NO156273B

NO156273B - Absorberende element, saerlig for bruk i sanitaere produkter

Info

Publication number: NO156273B
Application number: NO831809A
Authority: NO
Inventors: Ralf Korpman
Original assignee: Personal Products Co
Priority date: 1982-05-21
Filing date: 1983-05-20
Publication date: 1987-05-18
Also published as: SG86085G; PT76724A; EP0096976B1; FI831645L; MY8600335A; DK228883D0; NZ204107A; PT76724B; CA1192456A; HK3986A; ZA833667B; AU556670B2; ES8501214A1; IE54413B1; KR840004507A; FI831645A7; IE831192L; DK228883A; DE3382373D1; US4413995A

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et absorberende element som er egnet for bruk 1 absorberende produkter, såsom lnkonti-nentsputer, engangsbleler, sanitære bind, tamponger og lignende. Mere spesielt anvender det absorberende element en supeabsorberende blanding.

Absorberende engangsprodukter for kroppsvæsker er vanlig i handelen i dag. Disse produkter innbefatter inkontinents-puter, engangsbleler, sanitær bind, tamponger, inkontlnents-systemer for voksne og lignende. Generelt er det i hvert av disse produkter en fibrøs platevatt som holder på væsken. Disse fibrøse platevatter vil, selv om de er i en viss grad effektive, ikke holde tilstrekkelig på væske, eller de vil lekke og således bevirke et problem for brukeren. Superabsorberende stoffer, som ellers betegnes som hydrogeler eller hydrokolloider, er blitt innarbeidet i fibrøse platevattopp-bygninger og benyttes i artikler, som nevnt ovenfor, for å øke deres absorbsj onseffektivitet. De forventede fordeler ved innarbeidelsen av disse materialer som er i partikkelform blir forminsket ved forskyvning av partikkelformet materiale i artiklene eller gjenstandene under skiping og ved bruk. Videre vil de fibrøse platevatter ha en tendens til lå bli uhåndterlige eller voluminøse og kan bevirke ubehag for brukeren.

En innretning for reduksjon av mobiliteten for det partikkel-formede absorberende materiale og for å tilveiebringe en konstruksjon som ikke er uhåndterlig og voluminøs er således ønsket.

US-PS 3 900 030 beskriver en menstruasj onstampong som benytter et åpencellet polymerskum som har innleiret vannsvellbare polymerer. Mens dette gir en strukturell enhet for den absorberende polymer vil en mangesidighet i anvendelse bli oppnådd på grunn åv skumbæreren. Videre vil fremgangs-måten for plassering bli diktert av skumbæreren.

Videre skal det henvises til EP-PS 49944 som beskriver en kombinasjon av visse mengder partikkelformig, vannuoppløse-lig, vannsvellbar absorberende polymer med 100 vektdeler av en flytende polyhydroksyorganisk forbindelse. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et absorberende element, og dette karakteriseres ved at det består av et substrat som er belagt på minst en flate med en blanding av 10 - 40 vektdeler av en væskeformet organisk polyhydroksyforbindelse og fra 90 - 60 vektdeler av en partlkkelformet, vannuoppløselig, vannsvellbar absorberende polymer med en gelkapasitet på minst 10.

Ifølge oppfinnelsen er det overraskende at en slik liten mengde polyhydroksyforbindelse virkelig kan benyttes for å oppnå et sterkt forbedret absorberende produkt. Den kjente teknikk som beskrevet ovenfor inneholder ingen antydning til at slike lave mengder polyhydroksyforbindelse kan benyttes.

Absorberende elementer ifølge oppfinnelsen er istand til å absorbere minst 15 ganger sin vekt av væske og likevel være relativt tynne av konstruksjon.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av utførelseseksempler og under henvisning til tegningene som viser: Fig. 1 et skjematisk riss av en fremgangsmåte for fremstill-ing av det absorberende element ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 en forstørret del av Fig. 1 som illustrerer en del av det absorberende element Ifølge oppfinnelsen, Fig. 3 et perspektivrlss av en engangsbleie med en del fjenet av oversiktsgrunner, som illusterer en utførelse av oppfinnelsen, Fig. 4 et pespektivisk riss av et sanitærblnd, som illustrerer en vldereutførelse av oppfinnelsen,

Fig. 5 et tverrsnitt langs linjen 5 - 5 på Fig. 4,

Fig. 6 et perspektivriss av et emne for en tampong, som illustrerer en ytterligere utførelse av oppfinnelsen, og Flg. 7 et perspektivriss av en tampong med en del fjernet av i1lustrasj onsgrunner.

I samsvar med foreliggende oppfinnelsen er det tilvelebragt et absorberende element som omfatter et papir, film eller stoffsubstrat som er belagt på minst en flate med en absorberende blanding. Substratet som er belagt med blandingen gir et relativt tynt absorberende element som kan benyttes som supplement til en fibrøs platevatt i et absorberende produkt eller i stedet for en fibrøs platevatt i et absorberende produkt.

Den absorberende blanding inneholder fra ca. 10 - 40 vektdeler av en væskeformet organisk polyhydroksyforbindelse og fra ca. 90 - 60 vektdeler av en partikkelformet vannuoppløse-lig, vannsvellbar absorberende polymer med en gelkapasitet på minst 10.

Denvæskeformede organiske polyhydroksyforbindelse som benyttes i foreliggende oppfinnelse er en væske med et høyt kokepunkt, som har minst to hydroksygrupper, fortrinnsvis vicinale eller hosliggende hydroksygrupper. Egnede væsker innbefatter glyserol, etylenglykol, propoylenglykol og lignende. Glyserol og etylenglykol er foretrukket.

Den vannuoppløsellge, vannsvellbare absorberende polymer er generelt en lett kryssbundet polymer, som inneholder et antall hydrofile grupper, såsom karboksyl, karboksamld, sulfonatsalt eller hydroksylgruppe, langs polymerkjeden i utilstrekkelig forhold, slik at polymeren vil være vannopp-løsellg hvis den ikke hadde vært kryssbundet. I disse polymerer utgjør de hydrofile grupper minst 25$ og opp til 72% av deres molekylstruktur. Materialene har en tilstrekkelig molekylvekt eller kryssblndingsgrad til å være vannuopp-løsellge, mens de er vannsvellbare. Mange av materialene er slike som er blitt rapportert å ha en gjennomsnitlig molekylvekt pr. kryssbinding i området fra 13000 ti 300000, men er ikke begrenset dertil. De mest vanlig og mest kjente slike materialer er polyakrylat, modifiserte polysakkarider, kryssbundne syntetiske polyakrylater, kryssbundet karboksymetylcellulose eller kryssbundet poly(alkylenoksyd), som definert i det følgende. Andre podnlngspolymerer av polysakkarider og naturlig gummi, såsom xantangummi, lokustgumml, guargummi og lignende, eller blandinger derav er også egnet forutsatt at de tilfredsstiller kravet ltl vannuløselighet og vannsvellbarhet. De vannuoppløselige, vannsvellbare polymerer har en gelkapasitet på minst ca. 10. Med "gelkapasitet" er ment vekten av vandig fludium som kan bli oppsuget og holdt pr. vektenhet polymer, dvs. gram fluidum pr. gram polymer. Sagt på en annen måte, har de absorberende polymerer en absorbsjonskapasltet på minst 10 ganger vekten av materialet i tørr form. Vanligvis er det fra 15 til 70 ganger tørrvekten. Materalene blir ofte omtalt på fagområdet som hydrogeler, hydrokollodler eller superabsorberende stoffer. Mange av de vannsvellbare polymerer er kommersielt tilgjengellge.

Polymerene benyttes i partikkelform. Med "partlkkelformet" er ment en substans 1 form av fine adskilte partikler. Partiklene kan variere i form, såsom kuleformet, avrundet, vinkelformet, nålformet.uregelmessig eller fibrøs. Partiklene ligger generelt 1 størrelsesområdet fra 1 pm til 2 x IO<4 >pm i diameter eller tverrsnitt (største dimensjon hvis ikke kuleformet). Partiklene er fortrinnsvs findelt pulver av partikkelstørrelse fra 1 til 10<3> pm.

Det skal nå vises til tegningene, hvor Fig. 1 skjematisk illustrerer en fremgangsmåte for fremstiling av et absorberende element ifølge oppfinnelsen. På Fig. 1 er et substrat, enten papir, film eller tekstil, fremført fra en rull 10. Substratet 11 transporteres av en transportør 12 langs en forutbestemt bane. Væskeformet organisk polyhydroksyforbindelse 14 sprøytes med en sprøytemekanisme 13 på den ene side av substratet 11. Absorberende polymer 16 i pulverform påføres i et 1 det vesentlige jevnt lag med ønsket mengde på toppen av den flytende organiske forbindelse. Mer flytende organisk polyhydroksyforbindelse påføres med en sprøyteinn-retning 17 på toppen av det pulverformede absorberende polymerlag. Denne blanding som er dannet på substratet, blir så hvis ønsket utsatt for varme ved hjelp av en varmeenhet 18 som hever temperaturen til mellom 93 og 204°C for å tillate blandingen å smelte. Substratet som Inneholder belegget og som således danner det absorberende element ifølge oppfinnelsen blir så rullet på en rull 19 for lagring til det ønskede tidspunkt for bruk. Det absorberende element i form av en strimmel kan tilskjæres 1 ønsket form og størrelse for derpå følgende bruk.

På Fig. 2 er en del av det absorberende element vist. Denne del 20 består av substratet 22, et lag av væskeformet organisk polyhydroksyforbindelse 24, et lag av absorberende polymer 26 og til slutt et lag av væskeformet organisk polyhydroksyforbindelse 28. Reaksjon har funnet sted mellom den organiske forbindelse og den absorberende polymer, hvilken reaksjon 1 dette spesielle tilfelle har vært smelting ved oppvarming, imdilertld er varmen bare benyttet til å

øke hstigheten for smelting. De resulterende lag har dannet en film på substratet, hvilken film er fleksibel og permanent festet til substratet. Således er den absorberende polymer sikkert festet på plass på det absorberende element.

Fig. 3 viser i et perspektivriss en engangsbleie 30 med en del fjernet av oversiktsgrunner. En fuktighetsugjennomtreng-ellg bakgrunn 32 er benyttet, på hvilken det er plassert et absorberende element 34. Den absorberende kjerne er et absorberende element Ifølge foreliggende oppfinnelse. Den øvre flate av bleien består av et frontark 36 som er fuktighetspermeabelt. Frontarket og bakgrunnsarket holdes sammen i kantene ved limllnjer 37. Disse limte linjer hjelper også til å holde plasseringen av det absorberende element i bleiekonstruksjonen. Båndfliker 38 er anordnet for å feste bleien rundt brukeren.

Fig. 4 viser et sanitærblnd 40 med en dekkende omhylling 42. Fig. 5 er et tverrsnitt langs linjen 5-51 den sanitær bleie vist på Fig. 4. Tildekningsomhyllingen 52 er et i det vesentlige fuktighetspermeabelt, lkke-vevet tekstil. Den absorberende kjerne 53 er i dette tilfelle bygget opp av en fibrøs absorberende platevatt 54 og et absorberende element 56 ifølge oppfinnelsen. En fuktighetsugjennomtrengelig barrierearkdel 58 er benyttet for å forhindre lekkasje år den absorberende kjerne blir relativt mettet. Fig. 6 viser et tampongemne 60 som, når det rulles opp og plasseres 1 en tampongdannelsesprosess, danner en tampong, som vist på Fig. 7. Emnet 60 er utstyrt med et absorberende platevattlag 62 og et absorberende element 64 Ifølge oppfinnelsen. Disse lag er i det vesentlige plassert hosliggende til hverandre og rullet som illustrert. På Flg. 7 er platevatten 72 og det absorberende element 74 beliggende hosliggende til hverandre i rullform, som illustrert i den oppskårede del av figuren.

Mange vannuløselige, vannsvellbare polymerer som er egnet for bruk som absorberende middel er kommersielt tilgjengelige. De kan også fremstilles ved kryssbinding av en på forhånd tilformet vannløsbar rettkjedet polymer ved polymerisering av en egnet monomer eller en monomer med en ko-monomer for å bevirke samtidig polymerisering og kryssbinding, eller ved innføring av en hydrofil gruppe 1 en ferdig polymer. Et eksempel på en senere innføring av en hydrofil gruppe i den ferdige polymer er Innføringen ved sulfonering av en sulfon-syredel. Når det er ønsket å ha en hydrofil gruppe 1 saltform, kan polymeren først tildannes som en syre, ester, amid eller nitril og produktet helt eller delvis hydroly-seres.

Foretrukne polymerer har en akrylatgruppe 1 deres molekylstruktur. De kan være fullstendig syntetiske akrylatpolyrne-rer eller akrylatmodiflsert cellulose. Med "akrylatmodifisert" er det ment at en akrylatpolymer eller polyakrylat, som definert nedenfor, er blitt podet på polysakkaridet. "Akryaltpolymer" eller "polyakrylat", som benyttet her, omfatter ikke bare polymerer som inneholder akrylatsaltgrupp-er, men de som også kan inneholde et akrylamid, akrylsyre, akrylestergruppe eller akrylnitrilgrupper.

De foretrukkede syntetiske akrylatpolymerabsorbsjonsmidler er de som har en saltgruppe, en syregruppe eller som har både en amidgruppe og et salt eller syregruppe. Disse er represen-tert i litteraturen, f. eks. i US-PS 3 686 024, med følgende formel:

hvor A er et alkal lmetalllon, såsom natrium eller kalium, eller er hydrogen, n er fra 0,5 - 0,9, l-n bestemmer utstrek-ningen av hydrolysen, og z er antall monomerenheter mellom kryssbindengene.

Polyakrylatabsorbsjonsmidlene som Inneholder både amider og karboksylatgrupper kan bli fremstilt enten 1) ved vandig polymerisering av akrylamid med et difunksjonelt organisk kryssbindingsmiddel, såsom N,N'-metytelenbisakryalamid, i nærvær av en ri radikal katalysator for å oppnå et vannsvellbart kryssbundet polyakrylamid, etterfulgt av partiell hydrolyse i vandig alkali for å oppnå en kryssbundet polymer med både en amid- og en alkalimetallkarboksylatgruppe, som mer fullstendig beskrevet i US-PS 3 247 171, eller 2) ved kopolymerisering av akrylamid og akrylsyrealkalimetallsalt i nærvær av en kryssbindingsmonomer, såsom N,N'-metylenbis-akrylamid og et katalysatorsystem, såsom en 1:1 ammoniumper-sulfat og e-dlmetyl-aminopropionitril, også beskrevet i foran nevnte patent, eller 3) ved strålingspolymerisering og kryssbinding, som beskrevet i US-PS 4 192 727.

Polyakrylatabsorbsjonsmldler kan også fremstilles ved å utsette lineært polyakrylat for høy energistrålingskryssbind-ing, som beskrevet i US-PS 3 229 769, eller for kjemisk polymerisering og kryssbinding, som beskrevet i GB-PS 719 330, eller kan bli fremstilt ved kryssbinding av en tidligere preparert polyakrylamid.

Akrylamodifiserte polysakkarider er de som har en polyakry-latkjede podet på en cellulose eller et stivelsesmolekyl. De er fortrinnsvis podningskopolymerer av polysakkarider som har hydrofile kjeder podet derpå. Med "hydrofil kjede" er ment en polymerkjede som oppnås fra monomerer som har en gruppe som er vannoppløselig eller blir vannoppløselig ved hydrolyse, f. eks. karboksylgrupper, sulfongrupper, hydroksylgrup-per, amidgrupper, aminogrupper, quaternærammoniumgruper og hydrolyseprodukter derav. I polysakkarldakrylatpolymerer er en hydrofil kjede med den generelle formel festet til skjelettet for cellulose eller stlvelsesmolekyler over et karbonledd. I formelen representerer

uavhengig en syre, ester, alkalimetall,

ammoniumsalt eller amidgruppe, hvor R uavhengig er hydrogen eller lavere alkyl, r er et helt tall fra 0 - ca. 5000 og s er et helt tall mellom 0 og ca. 5000 og r+s er minst 500.

Polysakkaridakrylatpolymerer kan bli fremstilt ved anvendel-sen av velkjente metoder for gjennomføring av podingskopoly-merisering av oleofine umettede kjeder på cellulose og stivelse, hvor podingen av det hydrofile materiale på en stivelse eller celluloseskjelettet gjennomføres samtidig med dannelsen av hydrofllt polymert materiale og, hvis nødvendig, etterfulgt av hydrolsye. Således kan polymerene fremstilles ved polymersering av en egnet polysakkarid med en egnet akrylpolymer, såsom akrylnltrll, metakrylnltril, metyl- eller etylakrylat, akryl- eller metakrylsyre eller med akrylamid eller metakrylamid, etterfulgt av alkalisk hydrolyse eller ved polymerisering av alkalimetallsalt av akryl- eller metakrylsyre med egnet polysakkarid.

Polymeriseringen gjennomføres i nærvær av et fritt radlkal-katalysatorsystem i et vandig medium, eller ved stråling (ultrafiolett, 7- eller røntgenstråling). Katalysatorsyste-mer for anvendelse i vandig medium omfatter vanligvis et uorganisk oksyderingsmiddel som initiator og et uorganisk reduksjonsmiddel som aktivator. Representative oksydasjons-mlddel initiatorer er uorganiske persulfater, peroksyder og alkalimetallbromater og klorater. Representative reduksjonsmiddel aktivatorer er alkalimetallbisulfitter, sulfitter, ferroammoniumsulfat og alkaliraetalltiosulfat.

Ved en fremgangsmåte for gjennomføring av podningspolymerisering ved benyttelsen av et katalysatorsystem blir uorganisk oksydasjonsmiddelinitiator og uorganisk reduksjonsmiddelakti-vator, hver som en vandig oppløsning, alternativt tilsatt til et reaksjonsmedium som omfatter en vannoppløsning av en akrylatmonomer, en komonomer, en kryssbindingsmonomer og en dispersjon av pulverisert eller fibrøst vannuoppløselig, vannsvellbart polysakkarid i vannublandbar organisk væske som inneholder en mindre mengde vannblandbart oppløsningsmiddel for å oppnå et akrylatmodifisert polysakkaridprodukt, som mer fullstendig beskrevet i US-PS4 028 290. Andre egnede metoder for kjemisk katalytisk podningspolymerisering kan finnes 1 US-PS 3 256 372, 3 661 815, 4 076 663, 3 889 678 og 4 105 033.

Egnede polysakkridakrylatpolymerer er de i hvilke hydrofil-kjeden som er ført på skjelettet er i området fra 10 vekt-% til 90 vekt-£, vanligvis fra 40 til 80 vekt-56 av polysakka-ridakrylatpolymer.

Andre egnede vannuoppløselige, vannsvellbare polymerer innbefatter kryssbundet karboksymetylcellulose (CMC) oppnådd som beskrevet f. eks. 1 US-PS 2 639 239, kryssbundet poly-(alkylenoksyd) av molekylvekt på minst 100000, oppnådd som beskrevet, f. eks. i US-PS 3 956 224, 3 264 202, 3 957 605 og 3 898 143, og blandinger av organiske substanser av polysak-karidkarakter, f. eks. naturgummi eller syntetisk gummi. Det er generelt funnet at når gummi blir benyttet, må den benyttes som blandinger. Det fremgår at polysakkaridgummier, som vanligvis er oppløselige, samvirker når de benyttes som blandinger for å oppnå de ønskede svellbarhetsegenskaper uten uønsket oppløsellghet. Typiske gummier som kan benyttes 1 blandinger innbefatter johannesbrødgummi, guargummi, xantangummi, tragantgummi, karayagummi og lignende. Gummibland-inger såvel som absorberende polymerer, som beskrevet ovenfor, er kommersielt tilgjengelige under forskjellige varebetegnelser.

De vannuoppløselige, vannsvellbare polymerer som fremstilles ved hvilke som helst av de ovennevnte metoder blir generelt oppnådd som stive, sprø faste stoffer. De kan findeles til egnet størrelse. Fortrinnsvis blir de benyttet i form av pulver, som tidligere angitt, men kan også benyttes i andre former.

Væskeformede, polyhydroksyforbindelser som er egnet blant de vanlig tilgjengelige hydroksyforbindelser er meget begrensede og er i det vesentlige som tidligere definert. For å gjenta har disse organiske polyhydroksyforbindelser et høyt kokepunkt og innbefatter generelt glycerol, etylenglykol, propylenglykol og lignende.

Blandingen som dannes ved kombinasjonen av den væskeformede organiske polyhydroksyforbindelse og absorberende polymerer dannes på mange forskjellige måter. Tidligee illustrert er metoden med sprøyting av væske på et substrat og spredning av polymeren i pulverform etterfulgt av en ytterligere væskebe-legning på toppen av pulveret. Dette er tilstrekkelig kontakt for å tillate at den reaktive sammensetning reagerer og fester seg til substratet for således å danne det absorberende element. Ved anbringelsen av komponentene trinnvis er det ikke krevet å plassere først et væskelag på substratet. Med andre ord kan trinnet bil eliminert, og prosedyren vil ganske enkelt være spredning av pulver på substratet og så sprøyting av et væskelag over pulveret.

Som nevnt ovenfor, kan substratet enten være papir, film eller tekstil. Det er foretrukket at et papirsubstrat er et relativt mykt fleksibelt mottagelig substrat. Med andre ord vil et høypolert glatt papir ikke være så egnet fordi det er stivt, og det vil ikke være så mottagelig for den reaktive blanding som et mykere, mer porøst papir. Et eksempel på et egnet papirsubstrat er "tissue-papir". Filmsubstratet kan være en hvilken som helst kjent fim, fortrinnsvis en som er hel og fleksibel. Tekstilsubstratet kan være et vevet tekstil eller et ikke vevet materiale, såsom en polyester, polypropylen eller polyetylenstoff. Det er foretrukket at stoffet er fuktighetspermeabelt, slik at hele substratet benyttes som en del av det absorberende element. Mengden blanding som påføres på substratet vil variee i samsvar med den absorbsjon som kreves i den maksimale omgivelse. Det kan være ønskelig å gjøre det blandingssjiktet tilstrekkelig tynt, for således å forhindre gelblokkering når den absorberende polymer mottar væske. Med "gelblokkering" er ment at partikler av absorberende polymer er tilstrekkelig nære hverandre til at de når de sveller vil gi kontakt med hverandre og danne et i det vesentlige kontinuerlig lag av en gel som vil være ugjennomtrengelig for derpå følgende væske eller fuktighet. I noen tilfeller under bruk vil det ikke være nødvendig å unngå gelblokkering, og følgelig vil en relativt stor mengde blanding kunne anbringes på substratet.

For dannelsen av de absorberende elementer som nevnt ovenfor og som benyttes i bleie, sanitær bind, tamponger og lignende, er det anbefalt at blandingen påføres i en mengde mellom ca. 10 og 250 g/m<2>.

De følgende eksempler er Illustrerende for foreliggende oppfinnelse.

Eksempel 1- 5

Reaksjonsblandlngen ble fremstilt på "tissue"-substrat i samsvar med det som er angitt i den nedenstående Tabell 1. Alle mengder er 1 vektdeler.

Ca. en halvdel av den organiske polyhydroksyforbindelse ble sprøytet på "tlssue"-substratet. Den absorberende polymer ble så sprøytet jevnt på den organiske forbindelse, og resten av organisk forbindelse ble sprøytet på toppen av den absorberende polymer. Den resulterende blanding ble utsatt for en temperatur på 93° C i ca. 10 sekunder for å fremme smelting.

Claims

1. Absorberende element, karakterisert ved at det består av et substrat som er belagt på minst en flate med en blanding av 10 til 40 vektdeler av en væskeformet organisk polyhydroksyforbindelse og fra 90 til 60 vektdeler av en partikkelf ormet, vannuoppløselig, vannsvellbar absorberende polymer med en gelkapasitet på minst 10.

2. Absorberende element ifølge krav 1, karakterisert ved at den væskeformede organiske polyhydroksyforbindelse velges fra gruppen bestående av glycerol, etylenglykol og propylenglykol.

3. Absorberende element ifølge krav 1, karakterisert ved at den absorberende polymer er et polyakrylat.

4. Absorberende element ifølge krav 1, karakterisert ved at substratet er papir.

5. Absorberende element Ifølge krav 1, karakterisert ved at substratet er en tekstil.

6. Absorberende element ifølge krav 5, karakterisert ved at tekstilen er ikke-vevet.

7. Absorberende element ifølge krav 6, karakterisert ved at det ikke-vevede stoff er polyester.