PL167130B1

PL167130B1 - S posób wytwarzania elementów absorpcyjnych zawierajacych agregaty wzajemnie usieciowanych czastek PL PL PL PL

Info

Publication number: PL167130B1
Application number: PL91296246A
Authority: PL
Inventors: Donald Carroll Roe; Frank Henry Lahrman; Charles John Berg
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 1990-04-02
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1995-07-31
Also published as: MY108625A; RU2103970C1; FI924390A7; AU7554991A; CA2078239C; EP0591168B1; CA2078239A1; IE911053A1; EP0591168A4; MA22103A1; CN1060961C; JP3386074B2; EP0591168A1; CN1056248A; JPH05506164A; HUT63952A; HK1012898A1; AU656133B2; KR100348934B1; DE69131524T2

Abstract

1. Sposób wytwarzania elementów absorp- cyjnych zawierajacy agregaty wzajemnie usiecio- wanych czastek, znamienny tym, ze czastki-prekursory zasadniczo nierozpuszczalnego w wodzie, absor- bentowego materialu polimerycznego tworzacego hydrozel nanosi sie miedzyczasteczkowo sieciujacy srodek reagujacy z materialem polimerycznym czastek-prekursorów i poddaje sie reakcji z wytwo- rzeniem wiazan sieciujacych miedzy czastkami- prekursorami, przy czym agregaty wzajemnie usie- ciowanych czastek stosuje sie w takiej ilosci, zeby srednia masowa wielkosc czastek kompozycji polimerycznej byla co najmniej o okolo 25% wiek- sza od sredniej masowej wielkosci czastek-prekur sorów. 12. Sposób wytwarzania wyrobów absorpcyj- nych, znamienny tym, ze wytwarza sie wyrób zawie- rajacy arkusz wierzchni przepuszczajacy ciecz, arkusz spodni nie przepuszczajacy cieczy, pola- czony z wymienionym arkuszem wierzchnim oraz rdzen absorpcyjny umieszczony miedzy wymienio- nym arkuszem wierzchnim i wymienionym arku- szem spodnim, który to rdzen absorpcyjny stanowi element absorpcyjny. Fig. 1 FIG 17 PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania elementów absorpcyjnych zawierających agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek. Takie kompozycje polimeryczne stykając się z płynami (to znaczy cieczami), takimi jak woda lub wydzieliny ustrojowe ulegają spęcznieniu i wchłaniają takie płyny. Są one szczególnie przydatne, same lub w elementach absorpcyjnych, takich jak włókniste struktury tkaninowe, które można stosować w wyrobach absorpcyjnych, takich jak pieluszki, wkładki dla osób z niemożliwością utrzymania moczu, podpaski higieniczne itp. Wynalazek podaje także sposób wytwarzania takich kompozycji polimerycznych.

Rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne są zdolne do absorbowania znacznych ilości płynów, takich jak woda oraz wydzieliny ustrojowe, a ponadto są zdolne do zatrzymywania zaabsorbowanych płynów pod umiarkowanymi ciśnieniami. Taka charakterystyka absorpcyjna tych kompozycji polimerycznych sprawia, że nadają się one szczególnie do wprowadzania do wyrobów absorpcyjnych, takich jak pieluszki. Tak np. w patentach St. Zjedn. Ameryki nr nr 3 669 100 i 3 670 731 opisano zastosowanie rozdrobnionych, absorpcyjnych kompozycji polimerycznych (określonych również jako hydrożele, hydrokoloidy lub materiały superabsorpcyjne) w wyrobach absorpcyjnych.

Zwykłe rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne wykazują jednak pewne ograniczenie związane z tym, że szybkość wchłaniania przez nie płynów jest znacznie niższa niż w przypadku zwykłych tkanin celulozowych, z uwagi na niski stosunek powierzchni do masy w cząstkach wchodzących w skład kompozycji polimerycznej. Stosunek powierzchni do masy w cząstkach rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej jest czynnikiem istotnym, gdyż może on regulować ogólną szybkość wchłaniania przez całą kompozycję polimeryczną. Stosunek powierzchni do masy, a więc i szybkość wchłaniania płynu może znacznie zwiększyć zmniejszając średnią masową wielkość cząstek w całej komozycji polimerycznej. Jeśli jednak takie małe lub drobne cząstki będą ulegać spęcznieniu w wyniku stykania się z cieczami, to po wprowadzeniu do struktury włóknistej będą łatwo wciskać się w międzywłókienkowe kapilary tkaniny. Spęcznione lub częściowo spęcznione drobne cząstki mogą również tworzyć masę skoagulowanego żelu utrzymywaną razem przez siły napięcia powierzchniowego płynu, tworząc w ten sposób barierę żelową. W obydwu przypadkach wzrasta opór stawiany płynowi przepływającemu przez strukturę, w miarę jak kanaliki przepływu płynu we włóknistej tkaninie lub w masie żelu ulegają zablokowaniu, czego wynikiem jest znaczny spadek przepuszczalności. Zjawisko to jest powszechnie określane jako „blokowanie żelowe.

Jedną z prób przełamania tej sprzeczności między szybkością wchłaniania płynu i blokowaniem żelowym było zastosowanie aglomerowania za pomocą wody szeregu drobnych cząstek w większe cząstki „rdzeniowe. Takie techniki aglomeracji za pomocą wody opisane są w patentach japońskich nr nr SHO 61 (1986)-97 333 i SHO 61 (1986)-101 586. Jakkolwiek aglomeracja cząstek za pomocą wody powoduje umiarkowany wzrost szykości wchłaniania płynu z uwagi na zwiększony stosunek powierzchni do masy w większych cząstkach, to cząstki poddane absorpcji za pomocą wody rozpadają się przy zetknięciu się i/lub spęcznieniu w roztworze wodnym. Powoduje to wzrost ilości spęcznionych lub częściowo spęcznionych swobodnych, drobnych cząstek, które będą przyczyniać się do wzrostu efektu blokowania żelowego zgodnie z mechanizmem opisanym powyżej.

167 130

Inną próbą rozwiązania tego problemu była obróbka powierzchniowa odrębnych cząstek. Jeden z konkretnych sposobów obróbki powierzchniowej obejmuje powierzchniowe sieciowanie odrębnych cząstek tak, że każda indywidualna cząstka wykazuje zwiększoną gęstość usieciowania łańcuchów polimerów na powierzchni lub w jej sąsiedztwie. Takie techniki powierzchniowego sieciowania opisane są w patentach St. Zjedn. Ameryki nr nr 4666983 i 4734478. W wyniku powierzchniowego sieciowania cząstek następuje umiarkowane zmniejszenie jednej formy wyżej zdefiniowanego blokowania żelowego, na skutek zmniejszenia skłonności odrębnych cząstek do koagulowania w nieprzepuszczalną masę żelową podczas spęczniania. Jednakże szybkość wchłaniania płynu przez cząstki nie ulega zwiększeniu, gdyż stosunek powierzchni do masy w cząstkach pozostaje praktycznie niezmieniony. Dlatego też wynalazek poszukuje rozwiązania poprzez dostarczenie ulepszonych rozdrobnionych, absorpcyjnych kompozycji polimerycznych o zwiększonej szybkości wchłaniania płynu przy minimalnej skłonności do blokowania żelowego.

Celem wynalazku jest dostarczenie rozdrobnionych, absorpcyjnych kompozycji polimerycznych o wysokiej szybkości wchłaniania płynu i wykazujących minimalną skłonność do blokowania żelowego oraz wykazujących wysoką odporność na ściskanie w czasie stosowania (np. w czasie spęczniania) w celu utrzymania lub zwiększenia przepuszczalności wyrobów absorpcyjnych zawierających takie kompozycje polimeryczne i minimalną skłonność do rozpadu na drobne cząstki w wyniku zetknięcia z płynę lub spęczniania.

Jeszcze innym celem wynalazku jest dostarczenie rozdrobnionych, absorpcyjnych kompozycji polimerycznych o minimalnej zawartości drobnych cząstek w stanie suchym, a także umożliwiających uzyskanie wstępnie ustalonych szybkości wchłaniania płynu w wyniku doboru konkretnych właściwości cząstek-prekursorów, takich jak średnia masowa wielkość ziarna lub pojemność absorpcyjna i podanie przykładów wytwarzania takich rozdrobnionych, absorpcyjnych kompozycji polimerycznych.

Istotą wynalazku jest to, że kompozycja polimeryczna zawiera agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek, zawiera cząstki-prekursory zasadniczo nierozpuszczalnego w wodzie, absorbentowego materiału polimerycznego tworzącego hydrożele oraz międzycząstkowo sieciujący środek reagujący z cząstkami-prekursorami materiału polimerycznego z wytworzeniem wiązań sieciujących między cząstkami-prekursorami. Gdy średnia masowa wielkość cząstek w uzyskanej kompozycji polimerycznej zostanie zwiększona o co najmniej około 25% w stosunku do średniej masowej wielkości cząstek-prekursorów, utworzy się wystarczająca ilość agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek, dzięki czemu uzyskana kompozycja polimeryczna będzie wykazywać ulepszone właściwości.

Sposób według wynalazku polega więc na tym, że na cząstki-prekursory zasadniczo nierozpuszczalnego w wodzie, absorbentowego materiału polimerycznego tworzącego hydrożel nanosi się międzycząsteczkowo sieciujący środek reagujący z materiałem polimerycznym cząstekprekursorów i poddaje się reakcji z wytworzeniem wiązań sieciujących między cząstkamiprekursorami, przy czym agregaty wzajemnie, usieciowanych cząstek stosuje się w takiej ilości, żeby średnia masowa wielkość cząstek kompozycji polimerycznej była co najmniej o około 25% większa od średniej masowej wielkości cząstek-prekursorów.

Korzystny jest materiał włóknisty stanowiący hydrofilowy materiał, którym są korzystnie włókna ścieru drzewnego.

Korzystny jest stosunek wagowy włókien do kompozycji polimerycznej wynoszącej od około 95:5 do około 25:75.

Korzystnie zasadniczo nierozpuszczalny w wodzie, absorbentowy materiał polimeryczny cząstek-prekursorów, tworzący hydrożel wybrany z grupy obejmującej hydrolizowany kopolimer szczepiony akrylonitrylu na skrobi, częściowo zobojętniony kopolimer szczepiony akrolonitrylu na skrobi, kopolimer szczepiony kwasu akrylowego na skrobi, częściowo zobojętniony kopolimer szczepiony kwasu akrylowego na skrobi, zmydlone kopolimery octanu winylu z estrem akrylowym, hydrolizowane kopolimery akrylonitrylu lub akryloamidu, hydrolizowane produkty nieznaczonego usieciowania któregokolwiek z powyższych kopolimerów, częściowo zobojętniony polikwas akrylowy oraz produktu nieznacznego usieciowania częściowo zobojętnionego polikwasu akrylowego.

Korzystnie środek sieciujący międzycząstkowo wybrany jest z grupy obejmującej wielowodorotlenowe alkohole, etery poliglicydylowe, wielofunkcyjne związki azyrydynowe, wielofunkcyjne związki aminowe oraz wielofunkcyjne związki izocyjanianowe.

167 130

Korzystnie w wytwarzanym elemencie absorpcyjnym podczas reakcji dodatkowo formuje się strefę przejmowania oraz strefę zatrzymywania co najmniej częściowo otaczającą w przekroju obwód strefy przejmowania, dzięki czemu istnieje możliwość swobodnego przepływu cieczy, przez co najmniej części przekroju na obwodzie strefy przejmowania, przy czym średnia gęstość wymienionej strefy przejmowania oraz jej średni ciężar jednostkowy są mniejsze niż strefy zatrzymywania.

Korzystnie w wytwarzanym elemencie absorpcyjnym podczas reakcji dodatkowo formuje się adsorbentową warstwę przejmującą nawarstwioną na elemencie absorpcyjnym, która to absorbentowa warstwa przejmująca zawiera korzystnie zasadniczo hydrofilowy materiał włóknisty.

Korzystnie jest aby wymieniona kompozycja polimeryczna była równomiernie rozprowadzona w elemencie absorpcyjnym, przy czym korzystnie kompozycję rozprowadza się z dodatnim gradientem na co najmniej części grubości elementu absorpcyjnego.

Sposób według wynalazku prowadzi korzystnie do wytwarzania elementów, które obejmują a) n warstw materiałów włóknistych, gdzie n oznacza liczbę całkowitą wynoszącą 2 lub więcej, przy czym warstwy te układa się tak, że istnieje warstwa wierzchnia, warstwa spodnia, n-2 warstw pośrednich oraz n-1 międzywarstw między dwoma stykającymi się sąsiednimi powierzchniami sąsiednich warstw oraz b) rozdrobnioną, absorpcyjną kompozycję polimeryczną tworzącą warstwy w jednej lub więcej z wymienionych międzywarstw, przy czym korzystnie tak dobiera się reagenty aby w elemencie n = 2, a krawędzie wymienionych warstw łączy się ze sobą wokół obrzeża warstwowego elementu absorpcyjnego.

Korzystnie wytwarza się wyroby absorpcyjne zawierające arkusz wierzchni przepuszczający ciecz, arkusz spodni nie przepuszczający cieczy, połączony z wymienionym arkuszem wierzchnim oraz rdzeń absorpcyjny umieszczony między wymienionym arkuszem wierzchnim i wymienionym arkuszem spodnim, który to rdzeń absorpcyjny stanowi element absorpcyjny.

Zaletami, które będą dalej szczegółowo omówione, sposobu według wynalazku jest stosowanie cząstek polimerycznych szczególnego rodzaju nadających się do wytwarzania elementów absorpcyjnych mających najwyższą zdolność wchłaniania płynów i sprowadzone do minimum blokowanie żelowe, jak również charakteryzujących się wysoką odpornością na ściskanie podczas używania.

Figura 1 przedstawia widok z góry pieluszki jednorazowego użytku, z której ścięto większość wierzchniej warstwy tak, aby dokładniej pokazać leżący pod spodem rdzeń absorpcyjny.

Figura 2 przedstawia wzdłużny przekrój samego rdzenia absorpcyjnego pieluszki jednorazowego użytku wykonany wzdłuż linii 2-2 na fig. 1.

Figura 3 przedstawia przekrój poprzeczny samego rdzenia absorpcyjnego pieluszki jednorazowego użytku wykonany wzdłuż linii 3-3 na fig. 1.

Figura 4 przedstawia rzut perspektywiczny elementu absorpcyjnego stosowanego jako rdzeń absorpcyjny w pieluszce jednorazowego użytku przedstawionej na fig. 1.

Figura 5 przedstawia w powiększeniu fragment przekroju warstwowego elementu absorpcyjnego (laminatu).

Figura 6 przedstawia rzut perspektywiczny innego wykonania dwuwarstwowego elementu absorpcyjnego.

Figura 7 przedstawia przekrój dwuwarstwowego elemenu absorpcyjnego z fig. 6 wykonany wzdłuż linii 7-7 na fig. 6.

Figura 8 i fig. 9 przedstawia widok jeszcze innych wykonań elementów absorpcyjnych.

Figura 10 przedstawia odcięty perspektywiczny rzut wykonania pieluszki zawierającej element absorpcyjny pokazany na fig. 9.

Figura 11 przedstawia widok z góry części elementu absorpcyjnego, pokazujący korzystny kształt strefy chłonięcia.

Figura 12 przedstawia mikrofotografię w powiększeniu około 30 razy rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej wykonanej zgodnie z przykładem VI opisu.

167 130

Figura 13 przedstawia mikrofotografię, w powiększeniu około 60 razy agregatu wzajemnie usieciowanych cząstek wybranego z próbki przedstawionej na fig. 12.

Figura 14 przedstawia mikrofotografię w powiększeniu około 40 razy rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej wykonanej zgodnie z przykładem VI opisu, w której masowa mediana wielkości częstek dla cząstek-prekurorów wynosi około 84 μ.

Figura 15 przedstawia mikrofotografię w powiększeniu około 110 razy, agregatu wzajemnie usieciowanych cząstek wybranego z próbki przedstawionej na fig. 14.

Figura 16 przedstawia rzut perspektywiczny produktu absorpcyjnego obejmującego nośnik oraz agregat wzajemnie usieciowanych cząstek połączony z nośnikiem.

Figura 17 przedstawia odcięty widok z góry podpaski higienicznej.

Figura 18 przedstawia boczny widok urządzenia stosowanego do pomiaru ciśnienia rozszerzania żelu w rozdrobnionych, absorpcyjnych kompozycjach polimerycznych.

Figura 18a przedstawia widok z boku podstawy montażowej urządzenia z fig. 18.

Figura 18b przedstawia widok z góry podstawy montażowej urządzenia z fig. 18.

Figura 18c przedstawia widok z góry wspornika do osiowania próbki w urządzeniu z fig. 18.

Figura 18d przedstawia widok z góry uchwytu próbki w urządzeniu z fig. 18.

Figura 18e przedstawia widok z boku uchwytu próbki w urządzeniu z fig. 18.

Figura 18f przedstawia widok z boku stopki ściskającej w urządzeniu z fig. 18.

Figura 18g przedstawia widok z góry stopki ściskającej w urządzeniu z fig. 18.

Rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne są materiałami zdolnymi do wchłaniania dużych ilości płynów (to znaczy cieczy), takich jak woda i/lub wydzieliny ustrojowe (np. mocz lub upław miesięczny), które są ponadto zdolne do zatrzymywania takich płynów pod umiarkowanymi ciśnieniami. Zazwyczaj rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne będą ulegać spęcznianiu i szybko chłonąć płyny bez objawów lub z nieznacznymi objawami blokowania żelowego.

Na figurach 12 i 14 kompozycje polimeryczne są w postaci rozdrobnionej. Określenie „rozdrobniony użyte w opisie oznacza, że elementy stanowiące kompozycję polimeryczną są w postaci odrębnych jednostek określanych jako „cząstki. Cząstki mogą być w postaci granulek, proszków, kulek, płatków, włókien, agregatów lub aglomeratów. I tak, cząstki mogą mieć dowolny, odpowiedni · kształt i mogą być sześcienne, pałeczkowate, wielościenne, kuliste, zaokrąglone, kanciaste, nieregularne, nieregularne o przypadkowej wielkości (np. produkty proszkowe powstałe w etapie rozdrabniania lub mielenia, albo agregaty), albo też w postaci elementów o znacznym stosunku największego wymiaru do najmniejszego wymiaru, takich jak elementy igłowate, płatkowate lub włókniste itp. Jak to przedstawio na fig. 12 i 14, cząstki stanowią korzystnie agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek o przypadkowej wielkości i nieregularnych kształtach.

W opisie kompozycje polimeryczne według wynalazku określa się jako kompozycje zawierające cząstki. Należy jednak zwrócić uwagę, że określenie to obejmuje agregaty. W użytym znaczeniu określenie „agregat oznacza pojedynczą „cząstkę powstałą z dwóch lub więcej uprzednio niezależnych cząstek (tak zwanych cząstek-prekursorów) w wyniku ich połączenia. Jakkolwiek specjalista może względnie łatwo ustalić, które cząstki kompozycji polimerycznej stanowią agregaty, konkretna procedura identyfikacji takich agregatów jest podana poniżej w części dotyczącej metod badań. I tak w całym opisie użyte określenie „cząstka dotyczy elementów tworzących kompozycję polimeryczną, obejmujących agregaty, natomiast określenie „cząstka-prekursor dotyczy wyjściowych elementów stosowanych do wytwarzania cząstek kompozycji polimerycznej, zwłaszcza agregatów. Cząstki, które stanowią pojedyncze cząstki-prekursory, będą konkretnie określone jako cząstki nie będące agregatami.

Jakkolwiek wielkość cząstek i cząstek-prekursorów może mieścić się w szerokim zakresie, to określone wielkości i rozrzuty wielkości cząstek są korzystne. Z punktu widzenia wynalazku, wielkość cząstki określa się jako wymiar cząstki lub cząstki-prekursora, który ustala się na podstawie analizy sitowej. Zgodnie z korzystnym wykonaniem, wielkość cząstek w odniesieniu do średnicy lub przekroju będzie zazwyczaj wynosić od około 1μ do około 2000μ, przy czym korzystnie cząstki charakteryzują się wielkością cząstek od około 20 μ do około 1000μ.

167 130

Istotna jest również średnia masowa wielkość cząstek, odnosząca się do cząstek lub cząstekprekursorów, pozwalająca określić charakterystykę i właściwości kompozycji polimerycznej. Średnia masowa wielkość cząstek danej próbki cząstek lub cząstek-prekursorów określana jest jako średnia wielkość cząstki w próbce o danej masie. Sposób wyznaczania średniej masowej wielkości cząstki w próbce opisana jest poniżej w części dotyczącej metod badań. W korzystnym wykonaniu, średnia masowa wielkość cząstki w odniesieniu do cząstek wynosi od około 100μ do około 1500 μ, a jeszcze korzystniej od około 200 μ do około 1000μ.

Kompozycje polimeryczne wytwarza się z materiałów polimerycznych zdolnych do wchłaniania znacznych ilości płynów. (Takie materiały polimeryczne są powszechnie określane jako hydrożele, hydrokoloidy lub materiały superabsorpcyjne). Kompozycje polimeryczne zawierają korzystnie cząstki zasadniczo nierozpuszczalnego w wodzie, absorpcyjnego, tworzącego hydrożel matriału polimerycznego. Materiały polimeryczne przydatne do wytwarzania cząstek kompozycji polimerycznej mogą znacznie różnić się między sobą.

Rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne zawierają agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek. Agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek, które są wytwarzane w wyniku połączenia dwóch lub więcej uprzednio niezależnych cząstek-prekursorów. Cząstki-prekursory łączy się ze sobą za pomocą naniesionych na nie środków międzycząstkowo sieciujących, poddając je następnie obróbce, przy zachowaniu fizycznego połączenia cząstek-prekursorów, w warunkach zapewniających przereagowanie środka sieciującego międzycząstkowo z materiałem polimerycznym cząstek-prekursorów, w celu wytworzenia wiązań sieciujących między cząstkami-prekursorami i uzyskania agregatu. Na fig. 13 i 15 przedstawiono mikrofotografie agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek.

Cząstki-prekursory tworzą agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek i zawierają zasadniczo nierozpuszczalny w wodzie, absorpcyjny materiał polimeryczny tworzący hydrożel. Do przykładowych materiałów polimerycznych nadających się do stosowania jako cząstki-prekursory (a więc również jako cząstki uzyskiwanej kompozycji polimerycznej) należą materiały wytwarzane z polimeryzujących, nienasyconych monomerów zawierających grupy kwasowe. I tak do monomerów tych należą olefinowo nienasycone kwasy i bezwodniki, zawierające co najmniej jedno olefinowe wiązanie podwójne węgiel-węgiel. W szczególności monomery te można wybrać spośród olefinowo nienasyconych kwasów karboksylowych i ich bezwodników, olefinowo nienasyconych kwasów sulfonowych oraz ich mieszanin.

Pewne monomery nie zawierające grup kwasowych można również zastosować do wytwarzania cząstek-prekursorów. Do takich mnomerów nie zawierających grup kwasowych mogą należeć np. rozpuszczalne w wodzie lub dające się dyspergować w wodzie estry monomerów z grupami kwasowymi, a także monomery nie zawierające wcale karboksylowych lub sulfonowych grup kwasowych. Do ewentualnych monomerów bez grup kwasowych należą w związku z tym monomery zawierające następujące rodzaje grup funkcyjnych: grupy estrów kwasów karboksylowych lub kwasów sulfonowych, grupy hydroksylowe, grupy amidowe, grupy aminowe, grupy nitrylowe oraz grupy czwartorzędowych soli amoniowych. Takie monomery nie zawierające grup kwasowych są dobrze znanymi materiałami, opisanymi dokładniej np. w patentach St. Zjedn. Ameryki nr nr 4067663 i 4062 817.

Do monomerów typu olefinowo nienasyconych kwasów karboksylowych i bezwodników kwasów karboksylowych należą kwasy akrylowe typu samego kwasu akrylowego, kwasu metakrylowego, kwasu etakrylowego, kwasu α-chloroakrylowego, kwasu α-cyjanowego, kwasu βmetyloakrylowego (kwasu krotonowego), kwasu α-fenyloakrylowego, kwasu β-akryloksypropionowego, kwasu sorbinowego, kwasu α-chlorosorbinowego, kwasu angelikowego, kwasu cynamonowego, kwasu p-chlorocynamonowego, kwasu β-stearyloakrylowego, kwasu itakonowego, kwasu cytrakonowego, kwasu metakonowego, kwasu glutakonowego, kwasu akonitynowego, kwasu maleinowego, kwasu fumarowego, trikarboksyetylenu i bezwodnika maleinowego.

Do monomerów typu olefinowo nienasyconych kwasów sulfonowych należą alifatyczne lub aromatyczne kwasy winylosulfonowe, takie jak kwas winylosulfonowy, kwas allilosulfonowy, kwas winylotoluenosulfonowy i kwas stearynosulfonowy; kwasy akrylo- i metakrylosulfonowe, takie jak akrylan sulfoetylu, metakrylan sulfoetylu, akrylan sulfopropylu, metakrylan sulfopropylu, kwas 2-hydroksy-3-akryloksypropylosulfonowy, kwas 2-hydroksy-3-metakryloksypropylosulfonowy oraz kwas 2-akryloamido-2-metylopropanosulfonowy.

167 130

Korzystne materiały polimeryczne do stosowania zawierają grupy karbo ksylowe. Do polimerów takich należy hydrolizowany kopolimer szczepiony akrylonitrylu na skrobi, częściowo zobojętniony kopolimer szczepiony akrylonitrylu na skrobi, kopolimer szczepiony kwasu akrylowego na skrobi, częściowo zobojętniony kopolimer szczepiony kwasu akrylowego na skrobi, zmydlone kopolimery octan winylu/ester akrylowy, hydrolizowne kopolimery akrylonitrylu lub akryloamidu, umiarkowanie usieciowane produkty z powyższych kopolimerów, częściowo zobojętniony polikwas akrylowy oraz umiarkowanie usieciowane produkty częściowo zobojętnionego polikwasu akrylowego. Polimery te stosuje się niezależnie lub w postaci mieszaniny dwóch lub więcej monomerów, związków itp. Przykładowe materiały polimeryczne tego typu ujawniono w patentach St. Zjedn. Ameryki nr nr 3 661 875, 4076663, 4093 776, 4666983 i 4734498.

Najkorzystniejsze materiały polimeryczne do stosowania jako cząstki-prekursory stanowią umiarkowanie usieciowane produkty częściowo zobojętnionych polikwasów akrylowych oraz ich pochodnych skrobiowych. Najkorzystniej cząstki stanowi umiarkowanie usieciowany polikwas akrylowy zobojętniony w około 50-95%, korzystnie w około 75% (to znaczy poli/akrylan sodowykwas akrylowy). Jak to zaznaczono powyżej, cząstki-prekursory stanowią korzystnie materiały polimeryczne nieznacznie usieciowane. Usieciowanie służy do nadania cząstkom-prekursorom zasadniczej nierozpuszczalności w wodzie, a częściowo do nadania cząstkom-prekursorom, a więc również i wytwarzanej kompozycji polimerycznej odpowiedniej pojemności absorpcyjnej i zawartości ekstrahowalnego polimeru. Proces sieciowania polimerów oraz typowe środki sieciujące opisane są bardziej szczegółowo w wyżej wspomnianym przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4076663.

Odrębne cząstki-prekursory wytwarzać można zwykłym sposobem. Typowe i korzystne procesy wytwarzania odrębnych cząstek-prekursorów opisane są w patencie St. Zjedn. Ameryki nr Re. 32649 i w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 666983.

Korzystnymi sposobami wytwarzania cząstek-prekursorów są te, które obejmują metody polimeryzacji w roztworze wodnym lub w innym roztworze. Jak to opisano w wyżej przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr Re. 32 649, polimeryzacja w roztworze wodnym obejmuje zastosowanie wodnej mieszaniny reakcyjnej w celu przeprowadzenia polimeryzacji, w której uzyskuje się cząstki-prekursory. Wodną mieszaninę reakcyjną poddaje się następnie polimeryzacji w warunkach zapewniających uzyskanie w mieszaninie zasadniczo nierozpuszczalnego w wodzie, umiarkowanie usieciowanego materiału polimerycznego. Uzyskaną w ten sposób masę materiału polimerycznego miele się następnie lub sieka uzyskując odrębne cząstki-prekursory nadające się do wytwarzania agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek oraz kompozycji polimerycznych.

W szczególności sposób wytwarzania odrębnych cząstek-prekursorów na drodze polimeryzacji w roztworze wodnym obejmuje wytworzenie wodnej mieszaniny reakcyjnej, w której w wyniku polimeryzacji mają powstać pożądane cząstki-prekursory. Jednym ze składników takiej mieszaniny reakcyjnej jest materiał stanowiący monomer zawierający grupę kwasową, który będzie tworzyć „szkielet wytwarzanych cząstek-prekursorów. Wodna mieszanina reakcyjna będzie zawierać zazwyczaj około 100 części wag. materiału monomerycznego. Innym składnikiem wodnej mieszaniny reakcyjnej jest środek sieciujący. Środki sieciujące przydatne do wytwarzania cząstekprekursorów są dokładniej opisane w wyżej przywołanych publikacjach: patencie St. Zjedn. Ameryki nr Re. 32 649, nr 4 666 983 i patencie nr 4 625 001. Zawartość środka sieciującego w wodnej mieszanine rakcyjnej będzie zazwyczaj wynosić od około 0,001% molowego do około 5% molowych w stosunku do całkowitej ilości moli monomeru występującego w mieszaninie wodnej (od około 0,01 do około 20 części wag. na 100 części wag. materiału monomerycznego). Dodatkowym składnikiem wodnej mieszaniny reakcyjnej są inicjatory wolnorodnikowe, obejmujące np. związki nadtlenowe, takie jak nadsiarczany sodu, potasu i amonu, nadtlenek kaprylilu, nadatlenek benzoilu, nadtlenek wodoru, wodoronadtlenki kumenu, dinaftalan tert-butylu, nadbenzoesan tertbutylu, nadoctan sodowy, nadwęglan sodowy itp. Do innych ewentualnych składników wodnej mieszaniny reakcyjnej należą różne komonomery nie zawierające grup kwasowych, takie jak estry zasadniczo nienasyconych monomerów zawierających funkcyjne grupy kwasowe lub inne komonomery nie zawierające wcale karboksylowych lub sulfonowych grup funkcyjnych.

167 130

Wodną mieszaninę reakcyjną poddaje się polimeryzacji w warunkach zapewniających wytworzenie mieszanin zasadniczo nierozpuszczalnych w wodzie, absorpcyjnych materiałów polimerycznych tworzących hydrożele. Warunki polimeryzacji są również dokładniej przedstawione w wyżej przywołanych trzech patentach. Polimeryzacja taka obejmuje zazwyczaj ogrzewanie (techniki aktywowania termicznego) do temperatury polimeryzacji od około 0°C do około 100°C, a jeszcze korzystniej od około 5°C do około 40°C. Do warunków, w jakich utrzymuje się wodną mieszaninę reakcyjną w czasie polimeryzacji, może należeć np. poddanie mieszaniny reakcyjnej lub jej części działaniu dowolnej formy promieniowania aktywującego polimeryzację. Jako alternatywne dla zwykłych technik polimeryzacji wymienić można techniki obejmujące zastosowanie promieniowania radioaktywnego, elektronowego, nadfioletowego lub elektromagnetycznego. Funkcyjne grupy kwasowe w materiałach polimerycznych wytworzonych w wodnej mieszaninie reakcyjnej są również korzystnie zobojętnione. Zobojętnianie można przeprowadzić w dowolny sposób, w efekcie uzyskując co najmniej około 25% molowych, a jeszcze korzystniej co najmniej około 50% molowych całości monomerów stosowanych do wytwarzania materiału polimerycznego w postaci monomerów zawierających grupy kwasowe zobojętnione kationem tworzącym sól. Do takich kationów tworzących sól należą np. kationy metali alkalicznych, kation amonowy, podstawiony kation amoniowy oraz kationy pochodzące od amin, dokładniej przedstawione w wyżej przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr Re. 32 649.

Jakkolwiek korzystne jest wytwarzanie cząstek-prekursorów w procesie polimeryzacji w roztworze wodnym, to można również prowadzić proces polimeryzacji z wykorzystaniem technik polimeryzacji wielofazowej, takich jak techniki odwrotnej polimeryzacji zawiesinowej. W technikach odwrotnej polimeryzacji emulsyjnej lub odwrotnej polimeryzacji zawiesinowej, opisaną powyżej wodną mieszaninę reakcyjną zawiesza się w postaci drobnych kropelek w matrycy nie mieszającego się z wodą, obojętnego rozpuszczalnika organicznego, takiego jak cykloheksan. Uzyskane cząstki-prekursory mają zazwyczaj kształt kulisty. Techniki odwrotnej polimeryzacji zawiesinowej opisane są dokładniej w patentach St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 340706, 4506052 i 4 735 987.

Zgodnie z korzystnymi rozwiązaniami według wynalazku cząstki-prekursory stosowane do wytwarzania agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek są zasadniczo suche. Użyte w opisie określenie zasadniczo suchy oznacza, że zawartość cieczy, zazwyczaj wody lub innego roztworu, wynosi poniżej około 50%, korzystnie poniżej około 25%, a jeszcze korzystniej poniżej około 10% wag. cząstek-prekursorów. Zazwyczaj zawartość cieczy w cząstkach-prekursorach wynosi od około 0,01 do około 5% wag. w stosunku do cząstek-prekursorów. Odrębne cząstki-prekursory suszyć można dowolnym odpowiednim sposobem, takim jak wykorzystanie ogrzewania. Alternatywnie, w przypadku wytwarzania cząstek-prekursorów w wodnej mieszaninie reakcyjnej, wodę z mieszaniny reakcyjnej usuwać można na drodze destylacji azeotropowej. Wodną mieszaninę reakcyjną zawierającą polimer można także poddawać obróbce rozpuszczalnikiem odwadniającym, takim jak metanol. Można również stosować kombinacje takich metod suszenia. Odwodnioną masę materiału polimerycznego można następnie siekać lub rozdrabniać uzyskując zasadniczo suche cząstki-prekursora w zasadzie nierozpuszczalnego w wodzie, absorpcyjnego materiału polimerycznego tworzącego hydrożel.

Korzystnymi cząstkami-prekursorami są te, które wykazują wysoką pojemność absorpcyjną, dzięki czemu uzyskana w efekcie kompozycja polimeryczna wytworzona z takich cząstekprekursorów będzie również wykazywać wysoką pojemność absorpcyjną. Pojemność absorpcyjna odnosi się do zdolności danego materiału polimerycznego do absorbowania cieczy, z którymi się on styka. Pojemność absorpcyjna może znacznie zmieniać się w zależności od charakteru absorbowanej cieczy oraz od sposobu kontaktowania się cieczy z materiałem polimerycznym. Dla celów wynalazku pojemność absorpcyjną określa się jako ilość syntetycznego moczu (określonego poniżej) zaabsorbowaną przez dany materiał polimeryczny, wyrażaną w g syntetycznego moczu na 1 g materiału polimerycznego, zgodnie z metodyką opisaną poniżej w części dotyczącej metod badań. Korzystnymi cząstkami-prekursorami są te cząstki, które wykazują pojemność absorpcyjną co najmniej około 20 g, a jeszcze korzystniej co najmniej około 25 g syntetycznego moczu na g materiału polimerycznego. Zazwyczaj stosowane materiały polimeryczne wykazują pojemność absorpcyjną od około 40 do około 70 g syntetycznego moczu na g materiału polimerycznego. Cząstki-prekursory charakteryzujące się taką względnie wysoką pojemnością absorpcyjną są

16*7 130 szczególnie przydatne w elementach absorpcyjnych oraz w wyrobach absorpcyjnych, gdyż uzyskane w efekcie agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek wytworzone z takich cząstekprekursorów będą z zasady zatrzymywać duże ilości wydzielin ustrojowych takich jak mocz.

Odrębne cząstki-prekursory można ewentualnie poddawać obróbce powierzchniowej. Tak np. w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 82-4901 opisano obróbkę powierzchniową cząstek polimerycznych czwartorzędowym związkiem poliaminowym. W przypadku stosowania obróbki powierzchniowej cząstki-prekursory korzystnie sieciuje się powierzchniowo w sposób podany w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 666 983 oraz w patencie St. Zjedno. Ameryki nr 4 734 478. Jak to opisano w patencie nr 4666983, poszczególne cząstki-prekursory można'sieciować powierzchniowo nanosząc na cząstki prekursory środek powierzchniowo sieciujący oraz poddając reakcji środek powierzchniowo sieciujący z materiałem polimerycznym na powierzchni cząstek. Jakkolwiek wszystkie cząstki-prekursory w danym agregacie wzajemnie usieciowanych cząstek lub w uzyskanej w efekcie kompozycji polimerycznej są korzystnie wytworzone z tego samego materiału polimerycznego, o takich samych właściwościach, nie jest to warunek konieczny. Tak np. część cząstek-prekursorów może zawierać materiał polimeryczny typu szczepionego kopolimeru kwasu akrylowego na skrobi, a inne cząstki-prekursory mogą zawierać materiał polimeryczny typu nieznacznie usieciowanych produktów częściowo zobojętnionego polikwasu akrylowego. Ponadto cząstki-prekursory w konkretnym agregacie wzajemnie usieciowanych cząstek lub w uzyskanej w efekcie kompozycji polimerycznej mogą mieć różny kształt, pojemność absorpcyjną oraz inną właściwość charakterystyczną dla cząstek-prekursorów. Zgodnie z korzystnym wykonaniem sposobu według wynalazku cząstki-prekursory zawierają materiał polimeryczny stanowiący zasadniczo nieznacznie usieciowane produkty częściowo zobojętnionego polikwasu akrylowego; każda cząstka-prekursor wykazuje podobne właściwości.

Agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek zawierają również środek sieciujący międzycząstkowo, który nanosi się na cząstki-prekursory i poddaje reakcji z materiałem polimerycznym cząstek prekursora, przy zachowaniu fizycznego połączenia między cząstkami-prekursorami. W reakcji tej tworzą się wiązania sieciujące między cząstkami-prekursorami, mające charakter międzycząstkowy (to znaczy występujące między różnymi cząstkami-prekursorami).

Do środków sieciujących międzycząstkowo, przydatnych w sposobie według wynalazku, należą te, które reagują z materiałem polimerycznym cząstek-prekursorów stosowanych do wytwarzania agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek. Do odpowiednich środków sieciujących międzycząstkowo należeć może szereg różnych związków, takich jak np. związki zawierające co najmniej dwa wiązania podwójne zdolne do polimeryzacji; związki zawierające co najmniej jedno wiązanie podwójne zdolne do polimeryzacji oraz co najmniej jedną grupę funkcyjną reagującą z materiałem polimerycznym; związki zawierające co najmniej dwie grupy funkcyjne reagujące z materiałem polimerycznym; związki wielowaratościowych metali; lub monomery wymienione w opisie. Konkretne przydatne środki sieciujące . opisane są w wyżej przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 076 633 i Re. 32 649.

Jeśli grupy karboksylowe znajdują się na lub w materiałach polimerycznych (to znaczy w łańcuchach polimerów) cząstek-prekursorów, to korzystne środki sieciujące międzycząstkowo zawierają co najmniej dwie grupy funkcyjne w cząsteczce, zdolne do przereagowania z grupą karboksylową. Do korzystnych środków sieciujących międzycząstkowo należą alkohole wielowodorotlenowe, takie jak glikol etylenowy, glikol dietylenowy, glikol trietylenowy, glikol tetraetylenowy, glikol polietylenowy, gliceryna (1,2,3-propanotriol), poligliceryna, glikol propylenowy, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, trimetylopropan, dietanoloamina, trietanoloamina, blokowy kopolimer polioksypropylenowo-oksyetylenowooksypropylenowy, estry sorbitu z kwasami tłuszczowymi, polioksyetylenowane estry sorbitu z kwasami tłuszczowymi, pentaerytryt i sorbit; związki typu eterów poliglicydylowych, takie jak eter diglicydylowy glikolu etylenowego, eter diglicydylowy glikolu polietylenowego, eter poliglicydylowy gliceryny, eter poliglicydylowy digliceryny, eter poliglicydylowy poligliceryny, eter poliglicydylowy sorbitu, eter poliglicydylowy pentaetytrytu, eter diglicydylowy glikolu propylenowego oraz eter diglicydylowy glikolu propylenowego; związki poliazarydynowe, takie jak tris[3-(izoazyrydyno)propionian]2,2-bishydroksymetylobutanolu, 1,6-heksametylotoluileno-dietylenomocznik i difenylometano-bis-4,4'-N,N'-dietylenomocznik; związki chlorowcoepoksydowe, takie jak epichlorohydryna i α-metylofluorohydryna;

167 130 związki polialdehydowe, takie jak aldehyd glutarowy i glioksazol; związki poliaminowe, takie jak etylenodiamina, dietylenotriamina, trietylenotetramina, tetraetylenopentamina, pentaetylenoheksamina i pohetylenoimina; oraz związki ooiiizocyianianowe, takie jak 2,4-toluilenodiizocyjanian i heksametylenodiizocyjanian.

Stosować można jeden środek sieciujący międzycząstkowo albo dwa lub więcej zasadniczo nie reagujących ze sobą środków sieciującyh międzycząstkowo, wybranych ze wspomnianej powyżej grupy. Do szczególnie korzystnych środków sieciujących międzycząstkowo do stosowania zgodnie z wynalazkiem wraz z łańcuchami polimerycznymi zawierającymi grupy karboksylowe należy glikol etylenowy, gliceryna, trimetylopropan, 1,2-propanodiol i ES-propanodioL

Środek sieciujący międzycząstkowo stosuje się w ilości w zakresie od około 0,01 części do około 30 części wag., korzystnie od około 0,5 części do około 10 części wag., a najkorzystniej od około 1 części do około 5 części wag. na 100 części wag. cząstek-prekursorów.

Wraz z jednym lub więcej środkami sieciującymi międzycząstkowo stosować można inne materiały lub środki jako dodatki ułatwiające powstanie agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek, albo jako środki inicjujące lub uczestniczące w reakcji środka sieciującego międzycząstkowo z materiałem polimerycznym cząstek-prekursorów.

Tak np. w połączeniu ze środkiem sieciującym międzycząstkowo stosować można wodę. Woda służy do ułatwienia równomiernego rozprowadzenia środka sieciującego międzycząstkowo na powierzchni cząstek-prekursorów oraz wnikania środka sieciującego międzycząstkowo do obszarów powierzchniowych cząstek-prekursorów. Woda zapewnia ponadto silniejsze połączenie fizyczne między cząstkami-prekursorami we wstępnie uformowanych agregatach oraz jednolitość, w stanie spęcznionym i na sucho, uzyskanych agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek. Wodę stosuje się w ilości poniżej około 20 części wag. (od 0 do około 20 części wag.), korzystnie w zakresie od około 0,01 części do około 20 części wag., a jeszcze korzystniej w zakresie odokołon0,1 części do około 10 części wag. na 100 części wag. cząstek-prekursorów. Konkretna ilość wody, która ma być zastosowana, będzie zmieniać się w zależności od rodzaju materiału polimerycznego oraz od wielkości cząstek-prekursorów.

Wraz ze środkiem sieciującym międzycząstkowo stosować można również rozpuszczalniki organiczne. Rozpuszczalniki organiczne stosuje się w celu ułatwienia rozprowadzenia środka sieciującego międzycząstkowo na powierzchni częstek-prekursora. Rozpuszczalnikami organicznymi są korzystnie hydrofitowe rozpuszczalniki organiczne. Do hydrofilowych rozpuszczalników organicznych przydatnych w procesie należą niższe alkohole, takie jak metanol, etanol, n-propanol, izopropanol, n-butanol, izobutanol, sec-butanol i tert-butanol; ketony, takie jak aceton, metyloetyloketon i metyloizobutyloketon; etery, takie jak dioksan, tetrahydrofuran i eter dietylowy; amidy, takie jak N,N-dimetyloformamid i N,N-dietyloformamid; oraz sufotlenki, takie jak dimetylosulfotlenek. Hydrofilowy rozpuszczalnik organiczny stosuje się w ilości poniżej około 60 części wag. (od 0 około 60 części wag.), korzystnie w zakresie od około 0,01 części do około 60 części wag., a jeszcze korzystniej w zakresie od około 1 części do około 20 części wag. na 100 części wag. cząstek-prekursorów. Konkretna ilość hydrofitowego rozpuszczalnika organicznego, która ma być zastosowana, będzie zmieniać się w zależności od rodzaju materiału polimerycznego oraz od wielkości cząstek-prekursorów.

Środek sieciujący międzycząstkowo można również stosować w mieszaninie wody i jednego lub więcej hydrofitowych rozpuszczalników organicznych. Stwierdzono, że zastosowanie wodnego roztworu środka sieciującego międzycząstkowo zapewnia lepszą penetrację środka sieciującego do powierzchniowego regionu cząstek-prekursorów, podczas gdy roztwór środka sieciującego międzycząstkowo w hydrofilowym rozpuszczalniku organicznym zapewnia minimalną penetrację środka sieciującego. Jednakże mieszanina wszystkich trzech środków jest korzystna, gdyż umożliwia regulację stopnia penetracji środka sieciującego międzycząstkowo w region powierzchniowy cząstek-prekursorów. W szczególności stwierdzono, że im wyższy jest stosunek wody do rozpuszczalnika organicznego, tym głębsza jest penetracja środka sieciującego, większa odporność na działanie płynu w agregatach przy nacisku oraz znaczniejsze zmniejszenie uzyskanej pojemności absorpcyjnej agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek. Zazwyczaj stosunek wody do hydrofitowego rozpuszczalnika organicznego w roztworze będzie wynosić od około 10:1 do około 1:10.

167 130

Roztwór środka sieciującego międzycząstkowo w hydrofitowym rozpuszczalniku organicznym i wodzie stosuje się w ilości poniżej około 60 części wag. (od 0 do około 60 części wg.), korzystnie w zakresie od około 0,01 części do około 60 części wag., a jeszcze korzystniej w zakresie od około 1 części do około 20 części wag. na 100 części wag. cząstek-prekursorów. Z roztworem zawierającym środek sieciujący międzycząstkowo wymieszać można również inne dodatkowe składniki. Tak np. dodać można inicjator, katalizator lub komonomery nie będące kwasami. Przykłady takich materiałów nadające się do stosowania zgodnie z wynalazkiem opisane są w wyżej przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr Re. 32649.

Przykład wytwarzania polimerycznych kompozycji zawierających agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek obejmuje przygotowanie cząstek-prekursorów typu opisanego powyżej; naniesienie środka sieciującego międzycząstkowo na cząstki-prekursory, fizyczne połączenie cząstekprekursorów z wytworzeniem szeregu agregatów; oraz przeprowadzenie reakcji środka sieciującego międzycząstkowo z materiałem polimerycznym cząstek-prekursorów w agregatach, przy zachowaniu fizycznego połączenia cząstek-prekursorów, z wytworzeniem agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek.

Środek sieciujący międzycząstkowo nanosi się na cząstki-prekursory dowolnym z wielu sposobów z wykorzystaniem urządzenia stosowanego do nanoszenia roztworów na materiały, przy czym sposoby te obejmują powlekanie, obrzucanie, polewanie, ^krapl^ie, spryskiwanie, rozpylanie, skraplanie lub zanurzanie. W użytym znaczeniu określenie “nanoszenie na“ oznacza, że co najmniej część powierzchni co najmniej jednej z cząstek-prekursorów, które mają zostać połączone w agregat, zawiera powłokę ze środka sieciującego międzycząstkowo. Tak więc środek sieciujący międzycząstkowo może zostać naniesiony jedynie w pewne cząstki-prekursory pewnych lub wszystkich cząstek-prekursorów lub na całą powierzchnię pewnych lub wszystkich cząstekprekursorów. Korzystnie środek sieciujący międzycząstkowo powleka całą powierzchnię większości, a korzystnie wszystkich cząstek-prekursorów, tak aby zwiększyć skuteczność, wytrzymałość i gęstość międzycząstkowych wiązań sieciujących występujących między cząstkami-prekursorami.

W korzystnych wykonaniach, po naniesieniu środka sieciującego międzycząstkowo na cząstki-prekursory, środek sieciujący międzycząstkowo miesza się z cząstkami-prekursorami z wykorzystaniem dowolnej z szeregu technik mieszania w celu zapewnienia dokładnego powleczenia cząstek-prekursorów środkiem sieciującym międzycząstkowo. Dzięki temu, że cząstkiprekursory zostają dokładnie powleczone środkiem sieciującym międzycząstkowo, zwiększa się skuteczność, wytrzymałość i gęstość wiązań sieciujących między częstkami-prekursorami. Mieszanie można przeprowadzić z wykorzystaniem różnych technik i urządzeń, takich jak rozmaite znane mieszarki i ugniatali. Przed, w czasie lub po naniesieniu środka sieciującego międzycząstkowo na cząstki-prekursory, cząstki te łączy się fizycznie ze sobą uzyskując szereg agregatów. Użyte określenie „fizycznie połączone oznacza, że doprowadza się do zetknięcia cząstek-prekursorów ze sobą i pozostawia w takim stanie jako części składowe połączone w dowolny z wielu sposobów i w różnych zależnościach przestrzennych, tak że tworzą one pojedyncze elementy (agregaty).

Cząstki-prekursory korzystnie łączy się fizycznie ze sobą nanosząc środek łączący na cząstkiprekursory w takich warunkach, że na co najmniej część powierzchni cząstek-prekursorów został naniesiony środek łączący. Korzystne środki łączące powodują, że materiał polimeryczny cząstekprekursorów po zetknięciu się ich skleja się na skutek działania sił napięcia powierzchniowego płynu i/lub splątania łańcuchów polimerów pod wpływem zewnętrznego spęczniania. Do środków łączących przydatnych w procesie należą hydrofitowe rozpuszczalniki organiczne, zazwyczaj alkohole o niskim ciężarze cząsteczkowym, takie jak metanol, etanol lub izopropanol; woda; mieszanina hydrofilowego rozpuszczalnika organicznego z wodą; pewne środki sieciujące międzycząstkowo wymienione powyżej; lotne hydrofobowe związki organiczne, takie jak heksan, oktan, benzen lub toluen; lub ich mieszaniny. Do korzystnych środków łączących należy woda, metanol, izopropanol, etanol, środki sieciujące międzycząstkowo, takie jak gliceryna, albo ich mieszaniny. Zazwyczaj środek łączący stanowi mieszanina zawierająca środek sieciujący międzycząstkowo, tak że etap nanoszenia środka sieciującego przeprowadza się równocześnie z etapem nanoszenia środka łączącego.

167 130 13

Środki łączące nanosić można dowolnym z wielu sposobów z wykorzystaniem urządzenia stosowanego do nanoszenia roztworów na materiały, przy czym sposoby te obejmują powlekanie, obrzucanie, polewanie, nakraplanie, spryskiwanie, rozpylanie, skraplanie lub zanurzanie, w celu naniesienia środka łączącego na cząstki-prekursory. Środek łączący nanosi się co najmniej na część powierzchni co najmniej jednej z cząstek-prekursorów, które mają połączyć się w agregat. Korzystnie środkiem łączącym powleka się całą powierzchnię większości, a jeszcze korzystniej wszystkich cząstek-prekursorów. Środek łączący miesza się zazwyczaj z cząstkami-prekursorami z wykorzystaniem dowolnej z wielu technik mieszania w urządzeniu zapewniającym dokładne powleczenie cząstek-prekursorów środkiem łączącym. Po naniesieniu środka łączącego na cząstki-prekursory, cząstki te można fizycznie kontaktować ze sobą w szereg różnych sposobów. Tak np. sam środek łączący może utrzymywać cząstki razem. Można również wykorzystać siły ciężkości do zapewnienia kontaktu między cząstkami-prekursorami. Można ponadto cząstki umieścić w pojemniku o ustalonej objętości, tak aby zapewnić kontakt między cząstkami-prekursorami.

Cząstki-prekursory można również połączyć fizycznie ze sobą wywierając na te cząstki fizyczny nacisk, na skutek czego znajdą się one ze sobą w kontakcie. Tak np. cząstki-prekursory można ściśle upakować w unieruchomionym pojemniku o ustalonej objętości tak, że cząstki te będą fizycznie stykać się ze sobą. Alternatywnie, lub w kombinacji z powyższą procedurą, wykorzystać można siły ciężkości do zapewnienia kontaktu fizycznego między cząstkami-prekursorami. Cząstkiprokursory można również związać ze sobą w wyniku przyciągania elektrostatycznego lub poprzez wprowadzenie środka klejącego (np. materiału klejącego, takiego jak klej rozpuszczalny w wodzie) sklejającego je ze sobą. Można także cząstki połączyć z trzecim składnikiem (podłożem) tak, że cząstki-prekursory będą się łączyć ze sobą poprzez podłoże. Cząstki-prekursory mogą być połączone ze sobą w różnych zależnościach przestrzennych tworząc w efekcie agregaty o różnych kształtach i wielkościach. Tak np. jedną lub więcej cząstek-prekursorów można połączyć z centralną lub rdzeniową cząstką-prekursorem; cząstki-prekursory mogą być również połączone przypadkowo tak, że dana cząstka-prekursor może być połączona z jedną, dwoma lub więcej cząstkami-prekursorami; albo też cząstki-prekursory mogą być połączone tak, że tworzą określony i zaplanowany kształt lub wzór geometryczny. Jakkolwiek cząstki-prekursory mogą kontaktować się ze sobą tworząc różne zależności przestrzenne, to muszą się one stykać co najmniej tymi powierzchniami, na które został lub ma być naniesiony jeden lub więcej środków sieciujących międzycząstkowo i/lub jeden lub więcej środków łączących. Zazwyczaj środek sieciujący międzycząstkowo lub środek łączący powleka całą powierzchnię cząstek-prekursorów tak, że mogą się one łączyć poprzez dowolne punkty na ich powierzchniach. Jeśli jednak środek sieciujący międzycząstkowo lub środek łączący naniesiony jest jedynie na część powierzchni jednej lub więcej cząstekprekursorów, należy przedsięwziąć środki zapewniające połączenie się cząstek-prekursorów tymi powierzchniami.

Równocześnie z nanoszeniem środka sieciującego międzycząstkowo i połączeniem ze sobą cząstek-prekursorów, lub po tych czynnościach, przeprowadza się reakcję środka sieciującego międzycząstkowo z materiałem polimerycznym cząstek-prekursorów w agregatach, przy zachowaniu fizycznego połączenia cząstek-prekursorów tak, aby wytworzyć wiązania sieciujące między cząstkami-prekursorami i uzyskać agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek. Reakcja między środkiem sieciującym międzycząstkowo i materiałem polimerycznym musi zostać uaktywniona i doprowadzona do końca tak, aby wytworzyć wiązania sieciujące między cząstkami-prekursorami i uzyskać agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek. Jakkolwiek reakcję sieciowania uaktywniać można promieniowaniem (np. promieniowaniem nadfioletowym, γ lub rentgenowskim) lub katalitycznie, to korzystnie reakcję sieciowania uaktywnia się termicznie (stosując ogrzewanie). Ogrzewanie uaktywnia i napędza reakcję, a ponadto powoduje usuwanie jakichkolwiek składników lotnych występujących w mieszaninie. Takie warunki reakcji będą zazwyczaj obejmować ogrzewanie połączonych cząstek-prekursorów i środka sieciującego międzycząstkowo przez pewien okres czasu, w pewnych temperaturach. Etap ogrzewania przeprowadzić można z wykorzystaniem szeregu różnych znanych urządzeń, takich jak różne znane piece i suszarki.

Zazwyczaj reakcję przeprowadza się przez ogrzewanie do temperatury powyżej około 90°C przez okres czasu niezbędny do doprowadzenia reakcji sieciowania do końca. W przypadku każdego zestawu składającego się z jednego lub więcej środków sieciujących międzycząstkowo oraz

167 130 materiałów polimerycznych częstek-prekursorów, jeśli temperatura jest zbyt niska lub czas jest za krótki, reakcja nie zajdzie w stopniu wystarczającym, czego wynikiem będzie mniejsza ilość wiązań sieciujących między cząstkami i będą one na tyle słabe, iż nie uzyska się wymaganej ilości agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek. Jeśli temperatura będzie zbyt wysoka, pogorszeniu może ulec zdolność absorpcyjna cząstek prekursorów lub nastąpić w stakim stopniu (degradacja usieciowanych materiałów tych cząstek-prekursorów, zależnie od stosowanych konkretnych materiałów polimerycznych, że uzyskane agregaty nie będą mogły wchłaniać dużych ilości cieczy. Na dodatek, jeśli czas i temperatura nie są odpowiednie, może zwiększyć się ilość składników ulegających ekstrahowaniu w uzyskiwanych agregatach, co z kolei powoduje wzrost prawdopodobieństwa wystąpienia blokowania żelowego. Z tego względu reakcję prowadzi się zazwyczaj w temperaturze w zakresie od około 120°C do około 300°C, a jeszcze korzystniej od około 150°C do około 250°C.

Reakcję między środkiem sieciującym międzycząstkowo i materiałem polimerycznym w cząstkach-prekursorach przeprowadza się aż do jej zakończenia. Czas do doprowadzenia reakcji do końca będzie zmieniać się w zależności od konkretnych środków sieciujących, materiałów polimerycznych, dodatków oraz warunków reakcji i wybranego urządzenia. Jednym ze sposobów sprawdzenia, czy reakcja przebiegła do końca, jest pomiar spadku pojemności absorpcyjnej kompozycji polimerycznej w stosunku do wyjściowej pojemności absorpcyjnej cząstek-prekursorów. Stwierdzono, że reakcja jest zasadniczo zakończona, gdy pojemność absorpcyjna kompozycji polimerycznej spadnie do wielkości od około 5 do około 70%. (Jakkolwiek idealna sytuacja byłaby wtedy, gdyby pojemność absorpcyjna kompozycji polimerycznej nie ulegała obniżeniu, uważa się, iż powstawanie wiązań sieciujących powoduje spadek pojemności absorpcyjnej, przy czym im większy spadek pojemności absorpcyjnej, tym większa jest wytrzymałość i ilość uzyskiwanych agregatów). W szczególności reakcja może być uznana za zakończoną, gdy spełniona jest zależność: q 30 (100 + R) Q/PP C 95, w której P oznacza pojemność absorpcyjną częstekprekursorów; Q oznacza pojemność absorpcyjną produktu reakcji,· a R oznacza ilość, w częściach wagowych, środka sieciującego międzycząstkowo, zastosowaną na 100 części wag. cząstekprekurstorów. W pewnych wykonaniach pojemność absorpcyjna spada do wielkości w zakresie od około 15 do około 60%. I tak, zgodnie z wynalazkiem, zaś do zakończenia reakcji, bez stosowania katalizatora, będzie zazwyczaj wynosić od około 5 minut do około 6 godzin, a jeszcze korzystniej od około 10 minut do około 3 godzin. Uzyskuje się wówczas spadek pojemności absorpcyjnej w podanym zakresie.

W przypadku korzystnego materiału polimerycznego cząstek-prekursorów, produktów nieznacznego usieciowania częściowo zobojętnionego polikwasu akrylowego, oraz korzystnych środków sieciujących międzycząstkowo, takich jak gliceryn lub trimetylolopropan, takie warunki reakcji będą zazwyczaj obejmować ogrzewanie w temperaturze od około 170°C do około 220°C przez okres czasu odpowiednio od około 2 godzin do około 20 minut. Jeszcze korzystniej reakcję prowadzi się w temperaturze od około 190°C do około 210°C, odpowiedni przez okres czasu od około 45 minut do około 30 minut. Aktualne parametry czasu i temperatury będą zmieniać się w zależności od konkretnych materiałów polimerycznych stosowanych do wytwarzania cząstekprekursorów, konkretnych stosowanych środków sieciujących międzycząstkowo oraz od obecności lub nieobecności katalizatora przyśpieczającego reakcję. Reakcję sieciowania można przyspieszyć dodając inicjator i/lub katalizator do środka sieciujcego międzycząstkowo w celu skrócenia czasu i/lub obniżenia temperatury i/lub zmniejszenia ilości środka sieciującego międzycząstkowo niezbędnej do połączenia ze sobą cząstek-prekursorów. Zazwyczaj jednak reakcję przeprowadza się bez udziału katalizatora. W czasie etapu reakcji powinno być utrzymywane fizyczne połączenie cząstek-prekursorów tak, aby agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek mogły powstać w wyjątkowo dużej ilości. Jeśli w czasie etapu reakcji występują siły lub naprężenia powodujące rozpad połączeń cząstek-prekursorów, nie mogą powstać wiązania sieciujące między cząstkami-prekursorami (międzycząstkowe wiązania sieciujące). Fizyczne połączenie cząstek-prekursorów utrzymuje się zazwyczaj zapewniając, aby w czasie etapu reakcji występujące siły lub naprężenia powodujące rozpad były minimalne. Jako dodatkowy i korzystny etap w procesie wytwarzania kompozycji polimerycznych zawierających agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek, co najmniej agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek, a korzystnie również cząstki kompozycji polimerycznej nie

167 130 będące agregatami, poddaje się obróbce powierzchniowej. Tak np. w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 824 901 opisano obróbkę powierzchniową cząstek polimerycznych czwartorzędową pochodną poliaminy. Zgodnie z przykładowym sposobem, materiał polimeryczny znajdujący się co najmniej w sąsiedztwie powierzchni cząstek-prekursorów, sieciuje się powierzchniowo, jak to opisano w patencie St. Zjedn. Ameryki nr nr 4666983 i 4 734478. Stosując etap sieciowania powierzchniowego zwiększa się odporność na odkształcenia uzyskiwanych agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek, a tym samym i kompozycji polimerycznej w stanie spęcznionym. Korzystnie środek sieciujący międzycząstkowo naniesiony na cząstki-prekursory służy również jako środek sieciujący powierzchniowo tak, że tworzenie się agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek i ich sieciowanie powierzchniowe następuje korzystnie równocześnie.

Jak to przedstawiono uprzednio, etapy w procesie wytwarzania agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek nie muszą być prowadzone w jakiejkolwiek ustalonej kolejności. Na dodatek, etapy te można przeprowadzać równocześnie. Poniżej przedstawione zostaną przykładowe procesy obejmujące wyżej opisane etapy.

W korzystnym wykonaniu środek sieciujący międzycząstkowo nanosi się na cząstkiprekursory przy równoczesnym utrzymywaniu tych cząstek-prekursorów w fizycznym połączeniu tak, aby uzyskać szereg agregatów. Następnie przeprowadza się reakcję środka sieciującego międzycząstkowo z agregatami połączonych cząstek-prekursorów, bezpośrednio po przeprowadzeniu powyższych etapów lub po odstawieniu mieszaniny na pewien okres czasu, tak aby równocześnie wytworzyć i usieciować powierzchniowo agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek. Zazwyczaj cząstki-prekursory miesza się z mieszaniną środka sieciującego międzycząstkowo, wodą i hydrofitowym rozpuszczalniku organicznym. Roztwór środka sieciującego międzycząstkowo, wody i hydrofilowego rozpuszczalnika organicznego służy również jako środek łączący cząstkiprekursory. Środek sieciujący międzycząstkowo korzystnie służy również jako środek sieciujący powierzchniowo. Cząstki-prekurstory łączą się ze sobą fizycznie przy nanoszeniu na nie mieszaniny. Następnie przeprowadza się reakcję środka sieciującego międzycząstkowo z agregatami połączonych cząstek-prekursorów na drodze ogrzewania w odpowiedniej temperaturze oraz przez odpowiedni okres czasu niezbędny do wytworzenia wiązań sieciujących między różnymi cząstkami-prekursorami, z równoczesnym sieciowaniem powierzchniowym uzyskanych agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek oraz znacznej części, jeśli nie całości, jakichkolwiek pozostałych cząstek kompozycji polimerycznej nie będących agregatami.

W innym wykonaniu środek sieciujący międzycząstkowo nanosi się na cząstki-prekursory; cząstki-prekursory łączy się następnie fizycznie ze sobą; z kolei przeprowadza się reakcję środka sieciującego międzycząstkowo z cząstkami-prekursorami uzyskując agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek.

W kolejnym wykonaniu cząstki-prekursory łączy się ze sobą po czym środek sieciujący międzycząstkowo nanosi się na połączone cząstki-prekursory i przeprowadza się reakcję środka sieciującego międzycząstkowo z cząstkami-prekursosrami uzyskując agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek.

W jeszcze innym wykonaniu etapy przeprowadza się równocześnie tak, że uzyskuj się agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek.

Kompozycja polimeryczna powinna zawierać agregaty wzajemnie usieciowanych w ilości zapewniającej uzyskanie opisanych korzyści. Sposób ustalania, czy kompozycja polimeryczna zawiera wystarczające ilości agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek, polega na określeniu przesunięcia średniej masowej wielkości cząstek między cząstkami-prekursorami i uzyskaną' kompozycją polimeryczną. Korzystnie przesunięcie średniej masowej wielkości cząstek powinno być takie, iż w uzyskanej kompozycji polimerycznej średnia masowa wielkość cząstek jest co najmniej o około 25%, korzystnie o około 30%, jeszcze korzystniej o około 40%, a najkorzystniej o około 50% większa od średniej masowej wielkości cząstek w cząstkach-prekurstorach. W korzystnych wykonaniach średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi poniżej około 1000μ, jeszcze korzystniej poniżej około 600 μ, a najkorzystniej poniżej około 500μ.

Zgodnie ze szczególnie korzystnymi wykonaniami średnia masowa wielkość cząstek w odniesieniu do cząstek-prekursorów jest względnie mała (co oznacza, że cząstki-prekursory są drobne). Stwierdzono, że w wyniku zastosowania bardzo dużych ilości drobnych cząstek-prekursorów

16*7 130 uzyskuje się agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek o wyjątkowo wysokim stosunku powierzchni do masy, zapewniające w związku z tym wysokie szybkości spęczniania. Na fig. 14 przedstawiono rozwiązania dotyczące takiej kompozycji polimerycznej, a na fig. 15 pokazano agregat wzajemnie usieciowanych cząstek zawierający takie drobne cząstki-prekursory. Zgodnie z takimi szczególnie korzystnymi wykonaniami średnia masowa wielkość cząstek w odniesieniu do cząstekprekursorów wynosi poniżej około 300μ. W korzystnych wykonaniach średnia masowa wielkość cząstek w odniesieniu do cząstek-prekursorów wynosi poniżej około 180μ, poniżę około 150μ lub poniżej około 106μ. W przykładowym wykonaniu co najmniej 90% cząstek-prekursorów stanowią cząstki o wielkości poniżej około 300 μ, a jeszcze korzystniej poniżej około 150μ. W związku z tym, że agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek wytworzone z takich drobnych cząstek-prekursorów zawierają zazwyczaj wiele cząstek-prekursorów, przesunięcie w średniej masowej wielkości cząstek jest znacznie większe niż przesunięcie w przypadku większych cząstek-prekursorów. Przesunięcie w średniej masowej wielkości cząstek jest takie, że uzyskana kompozycja polimeryczna wykazuje średnią masową wielkość cząstek co najmniej o około 50%, korzystnie co najmniej o około 75%, jeszcze korzystniej co najmniej o około 100%, a najkorzystniej co najmniej o około 150% większą od średniej masowej wielkości cząstek w odniesieniu do cząstek-prekursorów.

Ilość agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek w kompozycji polimerycznej można również określić podając procent wagowy agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek w kompozycji polimerycznej. W przypadku korzystnych kompozycji polimerycznych co najmniej około 25% wag. cząstek w kompozycji polimerycznej, jeszcze korzystniej co najmniej około 30% wag., a najkorzystniej co najmniej około 40% wag. stanowią agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek. W najkorzystniejszych wykonaniach co najmniej około 50% wag., jeszcze korzystniej co najmniej około 75% wag., a najkorzystniej co najmniej około 90% wag. cząstek kompozycji polimerycznej stanowią agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek. Oznaką tego, że wiązania sieciujące powstały między uprzednio niezależnymi cząstkami-prekursorami jest to, że uzyskane agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek są zasadniczo odporne na działanie płynów (to znaczy cieczy). Użyte określenie „odporny na działanie cieczy oznacza, że pojedynczy agregat, który w wyniku kontaktu z płynem opartym na wodzie lub po spęcznieniu (z udziałem i/lub bez naprężeń) pozostaje zasadniczo nienaruszony (co oznacza, że co najmniej dwie uprzednio niezależne cząstki-prekursory wchodzące w jego skład pozostają połączone ze sobą). Jakkolwiek z definicji odporności na działanie płynu wynika, że co najmniej dwie cząstki-preksurtory pozostają połączone ze sobą, to korzystnie wszytkie cząstki prekurtory wykorzystane do wytwarzania konkretnego agregatu wzajemnie usieciowanych cząstek pozostają połączone ze sobą. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że pewne cząstki-prekursory mogą odpaść od agregatu wzajemnie usieciowanych cząstek, jeśli np. cząstki te przyczyniły się do agregatu wzajemnie usieciowanych cząstek pod wpływem wody.

Odporność agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek na działanie płynu umożliwia zachowanie przez agregat wzajemnie usieciowanych cząstek jego struktury zarówno w stanie suchym jak i na mokro (po spęcznieniu), unieruchomienie wchodzących w jego skład cząstekprekursorów, tak że migracja tych cząstek jest minimalna, oraz utrzymanie dużej szybkości absorpcji płynu. W przypadku końcowego produktu, takiego jak element absorpcyjny, odporność na działanie płynu korzystnie wpływa na zmniejszenie blokowania żelowego, gdyż cząstkiprekursory pozostają w agregacie nawet po zetknięciu się z nadmiarem cieczy, umożliwia zastosowanie uprzednio niezależnych drobnych cząstek w postaci agregatu, a ponadato powoduje zwiększenie szybkości wchłaniania płynu przez uzyskaną kompozycję polimeryczną przy zminimalizowaniu zjawiska blokowania żelowego. Ponadto większe cząstki agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek zapewniają w elemencie absorpcyjnym występowanie otwartych kanalików kapilarnych, co z kolei poprawia zdolność do zatrzymyania cieczy.

Odporność agregatów na działanie płynów określać można metodą dwustopniową. Najpierw bada się dynamiczną reakcję pojedynczego agregatu w zetknięciu z płynem opartym na wodzie (z syntetycznym moczem), po czym obserwuje się agregat w warunkach równowagowego, pełnego spęcznienia. Metoda badawcza określania odporności na działanie płynu, oparta na tych kryteriach, opisana jest poniżej w części dotyczącej metod badań.

167 130

Jak to zaznaczono powyżej, agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek zachowują swą integralność strukturalną nawet po spęcznieniu. Taką strukturalną integralność można mierzyć oznaczając ciśnienie rozszerzania żelu w próbce. Ciśnienie rozszerzania żelu w odniesieniu do kompozycji polimerycznej dotyczy zdolności próbki częściowo spęcznionej, rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej do zachowania swojej integralności strukturalnej poprzez stawianie oporu przy próbie odkształcenia lub rozsmarowywania. Ciśnienie rozszerzania żelu może zmieniać się w zależności od wielkości cząstek, roztworu stosowanego do spęczniania materiału polimerycznego, względnej ilości zaabsorbowanego syntetycznego moczu (np. obciążenia X“) oraz kształtu urządzenia pomiarowego. Obciążenie X oznacza ilość gramów syntetycznego moczu dodanego w przeliczeniu na gram rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej. W użytym znaczeniu ciśnienie rozszerzania żelu oznacza siłę wypadkową wywieraną przez częściowo spęczniony materiał polimeryczny przy próbie powrotu w wyniku reakcji sprężystej do kształtu zbliżonego do występującego w stanie suchym, gdy materiał ten poddaje się naprężeniom objętościowym w stanie częściowo spęcznionym. Stwierdzono, że pożądane jest wykorzystywanie w elementach absorpcyjnych tych cząstek, które wykazują możliwie jak najwyższe ciśnienie rozszerzania żelu, aby zmniejszyć do minimum blokowanie żelowe i ułatwić rozprowadzenie płynu w strukturze. Ciśnienie rozszerzania żelu mierzy się w kilodynach/cm². Sposób wyznaczania ciśnienia rozszerzania żelu opisany jest poniżej w części dotyczącej metod badań. .

Agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek zapewniają kompozycji polimerycznej wysoką szybkość wchłaniania płynu, której miarą jest szybkość spęczniania. Szybkość spęczniania kompozycji polimerycznej dotyczy średniej szybkości wchłaniania danej ilości syntetycznego moczu przez próbkę kompozycji polimerycznej. Zgodnie z przyjętą definicją szybkość spęczania jest miarą szybkości dyfuzji cieczy w polimerze absorpcyjnym, zmodyfikowaną przez zjawisko przepuszczalności ogólnej masy żelu. Przepuszczalność masy żel może bowiem stać się czynnikiem limitującym, ograniczając szybkość, z jaką swobodny płyn może przedostawać się do innych cząstek w mieszaninie. Szybkość spęczniania mierzy się i określa w gramach syntetycznego moczu na gram polimeru na sekundę. Szybkość spęczniania można wyznaczyć z wykorzystaniem metody opisanej poniżej w części dotyczącej metod badań.

Korzystne rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne zawierające agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek wykazują ciśnienie rozszerzania żelu w ciągu 30 minut przy obciążeniu 28X (to znaczy, ja to określono uprzednio, przy zastosowaniu 28 g syntetycznego moczu na gram polimeru) większe lub równe około 20 kdyn/cm2. Przy obciążeniu 15X ciśnienie rozszerzania żelu w przypadku korzystnej kompozycji polimerycznej w ciągu 30 minut jest większe lub równe około 45 kdyn/cm2, a jeszcze korzystniej większe lub równe około 60 kdyn/cm2. Szybkość spęczniania kompozycji polimerycznych przy obciążeniu 28X jest korzystnie większa lub równa około 0,3 g/g/s, a jeszcze korzystniej większa lub równa około 0,5 g/g/s. W przypadku szczególnie korzystnych rozwiązań kompozycje polimeryczne wykazują szybkość spęczniania przy obciążeniu 28X korzystnie większą lub równą około 1,0 g/g/s, jeszcze korzystniej większą lub równą około 1,1 g/g/s, a najkorzystniej większą lub równą około 1,25 g/g/s.

Jak to zaznaczono uprzednio, stosunek powierzchni do masy jest miernikiem szybkości wchłaniania płynu przez cząstki. Im wyższy jest stosunek powierzchni do masy cząstki, tym większa jest powierzchnia, przez którą może następować dyfuzja absorbowanej cieczy. W związku z tym cząstki o wyższym stosunku powierzchni do masy, przy podobnej charakterystyce ciśnienia rozszerzania żelu (to znaczy nie wykazujące spadku wysokiego ciśnienia rozszerzania żelu) oraz innych właściwościach, są korzystne. Stosunek powierzchni do masy podaje się w m2/g materiału. Stosunek powierzchni do masy dla danej kompozycji polimerycznej można wyznaczać sposobem opisanym poniżej w części dotyczącej metod badań. W rozdrobnionych, absorpcyjnych kompozycjach polimerycznych stosunek powierzchni do masy w agregatach wzajemnie usieciowanych cząstek jest wyższy od stosunku powierzchni do masy cząstek o takiej samej wielkości, ale nie będących agregatami, tak że szybkość spęczniania kompozycji polimerycznych zawierających agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek ulega zwiększeniu. Ponadto szybkość spęczniania agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek jest zazwyczaj wyższa od szbkości spęczniania cząstekprekursorów, z których powstają agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek.

167 130

Inną cechą kompozycji polimerycznych szczególnie ważną w przypadku elementów absorpcyjnych i wyrobów absorpcyjnych jest zawartość w takich komppzycjach ekstrahowalnego materiału polimerycznego. Poziom ekstrahowalnego materiału polimerycznego wyznaczyć można kontaktując próbkę kompozycji polimerycznej z syntetycznym moczem przez dłuższy okres czasu (np. przez co najmniej 16 godzin), niebędny do osiągnięcia równowagi ekstrakcyjnej, odsączenie powstałego hydrożelu od cieczy znad osadu, a następnie oznaczenie zawartości polimeru w przesączu. Procedura stosowana do oznaczania zawartości ekstrahowalnego polimeru w materiałach polimerycznych podana jest w wyżej przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr Re. 32 649. Szczególnie korzystne są kompozycje polimeryczne o równowagowej zawartości części ekstrahowalnych przez syntetyczny mocz wynoszącej nie więcej niż około 17%, korzystnie nie więcej niż około 10% wagi materiału polimerycznego.

W czasie użytkowania rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne zawierające agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek stykają się z cieczami, w wyniku czego cząstki te będą ulegać spęcznieniu wchłaniając takie ciecze. Agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek będą przede wszystkim ulegać zasadniczo izotropowemu spęcznieniu, nawet pod umiarkowanymi ciśnieniami, tak że agregat wzajemnie usieciowanych cząstek będzie zachowywać swój kształt i zależności przestrzenne nawet w stanie spęcznionym. Cząstki prekursory tworzące agregat wzajemnie usieciowanych cząstek nie będą odrywać się w wyniku stykania się z absorbowaną cieczą i spęczniania (co oznacza, że agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek są „odporne na działanie płynu“), a drobne cząstki nie będą odpadać tworząc żel blokujący dostęp cieczy. Ponadto agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek wykazują względnie wysokie szybkości wchłaniania płynu stanowiąc szybko chłonące materiały z uwagi na wysoki stosunek powierzchni do masy.

Jakkolwiek zastosowanie kompozycji polimerycznych jest w szczególności przedstawiane w aspekcie ich wykorzystania w produktach absorpcyjnych, elementach absorpcyjnych i wyrobach absorpcyjnych, to należy zdawać sobie sprawę, że kompozycje polimeryczne zawierające agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek mogą być stosowane w innych celach, w wielu innych dziedzinach. Tak np. kompozycje polimeryczne stosować można w pojemnikach stanowiących opakowania; jako środki uwalniające leki; jako środki do czyszczenia ran; jako środki w leczeniu oparzeń; jako materiały w kolumnach jonowymiennych; jako materiały konstrukcyjne; jako materiały dla rolnictwa lub ogrodnictwa, takie jak arkusze do wysiewu nasion lub materiały zatrzymujące wodę; jako środki do zastosowań przemysłowych, np. jako środki do odwadniania ścieków lub oleju, materiały zapobiegające powstawaniu rosy, środki osuszające oraz materiały regulujące wilgotność.

Agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek lub kompozycje polimeryczne zawierające agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek są przydatne po połączeniu z nośnikiem. Na fig. 16 przedstawiono wykonanie produktu absorpcyjnego 1600, w którym pojedynczy agregat 1610 wzajemnie usieciowanych cząstek połączony jest z nośnikiem 1620. Do nośników 1620 należą materiały absorpcyjne, takie jak włókna celulozowe. Nośnikami 1620 mogą być również dowolne inne znane nośniki, takie jak włókniny, cienkie tkaniny, pianki, włókna superabsorpcyjne, takie jak włókna poliakrylowe lub włókna FIBERSORB, apreturowane tkaniny polimeryczne, folia z modyfikowanej celulozy, wyroby tkane, włókna syntetyczne, folie metalowe, elastomery itp. Agregat 1610 wzajemnie usieciowanych cząstek może być połączony z nośnikiem 1620 bezpośrednio lub niebezpośrednio i może być z nim połączony poprzez znane wiązanie chemiczne lub fizyczne, obejmujące stosowanie klejów lub chemikaliów, które reagują, powodując przyczepienie się agregatu 1610 wzajemnie usieciowanych cząstek do nośników 1620.

Jak to przedstawiono na fig. 1-11, rozdrobnione absorpcyjne kompozycje polimeryczne zawierające agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek, określone ogólnie lub jako materiały „korzystnego albo „szczególnie korzystnego typu, opisane powyżej, można stosować w kombinacji z materiałem włóknistym do wytwarzania ulepszonych produktów absorpcyjnych, takich jak elementy absorpcyjne.

Elementy absorpcyjne są zasadniczo ściśliwe, podatne, nie drażnią skóry i mogą absorbować i zatrzymywać ciecze i pewne wydzieliny ustrojowe. Należy zdawać sobie sprawę, że określenie element absorpcyjny nie dotyczy wyłącznie jednej warstwy lub arkusza materiału. I tak, element absorpcyjny mogą w rzeczywistości stanowić laminaty, taśmy lub kombinacje szeregu arkuszy lub

167 130 taśm z tego typu materiałów, opisane poniżej. W związku z tym użyte określenie „element obejmuje określenia „elementy, „warstwy lub „warstwowe. Korzystne elementy absorpcyjne stanowią taśmy lub zwoje zawierające splątaną masę włókien (materiału włóknistego lub włókien) oraz rozdrobnionych, absorpcyjnych kompozycji polimerycznych zawierających agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek. Elementy absorpcyjne najkorzystniej stanowią taśmy z mieszaniny materiału włóknistego i określonych ilości rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycz.nei zawierającej agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek przedstawione w opisie.

W elementach absorpcyjnych stosować można różne materiały włókniste. Materiał włóknisty dowolnego typu, nadający się do stosowania w zwykłych produktach absorpcyjnych nadaje się również do stosowania w elementach absorpcyjnych według wynalazku. Przykładem takich materiałów włóknistych są włókna celulozowe, włókna z modyfikowanej celulozy, włókna z jedwabiu sztucznego, polipropylenowe i poliestrowe, takie jak zoolitereflalanu etylenu (DACRON), hydrofilowego poliamidu (HYDROFIL) itp. Do innych materiałów włóknistych należy octan celulozy, polifluorek winylidenu, polichlorek winylidenu, tworzywa akrylowe, polioctan winylu, poliamidy (takie jak nylon), włókna dwuskładnikowe, włókna trójskładnikowe, ich mieszaniny itp. Korzystne są hydrofilowe materiały włókniste. Do przykładowych, odpowiednich hydrofitowych materiałów włóknistych, oprócz pewnych już wymienionych , należą hydrffilizowanr włókna hydrofobowe , takie jak włókna termoplastyczne poddane obróbce środkami powierzchniowo czynnymi lub krzemionką, np. włókna oolSziefin, takich jak polietylen Jub włókna po^^ylower poliamidowe, polistyrenowe, poliuretanowe itp. W rzeczywistości hydrofihzowane włókna hydrofobowe, które nie są z natury wystarczająco chłonne i z tego względu nie można z nich uzyskać taśm o wystarczającej pojemności absorpcyjnej umożliwiającej ich zastosowanie w zwykłych produktach abzsrocyjnych, nadają się do stosowania w elementach absorpcyjnych z uwagi na ich dobre właściwości zasysające. Jest to spowodowane tym, że z uwagi na strukturę włókna jego zdolność ssąca jest równie istotna, a nawet ważniejsza niż pojemność absorpcyjna samego materiału włóknistego, że względu na wysoką szybkość chłonięcia płynu i brak skłonności do blokowania żelowego wykazywaną przez rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne stosowane w takich elementach absorpcyjnych. Stosować można również hydrofobowe włókna syntetyczne, choć są one mniej korzystne. Z uwagi na dostępność i cenę włókna celulozowe stosuje się zazwyczaj jako korzystne hydrofilowe materiały włókniste w elementach absorpcyjnych. Nakn^zystniej stosuje się włókna ścieru drzewnego, określane również jako filc powietrzny.

Do innych celulozowych materiałów włóknistych, które można zastosować w pewnych elementach absorpcyjnych należą chemicznie usztywnione włókna celulozowe. Do korzystnych włókien celulozowych należą usztywnione, skręcane, kędzierzawione włókna celulozowe, które można wytwarzać w wyniku wewnętrznego sieciowania włókien celulozowych środkiem sieciującym. Rodzaje usztywnionych, skręcanych, kędzierzawionych włókien celulozowych przydatnych jako hydrofitowy materiał włóknisty w elementach absorpcyjnych opisane są dokładniej w patentach St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 822 453, 4 888 093, 9 889 595, 4 889 596, 4 889 597 i 4 898 642.

W użytym znaczeniu określenie „hydrofilowy odnosi się do włókien lub powierzchni włókien, które zwilżane są przez ciecze osadzone na włóknach (co następuje wówczas, gdy woda lub płyny ustrojowe oparte na wodzie łatwo rozprzestrzeniają się na powierzchni włókna, bez względu na to, czy włókno w rzeczywitości wchłania płyn lub tworzy żel). Stan wiedzy w dziedzinie zwilżania materiałów umożliwia określanie hydrofilowości (oraz zwilżania) na podstawie kątów zwilżania i napięcia powierzchniowego odpowiednich cieczy i materiałów stałych. Jest to omówione szczegółowo w publikacji American Chemical Society, zatytułowanej „Constact Angle, Wettabihty and Adhesion, sygnowanej przez Roberta F. Goulda i opublikowanej w 1964 roku. Włókno lub powierzchnię włókna uważa się za zwilżaną przez ciecz, gdy kąt zwilżania między cieczą i włóknem lub powierzchnią jest mniejszy od 90°, albo wtedy, gdy ciecz wykazuje skłonność do samorzutnego rozprzestrzeniania się na powierzchni włókna; obydwa warunki są zazwyczaj spełniane równocześnie.

Względne ilości materiału włóknistego i rozdrobnionej absorpcyjnej kompozycji polimerycznej, stosowanych w elementach absorpcyjnych można najdogodniej przedstawić podając ich zawartość w elemencie absorpcyjnym w procentach wagowych. Element absorpcyjny korzystnie

167 130 zawiera od około 2 do około 98%, jeszcze korzystniej od około 5 do około 75%, a najkorzystniej od około 10 do około 60% wag., w stosunku pozycji polimerycznej. To stężenie rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej, wyrazić można stosunkiem wagowym włókien do rozdrobnionej kompozycji. Stosunek ten wynosić może od około 98:2 do około 2:98. W przypadku większości elementów absorpcyjnych optymalny stosunek wagowy włókien do kompozycji rozdrobnionej wynosi od około 95:5 do około 25:75, a najkorzystniej od około 90:10 do około 40:60.

Na dodatek rozdrobniona, absorpcyjna kompozycja polimeryczna może być rozproszona w różnych stosunkach wagowych w różnych obszarach i warstwach elementu absorpcyjnego. Tak np. mieszanina materiału włóknistego i rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej może znajdować się tylko w pewnej części elementu absorpcyjnego. Korzystnie element absorpcyjny zawiera równomiernie rozmieszczoną mieszaninę hydrofilowego materiału włóknistego i rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej. Kompozycja polimeryczna może być zasadniczo równomiernie rozproszona (równo rozmieszczona) w całym elemencie absorpcyjnym, jak to opisano w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 610 678. Kompozycja polimeryczna może być również rozmieszczona w regionach lub strefach, w których stężenie kompozycji polimerycznej jest większe niż w innych regionach lub strefach. Tak np. patent St. Zjedn. Ameryki nr 4 669 823 opisuje element absorpcyjny zawierający rozdrobnioną, absorpcyjną kompozycję polimeryczną rozmieszczoną z dodatnim gradientem wzdłuż wymiaru grubości co najmniej w części elementu absorpcyjnego. Korzystnie gradient stężenia wzdłuż kierunku grubości jest taki, że najmniejsze stężenie elementu absorpcyjnego, od której przedostaje się ciecz (to znaczy na górnej powierzchni), a największe stężenie występuje na dolnej powierzchni elementu absorpcyjnego lub w jej sąsiedztwie. Jak to zaznaczono wyżej, rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne mogą zawierać cząstki o różnych wielkościach. Jednakże przy stosowaniu w elementach absorpcyjnych inne wymagania mogą wykluczyć stosowanie cząstek bardzo małych lub bardzo dużych. Z uwagi na higienę pracy cząstki o wielkości poniżej około 30 μ są mniej pożądane. Cząstki o wielkości ponad około 2 mm mogą również być niepożądane, gdyż mogą one powodować odczucie chropowatości elementu absorpcyjnego, co nie jest pożądane z punktu widzenia komfortu użytkownika. Korzystne do stosowania są cząstki o wielkości od około 45μ do około 1000 μ.

Gęstość elementów absorpcyjnych powinna zazwyczaj wynosić od około 0,06 do około 0,5 g/cm³, a jeszcze korzystniej od około 0,09 do około 0,30 g/cm³. Gęstości takich struktur wyliczyć można na podstawie ich wagi i rozmiarów. Rozmiary wyznacza się pod „łagodnym obciążeniem 10g/cm². Wagę jednostkową wyznacza się wycinając próbkę o odpowiednim kształcie i ważąc tę próbkę na wadze, przy czym waga i powierzchnia próbki odnosi się do wagi jednostkowej. Wielkości gęstości i wagi jednostkowej uwzględniają wagę cząstek kompozycji polimerycznej. Elementy absorpcyjne mogą zawierać szereg różnych dodatkowych materiałów, oprócz materiałów włóknistych i kompozycji polimerycznej, jako składników podstawowych. Do takich dodatkowych materiałów należą np. środki ułatwiające rozprowadzanie płynu, środki bakteriobójcze, środki regulujące pH, środki zmieniające zapach, środki zapachowe itp. Takie dodatkowe składniki, jeśli występują, to zazwyczaj stanowią nie więcej niż około 30% wag. elementów absorpcyjnych według niniejszego wynalazku.

Elementy absorpcyjne zawierające mieszaninę materiału włóknistego oraz rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej wytwarzać można dowolnym sposobem lub techniką zapewniającą uzyskanie taśmy zawierającej kombinację włókien i cząstek kompozycji polimerycznej. Elementy absorpcyjne korzystnie wytwarza się metodą nawarstwiania powietrznego zasadniczo suchej mieszaniny włókien i cząstek kompozycji polimerycznej oraz, jeśli jest to pożądane lub konieczne, stosując zagęszczanie uzyskanej taśmy. Procedura taka opisana jest dokładniej w wyżej przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4610678. Jak to zaznaczono w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 610 678, taśmy wytworzone zgodnie z tą procedurą metodą nawarstwiania powietrznego zawierają korzystnie niezwiąz2et włókna i korzystnie wykazują zawartość wilgoci 10% lub mniej. Przy wytwarzaniu taśm metodą nawarstwiania powietrznego, lub dowolnego innym odpowiednim sposobem, należy zachować odpowiednią ostrożność przy manipulowaniu lub transporcie cząstek kompozycji polimeryc^e) tak, aby nie spowodować rozpadu tych cząstek na mniejsze cząstki. Obowiązuje to nawet wtedy, gdy cząstki stanowią agregaty wzajemnie usieciowanych

167 130 cząstek, choć wykazują one w stanie suchym względnie wysoką integralność strukturalną. Zgodnie z innym wykonaniem elementów absorpcyjnych element absorpcyjny stanowi laminat (warstwowy element absorpcyjny) zawierający co najmniej jedną, a ewentualnie dwie lub więcej warstw rozproszonych cząstek kompozycji polimerycznej. Laminaty korzystnie zawierają warstwy lub taśmy z materiałów włóknistych (korzystnie arkusze materiału absorpcyjnego), takie jak bibułka. Takie warstwowe struktury absorpcyjne opisane są dokładniej w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 578068. Dodatkowe sposoby i urządzenie do wytwarzania takich laminatów opisane są w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 551 191.

Na figurze 5 przedstawiono przykładowe wykonanie laminatu, warstwowego elementu abosprcyjnego 70. Warstwowy element absorpcyjny korzystnie zawiera cztery warstwy materiału włóknistego: warstwę wierzchnią 81, warstwę spodnią 84 oraz warstwy pośrednie 82 i 83. Warstwowy element absorpcyjny 70 zawiera lica wewnętrzne 86, 87 i 88 między sąsiadującymi z nimi warstwami, przy czym cząstki 75 rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej tworzą nieciągłą warstwę w każdym z lic wewnętrznych 86, 87 i 88. Jak to pokazano na fig. 5, warstwowy element absorpcyjny 70 zawiera ponadto stożkowe wypukłości 90 na górnej powierzchni 71 oraz odpowiednie stożkowe wypukłości 91 na powierzchni dolnej 72. Wytwarzane warstwowe elementy absorpcyjne 70 zawierają następujące składniki: n zasadniczo płaskich warstw materiałów włóknistych, przy czym każda z tych warstw zawiera 2 zasadniczo równoległe powierzchnie, a n oznacza liczbę całkowitą równą 2 lub więcej; oraz cząstki rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej. Warstwowe elementy absorpcyjne 70 zawierają górną powierzchnię 71 oraz dolną powierzchnię 72. Warstwowe elementy absorpcyjne 70 zawierają n warstw materiałów włóknistych, przy czym n oznacza liczbę całkowitą równą 2 lub więcej. Warstwy są ułożone w taki sposób, że występuje warstwa wierzchnia 81, warstwa spodnia 84, n-2 warstw pośrednich 82, 83 oraz n-1 międzywarstw 86, 87, 88 na dwóch przeciwległych stykających się powierzchniach sąsiednich warstw. Każda z międzywarstw zawiera obszar powierzchniowy. Cząstki 75 kompozycji polimerycznej tworzą nieciągłą warstwę w jednej lub więcej międzywarstw. Warstwowe elementy absorpcyjne 70 mogą zawierać od dwóch do większej liczby warstw materiału włóknistego. Liczba warstw jest zasadniczo ograniczona grubością tych warstw. Korzystnie występuje od około 2 do około 12 warstw materiału włóknistego, a jeszcze korzystniej od około 2 do około 5 warstw materiału włóknistego. Cząstki 75 rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej znajdować się mogą między każdymi dwoma sąsiadującymi warstwami materiału włóknistego, jak to przedstawiono na fig. 5; jednakże cząstki 75 mogą znajdować się jedynie między niektórymi sąsiadującymi warstwami materiału włóknistego.

W użytym znaczeniu warstwa materiału włóknistego oznacza arkusz cienkiego, zasadniczo przylegającego materiału, zawierający dwie zasadniczo równoległe powierzchnie. Jakkolwiek warstwa materiału włóknistego nie musi być płaska lub gładka, powinna być ona taka, że nakłada się ją lub można ją nałożyć tak, że ułożona zasadniczo płasko i dwuwymiarowo, tworząc element o nieskończonej długości i nieskończonej szerokości. Do przykładowych warstw materiału włóknistego stosowanych w warstwowych elementach absorpcyjnych 70 należy wiele materiałów papierowych i włókninowych. Warstwy materiałów włóknistych stanowią korzystnie warstwy z materiałów absorpcyjnych, jeszcze korzystniej warstwy papierów absorpcyjnych, a najkorzystniej z bibuły. Wszystkie warstwy materiału włóknistego mogą być z tego samego materiału włóknistego, albo też mogą być z różnych materiałów włóknistych. W warstwowych elementach absorpcyjnych 70 warstwy materiału włóknistego są korzystnie zasadniczo w całości leciutko połączone w wyniku splątania włókien między stykającymi się powierzchniami sąsiadujących warstw, w międzywarstwach, w których znajdują się cząstki 75. Cząstki mogą być unieruchomione w międzyfazach na skutek tego, że są otoczone przez włókna. Można także połączyć cząstki 75 kompozycji polimerycznej z jedną lub więcej warstwami na szereg różnych sposobów. Tak np. na warstwy nanieść można natryskowo trochę kleju w celu przyklejenia cząstek do warstw. Można również nanieść klej na warstwy włókniste według określonego wzoru, takiego jak wzór spirali, co powoduje sklejenie warstw materiału włóknistego ze sobą w taki sposób, że tworzą się kieszenie, w których uwięzione zostaną cząstki. Warstwy można także połączyć z cząstkami z wykorzystaniem wiązań wodorowych natryskując warstwy mgłą wodną, dodając cząstki, sprasowując warstwy ze sobą i susząc

167 130 uzyskany element absorpcyjny. Jak to przedstawiono na fig. 5, warstwy włókniste są korzystnie pofałdowane dwoma fałdującymi powierzchniami zawierającymi pasujące do siebie geometryczne wypukłości i wklęśnięcia w kierunku osi z, w celu nadania zestawowi warstw szeregu wypukłości 90 i wklęśnięć 91 w kierunku osi z. Przykładowy proces wytwarzania takich warstwowych elementów absorpcyjnych opisany jest w wyżej przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 578068.

W innym wykonaniu warstwowe elementy absorpcyjne stanowi „woreczek zawierający rozdrobnioną, absorpcyjną kompozycję polimeryczną. Woreczek stanowi opisany wyżej warstwowy element absorpcyjny, w którym liczba warstw włóknistych wynosi dwie. Warstwy włókniste połączone są ze sobą na obwodzie tak, że tworzą dużą kieszeń w środku torebki. Cząstki kompozycji polimerycznej są zamknięte między warstwami włóknistymi w kieszeni. W związku z tym torebka jest podobna do torebeczki z herbatą w tym, że rozdrobniona, absorpcyjna kompozycja polimeryczną może swobodnie absorbować i ulegać spęcznieniu w torebce. Warstwy włókniste torebki wykonane są korzystnie z materiału włóknistego, gdyż jak wiadomo wartwy włókniste spaja się na gorąco wokół obwodu, choć oczywiście wykorzystywać można inne sposoby spajania warstw, np. stosując kleje lub wiązania ultradźwiękami.

Z uwagi na wyjątkowe właściwości absorpcyjne opisywanych rozdrobnionych, absorpcyjnych kompozycji polimerycznych, elementy absorpcyjne są szczególnie przydatne do stosowania jako rdzenie absorpcyjne w wyrobach absorpcyjnych, zwłaszcza w wyrobach absorpcyjnych jednorazowego użytku. W użytym znaczeniu określenie „wyrób absorpcyjny dotyczy wyrobów, które chłoną i przetrzymują wydzieliny ustrojowe, a w szczególności dotyczy wyrobów, które umieszcza się przy ciele użytkownika lub w jego sąsiedztwie tak, aby wchłaniał on i zatrzymywał różne · wydzieliny z organizmu. Na dodatek „wyrobami absorpcyjnymi jednorazowego użytku są te wyroby, które wyrzuca się po jednorazowym użyciu (co oznacza, że nie przewiduje się prania, regeneracji lub ponownego użycia wyrobu absorpcyjnego jako całości, choć pewne materiały lub cały wyrób absorpcyjny można przerabiać, użyć ponownie lub kompostować). Korzystne wkyonanie wyrobu absorpcyjnego, pieluszkę 20, przedstawiono na fig. 1. W użytym znaczeniu określenie „pieluszka dotyczy ubioru noszonego zazwyczaj przez dzieci lub osoby nie mogące utrzymać moczu, zakładanego wokół dolnej części korpusu użytkownika. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że wynalazek odnosi się również do innych wyrobów absorpcyjnych, takich jak majteczki dla osób nie mogących utrzymać moczu, wkładki dla osób nie mogących utrzymać moczu, spodenki treningowe, wkładki pieluszkowe, podpaski higieniczne, chusteczki jednorazowe, ręczniki papierowe itp.

Na figurze 1 przedstawiono widok z góry pieluszki 20 w stanie płaskim, nie skurczonej (to znaczy z usuniętymi wszystkimi elementami elastycznymi powodującymi kurczenie), z odciętą częścią struktury w celu wyraźniejszego pokazania budowy pieluszki 20, oraz z widoczną tą częścią pieluszki 20, którą dotyka ona użytkownika. Pieluszka 20 zawiera przednią część opasującą 22, tylną część opasującą 24, obszar kroczowy 26 oraz boki 28 określające zewnętrzne krawędzie pieluszki, przy czym krawędzie wzdłużne oznaczano liczbą 30, a krawędzie poprzeczne liczbą 32. Pieluszka zawiera ponadto oś poprzeczną oznaczoną liczbą 34 oraz oś podłużną oznaczoną liczbą 36. Pieluszka 20 zawiera korzystnie arkusz wierzchni 38 przepuszczający ciezc; arkusz spodni 40 nie przepuszczający cieczy, połączony z arkuszem wierzchnim 38; rdzeń absorpcyjny 41 (element absorpcyjny 42) umieszczony między arkuszem wierzchnim 38 i arkuszem spodnim 40; elementy sprężyste 44; oraz uszka tasiemek mocujących 46. Jakkolwiek arkusz wierzchni 38, arkusz spodni 40, rdzeń absorpcyjny 41 oraz elementy sprężyste 44 mogą być zestawione w wielu różnych, znanych postaciach, korzystna postać pieluszki jest opisana ogólnie w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 3 860003. Inne korzystne postacie pieluszek jednorazowego użytku podano w patentach St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 808 178, 4695 278 i 4 816025.

Na figurze 1 przedstawiono korzystne wykonanie pieluszki 20, w której arkusz wierzchni 38 i arkusz spodni 40 wspólnie wystają tak, że ich długość i szerokość jest większa od odpowiednich wymiarów rdzenia absorpcyjnego 41. Arkusz wierzchni 38 jest połączony z arkuszem spodnim 40 i zachodzi na niego, tak że tworzy obrzeże 28 pieluszki 20. Obrzeże 28 określa obwód lub krawędzie pieluszki 20. Na obrzeże składają się krawędzie wzdłużne 30 i krawędzie końcowe 32. Pieluszka 20 zawiera przednią i tylną część opasującą, odpowiednio 22 i 24, rozciągające się od krawędzi

167 130 końcowych 32 obrzeża pieluszki 28 w kieruku osi poprzecznej 34 pieluszki, na odległość stanowiącą korzystnie około 5% długości pieluszki 20. Części opasujące stanowią górne części pieluszki 20, które po założeniu opasują użytkownika w pasie. Obszar kroczowy 26 stanowi część pieluszki 20 między częściami opasującymi 22 i 24 i stanowi tę część pieluszki, która po założeniu umieszczona jest między nogami użytkownika i przykrywa dół jego tułowia. W związku z tym obszar kroczowy 26 stanowi zazwyczaj region przejmowania cieczy w pieluszcze 20 lub innym wyrobie absorpcyjnym jednorazowego użytku. Arkusz wierzchni 38 jest sprężysty, o miękkim odczuciu i nie drażni skóry użytkownika. Akusz wierzchni 38 jest ponadto przepuszczalny dla cieczy i umożliwia łatwe przechodzenie cieczy przez całą grubość. Odpowiedni arkusz wierzchni może być wytwarzany z szergu różnych materiałów, takich jak porowate pianki, pianki siarkowe, folie z tworzyw sztucznych zawierające otworki, włókna naturalne (np. włókna drzewne lub bawełniane), włókna syntetyczne (np. włókna poliestrowe lub polipropylenowe) lub kombinacje włókien naturalnych i syntetycznych. Korzystnie arkusz wierzchni 38 wykonany jest z materiału hydrofobowego, tak aby izolować skórę użytkownika od cieczy w rdzeniu absorpcyjnym 42. Szczególnie korzystny arkusz wierzchni 38 stanowią cięte włókna polipropylenowe o średnicy około 1,5 denier, takie jak polipropylen Hercules typ 151. W użytym znaczeniu określenie „cięte włókna dotyczy włókien o długości co najmniej około 15,9 mm.

Istnieje wiele technik produkcyjnych, które można wykorzystać do wytwarzania wierzchniego arkusza 38. Tak np. arkusz wierzchni 38 może być tkany, włókninowy, przędziony, gręplowany itp. Korzystny arkusz wierzchni jest gręplowany i spajany termicznie w sposób dobrze znany specjalistom w dziedzinie włókiennictwa. Korzystnie gramatura arkusza wierzchniego 38 wynosi od około 18 do około 25g/m², minimalna wytrzymałość na rozciąganie na sucho co najmniej około 400 g/cm w kierunku maszyny, a wytrzymałość na rozciągnaie na mokro co najmniej około 55 g/cm w kierunku poprzecznym do kierunku maszyny.

Arkusz spodni 40 jest nieprzepuszczalny dla cieczy i jest korzystnie wytwarzany z cienkiej folii z tworzywa sztucznego, choć można również stosować inne elastyczne materiały nie przepuszczające cieczy. Arkusz spodni 40 zapobiega zamoczeniu wyrobów stykających się z pieluszką 20, takich jak prześcieradło oraz bielizna, przez wydzieliny zaabsorbowane i zatrzymane przez rdzeń absorpcyjny 41. Korzystnie arkusz spodni 40 stanowi folia polietylenowa o grubości od około 0,012 mm, choć można stosować również inne elastyczne materiały nie przepuszczające cieczy. W użytym, znaczeniu określenie „elastyczny dotyczy materiałów, które są podatne i łatwo przyjmują ogólny kształt i zarysy ciała użytkownika. Arkusz spodni 40 jest korzystnie tłoczony i/lub wykończony na matowo, tak aby wyglądem bardziej przypominał tkaninę, a może także przepuszczać pary z rdzenia absorpcyjnego 41, w dalszym ciągu zapobiegając jednak przenikaniu przezeń wydzielin. Wielkość arkusza spodniego 40 uwarunkowany jest wielkością rdzenia absorpcyjnego 41 oraz dokładnym wybranym kształtem pieluszki. W korzystnym wykonaniu arkusz spodni 40 ma kształt klepsydry i wystaje poza rdzeń absorpcyjny 41 co najmniej na około 1,3 - koło 2,5 cm wokół całego obrzeża 28 pieluszki.

Arkusz wierzchni 38 i arkusz spodni 40 połączone są ze sobą w dowolny odpowiedni sposób. W użytym znaczeniu „połączone obejmuje takie rozwiązania, zgodnie z którymi arkusz wierzchni 38 jest bezpośrednio połączony z arkuszem spodnim 40 w wyniku bezpośredniego przymocowania arkusza wierzchniego 38 do arkusza spodniego 40, a także rozwiązania, zgodnie z którymi arkusz wierzchni 38 i arkusz spodni 40 nie są połączone bezpośrednio, tak że arkusz wierzchni 38 jest przymocowany do elementów pośrednich, które z kolei przymocowane są do arkusza spodniego 40. W korzystnym wykonaniu arkusz wierzchni 38 i arkusz spodni 40 są ze sobą połączone bezpośrednio na obrzeżu 28 pieluszki z wykorzystaniem środków łączących (nie pokazanych), takich jak klej lub dowolny inny znany środek łączący. Tak np. ciągłą warstwę kleju, warstwę kleju naniesionego w odpowiedni wzór, albo też zestaw odrębnych kresek lub punktów kleju zastosować można do połączenia arkusza wierzchniego 38 z arkuszem spodnim 40.

Uszka do mocowania tasiemek 46 zazwyczaj przymocowane są do tylnej części opasującej 24 pieluszki 20 i stanowią elementy mocujące utrzymujące pieluszkę na użytkowniku. Na fig. 1 przedstawiono tylko jedno uszko do mocowania tasiemki. Uszka do mocowania tasiemek 46 mogą być dowolnego znanego typu, takie jak uszka mocujące ujawnione w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 3 848 594. Takie uszka mocujące tasiemki 46 lub inne elementy mocujące pieluszkę usytuowane są zazwyczaj w sąsiedztwie rogów pieluszki 20.

167 130

Elementy sprężyste 44 usytuowane są w. sąsiedztwie obrzeża 28 pieluszki 20, korzystnie wzdłuż każdej z jej podłużnych krawędzi 30, tak że elementy sprężyste 44 wykazują tendencję do rozciągania pieluszki 20 i utrzymywania jej przy nogach użytkownika. Elementy sprężyste mogą być również usytuowane w sąsiedztwie jednego lub obydwu krawędzi końcowych 32 pieluszki 20, dzięki czemu uzyskuje się w ten sposób raczej opaskę wokół pasa niż opaski przy nogach, choć oczywiście obydwa rozwiązania mogą występować równocześnie. Tak np. odpowiednia opaska wokół pasa ujawniona jest w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4515 595. Dodatkowo, sposób i urządzenie nadające się do wytwarzania pieluszki jednorazowego użytku z elastycznie ściągającymi elementami sprężystymi opisane są w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4081 301.

Elementy sprężyste 44 przymocowane są do pieluszki 20 w stanie umożliwiającym sprężysty skurcz, tak że w zwykłym, nie obciążonym stanie elementy sprężyste 44 skutecznie powodują skurcz lub schodzenie się pieluszki 20. Elementy sprężyste 44 mogą być przymocowane w stanie umożliwiającym sprężysty skurcz na co najmniej dwa sposoby. Tak np. elementy sprężyste 44 można rozciągać i przymocować wtedy, gdy pieluszka 20 jest w stanie bez obciążeń. Alternatywnie wywołać można skurcz pieluszki 20, np. poprzez jej złożenie i elementy sprężyste 44 można przytwierdzić i połączyć z pieluszką, przy czym elementy sprężyste 44 znajdować się powinny w stanie poluzowanym, nie rozciągniętym. W wykonaniu przedstawionym na fig. 1 elementy sprężyste 44 rozciągają się zasadniczo na całej długości pieluszki 20 w obszarze kroczowym 26. Alternatywnie elementy elastyczne 44 mogą rozciągać się na całej długości pieluszki 20, albo mieć inną długość, wystarczającą do zapewnienia elastycznie kurczącej się linii. Długość elementów sprężystych 44 uwarunkowana jest kształtem pieluszki. Elementy sprężyste 44 mogą przyjmować wiele różnych kształtów. Tak np. szerokość elementów sprężystych 44 może wynosić od około 0,25 mm do około 25 mm lub więcej; elementy sprężyste 44 mogą zawierać pojedyncze pasmo sprężystego materiału, albo też mogą zawierać szereg równoległych lub nierównoległych pasm spężystego materiału; elementy sprężyste mogą być ponadto prostokątne lub krzywoliniowe. Mogą być także przymocowane do pieluszki na wiele różnych znanych sposobów. Tak np. mogą być przymocowane .za pomocą uttradźwięków, przytwierdzone na ciepło pod ciśnieniem do pieluszki 20, z umocowaniami tworzącymi różne wzory, albo też mogą być po prostu przyklejone do pielsuzki 20.

Rdzeń abosprcyjny 41 pieluszki 20 znajduje się między arkuszem wierzchnim 38 i arkuszem spodnim 40. Rdzeń absorpcyjny 41 może być wytwarzany w wielu różnych rozmiarach i kształtach (np. w kształcie prostokąta, klepsydry, asymetrycznym itp.) i może być wykonany z wielu różnych materiałów. Całkowita pojemność absoprcyjna rdzenia absorpcyjnego 41 powinna jednak odpowiadać projektowanemu obciążeniu cieczą dla przewidywanego stosowania rdzenia absorpcyjnego lub pieluszki. Ponadto wielkość i pojemność absoprcyjna rdzenia absorpcyjnego 41 może zmieniać się, tak aby dopasować ją do użytkownika, od dziecka do osoby dorosłej. Rdzeń absorpcyjny 41 korzystnie zawiera elementy absorpcyjne, które zawierają mieszaninę materiału włóknistego i określonych ilości cząstek rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej, zawierającej agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek. W korzystnym wykonaniu pieluszka 20 zawiera rdzeń abosprcyjny 41 w kształcie zmodyfikowanej klepsydry. Rdzeń abosorpcyjny 41 stanowi korzystnie element absorpcyjny 42 stanowiący taśmę lub wkładkę zawierającą filc powietrzny, włókna ścieru drzewnego oraz rozdrobnioną, absoprcyjną kompozycję polimeryczną. Rdzenie absorpcyjne mogą rówież zawierać wyłącznie rozdrobnione, absoprcyjne kompozycje polimeryczne, kombinację warstw zawierających kompozycje polimeryczne (w tym również opisane laminaty) lub dowolne inne znane układy rdzeni absoprcyjnych. Przykłady odpowiednich układów rdzeni absorpcyjnych opisane są np. w patencie St. Zjedn. Ameryki nr nr 3 670731, 3 669114, 3 888 257, 3901231, 4102 340 i 4 500315.

Przykładowe wykonanie rdzenia absorpcyjnego 41 stanowi taśma zawierająca hydrofitowy materiał włóknisty oraz rozdrobnioną, absoprcyjną kompozycję polimeryczną, taką jak element absorpcyjny opisany w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 610 678. Inne wykonanie rdzenia absorpcyjnego 41 stanowi dwuwarstwowy rdzeń absorpcyjny o korzystnym kształcie takim jak opisany ogólnie w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 673 402, przy czym rdzeń ten zawiera asymetrycznie uksztłatowane warstwy, górną i dolną. Szczególnie korzystne wykonanie rdzenia absorpcyjnego 41

167 130 opisane jest w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 834 735, opisującym elementy absorpcyjne zawierające strefę zatrzymywania oraz strefę przejmowania o mniejszej średniej gęstości i mniejszym średnim ciężarze jednostkowym niż w strefie zatrzymywania, dzięki czemu strefa przejmowania może skutecznie i wystarczająco szybko przejmować wydalaną ciecz.

Na figurze 4 przedstawiono rzut perspektywiczny korzystnego wykonania rdzenia absorpcyjnego 41 (elementy absorpcyjnego 42), opisanego w wyżej przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 834 735. Jak to pokazano na fig. 4 element absoprcyjny 42 zawiera część tylną 48 i część przednią 50. Jak to przedstawiono, część przednia 50 zawiera obszar końcowy 52 oraz obszar osadzania 54. Obszar osadzania 54 obejmuje strefę przejmowania 56 (zaznaczoną liniami przerywanymi) oraz strefę zatrzymywania 58. Część przednia 50 jest ponadto podzielona w poprzek na 3 obszary, obejmujące dwa poprzecznie rozmieszczone obszary stanowiące uszy, odpowiednio 60 i 62, oraz obszar środkowy 64. Element absorpcyjny 42 zawiera ponadto oś poprzeczną oznaczoną liczbą 66 oraz oś podłużną oznaczoną liczbą 68. Element absoprcyjny 42 zawiera część tylną 48 oraz część przednią 50 sąsiadującą z częścią tylną 48. Część tylna 48 oraz część przednia 50 elementu absoprcyjnego 42 rozciągają się odpowiednio od krawędzi końcowych 67 elementu absorpcyjnego 42 w kierunku osi poprzecznej 66, przy czym część przednia 50 rozciąga się na długość stanowiącą od około połowy do około 3/4, a korzystnie do okło 2/3 długości elementu absorpcyjnego 42. Część przednia 50 jest korzystnie dłuższa od połowy całkowitej długości elementu absorpcyjnego 42, tak że będzie ona obejmować cały obszar typowej strefy osadzania elementu absorpcyjnego 42, gdy zostanie on umieszczony w pieluszcze lub innym wyrobie absorpcyjnym. Część przednia 50 zawiera obszar końcowy 52 oraz obszar osadzania 54. Obszar końcowy 52 stanowi ten fragment części przedniej 50, która rozciąga się od odpowiedniej krawędzi końcowej 70 elementu absorpcyjnego 42 w kierunku osi przecznej 66 na odległość stanowiącą od około 2% do około 10% korzystnie okoł 5% długości elementu absorpcyjnego 42. Obszar osadzania 54 obejmuje ten fragment części przedniej 50, która sąsiaduje z obszarem końcowym 52 i częścią tylną 48 i usytuowana jest między nimi, tak że stanowi obszar typowego osadzania cieczy elementu absorpcyjnego 42. Część przednia 50 obejmuje ponadto dwa usystuowane poprzecznie obszary stanowiące uszy, odpowiednio 60 i 62, oraz obszar środkowy 64 znajdujący się między obszarami stanowiącymi uszy, 60 i 62. Obszary stanowiące uszy, 60 i 62, stanowią te fragmenty, które zazwyczaj rozciągają się od krawędzi wzdłużnych 30 obrzeża 28 w kierunku osi podłużnej na odległość stanowiącą, od około 1/10 do około 1/3 szerokości elementu absorpcyjnego. Tak więc obszary stanowiące uszy, 60 i 62, stanowią te części, które obejmują boki pasa i korpusu użytkownika, podczas gdy obszar środkowy 64 obejmuje część środkową pasa i korpusu użytkownika. W związku z tym obszar środkowy 64 określa poprzeczny rejon typowy dla przejmowania cieczy.

Obszar osadzania 54 obejmuje strefę przejmowania 56 i strefę zatrzymywania 58, przy czym może do niego swobodnie przedostawać się ciecz z co najmniej części przekroju strefy przejmowania 56. Strefa przejmowania 56 stanowi część obszaru osadzania 54 oznaczone na fig. 4 liniami przerywanymi. Strefa zatrzymywania 58 obejmuje zazwyczaj resztę obszaru osadzania 54, a jeszcze korzystniej resztę elementu absorpcyjnego 42. Strefa zatrzymywania 58 stanowi co najmniej część obszaru osadzania 54 o względnie dużej kapilarności (dużej gęstości i dużej masie jednostkowej). Podstawowe zadania strefy zatrzymywania 58, to wchłanianie wydalanych cieczy, które albo osadzają się bezpośrednio w strefie zatrzymywania 58 pod wpływem gradientu sił kapilarnych, powstającego między strefą przejmowania 56 i strefą zatrzymywania 58 oraz zatrzymywanie tych cieczy pod ciśnieniem występującym pod wpływem ruchów użytkownika. Korzystnie strefę zatrzymywnia 58 stanowi zasadniczo struktura ujawniona w wyżej przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 610678 oraz dolna warstwa zatrzymująca płyn, opisana w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 673 402, choć oczywiście można rówież stosować inne struktury o dużej kapilarności. Strefa zatrzymywania 58 jest korzystnie strefą o względnie wysokiej gęstości i wysokim ciężarze jednostkowym w porównaniu ze strefą przejmowania 56. Wartości gęstości i ciężaru jednostkowego strefy zatrzymywania 58 uwzględnia ciężar cząstek kompozycji polimerycznej, tak że warstości gęstości i ciężaru jednostkowego będą zmieniać się w zależności od ilości cząstek rozproszonych w elemencie absorpcyjnym 42.

Jakkolwiek strefa zatrzymywania 58 może przejmować różne wielkości i kształty, to korzystne jest, jeśli strefa zatrzymywania 58 stanowi część co najmniej obszaru osadzania 54, w której nie znajduje się strefa przejmowania 56. (Oznacza to, że cały obszar osadzania 54 obejmuje strefa

167 130 zatrzymywania 58 z wyjątkiem strefy przejmowania 56). Jakkolwiek część tylna 48 i obszar końcowy 52 nie muszą zawierać stref zatrzymywania, to w szczególnie korzystnych wykonaniach elementu abszprcyinegz 42, takich jakie pokazano na fig. 2, 3 i 4, cały element absorpcyjny 42 z wyjątkiem strefy przejmowania 56 stanowi jedna lub więcej stref zatrzymywania 58. Ponadto, jakkolwiek strefa zatrzymywania 58 nie musi na całym przekroju otaczać strefy przejmowania 56 (dzięki czemu występuje wówczas swobodny przepływ ciecz w poprzek z co najmniej części strefy przejmowania 56), w korzystnych wykonaniach strefa zatrzymywania 58 otacza na całym przekroju strefę przejmowania 56, dzięki czemu w pełni wykorzystuje się różnicę w kapilarności między nimi.

Strefa przejmowania 56 wykazuje korzystnie mniejszą kapilarność i w związku z tym ma korzystnie mniejszą średnią gęstość i mniejszy średni ciężar jednostkowy niż strefa zatrzymywania 58. Strefa przejmowania 56 służy do szybkiego zbierania i czasowego zatrzymywania wydalonych cieczy. W związku z tym, że ciecze takie wydalane są zazwyczaj w postaci wytrysków, strefa przejmowania 56 musi być zdolna do szybkiego przejmow^a i przekazywania cieczy na zasadzie knota z punktu zetknięcia z cieczą do innych części elementu absoprcyjnego 42.

Jakkolwiek części strefy przejmowania 56 mogą być usytuowane w części tylnej 48 elementu absorpcyjnego 42, korzystnie strefa przejmowania 56 znajduje się w przedniej części 50 elementu absorpcyjnego 42, tak że strefa przejmownaia 56 usytuowana jest w typowym obszarze osadzania cieczy, to znaczy w obszarze osadzania 54. W zwiząku z tym strefa przejmowania 56 usytuowana jest w sąsiedztwie punktu wydalania cieczy, tak aby mogła szybko przejąć te ciecze w ich strefie kontaktowej. Usytuowanie zasadniczo z przodu strefy przejmowania 56 można określić podając procent górnej powierzchni strefy przejmowania 56 znajdującej się z przodu przed kontkretnymi punktami wzdłuż długości elementu absorpcyjnego 42. Jakkolwiek usytuowanie strefy przejmowania 56 można alternatywnie określić w odniesieniu do objętości strefy przejmowania występującej przed konkretnymi punktami, stwierdzono jednak, że definiowane w odniesieniu do górnej powierzchni strefy przejmowania 56 jest właściwsze, gdyż górna powierzchnia rzeczywiście określa początkową powierzchnię zdolną do przejmowania cieczy. Na dodatek, w związku z tym, że grubość elementu absorpcyjnego 42 jest korzystnie jednorodna w obszarze osadzania 54, a przekrój strefy przejmowania 56 jest zasadniczo prostokątny, w korzystnym wykonaniu definiowanie w odniesieniu do górnej powierzchni jest równoważne definiowaniu w odniesieniu do objętości. W związku z tym usytuowanie strefy przejmowania 56 będzie podawane w opisie w odniesieniu do jej górnej powierzchni. (To znaczy będzie to procent górnej ozweirzchai, który stanowi strefa przejmowania usystuowana w danym obszarze).

I tak według wynalazku co najmniej część strefy przejmowania 56 musi znajdować się w obszarze osadzania 54, z tym, że pozostała część może znajdować w innych częściach elementu absorpcyjnego 42, w tym w części tylnej 52 oraz w obszarach końcowych 52. (Zrozumiałe jest, że jeśli wykorzystuje się szereg stref przejmowania, co najmniej część jednej ze stref przejmowania musi znajdować się w obszarze osadzania 54). Jednakże strefa przejmowania 56 jest korzystnie usytuowana względem elementu absorpcyjnego 42 tak, że górna powierzchnia strefy przejmowania 56 znajduje się w całości w przedniej części 50 elementu absorpcyjnego 42. Jeszcze korzystniej strefa przejmowania 56 usjuzoana jest względem elementu absorpcyjnego 42 tak, że górna powierzchnia strefy przejmowania 56 znajduje się w całości w obszarze osadzania 54 elementu absorpcyjnego 42. A jeszcze korzystniej co najmniej 30% górnej powierzchni strefy przejmowania 56 znajduje się w przedniej połówce przedniej części (stanowiącej w przybliżeniu przednią 1/3 całego elementu absorpcyjnego 42) elementu abszprcyjaego 42. Strefa przejmowania 56 może mieć dowolny kształt odpowiadający wymaganiom dotyczącym chłonności elementu abszprcyinego 42 lub pieluszki 20, w tym np. kształt kołowy, prostokątny, trójkątny, traoezzidalny, podłużny, kształt klepsydry, lejkowaty, kształt kości dla psa, kształt lisi lub zwnlny. Korzystne są takie kształty strefy przejmowania 56, które powodują zwiększenie obwodu międzyfazy pomiędzy strefa przejmowania 56 i strefę zatrzymywania 58, tak aby w pełni została wykorzystana względna różnica w knpilnraości między tymi strefami. W wykonaniu pokazanym na fig. 1-4, strefa przejmowania ma kształt zwnlay, a jej górna powierzchnia wynosi około 45 cm².

Aby utrzymać pewien minimalny poziom chłonności w przedniej części 50 elementu absorpcyjnego 42, górna powierzchnia lub objętość strefy zatrąymywnain musi stanowić pewną minimalną część górnej powierzchni lub objętości części przedniej 50. Stwierdzono w związku z tym, że

167 130 strefa przejmowania 56 korzystnie powinna stanowić mniej niż całość górnej powierzchni i/lub objętości przedniej części 50 elementu absoprcyjnego 42. (W związku z tym, że w korzystnym wykonaniu strefa przejmowania 56 ma zasadniczo jednorodną grubość i przekrój, w definicji objętość stosować można wymiennie z górną powierzchnią). Górna powierzchnia części strefy przejmowania 56 znajdującej się w przedniej części 50 elementu absorpcyjnego 42 korzystnie stanowi mniej niż około 50% górnej powierzchni części przedniej 50. Jeszcze korzystniej górna powierzchnia części strefy przejmowania 56 stanowi mniej niż koło 35% górnej powierzchni części przedniej 50 elementu absorpcyjnego 42, a szczególnie korzystnie mniej niż około 20%. Na dodatek górna powierzchnia strefy przejmowania 56 korzystnie stanowi mniej niż około 50% górnej powierzchni obszaru osadzania, jeszcze korzystniej mniej niż około 35%, a najkorzystniej mniej niż około 20%. Strefa przejmowania 56 może mieć także szereg różnych przekrojów lub kształtów, w tym również takich, że powierzchnie części strefy przejmowania 56 są mniejsze lub większe od jej powierzchni górnej. (Oznacza to, że strefa przejmowania 56 jest mniejsza lub szersza poniżej górnej powierzchni elementu absoprcyjnego 42). Tak np. strefa przejmowania 56 może być w przekroju stożkowe, trapezoidalne, w kształcie litery T lub prostokątna. Jak to pokazano na fig. 2 i 3, strefa przejmowania 56 ma korzystnie przekrój prostokątny, co zapewnia jej równomierność.

Na dodatek strefa przejmowania 56 nie musi grubością odpowiadać elementowi absorpcyjnemu 42, gdyż może rozciągać się jedynie na części jego grubości. Strefa przejmowania 56 może mieć również inną grubość niż otaczająca ją poprzecznie strefa zatrzymywania 58. Jednakże w korzystnym wykonaniu pokazanym na fig. 2 i 3 strefa przejmowania 56 korzystnie rozciąga się na całą grubość elementu absorpcyjnego 42 i ma grubość równą grubości otaczającej ją strefy zatrzymywania 58 w obszarze osadzania 54. Jakkolwiek strefa przejmowania 56 może być w kierunku poprzecznym usystuowana w dowolnym miejscu wzdłuż elementu absorpcyjnego 42 stwierdzono, że strefa przejmowania 56 działa najskuteczniej, gdy jest poprzecznie centrowana w części przedniej 50 lub w obszarze osadzania 54 elementu absorpcyjnego 42. I tak środek strefy przejmowania 56 znajduje się korzystnie w pobliżu osi wzdłużnej 68 elementu absorpcyjnego 42. Jeszcze korzystniej strefa przejmowania 56 jest poprzecznie usytuowana jedynie w obszarze środkowym 64 części przedniej 50 lub w obszarze osadzania elementu absorpcyjnego 42, tak że żadna część strefy przejmowania 56 nie znajduje się w obszarach stanowiących uszy, 60 i 62.

Taki element absorpcyjny 42 korzystnie wytwarza się nawarstwiając powietrznie wstępniak elementu absorpcyjnego o odpowiedniej grubości, a następnie kalandrując element absorpcyjny 42 przy ustalonej szczelinie między walcami kalandra, w celu osiągnięcia zagęszczenia elementu absorpcyjnego 42. Profilowany na grubość element absorpcyjny 42 zawiera początkowo obszary o większym ciężarze jednostkowym, które określają strefę zatrzymywania 58 oraz o mniejszym ciężarze jednostkowym, które określają strefę przejmowania 56. Element absorpcyjny 42 kalandruje się następnie, korzystnie do' uzyskania co najmniej jednorodnej grubości w obszarze osadzania. W ten sposób tworzy się strefa przejmowania 56 o mniejszej średniej gęstości i mniejszym średnim ciężarze jednostkowym w porównaniu ze strefą zatrzymywania 58 o większej średniej gęstości i większym średnim ciężarze jednostkowym. Dodatkowo rozdrobnioną, absorpcyjną kompozycję polimeryczną wprowadza się do strumienia powietrza zawierającego włókna przed osadzeniem ich na wstępniaku, tak aby uzyskać równomierne rozprowadzenie kompozycji polimerycznej we stępnie uformowanym elemencie absorpcyjnym 42.

Na figurach 6 i7 pokazano kolejne wykonanie rdzenia absorpcyjnego. Absorbentowa strefa przejmowania 674 usytuowana jest nad elementem absorpcyjnym 642, tak że powstaje dwuwarstwowy rdzeń absorpcyjny. Przykład podobnego dwuwarstwowego rdzenia absorpcyjnego opisany jest dokładniej w wyżej przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 673 402.

Taka absorbentowa warstwa przejmująca 674 służy do szybkiego zebrania i chwilowego przetrzymywania wydalanych cieczy oraz do przekazywania cieczy na zasadzie knota z punktu początkowego zetknięcia do innych części absorbentowej warstwy przejmującej 674. W związku z tym, że podstawowym zadaniem absorbentowej warstwy przejmującej 674 jest przejmowanie cieczy przechodzących przez arkusz wierzchni 38 i transport tych cieczy do innych obszarów absorbentowej warstwy przejmującej 674 oraz na koniec na element absorpcyjny 642, absorbentowa warstwa przejmująca 674 może zasadniczo nie zawierać kompozycji polimerycznej. Absorbentowa warstwa przejmująca 674 korzystnie zawiera zasadniczo hydrofilowy materiał włóknisty.

167 130

Alternatywnie absorbentowa warstwa przejmująca 674 może zawierać określone ilości kompozycji polimerycznej. I tak np. absorbentowa warstwa przejmująca 674 może zawierać do około 50% wag. kompozycji polimer^ycznej. W najkorzystniejszych wykonaniach absorbentowych rdzeń przejmujący zawiera od około 0 do około 8% wag. kompozycji polimerycznej. W alternatywnych korzystnych wykonaniach absorbentowa warstwa przejmująca 674 zawiera chemicznie usztywnione włókna celulozowe, opisane uprzednio.

Absorbentowa warstwa przejmująca 674 w postaci nie złożonej może mieć dowolny odpowiedni kształt, np. może być prostokątna, owalna, podłużna, asymetryczna lub w kształcie klepsydry. Kształt absorbentowej warstwy przejmującej 674 może być uwarunkowany ogólnym kształtem uzyskiwanej pieluszki 20. W korzystnych wykonaniach wynalazku pokazanych na fig. 6 absorbentowa warstwa przejmująca może być w kształcie klepsydry.

Element absorpcyjny 642 według wynalazku nie musi mieć takiego samego kształtu jak absorbentowa warstwa przejmująca 674, tak że górna powierzchnia może być zasadniczo mniejsza lub większa od górnej powierzchni absorbentowej warstwy przejmującej 674. Jak to pokazano na fig. 6, element absorpcyjny 642 jest mniejszy niż absorbentowa warstwa przejmująca 674, przy czym stosunek jego górnej powierzchni do górnej powierzchni absorbentowej warstwy przejmującej 674 wynosi od około 0,25 do około 1,0. Jeszcze korzystniej stosunek górnej powierzchni elementu absorpcyjnego 642 do górnej powierzchni absorbentowej warstwy przejmującej 674 wynosi od około 0,25 do około 0,75, a najkorzystniej od około 0,3 do około 0,5. W alternatywnym wykonaniu absorbentowa warstwa przejmująca 674 jest mniejsza niż element absorpcyjny 642, tak że stosunek jej górnej pwierzchni do górnej powierzchni elementu absorpcyjnego wynosi od około · 0,25 do około 1,0, a jeszcze korzystniej do około 0,3 do około 0,95. W takim alternatywnym wykonaniu absorbentową warstwę przejmującą 674 stanowią korzystnie chemicznie usztywnione włókna celulozowe. Element absorpcyjny 642 jest korzystnie odpowiednio ustuowany względem arkusza spodniego 40 i/lub absorbentowej warstwy przejmującej 674 w pieluszce lub innym wyrobie absorpcyjnym. W szczególności element absorpcyjny 642 znajduje się zasadniczo w przedniej części pieluszki, tak że kompozycja polimeryczna jest usytuowana w ten sposób, że najskuteczniej przejmuje z absorbentowej warstwy przejmującej 674 i zatrzymuje wydalony płyn.

Usytuowanie z przodu strefy przejmowania 56 można określić podając procent całkowitej kompozycji polimerycznej, znajdującej się z przodu przed konkretnymi punktami wzdłuż długości pieluszki lub innego wyrobu absorpcyjnego. I tak element absorpcyjny 642 ustuowany jest względem arkusza spodniego i/lub absorbentowej warstwy przejmującej 674 tak, że (1) co najmniej około 75% całości kompozycji polimerycznej w elemencie absorpcyjnym 642 znajduje się w przednich 2/3 pieluszki lub innego wyrobu absorpcyjnego, oraz (2) co najmniej około 55% całości kompozycji polimerycznej w elemencie absorpcyjnym 642 znajduje się w przedniej połowie pieluszki lub innego wyrobu absorpcyjnego. Jeszcze korzystniej element absorpcyjny 642 usytuowany jest względem arkusza spodniego 38 i/lub absorbentowej warstwy przejmującej 674 tak, że co najmniej około 90% całości kompozycji polimerycznej w elemencie absorpcyjnym 642 znajduje się w przednich 2/3 oraz co najmniej około 60% całości kompozycji polimerycznej znajduje się w przedniej połowie pieluszki lub innego wyrobu absorpcyjnego. „Części pieluszki lub innego wyrobu absorpcyjnego określać można w odniesieniu do górnej powierzchni nie zwiniętej pieluszki 20 lub wyrobu absorpcyjnego występującej przed określonym punktem na linii określającej długość pieluszki 20 lub wyrobu absorpcyjnego. Element absorpcyjny 642 dwuwarstowego rdzenia absorpcyjnego może mieć dowolny kształt zapewniający wygodne dopasowanie, taki jak np. kształt okrągły, prostokątny, trapezoidalny, podłużny, kształt klepsydry, kształt kości dla psa lub owalny. W razie potrzeby element absorpcyjny 642 może być owinięty warstwą kopertową o wysokiej wytrzymałości na mokro, np. z bibuły lub syntetycznego materiału o drobnych porach (takiego jak włóknina), aby zmniejszyć prawdopodobieństwo migracji cząstek kompozycji polimerycznej z elementu absorpcyjnego 642. Innym zadaniem takiej warstwy owijającej może być pożądane zwiększenie integralności dwuwarstwowego rdzenia absorpcyjnego przy jego używaniu. Warstwa ta może być po prostu przyklejona do elementu absorpcyjnego 642. Odpowiednim sposobem przeprowadzenia takiej operacji klejenia jest natryskiwanie kleju opisane w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 573 986.

167 130

W korzystnych wykonaniach pokazanych na fig. 6 element absorpcyjny 642 dwuwarstwowej warstwy absorpcyjnej jest podłużny. W szczególnie korzystnych wykonaniach stosuje się podłużny element absorpcyjny 642 owinięty natryskowo klejoną bibułą.

Na figurze 8 pokazano inne wykonanie rdzenia absorpcyjnego zawierającego element absorpcyjny 842, który ma kształt asymetryczny (co oznacza, że element absorpcyjny jest niesymetryczny względem osi poprzecznej). Na dodatek gęstość i ciężar jednostkowy obszarów stanowiących uszy, 860 i 862, oraz części tylnej 848, są inne niż w strefie zatrzymywania 858 ustuowanym w obszarze środkowym 864, co wynika ze sposobu wytwarzania elementu absorpcyjnego 842. Ciężar jednostkowy obszarów stanowiących uszy, 860 i 862, oraz części tylnej 848 jest korzystnie mniejszy niż ciężar jednostkowy strefy zatrzymywania 858 w obszarze środkowym 864, gdyż w takim wykonaniu zwiększenie ilości materiału nie przyniosłoby żadnych korzyści w zapobieganiu przed przeciekami, a można w ten sposób zmniejszyć koszt elementu absorpcyjnego 842. Element absorpcyjny 842 kalandruje się do uzyskania jednorodnej grubości; następnie kalandruje się strefę zatrzymywania 858 obszaru środkowego 864, o większym średnim ciężarze jednostkowym niż w przypadku części tylnej 848 oraz obszarów stanowiących uszy, 860 i 862. (Należy zdawać sobie sprawę, że alternatywnie część tylna 848 oraz obszary stanowiące uszy, 860 i 862, mogą być kalandrowane do uzyskania grubości mniejszej niż w przypadku obszaru środkowego 864, tak że mają one w przybliżeniu taki sam lub większy ciężar jednostkowy niż strefa zatrzymywania 858). Ponadto, jak to pokazano na fig. 8, część tylna 848 zawiera korzystnie uszy, choć nie muszą one występować. Strefa przejmowania 856 elementu absorpcyjnego 642 ma kształt lejkowaty. Na kształt lejkowaty składa się zasadniczo część trójkąta 884 w kombinacji z częścią trzonową lub prostokątną 886. Część trójkątna 884 szczególnie skutecznie chłonie ciecze wydalone przez użytkownika płci męskiej, podczas gdy część trzonowa 886 działa skutecznie w przypadku użytkownika płci żeńskiej. Aby zapobiec zamykaniu się części trzonowej 884 strefy przejmowania 856 w czasie wytwarzania lub użytkownia, część trzonowa 884 powinna mieć określoną minimalną szerokość, wynoszącą korzystnie co najmniej około 9,525 mm w przypadku korzystnie stosowanych materiałów włóknistych. Kształt strefy przejmowania 856 może także zmieniać się w zależności od płci przewidywanego użytkownika, ta że w przypadku osobnika płci męskiej może obejmować jedynie część trójkątną 884.

Na figurze 9 pokazano kolejne wykonanie według wynalazku, zgodnie z którym rdzeń absorpcyjny może zawierać element absorpcyjny 942 obeemujący nawarstwioną matrycę materiału włóknistego oraz mieszaninę materiału włóknistego i cząstek 900 kompozycji polimerycznej. W związku z tym element absorpcyjny 942 zawiera strefę zatrzymywania 958 (oznaczoną liniami przerywanymi) oraz strefę pyłową 902 (warstwę przejmowania/rozdziału). Strefa zatrzymywania 958 znajduje się korzystnie tylko w przedniej części 850 elementu absorpcyjnego 942, tak że część tylna 48 nie zawiera strefy zatrzymywania 958 (to znaczy część tylna 48 nie zawiera mieszaniny materiału włóknistego i kompozycji polimerycznej). Taki układ zarówno zmniejsza koszty materiałowe jak i korzystnie wpływa na zapobieganie przeciekaniu na końcu elementu absorpcyjnego 942. Na dodatek strefa zatrzymywania 958 oraz strefa przejmowania 956 nie stanowią całkowitej grubości elementu absorpcyjnego 942, ale stanowią jedynie część (korzystnie od około 25% do około 95%, a jeszcze korzystniej od około 75% do około 95%) całkowitej grubości elementu absorpcyjnego 942. Tak więc warstwa pyłowa 902 jest korzystnie względnie cieńsza niż strefa przejmowania 956 oraz strefa zatrzymywania 958 elementu absorpcyjnego 942 i stanowi co najmniej część grubości elementu absorpcyjnego 942 nie obejmującej strefy przejmowania 956 i strefy zatrzymywania 958; jeszcze korzystniej warstwa proszkowa 902 stanowi również część tylnej części 48 elementu absorpcyjnego. W przedstawionym wykonaniu zarówno strefa przejmowania 956 jak i warstwa pyłowa 902 korzystnie wykonane są zasadniczo z hydrofitowego materiału włóknistego, w którym rozproszona jest niewielka ilości (od około 0 do około 2%) kompozycji polimerycznej. Strefa przejmowania 956 oraz warstwa pyłowa 902 wykonane są ponadto z tych samych materiałów i mają taką samą gęstość i ciężar jednostkowy, tak że element absorpcyjny 942 zawiera zasadniczo całą strefę przejmowania otaczającą strefę zatrzymywania.

Płyny ustrojowe, które wsiąkają w strefę przejmowania 956, będą szybko przedostawać się do elementu absorpcyjnego 942, skąd będą odta2nsportowywane do strefy zatrzymywania w wyniku gradientu kapilarnego między strefą zatrzymywania 958 i strefą przejmowania 956, albo zasysane

167 130 lub przemieszczane pod wpływem sił ciężkości do warstwy pyłowej 902, dzięki czemu ciecze będą szybko oatraasportowywaae w wyniku zasysania z punktu początkowego kontaktu w strefie przejmowania 956 do innych części warstwy pyłowej 902, skąd w wyniku różnicy w kapilarności między wastwę pyłową 902 i strefą zatrzymywania 958 ciecz będzie transportowana do strefy zatrzymywania 958. W związku z tym między strefą zatrzymywania 958 i innymi częściami elementu absorpcyjnego 942 występuje większa przestrzeń z gradientem kapilarności, dzięki czemu skuteczniej mogą być wykorzystane inne części elementu absorpcyjnego 942 takie jak strefa zatrzymywania 958 oraz, w szczególności, cząstki 900 kompozycji polimerycznej. W związku z tym, jakkolwiek strefa przejmowania 956 i warstwa pyłowa 902 mogą mieć różne właściwości i różną budowę, jako że wykonane są z różnych materiałów, mają różne gęstości, albo też jedna z tych części zawiera rozproszone cząstki kompozycji polimerycznej, to korzystne jest, jeśli strefa przejmowania 956 i warstwa pyłowa 902 zawierały taki sam materiał, miały tą samą gęstość, a zwłaszcza aby nie zawierały cząstek kompozycji polimerycznej, tak aby cieze mogły być szybko zasysane do elementu absorpcyjnego 942 i poprzez ten element. Element absorpcyjny 942 według tego wykonania wytwarza się korzystnie metodami i z wykorzystaniem urządzenia ujawnionego w patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4 888 2311 tak element absorpcyjny 942 korzystnie wytwarza się nawarstwiając powietrznie warstwę samego materiału włóknistego na profilowany wstępniak elementu absorpcyjnego, uzyskując części, które będą stanowić warstwę pyłową 902 oraz strefę przejmowania 956. Następnie na warstwę pyłową nawarstwia się powietrznie warstwę zatrzymywania 956 i element absorpcyjny kalandruje się do uzyskania jednolitej grubości.

Na figurze 10 pokazano jeszcze inne wykonanie pieluszki według wynalazku, w którym element absorpcyjny 942 z fig. 9 jest zamknięty między arkuszem wierzchnim 1002 i arkuszem spodnim 1004, tak że uzyskuje się pieluszkę jednorazowego użytku 1000. Element absorpcyjny 942 jest korzystnie usytuowany tak, że warstwa pyłowa 902 znajduje się w sąsiedztwie arkusza spodniego 1004, dzięki czemu element absorpcyjny 942 może funkcjonować w sposób opisany powyżej. Jakkolwiek nie jest to korzystne, w sąsiedztwie arkusza spodniego 1004 alternatywnie może znajdować się strefa zatrzymywania 958, tak że warstwa pyłowa 902 działa jako warstwa rozprowadzająca/przejmująca płyn, a strefa zatrzymująca 958 działa jako dolna warstwa zatrzymująca płyn, jak to jest w przypadku struktury opisanej w wyżej przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4673402.

Na figurze 11 pokazano kolejne inne wykonanie według wynalazku, zgodnie z którym strefa przejmowania 1156 (zaznaczona liniami przerywanymi) ma „kształt lisi. (Nazywany tak, gdyż przypomina on profil czołowy głowy lisa). Jak to przdstawiono uprzednio, stwierdzono, iż trójkątna strefa przejmowania jest szczególnie skuteczna w przypadku użytkowników płci męskiej. Jednakże taka strefa przejmowania nie spełnia dobrze swej roli w przypadku użytkowników płci żeńskiej. Stwierdzono, że optymalny kształt strefy przejmowania dla użytkowników płci żeńskiej stanowi kształt lisi pokazany na fig. 11. Kształt lisi zwiększa długość obwodu międzyfazowego pomiędzy strefą przejmowania 1156 i strefą zatrzymywania 1158. Na dodatek kształt lisi znajduje się dalej od przedniego końca elementu absorpcyjnego 1142 niż trójkątna strefa przejmowania stosowana w przypadku użytkowników płci męskiej, tak że może znajdować się najbliżej punktu wydalania, z uwagi na różnice aantomiczae między użytkownikami płci męskiej i żeńskiej. W związku z tym strefa przejmowania 1156 ułatwia rozprowadzanie płynu w przypadku użytkowników żeńskich.

Jeszcze inne wykonania powyższych elementów absorpcyjnych obejmuje zmienianie wielkości porów we włóknach bez konieczności zmieniania gęstości włókien, aby uzyskać strefę przejmowania i strefę zatrzymywania. Tak np. z powodzeniem zastosować można krótkie włókna ze spulchnionego drewna drzew liściastych zastępując w strefie zatrzymywania co najmniej około 50%, a korzystnie od około 80 do 100 włókna z drewna drzew iglastych włóknem ze spulchnionego drewna drzew liściastych o w przybliżeniu takiej samej gęstości jak włókna ze spulchionego drewna drzew iglastych o mniejszej gęstości. Uzyskać to można, gdyż spulchnione drewno z drzew liściastych zawiera mniejsze pory niż spulchnione drewno z drzew iglastych. W efekcie w dalszym ciągu uzyska się różnicę w kapilarności, zgodną z zakresem wynalazku, nawet mimo iż gęstości obydwu stref będą takie same. I tak np. uzyskać można element absorpcyjny stosując przede wszystkim ścier

167 130 drewna z drzew iglastych o drobnej strukturze porów w celu wyodrębnienia strefy przejmowania oraz przede wszystkim cier drewna drzew liściastych w celu wyodrębnienia strefy zatrzymywania.

Przy użytkowaniu pieluszkę 20 zakłada się użytkownikowi umieszczając tylną część opasującą 24 pod plecami użytkownika oraz przeciągając resztę pieluszki 20 między nogami użytkownika tak aby przednia część opasująca 22 znalazła się w poprzek przodu użytkownika. Następnie uszka tasiemek mocujących przymocowuje się, korzystnie do zewnętrznych, pasujących do siebie obszarów pieluszki 20. W związku z tym, że rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne, a więc i elementy absorpcyjne wykazują wysoką chłonność zarówno płynów miesiączkowych jak i moczu, struktury takie, jakkolwiek charakteryzowane pod względem chłonności syntetycznego moczu, nadają się z równym powodzeniem jako podpaski higieniczne.

Na figurze 17 przedstawiono wykonanie według wynalazku stanowiące wyrób absorpcyjny jednorazowego użytku w postaci podpaski higienicznej 1720 przeznaczonej do przejmowania i zatrzymywania wydzielin pochwowych, takich jak upławy miesięczne. Podpaski higieniczne jednorazowgo użytku wykonane są tak, aby były utrzymywane przy ciele kobiety w wyniku działania ubrania, takiego jak bielizna lub majtki, albo poprzez specjalnie zaprojektowany pasek. Przykłady różnego rodzaju podpasek higienicznych, do których można łatwo przystosować niniejszy wynalazek, przedstawiono w patentach St. Zjedn. Ameryki nr nr 4589876, 4681578 i 4690680. Na podstawie poniższego opisu zrozumiałe stanie się, że opisane rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne oraz elementy absorpcyjne wykorzystywać można jako rdzenie absorpcyjne w takich podpaskach higienicznych. Z drugiej strony zrozumiałe jest, że wynalazek nie ogranicza się do konkretnej budowy i kształtu podpaski higienicznej. Na fig. 17 pokazano w widoku z góry podpaskę higieniczną 1720 w wykonaniu według wynalazku, przed umieszczeniem jej w bieliźnie użytkowniczki. Jak to można zobaczyć na fig. 17, korzystne wykonanie podpaski higienicznej zawiera wierzchni arkusz 1726 przepuszczający ciecz, rdzeń absorpcyjny 1728, arkusz spodni 1730 nie przepuszczający cieczy oraz układ mocujący 1724 do przytwierdzania podpaski higienicznej 1720 do bielizny użytkowniczki. Jakkolwiek arkusz wierzchni 1726, rdzeń absorpcyjny 1728 i ar^rusz spodni 1730 połączone mogą być na szereg różnych znanych sposobów, korzystne wykonanie podpaski higienicznej jest przedstawione i opisane ogólnie w wyżej przywołanym patencie St. Zjedn. Ameryki nr 4687 478, zgodnie z którym podpaska higieniczna zawiera dodatkowo klapki 1732 i 1732'.

Na figurze 17 pokazano w korzystnym wykonaniu podpaskę higieniczną 1720, w której arkusz wierzchni 1730 i arkusz spodni 1730 mają taką samą wielkość, przy czym ich wymiary, długość i szerokość, są zasadniczo większe od wymiarów rdzenia absorpcyjnego, tak że tworzą się klapki 1732 i 1732'. Arkusz górny 1726 połączony jest i zachodzi na arkusz dolny 1730, tak że tworzy się obrzeże podpaski higienicznej 1720. Podpaska higieniczna 1720 posiada powierzchnię wewnętrzną 1734 i powierzchnię zewnętrzną 1736. Zasadniczo powierzchnia zewnętrzna 1736 rozciąga się od jednego brzegu końcowego 1738 do drugiego brzegu końcowego 1738 oraz od jednej krawędzi wzdłużnej 1740 do drugiej krawędzi wzdłużnej 1740, tak że stanowi powierzchnię najbardziej oddaloną od użytkowniczki przy użyciu podpaski higienicznej, co umożliwia dopasowanie podpaski do bielizny użytkowniczki. Jeśli stosuje się arkusz spodni 1730, stanowi on zazwyczaj powierzchnię zewnętrzną 1736. Powierzchnia wewnętrzna 1734 jest powierzchnią przeciwległą do powierzchni zewnętrznej 736 i w pokazanym wykonaniu stanowi ją zazwyczaj akrasz wierzchni 1726. W zasadzie powierzchnia wewnętrzna 734 jest powierzchnią o takich samych wymiarach jak powierzchnia zewnętrzna 1736, i w przeważającej części styka się z użytkowniczką przy noszeniu podpaski higienicznej 1720. W korzystnym wykonaniu podpaski higienicznej 1720, pokazanym na fig. 17, układ mocujący 1724 obejmuje element mocujący 1742 umieszczony na powierzchni zewnętrznej 1736 podpaski higienicznej 1720 oraz warstwę zdzieralną (nie pokazaną), przytwierdzoną w sposób umożliwiający zerwanie od kleju elementu mocującego 1742. W związku z tym, że w korzystnym wykonaniu podpaska higieniczna 1720 zawiera klapki 1732 i 1732', na jednej lub na obydwu klapkach 1732 i 1732' znajdują się również elementy mocujące 1746, pozwalające utrzymać klapki 1732 i 1732' po owinięciu ich wokół krawędzi części kroczowej bielizny. Na każdym z elementów 1746 mocujących klapki znajduje się również warstwa zdzieralna (nie pokazana) chroniąca klej przed momentem użycia podpaski higienicznej 1720, tak że warstwę zdzieralną

167 130 usuwa się z klapek, które owija się wokół krawędzi kroczowej części bielizny. Arkusz wierzchni 1726 może zawierać dowolny z wierzchnich arkuszowych materiałów wymienionych w odniesieniu do pieluszek. W korzystnym wykonaniu akrusz wierzchni 1726 stanowi korzystnie ukształtowana folia termoplastyczna, opisana w patentach St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 342 314 i 4463 045.

Arkusz spodni 1730 może zawierać dowolny ze spodnich materiałów arkuszowych wymienionych w odniesieniu do pieluszek. Arkusz spodni stanowi korzystnie folia politylenowa. Rdzeń absorpcyjny 1728 znajduje się między arkuszem wierzchnim 1726 i akruszem spodnim 1730 i może zwierać dowolny z elementów absorpcyjnych lub jedynie rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne. W alternatywnym wykonaniu podpaski higienicznej 1720 rdzeń absorpcyjny 728 stanowi laminat (warstwowy-element absorpcyjny) opisany powyżej.

Przy użyciu podpaskę higieniczną przymocowuje się do wnętrza części kroczowej bielizny dociskają stronę mocującą z klejem ciśnieniowym podpaski higienicznej 1720 do części kroczowej bielizny. W związku z tym bielizna służy jako element nośny układu mocującego 1724. Warstwę zdzieralną zdejmuje się z elementu mocującego 1724 podpaski higienicznej 1720 i przytwierdza się we właściwym miejscu, dociskając dokładnie odsłonięty element mocujący 1742 z klejem ciśnieniowym do materiału kroczowego bielizny.

Agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek wykazują zwiększoną jednolitość struktury (co oznacza, że agregat pozostaje nienaruszony w wyniku spęcznienia i wykazuje względnie wysoką odporność na ściskanie, zwiększoną szybkość wchłaniania oraz minimalną skłonność do blokowania żelowego.

Przy zetknięciu z płynem agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek będą ulegać zasadniczo izotropowemu spęcznianiu (to znaczy takiemu samemu spęcznianiu we wszystkich kierunkach), nawet pod umiarkowanymi ciśnieniami powodującymi ściskanie oraz będą wchłaniać takie płyny. Izotropowe spęcznianie agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek uzyskuje się dlatego, że agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek zachowują zależności strukturalne i przestrzenne cząstek-prekursorów nawet po spęcznieniu (to znaczy agregaty zachowują swą jednolitość zarówno w stanie suchym jak i po spęcznieniu). W związku z tym cząstki-prekurstory wchodzące w skład agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek nie będą odpadać w wyniku zetknięcia z płynem lub spęcznienia przez ten płyn (tak, że agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek są „odporne na działanie płynu“), dzięki czemu blokowanie żelowe spada do minimum. Ponadto agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek wykazują względnie wysokie szybkości wchłaniania płynu tworząc szybko chłonące kompozycje polimeryczne, z uwagi na wysoki stosunek powierzchni do masy w agregatach wzajemnie usieciowanych cząstek. W związku z tym agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek według wynalazku stanowią kompozycje polimeryczne zdolne do szybkiego wchłaniania płynów przy minimalnej skłonności do blokowania żelowego.

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania ulepszonych rozdrobnionych, absorpcyjnych kompozycji polimerycznych zawierających agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek utworzone z cząstek-prekursorów o względnie małej średnicy ziarna (to znaczy drobnych cząstekprekursorów). W wyniku zastosowania drobnych cząstek-prekursorów do wytwarzania agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek następuje wzrost stosunku powierzchni do masy w porównaniu ze stosunkiem powierzchni do masy w cząstkach-prekursorach o takiej samej wielkości ziarna jak agregaty, a tak że uzyskane kompozycje polimeryczne zawierające takie agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek wykazują szczególnie wysokie szybkości wchłaniania płynów (szybkość spęczniania) przy minimalnej skłonności do blokowania żelowego, na skutek usunięcia swobodnych, drobnych cząstek z spęcznionej lub częściowo spęcznionej kompozycji polimerycznej. Takie agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek stanowią również skuteczne rozwiązanie problemu zmniejszenia ilości drobnych cząstek w masie suchej kompozycji polimerycznej, co poprawia manipulowanie i charakterystyki użytkowe takich kompozycji polimerycznych.

Wynalazek dotyczy więc wytwarzania produktów absorpcyjnych, elementów absorpcyjnych oraz wyrobów absorpcyjnych zawierających kompozycje polimeryczne obejmujące agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek. Właściwości użytkowe takich produktów ulegają poprawie dzięki zastosowaniu kompozycji polimerycznych wykazujących wysokie szybkości wchłaniania płynów

167 130 przy minimalnej skłonności do blokowania żelowego. Ponadto duże rozmiary agregatów wzajemnie usieciowanych cząstek ułatwiają otwieranie kanałów kapilarnych we włóknistych materiałach zawierających takie kompozycje polimeryczne. Agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek zmniejszają również do minimum migrację spęcznimych lub suchych cząstek przez struktury absorbentu z uwagi na ich jednolitość strukturalną (dzięki temu, że drobne cząstki połączone są ze sobą).

Zgodnie ze sposobem według wynalazku na cząstki-prekursory nanosi się środek sieciujący międzycząstkowo; cząstki-prekursory zostają fizycznie połączone tworząc szereg agregatów; po czym środek sieciujący międzycąąstkzwz reaguje z materiałem ozlimerycznym cząstek-prekursorów w agregatach przy zachowaniu fizycznego połączenia cząstek-prekursorów, tak że tworzą się wiązania siciujące między cząstkami-prekursorami i powstają agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek. Agregaty wzajemnie usieciownaych cząstek tworzą się w takim stopniu, że średnia masowa wielkość cząstek komoząycii ozlimerycznej jest co najmniej o około 25% większa od średniej wielkości masy cząstek-prekursorów. Zgodnie z korzystnym sposobem agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek są również usiccizwaae powierzchniowo.

Syntetyczny mocz

Konkretny, syntetyczny mocz stosowany w metodach badawczych określa się w opisie jako „syntetyczny mocz. Syntetyczny mocz znany pod nazwą Jayco SynUrine dostępny jest z Jayco Pharmaceuticnls Company z Camp Hill, Pennsylvnain. Skład syntetycznego moczu jest następujący: 2,0 g/litr KCl; 2,0 g/litr Na2SOą; 0,85 g/litr (NH^POą; 0,15 g/litr (NHą^HPO.*; 0,19 g/litr CaCl2; oraz 0,23 g/litr MgCk. Wszystkie chemikalia są odczynnikowe. pH syntetycznego moczu wynosi od 6,0 do 6,4.

Metody badań

A. Rozdrabnianie i przesiewanie próbek

W celu zbadania reprezentatywnych próbek kompozycji polimcrycąaych w próbach opisanych poniżej, przygotowywano odpowiednie frakcje próbek. Określoną frakcję wybraną do badań stanowi frakcja o wielkości od około 300μ (sito standardowe nr 50) do około 850μ (sito standardowe nr 20). W związku z tym badane próbki określa się jako frakcję 20/50. W celu uzyskania rozdrobnionej i przesianej frakcji 20/50 próbkę lub szereg cząstek rozdrabnia się, a następnie przesiewa przez szereg sit o coraz mniejszych oczkach.

g reprezentatywnej próbki kompozycji polimerycznej w masie dzieli się na 8 w przybliżeniu równych części. Próbkę rozdrabnia się, zgodnie z instrukcją producenta, za pomocą mikromłynka obrotowego model RR-4, dostępnego z puantachrome Co. z S-osscI, NY. Jedną z tych części przenosi się następnie na zestaw sit; zestaw zawiera od góry sito standardowe nr 20 (850μ), sito standardowe nr 50 (300μ) oraz miskę sita. Rozdrobnioną część przesiewa się, zgodnie z instrukcją producenta, w wibracyjnej wytrząsarce do sit 3 calowych, model SS-5. Wytrząsarka do sit oraz sito znormalizowane nr 20 (300μ), sito znormalizowane nr 50 (850μ) i miska sita są dostępne z Gilson Company, Inc., z Worthington, OH. Rozdrobnioną część wytrząsa się przez 3 minuty z częstotliwością około 2100 drgań/minutę („6 na tarczy przyrządu) uzyskując próbkę o wielkości cząstek w zakresie od 300 do 850 μ, to znaczy próbkę zawierającą cząstki, które przechodzą przez sito 20 mesh (nr 20) i zatrzymywane są na sicie 50 mesh (nr 50), poniżej określaną jako frakcja 20/50.

B. Szybkość pącznienia

Próbkę frakcji 20/50 kompozycji ozlimeryczaej umieszcza się w probówce, do próbki dodaje się określoną ilość syntetycznego moczu i mierzy się czas niezbędny do wchłonięcia syntetycznego moczu przez próbkę. Szybkość spęcznienia oznacza średnią szybkość wchłaniania płynu przez frakcję 20/50 próbki przy obciążeniu 28 g/g, w warunkach potencjalnego wystąpienia blokowania żelowego. W miarę jak masa żelu rozszerza się do góry w płynie w probówce, zwiększa się „wysokość złoża żelu. W przypadku kompozycji ooiimcrycąaych szczególnie wrażliwych na blokowanie żelowe, osiąga ona punkt, w którym przepuszczalność złoża żelu ogranicza spęcznianie wewnętrznych cząstek żelu. Oznacza to, że szybkość, z jaką płyn może penetrować lub przesuwać się przez złoże, jest mniejsza od szybkości, za jaką płyn może dyfundować do cząstek. W przypadku kompozycji polimerycąaych o minimalnej zdolności do blokowania żelowego na wyniki uzyskiwane tą metodą praktycznie nie mają wpływu właściwości złoża.

167 130

Postępuje się zgodnie z następującą procedurą, w standardowych warunkach laboratoryjnych, w 23°C przy wilgotności względnej 50%. Na zwykłej wadze o dokładności z trzema miejscami po przecinku odważa się 0,358 g± 0,001 g próbki frakcji 20/50 kompozycji polimerycznej i umieszcza się na dnie znormalizowanej probówki o średnicy 16mm, dostępnej z Fisher Scientific Co., z Pittsburgh, PA. Do trzymanej pionowo probówki dodaje się 10,0 ml syntetycznego moczu i równocześnie uruchamia się sekundomierz. Sekundomierz zatrzymuje się w momencie, gdy rosnąca masa żelu spęcznionej komozycji polimerycznej osiągnie dno menisku syntetycznego moczu w probówce. Szybkość spęczniania (sr) kompozycji polimerycznej wylicza się w sposób następujący: sr = (ilość dodanego do próbki syntetycznego moczu na gram kompozycji polimerycznej, w danym przypadku wielkość ta wynosi 28) podzielona przez (czas w sekundach). Wyznaczona wielkość szybkości spęczniania stanowi średnią szybkości spęczniania trzech próbek.

Należy zaznaczy, że szybkość spęczniania kompozycji polimerycznych przy różnych obciążeniach (a nie przy obciążeniu 28X) można oznaczać zmieniając ilość syntetycznego moczu dodawanego do frakcji 20/50 próbki. 'Tak np. szybkość spęczniania „15X“ wyznaczyć można dodając 5,36 ml syntetycznego moczu do 0,358 g próbki.

C. Ciśnienie rozszerzania żelu

Próbkę frakcji 20/50 kompozycji polimerycznej umieszcza się w specjalnym urządzeniu do pomiaru ciśnienia rozszerzania żelu, opisanym poniżej i kontaktuje się z określoną ilością syntetycznego moczu. Urządzenie mierzy siłę wypadkową wywieraną przez masę spęcznionego żelu z próbki, po czym przelicza się ją na ciśnienie rozszerzania żelu. Widok z boku urządzenia wykorzystywanego do pomiaru ciśnienia rozszerzania żelu kompozycji polimerycznych pokazano na fig. 18. Urządzenie obejmuje zasadniczo statyw pomiarowy 1810, podstawę montażową pomostu 1812, pomost 1814, wspornik osiowania próbki 1816, uchwyt próbki 1818, celkę absorpcyjną 1820, stopkę ściskającą 1822 oraz wskaźnik siły 1824.

Statyw pomiarowy 1810 obejmuje podstawę 1826, kolumnę 1828 przymocowaną do podstawy 1826, ruchomą podstawę pomiarową 1830, przymocowaną do kolumny 1828 oraz wspornik 1832 do montażu miernika, przymocowany do kolumny 1828 powyżej podstawy pomiarowej 1830. Podstawę pomiarową 1830 przesuwa się za pomocą układu dźwigniowego z szyną i zębatką. Jak to pokazano na fig. 18, układ dźwigniowy z szyną i zębatką obejmuje szynę 1834, dźwignię 1836 oraz śrubę mocującą 1838. Statyw pomiarowy stanowi statyw pomiarowy Ametek Model „RP“^ML3656, dostępny z Crown ToolA Supply Co., z Solon, OH. Podstawa montażowa pomostu 1812, pokazana na fig. 18a i 18b obejmuje płytę 1810 o wymiarach 7,62 cm X 7,62 cm, zawierającą dwa otwory 1842 na śruby wywiercone w płycie 1111 cm od pierwszej krawędzi 1846 płyty 1840, przy czym ich środki znajdują się w odległości 2,54 cm od przeciwległych drugich stron 1846 płyty 1840. Do dna płyty 1840 przymocowany jest pręt podtrzymujący 1848 o długości 1,27 cm i średnicy 0,635 cm. Podstawa montażowa pomostu 1812 wykonana jest z aluminium. Pomost 1814przymocowany jest do podstawy montażowej pomostu 1812 za pmocą śrub wkręconych w otwory na śruby 1842. Ruchy pomostu 1814 regulowane są w sposób podobny jak w mikroskopie. W związku z tym pomost 1814 wyposażony jest w nastawianie zgrubne 1850, nastawianie dokładne 1852 oraz śrubę nastawną 1854. Podstawa 1814 zawiera mechanizm Precision Platform Stage Movement--#J3608, dostępny z Edmund Scientific Co., z Barrington, NJ.

Wspornik osiowania próbki 1816 pokazany jest na fig. 18c i stanowi element w kształcie litery U wykonany z elementu prostokątnego o wymiarach około 90 mm X 60 mm. Każda z nóżek 1856 elementu „U“ ma wymiary około 2^i^mX6^0mm, a podstawa 1858 ma wymiary około 40 mm X 10 mm, tak że otwór w „U ma wymiary około 40 mm X 50 mm. We wsporniku osiowym próbki wywiercone są 4 otwory na śruby 1860 o średnicy 3,5 mm, 20 mm od bocznych krawędzi 1862 oraz 5 mm od krawędzi końcowych 1864. Wspornik osiowania próbki 1816 wykonany jest z materiału LEXAN o grubości 0,635 cm. Wspornik osiowania próbki 1816 przymocowny jest do góry podstawy 1814 za pomocą śrub przechodzących przez otwory dla śrub. Uchwyt próbki 1818 jest utrzymywany przez wspornik osiowania próbki 1816 w otworze „U“ w sposób umożliwiający jego wyjmowanie. Uchwyt próbki 1818 jest pokazany na fig. 18d i 18e. Uchwyt próbki 1818 wykonany jest z bloku o szerokości około 40 mm, długości około 40 mm i wysokości około 38 mm. W uchwycie próbki 1818 znajduje się centralny cylindryczny otwór 1866 o śrenicy 25 mm i długości 25 mm. Uchwyt próbki wykonany jest z materiału LEXAN.

167 130

Celka absorpcyjna 1820 jest zamontowana w uchwycie próbki 1818 w sposób umożliwiający jej wyjście, przez wstawienie celki absorpcyjnej 1820 do centralnego otworu cylindrycznego 1866. Średnica wewnętrzna celki absorpcyjnej 1820 powinna wynosić 23 mm. Celkę absorpcyjną 1820 stanowi Standard Absorption Celi #O7-102, dostępna z Fisher Scientific z Pittsburgh, PA. Wskaźnik siły 1824 przymocowany jest do uchwytu do montażu wskaźnika 1832 na statywie pomiarowym 1810. Wskaźnik siły 1824 stanowi Accuforce Cadet 0-500g Gauge AFC-1 z odwróconym odczytem, RS 232 ^ML-5801-4, dostępny z Crown Tool SSupply Co., z Solon, OH. Stopka ściskająca 1822, pokazana na fig. 18f i 18g, przymocowana jest do wskaźnika siły 1824. Stopka ściskająca 1822 zawiera podstawę stopki 1868 oraz rdzeń 1870. Podstawa stopki 1868 wykonana jest z krążka o średnicy 20,5 mm i grubości 2,5 mm. Rdzeń 1870 stanowi pręt o średnicy 6,5 mm i odługości około 80 mm. Na końcu rdzenia 1870 przeciwległym do podstawy stopki 1868 znajduje się otwór mocowania wskaźnika siły 1872, o długości około 1,27 cm, z gwintem wewnętrznym 10-32, przeznaczony do łączenia stopki ściskającej 1822 z wskaźnikiem siły 1824. Stopka ściskająca 1822 wykonana jest z aluminium. Na statywie pomiarowym może być również zamontowany oświetlacz (nie pokazany). Oświetlacz stanowi Fiber Optic Illuminator ^N-09745-00, dostępny z Cole-Palmer, z Chicago, IL.

Postępuje się zgodnie z następującą procedurą, wykonując pomiar w standardowych warunkach laboratoryjnych w 25°C przy wilgotności względnej 50%. Na zwykłej wadze do ważenia z dokładnością trzech miejsc po przecinku odważa się 0,358 ± 0,001 g frakcji 20/50 próbki kompozycji polimer^ycznej i umieszcza się ją w celce absorpcyjne j 1820. Do próbki dodaje się 10,0 ml syntetycznego moczu (obciążenie 28X). Celkę absorpcyjną 1820 umieszcza się w uchwycie próbki 1818, który z kolei umieszcza się we wsporniku osiowania próbki 1816 na statywie pomiarowym 1810. Włącza się oświetlacz. Za pomocą dźwigni 1836 na podstawie pomiarowej 1830 statywu pomiarowego 1810 próbkę podnosi się do momentu aż stopka ściskająca 1822 prawie dotknie płynu. Wykorzystując zgrubną i dokładną nastawę 1850 i 1852 na pomoście 1814 próbkę podnosi się, aż poziom płynu znajdzie się na równi z wierzchem podstawy stopki 1868 stopki ściskającej 1822. Sprawdza się to obserwując z boku powierzchnię podstawy stopki 1868. Płyn znajdujący się na ściance celki absorpcyjnej ze względu na zjawisko napięcia powierzchniowego jest widoczny w postaci białego pasemka. W miarę podnoszenia próbki pasemko to przesuwa się w kierunku podstawy stopki 1868, a na koniec zasłoni podstawę stopki 1868 w kolorze srebrzystym. Gdy białe pasemko znajdzie się powyżej wierzchu podstawy stopki 1868, srebne pasemko pojawi się ponownie. W tym momencie próbkę obniża się do momentu aż srebrne pasemko zaniknie. Gdy masa żelu osiągnie podstawę stopki 1868, przekaźnik czasowy nastawia się na 30 minut i uruchamia się. Przekaźnik stanowi Desktop Dual Timer.g#:N-08610-14, dostępny z Cole-Palmer, z Chicago, IL. Po 30 minutach z wskaźnika siły 1824 odczytuje się siłę w gramach. (Można również zarejestrować siłę maksymalną). Ciśnienie rozszerzania żelu (gep) w dynach/cm² wylicza się w sposób następujący: gep = (siła po 30 minutach w gramach) pomnożona przez (981 dyn/g) i podzielona przez (3,14cm2, gdyż 3,14cm2 wynosi powierzchnia podstawy stopki 1868). Pomiar powtarza się dla dwóch dodatkowych próbek. Ciśnienie rozszerzania żelu kompozycji polimerycznej stanowi średnia trzech wielkości gep wyliczonych powyżej.

Należy zaznaczyć, że ciśnienie rozszerzania żelu kompozycji polimerycznych przy różnych obciążeniach (a nie przy obciążeniu 28X) można oznaczać zmieniając ilość syntetycznego moczu dodawanego do frakcji 20/50 próbki. Tak np. ciśnienie rozszerzania żelu „15X wyznaczyć można dodając 5,36 ml syntetycznego moczu do 0,358 g próbki.

D. Pojemność absorpcyjna

Kompozycję polimeryczną umieszcza się w „torebeczce na herbatę, zanurza się w nadmiarze syntetycznego moczu na określony przeciąg czasu i odwirowuje się przez określony przeciąg czasu. Pojemność absorpcyjną stanowi stosunek ostatecznej wagi kompozycji polimerycznej po odwirowaniu, pomniejszonej o wagę wyjściową (przyrost netto płynu) do wagi początkowej.

Postępuje się zgodnie z następującą procedurą, w standardowych warunkach laboratoryjnych w 23°C, przy wilgotności względnej 50%. Za pomocą sztancy 6 cm X 12 cm wycina się materiał na torebeczki do herbaty, składa się w połowie długości i zgrzewa się z dwóch boków za pomocą zgrzewarki z prętem w kształcie litery T, uzyskując kwadratową torebeczkę do herbaty o wymiarach 6 cm X 6 cm. Jako materiał na torebeczki do herbaty zastosowano termozgrzewalny materiał

167 130 gatunek 1234 dostępny z C.H. Dexter, Division of Dexter Corp., Widnsor Locks, Connecticut, USA, albo jego odpowiednik. Należy stosować materiał na torebeczki do herbaty o mniejszej porowatości, jeśli pragnie się zatrzymać drobne cząstki. 0,200 ± 0,005 g kompozycji polimerycznej odważa się na papierze do ważenia, po czym przenosi się do torebeczki do herbaty i wierzch (otwarty koniec) torebeczki zgrzewa się. Pustą torebeczkę do herbaty zgrzewa się również na szczycie i stosuje jako ślepą próbę. Do 1000 ml zlewki nalewa się około 300 ml syntetycznego moczu. Torebeczkę do herbaty zawierającą kompozycję polimeryczną trzyma się poziomo, aby równomiernie rozprowadzić w niej materiał, umieszcza się na powierzchni syntetycznego moczu, a następnie pozostawia się do zwilżenia na okres nie przekraczający 1 minuty, po czym zanurza się ją całkowicie i moczy przez 60 minut. Około 2 minuty po zanurzeniu pierwszej próbki, drugi zestaw torebeczek do herbaty, przygotowany w taki sam sposób jak pierwszy zestaw złożony ze ślepej próby i torebeczki z próbką, zanurza się i moczy przez 60 minut, w taki sam sposób jak pierwszy zestaw. Po upływie określonego czasu moczenia dla każdego zestawu torebeczek do herbaty z próbkami torebeczki natychmiast wyjmuje się (za pomocą szczypiec) z syntetycznego moczu. Próbki odwirowuje się w sposób opisany poniżej. Jako wirówkę stosuje się urządzenie Delux Dynie II Centrifuge, Fisher Model No. 05-100-26, dostępne w Fisher Scientific Co., z Pittsburgh, PA, lub wirówkę równoważną. Wirówka powinna być wyposażona w szbkościomierz z bezpośrednim odczytem oraz elektryczny hamulec. Wirówka jest ponadto wyposażona w cylindryczny wstawiany koszyk z zewnętrzną ścianką o wysokości około 6,35 cm, o średnicy zewnętrznej 21,425 cm, średnicy wewnętrznej 20,155 cm, zawierający 9 rzędów okrągłych otworków, każdy o średnicy około 0,238 cm, równomiernie rozmieszczonych na całym obwodzie ścianki zewnętrznej, przy czym w dnie koszyka znajduje się sześć okrągłych otworków odciekowych o średnicy 0,635 cm, równomiernie rozmieszczonych wokół obwodu dna koszyka w odległości 1,27 cm od wewnętrznej powierzchni ścianki zewnętrznej do środka otworów odciekowych, albo też koszyk równoważny. Koszyk montuje się w wirówce, tak aby wirował on, podobnie jak hamulec, razem z wirówką. Torebki do herbaty z próbkami umieszcza się w koszyku wirówki, zaginając jej koniec w kierunku odpowiadającym obrotowi wirówki, tak aby zamortyzować początkową siłę. Torebeczki do herbaty stanowiące ślepe próby umieszcza się po każdej stronie odpowiedniej torebeczki z próbką. Torebeczka do herbaty z próbką z drugiego zestawu musi być umieszczona naprzeciw torbeczki do herbaty z próbką z pierwszego zestawu, dla zrównoważenia wirówki. Wirówkę uruchamia się i szybko rozpędza do uzyskania stabilnej szybkości 1500 obrotów/minutę (rpm). Po ustabilizowaniu się szybkości obrotów wirówki na poziomie 1500 rpm, uruchamia się wyłącznik czasowy na 3 minuty. Po 3 minutach wirówkę wyłącza się i uruchamia hamulec. Pierwszą torebeczkę do herbaty z próbką i pierwszą torebeczkę stanowiącą ślepą próbę wyjmuje się i osobno waży. Procedurę tę powtarza się dla drugiej torebeczki do herbaty z próbką i drugiej torebeczki stanowiącej ślepą próbę. Pojemność absorpcyjną (ac) dla każdej z próbek wylicza się w sposób następujący: ac = (waga torebeczki do herbaty z próbką po wirowaniu minus waga torebeczki do herbaty stanowiącej ślepą próbę po wirowaniu minus waga suchej kompozycji polimerycznej) podzielona przez (wagę suchej kompozycji polimerycznej). Wartość pojemności absorpcyjnej stanowi średnia pojemności absorpcyjnych dwóch próbek.

E. Pomiar powierzchni właściwej na jednostkę masy metodą BET

Powierzchnię właściwą na jednostkę masy (w m²/g) kompozycji polimerycznej wyznacza się metodą adsorpcji gazu Brueaueaa-Emmeta-Tellera (BET). Metoda ta obejmuje aZsorbow2eie monowarstwy gazu (kryptonu) na próbce kompozycji polimerycznej o znanej masie w temperaturach ciekłego azotu. Zaabsorbowany krypton desorbuje się podwyższając temperaturę próbki (desorpcja termiczna), wykrywając go detektorem przewodnictwa cieplnego (TCD), którego wyjście jest połączone z rejestratorem całkującym. Wyznacza się w ten sposób powierzchnię piku zdesorbow2etgo kryptonu. Dla każdej próbki wykonuje się replikę pików desorpcji. Po analizie próbki ' wyznacza się reakcję przyrządu wykonują krzywą kalibracji. Do układu wstrzykuje się znane ilości gazowego azotu (o częstości ponad 99,99%) i reakcję przyrządu rejestruje się za pomocą rejestratora całkującego. Analiza metodą regresji liniowej reakcji przyrządu (powierzchni piku) w funkcji ilości wstrzykniętej próbki daje krzywą kalibracji. Informację tę wykorzystuje się następnie do wyznaczania powierzchni właściwej różnych próbek na podstawie jednopunktowego wyliczenia BET.

167 130

Konkretny przyrząd wykorzystywany w tej analizie jest dostępny z Quantachrome Corporation (Syosset, NY) i obejmuje stanowisko odgazowaaia Quantector oraz zespół analizy próbki Quaatasorb. Urządzenia te wykorzystuje się w sposób opisany w odpowiednich instrukcjach obsługi. Jako absorbat stosuje się mieszaninę gazową, 0,10% kryptonu w helu. (Taka mieszanina gazowa dostępna jest z Alphagaz wraz z atestem potwierdzającym jej stężenie, tak że gaz stosuje się bez dalszej analizy).

W szklanej fiolce przyrządu uważa się próbkę 3,0 ± 0,01 g. Szklaną fiolkę zawierającą próbkę umieszcza się następnie w strumieniu gazu w urządzeniu. Próbki odgazowuje się przez co najmniej 4 godziny przy pirzejpły^i^^ heto około 30 ml/minutę, z wykorzystniem urządzenia Qu^t^tι^<3to^. Po odgazowaniu przepływający gaz zastępuje 0,10% kryptonem w helu. Szklaną fiolkę zanurza się w ciekłym azocie i pozostawia do osiągnięcia stanu równowagi. Generuje się krzywą adsorpcji. Zaadsorbowany krypton desorbuje się następnie usuwając ciekły azot i zanurzając szklaną fiolkę w ciepłej wodzie wodociągowej. Zaadsorbowany krypton generuje krzywą desorpcji i wielkość piku. Dla każdej próbki powtarza się pomiary adsorpcji/desorpcji. Całkowitą powierzchnię próbki, St wylicza się w sposób następujący:

St = (1^,^)(^.^^)Vc ((NAcsPaj/RT) gdzie P oznacza ciśnienie cząstkowe absorbata; Po oznacza ciśnienie nasycenia absorbata (2,63 mm Hg w przypadku kryptonu); A oznacza powierzchnię sygnału; Ac oznacza powierzchnię kalibracyjną; Vc oznacza objętość kalibracyjną (cm³); N oznacza liczbę ATogadro, 6,02 X 10²³; Acs oznacza powierzchnię przekroju cząsteczki absorbata w m², która w przypadku kryptonu wynosi 20,5 X 10^_2Om²; Pa oznacza ciśnienie otoczenia (w atmosferach); R oznacza stałą gazową, 82,1 cm³ atm/°K mol; a T oznacza temperaturę gazu kalibracyjnego (temperatura otoczenia w °K). W celu przeliczenia objętości kalibracyjnej azotu na krypton wykorzystuje się zależność νκ = 0,762 ννΛ Wyznaczając krzywą kalibracji reakcji przyrządu (powierzchnia piku) w funkcji wstrzykniętej objętości) wyznaczyć można v_c, a A = Ac. W 25°C pod ciśnieniem 1 atmosfery (warunki otoczenia w laboratorium), przy stosowaniu 0,10% kryptonu w helu, zależność pozwalająca wyznaczyć powierzchnię będzie następująca:

St(m2) = ((A-C/B)) X 1,7343, gdzie A oznacza powierzchnię piku przy desorpcji próbki; B oznacza nachylenie krzywej kalibracji; a C oznacza rzędną punktu przecięcia krzywej kalibracji z osią y. Tą całkowitą powierzchnię dzieli się następnie przez masę próbki uzyskując wielkość powierzchni na jednostkę masy. Wielkość powierzchni na jednostkę masy podawaną w opisie stanowi średnia z wielkości powierzchni na jednostkę masy dla dwóch próbek. (Specyfika jednopunktowej kalibracji BET przedstawiona jest w instrukcjach obsługi urządzenia, które wprowadza się jako odsyłacze do niniejszego opisu).

F. Sposób wyznaczania procentowej zawartości agregatów

Procentową zawartość cząstek stanowiących agregaty w próbce kompozycji polimerycznej wyznaczyć można z wykorzystaniem technik mikroskopii optycznej przy małym powiększeniu (10x do 60x). Cząstkę uważa się za agregat, jeśli wygląda ona jakby zawierała więcej niż jedną cząstkęprekursor. Dokładnie przyglądając się poszczególnym cząstkom obserwator może odróżnić agregaty od prostych cząstek nie stanowiących agregatów. Stwierdzono, że cząstki będące agregatami zawierają zazwyczaj wiele postrzępionych krawędzi oraz wiele wielokrotnych powierzchni czołowych, jeśli ogląda się je pod mikroskopem optycznym, podczas gdy proste cząstki nie będące agregatami są zazwyczaj gładkie i nie wykazują cech indywidualnych. Ponadto, z uwagi na rozproszenie światła przez cząstki, cząstki stanowiące agregaty mają mętny wygląd, podczas gdy proste cząstki nie będące agregatami są zazwyczaj przeświecające, chyba że ich powierzchnia jest silnie porysowana lub ponacinana.

Próbkę frakcji 20/50 kompozycji polimerycznej analizuje się pod mikroskopem optycznym. Stosowanym mikroskopem optycznym jest Stereoscopic Light Microscope Model SMZ-2T, dostępny z Nikon, Garden City, New Jersey. Po zamontowaniu płytki mikroskopowej stanowiącej przeszukiwacz pola w mikroskopie, na płytce tej umieszcza się około 300 cząstek próbki frakcji 20/50, i oświetlając cząstki oświetlaczem obserwuje się co najmniej 50 drobnych cząstek przy powiększeniu 10x - 60x. Stosowanym oświetlaczem był Fiber Optic Illuminator, dostępny z Bausch &. Lomb Company, Rochester, New York. Jeśli cząstka wyraźnie składa się z mniejszych pojedynczych cząstek połączonych ze sobą, rejestruje się ją jako agregat. Jeśli nie jest pewne, czy cząstka składa się z więcej niż jednej cząstki, lub gdy jest to rzeczywiście cząstka pojedyncza, wówczas

167 130 cząstkę taką rejestruje się jako pojedyncza cząstka nie będąca agregatem. Po dokładnym obejrzeniu co najmniej 50 cząstek cakowitą liczbę agregatów dzieli się przez całkowitą liczbę zliczonych cząstek i wynik mnoży się przez 100% uzyskując zawartość procentową agregatów w próbce. W celu wyznaczenia procentu wagowego, wszystkie agregaty waży się oddzielnie na zwykłej wadze i wagę agregatów dzieli się przez wagę całkowitą zliczonych cząstek, po czym wynik mnoży się przez 100 uzyskując procent wagowy agregatów w danej próbce.

Odporność na działanie płynu

Celem tej metody jest ustalenie odporności pojedynczej cząstki próbki frakcji 20/50 wysypuje się na standardowe plastikowe szkiełko mikroskopowe o wymiarach 2,54 cm X 7,62 cm. Szkiełka są dostępne z Fisher Scientific Co., Pittsburgh, PA. Cząstki analizuje się pod mikroskopem optycznym. Zastosowano mikroskop optyczny Stereoscopic Light Microscopie Model SMZ-2T, dostępny z Nikon, Garden City, New Jersey. Cząstki oświetla się. Zastosowano oświetlacz Fiber Optic Illuminator, dostępny z Bausch and Lomb, Rochester, New York. Cząstki ogląda się przy powiększeniu 10x - 60x. Trzy względnie duże cząstki o wyjątkowym charakaterze agregatowym (to znaczy zawierające szereg cząstek-prekursorów) umieszcza się na osobnych szkiełkach mikroskopowych. Jedno ze szkiełek zawierających pojedynczą cząstkę agregatową umieszcza się pod mikroskopem. Na szkiełko nanosi się 3 krople syntetycznego moczu, na cząstkę agregatową z wysokości okoł o 2 mm. Pęcznienie cząstki agregatowej obserwuje się przez 3 minuty. (W razie potrzeby mikroskop można przeogniskować, tak aby cząstka agregatowa lub jakiekolwiek oderwane od niej cząstki znalazły się w ognisku). Obserwując spęcznianie cząstki agregatowej zwraca się uwagę na małe cząstki odrywające się od głównej cząstki agregatowej, na cząstki typu płytek odpływające od głównej cząstki agregatowej, na rozszerzanie się cząstki jedynie w dwóch wymiarach w płaszczyźnie x-y z odrywaniem się lub odpływaniem cząstek od głónej cząstki agregatowej lub na osadzanie się pojedynczych cząstek na granicy faz płytka/woda. Cząstkę uważa się za nietrwałą, jeśli rozpadła się ona na większą ilość składowych cząstek-prekursorów. Po 5 minutach używa się igły rozcinającej w celu sprawdzenia cząstki. Stososwaną igłą rozcinającą jest ręczna pałeczka wskazująca próbki Birch, dostępna z Fisher Scientific, Pittsburgh, PA. Główną cząstkę agregatową (jeśli w dalszym ciągu istnieje) ostrożnie przesuwa się za pomocą igły rozcinającej w celu sprawdzenia,czy od głównej cząstki agregatowej oddzieliły się jakieś cząstki. Igłą rozcinającą można również ostrożnie „poszturchiwać¹¹ główną cząstkę agregatową w celu sprawdzenia, czy pozostała ona w dalszym ciągu nienaruszona. Jeśli główna cząstka agregatowa rozpadnie się w wyniku łagodnego poszturchiwania lub gdy odpadło od niej szereg cząstek, cząstkę taką uważa się za nieodporną. Po sprawdzeniu cząstki spuszcza się dwie dodatkowe krople syntetycznego moczu z wysokości około 1 cm bezpośrednio na spęcznioną główną cząstkę agregatową. Główną cząstkę agregatową obserwuje się w celu ewentualnego wykrycia jakiejkolwiek dodatkowej niestabilności. Jeśli ta niestabilność jest nadmierna, cząstkę uważa się za nieodporną. Jeśli cząstka agregatowa pozostaje względnie stabilna po wszystkich tych próbach, taką cząstkę agregatową uważa się za odporną. Badanie powtarza się dla dwóch pozostałych cząstek agregatowych.

H. Wielkość cząstek i średnia masowa wielkość cząstek

Rozrzut wielkości cząstek w procentach wagowych w surowej próbce 10 g kompozycji polimerycznej wyznacza się przesiewając próbkę przez zestaw 19 sit w zakresie od standardowego sita nr 20 (850μ) do standardowego sita nr 400 (38 μ). Zastosowano sita standardowe dostępne z Gilson Company, Inc., Worthington, Ohio. Analizę wykonywano przy użyciu 3 zestawów sit, gdyż stososwane urządzenie nie mogło utrzymać róńwnocześnie wszystkich 19 sit. Pierwszy zestaw zawierał sita nr 20,25,30,35,40,45 i 50 oraz misę sita; drugi zestaw zawierał sita nr 60,70,80,100, 120 i 140 oraz misę sita; trzeci zestaw zawierał sita nr 170, 200, 230, 270, 325 i 400 oraz misę sita. Cząstki pozostające na każdym z sit ważono następnie w celu ustalenia rozrzutu wielkości cząstek w procentach wagowych.

Pierwszy zestaw sit montuje się w wytrząsarce i na sicie nr 20 umieszcza się 10,0 ± 0,01 g reprezentatywnej surowej próbki. Jako wytrząsarkę zastosowano Sieve Shaker Model SS-5, dostępny z Gilson Company, Inc., Worthington, Ohio. Zestaw wytrząsa się przez 3 mnuty z częstotliwością około 2100 drgań/minutę („6“ na tarczy przyrządu). Miskę sita zdejmuje się następnie a zestaw sit odstawia się w celu późniejszego ważenia. Za pomocą miękkiego pędzelka

167 130 próbkę pozostającą na misce przenosi się na papier do ważenia. W wytrząsarce montuje się drugi zestaw sit i próbkę z papieru do ważenia przenosi się na sito nr 60. Drugi zestaw wytrząsa się przez około 3 minuty z częstotliwością około 2100 drgań/minutę, próbkę pozostającą na misce przenosi się na papier do ważenia, a zestaw sit odstawia się w celu późniejszego ważenia. Trzeci zestaw sit montuje się w wytrząsarce i próbkę z papieru do ważenia przenosi się na sito nr 170. Trzeci zestaw wytrząsa się przez około 3 minuty z częstotliwością około 2100 drgań/minutę. Za pomocą miękkiego pędzelka zawartość z każdego sita przenosi się na wytarowany papier do ważenia. Próbkę waży się na zwykłej wadze z dokładnością do trzeciego miejsca po przecinku i zapisuje się wagę próbki na określonym sicie. Etap ten powtarza się używają dla każdej próbki świeży papier do ważenia, dla każdego sita oraz dla próbki pozostającej na misie sita po wytrząsaniu trzeciego zestawu sit. Procedurę powtarza się dla dwóch dodatkowych próbek po 10 g. Średnie wagi z trzech próbek dla każdego sita wyznaczają rozrzut średniej wielkości cząstek w procentach wagowych dla każdej wielkości sita.

Średnią masową wielkość cząstek surowej próbki 10 g wylicza się w sposób następujący:

Σ (Dj X Mj) maps = Σ Mj gdzie maps oznacza średnią masową wielkość cząstek; Mj oznacza wagę cząstek na odpowiednim sicie; a Dj oznacza „parametr wielkości¹* danego sita. Parametr wielkości Dj sita określa się jako średnią wielkość (w mikronach) następnego wyższego sita. Tak np. parametr wielkości standardowego sita nr 50 wynosi 350 μ, co odpowiada wielkości oczek w standardowym sicie nr 45 (następnym wyższym siecie). Użyta w opisie średnia masowa wielkość cząstek oznacza średnią średniej masowej wielkości cząstek dla trzech próbek.

Przykład porównawczy 110-litrową dwuramieniową ugniatarkę ze stali nierdzewnej wyposażoną w płazcz, o wymiarach otworu 220 X 240 mm i głębokości 240 mm z dwoma łopatkami typu sigma o średnicy zewnętrznej 120 mm zamyka się pokrywą. Przygotowuje się wodny roztwór monomeru zawierający 37% wg. monomeru. Monomer zawiera 75% mol. akrylanu sodowego i 25% mol. kwasu akrylowego. 5500 g wodnego roztworu monomeru załadowuje się do zbiornika ugniatarki, który następnie przedmuchuje się azotem w celu usunięcia reszty znajdującego się w nim powietrza. Następnie nastawia się obroty dwóch łopatek typu sigma na 46rpm i płaszcza ogrzewa się przepuszczając przez niego wodę o temperaturze 35°C. Jako inicjator polimeryzacji dodaje się 2,8 g nadsiarczanu sodowego i 0,14 g kwasu L-askorbinowego. Polimeryzacja rozpoczyna się około 4 minuty po dodaniu inicjatorów. W 15 minut po dodaniu inicjatorów uzyskuje się w układzie reakcyjnym szczytową temperaturę 82°C. Uwodniony żel polimeru dzieli się na cząstki o wielkości około 5 mm w miarę kontynuowania mieszania. Pokrywę zdejmuje się z ugniatarki po 60 minutach od rozpoczęcia polimeryzacji i materiał wyładowuje się z ugniatarki.

Uzyskany w ten sposób uwodniony żel polimeru rozprowadza się na standardowej siatce metalowej nr 50 i suszy się gorącym powietrzem w 150°C przez 90 minut. Wysuszone cząstki rozdrabnia się w kruszarce młotkowej i przesiewa przez standardowe sito nr 20 (850μ) w celu uzyskania cząstek przechodzących przez standardowe sito nr 20. Średnia masowa wielkość tych cząstek wynosi 405 μ.

Przykład I. Przygotowuje się roztwór zawierający 24,0g gliceryny i 6,0g metanolu. Roztwór ten nanosi się na 300 g cząstek-prekursorów wykonanych w przykładzie porównawczym I i całość miesza się w zwykłej zlewce. Rozrzut wielkości cząstek jest taki, że 75% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 100 (150μ) i pozostaje na standardowym sicie nr 170 (90μ); a 25% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 170 (90μ). Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 84 μ. Mieszninę tę miesza się aż do zwilżenia wszystkich czsątek-prekursorów przez roztwór (około 1 minutę). Uzyskaną mieszaniną rozprowadza się następnie luźno na szalce PYREX i odstawia się na 5 minut, aby umożliwić fizyczne połączenie się cząstek-prekursorów. Mieszaninę ogrzewa się potem z wymuszonym obiegiem powietrza w 200°C przez 45 minut. Uzyskane cząstki pozostawia się następnie do ostygnięcia do temperatury pokojowej. Otrzymane cząstki przesiewa się przez standardowe sito nr 20 (850μ) w celu ograniczenia wielkości największych cząstek.

167 130

Przykład II. Przygotowuje się roztwór zawierający H^jOgizopropanolu, 12,0 g wody destylowanej i 6,0 g gliceryny. Roztwór ten nanosi się na 300 g cząstek-prekursorów wykonanych w przykładzie porównawczym i całość miesza się w zwykłej zlewce. Rozrzut wielkości cząstek jest taki, że 10% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 20 (850 μ), ale zatrzymuje się na standardowym sicie nr 30 (600μ); 25% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 30 (600μ), ale zatrzymuje się na standardowym sicie nr 40 (425 μ); 25% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 40 (425 μ), ale zatrzymuje się na standardowym sicie nr 50 (300μ); 30% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 50 (300μ), ale zatrzymuje się na standardowym sicie nr 100 (150 μ); a 10% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 100 (150μ). Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 421 μ. Mieszaninę tą miesza się aż do zwilżenia wszystkich cząstek-prekursorów przez roztwór (około 1 minutę). Uzyskaną mieszaniną rozprowadza się następnie luźno na szalce PYREX i odstawia się bez ogrzewania na 45 minut, aby umożliwić fizyczne połączenie się cząstekprekursorów. Mieszaninę ogrzewa się potem z wymuszonym obiegiem powietrza w 200°C przez 45 minut. Uzykane cząstki pozostawia się następnie do ostygnięcia do temperatury pokojowej. Otrzymane cząstki przesiewa się przez standardowe sito nr 20 (850 μ) w celu ograniczenia wielkości największych cząstek.

Przykład III. Przygotowuje się roztwór zawierający 18,0gizppropanplu, 12,0 g wody i 6,0 g gliceryny. Roztwór ten nanosi się na 300 g cząstek-prekursorów wykonanych w przykładzie porównawczym I i całość miesza się w zwykłej zlewce. Rozrzut wielkości cząstek jest taki, że 50% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 40 (425 μ), i pozostaje na standardowym sicie nr 50 (300 μ); a 30% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 5 (30 μ), i pozostaje na standardo wym sicie nr 100(150 μ); a 20% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 100(150μ). Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 322μ. Mieszninę tę miesza się aż do zwilżenia wszystkich cząstek-prekursorów przez roztwór (około 1 minutę). Uzyskaną mieszaninę rozprowadza się następnie luźno na szalce PYREX i odstawia się bez ogrzewania na 45 minut, aby umożliwić fizyczne połączenie się cząstek-prekursorów. Mieszaninę ogrzewa się potem z wymuszonym obiegiem powietrza w 200°C przez 45 minut. Uzyskane cząstki pozostawia się następnie do ostygnięcia do temperatury pokojowej. Otrzymane cząstki przesiewa się przez standardowe sito nr 20 (850 μ) w celu ograniczenia wielkości największych cząstek.

Przykład IV. Przygotowuje się roztwór zawierający 18,0 g izopropanolu, 12,0 g wody i 6,0 g gliceryny. Roztwór ten nanosi się na 300 g cząstek-prekursorów wykonanych w przykładzie porównawczym I i całość miesza się w zwykłej zlewce. Rozrzut wielkości cząstek jest taki, że 60% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 50 (300μ), i pozostaje na standardowym sicie nr 100 (150μ); a 40% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 100 (150μ). Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 205 μ. Mieszninę tę miesza się aż do zwilżenia wszystkich cząstekprekursorów przez roztwór (około 1 minutę). Uzyskaną mieszaniną rozprowadza się następnie luźno na szalce PYREX i odstawia się bez ogrzewania na 45 minut, aby umożliwić fizyczne połączenie się cząstek-prekursorów. Mieszaninę ogrzewa się potem z wymuszonym obiegiem powietrza w 200°C przez 45 minut. Uzyskane cząstki pozostawia się następnie do ostygnięcia do temperatury pokojowej. Otrzymane cząstki przesiewa się przez standardowe sito nr 20 (850μ) w celu ograniczenia wielkości największych cząstek.

Przykład V. Przygotowuje się roztwór zawierający 18,0 g izopropanolu, 12,0 g wody i 6,0 g gliceryny. Roztwór ten nanosi się na 300 g cząstek-prekursorów wykonanych w przykładzie poównawczym I i całość miesza się w zwykłej zlewce. Rozrzut wielkości cząstek jest taki, że 60% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 50 (300 μ), i pozostaje na standardowym sicie nr 100 (150 μ); a 40% wag. przechodzi przez standardowe sito nr 100 (150 μ). Średnia masowa wielkość cząstekprekursorów wynosi 205 μ. Mieszninę tę miesza się aż do zwilżenia wszystkich cząstek-prekursorów przez roztwór (około 1 minutę). Uzyskaną mieszaniną rozprowadza się następnie luźno na szalce PYREX i odstawia się bez ogrzewania na 45 minut, aby umożliwić fizyczne połączenie się cząstekprekursorów. Mieszaninę ogrzewa się potem z wymuszonym obiegiem powietrza w 180°C przez 45 minut. Uzyskane cząstki pozostawia się następnie do ostygnięcia do temperatury pokojowej. Otrzymane cząstki przesiewa się przez standardowe sito nr 20 (850μ) w celu ograniczenia wielkości największych cząstek.

167 130

Przykład VI. W urządzeniu mieszającym surową próbkę 100 części cząstek-prekursorów wytworzonych w sposób opisany w przykładzie porównawczym I miesza się z roztworem zawierającym 2 części wag. gliceryny i 4 części wag. wody, na 100 części wag. cząstek-prekursorów. Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 405μ. 700 g uzyskanej mieszaniny załadowuje się do misy zanurzonej w łaźni olejowej (200°C) i materiał ogrzewa się przez 45 minut z łagodnym meiszaninem. Uzykane cząstki przepuszcza się przez standardową siatkę drucianą nr 18 (1000 μ).

Przykład porównawczy II. W urządzeniu mieszającym surową próbkę 100 części cząstek-prekursorów wytworzonych w sposób opisany w przykładzie porównawczym I miesza się z roztworem zawierającym 0,5 części wag. gliceryny, 2 części wag. wody i 0,5 części wag. izopropanolu, na 100 części wag. cząstek-prekursorów. Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 405 μ. Uzyskaną mieszaninę ogrzewa się w suszarce o działaniu ciągłym. Średni czas przebywania w suszarce wynosi około 50 minut, a temperatura materiału na wylocie z suszarki wynosi około 190°C. Uzyskane cząstki przepuszcza się przez standardową siatkę z drutu, nr 20 (850μ). Rozrzut wielkości uzyskanych cząstek jest następujący: 0% pozostaje na sicie nr 20 ; 0% pozostaje na sicie nr 25; 0% pozostaje na sicie nr 30; 0% pozostaje na sicie nr 35; 0,3% pozostaje na sicie nr 40; 1,1% pozostaje na sicie nr 45; 2,2% pozostaje na sicie nr 50 ; 4,4% pozostaje na sicie nr 60; 9,4% pozostaje na sicie nr 70; 10,9% pozostaje na sicie nr 80; 10,4% pozostaje na sicie nr 100; 10,9% pozostaje na sicie nr 120; 12,6% pozostaje na sicie nr 140; 5,4% pozostaje na sicie nr 170; 7,2% pozostaje na sicie nr 200; 6,3% pozostaje na sicie nr 230; 6,0% pozostaje na sicie nr 270; 3,5% pozostaje na sicie nr 325; 3,3% pozostaje na sicie nr 400; oraz 4,7% pozostaje na misie sita. Średnia masowa wielkość cząstek wynosi 465 μ.

Przykład VII. 10-litrową dwuramieniową ugniatarkę ze stali nierdzewnej wyposażoną w płaszcz, o wymiarach otworu 220 X 240 mm i głębokości 240 mm z dwoma łopatkami typu sigma o średnicy zewnętrznej 120 mm zamyka się pokrywą. Przygotowuje się wodny roztwór monomeru zawierający 37% wag. monomeru. Monomer zawiera 75% mol. akrylanu sodowego i 25% mol. kwasu akrylowego. 5500 g wodnego roztworu monomeru załadowuje się do zbiornika ugniatarki, który następnie przedmuchuje się azotem w celu usunięcia reszty znajdującego się w nim powietrza. Następnie nastawia się obroty dwóch łopatek typu sigma na 46 rpm i płaszcza ogrzewa się przepuszczając przez niego wodę o temperaturze 35°C. Jako inicjator polimeryzacji dodaje się 2,8 g nadsiarczanu sodowego i 0,14 g kwasu L-askorbinowego. Polimeryzacja rozpoczyna się około 4 minuty po dodaniu inicjatorów. W 15 minut po dodaniu inicjatorów uzyskuje się w układzie rakcyjnym szczytową temperaturę 82°C. Uwodniony żel polimeru dzieli się na cząstki o wielkości około 5 mm w miarę kontynuowania mieszania. Pokrywkę zdejmuje się z ugniatarki po 60 minutach od rozpoczęcia polimeryzacji i materiał wyładowuje się z ugniatarki.

Uzyskany w ten sposób uwodniony żel polimeru rozprowadza się na standardowej siatce metalowej nr 50 (300 μ) i suszy się gorącym powietrzem w 150°C przez 90 minut. Wysuszone cząstki rozdrabnia się (silniej niż w przypadku cząstek wytwarzanych w przykładzie porównawczym I) w kruszarce młotkowej i przesiewa przez standardową siatkę drucianą nr 20 (850μ) w celu uzyskania cząstek przechodzących przez standardowe sito nr 20. Średnia masowa wielkość tych cząstek wynosi 153μ.

W urządzeniu mieszającym 100 części cząstek-prekursorów wytworzonych w sposób opisany powyżej miesza się z roztworem zawierającym 4 części wag. gliceryny, 8 części wag. wody i 2 części wag. izopropanolu, na 100 części wag. cząstek-prekursorów. Średnia masowa wielkość cząstekprekursorów wynosi 405 μ. 500 g uzyskanej mieszaniny załadowuje się do misy zanurzonej w łaźni olejowej (220°C) i materiał ogrzewa się przez 95 minut z łagodnym mieszaniem. Uzyskane cząstki przepuszcza się przez standardową siatkę z drutu, nr 18 (1000μ).

Przykład porównawczy III. 10-lltrowądwuramieniową ugniatarkę ze stali nierdzewnej wyposażoną w płaszcz, o wymiarach otworu 220 X 240 mm i głębokości 240 mm z dwoma łopatkami typu sigma o średnicy zewnętrznej 120 mm zamyka się pokrywą. Przygotowuje się wodny roztwór monomeru zawierający 37% wg. monomeru. Monomer zawiera 75% mol. akrylanu sodowego i 25% mol. kwasu akrylowego. 5500 g wodnego roztworu monomeru załadowuje się do zbiornika ugniatarki, który następnie przedmuchuje się azotem w celu usunięcia reszty znajdującego się w nim powietrza. Następnie nastawia się obroty dwóch łopatek typu sigma na 46 rpm

167 130 i płaszcz ogrzewa się przepuszczając przez niego wodę o temperaturze 35°C. Jako inicjator polimeryzacji dodaje się 2,8 g nadsiarczanu sodowego i 0,14 g kwasu L-askorbinowego. Polimeryzacja rozpoczyna się około 4 minuty po dodaniu inicjatorów'. W 15 minut po dodaniu inicjatorów uzyskuje się w układzie reakcyjnym szczytową temperaturę 82°C. Uwodniony żel polimeru dzieli się na cząstki o wielkości około 5 mm w miarę kontynuowania mieszania. Pokrywę zdejmuje się z ugniatarki po 60 minutach od rozpoczęcia polimeryzacji i materiał wyładowuje się z ugniatarki. Uzyskany w ten sposób uwodniony żel polimeru rozprowadza się na standardowej siatce metalowej nr 50 (300μ) i suszy się gorącym powietrzem w 150°C przez 90 minut. Wysuszone cząstki rozdrabnia się w (silniej niż w przypadku cząstek wytwarzanych w przykładzie porównawczym I) w kruszarce młotkowej i przesiewa przez standardowe sito nr 20 (850μ) w celu uzyskania cząstek przechodzących przez standardowe sito nr 20.(850μ) w celu uzyskania cząstek przechodzących przez standardowe sito nr 20. Średnia masowa wielkość tych cząstek wynosi 319 μ.

W urządzeniu mieszającym 100 części cząstek-prekursorów wytworzonych w sposób opisany w przykładzie porównawczym I miesza się z roztworem zawierającym 0,5 części wag. gliceryny, 2 części wag. wody i 0,5 części wag. iązprzpaazlu, na 100 części wag. cząstek-prekursorów. Uzyskaną mieszaninę ogrzewa się w suszarce o działaniu ciągłym. Średni czas przebywania w suszarce wynosi około 50 minut, a temperatura materiału na wylocie z suszarki wynosi około 195°C. W urządzeniu mieszającym 100 części uzyskanego w ten sposób materiału miesza się z 5 częściami wody. Mieszaninę odstawia się na 30 minut w zamkniętym zjemaiku w 80°C w celu przeprowadzenia aglomeracji cząstek za pomocą wody, po czym rozdrabnia się ją (kruszy i granuluje) w celu uzyskania czżątck, które przechodzą przez standardowe sito nr 20 (850μ).

Wyniki różnych badań materiałów uzyskanych w przykładach przedstawiono w tabeli. Tabela

Przykład	Śred- nia maso- wa suro- wa (μ)	Śred- nia maso- wa pre- kurso- ra surowa (μ)	Prze- sunię- cie- śred- niej- maso- wej	Odpor- ność na 20/50 (T/N)	Pziem- ność- absor- pcyj- na 20/50 (g/g)	Ciś- nie- nie roz- sze- rza- nia żelu kdyn/ cm2	Szyb- kość- spęcz- nia- nia (g/g/s)	Powie- rzch- nia właś- ciwa m2/g
Porównawczy I	405	N/B	N/B	N/B	46,0	9,2	0,22	0,020
I	216	84	157,0%	tak	36,8	14,6	1,09	0,169
II	592	421	40,6%	tak	38,5	39,2	0,36	0,033
III	501	322	55,6%	tak	36,7	39,8	0,45	0,042
IV	329	205	60,5%	tak	33,9	29,2	0,82	0,064
V	328	205	60,0%	tak	33,5	29,8	0,97	0,065
VI	537	405	32,6%	tak	35,7	38,7	0,33	0,033
Porównawczy II	465	405	14,8%	tak	42,6	16,1	0,17	0,021
VII	303	153	98,0%.	tak	34,9	25,9	0,98	0,067
Porównawczy III	398	319	24,8%	nie	38,7	18,2	0,21	0,037

Z tabeli wynika, że kompozycje polimeryczne według wynalazku wykazują średnią masową wielkość cząstek co najmniej o około 25% większą od średnich masowych wielkości cząstekprekursorów stosowanych do wytwarzania takich kompozycji polimcrycąaych. Przesunięcie wielkości cząstek o taką wielkość i w tym kierunku wskazuje na ozwstawownic dużej ilości agregatów, oraz że agregaty te zawierają duże ilości cząstek-prekursorów. Z tabeli wynika ponadto, że agregaty wytworzone w przykładach I-VII są odporne na działanie płynu, co świadczy o obecności w agregatach w znacznym stopniu międzycząstkowych wiązań sieciujących. Z tabeli wynika również,

167 130 że kompozycje polimeryczne według niniejszego wynalazku, wytworzone w przykładach I-VII wykazują większą odporność na ściskanie (to znaczy wyższe ciśnienie rozszerzania żelu) oraz większe szybkości spęczniania niż odpowiadające im cząstki-prekursory.

Z tabeli wynika także, iż w przykładach porównawczych II i III występuje mniejsze przesunięcie wielkości czsątek w odniesieniu do ich prekursorów niż w przykładach I-VII, co wskazuje na powstawanie mniejszych agregatów. Na dodatek agregaty z przykładu porównawczego II, próbka 2lgomeaowana wodą, wykazują ogólną skłonność do braku odporności na działanie płynu, co oznacza iż rzeczywiste przesunięcia wielkości cząstek na skutek jakiegokolwiek sieciowania międzycząstkowego jest znacznie mniejsze od podanego w tabeli przesunięcie 24,8%. Z tabeli wynika ponadto, że szybkość spęczniania w przykładach porównawczych II i III są mniejsze niż w przypadku kompozycji polimerycznych według niniejszego wynalazku.

Powyższe właściwości dotyczą zachowaia się kompozycji polimerycznych w wyrobach absorpcyjnych tak, że kompozycje polimeryczne według wynalazku powinny zapewnić w porównaniu z odpoiwednimi cząstkami-prekursorami i/lub produktami z przykładów porównawczych opisanymi powyżej znacznie lepsze właściwości użytkowe, jeśli zostaną zastosowane w wyrobach absorpcyjnych takich jak elementy absorpcyjne w wyrobach absorpcyjnych takich jak pieluszki.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania elementów absorpcyjnych zawierający agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek, znamienny tym, że cząstki-prekursory zasadniczo nierozpuszczalnego w wodzie, absorbentowego materiału polimerycznego tworzącego hydrożel nanosi się międzycząsteczkowo sieciujący środek reagujący z materiałem polimerycznym cząstek-prekursorów i poddaje się reakcji z wytworzeniem wiązań sieciujących między cząstkami-prekursorami, przy czym agregaty wzajemnie usieciowanych cząstek stosuje się w takiej ilości, żeby średnia masowa wielkość cząstek kompozycji polimerycznej była co najmniej o około 25% większa od średniej masowej wielkości cząstek-prekursorów.
2. Sposób wytwarzania elementów absorpcyjnych według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się materiał włóknisty stanowiący hydrofilowy materiał włóknisty, korzystnie włókna ścieru drzewnego.
3. Sposób wytwarzania elementów absorpcyjnych według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że utrzymuje się stosunek wagowy włókien do kompozycji polimerycznej wynoszący od około 95:5 do około 25:75.
4. Sposób wytwarzania elementów absorpcyjnych według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się zasadniczo nierozpuszczalny w wodzie, absorbentowy, materiał polimeryczny cząstekprekursorów, tworzący hydrożel wybrany z grupy obejmującej hydrolizowany kopolimer szczepiony akrylonitrylu na skrobi, częściowo zobojętniony kopolimer akrylonitrylu na skrobi, kopolimer szczepiony kwasu akrylowego na skrobi, częściowo zobojętniony kopolimer szczepiony kwasu akrylowego na skrobi, zmydlone kopolimery octanu winylu z estrem akrylowym, hydrolizowane kopolimery akrylonitrylu lub akrylamidu, hydrolizowane produkty nieznacznego usieciowania któregokolwiek z powyższych kopolimerów, częściowo zobojętniony polikwas akrylowy oraz produkty nieznacznego usieciowania częściowo zobojętnionego polikwasu akrylowego.
5. Sposób wytwarzania elementów absorpcyjnych według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się środek sieciujący międzycząstkowo wybrany z grupy obejmującej wielowodorotlenowe alkohole, etery poliglicydylowe, wielofunkcyjne związki azyrydynowe, wielofunkcyjne związki aminowe oraz wielofunkcyjne związki izocyjanianowe.
6. Sposób wytwarzania elementów absorpcyjnych według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas reakcji dodatkowo formuje się strefę przejmowania oraz strefę zatrzymywania co najmniej częściowo otaczającą w przekroju obwód strefy przejmowania, dzięki czemu istnieje możliwość swobodnego przepływu cieczy, przez co najmniej część przekroju na obwodzie strefy przejmowania, przy czym średnia gęstość wymienionej strefy przejmowania oraz jej średni ciężar jednostkowy są mniejsze niż strefy zatrzymywania.
7. Sposób wytwarzania elementów absorpcyjnych według zastrz. 1 albo 2, albo 6, znamienny tym, że podczas reakcji dodatkowo formuje się adsorbentową warstwę przejmującą nawarstwioną na elemencie absorpcyjnym, która to absorbentowa warstwa przejmująca zawiera korzystnie zasadniczo hydrofilowy materiał włóknisty.
8. Sposób wytwarzania elementów absorpcyjnych według zastrz. 1 albo 2, albo 6, znamienny tym, że kompozycję polimeryczną równomiernie rozprowadza się w elemencie absorpcyjnym.
9. Sposób wytwarzania elementów absorpcyjnych według zastrz. 1 albo 2, albo 6, znamienny tym, że kompozycję polimeryczną rozprowadza się z dodatnim gradientem na co najmniej części grubości elementu absorpcyjnego.
10. Sposób wytwarzania elem entów aósorpcyjnych wchług zatrz. 1 albo 2, ab2 6, zn amienny tym, że dobiera się reagenty i formuje a) n warstw materiałów włóknistych, gdzie n oznacza liczbę całkowitą wynoszącą 2 lub więcej, przy czym warstwy te układa się tak, że istnieje warstwa wierzchnia, warstwa spodnia, n-2 warstw pośrednich oraz n-1 międzywarstw między dwoma stykającymi się sąsiednimi powierzchniami sąsiednich warstw oraz b) rozdrobnioną, absorpcyjną kompozycję polimeryczną tworzącą warstwy w jednej lub więcej z wymienionych międzywarstw.

167 130
11. Sposób wytwarzania warstwowych elementów absorpcyjnych według zastrz. 10, znamienny tym, że tak dobiera się elementy aby w elemencie n = 2, a krawędzie wymienionych warstw łączy się ze sobą wokół obrzeża warstwowego elementu absorpcyjnego.
12. Sposób wytwarzania wyrobów absorpcyjnych, znamienny tym, że wytwarza się wyrób zawierający arkusz wierzchni przepuszczający ciecz, arkusz spodni nie przepuszczający cieczy, połączony z wymienionym arkuszem wierzchnim oraz rdzeń absorpcyjny umieszczony między wymienionym arkuszem wierzchnim i wymienionym arkuszem spodnim, który to rdzeń absorpcyjny stanowi element absorpcyjny.