PL166930B1 - Pochlaniacz, zwlaszcza do przyjmowania, rozprowadzania i magazynowania plynów ustrojowych PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Pochlaniacz, zwlaszcza do przyjmowania, rozprowa- dzania i magazynowania plynów ustrojowych, zawierajacy - (a) przepuszczalna dla plynu górna oslone zewnetrzna, (b) nie- przepuszczalna dla plynu dolna oslone zewnetrzna przymocowa- na do górnej oslony, oraz (c) wklad absorpcyjny umieszczony pomiedzy wymieniona górna i dolna oslona zewnetrzna, zna- mienny tym, ze wklad absorpcyjny zawiera: (I) warstwe przyj- mowania i rozprowadzania plynu o przecietnej gestosci w stanie suchym mniejszej niz 0,30 g/cm3 , przecietnej gestosci po nasyce- niu 1% wodnym roztworem chlorku sodu, w stanie suchym, mniejszej niz 0,20 g/cm3 i przecietnej gestosci powierzchniowej od 0,001 do 0,1 g/cm2 , która to warstwa zawiera od 50% do 100%, korzystnie od 95% do 100% w stanie suchym chemicznie usztywnionych wlókien celulozowych i od 0% do 50% wzgledem suchej masy, srodka wiazacego te wlókna, oraz (II) warstwe magazynowania plynu umieszczona pod warstwa przyjmowania i rozprowadzania plynu, zawierajaca co najmniej 15% wagowych, wzgledem masy warstwy, materialu superabsorpcyjnego i od 0% do 85% nosnika materialu superabsorpcyjnego, przy czym war- stwa przyjmowania i rozprowadzania zawiera nie wiecej niz 6,0% materialu superabsorpcyjnego i pole jej górnej powierzchni jest mniejsze od pola górnej powierzchni warstwy magazynowania pl ynu i stanowi co najmniej 15% pola górnej powierzchni war- stwy magazynowania plynu. P L 166930 F ig 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest pochłaniacz, zwłaszcza do przyjmowania, rozprowadzania i magazynowania płynów ustrojowych.

Pochłaniacze można stosować w różnych produktach absorpcyjnych takich jak pieluchyjednor azowe, tampony dla dorosłych i tym podobne artykuły, które powinny być w stanie utrzymać znaczne ilości wydzielonych płynów ustrojowych, w szczególności w przypadku powtarzalnego wydzielania znacznych ilości płynu w krótkich odstępach czasu.

Znane są dobrze tkaniny absorpcyjne złożone ze zbitej masy włókiennej, to jest tkaniny włókniste. Tkaniny te mogą wchłaniać ciecze, takie jak wydzielane płyny ustrojowe, zarówno dzięki mechanizmowi absorpcji, w którym samo włókno wchłania płyn, jak i mechanizmowi tamponowania, w którym płyn jest przyjmowany, rozprowadzany i przechowywany w przestrzeniach kapilarnych pomiędzy włóknami. Jednym ze sposobów polepszenia charakterystyki absorpcji takich tkanin włóknistych jest włączenie w ich skład materiału superabsorpcyjnego, takiego jak polimeryczna substancja żelująca (określana też jako superabsorpcyjny polimer tworzący hydrożel i tym podobnymi nazwami), wchłaniającego płyn. Materiał superabsorpcyjny służy do zatrzymywania płynów takich jak płyny ustrojowe. Układy absorpcyjne, w których substancje tworzące hydrożele są w postaci rozdrobnionej włączane w skład tkanin włóknistych, opisują Weisman i Goldman w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 610 678 wydanym 9 września 1986.

Polepszenie absorpcyjności związane z wykorzystaniem absorpcyjnych materiałów żelujących pozwoliło na wytwarzanie produktów absorpcyjnych, takich jak pieluchy, ze stosunkowo cienką warstwą wchłaniającą, a więc o względnie małej grubości. Cieńsze pieluchy zajmują mniej miejsca i lepiej mieszczą się pod ubraniem. Wymagają także mniejszych opakowań i są łatwiejsze do przenoszenia i przechowywania. Mniejsze opakowania obniżają także koszty dystrybucji wytwórcy i hurtownika.

Jeden z takich wkładów absorpcyjnych przydatny jako struktura absorpcyjna we względnie cienkich produktach wchłaniających jest opisany w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 765 780 wydanym 23 sierpnia 1988 (Angstadt). Opisano tu produkty absorbujące, takie, jak pieluchy, których wkład zawiera dwie warstwy absorpcyjne, główną warstwę górną i dolną warstwę pudrującą. Warstwa górna jest tkaniną włóknistą z dużą ilością domieszanego absorpcyjnego materiału żelującego. Warstwa pudrująca jest hydrofilowym włóknem i nie powinna zawierać materiału żelującego.

Inny układ wkładu absorpcyjnego opisują Weisman, Houghton i Gellert w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 763 402 wydanym 16 czerwca 1987. Patent ten dotyczy produktów absorbujących o dwuwarstwowym wkładzie absorpcyjnym. Wkład taki zawiera górną główną warstwę będącą tkaniną z hydrofilowego włókna, ewentualnie z niewielką ilością cząstek polimerycznego środka żelującego. Zawiera także dolną warstwę będącą mieszaniną hydrofilowego włókna i znacznej ilości cząstek polimerycznego środka żelującego. Warstwa tajest zwykle skierowana na zewnątrz produktu absorpcyjnego, a więc ponad połowa polimerycznego materiału żelującego z produktu znajduje się w jego zewnętrznej części. Pochłaniacze o takiej dwuwarstwowej konfiguracji można otrzymać w postaci szczególnie cienkich, bardzo skutecznych, mało przeciekających pieluch.

Pomimo istnienia takich wkładów absorpcyjnych, jakie opisano powyżej, istnieje potrzeba opracowania wkładów o zwiększonej pojemności absorpcyjnej. Jednym z teorety4

166 930 cznych sposobów dokonania tego mogłoby być zwiększenie ilości żelującej substancji polimerycznej we wkładzie absorpcyjnym. Niestety, wysoka zawartość polimerycznej substancji żelującej (szczególnie przekraczająca około 15%) w tkaninach włóknistych używanych zwykle we wkładach absorpcyjnych wywołuje zjawisko nazywane blokowaniem żelu. Blokowanie żelu zachodzi, gdy polimeryczna substancja żelująca, umieszczona w obszarze kontaktującym się, najpierw z cieczą, zwiększa objętość w wyniku wchłaniania płynu i tworzenia hydrożelu. Gdy stężenie substancji polimerycznej jest zbyt wysokie, hydrożel może uniemożliwić docieranie płynu do obszarów wkładu o niewykorzystanej pojemności absorpcyjnej. Występowanie blokowania żelu może prowadzić do przeciekania produktu w czasie jego stosowania.

Opracowano polimeryczne substancje żelujące o zmniejszonej tendencji do blokowania żelu. Takie substancje opisuje opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr RE 32 649 z 19 kwietnia 1988 Brandta, Goldmana i Inglina nr 4 654 039. Jednak takie ulepszone polimeryczne substancje żelujące, i inne substancje superabsorpcyjne, wykazują ograniczenia działania związane z tkaninami włóknistymi, w których są umieszczane. W szczególności, po wstępnym zwilżeniu, włókna celulozowe stają się bardzo elastyczne i tkanina wykazuje tendencję do zbijania się i zmniejszania przeciętnych rozmiarów porów.

Ponieważ rozmiary porów stają się mniejsze w porównaniu z rozmiarami porów w niezwilżonych obszarach, powstaje gradient kapilarny utrudniający skuteczny transport cieczy do suchych obszarów pochłaniacza.

Innym powodem, dla którego wiele pochłaniaczy, takich jak pieluchy, przecieka, jest niezdolność do absorpcji drugiej i następnych porcji płynu, nawet jeśli pierwsza porcja została skutecznie wchłonięta. Przeciekanie związane z drugim i następnymi wydzielinami płynu zdarzają się szczególnie w nocy, gdy następuje u użytkowników wielokrotne wydzielanie płynów. Jednym z powodów niezdolności wielu pochłaniaczy do wchłaniania wielu porcji płynu, poza przedyskutowanymi powyżej, jest niezdolność wkładki absorpcyjnej do odprowadzenia płynu z obszaru, którego pojemność absorpcyjna została przekroczona. Po wydzieleniu płynu ma on tendencję do pozostawania w obszarze bliskim miejscu jego wydzielania. Obecność kolejnych porcji płynu wytwarza siłę napędową odprowadzającą poprzednio wydzielony płyn i płyn następny, jednak rzeczywiste zachowanie pochłaniacza ograniczone jest zdolnością do odprowadzania płynu do dalszych obszarów wkładu. Z tego punktu widzenia nawet przy nieobecności polimerycznej substancji żelującej całkowita pojemność absorpcyjna zwykłych wkładów pieluch jest zwykle wykorzystana w całości w chwili przeciekania pochłaniacza.

Innym powodem przeciekania konwencjonalnych pochłaniaczy jest skłonność zwykłych włókien celulozowych stosowanych w nich do zbijania się po zwilżeniu, co zmniejsza przepuszczalność układu.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 935 022 wydanym 19 czerwca 1990 Glenowi R. Lashowi i Leonardowi R. Thompsonowi, ujawniono jednorazowe pochłaniacze składające się z warstwowej wkładki absorpcyjnej umieszczonej pomiędzy powłoką wierzchnią i spodnią, zawierającej górną warstwę usztywnionych, skręcanych i zawijanych włókien celulozowych oraz od około 3% do 15% wagowych dużych cząstek absorpcyjnej substancji żelującej, i dolną warstwę usztywnionych, skręcanych i zawijanych włókien celulozowych oraz od około 15% do 60% wagowych absorpcyjnej substancji żelującej. Głównym celem górnej warstwy jest przyjmowanie i rozprowadzanie porcji wydzielanych płynów ustrojowych. Bardzo korzystne pod tym względem jest użycie usztywnionych, skręcanych i zawijanych włókien celulozowych. Dolna warstwa, koniecznie mniejsza od górnej, służy głównie do przechowywania płynu.

Inne rozwiązanie opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 798 603 S. C. Meyera i innych wydanym 17 stycznia 1989 pod tytułem Produkt absorpcyjny z hydrofobową warstwą transportową. Jak sugeruje tytuł, patent ten opisuje pochłaniacz z hydrofobową warstwą transportową sporządzoną ze znanych hydrofobowych włókien syntetycznych. Warstwa transportowa mieści się pomiędzy wierzchnią osłoną i substancją absorpcyjną. Substancja absorpcyjna musi być bardziej hydrofilowa od warstwy

166 930 transportowej. Celem warstwy transportowej jest izolowanie wierzchniej osłony od substancji absorpcyjnej, co zmniejsza wilgotność skóry. Niezależnie od tego, czy opisane tam rozwiązanie spełnia swój cel, warstwa transportowa z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 798 603 przyjmuje płyn i transportuje go w ograniczony sposób ze względu na hydrofobowość warstwy. Szczególnie będzie to dotyczyło drugiego i następnych wydzieleń płynu, po których ulegną wymyciu ewentualne środki powierzchniowo czynne.

Pomimo istnienia takich pochłaniaczy, jakie opisano wyżej, celem wynalazku jest opracowanie ulepszonego pochłaniacza, który lepiej przyjmowałby i rozprowadzał płyny, szczególnie przy ich wielokrotnym wydzielaniu.

Pochłaniacz, zwłaszcza do przyjmowania, rozprowadzania i magazynowania płynów ustrojowych, zawierający - (a) przepuszczalną dla płynu górną osłonę zewnętrzną, (b) nieprzepuszczalną dla płynu dolną osłonę zewnętrzną przymocowaną do górnej osłony, oraz (c) wkład absorpcyjny umieszczony pomiędzy wymienioną górną i dolną osłoną zewnętrzną według wynalazku charakteryzuje się tym, że wkład absorpcyjny zawiera (I) warstwę przyjmowania i rozprowadzania płynu o przeciętnej gęstości w stanie suchym mniejszej niż 0,30 g/cm³, przeciętnej gęstości po nasyceniu 1% wodnym roztworem chlorku sodu w stanie suchym, mniejszej niż 0,20 g/cm3 i przeciętnej gęstości powierzchniowej od 0,001 do 0,1g/cm², która to warstwa zawiera od 50% do 100%, a korzystnie od 95% do 100% w stanie suchym chemicznie usztywnionych włókien celulozowych i od 0% do 50% względem suchej masy, środka wiążącego te włókna, oraz (II) warstwę magazynowania płynu umieszczoną pod warstwą przyjmowania i rozprowadzania płynu, zawierającą co najmniej 15% wagowych, względem masy warstwy, materiału superabsorpcyjnego i od 0% do 85% nośnika materiału superabsorpcyjnego, przy czym warstwa przyjmowania i rozprowadzania zawiera nie więcej niż 6,0% materiału superabsorpcyjnego i pole jej górnej powierzchni jest mniejsze od pola górnej powierzchni warstwy magazynowania płynu i stanowi co najmniej 15% pola górnej powierzchni warstwy magazynowania płynu.

Korzystnie warstwa przyjmowania i rozprowadzania płynu nie zawierająca całkowicie materiału superabsorpcyjnego, ma pole górnej powierzchni stanowiące co najmniej 25% pola górnej powierzchni wymienionej warstwy magazynowania płynu a mniej niż 90% pola górnej powierzchni wymienionej warstwy, przeciętną gęstość po nasyceniu 1% wodnym roztworem chlorku sodu, w stanie suchym, od 0,02 g/cni do 0,15 g/cm^ri przeciętną gęstość powierzchniową od 0,01 do 0,08 g/cm2, przy czym materiał superabsorpcyjny znajduje się poza warstwą przyjmowania i rozprowadzania płynu i ma pojemność absorpcyjną co najmniej 15 g/g.

Korzystnie warstwa przyjmowania i rozprowadzania płynu zawiera od 2% do 50% środka wiążącego, a środek wiążący jest niechemicznie usztywnianym materiałem celulozowym. Korzystnie środek wiążący jest wysoce rafinowanymi włóknami celulozowymi o wielkości stopnia odcieku 200 CFS, a warstwa przyjmowania i rozprowadzania płynu zawiera od 5% do 15% wysoce rafinowanych włókien. Korzystnie środek wiążący jest celulozą o dużej powierzchni właściwej, a warstwa przyjmowania i rozprowadzania zawiera od 5% do 15% celulozy o dużej powierzchni właściwej. Korzystnie warstwa przyjmowania i rozprowadzania płynu jest tkaniną układaną metodą powietrzną.

Korzystnie warstwa przyjmowania i rozprowadzania jest termicznie wiązaną tkaniną zawierającą od 10% do 50% materiału termoplastycznego, otrzymaną przez wytworzenie tkaniny z mieszaniny usztywnionych włókien i materiału termoplastycznego w ilości od 10% do 50% całkowitej masy tkaniny, ogrzanie w celu stopienia materiału termoplastycznego i ochłodzenie tkaniny. Korzystnie warstwa przyjmowania i rozprowadzania jest tkaniną układaną metodą mokrą.

Korzystnie nośnik w wymienionej warstwie magazynowania jest tkaniną z włókien celulozowych, warstwa magazynowania zawiera od 15% do 75% materiału superabsorpcyjnego o pojemności absorpcyjnej co najmniej 15 g/g i jest całkowicie wolna od chemicznie usztywnianych włókien celulozowych.

166 930

Korzystnie materiał superabsorpcyjny w warstwie magazynowania składa się z odrębnych cząstek absorpcyjnej substancji żelującej o pojemności absorpcyjnej co najmniej 20 g/g.

Korzystnie warstwa magazynowania składa się z włókien superabsorpcyjnych.

Środka wiążącego można użyć do zwiększenia integralności fizycznej włókna, co ułatwia przetwarzanie, polepsza właściwości użytkowe i podwyższa przeciętne rozmiary porów międzywłóknowych. W niniejszym opisie środek wiążący oznacza środki dołączane do warstwy usztywnionych włókien, takie jak, między innymi, nieusztywniane substancje celulozowe, włókno syntetyczne, dodatki chemiczne i polimery termoplastyczne. W miejsce lub w połączeniu ze środkami wiążącymi do zwiększenia integralności fizycznej można użyć kopert bibułowych lub tkaninowych zewnętrznych wobec warstwy przyjmowania i rozprowadzania.

Jeśli chodzi o używane w tekście pojęcie Canadian standard freeuess - w skrócie CSF to dotyczy ono sposobu określania stopnia odsączania pulpy. Jest to metoda badawcza, w której mierzy się prędkość z jaką rozcieńczona zawiesina pulpy może być odwodniona. Stopień odcieku jest związany z warunkami powierzchniowymi i spęcznieniem włókien i stanowi wskaźnik stopnia mechanicznej obróbki, jakiej poddano pulpę.

Warstwa magazynowania płynu składa się w co najmniej 15% wagowych z materiału superabsorpcyjnego i od 0% do 85% nośnika dla tego materiału. Warstwa przyjmowania i rozprowadzania płynu powinna zawierać nie więcej niż około 6,0% materiału superabsorpcyjnego. Dobrze, aby warstwa ta była praktycznie wolna od materiału superabsorpcyjnego. Dla celów niniejszego opisu pojęcie praktycznie wolna od materiału superabsorpcyjnego oznacza mniej niż około 2,0%, korzystnie mniej niż około 1,0%, a najlepiej 0% lub praktycznie 0% materiału superabsorpcyjnego. Dla celów niniejszego opisu pojęcie praktycznie zero procent oznacza niewielkie (mniejsze niż około 0,5%) ilości materiału superabsorpcyjnego w warstwie przyjmowania i rozprowadzania wskutek kontaktu lub bliskości zawierającej superabsorbent warstwy magazynowania.

Warstwa przyjmowania i rozprowadzania ma górną powierzchnię, której pole wynosi co najmniej 15% pola górnej powierzchni warstwy magazynowania płynu, ale jest od niego mniejsze. Warstwa przyjmowania i rozprowadzania umieszczona jest względem warstwy magazynowania tak, że przy płaskim ułożeniu produktu żadna zjej powierzchni nie powinna wykraczać poza granice górnej powierzchni warstwy magazynowania płynu. Lepiej, aby pole powierzchni zewnętrznej warstwy przyjmowania i rozprowadzania wynosiło od około 15% do około 95%, a najlepiej od około 25% do około 90%, pola górnej powierzchni warstwy magazynowania płynu.

Rozwiązanie, według wynalazku można stosować w produktach absorbujących, np. jednorazowych pieluchach i tamponach.

Wkład absorpcyjny jest umieszczony w taki sposób, że warstwa przyjmowania i rozprowadzania znajduje się pomiędzy górną okładziną zewnętrzną i warstwą magazynowania, a warstwa magazynowania leży pomiędzy warstwą przyjmowania i rozprowadzania dolną okładziną zewnętrzną.

Materiał superabsorpcyjny zastosowany w warstwie magazynowania ma pojemność absorpcyjną co najmniej 10g mocznika syntetycznego (1,0% wodny roztwór NaCl, woda destylowana) na 1g materiału, zgodnie z techniką pomiarową opisaną dalej. Odpowiednie materiały superabsorpcyjne obejmują polimeryczne absorpcyjne materiały żelujące, typowo stosowane w postaci odrębnych cząstek, i włókna superabsorpcyjne, takie jak włókna szczepione akrylanami i superabsorpcyjne zmodyfikowane włókna celulozowe.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny pieluchy z wkładem absorpcyjnym wielowarstwowym według wynalazku. Pokazany wkład absorpcyjny ma warstwę przyjmowania i rozprowadzania o kształcie prostokąta i warstwę magazynowania w kształcie klepsydry, fig.

- widok perspektywiczny struktury pieluchy podobnej do pieluchy z fig. 1, jednak z warstwą magazynowania w zmodyfikowanym kształcie klepsydry, fig. 3 - widok z góry wkładu absorpcyjnego stosowanego w pieluchach, takich jak na fig. 1 i 2, gdzie wkład ma warstwę

166 930 magazynowania w zmodyfikowanym kształcie klepsydry i podobnego kształtu warstwę przyjmowania i rozprowadzania.

Pochłaniacze według wynalazku można wykorzystać w jednorazowych produktach zdolnych do wchłaniania znacznych ilości płynów ustrojowych, takich jak mocz i woda wydzielana przez organizm. Produkty te mogą mieć postać jednorazowych pieluch, tamponów i podpasek dla dorosłych i tym podobnych.

Takie produkty absorpcyjne składają się z trzech podstawowych warstw. Jedna z nich jest nieprzepuszczalna dla cieczy dolna okładzina zewnętrzna. Na okładzinie tej umieszczony jest wkład absorpcyjny, złożony z dwu oddzielnych warstw, z których jedna zawiera materiał superabsorpcyjny. Na wierzchu, na wkładzie absorpcyjnym znajduje się połączona z dolną górna okładzina zewnętrzna przepuszczalna dla cieczy. Okładzina ta jest składnikiem produktu przylegającym bezpośrednio do skóry. Dla celów niniejszego opisu pojęcie połączona obejmuje układy, w których górna i dolna okładzina zewnętrzna są ze sobą połączone bezpośrednio, jak i takie, w których są połączone pośrednio, to jest górna okładzina łączy się z pośrednimi elementami, a te z kolei z dolną. Zaleca się, aby górna okładzina zewnętrzna była połączona z dolną bezpośrednio na obwodzie pieluchy przy pomocy przylepca lub innego znanego środka.

Szczególnie zalecanymi pochłaniaczami według wynalazku są pieluchy jednorazowe. Takie produkty dokładnie opisują Duncan i Baker w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 26151 wydanym 31 stycznia 1967, Duncan w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 592 194 wydanym 13 lipca 1972, Duncan i Gellert w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 489148 wydanym 13 stycznia 1970 i Buell w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 860 003 wydanym 14 stycznia 1975. Zalecana pieluchajednorazowa według wynalazku składa się z wkładu absorpcyjnego, górnej okładziny zewnętrznej nałożonej na jedną z powierzchni i przepuszczalnej dla płynu dolnej okładziny zewnętrznej nałożonej na przeciwną powierzchnię wkładu. Obie okładziny zewnętrzne powinny mieć szerokość większą niż wkład, tak że ich fragmenty wystają poza wkład. Często okładziny zewnętrzne będą połączone ze sobą przy pomocy tych fragmentów. Pieluchę powinno się wytwarzać w kształcie takim jak kształt klepsydry, choć nie jest to kształt konieczny.

Dolną okładzinę zewnętrzną można na przykład zbudować z cienkiej, elastycznej warstwy polietylenu, polipropylenu lub innej elastycznej i nieprzepuszczalnej dla wody substancji. Szczególnie jest zalecany polietylen o grubości tłoczenia około 1,5 mm.

Górna okładzina zewnętrzna niniejszych produktów może być wykonana w całości lub w części z włókien syntetycznych lub folii z takich substancji, jak poliester, poliolefina, sztuczny jedwab i tym podobne, lub z włókien naturalnych, takich jak bawełna. W okładzinach nietkanych włókna są zwykle połączone ze sobą metodą wiązania termicznego lub polimerycznym środkiem wiążącym, takim jak poliakiylan. Okładzina ta jest porowata i pozwala płynowi przedostawać się do leżącego pod nią wkładu absorpcyjnego.

Inny przydatny rodzaj górnej okładziny zewnętrznej stanowią okładziny z nieprzepuszczalnych dla cieczy substancji polimerycznych, takich jak poliolefiny. Takie okładziny mogą mieć wytłoczone kapilary pewnej średnicy, które pozwalają na przepływ wydzielanego płynu przez okładzinę do wkładu absorpcyjnego produktu.

Górne okładziny zewnętrzne stosowane w produktach według wynalazku mogą być względnie hydrofobowe w porównaniu z ich wkładem absorpcyjnym. Budowę tych okładzin opisuje ogólnie Davidson w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2 905 176 wydanym 22 września 1959, Del Guercio w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 063 452 wydanym 12 listopada 1962, Holliday w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 113 570 wydanym 10 grudnia 1963 i Thompson w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 929 135 wydanym 30 grudnia 1975. Zalecane górne okładziny zewnętrzne zbudowane są z poliestru, sztucznego jedwabiu, mieszanin poliestru ze sztucznym jedwabiem, polietylenu lub polipropylenu. Okładzinę można potraktować środkiem powierzchniowo czynnym w celu zwiększenia zwilżalności i zmniejszenia hydrofobowości, zwiększając w ten sposób przepływ przez nią płynu przynaj8

166 930 mniej w czasie początkowego zwilżania. Jednak mimo to górna okładzina zewnętrzna będzie wciąż bardziej hydrofobowa od składnika produktu przyjmującego przechodzące przez nią płyny.

Wkład absorpcyjny, który powinien być elastyczny, umieszczony jest pomiędzy podłużną okładziną górną i dolną tworząc produkt absorbujący. Wkład ten jest złożony z górnej warstwy przyjmowania i rozprowadzania płynu i dolnej warstwy magazynowania płynu. Należy rozumieć, że dla celów niniejszego wynalazku te dwa typy warstw odnoszą się po prostu do górnej i dolnej strefy wkładu absorpcyjnego i nie są ograniczone koniecznie do pojedynczych warstw lub arkuszy substancji. Tak więc obie wymienione warstwy mogą być w rzeczywistości laminatami lub kombinacjami kilku arkuszy lub tkanin z wymaganych rodzajów substancji, jak opisano dalej. Warstwa magazynowania jest pojedynczym arkuszem prawie w całości złożonym z materiału superabsorpcyjnego, jak również opisano dalej. Dla celów niniejszego opisu pojęcie warstwa obejmuje także pojęcie 'warstwy i pojęcie uwarstwiony. Należy też rozumieć, że pojęcie górny oznacza warstwę wkładu absorpcyjnego najbliższą i skierowaną do górnej okładziny zewnętrznej produktu, natomiast pojęcie dolny oznacza warstwę wkładu absorpcyjnego najbliższą i skierowaną do dolnej okładziny zewnętrznej produktu.

Korzystnie można zastosować arkusz przepuszczalny dla płynu (np. tkaninę) pomiędzy warstwą przyjmowania i rozprowadzania i warstwą magazynowania w celu zwiększenia integralności warstwy przyjmowania i rozprowadzania w czasie przetwarzania i używania. Taki arkusz lub tkanina może otaczać część lub całość warstwy przyjmowania i rozprowadzania, lub może być umieszczony jak opisano powyżej nie otaczając tej warstwy. Także zawierająca superabsorbent warstwa magazynowa może być korzystnie otoczona arkuszem przepuszczalnym dla płynu, takim j ak papier bibułowy, aby nie występowały kłopoty z utratą materiału superabsorpcyjnego.

Jedną z zasadniczych warstw pochłaniaczy według wynalazku jest górna warstwa przyjmowania i rozprowadzania płynu, zawierająca kombinację hydrofilowej substancji włóknistej, dokładniej opisanej dalej. Warstwa ta służy do szybkiego zebrania i czasowego przetrzymywania wydzielonego płynu ustrojowego. Część wydzielonego płynu może, w zależności od pozycji użytkownika, przesiąknąć przez warstwę przyjmowania i rozprowadzania i zaabsorbować się w warstwie magazynowania w obszarze bliskim miejscu wydzielania. Jednak, ponieważ płyny wydzielają się zwykle wytryskami, warstwa magazynowania może nie zaabsorbować płynu tak szybko, jak jest on wydzielany. Z tego powodu górna warstwa przyjmowania i rozprowadzania umożliwia także transport płynu z punktu zetknięcia się z nią do jej innych obszarów. W niniejszym opisie pojęcie płyn oznacza ciecz.

Jak przedstawiono powyżej, warstwa przyjmowania i rozprowadzania jest tkaniną z usztywnionego włókna celulozowego. Warstwa ta zawiera od około 50% do 100% tych włókien i od 0% do około 50% środka wiążącego. Odpowiednie środki wiążące omówiono poniżej.

Funkcja rozprowadzania płynu warstwy przyjmowania i rozprowadzania jest szczególnie ważna dla pełniejszego wykorzystania pojemności sekcji magazynowania. Obecność większej ilości materiałów superabsorpcyjnych w warstwie przyjmowania i rozprowadzania, które będą pęczniały w zetknięciu z płynami, niekorzystnie wpływa, jak się uważa, na tę funkcję warstwy.

Inne czynniki związane z warstwą przyjmowania i rozprowadzania pochłaniaczy według wynalazku mogą być ważne dla określenia skuteczności powstałych produktów absorbujących. Obejmują one kształt, masę wyjściową, gęstość, przepuszczalność, kapilarność i zdolność wsiąkania, rodzaj i integralność strukturalna oraz rodzaj wykorzystanego włókna. Jak już wspomniano, warstwa przyjmowania i rozprowadzania powinna mieć wydłużony kształt. W niniejszym wynalazku oznacza to, że warstwa przyjmowania i rozprowadzania, jak i warstwa magazynowania, jest wydłużona, jeśli wstanie płaskim, rozwiniętym, ma długość różną od szerokości. W takim stanie warstwa przyjmowania i rozprowadzania może mieć dowolny pożądany kształt, na przykład prostokątny, trapezoidalny, owalny lub być kształtu klepsydry. Kształt tej warstwy może, ale nie musi koniecznie, odpowiadać

166 930 kształtowi warstwy magazynowania. Pole górnej powierzchni warstwy przyjmowania i rozprowadzania powinno najlepiej wynosić od około 25% do około 90% pola górnej powierzchni warstwy magazynowania, i powierzchnia ta nie powinna najlepiej wystawać poza krawędź warstwy magazynowania na żadnej jej zewnętrznej granicy. Warstwa przyjmowania i rozprowadzania będzie miała zwykle pole powierzchni wynoszące mniej niż 80% pola warstwy magazynowania.

Dobrze, aby pomiędzy krawędzią warstwy magazynowania i przyjmowania i rozprowadzania istniał margines co najmniej około 0,5 cm, a najlepiej co najmniej 1,25 cm, w obszarach bliskich miejscu wydzielania płynu. W pieluchach będzie to odpowiadało np. obszarowi kroczowemu 115 na fig. 2, a w szczególności najwęższej części wkładu magazynującego 106 w centralnym obszarze 115. Ponadto, szczególnie w produktach absorbujących dla osobników płci męskiej, margines taki pozostawia się w przedniej części obszaru taliowego, oznaczonego 112 na fig. 2, który to obszar przypada na przód użytkownika.

Warstwa przyjmowania i rozprowadzania będzie zwykle miała przeciętną gęstość w stanie suchym niższą niż około 0,30 g/cm³ przed użyciem, a po zwilżeniu do nasycenia mocznikiem syntetycznym (1,0% wodny roztwór NaCl, woda destylowana), w stanie suchym, gęstość mniejszą niż około 0,20 g/cm3, a najlepiej mniejszą niż około 0,15 g/cm3.

Dobrze, aby gęstość przeciętna w stanie suchym i gęstość po zwilżeniu do nasycenia wynosiły od około 0,02 g/cm3 do około 0,20 g/cm3 a lepiej od około 0,02 g/cm3 do około 0,15 g/cm3. Przeciętna gęstość powierzchniowa w stanie suchym warstwy przyjmowania i rozprowadzania wkładu absorpcyjnego będzie się wahać od około 0,001 do około 0,1 g/cm². lepiej od około 0,01 do około 0,08 g/cm2, a najlepiej od około 0,015 do około 0,04 g/cm2. Jeśli nie podano inaczej, wszystkie gęstości i masy obliczano względem stanu suchego (wilgotność równowagowa nie przekraczająca około 6%). Gęstości i gęstości powierzchniowe mogą być stałe, chociaż wynalazek obejmuje także niejednorodne gęstości i gradient gęstości. A więc warstwa przyjmowania i rozprowadzania może zawierać obszary o względnie wyższej lub niższej gęstości i gęstości powierzchniowej, nie przekraczającej podanych zakresów. Przeciętna gęstość w stanie suchym i przeciętna gęstość w stanie suchym po zwilżeniu do nasycenia syntetycznym mocznikiem (1,0% wodny roztwór NaCl, woda destylowana) jest obliczana z gęstości powierzchniowej suchej warstwy i grubości warstwy. Grubość w stanie suchym i po zwilżeniu do nasycenia mierzy się pod ciśnieniem granicznym 1,43 kPa. Przeciętną gęstość po zwilżeniu do nasycenia oblicza się z gęstości powierzchniowej w stanie suchym i grubości po nasyceniu. Grubość po nasyceniu mierzy się po nasyceniu warstwy (bez ograniczenia) 1,0% wodnym roztworem NaCl i pozostawieniu do osiągnięcia równowagi.

Warstwa przyjmowania i rozprowadzania pochłaniacza jest tkaniną z hydrofilowych, chemicznie usztywnianych włókien celulozowych. Włókna te są zwykle włóknami z pulpy papierowej, które usztywniono międzywłóknowym chemicznym środkiem usztywniającym.

Warstwa przyjmowania i rozprowadzania płynu powinna zawierać nie więcej niż około 6,0% materiału superabsorpcyjnego. Dla celów niniejszego opisu pojęcie praktycznie wolna od materiału superabsorpcyjnego oznacza mniej niż około 2,0%, korzystniej mniej niż około 1,0%, a najlepiej 0% lub praktycznie 0% materiału superabsorpcyjnego. Dla celów niniejszego opisu pojęcie 'praktycznie zero procent oznacza niewielkie (mniejsze niż około 0,5%) ilości materiału superabsorpcyjnego w warstwie przyjmowania i rozprowadzania wskutek kontaktu lub bliskości zawierającej superabsorbent warstwy magazynowania.

Jeśli materiał superabsorpcyjny jest obecny w warstwie przyjmowania i rozprowadzania, szczególnie w ilości większej niż 2,0%, może on mieć postać cząstek absorbującej substancji żelującej o względnie dużej średnicy (średni rozmiar cząstek od około 400 do około 700/zm). Można także wykorzystywać cząstki o średnim rozmiarze mniejszym niż 400 μ m.

Jak powiedziano wyżej, produkty według wynalazku wykorzystują chemicznie usztywnione włókna. Dla celów niniejszego opisu pojęcie chemicznie usztywnione włóknaoznacza jakiekolwiek włókna usztywnione środkami chemicznymi w celu zwiększenia sztywności

166 930 w warunkach suchych i wilgotnych. Środki te obejmują dodawanie chemicznych czynników usztywniających, które, np. powlekają i/lub impregnują włókna. Środki te obejmują także usztywnianie włókien przez zmianę ich budowy, np. sieciując łańcuchy polimerów.

Dla celów przykładowych chemiczne czynniki usztywniające do powlekania lub impregnacji włókien celulozowych obejmują: kationowo zmodyfikowaną skrobię z grupami zawierającymi azot (np. aminowymi), taką jaka jest dostępna z National Starch and Chemical Corp, Bridgewater, NJ, USA, lateks żywice otrzymywane na mokro, takie jak żywica poliamidowo-epichlorohydrynowa (np. Kymene™ 557H, Hercules. Inc. Wilmington, Delaware, USA) i żywica poliakryloamidowa (opisana np. w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 556 932 wydanym 19 stycznia 1971 Coscii i innym, także np. handlowy poliakrylamid sprzedawany przez American Cyanamid Co., Stanford, CT, USA pod nazwą handlową PAREZ™ 631 NC), żywice formaldehydowo-mocznikowe i formaldehydowo-melaminowe, a także żywice polietylenoiminowe. Ogólne omówienie takich żywic używanych w papiernictwie można znaleźć w monografii TAPPI seria 29 Wet Strength in Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York, 1965).

Włókna stosowane w strukturach w niniejszym wynalazku można także usztywniać dzięki reakcjom chemicznym. Na przykład, można zastosować środki sieciujące, powodujące powstawanie we włóknach międzywłóknowych wiązań. Wiązania te mogą zwiększyć sztywność włókien. Chociaż zaleca się wykorzystywanie sieciowania do chemicznego usztywniania włókien, nie wyklucza to innych typów reakcji chemicznego usztywniania.

Włókna usztywniane sieciowaniem w postaci zindywidualizowanej (kłaczkowatej) opisuje np. Bernardin w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 224 926 wydanym 21 grudnia 1965, Chung w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 440 135 wydanym 22 kwietnia 1969, Chatterjee w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 932 209 wydanym 13 stycznia 1976 i Sangenis i inni w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 035 147 wydanym 12 lipca 1977. Jeszcze bardziej zalecane włókna opisuje Dean i inni w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 822 453 wydanym 18 kwietnia 1989, Dean i inni w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 888 093 wydanym 19 grudnia 1989 oraz Moore i inni w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 898 642 wydanym 6 lutego 1990.

Poza hydrofilowością, usztywnione włókna pozostają sztywne nawet po zwilżeniu, tak więc tkaniny z nich wykonane nie zbijają się, jak to ma miejsce w przypadku tkanin z nie usztywnianych włókien. Daje to podwyższoną zdolność do przyjmowania i rozprowadzania płynów z następnego i kolejnych wydzielań.

Bardziej zalecane przetwarzanie chemiczne usztywnianych włókien obejmuje międzywłóknowe sieciowanie środkami sieciującymi w warunkach względnej bezwodności, indywidualizacji, skręcenia i zwinięcia. Odpowiednie chemiczne środki usztywniające obejmują monomeryczne środki sieciujące, takie jak między innymi dialdehydy C2-C8 i monoaldehydy C2-C8 z kwasową grupą funkcyjną, do wykorzystania w postaci roztworu sieciującego. Związki te są w stanie reagować z co najmniej dwoma grupami hydroksylowymi w pojedynczym łańcuchu celulozowym lub w sąsiednich łańcuchach tego samego włókna. Takie środki sieciujące do przygotowywania usztywnionych włókien celulozowych obejmują między innymi aldehyd glutarowy, glioksal, formaldehyd i kwas glioksalowy. Innymi przydatnymi środkami usztywniającymi są polikarboksylany, takie jak kwas cytrynowy. Poliakarboksylowe środki usztywniające i sposób wytwarzania usztywnionych włókien opisuje zgłoszenie patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 595 606 złożone 17 października 1990. Skutkiem sieciowania w tych warunkach jest wytworzenie włókien usztywnionych, które zachowują swoją skręconą i zwiniętą konfigurację przy stosowaniu w produktach absorbujących według wynalazku. Takie włókna i sposoby ich wytwarzania opisują powyżej cytowane opisy.

Stan skręcenia i zwinięcia zalecanych włókien można wyrazić ilościowo przez liczbę skręcenia i wskaźnik zwinięcia włókien. Dla celów niniejszego opisu pojęcie liczby skręcenia odnosi się do liczby węzłów skręcenia na określonej długości włókna. Liczbę

166 930 skręcenia wykorzystuje się do określania stopnia skręcenia włókna wzdłuż osi podłużnej. Pojęcie w^:zła skręcenia odnosi się do osiowego skręcenia włókna o 180° wzdłuż osi podłużnej, gdy część włókna (to jest węzeł) jest ciemny w porównaniu z resztą włókna pod mikroskopem z przechodzącym światłem. Węzeł wygląda na ciemny w miejscach, gdzie światło przechodzi przez dodatkową ściankę włókna ze względu na skręcenie. Odległość pomiędzy węzłami odpowiada osiowemu skręceniu o 180°. Liczba węzłów skręcenia na pewnej długości włókna (to jest liczba skręcenia) jest bezpośrednim wskaźnikiem stopnia skręcenia włókna, będącego fizycznym parametrem włókna. Procedury określania węzłów włókna i całkowitej liczby skręcenia zawiera już cytowany opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 898 642.

Zalecane usztywnione włókna celulozowe będą miały przeciętną liczbę skręcenia wynoszącą co najmniej 2,7, a najlepiej co najmniej 4,5 węzła skręcenia na milimetr. Ponadto przeciętna liczba skręcenia tych włókien w stanie zwilżonym powinna wynosić co najmniej 1,8, a najlepiej co najmniej 3,0, a także powinna najlepiej być co najmniej około 0,5 węzłów skręcenia na milimetr mniejsza od przeciętnej liczby skręcenia suchego włókna. Jeszcze lepiej gdy przeciętna liczba skręcenia suchego włókna wynosi co najmniej około 5,5 węzłów skręcenia na milimetr, a wilgotnego włókna co najmniej 4,0 węzłów skręcenia na milimetr i co najmniej 1,0 węzłów skręcenia na milimetr mniej niż przeciętna liczba skręcenia dla suchego włókna. Najlepiej, gdy przeciętna liczba skręcenia suchego włókna wynosi co najmniej około 6,5 węzłów skręcenia na milimetr, a wilgotnego włókna co najmniej 5,0 węzłów skręcenia na milimetr i co najmniej 1,0 węzłów skręcenia na milimetr mniej niż przeciętna liczba skręcenia dla suchego włókna.

Poza skręceniem, zalecane włókna stosowane w warstwie przyjmowania i rozprowadzania struktury absorpcyjnej są także zwinięte. Zwinięcie włókna można opisać jako jego ułamkowe skrócenie związane ze skrętami i załamaniami włókna. Dla potrzeb niniejszego opisu zwinięcie włókna mierzy się na płaszczyźnie dwuwymiarowej. Stopień zwinięcia włókna można wyrazić ilościowo wskaźnikiem zwinięcia włókna. Wskaźnik ten, wyrażający dwuwymiarowo zwinięcie, określa się obserwując włókno w płaszczyźnie dwuwymiarowej. W celu jego określenia mierzy się rzut długości włókna, jako większy wymiar płaskiego prostokąta obejmującego włókno Lr i rzeczywistą długość La. Wskaźnik zwinięcia włókna można obliczyć z równania:

Wskaźnik zwinięcia = (La/Lr) -1

Metodę analizy obrazu, którą można zastosować do zmierzenia Lr i La, opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 898 642. Dobrze, aby włókna wykorzystywane w warstwach we wkładzie absorpcyjnym miały wskaźnik zwinięcia co najmniej około 0,30, a najlepiej co najmniej około 0,50.

Stopień usztywnienia, który zależy od rodzaju i ilości środka usztywniającego (to jest sieciującego), stopnia odwodnienia włókna w czasie starzenia produktu sieciowania, oraz warunki i czas starzenia, wpływają na zdolność pobierania płynu i tendencję włókien do pęcznienia.

Sztywność włókna w odniesieniu do odporności ścianek włókna na pęcznienie można wyrazić ilościowo przez wartość zatrzymania wody (WRV) usztywnionych włókien w produktach według wynalazku. WRV mierzy ilość wody zatrzymywanej przez masę włókien po prawie całkowitym usunięciu międzywłóknowej wody. Innym parametrem, którego można użyć do scharakteryzowania natury usztywnionych włókien sieciowanych w postaci odwodnionej jest wartość zatrzymania alkoholu (ARV). ARV mierzy stopień, w jakim płyn, np. alkohol izopropylowy, który nie wywołuje istotnego pęcznienia włókien, jest przez nie wchłaniany. ARV usztywnionych włókien jest bezpośrednio związany ze stopniem spęcznienia włókien pod działaniem środka sieciującego w czasie sieciowania. Procedury określania WRV i ARV opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 898 642.

Wartość WRV usztywnionego, skręconego i zwiniętego włókna w pochłaniaczach według wynalazku będzie się wahać od około 28% do około 50%. W bardziej zalecanych sposobach realizacji WRV włókien może się wahać od około 30% do 45%. Sądzi się, że

166 930 włókna o WRV w takim zakresie wykazują optymalną równowagę pomiędzy rozkręcaniem wywoływanym pęcznieniem i sztywnością włókna.

Usztywnione włókna celulozowe zalecane według wynalazku to te, których ARV (alkohol izopropylowy) wynosi mniej niż 30%. Ograniczenie do takiej wartości ARV wskazuje na względnie bezwodny, niespęczniały stan tych włókien podczas procesu spęczniania. Wskazane jest, aby ARV (alkohol izopropylowy) stosowanych włókien był mniejszy niż około 27%.

Usztywnione włókna celulozowe o zalecanej liczbie skręcenia, wskaźnika zwinięcia, WRV i ARV opisanych powyżej można otrzymać sieciując wewnętrznie włókna w postaci względnie odwodnionej w czasie lub zaraz po osuszeniu i rozwłóknieniu, jak to opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 898 642. Nie oznacza to jednak wykluczenia innych hydrofilowych, chemicznie usztywnionych włókien z zakresu niniejszego wynalazku. Inne takie włókna opisano między innymi w cytowanych już opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki o numerach 3 224 926, 3 440 135, 4 035 147 i 3 932 209.

Charakterystyczna dla usztywnianych włókien, szczególnie skręconych, zwiniętych włókien jest ich skłonność do częściowego rozkręcania się i rozwijania po zwilżeniu. A więc gdy tworzą tkaninę o dostatecznej gęstości, tkanina ta może się rozszerzać po zwilżeniu do gęstości równowagowej, która w przeliczeniu na suchą masę jest mniejsza od przeciętnej gęstości w stanie suchym (przed zwilżeniem). Odpowiada to za przeciętne gęstości w stanie suchym do około 0,30 g/cm, w powiązaniu z niższymi gęstościami po zwilżeniu do nasycenia. Takie włókna, które rozszerzają się po zwilżeniu, opisuje opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 822 453. W stopniu, w jakim jest pożądane wykorzystanie tej charakterystyki w projektowaniu produktów absorbujących, zwykli fachowcy będą w stanie dobrać względną ilość użytego czynnika usztywniającego i dobrać stopień nadania skręcenia i zwinięcia, aby osiągnąć odpowiednie rozszerzenie się po zwilżeniu.

Usztywnione włókna celulozowe można przekształcić w tkaniny na różne sposoby, między innymi układaniem powietrznym i na mokro.

Usztywnione włókna celulozowe można ułożyć metodą powietrzną tworząc tkaninę o pożądanej gęstości i gęstości powierzchniowej. Usztywnione włókna można układać różnymi technikami znanymi fachowcom. Ogólnie, układania powietrznego można dokonać kierując odmierzony strumień powietrza zawierający włókna, dokładnie osuszone, na druciane sito, i ewentualnie prasując produkt do pożądanej gęstości. Alternatywnie, włókna można układać powietrznie do pożądanej gęstości bez prasowania. Ułożona powietrznie tkanina będzie zawierała co najmniej około 50% usztywnionych włókien celulozowych, jak opisano wyżej, a może zawierać do 100% wymienionych włókien. Tkanina może korzystnie zawierać środki wiążące, takie jak opisane poniżej, lub inne korzystne składniki, takie jak składniki modyfikujące zachowanie płynu (np. hydrofilowe środki powierzchniowo czynne) i tym podobne.

W innym sposobie realizacji usztywnione włókna celulozowe są układane w tkaninę nie powietrzem, a na mokro. Tkaniny układane na mokro zawierają od około 50% do 100% usztywnionych włókien i od 0% do około 50% środków wiążących dla zwiększenia integralności tkaniny, ułatwienia przetwarzania w stanie suchym i/lub na mokro oraz zwiększenia integralności po zwilżeniu tkaniny w czasie użytkowania. Najlepiej, aby tkaniny układane na mokro zawierały co najmniej około 2% środków wiążących włókna lub środków wiążących celulozę o dużym polu powierzchni (opisanych dalej). Jako środków wiążących można użyć dodatków chemicznych, dołączonych do warstwy przyjmowania i rozprowadzania w ilościach zwykle od około 0,2% do około 2,0% w przeliczeniu na suchą masę.

Znane są techniki układania na mokro włókien celulozowych z wytworzeniem arkuszy, takie jak suche walcowanie i otrzymywanie papieru. Techniki te można w zasadzie stosować do układania na mokro usztywnionych włókien tworzących arkusze przydatne w strukturach absorpcyjnych pochłaniaczy według wynalazku. Odpowiednie techniki obejmują ręczne kładzenie i układanie z wykorzystaniem maszyn papierniczych, jak to np. opisuje L. H. Sanford i inni w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 301 746. Dzięki

166 930 zachowaniu usztywnionych włókien, a szczególnie ich tendencji do flokulacji w wodnych zawiesinach, wprowadza się pewne modyfikacje, opisane dalej, do procesu wytwarzania przy wykorzystaniu maszyn papierniczych. Ogólnie, tkaniny układane na mokro można wytwarzać umieszczając wodną zawiesinę włókien na siatkę drucianą o małych otworach, odwadniając zawiesinę i susząc otrzymaną tkaninę. Dobrze, aby wodne zawiesiny włókien do układania na mokro zawierały od około 0,05 % do około 2% włókien, a najlepiej od około 0,05% do około 0,2% względem całości zawiesiny. Osadzania zawiesiny dokonuje się zwykle w urządzeniu znanym jako skrzynia wlewowa. Skrzynia ta ma otwór, nazywany wlewem, do dostarczania zawiesiny wodnej na druty formujące. Ta konstrukcja druciana jest określana niekiedy jako sito płaskie. Sito to może mieć konstrukcję i gęstość taką, jak w procesach suchego walcowania i innych procesach wytwarzania papieru. Najlepiej stosować sita o numerach od około 70 do około 100 (skala standardowa sit Tylera). (Wszystkie podawane tu numery sit są oparte na standardowej skali sit Tylera, jeśli nie podano inaczej). Można wykorzystać konwencjonalne konstrukcje skrzyń wlewowych do procesów suchego walcowania i wytwarzania bibuły. Odpowiednie przemysłowo dostępne, skrzynie wlewowe obejmują np. skrzynie o nieruchomym wierzchu, podwójnym sicie i bębnowe. Po utworzeniu tkaninę odwadnia się i suszy. Odwadnianie można prowadzić w skrzyniach odsysających i innych urządzeniach próżniowych. Zwykle odwadnianie prowadzi do zwiększenia zawartości włókien do od około 8% do około 45% względem całkowitej masy mokrego włókna, a najlepiej od około 8% do około 22%. Odwodnienie do zawartości ponad 22% może wymagać wyciskania i jest mniej zalecane. Po odwodnieniu tkaninę można, choć nie trzeba, przenieść z sita na tkaninę suszącą transportującą ją do aparatury suszącej. Tkanina susząca powinna mieć większe otwory od sita formującego w celu ułatwienia suszenia. Tkanina susząca powinna mieć od około 30% do około 50% powierzchni otwartej i od około 15% do około 25% powierzchni zakrytej, tak jak tkanina 31X 25 3S (splot satynowy) poddana piaskowaniu w celu zwiększenia obszaru zamkniętego do pożądanego zakresu. Wskazane jest zastosowanie mikrokontrakcji na mokro w czasie przenoszenia z sita formującego na tkaninę. Mikrokontrakcji na mokro dokonuje się przemieszczając sito formujące z prędkością większą o około 5% do około 20% od prędkości przemieszczania się tkaniny. Suszenia można dokonywać w nadmuchiwanej suszarce lub w urządzeniu próżniowym takim jak skrzynia odsysająca, chociaż zalecane jest suszenie z nadmuchem. Suszenie takie uważa się za skuteczniejsze dla tkanin z usztywnianych włókien ze względu na dużą objętość tkanin. Można także użyć suszarek bębnowych, takich jak suszarka bębnowa Yankee, ale są one mniej zalecane. Uważa się, że są one mniej wydajne do suszenia tkanin z usztywnianych włókien i powodują ich zbijanie. Osuszonych tkanin nie zaleca się marszczyć.

Alternatywnie do procesu suszenia opisanego powyżej odwodnioną tkaninę można usunąć z sita formującego, umieścić na sicie suszącym i osuszyć w periodycznym procesie suszenia w suszarce z nadmuchem lub w piecu z wymuszoną konwekcją pary wodnej.

Usztywnione włókna mają skłonność do flokulacji, czyli tworzenia kłaczków, w zawiesinach wodnych. W celu zapobiegania flokulacji wodną zawiesinę powinno się pompować do skrzyni wlewowej z liniową prędkością co najmniej około 0,25 m/s. Wskazane jest także, aby liniowa prędkość zawiesiny na wylocie skrzyni przekraczała od około 2,0 do około 4,0 razy prędkość sita formującego. Inny sposób zmniejszenia flokulacji włókien w procesie układania na mokro opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 889 597 wydanym 26 grudnia 1989, gdzie strumienie wody kieruje się na ułożone włókna zaraz po ich umieszczeniu na sicie formującym.

W porównaniu z konwencjonalnymi nieusztywnianymi włóknami celulozowymi sieciowane, skręcone i zwinięte, opisane wyżej włókna tworzą arkusze o mniejszej wytrzymałości na rozciąganie, szczególnie przed wysuszeniem. W celu ułatwienia przetwarzania i zwiększenia integralności tkanin, szczególnie układanych na mokro (chociaż środki wiążące można stosować przy powietrznym układaniu) do tkanin lub na tkaniny dodaje się środki wiążące. Można je dodawać do włókien przed ich układaniem (powietrznym lub na mokro), dodawać je (np. chemiczne środki wiążące) do tkaniny układanej na mokro po ułożeniu na

166 930 sicie formującym, a przed suszeniem, lub dodawać je do osuszonej tkaniny układanej na mokro. Można też łączyć te sposoby.

Odpowiednie środki wiążące, które dodaje się do usztywnionych włókien celulozowych przed ich układaniem z pulpy obejmują między innymi różne materiały celulozowe i z włókien syntetycznych. Są to nieusztywniane włókna celulozowe (to jest konwencjonalna pulpa celulozowa), wysoce oczyszczane, nieusztywniane włókna celulozowe, oczyszczone zgodnie z normą kanadyjską CSF (Canadian Standard Freeness) do mniej niż 200 CSF, a lepiej od około 100 CSF do około 200 CSF (wysoce oczyszczone włókna określane terminem crill oraz materiał celulozowy o dużej powierzchni właściwej, taki jak ekspandowane włókna celulozowe opisane dalej).

Jako środków wiążących można użyć różnych typów syntetycznych włókien. Dla potrzeb niniejszego opisu zastosowanie syntetycznych materiałów włóknistych jako środków wiążących oznacza wykorzystanie ich w końcowym produkcie w postaci włókien. (Zaleca się, aby włókna syntetyczne miały przeciętną długość co najmniej około 1,5 cm). Każdy typ włókna odpowiedni do stosowania w konwencjonalnych produktach absorbujących nadaje się, jak się sądzi, do wykorzystania w tkaninie przyjmująco-rozprowadzającej pochłaniacza według wynalazku. Konkretne przykłady takich włókien obejmują modyfikowane włókno celulozowe, sztuczny jedwab, włókna poliestrowe takie jak poli(tereftalan etylenu) (DACRON), nylon hydrofitowy (HYDROFIL) i tym podobne. Inne przydatne włókna obejmują octan celulozy, poli(fluorek winylu), poli(chlorek winylidenu), tworzywa akrylowe, poli(octan winylu), poliamidy (jak nylon), włókna dwuskładnikowe, trójskładnikowe, ich mieszaniny i tym podobne. Zalecane są materiały hydrofilowe. Przykłady odpowiednich hydrofitowych materiałów włókiennych obejmują hydrofilizowane włókna hydrofobowe, takie jak traktowane środkami powierzchniowo czynnymi lub krzemionką włókna termoplastyczne otrzymywane np. z poliolefin takich jak polietylen lub polipropylen, poliakrylany, poliamidy, poliestry, poliuretany i tym podobne. Można także stosować hydrofobowe włókna syntetyczne, ale są one mniej zalecane. Takie włókna, które można dodać do tkaniny i wykorzystać w końcowym produkcie w postaci włókien, obejmują sztuczny jedwab, polietylen, polipropylen i tym podobne. Takie włókna, jeśli są hydrofobowe, obecne są w ilości mniejszej niż około 30% masy całości włókna, tak że tkanina jako taka pozostaje hydrofitowa. Konwencjonalnie można zastosować nieusztywniane włókna, włókna crill i włókna syntetyczne w tkaninach układanych powietrznie.

W jednym z zalecanych sposobów realizacji, w którym warstwę przyjmowania i rozprowadzania otrzymuje się w procesie układania na mokro, tkanina zawiera od około 85% do około 95% usztywnionych włókien celulozowych i od około 5% do około 15% włókna crill, lepiej od około 90% do około 95% usztywnionych włókien i od około 5% do około 10% włókna crill, a najlepiej około 92% usztywnionych włókien i około 8% włókna crill. Odpowiednie włókna celulozowe stosowane jako włókno crill obejmują chemicznie roztwarzane włókna drzewne, zarówno z drewna miękkiego, jak i twardego, a najlepiej z południowego drewna miękkiego (np. Foley Fluff, The Proctor & Gamble Cellulose Co., Memphis, Tennessee, USA). Wszystkie zawartości procentowe jeśli nie podano inaczej, odnoszą się do całkowitej suchej masy tkaniny.

W innym sposobie realizacji warstwa przyjmowania i rozprowadzania zawiera usztywnione włókna i do około 25% materiału celulozowego o dużej powierzchni właściwej, takiego jak ekspandowane włókno celulozowe. Zaleca się, aby warstwa przyjmowania i rozprowadzania złożona z usztywnionych, układanych na mokro włókien i celulozy o dużej powierzchni właściwej, zawierała od około 85% do około 95%, a lepiej od około 90% do około 95% usztywnionych włókien, i od około 2% do około 15%, a lepiej od około 5% do około 10% celulozy o dużej powierzchni właściwej. Celuloza o dużej powierzchni właściwej stosowana tutaj ma zwykle pole powierzchni właściwej co najmniej około 10 m2/g, a lepiej co najmniej 20 m2/g. Szczegółowy opis ekspandowanego włókna celulozowego zawiera opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 761 203 Vinsona, wydany 2 sierpnia 1988.

Jednak zwykłe włókna celulozowe są wieloskładnikowymi nadstrukturami z polimerów celulozowych. Mogą zawierać ligninę, hemicelulozę i inne znane składniki. Polimery

166 930 celulozy tworzą agregaty w postaci nitkowatych struktur nazywanych mikrofibrylami. Mikrofibryle mają średnice około 10-20 nm i można je obserwować pod mikroskopem elektronowym. Mikrofibryle często występują w małych wiązkach zwanych makrofibrylami. Makrofibryle można określić jako grupy mikrofibryli połączonych ze sobą w nitkowate struktury o większej średnicy niż mikrofibryle, ale znacznie mniejszej niż włókno celulozowe. Ogólnie, włókno celulozowe jest zbudowane ze względnie cienkiej ścianki pierwszorzędowej i względnie grubej ścianki drugorzędowej. Ścianka pierwszorzędowa, cienka, sieciowała okrywa na zewnętrznej powierzchni włókna, składa się głownie z mikrofibryli. Główna część ścianki włókna, to jest ścianka drugorzędowa, składa się z mikrofibryli i makro fibryli. Patrz Pulp and Paper Manufacture, tom 1, Properties of Fibrus Raw Materials and Their Preparation For Pulping, wydawca dr Michael Kocurek, rozdział VI, Ultrastructure and Chemistry, strony .35-44, opublikowane wspólnie przez Canadian Pulp and Paper Industry (Montreal) i Technical Association of the Pulp and Paper Industry (Atlanta), wyd. 3,1983. Ekspandowane włókno celulozowe to mikrofibryle i makrofibryle oddzielone całkowicie od nadstruktury włókna celulozowego.

Celulozę o dużej powierzchni właściwej można także otrzymać z włókien celulozowych przepuszczając ciekłą zawiesinę włókien przez otwór o małej średnicy, na którym następuje spadek ciśnienia zawiesiny o co najmniej 21 MPa i silne ścinanie związane z dużą prędkością, a następnie gwałtowne hamowanie. Przejście zawiesiny przez otwór powtarza się aż do otrzymania stabilnej zawiesiny. Patrz opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 483 743 Turbaka i innych wydany 20 listopada 1984.

Zalecany proces otrzymywania ekspandowanej celulozy opisuje cytowany już opis patentowy Vinsona, a proces polega na zderzeniu materiału włóknistego o fibrylarnej nadstrukturze (np. włókien celulozowych) z drobnoziarnistym środkiem, w celu oddzielenia od nadstruktury mikrofibryli i makrofibryli.

Długości włókien materiału celulozowego o dużej powierzchni właściwej powinny się wahać od około 20 do około 200 μ m.

Zwykle przy układaniu na mokro, celuloza o dużej powierzchni właściwej występuje jako wilgotna pulpa zawierająca 15-17% ciała stałego, rozcieńczana najlepiej do zawartości mniej niż 4% ciała stałego i przetwarza w ubijaku lub rafinatorze tarczowym w celu rozplątania włókien. Następnie miesza się ją z usztywnionymi włóknami w zawiesinie i układa na mokro, jak to opisano powyżej. Do zmieszania można zastosować mieszalnik, rozbijacz lub rafinator (np. pojedynczy, stożkowy lub podwójny, tarczowy) lub inny sprzęt znany fachowcom. Najlepiej stosować sita drutowe o dużym numerze (np. 84M (84 X 86), przesmyk splotu 5) dla polepszenia retencji celulozy o dużej powierzchni właściwej, zamiast zwykle stosowanych jako sita formujące sit o mniejszym numerze.

Inne środki wiążące zwiększające integralność fizyczną warstwy przyjmowania i rozprowadzania i/lub ułatwiające przetwarzanie tkanin, szczególnie tkanin układanych na mokro, obejmują chemiczne dodatki, takie jak kleje żywicowe, lateks i skrobię, znane fachowcom ze zwiększania integralności tkanin włóknistych. Odpowiednie żywiczne środki wiążące obejmują środki do nadawania papierowi wytrzymałości na mokro, takie jak opisuje monografia TAPPI seria 29 Wet Strength in Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York, 1965). Odpowiednie żywice obejmują żywice poliamidowo-epichlorohydrynowe i poliakryloamidowe. Pospolitymi grupami funkcyjnymi tych wielofunkcyjnych żywic są grupy zawierające azot, takie jak aminowe, i grupy metylolowe związane z atomem azotu. W niniejszym wynalazku można także zastosować żywice typu polietylenoiminowego.

Skrobia, a szczególnie kationowe, zmodyfikowane skrobie mogą być chemicznymi dodatkami w wynalazku. Takie kationowe skrobie, zmodyfikowane przeważnie grupami zawierającymi azot, takimi jak aminowe, i grupami metylolowymi połączonymi z atomem azotu, można otrzymać z Natural Starch and Chemical Corporation z Bridgewater, New Jersey. Inne przydatne środki wiążące obejmują między innymi poliakrylooctan winylu.

Ilość typowo dodawanych chemicznych środków wiążących będzie wynosić od około 0,25% do około 2% masy tkaniny. Dodatki hydrofilowe można wykorzystywać w większych

166 930 ilościach. Jeśli wiążące dodatki chemiczne dodaje się do usztywnionych włókien w zawiesinie wodnej w konwencjonalny sposób, to powinny być także obecne włókna celulozowe o dużej powierzchni właściwej, w celu polepszenia retencji dodatków chemicznych. Dodatki można podawać na wysuszone lub mokre tkaniny metodą wtłaczania, natryskiwania i innymi znanymi sposobami.

W innym sposobie realizacji warstwa przyjmowania i rozprowadzania składa się z układanej na mokro lub powietrznie, najlepiej powietrznie, tkaniny z usztywnionych włókien celulozowych, w której włókno jest wzmocnione dodatkiem od około 10% do około 50%, lepiej od około 25% do około 45%, a najlepiej od około 30% do około 45% termoplastycznego materiału wiążącego, który powoduje wiązanie na przecięciach usztywnionych włókien celulozowych. Takie termicznie związane tkaniny można zwykle otrzymać wytwarzając tkaninę złożoną z usztywnionych włókien celulozowych i włókien termoplastycznych, najlepiej równomiernie w niej rozłożonych. Tkaninę można utworzyć w procesie na mokro lub powietrznym. Po utworzeniu tkaniny wytwarza się wiązania ogrzewając ją aż do stopienia włókien termoplastycznych. Po stopieniu co najmniej część materiału termoplastycznego przemieści się do miejsc przecinania się włókien celulozowych dzięki międzywłóknowym gradientom kapilarnym. Miejsca te staną się miejscami wiązania. Następnie tkaninę ochładza się i materiał termoplastyczny wiąże usztywnione włókna celulozowe w miejscach wiązania. Topienie i migracja materiału termoplastycznego do miejsc przecięcia włókien zwiększa przeciętne rozmiary porów tkaniny zachowując gęstość i gęstość powierzchniową oryginalnej tkaniny. Może to poprawić zdolność rozprowadzania warstwy przyjmowania i rozprowadzania przy pierwszych wydzielaniach, dzięki zwiększonej przepuszczalności, i przy następnych wydzielaniach, dzięki łącznej zdolności usztywnionych włókien do zachowania sztywności po zwilżeniu i zdolności materiału termoplastycznego do wiązania przecięć włókien po zwilżeniu i sprasowaniu. W sumie, termicznie związana tkanina zachowuje swoją oryginalną objętość całkowitą, ale obszary zajęte przedtem przez materiał termoplastyczny pozostają otwarte zwiększając w ten sposób międzywłóknowe rozmiary porów.

Termicznie wiązane, wzmocnione termoplastycznie tkaniny absorpcyjne, wykorzystujące zwykłe, nieusztywniane włókna celulozowe, opisuje opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 590114 D. C. Holtmana wydany 20 maja 1986 oraz Peter G. Bither w Thermally Bonded Cores Add Value to Absorbent Producte, Nonwovens World, listopad 1988, strony 49-55. Techniki produkcyjne opisane tam nadają się do zastosowania w niniejszym wynalazku.

Termoplastyczny materiał wiążący powinien być równomiernie rozłożony w tkaninie. Po utworzeniu suchej tkaniny można ją ogrzać do temperatury topnienia włókna termoplastycznego, ale nie należy zwęglać ani inaczej uszkadzać utwardzonych włókien celulozowych. Po ochłodzeniu co najmniej część zestalonego materiału termoplastycznego spowoduje wiązanie się ze sobą włókien celulozowych w miejscach ich przecięć tworząc sieć wiązań.

Termoplas tyczne materiały wiążące przydatne do warstw przyjmowania i rozprowadzania według wynalazku obejmują wszelkie polimery termoplastyczne topiące się w temperaturach nie uszkadzających znacznie włókien celulozowych. Wskazane jest, aby temperatura topnienia materiału termoplastycznego nie przekraczała temperatury około 135°C, a najlepiej wynosiła od około 75°C do około 175°C. W żadnym przypadku temperatura topnienia nie może być niższa od temperatury przechowywania produktów według wynalazku, a więc nie powinna typowo być niższa niż około 50°C.

Termoplastyczny materiał wiążący może być na przykład polietylenem, polipropylenem, poliestrem, poli(chlorkiem winylu), polichlorkiem winylidenu). Inne syntetyczne materiały włókniste, które można wykorzystywać w termicznie wiązanych tkaninach, opisano powyżej.

Zaleca się, aby materiał termoplastyczny nie wchłaniał i nie absorbował w znaczny sposób płynów. Jednak powierzchnia materiału termoplastycznego może być hydrofilowa lub hydrofobowa. (Dla potrzeb niniejszego opisu termin hydrofilowy i hydrofobowy odnoszą się do stopnia, w jakim powierzchnie są zwilżane wodą). Powierzchnia materiału termoplastycznego może stać się hydrofilowa dzięki obróbce materiału hydrofobowego

166 930 środkiem powierzchniowo czynnym, takim jak środek niejonowy lub anionowy, natryskując nim materiał lub zanurzając go w środku. Po stopieniu i zestaleniu środek powierzchniowo czynny będzie miał tendencję do pozostawania na powierzchni materiału termoplastycznego. Odpowiednie środki powierzchniowo czynne obejmują niejonowe środki takie jak Brij 76 wytwarzany przez ICI Americas, Inc. z Wilmington, Delaware i różne środki sprzedawane pod znakiem handlowym Pegosperse przez Glyco Chemical, Inc. z Greenwich, Connecticut. Można też zastosować środki anionowe. Środki powierzchniowo czynne podaje się na włókna w ilości od około 0,2g do około 1g na 1 m² materiału termoplastycznego. Pożądane jest stosowanie materiałów hydrofilowych przy większych zawartościach, szczególnie przekraczających około 40% masy suchej tkaniny.

Stosowane tu włókna termoplastyczne mogą mieć długości rzędu od około 0,1 cm do około 6 cm, a najlepiej od około 0,3 cm do około 3,0 cm.

Preferowanym typem materiału termoplastycznego jest znany w handlu PULPEX™ (Hercules, Inc., Wilmington, Delaware, USA). PULPEX jest materiałem poliolefinowym w dużym stosunku pola powierzchni do objętości, dzięki wtryskiwaniu stopionego polimeru i gazu przez dyszę do obszaru o niskim ciśnieniu. PULPEX jest dostępny w postaci polietylenu i polipropylenu.

Użyty materiał termoplastyczny może być hydrofilowy lub hydrofobowy.

Jak opisano powyżej, tkaniny ze wzmacnianych termoplastycznie usztywnianych włókien celulozowych można układać metodą powietrzną lub na mokro. Metodą powietrzną można otrzymywać tkaniny mieszając włókna termoplastyczne i celulozowe i układając tkaninę opisanymi wyżej sposobami. Usztywnione włókna celulozowe i włókna termoplastyczne można mieszać ze sobą w procesie powietrznym przez gręplowanie lub dozowanie strumieni powietrza z usztywnionymi włóknami i materiałem termoplastycznym razem i kierowanie połączonych strumieni na sita lub inne urządzenie formujące tkaninę. Techniki te są znane fachowcom. Odpowiedni sprzęt obejmuje układy powietrznego formowania dostępne z Dan Webforming International Ltd. (Risskov, Dania). Odpowiedni sposób i urządzenie do mieszania celulozowych i termoplastycznych włókien do układania powietrznego opisuje także opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 590 114 D. C. Holmana wydany 20 maja 1986.

Materiał termoplastyczny najlepiej topić metodą nadmuchu powietrza, chociaż nie wyklucza się innych metod, takich jak ogrzewanie podczerwienią i tym podobne. W innym wariancie tkaninę poddaje się termicznemu wytłaczaniu z jednej lub z obu stron. Technikę tę opisuje szczegółowo opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 590 114, cytowany już uprzednio.

Jak już powiedziano, produkty takie jak papier bibułowy i inne nietkane arkusze przepuszczające wodę można stosować jako zewnętrzne osłony w uzupełnieniu lub zamiast środków wiążących opisanych powyżej.

Drugim ważnym elementem wkładu absorpcyjnego jest dolna warstwa magazynująca, złożona co najmniej w 15% wagowych, a lepiej w co najmniej 25% z materiału superabsorpcyjnego (zdefiniowanego dokładnie dalej), i zawierająca od 0% do około 85%, a lepiej mniej niż około 75% nośnika materiału superabsorpcyjnego. Zasadniczą funkcją warstwy magazynującej jest absorbowanie wydzielonych płynów ustrojowych z górnej warstwy przyjmowania i rozprowadzania i zachowywanie go pod ciśnieniami wywoływanymi ruchami użytkownika. Warstwa magazynująca styka się i pozostaje w kontakcie z warstwą przyjmowania i rozprowadzania. W idealnym układzie warstwa magazynowania przejmuje większość płynu z warstwy górnej.

Jak wskazano wyżej, warstwa magazynowania składa się z materiału superabsorpcyjnego, takiego jak np. między innymi oddzielne cząstki absorpcyjnego materiału żelującego i superabsorpcyjny materiał włókienny taki jak włókna szczepione akrylanem i włókna modyfikowane. Materiał superabsorpcyjny może występować w dowolnej postaci, jaką można włączyć w elastyczną tkaninę tworząc warstwę magazynowania. Poniżej opisano szczegółowo materiały superabsorpcyjne. Materiał taki w kontakcie z cieczami takimi jak woda lub płyny ustrojowe absorbuje je. (Dla potrzeb niniejszego opisu pojęcie płynów będzie się odnosiło

166 930 do ciec2y, a nie do gazów). W ten sposób płyn wydzielany do warstwy przyjmowania i rozprowadzania i transportowany do warstwy magazynowania może być przyjmowany i utrzymywany przez materiał super absorpcyjny, nadając produktom według wynalazku znaczną pojemność absorpcyjną i/lub większą zdolność retencji płynu.

Materiały superabsorpcyjne stosowane w niniejszym wynalazku to materiały zdolne zaabsorbować co najmniej 10g, lepiej co najmniej 15g, a najlepiej co najmniej 20g syntetycznego mocznika (1,0% wodny roztwór NaCl) na 1g materiału superabsorpcyjnego, co oznacza się zgodnie z opisanymi dalej procedurami określania pojemności absorpcyjnej.

Materiał superabsorpcyjny wykorzystywany tutaj ma zwykle postać oddzielnych cząstek absorpcyjnego materiału żelującego. Cząstki te będą zwykle rozproszone w tkaninie z materiału włókiennego jako nośniku. Superabsorpcyjny materiał włókienny może zawierać włókna syntetyczne lub naturalne. Odpowiednie włókienne nośniki to włókna celulozowe, w postaci kłaczków, takie jak stosowane konwencjonalnie we wkładach absorpcyjnych. Można także w warstwie magazynowej stosować włókna zmodyfikowane, takie jak celulozowe włókna usztywniane, ale nie jest to zalecane. Nadające się włókna syntetyczne obejmują włókna z octanu celulozy, poli(fluorku winylu), poli(chlorku winylidenu), polimerów akrylowych (takich jak Orion), poli(octanu winylu), nierozpuszczalnego polialkoholu winylowego), polietylenu, polipropylenu, poliamidów (takich jak nylon), poliestrów, włókna dwuskładnikowe, trójskładnikowe, ich mieszaniny i tym podobne. Zalecane włókna syntetyczne charakteryzują się liczbą denier od około 3 den na włókno do około 25 den na włókno, a lepiej od około 5 den na włókno do około 16 den na włókno. Wskazane jest także, aby powierzchnie włókien były hydrofilowe lub poddane obróbce hydrofilizującej.

Przeciętna gęstość w stanie suchym warstwy magazynowania płynu zawierającej niesuperabsorpcyjne włókna jako nośnik materiału superabsorpcyjnego będzie zwykle wynosiła od około 0,06 do około 0,5 g/cm³, lepiej od około 0,10 do około 0,4 g/cnl, jeszcze lepiej od około 0,15 do około 0,3 g/cil, a najlepiej od około 0,15 do około 0,25 g/cm3 Zwykle gęstość powierzchniowa dolnej warstwy magazynowania płynu waha się od około 0,02 do 0,12g/cm², lepiej od około 0,04 do 0,08 g/cm2, a najlepiej od około 0,05 do 0,07 g/cm.

Podobnie jak dla warstwy przyjmowania i rozprowadzania, gęstość i gęstość powierzchniowa nie musi być jednakowa w całej warstwie magazynowania. Może ona zawierać obszary o względnie wyższej i względnie niższej gęstości i gęstości powierzchniowej. Również podobnie jak w warstwie przyjmowania i rozprowadzania gęstość jest obliczana na podstawie gęstości powierzchniowej i grubości warstwy mierzonej pod ciśnieniem granicznym 1,43 kPa. Ponadto w warstwie magazynowej może występować gradient materiału superabsorpcyjnego, taki jak większa ilość materiału w regionach o dużym zapotrzebowaniu na pojemność absorpcyjną (to jest w pobliżu miejsc wydzielania płynu), i mniejsza w regionach o mniejszym zapotrzebowaniu.

Materiał superabsorpcyjny wykorzystywany w warstwie magazynowania będzie najczęściej całkowicie nierozpuszczalnym w wodzie, nieco sieciowanym, częściowo zneutralizowanym, polimeiycznym materiałem żelującym. Materiał taki w kontakcie z wodą tworzy hydrożel. Takie materiały polimeryczne można otrzymać z nadających się do polimeryzacji, nienasyconych, kwasowych monomerów. Odpowiednie nienasycone kwasowe monomery do wytwarzania polimerycznego materiału żelującego obejmują wymienione przez Brandta, Goldmana i Inglina w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 654 039 wydanym 31 marca 1987 i ponownie wydanym pod nr RE 3264919 kwietnia 1988. Zalecane monomery obejmują kwas akrylowy, kwas metakrylowy i kwas 2-akryloamido-2-metylopropanosulfonowy. Szczególnie zalecany do otrzymywania polimerycznego środka żelującego jest kwas akrylowy.

Składnik polimeryczny powstający z nienasyconych kwasowych monomerów może być szczepiony na innych typach cząstek polimerów, takich jak skrobia lub celuloza. Szczególnie zalecane są materiafy ze skrobi szczepionej poliakrylanem.

Zalecane polimeryczne żelujące materiały absorpcyjne, które można otrzymać z konwencjonalnych monomerów, obejmują hydrolizowaną skrobię szczepioną akrylonitrylem, skrobię szczepioną poliakrylanem, poliakrylany, kopolimery oparte na bezwodniku

166 930 maleinowym i ich kombinacje. Szczególnie zaleca się poliakrylany i skrobię szczepioną poliakrylanem.

Niezależnie od natury podstawowych polimerycznych składników cząstek polimerycznych żelujących materiałów absorpcyjnych używanych w obu warstwach wkładu absorpcyjnego według wynalazku materiały te będą zwykle nieco sieciowane. Sieciowanie służy do zapewnienia całkowitej nierozpuszczalności w wodzie materiału żelującego według wynalazku, a także ustala objętość żelu i charaktrystykę ekstrahowalnych polimerów z hydrożelu powstającego ze środków żelujących. Odpowiednie środki sieciujące są dobrze znane fachowcom i obejmują, na przykład, środki opisane dokładniej przez Masudę i innych w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 076 663 wydanym 28 lutego 1978. Zalecanymi środkami sieciującymi są di- lub poliestry nienasyconych kwasów mono- lub polikarboksylowych z poliolami, bisakryloamidami i di- lub trialliloaminami. Innymi zalecanymi środkami sieciującymi są N,N’-metylenobisakrylamid, propanotriakrylan trimetylolu i trialliloamina. Środek sieciujący może się ogólnie składać z od około 0,001% molowego do około 5% molowych powstającego tworzącego hydrożele materiału polimerycznego. Lepiej, aby środek sieciujący stanowił od około 0,001% molowego do około 5 % molowych powstających cząstek tworzącego hydrożele materiału polimerycznego stosowanego w pochłaniaczach według wynalazku.

Nieco sieciowane, tworzące hydrożel cząstki polimerycznego materiału żelującego, które można wykorzystać w produktach według wynalazku, wykorzystuje się zwykle w formie częściowo zobojętnionej. Dla celów niniejszego opisu materiały takie uważa się za częściowo zobojętnione, gdy co najmniej 25% molowych, a najlepiej co najmniej 50% molowych monomerów użytych do wytwarzania polimeru jest monomerami kwasowymi zobojętnionymi kationem tworzącym sól. Odpowiednie kationy tworzące sole obejmują metale alkaliczne, amoniak, podstawiony amoniak i aminy. Procent monomerów ze zneutralizowanymi grupami kwasowymi określa się jako stopień zobojętnienia.

Tkaniny zawierające cząstki absorpcyjnego materiału żelującego i niesuper absorpcyjny nośnik włókienny będą zwykle zawierały od około 10% do około 80%, a częściej od około 20% do około 75% polimerycznego materiału żelującego i od około 20% do około 90%, a częściej od około 25% do około 80% nośnika. Takie tkaniny będą zwykle otrzymywane metodą układania powietrznego z dozowaniem strumienia z cząstkami materiału żelującego do strumienia z włóknami nośnika.

Możliwe jest też stosowanie warstwy magazynowej, w której cząstki absorpcyjnego materiału żelującego są laminowane pomiędzy dwoma lub większą liczbą tkanin z materiału włóknistego, jak to opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 578 068 Kramera i innych wydanego 25 marca 1986.

Jak wspomniano wyżej, zamiast cząstek absorpcyjnego materiału żelującego można zastosować włókna superabsorpcyjne. Włókna takie były już opisywane. Opisuje je między innymi Textile Science and Technology, tom 7, wydawca Pronoy K. Chatterjee, Elsevier Science Publishers B. V. (The Netherlands), 1985, w rozdziale VlI i VIII (łącznie strony 217-280). Można stosować włókna syntetyczne i modyfikowane włókna naturalne, takie jak celulozowe. Włókna superabsorpcyjne stosowane tutaj powinny mieć pojemność absorpcyjną co najmniej 10g syntetycznego mocznika na lg materiału superabsorpcyjnego (względem suchej masy), a najlepiej co najmniej 15 g/g.

Jeden z typów włókien superabsorpcyjnych składa się z pulpy celulozowej modyfikowanej polikarboksylowym polimerem, takiej jak łagodnie hydrolizowane szczepione akrylanem metylu pulpy siarczanowe z miękkiego drewna. Takie włókna superabsorpcyjne opisuje zgłoszenie patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 07/378154 złożone 11 lipca 1989, zatytułowane Absorbent Paper Comprising Polymer-Modified Fibrous Pulps and Wet-Laying Process for the Production Thereof' Larry’ego N. Mackeya i S. Ebrahima Seyed-Rezai.

Inne typy włókien superabsorpcyjnych mogą obejmować sieciowaną karboksymetylocelulozę i szczepione polimerami włókna celulozowe. Szczepione polimerem włókna celulozowe obejmują hydrolizowany poliakrylonitryl, estry poliakrylowe oraz

166 930 kwasy poliakrylowe i polimetakrylowe. Takie włókna superabsorpcyjne, wraz z dyskusją i odnośnikami można znaleźć opisane w tomie 7 Textile Science and Technology Chatterjee, już cytowanym, oraz w A. H. Zahran i inni, Radiation Grafting of Acrylic and Metacrylic Acid to Cellulose Fibers to Impart High Water Sorbency', J. of App. Polymer Science, vol. 25,535-542 (1980), omawiający radiacyjne szczepienie kwasu metakrylowego i akrylowego na włóknach celulozowych, jak wskazuje tytuł, opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 036 588 J. L. Wiliamsa i innych, wydany 19 lipca 1977, opisujący szczepioną kopolimeryzację monomeru winylowego zawierającego grupę hydrofilową na materiale zawierającym celulozę, np. przędzy ze sztucznego jedwabiu, patent Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 838 077 H. W. Hoftiezera i innych, wydany 24 września 1974, opisujący szczepione poliakrylonitrylem włókna celulozowe.

Włókna superabsorpcyjne można włączać w tkaniny z konwencjonalnych i innych niesuperabsorpcyjnych włókien, takich jak w tkaninach układanych na mokro, jak opisano powyżej, oraz w tkaninach układanych powietrznie, a także można układać je w nietkane arkusze.

W innym sposobie realizacji warstwa magazynująca składa się z włókien superabsorpcyjnych ułożonych w nietkany arkusz. Takie arkusze mogą składać się w całości z włókien superabsorpcyjnych bez nośnika, chociaż takie arkusze mogą zawierać nośnik, i nie wyklucza się takich sposobów realizacji. Nietkane arkusze z włókien superabsorpcyjnych, takich jak nieakrylowe mikrowłókna superabsorpcyjne, oraz włókna superabsorpcyjne nadające się do wyrobu takich arkuszy można otrzymać z Arco Chemical Co. (Newton Square, PA, USA) pod nazwą handlową FIBERSORB™ i z Japan Exlan Co., Ltd. (Osaka, Japonia), która sprzedaje włókna superabsorpcyjne złożone z poliakrylonitrylowego rdzenia i osłony z kwasu poliakrylowego i poli(akrylanu amonu) pod nazwą handlową LANSEAL™.

Warstwę magazynującą wkładu absorpcyjnego pochłaniacza według wynalazku, w której tkanina układana powietrznie jest nośnikiem, można tworzyć przez układanie powietrzne całkowicie suchej mieszaniny włókien i absorpcyjnego materiału żelującego, i ewentualne zagęszczanie powstałej tkaniny. Procedurę tę opisuje dokładniej cytowanyjuż patent Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 610 678 Weismana i Goldmana wydany 9 września 1986. Włókna superabsorpcyjne można układać powietrznie wraz z włóknowym nośnikiem w konwencjonalnym procesie powietrznym. Włókna superabsorpcyjne i nośnik można mieszać przez gręplowanie lub metodą Rando tworzenia tkaniny.

Materiał superabsorpcyjny wewnątrz warstwy magazynowej może być rozłożony równomiernie. Alternatywnie, mogą występować regiony lub strefy warstwy magazynowania o wyższych stężeniach materiału superabsorpcyjnego niż w innych regionach czy strefach.

Jak wspomniano powyżej, warstwa przyjmowania i rozprowadzania wkładu absorpcyjnego powinna najlepiej mieć pole powierzchni mniejsze (w położeniu rozwiniętym) niż warstwa magazynowania, a w istocie może mieć pole powierzchni znacznie mniejsze, równe lub większe niż warstwa magazynowania. Zwykle pole powierzchni warstwy przyjmowania i rozprowadzania będzie wynosiło od około 25% do około 100%, lepiej od około 30% do około 95%, jeszcze lepiej mniej niż około 90%, a najlepiej mniej niż około 85% pola powierzchni warstwy magazynowania.

Według niniejszego wynalazku, warstwa przyjmowania i rozprowadzania wkładu absorpcyjnego powinna być umieszczona w odpowiednim położeniu względem górnej okładziny zewnętrznej i warstwy magazynującej produktu absorbującego. Dokładniej, warstwa przyjmowania i rozprowadzania wkładu musi być umieszczona tak, aby mogła wydajnie przyjmować wydzielany płyn ustrojowy i transportować go do innych obszarów wkładu. Tak więc warstwa przyjmowania i rozprowadzania powinna obejmować otoczenie miejsca wydzielania płynów ustrojowych. Pola te powinny obejmować krocze ..oraz, w prypiadku osobników płci męskiej, obszar z przodu pieluchy, gdzie następuje wydzielanie moczu. W przypadku pieluchy przód produktu absorbującego oznacza tę jego część, która powinna znajdować się z przodu użytkownika. Ponadto, w przypadku osobników płci męskiej, wskazane jest, aby warstwa przyjmowania i rozprowadzania rozciągała się do przedniej części talii w celu skutecznego zbierania względnie dużej ilości płynu wydzielanego przez

166 930 użytkownika w tym obszarze, i dla skompensowania zmian w kierunkach wydzielania. Odpowiednie obszary produktu absorbującego będą się zmieniać w zależności od wzoru użytkowego i dopasowania produktu. Warstwy przyjmowania i rozprowadzania 110 pieluchy 100 na fig. 2 ilustrują sposób realizacji, w którym warstwa przyjmowania i rozprowadzania 110 jest umieszczona w sposób pozwalający na przyjmowanie zarówno kału, jak i moczu niezależnie od płci użytkownika.

W przypadku pieluch jednorazowych warstwa przyjmowania i rozprowadzania wkładu powinna być umieszczona względem wydłużonej górnej okładziny zewnętrznej i/lub warstwy magazynowania w taki sposób, że jest dostatecznie wydłużona, aby pokrywać co najmniej około 50%, a najlepiej 75% długości warstwy magazynowania. Warstwa przyjmowania i rozprowadzania powinna być na tyle szeroka, aby przejąć wydzielane płyny ustrojowe i aby nie przedostawały się bezpośrednio do warstwy magazynowania. Zwykle dla pieluch, takich jak pokazane na fig. 1 i 2, szerokość ta będzie wynosiła co najmniej około 5 cm, a najlepiej co najmniej około 6 cm. Jak już zauważono, dla celów niniejszego opisu sekcje produktu absorbującego można zdefiniować względem pól górnych powierzchni rozłożonego produktu znajdujących się z przodu danego punktu na linii definiującej długość produktu absorbującego.

W celu osiągnięcia takiego położenia warstwy przyjmowania i rozprowadzania wkładu za długość produktu absorbującego przyjmie się najdłuższy liniowy wzdłużny wymiar dolnej okładziny zewnętrznej. Ten najdłuższy wymiar wydłużonej dolnej okładziny zewnętrznej można zdefiniować względem położenia produktu na użytkowniku. Po założeniu przeciwne końce dolnej okładziny zewnętrznej wiąże się ze sobą i tworzą one okrąg wokół talii użytkownika. Zwykła długość dolnej okładziny zewnętrznej będzie długością linii biegnącej przez okładzinę od a) punktu na krawędzi okładziny na środku tylnej części talii użytkownika, przez krocze do b) punktu na przeciwległej krawędzi okładziny na środku przedniej części talii użytkownika. Rozmiar i kształt górnej okładziny zewnętrznej będzie zwykle odpowiadał dokładnie kształtowi okładziny dolnej.

W zwykłym przypadku, gdy warstwa magazynowania wkładu absorpcyjnego definiuje ogólnie kształt produktu absorbującego, największy podłużny wymiar warstwy magazynującej będzie się zbliżał do normalnego wymiaru wydłużonej górnej okładziny zewnętrznej. Jednak w niektórych zastosowaniach (np. tampony dla dorosłych), gdzie istotne jest zmniejszenie objętości i kosztów, warstwa magazynowa nie będzie przyjmowała ogólnego kształtu pieluchy lub tamponu. W takim przypadku warstwa magazynująca będzie umieszczona tak, aby pokrywać obszar genitalny użytkownika i rozsądne jego okolice. Wówczas zarówno warstwa przyjmowania i rozprowadzania, jak i magazynowania, będzie umieszczona w przedniej części produktu względem górnej okładziny zewnętrznej, w taki sposób, że obie te warstwy znajdą się w przednich dwu trzecich produktu.

Warstwa magazynująca wkładu absorpcyjnego może być dowolnego pożądanego kształtu zapewniającego wygodne dopasowanie, np. okrągła, prostokątna, trapezoidalna lub wydłużona, np. kształtu klepsydry, kości, połowy kości, owalu lub nieregularna. Nie musi być ona fizycznie oddzielona od warstwy przyjmowania i rozprowadzania i może być po prostu strefą o dużym stężeniu materiału superabsorpcyjnego w ciągłej tkaninie z usztywnionych włókien celulozowych. Jednak zaleca się, aby warstwa magazynująca wkładu absorpcyjnego była oddzielną tkaniną umieszczaną pod warstwą przyjmowania i rozprowadzania.

Warstwa przyjmowania i rozprowadzania może mieć także dowolny wygodny kształt o ograniczonych jak wyżej wymiarach. Kształty te obejmują np. kształt okrągły, prostokątny, trapezoidalny lub wydłużony, np. kształt klepsydry, kości, połowy kości, owalu lub nieregularny. Warstwa ta może mieć kształt podobny lub różny od kształtu warstwy magazynowania.

Figury 1 i 2 pokazują pieluchy według wynalazku. Na każdej z nich pokazano pieluchę 100 z górną okładziną zewnętrzną 104 i dolną okładziną zewnętrzną 102. Pomiędzy górną okładziną zewnętrzną 104 i dolną okładziną zewnętrzną 102 znajduje się wkład absorpcyjny 106 o warstwie magazynującej 108 i prostokątnej warstwie przyjmowania i rozprowadzania

166 930

110. Chociaż tego nie pokazano, warstwa magazynująca 108 zawiera rozprowadzone oddzielne cząstki absorpcyjnego materiału żelującego.

Na figurze 2 pokazano wkład absorpcyjny 106 z częścią przednią 112, tylną 114 i środkową 115. Jak opisano powyżej, część przednia 112 odpowiada końcowi pieluchy 100 okrywającemu przód użytkownika w czasie stosowania, a część tylna 114 będzie okrywała tył użytkownika. Wkład absorpcyjny 106 z fig. 2, a w szczególności warstwa magazynująca 108, ma zmodyfikowany kształt klepsydry w celu lepszego dopasowania i uniknięcia przecieków.

Figura 3 pokazuje wkład absorpcyjny 106 jaki można wykorzystać w połączeniu z jednorazową pieluchą o warstwie magazynującej 108 o kształcie podobnym jak na fig. 1 i 2. Jednak warstwa przyjmowania i rozprowadzania 111 ma zmodyfikowany kształt klepsydry podobnie jak warstwa magazynowania 108, ale ma mniejsze pole powierzchni.

Na figurze 3 pokazano wkład absorpcyjny 106 z częścią przednią 112, tylną 114 i środkową 115. Przednia część 112 ma krawędź przednią 117, a część tylna 114 krawędź tylną 119. Przednia krawędź 117 i tylna krawędź 119 są połączone bocznymi krawędziami 122 i 123 warstwy magazynowania, odpowiadającymi części środkowej 115. Warstwa przyjmowania i rozprowadzania 111 ma przednią krawędź 116 w przedniej części 112 i tylną krawędź 118 w tylnej części 114. Boczne krawędzie 120i 121 warstwy przyjmowania i rozprowadzania łączą przednią krawędź 116 i tylną krawędź 118.

W zalecanych sposobach realizacji produktów absorbujących, np. jedno razowych pieluchach, krawędzie 116,118,120, 121 warstwy przyjmowania i rozprowadzania 111 będą umieszczone co najmniej 0,5 cm, a najlepiej co najmniej 1,25 cm wewnątrz krawędzi 117, 119,122 i 123 warstwy magazynowania 108, szczególnie w części środkowej 115.

Jak powiedziano powyżej, materiały superabsorpcyjne stosowane w niniejszym wynalazku powinny mieć pojemność absorpcyjną co najmniej 10g, lepiej co najmniej 15g, a najlepiej co najmniej 20g syntetycznego mocznika (1,0% wodny roztwór NaCl, w wodzie destylowanej) na 1g suchego materiału superabsorpcyjnego. Ogólnie mówiąc, materiał superabsorpcyjny umieszcza się wewnątrz torebki na herbatę, zanurza w nadmiarze syntetycznego mocznika na określony czas, a następnie odwirowuje przez określony czas. Stosunek końcowej materiału superabsorpcyjnego po odwirowaniu pomniejszonej o jego masę początkową do tej masy początkowej stanowi pojemność absorpcyjną. Pomiar prowadzi się w standardowych warunkach laboratoryjnych.

Używając wycinarki 6 cm X 12 cm materiał na torebki pocięto, złożono w połowie i zgrzano na dwu krawędziach przy pomocy T-kształtnej zgrzewarki otrzymując kwadratowe torebki o rozmiarach 6 cm na 6 cm. Wykorzystano materiał na torebki zgrzewalne jakości 1234, dostępny z C. H. Dexter, Division of Dexter Corp., Windsor Locks, Connecticut, USA, lub równoważne. Można stosować materiał o mniejszej porowatości, jeśli ma zatrzymać drobniejszy materiał superabsorpcyjny. 0,200 ± 0,005g materiału superabsorpcyjnego odważono na papierku wagowym i przesypano do torebki, po czym zgrzano otwarty górny koniec torebki. Pustą torebkę zgrzano także jako próbę kontrolną. Do zlewki o pojemności 1000 cm3 wlano około 400 cm3 syntetycznego mocznika. Zanurzono w nim pustą torebkę. Torebkę zawierającą materiał superabsorpcyjny wytrząsano w położeniu poziomym w celu równego rozłożenia materiału. Położono ją następnie na powierzchni mocznika syntetycznego. Torebkę zwilżano w ten sposób przez nie więcej niż minutę, następnie zanurzono i moczono przez 60 minut. W około 2 minuty po zanurzeniu pierwszej torebki dokonano tych samych czynności z drugim zestawem torebek, pustą i napełnioną materiałem superabsorpcyjnym, i również zanurzono je na 60 minut. Po upłynięciu odpowiedniego czasu dla obu zestawów wyjęto je szybko szczypcami z roztworu. Odwirowano je następnie w opisany niżej sposób. Użytą wirówką był model Delux II Centrifuge, Fisher Model No. 05-100-26, otrzymany z Fisher Scientific (Pittsburgh, PA, USA), lub równoważny. Wirówka powinna być wyposażona w obrotomierz i hamulec elektryczny. Wyposażona była ponadto w cyllndryczny wyjmowany bęben o zewnętrznej ściance o wysokości około 6,35 cm i zewnętrznej średnicy około 21,425 cm, wewnętrznej średnicy 20,155 . cm i 9 r^^c^lcaich po 1(65 okrągfych otworów o średnicy 0,238 cm rozmieszczonych równomiernie na obwodzie w odległości 1,27 cm od wewnętrznej powierzchni

166 930 zewnętrznej ściany do centrum otworów drenujących, lub równoważny. Bęben montuje się w wirówce tak, że wiruje i hamuje razem z wirówką. Torebki z materiałem superabsorpcyjnym umieszczono w bębnie w taki sposób, że zwinięty koniec torebki skierowany był w kierunku obracania się wirówki. Puste torebki umieszczono po jednej ze stron odpowiedniej torebki z próbką. Zawierającą superabsorpcyjny materiał torebkę z drugiego zestawu należy umieścić po przeciwnej stronie niż pierwszy zestaw, a drugą pustą torebkę naprzeciw pierwszej, w celu zrównoważenia wirówki. Wirówkę uruchamia się i szybko doprowadza do stabilnej prędkości 1500 obrotów na minutę. Po ustabilizowaniu obrotów ustawia się zegar na 3 minuty. Po trzech minutach wyłącza się napęd i włącza hamulec. Pierwszą napełnioną i pustą torebkę wyjmuje się i waży odrębnie. Procedurę powtarza się dla drugiego zestawu torebek. Pojemność absorpcyj'ną (ac) każdej z próbek oblicza się w następujący sposób: ac = (masa torebki z materiałem superabsorpcyjnym po odwirowaniu minus masa pustej torebki po odwirowaniu minus masa suchego materiału superabsorpcyjnego) dzielone przez (masę suchego materiału superabsorpcyjnego). Pojemność absorpcyjna na użytek niniejszego wynalazku jest średnią z obu próbek.

Przykład I. Przygotowano jednorazową pieluchę złożoną z termicznie związanej górnej okładziny zewnętrznej z polipropylenu, nieprzepuszczalnej dla płynu polietylenowej dolnej okładziny zewnętrznej i dwuwarstwowego wkładu absorpcyjnego umieszczonego pomiędzy nimi. Dwuwarstwowy wkład absorpcyjny ma warstwę magazynującą kształtu klepsydry umieszczoną pod prostokątną warstwą przyjmowania i rozprowadzania, jak pokazuje fig. 1.

Warstwa przyjmowania i rozprowadzania składa się z usztywnionych, skręconych, zwiniętych włókien celulozowych i korzystnie środka wiążącego. Warstwa magazynująca jest układaną powietrznie mieszaniną konwencjonalnych kłaczków celulozowych (kłaczki Foley, pulpa siarczanowa z miękkiego drewna z południa, The Proctor & Gamble Cellulose, Co., Memphis, TN, USA) i polimeryczny materiał żelujący z poli(akrylanu sodu) typu opisanego w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr RE 32 649 wydanym powtórnie 19 kwietnia 1988 pod numerem 4 654 039 o pojemności absorpcyjnej około 30 g/g. Warstwa przyjmowania i rozprowadzania zawiera mieszaninę układanych na mokro 92% usztywnionych włókien i 8% konwencjonalnych nieusztywnionych włókien celulozowych. Nieusztywnione włókna otrzymano także z kłaczków Foley i oczyszczono do około 200 CSF. Usztywnione, skręcone, zwinięte włókna celulozowe otrzymano z pulpy siarczanowej z miękkiego drewna z południa (kłaczki Foley) i sieciowano aldehydem glutarowym w ilości około 2,5% molowego w przeliczeniu na anhydroglukozę suchego włókna celulozowego. Włókna sieciowano zgodnie z procesem suchego sieciowania opisanym w cytowanym wyżej opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 822 453.

Usztywnione włókna są podobne do włókien o charakterystyce podanej w tabeli 1. Tabela 1

Usztywnione, skręcone, zwinięte włókna celulozowe (STCC)

Typ = pulpa siarczanowa z miękkiego drewna z południa sieciowana aldehydem glutarowym w ilości procentu molowego w przeliczeniu na anhydroglukozę suchego włókna celulozowego.

Liczba skręcenia w stanie suchym = 6,8 węzła na 1 mm

Liczba skręcenia w stanie wilgotnym = 5,1 węzła na 1 mm

Wartość zatrzymania alkoholu izopropylowego = 24%

Wartość zatrzymania wody = 37%

Wskaźnik zwinięcia = 0,63

Warstwa przyjmowania i rozprowadzania jest równomierną, układaną na mokro tkaniną jak w przykładzie II. Warstwa przyjmowania i rozprowadzania ma przeciętną gęstość w stanie suchym równą około 0,06 g/cm³. Przeciętna gęstość po nasyceniu syntetycznym mocznikiem, względem stanu suchego, wynosi około 0,07 g/cm3, a przeciętna gęstość powierzchniowa około 0,03 g/cm2. Warstwa magazynowania składa się w 50% wagowych z kłaczków Foley i w 50% z cząstek absorpcyjnego materiału żelującego, ma przeciętną

166 930 gęstość w stanie suchym około 0,24 g/cm i przeciętną gęstość powierzchniową w stanie suchym około 0,5 g/cm2.

Warstwa przyjmowania i rozprowadzania ma wymiary około 7,6 cm X 22,9 cm i jest umieszczona względem warstwy magazynowania tak, jak na fig. 1. Warstwa magazynowania ma szerokość krokową (w najwęższej części krocza) około 8,9 cm, szerokość z przodu w talii około 21,6 cm, i szerokość z tyłu w talii około 16,5 cm.

W alternatywnym sposobie realizacji warstwa magazynowania składa się w około 15% z cząstek absorpcyjnego materiału żelującego i w około 85% z kłaczków Foley, oraz ma taki gradient gęstości powierzchniowej, że 60% przedniej części wkładu absorpcyjnego ma gęstość powierzchniową około 0,11 g/cm2 i gęstość około 0,15 g/cm3, o pozostałe 40% ma gęstość powierzchniową około 0,04 g/cm2 i gęstość około 0,06 g/cm3.

W innym sposobie realizacji warstwa magazynowania składa się w około 28% z cząstek absorpcyjnego materiału żelującego i w około 72% z kłaczków Foley oraz ma taki gradient gęstości i gęstości powierzchniowej, jak powyżej.

Przykład II. Przykład ten ilustruje układanie na mokro tkaniny przydatnej jako warstwa przyjmowania i rozprowadzania w niniejszym wynalazku. Tkanina zawiera 92% usztywnionych włókien, jak w przykładzie I i tabeli 1, i 8% wysoce rafinowanych kłaczków Foley (włókno crill) o wskaźniku około 200 CSF.

Pulpę zawiesinową usztywnionych i nieusztywnionych włókien o stężeniu włókien 0,1% - 0,2% przepompowuje się do maszyny papierniczej FORMAR z liniową prędkością 25 m/s i natężeniem około 1,6 dm3/s. Zawiesinę wprowadza się do skrzyni wlewowej z nieruchomym wierzchem na sito formujące o szerokości 30,5 cm 84M, przesmyk 5 na 12 poruszające się stale z prędkością 0,025 m/s. Prędkość liniowa zawiesiny na wylocie ze skrzyni wynosi od 50 do 100 m/s. Przepływ i ruch sita reguluje się tak, aby otrzymać jednorodny, wilgotny arkusz o gęstości powierzchniowej około 0,03 g/cm2 w stanie suchym i gęstości około 0,06 g/cm3 w stanie suchym. Konsystencję arkusza zwiększa się do około 16% - 22% stosując dwie skrzynie próżniowe pod sitem, o ciśnieniu kolejno 10 kPa i 13 kPa, z czasem przebywania arkusza wynoszącym około 1s. Arkusz usuwa się następnie ręcznie z sita formującego i suszy w sposób periodyczny, w piecu z wymuszoną konwekcją pary wodnej przez około 4 godziny w temperaturze około 110°C.

Przykład III. Przygotowano wkłady absorpcy'ne jak w przykładzie I, poza tym, że warstwa przyjmowania i rozprowadzania jest układana powietrznie i zawiera 100% usztywnionych włókien.

Przykład IV. Przygotowano wkłady absorpcyjne jak w przykładzie III, poza tym, że warstwę przyjmowania i rozprowadzania wykonano z układanej powietrznie i termicznie wiązanej tworzywem termoplastycznym tkaniny zawierającej 55% usztywnionych włókien i 45% tworzywa PULPEX™ (Hercules, Inc., Wilmington, Delaware, USA) z polietylenowych mikrowłókien o przeciętnej długości około 0,3 cm. Warstwę przyjmowania i rozprowadzania utworzono dozując strumienie z usztywnionymi włóknami i tworzywem PULPEX i układając tkaninę powietrznie na konwencjonalnym sprzęcie. Tkaninę związano termicznie ogrzewając ją w strumieniu powietrza pod zwykłym ciśnieniem, po czym pozwolono jej się ochłodzić.

Fig . 3

166 930

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Pochłaniacz, zwłaszcza do przyjmowania, rozprowadzania i magazynowania płynów ustrojowych, zawierający - (a) przepuszczalną dla płynu górną osłonę zewnętrzną, (b) nieprzepuszczalną dla płynu dolną osłonę zewnętrzną przymocowaną do górnej osłony, oraz (c) wkład absorpcyjny umieszczony pomiędzy wymienioną górną i dolną osłoną zewnętrzną, znamienny tym, że wkład absorpcyjny zawiera: (I) warstwę przyjmowania i rozprowadzania płynu o przeciętnej gęstości w stanie suchym mniejszej niż 0,30 g/cm³, przeciętnej gęstości po nasyceniu 1% wodnym roztworem chlorku sodu, w stanie suchym, mniejszej niż 0,20 g/cm3 i przeciętnej gęstości powierzchniowej od 0,001 do 0,1 g/cm², która to warstwa zawiera od 50% do 100%, korzystnie od 95% do 100% w stanie suchym chemicznie usztywnionych włókien celulozowych i od 0% do 50% względem suchej masy, środka wiążącego te włókna, oraz (II) warstwę magazynowania płynu umieszczoną pod warstwą przyjmowania i rozprowadzania płynu, zawierającą co najmniej 15% wagowych, względem masy warstwy, materiału superabsorpcyjnego i od 0% do 85% nośnika materiału superabsorpcyjnego, przy czym warstwa przyjmowania i rozprowadzania zawiera nie więcej niż 6,0% materiału superabsorpcyjnego i pole jej górnej powierzchni jest mniejsze od pola górnej powierzchni warstwy magazynowania płynu i stanowi co najmniej 15% pola górnej powierzchni warstwy magazynowania płynu.
2. 2. Pochłaniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa przyjmowania i rozprowadzania płynu nie zawierająca całkowicie materiału superabsorpcyjnego, ma pole górnej powierzchni stanowiące co najmniej 25% pola górnej powierzchni warstwy magazynowania płynu a mniej niż 90% pola górnej powierzchni tej warstwy, przeciętną gęstość po nasyceniu 1% wodnym roztworem chlorku sodu, w stanie suchym, od 0,02 g/cm3 do 0,15 g/cm3 i przeciętną gęstość powierzchniową od 0,01 do 0,08 g/cm2, przy czym materiał superabsorpcyjny znajduje się poza warstwą przyjmowania i rozprowadzania płynu i ma pojemność absorpcyjną co najmniej 15 g/g.
3. 3. Pochłaniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa przyjmowania i rozprowadzania płynu zawiera od 2% do 50% środka wiążącego, a środek wiążący jest niechemicznie usztywnianym materiałem celulozowym.
4. 4. Pochłaniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że środek wiążący jest wysoce rafinowanymi włóknami celulozowymi o wielkości stopnia odcieku 200 CFS, a warstwa przyjmowania i rozprowadzania płynu zawiera od 5% do 15% wysoce rafinowanych włókien.
5. 5. Pochłaniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że środek wiążący jest celulozą o dużej powierzchni właściwej, a warstwa przyjmowania i rozprowadzania zawiera od 5% do 15% celulozy o dużej powierzchni właściwej.
6. 6. Pochłaniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa przyjmowania i rozprowadzania płynu jest tkaniną układaną metodą powietrzną.
7. 7. Pochłaniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa przyjmowania i rozprowadzania jest termicznie wiązaną tkaniną zawierającą od 10% do 50% materiału termoplastycznego, otrzymaną przez wytworzenie tkaniny z mieszaniny usztywnionych włókien i materiału termoplastycznego w ilości od 10% do 50% całkowitej masy tkaniny, ogrzanie tkaniny w celu stopienia materiału termoplastycznego i ochłodzenie tkaniny.
8. 8. Pochłaniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa przyjmowania i rozprowadzania jest tkaniną układaną metodą mokrą.
9. 9. Pochłaniacz według zastrz. 1, znamienny tym, że nośnik w warstwie magazynowania jest tkaniną z włókien celulozowych, warstwa magazynowania zawiera od 15% do 75%

   166 930 materiału superabsorpcyjnego o pojemności absorpcyjnej co najmniej 15 g/g i jest całkowicie wolna od chemicznie usztywnianych włókien celulozowych.
10. 10. Pochłaniacz według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiał superabsorpcyjny w warstwie magazynowania składa się z odrębnych cząstek absorpcyjnej substancji żelującej o pojemności absorpcyjnej co najmniej 20 g/g.
11. 11. Pochłaniacz według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że warstwa magazynowania składa się z włókien superabsorpcyjnych.