FR2781569A1 - Procede et dispositif pour etudier les proprietes d'absorption de produits absorbants - Google Patents
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Abstract
Cette invention concerne un procédé d'étude des propriétés d'absorption de produits absorbants. Selon l'invention, la quantité de liquide reçue par le produit absorbant, provenant d'une cuve, est mesurée en continu, en mesurant la quantité de liquide retirée de la cuve. L'invention concerne également un dispositif servant à mettre en oeuvre le procédé, et qui comprend une cuve (2) qui inclut une vanne de fond (5) comportant une ouverture (6), un moyen d'actionnement de vanne de fond, un moyen (7) servant à pousser un produit absorbant contre l'ouverture de la vanne de fond, et un moyen (8, 13) pour mesurer la quantité de liquide qui quitte la cuve (2).
Description
Procédé et dispositif pour étudier les propriétés d'absorption de produits
absorbants La présente invention concerne un procédé et un dispositif
pour étudier les propriétés d'absorption des liquides de produits absor-
bants.
Ce n'est pas seulement la capacité d'absorption totale de pro-
duits absorbants, tels que des couches-culottes, des serviettes hygiéniques et des protections contre l'incontinence, à laquelle on s'intéresse, en d'autres termes le volume maximum de liquide qu'un produit peut absorber, mais également la capacité du produit à tirer rapidement le
liquide de la surface recevant le liquide et à le conduire dans le pro-
duit. Les propriétés d'absorption des liquides d'un produit absorbant sont normalement déterminées en relevant le temps d'acquisition dudit produit, c'est-à-dire le temps que met un volume donné de liquide pour
pénétrer dans le produit.
Un procédé typique de détermination du temps d'acquisition
d'un produit consiste à placer un tuyau ou un tube au sommet du pro-
duit, l'orifice du tube pressé contre ce dernier, puis à remplir le tube d'une quantité de liquide déterminée. Ce procédé est très imprécis dans bien des cas, puisque la précision du procédé est influencée par les
propriétés d'absorption des liquides du produit. Le processus d'absorp-
tion des liquides conduit à la formation de colonnes de liquide de plus ou moins grande hauteur, en fonction de la vitesse à laquelle le produit
est absorbé, ces colonnes de liquide exerçant une pression sur le pro-
duit et influençant en conséquence le résultat du procédé de mesure.
Ceci rend la comparaison entre les propriétés d'absorption des liquides de différents produits difficile. Afin d'illustrer l'effet de la colonne de
liquide, on peut mentionner que le temps d'acquisition d'un seul et mê-
me produit a donné une mesure de colonne de liquide de 8 mm et une de 13 mm et la durée a été de 39 et de 26 secondes, respectivement. La hauteur de la colonne de liquide peut ainsi avoir un grand impact sur le résultat du procédé de mesure. Ceci est un inconvénient sérieux,
puisque la hauteur de la colonnette de liquide générée lors de l'utilisa-
tion de ce procédé dépend des propriétés d'absorption des liquides du produit à tester. Les temps d'acquisition déterminés d'après ce procédé
ne peuvent pas être aisément comparés les uns aux autres, et fourmnis-
sent simplement une indication grossière des différences d'absorption
des liquides entre produits.
Dans "the test mess--part IV", de James P.Hanson, NONWO-
VENS WORLD WINTER 1998, pp. 54-57, est décrit un procédé avec
lequel l'influence de la colonne de liquide est réduite, en dotant le tu-
be de mesure d'un tuyau d'écoulement de hauteur donnée. La quantité
de liquide délivrée peut être déterminée grâce à une alimentation en li-
quide à débit constant et en mesurant la quantité de liquide qui s'écou-
le par ledit tuyau. Ceci permet de déterminer le temps d'acquisition.
Ce procédé apporte également une compréhension du volume de liqui-
de reçu par le produit par unité de temps, après que le liquide dans le tuyau d'arrivée a atteint le niveau d'écoulement, toutefois il ne peut
pas fournir d'information concernant les propriétés d'absorption des li-
quides du produit avant cet instant.
nI existe par conséquent un besoin pour un procédé qui per-
mette de réaliser une étude du développement de l'absorption de liqui-
de depuis le début du processus jusqu'à l'instant o un volume désiré
de liquide a été absorbé. La présente invention répond à ce besoin.
L'objectif de l'invention est atteint à l'aide d'un procédé d'étude des propriétés d'absorption des liquides de produits absorbants
qui est caractérisé en ce que le volume de liquide, provenant d'une cu-
ve, reçu par le produit absorbant est mesuré en continu par la mesure
du volume de liquide retiré de la cuve. Ce procédé permet à la séquen-
ce d'acquisition d'être étudiée en détail.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la colon-
ne de liquide est maintenue constante au-dessus du produit absorbant au cours du processus de mesure. La colonne de liquide au-dessus du produit absorbant diminue d'au moins 1 mm au cours du processus de
mesure. Le processus de mesure est terminé après que le produit ab-
sorbant a reçu un volume spécifique de liquide, et l'aire de la cuve est suffisamment grande pour que la diminution de niveau dans la cuve résultant du retrait dudit volume spécifique de liquide soit inférieure à 1
mm. Ainsi, la séquence d'acquisition n'est pas influencée par des fac-
teurs extérieurs et le procédé fournit un résultat satisfaisant.
L'invention concerne également un dispositif servant à étu-
dier les propriétés d'absorption des liquides de produits absorbants, le-
dit dispositif étant caractérisé par une cuve qui comprend une vanne de fond comprenant une ouverture; un moyen d'actionnement de vanne
de fond; un moyen servant à pousser un produit absorbant contre l'ou-
verture de ladite vanne de fond; et un moyen pour mesurer le volume
de liquide tiré de la cuve.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la partie
de la cuve qui comprend la vanne de fond est beaucoup moins profon-
de que le reste de la cuve. Le moyen servant à mesurer le volume de liquide qui quitte la cuve est composé d'un corps qui est suspendu à
des échelles de mesure et qui est partiellement immergé dans le liqui-
de dans la cuve au cours d'un processus de mesure, lesdites échelles mesurant les différences de pression hydrostatique qui se produisent
en réponse aux changements de niveau du liquide dans la cuve.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la
description détaillée suivante d'un mode de réalisation, faite en réfé-
rence aux dessins d'accompagnement dans lesquels:
la figure 1 est une vue schématique latérale, en coupe partiel-
le d'un dispositif conçu pour étudier les propriétés d'absorption des li-
quides de produits absorbants selon un mode de réalisation préféré de l'invention; et la figure 2 montre la courbe d'acquisition suivie par deux
produits absorbants différents.
Le concept de base du procédé de l'invention consiste à me-
surer le volume de liquide qui est tiré d'une cuve contenant un liquide par un produit absorbant par unité de temps, au lieu de mesurer le temps que met un produit absorbant à recevoir, ou absorber, un volume
donné de liquide. Ceci permet d'étudier le processus complet d'absorp-
tion de liquide, contrairement aux procédés connus et aux procédés dé-
crits dans l'introduction, dans lesquels seul le temps d'acquisition ou le temps d'acquisition plus la phase finale du processus d'absorption
de liquide peuvent être mesurés.
Un principe supplémentaire sur lequel est basé le procédé de l'invention est celui consistant à s'assurer que la colonne de liquide au-dessus du produit absorbant à tester n'est pas trop haute et qu'elle est maintenue généralement constante. Ceci est réalisé en donnant à la cuve une aire qui est si grande que le volume de liquide tiré de la cuve ne conduira qu'à une très petite diminution du niveau de liquide dans la cuve. On comprendra que les dimensions de la cuve peuvent être choisies de façon que cette diminution du niveau du liquide soit aussi
faible qu'on le souhaite.
La figure 1 est une illustration schématique d'un mode de ré-
alisation du dispositif 1 servant à mettre en oeuvre le procédé de l'in-
vention. Le dispositif 1 inclut une cuve 2 qui comporte une partie peu
profonde 3 et une partie plus profonde 4. Une vanne de fond 5 est pré-
vue dans la partie peu profonde 3. La vanne de fond comprend de pré-
férence une vanne coulissante qui est manoeuvrée de façon à ouvrir complètement ou à fermer complètement une ouverture 6 dans la partie peu profonde 3 de la cuve 2. Sous l'ouverture 6 se trouve un plateau 7 support de produit absorbant. Ce plateau peut être élevé ou abaissé à l'aide d'un mécanisme adapté (non représenté), de façon à pouvoir
mettre en appui la face supérieure d'un produit absorbant avec le maté-
riau entourant ladite ouverture 6.
Le dispositif 1 inclut également des plateaux de balance 8
portés par un support 9, qui supporte également la cuve 2. Les pla-
teaux 8 supportent, à leur tour, un corps parallélépipédique 13 au moyen d'une plaque 10 et de deux tiges 11, 12. Le poids du corps 13 est enregistré en continu par un registre (non représenté) inclus, par
exemple, dans un ordinateur ou autre dispositif semblable.
Le dispositif 1 s'utilise de la façon suivante: La cuve 2 est d'abord remplie de liquide jusqu'à ce qu'une partie du corps 13 soit immergée dans le liquide et que le liquide dans la partie peu profonde 3 de la cuve ait atteint un niveau approprié. La vanne de fond 5 est, bien entendu, fermée pendant le remplissage de la cuve avec le liquide. Le produit absorbant dont on veut étudier les propriétés d'absorption est alors placé sur le plateau support 7 et le plateau est élevé jusqu'à ce que la face supérieure du produit vienne en
appui serré contre l'ouverture 6. Afin d'éliminer tout risque d'irrégula-
rité dans la surface du produit absorbant qui pourrait faire s'écouler le liquide en dehors de la région de l'ouverture 6, le plateau support 7 est adapté pour presser le produit contre ladite ouverture à une pression donnée de manière appropriée. Le plateau support est de préférence pourvu d'une boîte de mesure pour détecter la pression à laquelle le plateau support appuie contre le fond de la partie peu profonde 3 de la
cuve via le produit coincé entre ledit plateau et ladite partie de la cu-
ve. Cette pression doit être de préférence 0,01-10 kPa.
La vanne de fond 5 est ouverte quand la procédure précitée est terminée. Le produit absorbant reçoit alors du liquide provenant de la cuve 2 dans la superficie de l'ouverture 6. Le niveau du liquide dans la cuve 2 descend au fur et à mesure de l'écoulement du liquide. Ceci conduit à une diminution de la pression hydrostatique sur le corps 13, et le poids enregistré par les plateaux augmente proportionnellement à cette différence de niveau. En connaissant les dimensions de la cuve 2 et du corps 13 et la masse volumique du liquide présent dans la cuve, il est facile de calculer l'augmentation de poids correspondant à la
diminution du volume de liquide dans la cuve 2. A cette fin, le dispo-
sitif 1 inclut une unité de calcul qui recalcule en continu le poids du
volume de liquide tiré de la cuve et mesuré par lesdits plateaux. L'uni-
té de calcul peut se trouver dans un ordinateur ou autre dispositif sem-
blable.
Lorsqu'un volume souhaité de liquide a été retiré de la cuve 2, on ferme la vanne de fond 5 et on abaisse le plateau support 7 pour
retirer le produit absorbant testé.
Un autre produit absorbant peut alors être testé, après avoir rempli la cuve 2 d'un volume de liquide correspondant au volume de
liquide reçu par le produit absorbant.
Bien que cela ne soit pas représenté, le dispositif 1 illustré en figure 1 inclut une unité de commande, par exemple un ordinateur, qui commande les mécanismes qui manoeuvrent le plateau support 7 et la vanne de fond 5 et qui reçoit et stocke les valeurs mesurées données par les plateaux de balance et les valeurs correspondantes du volume
de liquide tiré de la cuve 2.
Contrairement aux procédés connus de l'art antérieur de me-
sure de temps d'acquisition utilisant des tubes remplis de liquide, il ne se produit pas de formation de colonne de liquide au-dessus du produit
à tester lors de la mise en oeuvre du procédé de la présente invention.
Ici, la hauteur de la colonne de liquide au démarrage du processus de mesure est indépendante des propriétés du produit et dépend seulement
de la quantité de liquide contenue dans la cuve 2. La hauteur de la co-
lonne de liquide diminue au fur et à mesure que le liquide est absorbé, ou reçu, par le produit. La diminution du niveau de liquide, provoquée par le volume de liquide tiré de la cuve et par la capacité d'absorption
du produit absorbant sera faible, en raison du fait que la cuve 2 est di-
mensionnée de façon que le volume de liquide dans la cuve soit grand par rapport au volume de liquide que l'on en retire, et au fait que la surface de liquide libre, c'est-à-dire l'aire de la cuve moins l'aire du corps parallélépipédique 13, est grande par rapport à la profondeur de la cuve. En théorie, cette diminution du niveau du liquide peut être aussi petite que souhaité, puisque la cuve peut, en théorie, avoir une aire de n'importe quelle taille. En pratique, cependant, la diminution minimum du niveau de liquide est déterminée par la petitesse des
changements dudit niveau qui peuvent être enregistrés avec une préci-
sion suffisante. Comme il apparaît de ce qui précède, c'est l'aire de la
cuve qui détermine jusqu'à quel point la diminution du niveau de liqui-
de obtenue peut être petite en retirant une quantité donnée de liquide de la cuve. La profondeur de la cuve doit seulement être suffisamment importante pour que la colonne de liquide au-dessus de l'ouverture 6
puisse avoir la hauteur désirée ou les hauteurs désirées pour les condi-
tions de pression sous lesquelles la séquence d'acquisition peut être testée sur lesdits produits. On mentionne à ce propos que la hauteur du
corps 13 doit également être adaptée pour obtenir des hauteurs de co-
lonnes de liquide souhaitées sans que le niveau de liquide dans la cuve ne recouvre la face supérieure dudit corps. La diminution de pression sur le produit absorbant provoquée par une diminution de la hauteur de colonne de liquide d'1 mm ou moins n'aura pas d'influence appréciable sur la séquence d'acquisition et la hauteur de colonne de liquide peut être considérée comme essentiellement constante lorsque la cuve est
dimensionnée de façon que la diminution de niveau pendant le proces-
sus de mesure soit d'l mm ou moins par rapport aux liquides qui sont
typiques lors du test des propriétés d'absorption de produits absor-
bants, par exemple du NaCl à 0,9 %.
Lorsqu'on utilise des produits absorbants du genre mentionné
plus haut, les conditions de pression varient dans une large mesure.
Par exemple, une relativement grande quantité de liquide est déchar-
gée simultanément par l'utilisateur d'une couche-culotte, sous une pression relativement importante. Il est donc intéressant de pouvoir
étudier la courbe du processus d'acquisition sous différentes condi-
tions de pression, par exemple sous la condition de pression applicable concernant la décharge de liquide instantanée susmentionnée, et sous
les conditions de pression qui s'appliquent après ladite décharge in-
stantanée. Ceci peut être réalisé avec le procédé décrit, en choisissant
une hauteur de colonne de liquide souhaitée au-dessus du produit ab-
sorbant dont les propriétés d'absorption doivent être testées. Un avan-
tage permis par le dispositif décrit est qu'il peut être dimensionné de façon à permettre le test de différentes conditions de pression avec un
seul et même dispositif.
La figure 2 montre deux courbes concernant le cours suivi par le processus d'acquisition dans deux couches-culottes différentes, une couche X de grande diffusion, en France, et une Libero Maxi de SCA Môlnlycke AB, en Suède. Les courbes ont été établies à partir des mesures obtenues avec un dispositif construit de la même manière que le dispositif 1, avec un volume de liquide de 5 dm3 et une hauteur de colonne de liquide initiale de 8 mm dans la partie peu profonde de la cuve. Le volume de liquide tiré de la cuve a été de 120 ml (0,12 dm3) dans les deux cas. Le liquide de test était de l'urine synthétique selon la formulation contenant 0,66 g/l de sulfate de magnésium, 4,47 g/l de chlorure de potassium, 7,60 g/i de chlorure de sodium, 18,00 g/1
d'urée, 3,54 g/l de dihydrogénophosphate de potassium, 0,745 g/l d'hy-
drogénophosphate de sodium, 1,00g/1 de Triton 0,1 %, 0,4 g/1 de Ny-
kockin/?/(pigment) et le reste d'eau désionisée. La cuve avait une aire de 26 dm2 et l'aire du corps parallélépipédique était de 7,6 dm2. La
différence de niveau était de 0,65 mm.
La courbe pleine montre le cours suivi par le processus d'ac-
quisition pour la couche X, tandis que la courbe en pointillé montre le cours d'acquisition de la Libero Maxi. Les temps d'acquisition pour
ml d'urine synthétique ont été de 39 et de 24,6 secondes respecti-
vement. Les deux courbes sont en pente relativement forte au début de
la séquence d'acquisition, ce qui signifie que les couches-culottes peu-
vent initialement recevoir un volume de liquide relativement grand par unité de temps, puis continuent, via une partie de transition courbée,
en une ligne droite de pente constante.
Le procédé décrit apporte ainsi une bonne connaissance de la
séquence d'acquisition d'un produit absorbant testé. Ceci permet de ré-
aliser une étude détaillée de l'influence de changements dans le pro-
duit sur la séquence d'acquisition, à la fois quantitativement et quali-
tativement, ce qui n'est pas possible avec les procédés connus de l'art
antérieur. Naturellement, différentes couches ou différentes combinai-
sons de couches présentes dans un produit absorbant peuvent être étu-
diées. Ce procédé permet également d'étudier de grands volumes de déchargement fabriqués, et les études peuvent être menées sous toutes les conditions de pression qui peuvent se présenter avec des produits
du genre décrit plus haut.
Il est bien entendu que le mode de réalisation décrit et illus-
tré ici peut être modifié dans le cadre de la présente invention, en par-
ticulier en ce qui concerne la forme et la taille de la cuve. En outre, d'autres procédés peuvent être utilisés pour mesurer les changements de niveau, par exemple à l'aide d'un laser ou d'ultrasons, du moment
que des variations de niveau suffisamment petites peuvent être mesu-
rées. D'autres types de vannes de fond que les vannes coulissantes
peuvent être utilisés, bien entendu. On peut également envisager d'uti-
liser une ouverture de fond variable dans la partie peu profonde de la
cuve, afin que le dispositif puisse être utilisé pour des produits de différentes tailles. Bien entendu, des corps ayant une forme autre que parallélépipédique peuvent être utilisés dans le dispositif, leurs surfaces5 latérales étant cependant de préférence verticales, afin de faciliter le calcul de la diminution du niveau au cours du processus de mesure.
L'invention est par conséquent limitée uniquement par le contenu des revendications suivantes.
Claims (8)
1. Procédé d'étude des propriétés d'absorption des liquides de produits absorbants, caractérisé en ce que le volume de liquide reçu d'une cuve par le produit absorbant est mesuré en continu, en mesurant
le volume de liquide retiré de la cuve.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que
l'on maintient la colonne de liquide au-dessus du produit absorbant es-
sentiellement constante au cours du processus de mesure.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on diminue la colonne de liquide au-dessus du produit absorbant d'1
mm maximum au cours du processus de mesure.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 3,
caractérisé par le fait que l'on termine le processus de mesure après que le produit absorbant a reçu une quantité donnée de liquide; et par le fait que l'on choisit l'aire de la cuve si grande que la diminution du niveau de liquide dans la cuve, comme conséquence du retrait dudit
volume spécifique de liquide de ladite cuve, est inférieure à 1 mm.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
caractérisé par le fait que l'on mesure en continu la diminution du ni-
veau de liquide dans la cuve.
6. Dispositif pour étudier les propriétés d'absorption des li-
quides de produits absorbants, caractérisé en ce qu'il comprend une cuve (2) qui inclut une vanne de fond (5) comportant une ouverture (6); un moyen d'actionnement de vanne de fond; un moyen (7) servant à pousser un produit absorbant contre l'ouverture de ladite vanne de
fond; et un moyen (8, 13) pour mesurer la quantité de liquide qui quit-
te la cuve.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une partie (3) d'une cuve (2) qui inclut la vanne de fond (5) est, de
manière significative, moins profonde que le reste de la cuve.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le
moyen pour mesurer la quantité de liquide qui quitte la cuve (2) com-
prend un corps (13) qui est suspendu à des plateaux (8) et qui est par-
tiellement immergé dans le liquide dans ladite cuve pendant un proces-
Il sus de mesure, et o les plateaux mesurent les différences de pression
hydrostatique qui se produisent avec les changements du niveau de li-
quide dans ladite cuve.
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