 mm und einem Durchmesser von 44,5 mm (1,75 Inch) wird im unteren Innenrand des Zylinders 1416 gebildet. Zwei Löcher mit einem Durchmesser von 1 mm werden in einem Winkel von 45° so in die obere Oberfläche der oberen Platte 1415 gebohrt, dass die Löcher die Innenoberfläche des Zylinders 1416 unmittelbar über der Vertiefung 1417 schneiden und an gegenüberliegenden Seiten des Zylinders 1416 sind (d. h. 180° auseinander). Zwei Edelstahldrähte 1418 mit einem Durchmesser von 1 mm werden wasserdicht in die Löcher geklebt, so dass ein Ende jedes Drahtes mit der inneren Zylinderwand bündig ist und das andere Ende von der oberen Oberfläche der oberen Platte 1415 hervorsteht. Diese Drähte werden nachstehend als Elektroden bezeichnet. Eine Referenzlinie wird über die Breite der oberen Platte 1415 152 mm (6,0 Inch) vom vorderen Rand parallel zur Querachse gezogen. Die Anordnung aus oberer Platte 1415 und Zylinder 1416 hat ein Gewicht von ungefähr 1180 Gramm.
Zwei Stahlgewichte mit einem Gewicht von jeweils 9 kg, einer Breite von 146 mm (5,75 Inch), einer 3 Tiefe von 76 mm (3,0 Inch) und einer Höhe von ungefähr 100 mm (4 Inch) sind ebenfalls erforderlich.
Vorgehensweise:
Alle Tests werden bei 23 ± 2°C und einer relativen Feuchtigkeit von 35 ± 15% durchgeführt.
Die Polycarbonatmulde 1411, die die umwickelte Schaumplatte 1414 enthält, wird auf eine geeignete flache horizontale Oberfläche gegeben. Ein Einwegabsorptionsmittelprodukt wird aus seiner Verpackung genommen, und die Elastikteile der Bündchen werden in geeigneten Intervallen eingeschnitten, damit das Produkt flach liegen kann. Das Produkt wird mit einer Genauigkeit von ±0,1 Gramm auf einer geeigneten Waage mit Obenbeladung gewogen, dann auf die bedeckte Schaumplatte 1414 in der Aufnahmevorrichtung gelegt, wobei der vordere Taillenrand des Produkts an der Referenzmarkierung auf der Polyethylenabdeckung ausgerichtet ist. Das Produkt wird entlang der Längsachse der Vorrichtung zentriert, wobei die Oberschicht (körperseitig) des Produkts nach oben weist und der hintere Taillenrand zum hinteren Ende der Schaumplatte 1414 weist. Die obere Platte 1415 wird auf das Produkt gelegt, wobei der hervorstehende Zylinder nach oben weist. Die gezogene Referenzlinie ist am vorderen Taillenrand des Produkts ausgerichtet, und das hintere Ende der oberen Platte 1415 ist auf den hinteren Rand der Schaumplatte 1414 ausgerichtet. Die zwei 9,0-kg-Gewichte werden dann vorsichtig so auf die obere Platte 1415 gegeben, dass die Breite jedes Gewichts parallel zur Querachse der oberen Platte ist und jedes Gewicht 83 mm (3,25 Inch) vom vorderen oder hinteren Rand der oberen Platte 1415 entfernt ist.
Ein geeigneter elektrischer Schaltkreis wird mit den zwei Elektroden verbunden, um das Vorhandensein einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit zwischen ihnen zu erkennen.
Eine geeignete Pumpe; z. B. Modell 7520-00 von Cole Parmer Instruments, Chicago, USA oder äquivalent; wird so eingestellt, dass eine 0,9-gewichtsprozentige wässrige Lösung von Natriumchlorid durch ein flexibles Kunststoffröhrchen mit einem Innendurchmesser von 4,8 mm (3/16 Inch), z. B Tygon^® R-3603 oder äquivalent, abgegeben wird. Der Endabschnitt des Röhrchens wird vertikal festgeklammert, so dass es innerhalb des Zylinders 1416, an der oberen Platte 1415 angebracht, zentriert ist, wobei das Ausgabeende des Röhrchens nach unten weist und 50 mm (2 Inch) unter dem oberen Rand des Zylinders 1416 angeordnet ist. Die Pumpe wird mit einer Zeitschaltuhr betrieben und ist so vorkalibriert, dass ein Schwall von 75,0 ml der 0,9-%-igen Salzlösung mit einer Geschwindigkeit von 15 ml/s abgegeben wird.
Die Pumpe wird aktiviert und eine Zeitschaltuhr sofort nach Aktivierung gestartet. Die Pumpe liefert 75 ml 0,9-%-ige NaCl-Lösung an den Zylinder 1416 mit einer Geschwindigkeit von 15 ml/s und hört dann auf. Wenn Testflüssigkeit in den Zylinder 1416 eingebracht wird, sammelt sie sich in der Regel in gewissem Umfang auf der Absorptionsstruktur an. Diese Flüssigkeit schließt einen elektrischen Schaltkreis zwischen den zwei Elektroden in dem Zylinder. Nachdem der Schwall abgegeben wurde, fällt der Meniskus der Lösung, da die Flüssigkeit von der Struktur absorbiert wird. Wenn der elektrische Schaltkreis aufgrund der Abwesenheit freier Flüssigkeit zwischen den Elektroden in dem Zylinder unterbrochen wird, wird die Zeit notiert.
Die Aufnahmezeit für einen bestimmten Schwall ist das Zeitintervall zwischen der Aktivierung der Pumpe für diesen Schwall und den Punkt, an dem der elektrische Schaltkreis unterbrochen wird.
Vier Schwälle werden auf diese Weise an das Produkt abgegeben; jeder Schwall beträgt 75 ml und wird mit 15 ml/s abgegeben. Das Zeitintervall zwischen den Anfängen jedes Schwalls beträgt 300 Sekunden.
Die Aufnahmezeit für vier Schwälle wird aufgezeichnet. Auf diese Weise werden drei Produkte getestet, und die durchschnittliche Schwallzeit für jeden der betreffenden Schwälle (ersten bis vierten) wird berechnet.
Beispiele
Superabsorberpolymerteilchen gemäß der vorliegenden Offenbarung wurden hergestellt, um ihre Eigenschaften mit den Eigenschaften von Superabsorberpolymerteilchen des Standes der Technik zu vergleichen.
• Vergleichsbeispiel 1
Die Superabsorberpolymerteilchen des Vergleichsbeispiels sind die Superabsorberpolymerteilchen, die in Pampers-Active-Fit-Windeln, im Handel erhältlich in UK im August 2010, verwendet werden. Diese Superabsorberpolymerteilchen werden generell gemäß US 2009/0275470A1 hergestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Superabsorberpolymerteilchen aus den im Handel erhältlichen Pampers-Active-Fit-Windeln, wie in der europäischen Patentanmeldung Nr. 10154618.2 mit dem Titel „Method of separating superabsorbent polymer particles from a solidified thermoplastic composition comprising polymers” beschrieben, entnommen werden können.
Die standardgemäße Teilchengrößenverteilung der Superabsorberpolymerteilchen beträgt 45 bis 710 μm mit maximal 1% unter 45 μm und maximal 1% über 710 μm.
• Vergleichsbeispiel 2
300 g Superabsorberpolymerteilchen wurden gemäß Vergleichsbeispiel 11, das in der PCT-Patentanmeldung WO 2010/095427 A1 mit dem Titel „Polyacrylic acid-based water-absorbing resin powder and method for producing the same” offenbart ist, hergestellt.
• Beispiel 1
4000 kg Superabsorberpolymerteilchen des Vergleichsbeispiels wurden über einem standardgemäßen AISI-304-Edelstahl-Drahtsieb der Maschenweite 300 μm in einer Rüttelsiebvorrichtung mit einer Kapazität von ungefähr 100–150 kg per Stunden gesiebt und ergaben 750 kg Superabsorberpolymerteilchen mit einem mittleren Durchmesser (D50) von ungefähr 180–200 μm und einer Teilchengrößenverteilung von 45 bis 300 um mit maximal 3% unter 45 μm und maximal 3% über 300 μm.
• Beispiel 2
300 g Superabsorberpolymerteilchen wurden gemäß Beispiel 9, das in der PCT-Patentanmeldung WO 2010/095427 A1 mit dem Titel „Polyacrylic acid-based water-absorbing resin powder and method for producing the same” offenbart ist, hergestellt.
Es wurden verschiedene Parameter der Superabsorberpolymerteilchen der Beispiele 1, 2, 3 und des Vergleichsbeispiels gemessen: die Zeit zum Erreichen einer Aufnahme von 20 g/g (T20), die Aufnahme bei 20 min (U20), die Zeit zum Erreichen einer Aufnahme von 80% von U20 (T80%), die effektive Durchlässigkeit bei 20 Minuten (K20) und der transiente Gelblockierungsindex (Kmin/K20) wurden gemäß dem vorstehend dargelegten K(t)-Testverfahren gemessen. Die UPM (Urindurchlässigkeitsmessung) wurde gemäß dem vorstehend dargelegten UPM-Testverfahren durchgeführt. Die CRC (Zentrifugenretentionskapazität) wurde gemäß der EDANA-Methode WSP 241.2-05 gemessen.
15A und 15B zeigen die Aufnahme in g/g als Funktion der Zeit für die Vergleichsbeispiele 1 und 2 vs. Beispiele 1 und 2, wie gemäß dem vorstehend dargelegten K(t)-Testverfahren gemessen.

Die unterschiedlichen Werte für die gemessenen Parameter sind in Tabelle 1 unten zusammengefasst. Tabelle 1

Beispiele	T20 (s)	U20 (g/g)	T80% (g/g)	K20 (cm²)	Kmin/Kmax	UPM (1 × 10^–7 (cm³·s)/g)	CRC (g/g)
Vergleichsbeispiel 1	291 ± 19	28,5	418 ± 20	8,8·10^–8	0,88	98	26,5
Vergleichsbeispiel 2	263 ± 1	29,2	402 ± 12	9,3·10^–8	1	110	27,3
Beispiel 1	138 ± 2	27,4	176 ± 1	3,5·10^–8	0,78	66	24,1
Beispiel 2	194 ± 5	30,2	330 ± 9	8,7·10^–8	0,8	100	27,7

Wie aus 15A und 15B und aus Tabelle 1 hervorgeht, sind die Zeiten zum Erreichen einer Aufnahme von 20 g/g (T20), wie gemäß dem K(t)-Testverfahren gemessen, für Superabsorberpolymerteilchen, die gemäß Beispielen 1 und 2 hergestellt wurden, erheblich niedriger als für Superabsorberpolymerteilchen, die gemäß den Vergleichsbeispielen 1 und 2 hergestellt wurden. Deshalb sind diese Superabsorberpolymerteilchen in der Lage, Flüssigkeit sogar im trockenen Zustand, d. h. bei erstmaligem Kontakt mit Flüssigkeit, schnell zu absorbieren.
Wie auch aus Tabelle 1 ersichtlich ist, haben Superabsorberpolymerteilchen mit einer hohen Durchlässigkeit im Gleichgewicht (einem hohen UPM-Wert), wie die Superabsorberpolymerteilchen von Vergleichsbeispiel 1 und 2, nicht automatisch einen hohen T20-Wert, was bedeutet, dass die Durchlässigkeit im Gleichgewicht kein zuverlässiges Kriterium für die Auswahl von Superabsorberpolymerteilchen ist, die Flüssigkeit bei erstmaligem Kontakt mit Flüssigkeit schnell absorbieren können.
• Aufnahmezeiten von Windeln, die Superabsorberpolymerteilchen von Vergleichsbeispielen 1 oder 2 umfassen, vs. Windeln, die Superabsorberpolymerteilchen gemäß der vorliegenden Offenbarung umfassen.
Aufnahmezeiten von Pampers-Active-Fit-Windeln der Größe 4, im Handel erhältlich in UK im August 2010, wurden gemäß der vorstehend dargelegten Flachaufnahme gemessen. Diese Windeln umfassen Superabsorberpolymerteilchen des Vergleichsbeispiels 1. Aufnahmezeiten der gleichen Windeln, wobei die Superabsorberpolymerteilchen durch die Superabsorberpolymerteilchen von Vergleichsbeispiel 2 oder die Superabsorberpolymerteilchen von Beispiel 2 ersetzt wurden, wurden gemäß dem vorstehend dargelegten Flachaufnahmetestverfahren gemessen. Die Absorptionskerne aller Windeln haben eine Trockendicke am Schrittpunkt der Windel von 1,7 mm, wie gemäß dem vorstehend dargelegten Dickenmessungstestverfahren gemessen. Die für die Aufnahmezeiten aller Proben erhaltenen Werte sind in Tabelle 2 unten zusammengefasst. Tabelle 2

Proben Vergleichsbeispiel 1 Vergleichsbeispiel 2 Beispiel 2

Aufnahmezeit beim 1. Schwall (75 ml) in s 30 28 26
Wie aus Tabelle 2 oben hervorgeht, sind die Aufnahmezeiten des ersten Schwalls bei Windeln, die Superabsorberpolymerteilchen gemäß Vergleichsbeispielen 1 oder 2 umfassen, höher als die Aufnahmezeit des ersten Schwalls bei der gleichen Windel, wobei die Superabsorberpolymerteilchen durch die Superabsorberpolymerteilchen von Beispiel 2 ersetzt wurden.
Somit weisen Absorptionsartikel gemäß der vorliegenden Erfindung, nämlich Absorptionsartikel, die Superabsorberpolymerteilchen umfassen, die eine Zeit zum Erreichen einer Aufnahme von 20 g/g (T20) von weniger als 240 benötigen, wie gemäß dem nachstehend dargelegten K(t)-Verfahren gemessen, verbesserte Absorptionseigenschaften auf, insbesondere beim ersten Schwall, d. h. wenn der Artikel beginnt, benetzt zu werden.
Die hierin offenbarten Abmessungen und Werte sind nicht als streng auf die exakten genannten Zahlenwerte begrenzt zu verstehen. Stattdessen soll, wenn nicht anders angegeben, jede solche Abmessung sowohl den genannten Wert als auch einen funktionell äquivalenten Bereich, der diesen Wert umgibt, bedeuten. Zum Beispiel soll eine Abmessung, die als „40 mm” offenbart ist, „ungefähr 40 mm” bedeuten.

Claims

Absorptionsartikel, der einen Absorptionskern umfasst, wobei der Absorptionsartikel in drei Abschnitte unterteilt ist: einen Vorderabschnitt, einen Hinterabschnitt und einen Schrittabschnitt, der zwischen dem Vorderabschnitt und dem Hinterabschnitt angeordnet ist, wobei der Absorptionskern eine Trockendicke am Schrittpunkt des Artikels von 0,2 bis 5 mm aufweist, wobei der Absorptionskern mindestens 90% Superabsorberpolymerteilchen umfasst, wobei die Superabsorberpolymerteilchen, die in dem Absorptionskern vom Vorderabschnitt oder dem Schrittabschnitt des Artikels oder vom gesamten Absorptionskern umfasst sind, eine Zeit zum Erreichen einer Aufnahme von 20 g/g (T20) von weniger als 240 s benötigen, wie gemäß dem K(t)-Testverfahren gemessen.
Absorptionsartikel nach Anspruch 1, wobei der Absorptionsartikel ferner eine Oberschicht und eine Unterschicht umfasst und wobei der Absorptionskern zwischen der Oberschicht und der Unterschicht eingeschlossen ist.
Absorptionskern nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Superabsorberpolymerteilchen, die in dem Absorptionskern vom Vorderabschnitt oder dem Schrittabschnitt des Artikels oder vom gesamten Absorptionskern umfasst sind, eine effektive Durchlässigkeit bei 20 Minuten (K20) von mindestens 5·10^–8 cm² aufweisen, wie gemäß dem K(t)-Testverfahren gemessen.
Absorptionsartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Aufnahme der Superabsorberpolymerteilchen, die vom Absorptionskern im Vorderabschnitt oder dem Schrittabschnitt des Artikels oder im gesamten Absorptionskern umfasst sind, bei 20 min (U20) von mindestens 28 g/g beträgt, wie gemäß dem K(t)-Testverfahren gemessen.
Absorptionsartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Absorptionsartikel ferner eine Oberschicht und eine Unterschicht umfasst und wobei der Absorptionskern zwischen der Oberschicht und der Unterschicht eingeschlossen ist.
Absorptionsartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Superabsorberpolymerteilchen einen UPM-Wert von 40 bis 150 (10^–7 (cm³·s)/g) aufweisen.
Absorptionsartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Superabsorberpolymerteilchen einen CRC-Wert von 20 bis 40 g/g aufweisen.
Absorptionsartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Superabsorberpolymerteilchen eine Teilchengröße von 50 bis 850 μm aufweisen.
Absorptionsartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Absorptionskern luftfilzfrei ist.
Absorptionsartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Absorptionskern eine durchschnittliche Menge von Superabsorberpolymerteilchen pro Oberfläche des Absorptionskerns von 200 bis 900 g/m² im Schrittabschnitt des Artikels umfasst.
Absorptionsartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Absorptionsartikel eine Aufnahmezeit für den ersten Schwall von weniger als 27 s aufweist, wie gemäß dem Flachaufnahmetestverfahren gemessen.
Absorptionsartikel nach Anspruch 2 bis 11, der ferner ein Aufnahmesystem umfasst, wobei das Aufnahmesystem zwischen der Oberschicht und dem Absorptionskern angeordnet ist und vorzugsweise keine Superabsorberpolymerteilchen umfasst.
Absorptionsartikel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Superabsorberpolymerteilchen so vom Absorptionskern umfasst sind, dass die Superabsorberpolymerteilchen zwischen einer ersten und einer zweiten Substratschicht angelagert sind, wobei die erste Substratschicht zur Unterschicht weist und die zweite Substratschicht zur Oberschicht weist.
Absorptionsartikel nach Anspruch 13, wobei die Superabsorberpolymerteilchen von thermoplastischem Klebstoffmaterial immobilisiert werden.
Absorptionsartikel nach Anspruch 1 bis 12, wobei der Absorptionskern eine erste Substratschicht umfasst, wobei mindestens ein Abschnitt der Superabsorberpolymerteilchen an der ersten Substratschicht angelagert ist und thermoplastisches Klebstoffmaterial die Superabsorberpolymerteilchen immobilisiert.
Absorptionsartikel nach Anspruch 15, wobei der Absorptionskern ferner eine zweite Substratschicht umfasst, wobei mindestens ein Abschnitt der Superabsorberpolymerteilchen an der zweiten Substratschicht angelagert ist und thermoplastisches Klebstoffmaterial die Superabsorberpolymerteilchen immobilisiert, wobei die erste und die zweite Substratschicht miteinander so kombiniert sind, dass mindestens ein Abschnitt des thermoplastischen Klebstoffmaterials der ersten Substratschicht mindestens einen Abschnitt des thermoplastischen Klebstoffmaterials der zweiten Substratschicht berührt.
Absorptionsartikel nach Anspruch 14 bis 16, wobei das thermoplastische Klebstoffmaterial ein faseriges Netzwerk über den Superabsorberpolymerteilchen bildet.