PL168265B1

PL168265B1 - Rozdrobniona absorpcyjna kompozycja polimeryczna PL PL

Info

Publication number: PL168265B1
Application number: PL91296245A
Authority: PL
Inventors: Donald C Roe; Frank H Lahrman; Charles J Berg
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 1990-04-02
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1996-01-31
Also published as: US5384179A

Abstract

1. Rozdrobniona, absorpcyjna kompozycja polimeryczna zawierajaca usieciowane sku- pienia bedace wielokrotnoscia czastek prekursorów praktycznie nierozpuszczalnego w wodzie materialu polimerycznego tworzacego hydrozel, znamienna tym, ze zawiera usieciowane miedzyczasteczkowe skupienia utworzone przez przereagowanie srodka miedzyczasteczkowe sieciujacego w ilosci 0,01 - 30 czesci wagowych na 100 czesci wagowych czastek prekursorów, z materialem polimerycznym czastek prekursorów z wytworzeniem kowalencyjnych wiazan sieciujacych miedzy czastkami prekursorami, przy czym usieciowane skupienia miedzyczastko- we wystepuja w kompozycji polimerycznej w takiej ilosci, zeby kompozycja polimeryczna miala srednia masowa wielkosc czastek o co najmniej 25% wieksza od sredniej masowej wielkosci pojedynczych czastek prekursorów, z których utworzone jest skupienie. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest rozdrobniona, absorpcyjnakompozycjapolimeryczna zawierająca cząstki praktycznie nierozpuszczalnego w wodzie absorpcyjnego materiału polimerycznego tworzącego hydrożel, która zawiera cząstki połączone razem przez międzycząstkowo sieciujący środek w ilości 0,01 - 30 części wagowych reagujący z materiałem polimerycznym cząstek z wytworzeniem kowalencyjnych wiązań sieciujących między cząstkami, przy czym usieciowane skupienia międzycząstkowe występują w kompozycji polimerycznej w takiej ilości, żeby kompozycja polimeryczna miała średnią masową wielkość cząstek o co najmniej 25% większą od średniej masowej wielkości pojedynczych cząstek, z których utworzone jest skupienie.

Skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek wykazują zwiększoną jednolitość struktury, co oznacza, że skupienie pozostaje nienaruszone w wyniku spęczniania i ma względnie wysoką odporność na ściskanie, zwiększoną szybkość wchłaniania oraz minimalną skłonność do blokowania żelowego.

Przy zetknięciu z płynem skupienia 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 płyny. Izotropowe spęcznianie skupień wzajemnie usieciowanych cząstek uzyskuje się dlatego, że skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek zachowują zależności strukturalne i przestrzenne cząstek-prekursorów nawet po spęcznieniu, to znaczy skupienia zachowują swą jednolitość zarówno w stanie suchym jak i po spęcznieniu. W związku z tym cząstki-prekursory wchodzące w skład skupień wzajemnie usieciowanych cząstek nie będą odpadać w wyniku zetknięcia z płynem lub spęcznienia przez ten płyn (tak, że skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek są odporne na działanie płynu), dzięki czemu blokowanie żelowe spada do minimum. Ponadto skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek wykazują względnie wysokie szybkości wchłaniania płynu tworząc szybko chłonące kompozycje polimeryczne, z uwagi na wysoki stosunek powierzchni do masy w skupieniach wzajemnie usieciowanych cząstek. W związku z tym skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek stanowią kompozycje polimeryczne zdolne do szybkiego wchłaniania płynów przy minimalnej skłonności do blokowania żelowego.

Rozdrobniona, absorpcyjna kompozycja polimeryczna według wynalazku może zawierać skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek utworzone z cząstek-prekursorów o względnie małej średnicy ziarna (to znaczy drobnych cząstek-prekursorów). W wyniku zastosowania drobnych cząstek-prekursorów do wytwarzania skupień 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 skupienia tak, że uzyskane kompozycje polimeryczne zawierające takie skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek wykazują szczególnie wysokie szybkości wchłaniania płynów (szybkość spęczniania) przy minimalnej skłonności do blokowania żelowego, na skutek usunięcia swobodnych, drobnych cząstek ze spęcznionej lub częściowo spęcznionej kompozycji polimerycznej. Takie skupienia 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.

Różne produkty absorpcyjne, elementy absorpcyjne i wyroby absorpcyjne mogą zawierać kompozycję polimeryczną według wynalazku zawierającą skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek. Właściwości użytkowe takich produktów ulegają poprawie dzięki zastosowaniu kompozycji polimerycznej wykazującej wysokie szybkości wchłaniania płynów przy minimalnej skłonności do blokowania żelowego. Ponadto duże rozmiary skupień wzajemnie usieciowanych cząstek ułatwiają otwieranie kanałów kapilarnych we włóknistych materiałach zawierających kompozycję polimeryczną według wynalazku. Skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek zmniejszają również do minimum migrację spęcznionych lub suchych cząstek przez struktury absorbenta z uwagi na ich jednolitość strukturalną (dzięki temu, że drobne cząstki połączone są ze sobą).

168 265

Sposób wytwarzania kompozycji polimerycznych według wynalazku polega na tym, że na cząstki-prekursory nanosi się środek sieciujący międzycząstkowo, przy czymcąskti-prekursory zostają fizycznie połączone tworząc szereg skupień, po czym środek sieciujący międzycząstkowo reaguje z materiałem polimerycznym cząstek-prekursorów w skupieniach przy zachowaniu fizycznego połączenia cząstek-prekursorów tak, że tworzą się wiązania sieciujące między cząstkami-prekursorami i powstają skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek. Skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek są tworzone w takim stopniu, żeby średnia masowa wielkość cząstek kompozycji polimerycznej była co najmniej o około 25% większa od średniej wielkości masy cząstek-prekursorów. Korzystnie skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek mogą być również usieciowane powierzchniowo.

Wynalazek stanie się bardziej zrozumiały na podstawie poniższego opisu w połączeniu z załączonymi rysunkami, z których fig. 1 przedstawia widok z góry pieluszki jednorazowego użytku wykonanej w kompozycji według wynalazku, z której ścięto większość wierzchniej warstwy tak, aby dokładniej pokazać leżący pod spodem rdzeń absorpcyjny pieluszki; fig. 2 przedstawia wzdłużny przekrój samego rdzenia absorpcyjnego pieluszki jednorazowego użytku wykonany wzdłuż linii 2-2 na fig. 1; fig. 3 - przekrój poprzeczny samego rdzenia absorpcyjnego pieluszki jednorazowego użytku wykonany wzdłuż linii 3-3 na fig. 1; fig. 4 - rzut perspektywiczny elementu absorpcyjnego wykonanego z kompozycji według wynalazku, stosowanego jako rdzeń absorpcyjny w pieluszce jednorazowego użytku przedstawionej na fig. 1; fig. 5 - w powiększeniu fragment przekroju warstwowego elementu absorpcyjnego (laminatu) z kompozycji według wynalazku; fig. 6 - rzut perspektywiczny innego wykonania dwuwarstwowego elementu absorpcyjnego z kompozycji według wynalazku; fig. 7 - przekrój dwuwarstwowego elementu absorpcyjnego z fig. 6 wykonany wzdłuż linii 7-7 na fig. 6; fig. 8 - widok jeszcze innego wykonania elementu absorpcyjnego z kompozycji według wynalazku; fig. 9 - rzut perspektywiczny jeszcze innego wykonania elementu absorpcyjnego z kompozycji według wynalazku; fig. 10 - odcięty perspektywiczny rzut wykonania pieluszki jednorazowego użytku w kompozycji według wynalazku, zawierającej element absorpcyjny pokazany na fig. 9; fig. 11

- widok z góry części elementu absorpcyjnego z kompozycji według wynalazku, pokazujący korzystny kształt chłodnięcia; fig. 12 - mikrofotografię w powiększeniu około 30 razy rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej według wynalazku, wykonanej zgodnie z przykładem VI; fig. 13 - mikrofotografię w powiększeniu około 60 razy skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek wybranego z próbki przedstawionej na fig. 12; fig. 14 - mikrofotografię w powiększeniu około 40 razy rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej według wynalazku wykonanej zgodnie z przykładem VI, w której średnia masowa wielkość cząstek wynosi około 84 μιη; fig. 15 - mikrofotografię w powiększeniu około 110 razy skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek wybranego z próbki przedstawionej na fig. 14; fig. 16 - rzut perspektywiczny produktu absorpcyjnego obejmującego nośnik oraz skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek połączone z nośnikiem; fig. 17 - odcięty widok z góry podpaski higienicznej; fig. 18 - boczny widok urządzenia stosowanego do pomiaru ciśnienia rozszerzania żelu w rozdrobnionych, absorpcyjnych kompozycjach polimerycznych; fig. 18a - widok z boku podstawy montażowej urządzenia z fig. 18; fig. 18b - widok z góry podstawy montażowej urządzenia z fig. 18; fig. 18c - widok z góry wspornika do osiowania próbki w urządzeniu z fig. 18; fig. 18d

- widok z góry uchwytu próbki w urządzeniu z fig. 18; fig. 18e - widok z boku uchwytu próbki w urządzeniu z fig. 18; fig. 18f - widok z boku stopki ściskającej w urządzeniu z fig. 18; a fig. 18g - widok z góry stopki ściskającej w urządzeniu z fig. 18.

Rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne według wynalazku 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 według wynalazku będą ulegać spęcznianiu i szybko chłonąć płyny bez objawów lub z nieznacznymi objawami blokowania żelowego.

Jak to przedstawiono na fig. 12 i 14, kompozycje polimeryczne według wynalazku 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, skupień lub aglome168 265 ratów. 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 skupienia), albo też w postaci elementów o znacznym stosunku największego wymiaru do najmniejszego wymiaru, takich jak elementy igłowate, płatkowate lub włókniste itp. Jak to przedstawiono na fig.. 12 i 14, cząstki stanowią korzystnie skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek o przypadkowej wielkości i nieregulowanych kształtach.

W opisie kompozycję polimeryczną według wynalazku określa się jako kompozycję zawierającą cząstki. Należy jednak zwrócić uwagę, że określenie to obejmuje skupienia. W użytym znaczeniu określenie skupienie 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 skupienie, to konkretna procedura identyfikacji takich skupień jest podana poniżej w części dotyczącej metod badań. I tak w całym opisie użyte określenie cząstka dotyczy elementów tworzących kompozycję polimeryczną, obejmujących skupienia, natomiast określenie cząstka-prekursor dotyczy wyjściowych elementów stosowanych do wytwarzania cząstek kompozycji polimerycznej, zwłaszcza skupień. Cząstki, które stanowią pojedyncze cząstki-prekursory, będą konkretnie określane jako cząstki nie będące skupieniami.

Jakkolwiek wielkość cząstek i cząstek-prekursorów może mieścić się w szerokim zakresie, to określone wielkości i rozrzuty wielkości cząstek są korzystne. Wielkość cząstki określa się jako wymiar cząstki lub cząstki-prekursora, który ustala się na podstawie analizy sitowej. Tak np. cząstka zatrzymywana na znormalizowanym sicie nr 30 o oczkach 600 gm uważana jest za cząstkę charakteryzującą się wielkością cząstki ponad 600 gm, cząstka, która przechodzi przez sito nr 30 o oczkach 600 gm, ale zatrzymywana jest na znormalizowanym sicie nr 35 o oczkach 500 gm uważana za cząstkę charakteryzującą się wielkością cząstki od 500 do 600 gm, a cząstka przechodząca przez sito nr 35 o oczkach 500 gm uważana jest za cząstkę charakteryzującą się wielkością cząstki poniżej 500 gm. Wielkość cząstek w odniesieniu do średnicy lub przekroju będzie zazwyczaj wynosić od około 1 gm do około 2000 gm, przy czym korzystnie cząstki charakteryzują się wielkością cząstek od około 20 gm do około 1000 gm.

Istotna jest również średnia masowa wielkość cząstek odnosząca się do cząstek lub cząstek-prekursorów, pozwalająca określić charakterystykę i właściwości kompozycji polimerycznej. Średnia masowa wielkość cząstek danej próbki cząstek lub cząstek-prekursorów określana jest jako średnia wielkość cząstki w próbie o danej masie. Sposób wyznaczania średniej masowej wielkości cząstki w próbce opisana jest poniżej w części dotyczącej metod badań. W korzystnym przypadku, średnia masowa wielkość cząstki w odniesieniu do cząstek wynosi od około 100 gm do około 1500 gm, a jeszcze korzystniej od około 200 gm do około 1 θ0ϋ gm.

Kompozycje polimeryczne według wynalazku 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 praktycznie nierozpuszczalnego w wodzie, absorpcyjnego, tworzącego hydrożel materiału polimerycznego. Materiały polimeryczne przydatne do wytwarzania cząstek kompozycji polimerycznej mogą znacznie różnić się między sobą. Konkretne materiały polimeryczne przydatne z punktu widzenia wynalazku będą szczegółowo opisane poniżej w odniesieniu do materiałów polimerycznych, z których wytwarza się cząstkiprekursory.

Rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne według wynalazku zawierają skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek. Skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek, wytworzone 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 cząstkamiprekursorami i uzyskania skupienia. Nafig. 13 i 15 przedstawiono mikrofotografie skupień wzajemnie usieciowanych cząstek.

168 265

Caąstki-prekursnro twnraą skupienia wapSamsia usiacinwanoah caąstak i nawiarąSą praktocanie niarbapusaaaalnz w wndaia, absnrpczSnz materiał pnlimarocano twbraąao hodrożel. Dn przykładowoah materiałów pnlimarocanoch nadąSączah się dn stosowunia Sakn aaąstki-prakursnro (a więa również Sakn aaąstki uaoskiwaseS kbmpnaocSi pblimarocanaS) nalażą materiało wotąaraana a pnlimarzauSącoch, sianąszansoah mnsnmarów aąwiarąSącoah grupo kwasnwa. I tak dn mnsnmarów toah nalażą nlafϊnbwb kwaso i baawndniki, aawierąSąae an najmniaS Sedno blafϊnnwa wiąaania pbdwóSne węgial-węgial. W sacaagółsnśai mnnnmerz te mnżna wybrać spnśród nlefisnwb niasasoannzah kwasów karboksylowoch i iah baawndników, nlafϊsbwb nianasocnnoah kwasów sulfnnnwoah orun ich miasaanin.

Pewne mbnnmaro nie aawiarąSąca grup kwasnwoah mnżną również aąstnsnwąć dn wotwaraanie aaąstek-prekursnrów. Dn takich mnsbmarów nie aawiarąSączah grup kwasbwoch mngą należeć np. roapusacnalna w wndnie lub daSące się dospargbwać w wndaia astro mbsbmarów a grupami kwa^nwomi, u także mnnnmarz nie aąwiarąSąaa wcale karboksylnwoah lub sulfbnbwoah grup kwasnwoah. Dn ewentualnoch mnnnmarów baa grup kwasnwzch należą w awiąaku a tom mnnnmero nuwieraSąae następuSąca rndaaSa grup funkcoSnvch: grupo astrów kwasów karboksylnwoah lub kwasów sulfnnbwzah, grupo hodroksylowe, grupo umidnwa, grupo aminowa, grupo nitiylowe nraa grupo cawurtnrzędowoah soli umbninwzah. Takie mbsnmery nie auwieruSąae grup kwusnwoah są dobrze anunomi muteriułumi, bpisunzmi dnkładniaS np. w npisuah pptentbwzah St. ZSadn. Ameroki nr nr 4 076 663 i 4 062 817.

Dn mnnbmerów topu blefinnwn nienasoannoah kwasów kur'boksyl^owzah i baawndników kwasów kurboksylbwoch należą kwaso akrylowa topu samegn kwasu akrylowego, kwasu matakrylowagn, kwasu atukrylowagn, kwasu α-ahlnrnukrylowagb, kwasu α-azSunnwagn, kwasu β-matzlnakrylowagn (kwasu krotonowagn), kwasu α-fanolnukrylowegb, kwasu Ρ-ρ^ΙοkszpΓopionowagb, kwasu snrbinowegn, kwusu α-chlnrnsnrbinowagn, kwusu ungeliknwagb, kwasu aonamnnnwegn, kwasu p-ahlnrncosumnnnwagn, kwusu β-steąrylnąkrylowegn, kwasu itukbnowagn, kwusu aztrukonowegn, kwusu maaaknnnwagn, kwusu glutukonowegn, kwasu ukynitynowagy, kwusu maleinowego, kwusu fumarowego, trikarboksyetylenu i baawndnika maleinowego.

Dn monomerów topu olafinowo siasusocynoch kwusów sulfonowoah nalażą ulifatocase lub aromutycana kwaso winolosulfonowa, takie Suk kwus winzlnsulfnnnwz, kwas ρΙΠΙ^^^^wo, kwas winolntyluannsulfnnnwo i kwas stear^nosulfonowo; kwaso akrylo- i metukrylosulfonowe, takie Sak ukrolan sulfoetylu, matukrylan sulfoetolu, akrolan sulfyprypzlu, metekty^ sulfnprbpolu, kwus 2-hzdrnksz-3-ekrzlbksopropylosulfbsnwo, kwus 2-hodrokso-3-metakrolbkszpropylnsulfynnwz orun kwus 2-ekrylbemidn-2-matolbpropenosulfnnnwo.

Kyrzostnie materiało pnlimaroaasa auwiareSą grupo karboksylowe. Do polimerów takich nalażo hzdrolianwano kopolimer sacaapibso ukrylbnitrzlu na skrobi, caęśaiywn nob^ęte^o kopolimer saaaapinnz ρ^Ιο^^^ na skrobi, kopolimer sacaapinnz kwusu akrylowego na skrobi, caęśainwn anbbSętninno kopolimer saanepiono kwasu akrylowego nu skrobi, amori^ne kopolimero natan winolu/ester ukrylowo, hodroliabwane kopolimero ukrylnnitrzlu lub ukryloumidu, umiarkowanie usiecinwune produkty a pbwzżsazah kopolimerów, aaęśainwn noboSętninno kwas pbliąkrylnwo nraa umiarkowanie usiecibwane produkty’ aaęśaiywy anbnSętsibnegn kwasu pbliakrylnwegn. Polimery te stosuSe się nienależnie lub w postaci miesauninz dwóch lub więceS monomerów, awiąaków itp. Przokładowe materiuło pnlimeroaase tego topu uSawnibnn w opisach patentowoah St. ZSedn. Ameroki nr nr 3 661 875, 4 076 663, 4 093 776, 4 666 983 i 4 734 498.

NaSkorzystnieSsae muteriało pblimerocase do stnsbwasiuSukn caąstki-prekur.snrz stanowią umiarkowanie usieciowane produkty aaęścinwn anbbSętninnzch kwusów pyliakrylywoch nraa iah pochodnoch skrobiowoch. NaSknrazstsieS cnąstki stenowi umiarkowanie usieainwano kwus pbllakrylnwz noboSętniono w około 50 - 95%, korzostnie w około 75% [to anucay pnli(ίkcryląs sodowo-kwas ukrylowo)].

Jak to aąanącansn powożeS, caąstki-prekursbrz' stanowią korzostnie materiaty polimerocane sieanącanie usiecibwąse. Usiecibwąsie służo do nadenia aaąstknm-prekursnrnm nasadnicneS slerozpuszcaąlsnści w wodnie, a caęścinwn dn nadania cnąstkom-prekursorom, ą więc również i wotwąraąseS kompnaocSi pnlimeroaaseS odpowiednieS pySemsyśai ubsorpcoSneS i

168 265 zawartości ekstrahowalnego polimeru. Proces sieciowania polimerów oraz typowe środki sieciujące opisane są bardziej szczegółowo w wyżej wspomnianym przywołanym opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 076 663.

Odrębne cząstki-prekursory wytwarzać można zwykłym sposobem. Typowe i korzystne procesy wytwarzania odrębnych cząstek-prekursorów opisane są w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr Re 32 649, ponownie wydanym i w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 666 983 i w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 625 001.

Korzystnymi sposobami wytwarzania cząstek-prekursorów są te, które obejmują metody polimeryzacji w roztworze wodnym lub w innym. Jak to opisano w wyżej przywołanym opisie patentowym 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 cząstek oraz kompozycji polimerycznych według wynalazku.

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 wagowych materiału monomerycznego. Innym składnikiem wodnej mieszaniny reakcyjnej jest środek sieciujący. Środki sieciujące przydatne do wytwarzania cząstek-prekursorów są dokładniej opisane w wyżej przywołanych publikacjach: w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr Re. 32 649 i w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 666 983 i 4 625 001. Zawartość środka sieciującego w wodnej mieszaninie reakcyjnej 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 wagowych na 100 części wagowych materiału monomerycznego). Dodatkowym składnikiem wodnej mieszaniny reakcyjnej są inicjatory wolnorodnikowe, obejmujące np. związki nadtlenowe, takie jak nadsiarczany sodu, potasu i amonu, nadtlenek kaprylilu, nadtlenek benzoilu, nadtlenek wodoru, wodoronadtlenki kumenu, dinaftalan tert-butylu, nadbenzoesan tert-butylu, 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.

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 opisach patentowych. 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 odpowiedni sposób, w efekcie uzyskując co najmniej około 25% molowych, ajeszcze 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 alkali10

168 265 cznych, kation amonowy, podstawiony kation amoniowy oraz kationy pochodzące od amin, dokładniej przedstawione w wyżej przywołanym opisie patentowym 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 emulsyjnej lub 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 opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 340 706, 4 506 052 i 4 735 987.

Cząstki-prekursory stosowane do wytwarzania skupień wzajemnie usieciowanych cząstek są praktycznie suche. Użyte w opisie określenie praktycznie suchy oznacza, że zawartość cieczy, zazwyczaj wody lub innego roztworu, wynosi poniżej około 50%, korzystnie poniżej około 25%, ajeszcze korzystniej poniżej około 10% wagowych cząstek-prekursorów. Zazwyczaj zawartość cieczy w cząstkach-prekursorach wynosi od około 0,01 do około 5% wagowych 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 można usuwać z mieszaniny reakcyjnej na drodze destylacji azeotropowej. Wodną mieszaninę reakcyjną zawierającą polimer można także poddawać obróbce rozpuszczalnikiem odwadniającym, takim jak metanol. Można również stosować kombinację takich metod suszenia. Odwodnioną masę materiału polimerycznego można następnie siekać lub rozdrabniać uzyskując praktycznie suche cząstki-prekursora w zasadzie rozpuszczalnego 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 cząstek-prekursorów 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, ajeszcze 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 szczególnie przydatne w elementach absorpcyjnych oraz w wyrobach absorpcyjnych, gdyż uzyskane w efekcie skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek wytworzone z takich cząstek-prekursorów będą z zasady zatrzymywać duże ilości wydzielin ustrojowych, takich jak mocz.

Odrębne cząstki-prekursory można ewentualnie poddawać obróbce powierzchniowej. Tak np. w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 824 901 ujawniono obróbkę powierzchniową cząstek polimerycznych czwartorzędowym związkiem poliaminowym. W przypadku stosowania obróbki powierzchniowej cząstki-prekursory korzystnie sieciuje się powierzchniowo w sposób ujawniony w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 666 983 i 4 734 478. Jak to ujawniono w opisie patentowym nr 4 666 983, poszczególne cząstki-prekursory można sieciować powierzchniowo nanosząc na cząstki prekursory środek powierzchniowo sieciujący oraz poddając reakcji środek powierzchniowo sieciujący z materiałem polimerycznym na powierzchnię cząstek.

168 265

Jakkolwiek wszystkie cząstki-prekursory w danym skupieniu 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 akry lowego na skrobi, a inne cząstki-prekursory mogą zawierać materiał polimeryczny typu nieznacznie usieciowanych produktów częściowo zobojętnionego kwasu poliakrylowego. Ponadto cząstki-prekursory w konkretnym skupieniu wzajemnie usieciowanych cząstek lub w uzyskanej w efekcie kompozycji polimerycznej mogą mieć różny kształt, pojemność absorpcyjną oraz inną właściwość charakterystyczną dla cząstek-prekursorów. Korzystnie cząstki prekursory zawierają materiał polimeryczny stanowiący praktycznie nieznacznie usieciowane produkty częściowo zobojętnionego kwasu poliakrylowego; każda cząstka-prekursor wykazuje podobne właściwości.

Cząstki-prekursory mogą być w postaci granulek, proszków, kulek, płatków, włókien, skupień lub aglomeratów. I tak cząstki-prekursory 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 skupienia, albo też w postaci elementów o znacznym stosunku największego wymiaru do najmniejszego wymiaru, takich jak elementy igłowate, płatkowate lub włókniste itp. Korzystnie, jak to przedstawiono na fig. 12 - 15, cząstki-prekursory są w postaci subtelnie rozdrobnionego proszku składającego się z granulek proszku lub płatków o nieregularnych kształtach i o różnej wielkości.

Wielkość cząstek-prekursorów może zmieniać się w szerokim zakresie. Korzystnie wielkość cząstek-prekursorów, w odniesieniu do ich średnicy lub przekroju wynosi od około 1 μm do około 2000 μm. Jeszcze korzystniej wielkość cząstek w przypadku cząstek-prekursorów wynosi od około 20 μm do około 1000 μm. Średnia masowa wielkość cząstek w przypadku cząstek-prekursorów wynosi od około 20 μm do około 1500 μm, a jeszcze korzystniej od około 50 μm do około 1000 μm. W korzystnych przypadkach cząstki-prekursory wykazują średnią masową wielkość cząstek poniżej około 1000 μm, jeszcze korzystniej poniżej około 600 μm, a najkorzystniej poniżej około 500 μm.

Skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek zawierają również środek sieciujący międzycząstkowo. Środek sieciujący międzycząstkowo 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. Wiązania sieciujące mają charakter międzycząstkowy (to znaczy występują między różnymi cząstkami-prekursorami). Uważa się, że reakcja środka sieciującego międzycząstkowo z materiałem polimerycznym cząstek-prekursorów powoduje powstanie wiązań sieciujących między łańcuchami polimerów w różnych cząstkach-prekursorach (czyli międzycząstkowe wiązania sieciujące). W odniesieniu do korzystnych polimerów uważa się, że środek sieciujący międzycząstkowo reaguje tworząc wiązania sieciujące między grupami karboksylowymi w cząstkach-prekursorach. Uważa się też, że w przypadku korzystnych polimerów zawierających grupy karboksylowe środek sieciujący międzycząstkowo reaguje z grupami karboksylowymi w materiałach polimerycznych tworząc kowalencyjne chemiczne wiązania sieciujące między łańcuchami polimeru w różnych cząstkach-prekursorach. Kowalencyjne, chemiczne wiązania sieciujące powstają zazwyczaj w wyniku tworzenia się grup estrowych, amidowych (imidowych) lub uretanowych, na skutek reakcji grup funkcyjnych środków sieciujących z grupami karboksylowymi materiału polimerycznego. W korzystnym wykonaniu uważa się, że tworzą się wiązania estrowe. Tak więc korzystnymi środkami sieciującymi międzycząstkowo są takie środki, które są zdolne do przereagowania z grupami karboksylowymi w korzystnych polimerach, z wytworzeniem wiązań estrowych.

Do środków sieciujących międzycząstkowo, przydatnych w kompozycji według wynalazku, należą te, które reagują z materiałem polimerycznym cząstek-prekursorów stosowanych do wytwarzania skupień 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

168 265 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 wielowartościowych metali; lub monomery wymienione w opisie. Konkretne środki sieciujące przydatne w kompozycji według wynalazku opisane są w wyżej przywołanych opisach patentowych nr 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, polioksyetylenowe 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 pentaerytrytu, eter diglicydylowy glikolu propylenowego oraz eter diglicydylowy glikolu propylenowego; związki poliazarydynowe, takie jak tris[3-(izoazyrydyno)propionian]2,2bishydroksymetylobutanolu, 1,6-heksametylotoluileno-dietylenomocznik i difenylometanobis-4,4’-N,N’-dietylenomocznik; związki chlorowcoepoksydowe, takie jak epichlorohydryna i α-metylofluorohydryna; związki polialdehydowe, takie jak aldehyd glutarowy i glioksazol; związki poliaminowe; takie jak etylenodiamina, dietylenotriamina, trietylenotetramina, tetraetylenopentamina, pertaetyleroheksamma i polietylenoimrna; oraz związki poliizocyjamanowe, takie jak 2,4-toluilenodiizocyjanian i heksametylenodiizocyjaniam

Stosować można jeden środek sieciujący międzycząstkowo albo dwa lub więcej praktycznie nie reagujących ze sobą środków sieciujących międzycząstkowo, wybranych ze wspomnianej powyżej grupy. Do szczególnie korzystnych środków sieciujących międzycząstkowo do stosowania w kompozycji według wynalazku wraz z łańcuchami polimerycznymi zawierającymi grupy karboksylowe należy glikol etylenowy, gliceryna, trimetylopropan, 1,2-propanodiol i 1,3-proparodiol.

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

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

Tak na przykład 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 silniej sze połączenie fizyczne między cząstkami-prekursorami we wstępnie uformowanych skupieniach oraz jednolitość, w stanie spęcznionym i na sucho, uzyskanych skupień wzajemnie usieciowanych cząstek. Wodę stosuje się w ilości poniżej około 20 części wagowych (od 0 do około 20 części wagowych), korzystnie w zakresie od około 0,01 części do około 20 części wagowych, a jeszcze korzystniej w zakresie od około 0,1 części do około 10 części wagowych na 100 części wagowych 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. Rozpuszczaalniki organiczne stosuje się w celu ułatwienia rozprowadzenia środka sieciującego międzycząstkowo na powierzchni cząstek-prekursora. Rozpuszczalnikami organicznymi są korzystnie hydrofitowe rozpuszczalniki organiczne. Do hydrofitowych przydatnych rozpuszczalni168 265 ników organicznych 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 Ν,Ν-dimetyloformamid i Ν,Ν-dietyloformamid; oraz sulfotlenki, takie jak dimetylosulfotlenek. Hydrofilowy rozpuszczalnik organiczny stosuje się w ilości poniżej około 60 części wagowych (od 0 do około 60 części wagowych), korzystnie w zakresie od około 0,01 części do około 60 części wagowych, a jeszcze korzystniej w zakresie od około 1 części do około 20 części wagowych na 100 części wagowych 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 kilku 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 hydrofitowym 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 skupień na działanie płynu pod naciskiem oraz znaczniejsze zmniejszenie uzyskanej pojemności absorpcyjnej skupień wzajemnie usieciowanych cząstek. Zazwyczaj stosunek wody do hydrofitowego rozpuszczalnika organicznego w roztworze będzie wynosić od około 10:1 do około 1:10. Roztwór środka sieciującego międzycząstkowo w hydrofitowym rozpuszczalniku organicznym i wodzie stosuje się w ilości poniżej około 60 części wagowych (od 0 do około 60 części wagowych), korzystnie w zakresie od około 0,01 części do około 60 części wagowych, a jeszcze korzystniej w zakresie od około 1 części do około 20 części wagowych na 100 części wagowych 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 są opisane w wyżej przywołanym opisie patentowym nr Re. 32 649.

Sposób wytwarzania polimerycznych kompozycji zawierających skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek obejmuje przygotowanie cząstek-prekursorów typu opisanego powyżej, naniesienie środka sieciującego międzycząstkowo na cząstki-prekursory, fizyczne połączenie cząstek-prekursorów z wytworzeniem szeregu skupień i przeprowadzenie reakcji środka sieciującego międzycząstkowo z materiałem polimerycznym cząstek-prekursorów w skupieniach, przy zachowaniu fizycznego połączenia cząstek-prekursorów, z wytworzeniem skupień wzajemnie usieciowanych cząstek.

Środek sieciujący międzycząstkowo nanosi się na cząstki-prekursory. Środek sieciujący międzycząstkowo 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 użytym znaczeniu określenie nanoszenie na oznacza, że co najmniej część powierzchni co najmniej jednej z cząstek-prekursorów, które mają zostać połączone w skupienie, zawiera powłokę ze środka sieciującego międzycząstkowo. Tak więc środek sieciujący międzycząstkowo może zostać naniesiony jedynie na pewne cząstki-prekursory, na wszystkie cząstki-prekursory, tylko na część powierzchni pewnych lub wszystkich cząstek-prekursorów lub na całą powierzchnię pewnych lub wszystkich cząstek-prekursorów. 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 przypadkach, 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 powie14

168 265 skuteczność, wytrzymałość i gęstość wiązań sieciujących między cząstkami-prekursorami. Mieszanie można przeprowadzić z wykorzystaniem różnych technik i urządzeń, takich jak rozmaite znane mieszarki i ugniatarki.

Przed, w czasie lub po naniesieniu środka sieciującego międzycząstkowo na cząstki-prekursory, cząstki te łączy się fizycznie ze sobą uzyskując szereg skupień. 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 (skupienia).

Cząstki-prekursory korzystnie łączy się fizycznie ze sobą nanosząc środek łączący na cząstki-prekursory i fizycznie kontaktując ze sobą cząstki-prekursory w takich warunkach, że na co najmniej część powierzchni cząstek-prekursorów został naniesiony środek łączący. Korzystne środki łączące powodują, że materiał polimeryczny cząstek-prekursorów 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 związku z wynalazkiem należą hydrofitowe rozpuszczalniki organiczne, zazwyczaj alkohole o niskim ciężarze cząsteczkowym, takie jak metanol, etanol lub izopropanol; woda; mieszanina hydrofitowego 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.

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. Środek łączący nanosi się na co najmniej na część powierzchni jednej z cząstek-prekursorów, które mają połączyć się w skupienie. 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. Cząstki-prekursory 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 skupienia o różnych kształtach i wielkościach. Tak np. jedną lub więcej cząstek-prekursorów można połączyć z centralną lub rdzeniową cząstką-prekursorem; cząstkiprekursory 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

168 265 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 cząstek-prekursorów, 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 tak, aby wytworzyć wiązania sieciujące między cząstkami-prekursorami i uzyskać skupienia 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 skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek. Jakkolwiek reakcję sieciowania uaktywniać można promieniowaniem (np. promieniowaniem nadfioletowym, y 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 materiałów polimerycznych cząstek-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 skupień wzajemnie usieciowanych cząstek. Jeśli temperatura będzie zbyt wysoka, pogorszeniu może ulec zdolność absorpcyjna cząstek-prekursorów lub nastąpić w takim stopniu degradacja usieciowanych materiałów tych cząstek-prekursorów, zależnie od stosowanych konkretnych materiałów polimerycznych, że uzyskane skupienia 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 skupieniach, 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 praktycznie zakończona, gdy pojemność absorpcyjna kompozycji polimerycznej spadnie do wielkości od około 5 do około 70%. (Jal^l^to]wiok 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 skupień). W szczególności reakcja może być uznana za zakończoną, gdy spełniona jest zależność:

<( 100+R) Q/P <95 w której P oznacza pojemność absorpcyjną cząstek-prekursorów; Q oznacza pojemność absorpcyjną produktu reakcji, a R oznacza pojemność ilość, w częściach wagowych, środka sieciującego międzycząstkowo, zastosowaną na 100 części wagowych cząstek-prekursorów. W pewnych wykonaniach pojemność absorpcyjna spada do· wielkości w zakresie od około 15 do

168 265 około 60%. I tak, zgodnie z wynalazkiem, czas 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 kwasu poliakrylowego oraz korzystnych środków sieciujących międzycząstkowo, takich jak gliceryna lub trimetylopropan, 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, odpowiednio 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 cząstek-prekursorów, konkretnych stosowanych środków sieciujących międzycząstkowo oraz od obecności lub nieobecności katalizatora przyspieszającego reakcję.

Reakcję sieciowania można przyspieszyć dodając inicjator i/lub katalizator do środka sieciującego międzycząstkowo w celu skrócenia czasu i/lub obniżenia temperatury i/lub zmniejszenia ilości środka sieciującego międzycząstkowo niezbędnej do połączenia ze sobą cząstekprekursorów. Zazwyczaj jednak reakcję przeprowadza się bez udziału katalizatora.

W czasie etapu reakcji powinno być utrzymywane fizyczne połączenie cząstek-prekursorów tak, aby skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek według wynalazku mogły powstać w wyjątkowo dużej ilości. Jeśli w czasie etapu reakcji występują siły 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 byłym minimalne.

Jako dodatkowy i korzystny etap w procesie wytwarzania kompozycji polimerycznych zawierających skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek, co najmniej skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek, a korzystnie również cząstki kompozycji polimerycznej nie będące skupieniami, poddaje się obróbce powierzchniowej. Tak np. w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 824 901 ujawniono 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 ujawniono w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 666 983 i 4 734 478. Stosując etap sieciowania powierzchniowego zwiększa się odporność na odkształcenia uzyskiwanych 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 skupień wzajemnie usieciowanych cząstek i ich sieciowanie powierzchniowe następuje korzystnie równocześnie.

Jak to przedstawiono uprzednio, etapy w procesie wytwarzania skupień 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 cząstki-prekursory przy równoczesnym utrzymywaniu tych cząstek-prekursorów w fizycznym połączeniu tak, aby uzyskać szereg skupień. Następnie przeprowadza się reakcję środka sieciującego międzycząstkowo ze skupieniami połączonych cząstek-prekursorów, bezpośrednio po przeprowadzeniu powyższych etapów lub po odstawieniu mieszaniny na pewien okres czasu, tak aby równocześnie wytworzyć i usieciować powierzchniowo skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek. Zazwyczaj cząstki-prekursory miesza się z mieszaniną środka sieciującego międzycząstkowo, wodą i hydrofitowym rozpuszczalniku organicznym. Roztwór środka sieciującego międzycząstkowo, wody i hydrofitowego rozpuszczalnika organicznego służy również jako środek łączący cząstki-prekursory. Środek sieciujący międzycząstkowo korzystnie służy również jako środek sieciujący powierzchniowo. Cząstki-prekursory łączą się ze sobą fizycznie przy nanoszeniu na nie mieszaniny. Następnie przeprowadza się reakcję środka sieciującego ze

168 265 skupieniami połącannoah caąstek-prekursyrów na drodae ograewuniu w odpowiednieS temperuturne orua przea odpowiedni okres anusu nieabędno do wotwnraesią wiąauń sieaiuSączah międno różnomi caąstkąmi-prekursyrąmi, a rówsncaessom sieciowaniem pywieraahninwzm unoskanoch skupień waaSemnie usieciowanoah caąstek nraa anuanneS aaęśai, Seśli nie aułości, Sukiahkolwiek pozostatych aaąstek komponoaSi pnlimerzcaneS nie będącoah skupieniami.

W innom wokonaniu środek sieciuSąco międaoaaąstknwn nanosi się nu cząstki-prekursoro; caąstki-prekursyro łąaao się następnie naocznie ae sobą; a kolei przeprowudnu się reukcSę środka sieciuSąaego międaoaaąstkowo a cnąstkami-prekursyrumi uaoskuSąa skupienia waaSemnie usieaiowunoah aaąstek.

W koleSnom wokonuniu caąstki-prekursnro łąaao się ae sobą, po cnom środek sieaiuSąco międaoaaąstkywo nanosi się nu pnłąaanne caąstki-prekursnro i przeprowudnu się reekaSę środka sieaiuSącegn międazcaąstkywo a cząstkami-prekursorami uaoskuSąa skupieniu waaSemnie usieaiowunoah aaąstek.

W Sesaaae innom wokonuniu etupo przeprowadza się równocześnie tuk, że uaoskuSe się skupieniu waeSemnie usieciowunoah aaąstek.

KympoazaSą pylimeroaaną powinna auwieruć skupieniu waeSemnie usieciowanoch w ilości aupewniuSąceS unoskunie ypisąnoah korzyści. Sposób ustaleniu, ano kympoazcSą polimerycana auwieru wzstąrcaąSąae ilości skupień wnuSemnie usieciowanoah aaąstek, polega nu określeniu przesunięciu średnieS masoweS wielkości aaąstek międao anąstkami-prekursorumi i unoskuną komponocSę polimerzanną. Kyrnzstsie przesunięcie średnieS musoweS wielkości cnąstek powinno boć takie, iż w uaoskuneS komponoaSi polimerzaaneS średnia musową wielkość caąstek Sest co nuSmnieS o około 25%, korzostnie o około 30%, Sesaaae ko^sl^eS o około 40%, a najkorzystnieS o około 50% więksau od średnieS musoweS wielkości aaąstek w aaąstkuahprekursoruah. W korzystnoah wokonuniuah średnie musowe wielkość aaąstek-prekursorów wonosi poniżeS około 1000 gm, Sesaaae kornzstnieS poniżeS około 600 gm, u nuSkyrazstnieS poniżeS około 500 gm.

Zgodnie ae snanególnie koraostnomi wykonaniami według wynalazku średnia masowa wielkość caąstek w odniesieniu do caąstek-prekursorów Sest waględnie mała (co onnaaau, że aząstki-prekursoiy są drobne). Stwierdzono, że w woniku zastosowania bardzo dużych ilości drobnoch aząstek-prekursorów uazskuSe się skupieniu waaSemnie usieciowanoch aaąstek o woSąt^owo wysokim stosunku powierzchni do maso, aupewniuSące w awiąaku a tom wysokie snobkości spęcanipniu. Nu fig. 14 przedstawiono rozwiązania dotyczące takieS komponzaSi polimetyczneS, u na fig. 15 pokpapno skupienie wauSemnie usieciowanoah caąstek auwieruSących takie drobne cnąstki-prekursory. Zgodnie a takimi sacnególnie korzo-Unymi wzkonpniąmi średnia masowe wielkość caąstek w odniesieniu do anąstek-prekursorów wynosi poniżeS około 300 gm. W korzystnoch wokonanipch średnia masowe wielkość aaąstek w odniesieniu do anąstek-prekursorów wynosi poniżeS około 180 gm, poniżeS około 150 gm lub poniżeS około 106 gm. W przykładowom wykonaniu ao naSmnieS 90% anąstek-prekursorów stanowią cnąstki o wielkości poniżej 3(00 gm, aSeszcze korzystniej poniżeS około 150 gm. W związku z tym, że skupieniu wauSemnie usieaiowpnzch aaąstek wotwornone a tukiah drobnoch aaąstek-prekursorów npwierąSą zaawyczaś wiele aząstek-prekursorów, przesunięcia w średnieS musoweS wielkości caąstek Sest anaannie więksae niż przesunięcie w przypadku więksaoch anąstek-prekursorów. Przesunięcie w średnieS musoweS wielkości caąstek Sest takie, że unzskpnu kompoazasa polimerzanna wokpauSe średnią masową wielkość aaąstek ao naSmnieS o około 50%, korzostnie co saSmnieS o około 75%, Sesaaae korzystnieS ao nuSmnieS o około 100%, a nuSkornostsieS ao naSmnieS o około 150% więksaą od średnieS masnweS wielkości caąstek w odniesieniu do anąstek-prekursorów.

Ilość skupień wauSemnie usieciowanoah aaąstek w kompoaocSi pblimeIyca.nes można również określić podaSąa procent wagowo skupień wauSemnie usieciowanoch aaąstek w kompoaoaSi polimerycnseS. W praopudku kbraostnzah kompozocSi polimerocnsoah według wonulaaku ao naSmnieS około 25% wugowoch aaąstek w komponoaSi polimerocnseS, Sesaaae koraostnieS ao nuSmnieS około 30% wagowych, a saSkornostnieS ao naSmnieS około 40% wagowoah stanowią skupienia waaSemnie usiecibwanzah aaąstek. W naSkorzystniejszoah wokonaniach ao naSmnieS około 50% wagowoah, Sesncae korzostnieS co naSmnieS około 75% wagowych, u saSkornostnieS ao naSmnieS około 90% wagowoah cząstek kompbnzaSi polimerzcnneS stanowią skupienia wnaSemnie usieciowanoah cząstek.

168 265

Oznaką tego, że wiązania sieciujące powstały między uprzednio niezależnymi cząstkamiprekursorami jest to, że uzyskane skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek są zasadniczo odporne na działanie płynów (to znaczy cieczy). Użyte określenie odporny na działanie cieczy oznacza, że pojedyncze skupienie, które w wyniku kontaktu z płynem opartym na wodzie lub po spęcznieniu (z udziałem i/lub bez naprężeń) pozostaje zasadniczo nienaruszone (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-prekursory pozostają połączone ze sobą, to korzystnie wszystkie cząstki-prekursory wykorzystane do wytwarzania konkretnego skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek pozostają połączone ze sobą. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że pewne cząstki-prekursory mogą odpaść od skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek, jeśli np. cząstki te przyczepiły się do skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek pod wpływem wody.

Odporność skupień wzajemnie usieciowanych cząstek na działanie płynu umożliwia zachowanie przez skupienie 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 cząstki-prekursory pozostają w skupieniu nawet po zetknięciu się z nadmiarem cieczy, umożliwia zastosowanie uprzednio niezależnych drobnych cząstek w postaci skupienia, a ponadto powoduje zwiększenie szybkości wchłaniania płynu przez uzyskaną kompozycję polimeryczną przy zminimalizowaniu zjawiska blokowania żelowego. Ponadto większe cząstki skupień wzajemnie usieciowanych cząstek zapewniają w elemencie absorpcyjnym występowanie otwartych kanalików kapilarnych, co z kolei poprawia zdolność do zatrzymywania cieczy.

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

Jak to zaznaczono powyżej, skupienia 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 wypadkowa 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 wykorzystanie 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 10’²niutonach. Sposób wyznaczania ciśnienia rozszerzania żelu opisany jest poniżej w części dotyczącej metod badań.

Skupienia 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 spęczniania jest miarą szybkości dyfuzji cieczy w polimerze absorpcyjnym, zmodyfikowaną przez zjawisko przepuszczalności ogólnej masy żelu. Przepuszczalność masy żelu może bowiem stać

168 265 się czynnikiem limitującym, ograniczając szybkość, z jaką swobodny płyn może przedostać 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 skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek według wynalazku wykazują ciśnienie rozszerzania żelu w ciągu 30 minut przy obciążeniu 28X (to znaczy, jak to określono uprzednio, przy zastosowaniu 18 g syntetycznego moczu na gram polimeru) większe lub równe około 20 10'² N/cm², korzystnie większe lub równe około 25-10'² N/cm². Przy obciążeniu 15X ciśnienie rozszerzania żelu w przypadku korzystnej kompozycji polimerycznej w ciągu 30 minutjest większe lub równe około 45-102 N/cm2, ajeszcze korzystniej większe lub równe około 60-102 NW. Szybkość spęczniania kompozycji polimerycznych według wynalazku przy obciążeniu 28X jest korzystnie większa lub równą około 0,3 g/g/s, ajeszcze korzystniej większa lub równa około 0,5 g/g/s. W przypadku szczególnie korzystnych rozwiązań kompozycje polimeryczne według wynalazku 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 wykazuje 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 według wynalazku stosunek powierzchni do masy w skupieniach wzajemnie usieciowanych cząstek jest wyższy od stosunku powierzchni do masy cząstek o takiej samej wielkości, ale nie będących skupieniami, tak że szybkość spęczniania kompozycji polimerycznych zawierających skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek ulega zwiększeniu. Ponadto szybkość spęczniania skupień wzajemnie usieciowanych cząstek jest zazwyczaj wyższa od szybkości spęczniania cząstek-prekursorów, z których powstają skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek.

Inną cechą kompozycji polimerycznych według wynalazków szczególnie ważną w przypadku elementów absorpcyjnych i wyrobów absorpcyjnych jest zawartość w takich kompozycjach ekstrahowalnego materiału polimerycznego. Poziom ekstrahowalnego materiału polimerycznego wyznaczać można kontaktując próbkę kompozycji polimerycznej z syntetycznym moczem przez dłuższy okres czasu (np. przez co najmniej 16 godzin), niezbędny 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 opisie patentowym 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 skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek stykają się z cieczami, w wyniku czego cząstki te będą ulegać spęcznieniu wchłaniając takie ciecze. Skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek będą przede wszystkim ulegać zasadniczo izotropowemu spęcznieniu, nawet pod umiarkowanymi ciśnieniami, tak że skupienie wzajemnie usieciowanych cząstek będzie zachowywać swój kształt i zależności przestrzenne nawet w stanie spęcznionym. Cząstki-prekursory tworzące skupienie wzajemnie usieciowanych cząstek nie będą odrywać się w wyniku stykania się z absorbowaną cieczą i spęczniania (co oznacza, że skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek są odporne na działanie płynu), a drobne cząstki nie będą odpadać tworząc żel blokujący dostęp cieczy. Ponadto skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek wykazują względnie wysokie

168 265 szybkości wchłaniania płynu stanowiąc szybko chłonące materiały z uwagi na wysoki stosunek powierzchni do masy w skupieniach wzajemnie usieciowanych cząstek.

Ja^ł^oł-wiek zastosowanie kompozycji polimerycznych według wynalazku jest w szczególności przedstawiane w aspekcie ich wykorzystania w produktach absorpcyjnych, elementach absorpcyjnych i wyrobach absorpcyjnych, należy zdawać sobie sprawę, że kompozycje polimeryczne zawierające skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek mogą być stosowane w innych celach w wielu innych dziedzinach. Tak np. kompozycje polimeryczne według wynalazku 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.

Skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek lub kompozycje polimeryczne zawierające skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek są przydatne po połączeniu z nośnikiem. Na fig. 16 przedstawiono wykonanie produktu absorpcyjnego 1600, w którym pojedyncze skupienie 1610 wzajemnie usieciowanych cząstek połączone 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 poliakrylanowe lub włókno Fibersorb, które jest kopolimerem bezwodnika maleinowego i styrenu, izobutylenu lub mieszaniny styrenu i izobutylenu, apreturowane tkaniny polimeryczne, folia z modyfikowanej celulozy, wyroby tkane, włókna syntetyczne, folie metalowe, elastomery itp. Skupienie 1610 wzajemnie usieciowanych cząstek może być połączone z nośnikiem 1620 bezpośrednio lub niebezpośrednio i może być z nim połączone poprzez znane wiązanie chemiczne lub fizyczne, obejmujące stosowanie klejów lub chemikaliów, które reagują powodując przyczepienie się skupienia 1610 wzajemnie usieciowanych cząstek do nośników 1620.

Jak to przedstawiono na fig. 1-11, rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne według wynalazku zawierające skupienia 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 zostaną opisane poniżej w aspekcie ich wykorzystania w wyrobach absorpcyjnych; należy jednak zdawać sobie sprawę, że potencjonalne zastosowanie elementów absorpcyjnych nie powinno ograniczać się do wyrobów absorpcyjnych.

Elementy absorpcyjne są zasadniczo ściśliwie, podatne, nie drażnią skóry i mogą absorbować i zatrzymywać ciecze i pewne wydzieliny ustrojowe. Należy zdawać sobie sprawę, że z punktu widzenia wynalazku 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 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 skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek. Elementy absorpcyjne najkorzystniej stanowią taśmy z mieszaniny materiału włóknistego i określonych ilości rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej zawierającej skupienia 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. Do konkretnych, przykładowych takich materiałów włóknistych należą włókna celulozowe, włókna z modyfikowanej celulozy, włókna z jedwabiu sztucznego, polipropylenowe i poliestrowe, takie jak z politereftalanu etylenu (DACRON), hydrofitowego poliamidu (HYDROFIL) itp. Do innych materiałów włóknistych należy octan celulozy, polifluorek winylidenu, polichlorek winylidenu, tworzywa akrylowe,

168 265 polioctan winylu, poliamidy (takie jak nylon), włókna dwuskładnikowe, włókna trójskładnikowe, ich mieszaniny itp. Korzystne są hydrofitowe materiały włókniste. Do przykładowych, odpowiednich hydrofitowych materiałów włóknistych, oprócz pewnych już wymienionych, należą hydrofilizowane włókna hydrofobowe, takie jak włókna termoplastyczne poddane obróbce środkami powierzchniowo czynnymi lub krzemionką, np. włókna z poliolefin, takich jak polietylen lub polipropylen, włókna poliakrylowe, poliamidowe, polistyrenowe, poliuretanowe itp.

W rzeczywistości hydrofilizowane 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 absorpcyjnych, nadają się do stosowania w elementach absorpcyjnych z uwagi na ich dobre właściwości zasysające. Jest to spowodowane tym, że z uwagi na strukturę włóknajego zdolność ssąca jest równie istotna, a nawet ważniejsza niż pojemność absorpcyjna samego materiału włóknistego, ze względu na wysoką szybkość chłonięcia płynu i brak skłonności do blokowania żelowego wykazywaną przez rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne według wynalazku 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 hydrofitowe materiały włókniste w elementach absorpcyjnych. Najkorzystniej 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 chemicznie usztywnionych 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 hydrofilowy materiał włóknisty w elementach absorpcyjnych opisane są dokładniej w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 822 453,4 888 093, 4 889 595,4 889 596, 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 rzeczywistości 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 Contact Angle, Wettability and Andhesion, 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 zawiera od około 2 do około 98%, jeszcze korzystniej od około 5 do około 75%, a najkorzystniej od około 10 do około 60% wagowych, w stosunku do elementu absorpcyjnego, rozdrobnionej absorpcyjnej kompozycji 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 hydrofitowego materiału włók22

168 265 nistego i rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej. Kompozycja polimeryczna może być zasadniczo równomiernie rozproszona (równo rozmieszczona) w całym elemencie absorpcyjnym, jak to ujawniono w opisie patentowym 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. opis patentowy St. Zjedn. Ameryki nr4 669 823 ujawnia 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 występuje na powierzchni lub w sąsiedztwie tej powierzchni 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 według wynalazku 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 |im 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 45 pm do około 1000 pm.

Gęstość elementów absorpcyjnych może mieć pewne znaczenie przy ustalaniu właściwości absorpcyjnych elementów absorpcyjnych oraz wyrobów absorpcyjnych, w których takie elementy absorpcyjne są stosowane. 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. Gęstość takich struktur wyliczyć można na podstawie ich wagi i rozmiarów. Rozmiary wyznacza się pod łagodnym obciążeniem 10 g/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% wagowych elementów absorpcyjnych.

Elementy absorpcyjne zawierające mieszaninę materiału włóknistego oraz rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej według wynalazku 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 opisanajest dokładniej w wyżej przywołanym opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 610 678, zgodnie z którym, taśmy wytworzone zgodnie z tą procedurą metodą nawarstwiania powietrznego zawierają korzystnie niezwiązane włókna i korzystnie wykazują zawartość wilgoci 10% lub mniej. Przy wytwarzaniu taśm metodą nawarstwiania powietrznego, lub dowolnym innym odpowiednim sposobem, należy zachować odpowiednią ostrożność przy manipulowaniu lub transporcie cząstek kompozycji polimerycznej tak, aby nie spowodować rozpadu tych cząstek na mniejsze cząstki. Obowiązuje to nawet wówczas, gdy cząstki stanowią skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek, choć skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek wykazują 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 opisie

168 265 patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 578 068. Dodatkowe sposoby i urządzenie do wytwarzania takich laminatów opisane są w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 551 191.

Na figurze 5 przedstawiono przykładowe wykonanie laminatu, warstwowego elementu absorpcyjnego 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 według wynalazku 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 wars^^^we 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 według wynalazku. 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 polimorycznoj 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 materiały włóknistego, ajeszcze korzystnej 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 będzie 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 praktycznie 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 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 elemen24

168 265 tów absorpcyjnych opisany jest w wyżej przywołanym opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 578 068.

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 polimeryczna może swobodnie absorbować i ulegać spęcznieniu w torebce. Warstwy włókniste torebki wykonane są korzystnie z materiału włóknistego, gdyż jak wiadomo warstwy 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 kompensować).

Korzystne wykonanie 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 tułowia 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 przedstawiona na fig. 1 zawiera przednią część opasującą 22, tylną część opasującą 24, obszar kroczowy 26 oraz boki 28 określające zewnętrzne krawędzie pieluszki, przy czym krawędzie wzdłużne oznaczono 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 ciecz; arl^i^.sz 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; elementem sprężystym 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 opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 3 860 003. Inne korzystne postacie pieluszek jednorazowego użytku ujawniono w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 808 178,4 695 278 i 4 816 025.

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 końcowych 32 obrzeża pieluszki 28 w kierunku osi poprzecznej 34 pieluszki, na odległość stanowiącą korzystnie około 5% długości pieluszki 20. Części opasujące stanowią

168 265 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 tą 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 pieluszce 20 lub innym wyrobie absorpcyjnym jednorazowego użytku.

Arkusz wierzchni 38 jest sprężysty, o miękkim odczuciu i nie drażni skóry użytkownika. Arkusz wierzchni 38 jest ponadto przepuszczalny dla cieczy i umożliwia łatwe przechodzenie cieczy przez całą grubość. Odpowiedni arkusz wierzchni może być wytwarzany z szeregu różnych materiałów, takich jak porowate pianki, pianki siatkowe, 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, włókienniczy, 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 25 g/m², minimalna wytrzymałość na rozciąganie na sucho co najmniej około 400 g/cm w kierunku maszyny, a wytrzymałość na rozciąganie 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 absorpcyjny rdzeń 41. Korzystnie arkusz spodni 40 stanowi folia polietylenowa o grubości od około 0,012 mm (0,5 mil) do około 0,051 cm (2,0 mil), 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.

Odpowiednia folia polietylenowa wytwarzana jest przez Monsanto Chemical Corporation i sprzedawana pod nazwą handlową Film No. 8020. Arkusz spodni 40 jest korzystnie tłoczony i/lub wykończony na matowo, tak aby wyglądem bardziej przypominał tkaninę. Arkusz spodni 40 może także przepuszczać pary z rdzenia absorpcyjnego 41, w dalszym ciągu zapobiegając jednak przenikaniu przezeń wydzielin.

Wielkość arkusza spodniego 40 uwarunkowana 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 - około 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

168 265 przedstawiono tylko jedno uszko do mocowania tasiemki. Uszka do mocowania tasiemek 46 mogą być dowolnego znanego typu, takie jak uszka mocujące ujawnione w opisie patentowym 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.

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 opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 515 595. Dodatkowo, sposób i urządzenie nadające się do wytwarzania pieluszki jednorazowego użytku z elastycznie ściągającymi elementami sprężystymi opisane są w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 081 301.

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 rozciągnąć 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 wówczas 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 (0,01 cala) do około 25 mm (1,0 cala) lub więcej; elementy sprężyste 44 mogą zawierać pojedyncze pasmo sprężystego materiału, albo też mogą zawierać szereg równoległych lub nierównoległych pasm sprężystego materiału; elementy sprężyste mogą być ponadto prostokątne lub krzywoliniowe. Elementy sprężyste 44 mogą być także przymocowane do pieluszki na wiele różnych znanych sposobów. Tak np. elementy sprężyste 44 mogą być przymocowane za pomocą ultradźwięków, przytwierdzone na ciepło pod ciśnieniem do pieluszki 20, z umocowaniami tworzącymi różne wzory, albo też elementy sprężyste 44 mogą być po prostu przyklejone do pieluszki 20.

Rdzeń absorpcyjny 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 absorpcyjna rdzenia absorpcyjnego 41 powinna jednak odpowiadać projektowanemu obciążeniu dla przewidywanego stosowania rdzenia absorpcyjnego lub pieluszki. Ponadto wielkość i pojemność absorpcyjna 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 według wynalazku, zawierającej skupienia wzajemnie usieciowanych cząstek.

W korzystnym wykonaniu pieluszka 20 zawiera rdzeń absorpcyjny 41 w kształcie zmodyfikowanej klepsydry. Rdzeń absorpcyjny 41 stanowi korzystnie element absorpcyjny 42 stanowiący taśmę lub wkładkę zawierającą filc powietrzny, włókna ścieru drzewnego oraz rozdrobnioną, absorpcyjną kompozycję polimeryczną.

Rdzenie absorpcyjne mogą również zawierać wyłącznie rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne według wynalazku, kombinację warstw zawierających kompozycje polimeryczne według wynalazku (w tym również opisane laminaty) lub dowolne inne znane układy

168 265 rdzeni absorpcyjnych. Przykłady odpowiednich układów rdzeni absorpcyjnych opisane są np. w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr nr 3 670 731, 3 669 114, 3 888 257, 3 901 231, 4 102 340 i 4 500 315.

Przykładowe wykonanie rdzenia absorpcyjnego 41 stanowi taśma zawierająca hydrofilowy materiał włóknisty oraz rozdrobnioną, absorpcyjną kompozycję polimeryczną według wynalazku, taka jak element absorpcyjny opisany w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 610 678. Inne wykonanie rdzenia absorpcyjnego 41 stanowi dwuwarstwowy rdzeń absorpcyjny o korzystnym kształcie, takim jak opisany ogólnie w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 673 402, przy czym rdzeń ten zawiera asymetrycznie ukształtowane warstwy, górną i dolną. Szczególnie korzystne wykonanie rdzenia absorpcyjnego 41 opisane jest w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 834 735, który ujawnia 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 rdzenia absorpcyjnego 41 (elementu absorpcyjnego 42), opisanego w wyżej przywołanym opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 834 735. Jak to pokazano na fig. 4 element absorpcyjny 42 zawiera część tylną 48 i część przednią 50. Jak to przedstawiono, część przednia 50 zawiera obszar końcowy 52 oraz 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 podłużną oznaczoną liczbą 68.

Element absorpcyjny 42 zawiera część tylną 48 oraz część przednią 50 sąsiadującą z częścią tylną 48. Część tylna 48 oraz część przednia 50 elementu absorpcyjnego 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 około 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 pieluszce 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 poprzecznej 66 na odległość stanowiącą od około 2% do około 10%, korzystnie około 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 usytuowane 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 oznaczoną 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

168 265 strefie aatrzymowunia 58 lub przenoszone są do strefo nutrzymowasia 58 pod wpływem gradientu sił kupilumyah, pbwstaSącego międno strefą przeSmowania 56 i strefą nutrzomzwania 58 oraz natrzymowanie tych aieano pod ciśnieniem występuSącym pod wpfywem ruchów użztkbwniku. Korzostnie strefę natrzomowania 58 stanowi zasadniczo struktura uSuwniosp w wożeS przywołunom opisie putentowom St. ZSedn. Ameroki nr 4 610 678 orua dolna warstwa aatrazmuSąaa pfyn, uSawniose w opisie patentowym St. ZSedn. Ameroki nr 4 673 402, choć oanywiśaie można również stosować inne strukturo o dużeS kupilamyśai.

Strefa nutrzymowaniu 58 Sest korzostnie strefą o względnie wosokieS gęstości i wosokim ciężarze Sednostkowzm w porównaniu ae strefą przeSmbwania 56. Wartości gęstości i ciężaru Sednbstkowego strefy natrzymzwunia 58 uwzględnia aiężar cząstek kympynzaSi ρolimerocnseS, tak że wartości gęstości i ciężaru Sednostkowego będą zmieniać się w zależności od ilośai aaąstek roaprosnynoah w elemencie ubsorpaoSnom 42.

Jakkolwiek strefa zatrzymywania 58 może przejmować różne wielkości i kształty, to korzostne Sest, Seśli strefa autrzymowuniu 58 stanowi azęść ao nuSmnieS obszaru osadzaniu 54, w któreS nie anaSduSe się strefa przeSmowaniu 56. (Oznacza to, że auło obsaur osudaunia 54 obeSmuSe strefa autrzymowuniu 58 z wySątkiem strefo przeSmowania 56). Jakkolwiek aaęść tylna 46 i obszar końcowy 52 nie muszą auwieruć stref zatrzymywania, to w snaaególnie korzystnych wokonunipab elementu absorpcyjnego 42, tukiah Suk pokaauno nu fig. 2, 3 i 4, auło element pboorpaySny 42 a wySątkiem strefo przeSmowuniu 56 stanowi Sednu lub więaeS stref zatrzymywuniu 58. Ponadto, Sukkolwiek strefa autrzomowunia 58 nie musi nu aułom przekroSu otaczać strefy przeSmowania 56 (dzięki aaemu występuSe wówczas swobodno przepływ aiean w poprzek a ao nuSmnieS aaęśai strefy przeSmywunia 56), w kornostnoah wokonaniuah strefa autrzomowunia 58 otaaau na aułom przekroSu strefę przejmowania 56, daięki cnemu w pełni wzkorazstuSe się różnicę w kupilumośai międao nimi.

Strefą praeSmowasiu 56 wykuzuSe korzostnie mnieSsną kapilumyść i w związku z tom ma korzostnie mnieSsną średnią gęstość i mnieSsao średni aiężar Sednostkowo niż strefą aatrzymywania 58. Strefa przeSmbwuniu 56 służo do szybkiego zbierania i anasowego autrzomzwania wodalonoch aiecno. W związku z tom, że ciecze takie wodalane są auawoaauS w postaci wytrysków, strefa prneSmywunia 56 musi boć zdolna do saobkiego przeSmowaniu i przekazywania cieczo nu ausadnie knota z punktu zetknięciu z cieczą do innoch azęści elementu absorpcoSnego 42.

Jakkolwiek caęśai strefy przeSmowunia 56 mogą boć usotuowune w caęśai tylneS 48 elementu absorpcyjnego 42, korzostnie strefa prneSmowasia 56 anaSduSe się w przednieS części 50 elementu absorpcyjnego 42, tuk że strefa przeSmbwasiu 56 usotuowuna Sest w topowym obszarze osadzaniu cieczo, to znaczy w obszarze osudaunia 54. W awiąaku a tom strefa przeSmowania 56 usztuowusa Sest w sąsiedztwie punktu wzdalania aiecno, tuk abo mogła snobko przeSąć te ciecze w ich strefie kontaktoweS.

Usotuowunie nusadniaao z przodu strefy praeSmbwasiu 56 można określić poduSąc procent górneS powierachni strefy przeSmowunia 56 nnuSduSąceS się z przodu praed konkretnymi punktami wzdłuż długości elementu absorpcyjnego 42. Jakkolwiek usytuowanie strefy przeSmowania 56 można alternatywnie określić w odniesieniu do obSętości strefy przeSmowuniu występuSąceS przed konkretnymi punktami, stwierdzono Sednek, że definiowanie w odniesieniu do górneS powierzchni strefy przeSmbwuniu 56 Sest właściwsze, gdyż górna powierzchnia rzeczywiście określa początkową powierzchnię adolną do przeSmowania cieczy. Na dodatek, w związku z tym, że grubość elementu absyrpcoSnego 42 Sest korzystnie Sednorodna w obszarze osadnania 54, a przekróS strefy przeSmowunia 56 Sest zasadniczo prostokątny, w korzystnym wykonaniu definiowunie w odniesieniu do górneS powierzchni Sest równoważne definiowaniu w odniesieniu do obSętości. W związku z tym usytuowanie strefy przeSmbwasip 56 będzie poduwune w opisie w odniesieniu do górneS powierzchni. (To znaczy będzie to procent górneS powierzchni, który stanowi strefa prneSmbwania usytuowana w danym obszarze).

I tak co ρ^Γηηίρ] m^ęeś streśy przejmowa-Smii wp musi zmudowic siw w obs wimzti zarZaoma 54, z tym, że pozostała część może znuSdowuć w innych częściach elementu absorpcyjnego 42, w tym w części tylneS 52 oraz w obszarach końcowych 52. (Zrozumiałe Sest, że Seśli wykorzyst^e się szereg stref prneSmowpsip. ao spSmnieS część SedneS ae stref przejmowania musi nspSdbwpć

168 265 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 usytuowana jest względem elementu absorpcyjnego 42 tak, że górna powierzchnia strefy przejmowania 56 znajduje się w całości w obszarze osadzania 54 elementu absorpcyjnego 42. Ajeszcze 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 absorpcyjnego 42.

Strefa przejmowania 56 może mieć dowolny kształt odpowiadający wymaganiom dotyczącym chłonności elementu absorpcyjnego 42 lub pieluszki 20, w tym np. kształt kołowy, prostokątny, trójkątny, trapezoidalny, podłużny, kształt klepsydry, lejkowaty, kształt kości dla psa, kształt lisi lub owalny. Korzystne są takie kształty strefy przejmowania 56, które powodują zwiększenie obwodu międzyfazy pomiędzy strefą przejmowania 56 i strefą zatrzymywania 58, tak aby w pełni została wykorzystana względna różnica w kapilarności między tymi strefami. W wykonaniu pokazanym na fig. 1 - 4, strefa przejmowania ma kształt owalny, 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 zatrzymywania musi stanowić pewną minimalną część górnej powierzchni lub objętości części przedniej 50. Stwierdzono w związku z tym, że strefa przejmowania 56 korzystnie powinna stanowić mniej niż całość górnej powierzchni i/lub objętości przedniej części 50 elementu absorpcyjnego 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 około 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 absorpcyjnego 42). Tak np. strefa przejmowania 56 może być w przekroju stożkowa, trapezoidalna, 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 na grubość 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 usytuowana w dowolnym miejscu wzdłuż elementu absorpcyjnego 42 stwierdzono że strefa przejmowania 56 działa naj^k^t^^cczniej, 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 kalendrując element absorpcyjny 42 przy ustalonej szczelinie między walcami kalandra, w celu osiągnięcia zagęszczenia elementu

168 265 absorpcyjnego 42. Profilowany na grubość element absorpcyjny 42 zawiera początkowo obszary o większym ciężarze jednostkowym, które określają strie^ę zatrzymywania 58 oraz o mniejszym ciężarze jednostkowym, które określają strefę przejmowania 56. Element absorpcyjny 42 kalendruje się następnie, korzystnie do uzyskania co najmniej jednorodnej grubości w obszarze osadzania W ten sposób tworzy się strefa przejjnowania 56 o mniejszej średniej gęstości i mniejszym średnim ciężarze jednostkowym w porównaniu ze strefą zatrzymywania 58 o większej średniej gęstości i większym średnim ciężarzejednostkowym. 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 wstępnie uformowanym elemencie absorpcyjnym 42.

Na figurze 6 i 7 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 opisie patentowym 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 absorbentowanej 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. Alternatywnie absorbentowa warstwa przejmująca 674 może zawierać określone ilości kompozycji polimerycznej. I tak np. absorbentowa warstwa przejmuj ąca 674 może zawierać do około 50% wagowych kompozycji polimerycznej. W najkorzystniejszych wykonaniach absorbentowy rdzeń przejmujący zawiera od około 0 do około 8% wagowych 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, także stosunek jej górnej powierzchni do górnej powierzchni elementu absorpcyjnego wynosi od około 0,25 do około 1,0, a jeszcze korzystniej od 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 usytuowany 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 usytuowany

168 265 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 przejmuj ącej 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 dwuwarstwowego 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 opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 573 986.

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, o kształcie asymetrycznym (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 usytuowanym 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 kalendrowane 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 842 ma kształt lejkowaty. Na kształt lejkowaty składa się zasadniczo część trójkątna 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 użytkowania, część trzonowa 884 powinna mieć określoną minimalną szerokość, wynoszącą korzystnie co najmniej około 0,9525 cm w przypadku korzystnie stosowanych materiałów włóknistych. Kształt strefy przejmowania 856 może także zmieniać się w zależności od płci przewidywanego użytkownika, tak że w przypadku osobnika płci męskiej może obejmować jedynie część trójkątną 884.

Na figurze 9 pokazano kolejne wykonanie, zgodnie z którym rdzeń absorpcyjny może zawierać element absorpcyjny 942 obejmujący nawarstwioną matrycę materiału włóknistego oraz mieszaninę materiału włóknistego i cząstek 900 kompozycji polimerycznej według wyna32

168 265 lazku. 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%, ajeszcze 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 ilość (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 odtransportowywane do strefy zatrzymywania w wyniku gradientu kapilarnego między strefą zatrzymywania 958 i strefą przejmowania 956, albo zasysane lub przemieszczane pod wpływem sił ciężkości do warstwy pyłowej 902, dzięki czemu ciecze będą szybko odtransportowywane w wyniku zasysania z punktu początkowego kontaktu w strefie przejmowania 956 do innych części warstwy pyłowej 902, skąd w wyniku różnicy w kapilarności między warstwą 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 ciecze 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 opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 888 231.1 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 kalendruje się do uzyskania jednolitej grubości.

Na figurze 10 pokazano jeszcze inne wykonanie pieluszki, 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 opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 673 402.

168 265

Na figurze 11 pokazano kolejne inne wykonanie, zgodnie z którym strefa przejmowania 1156 (zaznaczona liniami przerywanymi) ma kształt lisi. (Nazywany tak, gdyż przypomina on profil czołowy głowy lisa). Jak to przedstawiono 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 użytowników 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 anatomiczne między użytkownikami płci męskiej i żeńskiej. W związku z tym strefa przejmowania 1156 ułatwia rozprowadzanie płynu w przypadku użytkowników żeńskiech.

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 spulchnionego 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, nawet mimo iż gęstości obydwu stref będą takie same. I tak np. uzyskać można element absorpcyjny stosując przede wszystkim ścier drewna z drzew iglastych o drobnej strukturze porów w celu wyodrębnienia sfery przejmowania oraz przede wszystkim ścier drewna drzew liściastych w celu wyodrębnienia strefy zatrzymywania.

Przy użytkowniku 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 wyrobu absorpcyjnego jednorazowego użytku w postaci podpaski higienicznej 1720 przeznaczonej do przejmowania i zatrzymywania wydzielin pochwowych, takich jak upławy miesięczne. Podpaski higieniczne jednorazowego 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 opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 687 478, 4 589 876, 4 681 578 i 4 690 680. 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.

Na figurze 17 pokazano w widoku z góry podpaskę higieniczną 1720 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 arkusz spodni 1730 połączone mogą być na szereg różnych znanych sposobów, korzystne wykonanie podpaski higienicznej jest przedstawione i opisane ogólnie w wyżej przywołanym opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 4 687 478, zgodnie z którym podpaska higieniczna zawiera dodatkowo klapki 1732 i 1732’.

168 265

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 arkusz 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 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 arkusz wierzchni 1726 stanowi korzystnie ukształtowana folia termoplastyczna, opisana w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 342 314 i 4 463 045.

Arkusz spodni 1730 może zawierać dowolny ze spodnich materiałów·' arkuszowych wymienionych w odniesieniu do pieluszek. Arkusz spodni stanowi korzystnie folia polietylenowa.

Rdzeń absorpcyjny 1728 znajduje się między arkuszem wierzchnim 1726 i arkuszem spodnim 1730 i może zawierać 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 kroczowej bielizny dociskając 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.

Syntetyczny mocz.

Konkretny, syntetyczny mocz stosowany w metodach badawczych określa się w opisie jako syntetyczny mocz. Syntetyczny mocz znany pod nazwą Jayco Syn Urine dostępny jest z Jayco Pharmaceuticals Company z Camp Hill, Pennsykania. Skład syntetycznego moczu jest następujący: 2,0 g/litr KC1; 2,0 g/litr Na2SOą; 0,85 g/litr (NHOHiPOą; 0,15 g/litr (NHjhHPOą; 0,19 g/litr CaCl2; oraz 0,23 g/litr MgCl2- 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 polimerycznych w próbkach opisanych poniżej, przygotowywano odpowiednie frakcje próbek. Określoną frakcję wybraną

168 265 do badań stanowi frakcja o wielkości od około 300 gm (sito standardowe nr 50) do około 850 gm (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 Quantachrome Co. z Syosset, NY. Jedną z tych części przenosi się następnie na zestaw sit; zestaw zawiera od góry sito standardowe nr 20 (850 gm), sito standardowe nr 50 (300 gm) oraz miskę sita. Rozdrobnioną część przesiewa się, zgodnie z instrukcją producenta, w wibracyjnej wytrząsarce do sit 7,62 centymetrowych (3 calowych), model SS-5. Wytrząsarka do sit oraz sito znormalizowane nr 20 (300 gm), sito znormalizowane nr 50 (850 gm) 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 w zakresie od 300 do 850 gm, to znaczy próbkę zawierającą cząstki, które przechodzą przez sito do około 850 gm, 20 mesh (nr 20) i zatrzymywane są na sicie do około 300 gm, 50 mesh (nr 50), poniżej określaną jako frakcja 20/50.

B. Szybkość pęcznienia.

Próbkę frakcji 20/50 kompozycji polimerycznej 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 potencjonalnego wystąpienia blokowania żelowego. W miarę jak masa żelu rozszerza się do góry w płynie w probówce, zwiększa się wysokość złoża żelu. W przypadku kompozycji polimerycznych szczególnie wrażliwych na blokowanie żelowe, osiąga ona punkt, w którym przepuszczalność złoża ogranicza spęcznianie wewnętrznych cząstek żelu. Oznacza to, że szybkość, z jaką płyn może penetrować lub przesuwać się przez złoże, jest mniejsza od szybkości, z jaką płyn może dyfundować do cząstek. W przypadku kompozycji polimerycznych o minimalnej zdolności do blokowania żelowego na wyniki uzyskiwane tą metodą praktycznie nie mają wpływu właściwości złoża.

Postępuje się zgodnie z następującą procedurą, w standardowych warunkach laboratoryjnych, w 23°C (73°F) 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 16 mm, 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 rosnącamasa żelu spęcznionej kompozycji 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 zaznaczyć, że szybkość spęczniania kompozycji polimerycznych przy różnych obciążeniach (anie przy obciążeniu 28Χ) możnaoznaczać zmieniając ilość syntetycznego moczu dodawanego do frakcji 20/50 próbki. Tak np. szybkość spęczniania 15Χ 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 silę 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 według wynalazku pokazano na fig. 18. Urządzenie obejmuje zasadniczo statyw pomiarowy 1810, podstawę montażową pomostu 1812, pomost 1814, wspo36

168 265 rnik 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#ML-3656, dostępny z Crown Tool & Supply Cp., z Solon, OH.

Podstawa montażowa pomostu 1812, pokazana na fig. 18a i 18b obejmuje płytę 1840 o wymiarach 7,62 cm x 7,62 cm, zawierającą dwa otwory 1842 na śruby wywiercone w płycie 11,11 cm od pierwszej krawędzi 1844 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 1814 przymocowany jest do podstawy montażowej pomostu 1812 za pomocą 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 25 mm x 60 mm, 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 przymocowany 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 średnicy 25 mm i długości 25 mm. Uchwyt próbki wykonany jest z materiału LEXAN.

Celka absorpcyjna 1820 jest zamontowana w uchwycie próbki 1818 w sposób umożliwiający jej wyjęcie, 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 Cell #07-102, 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 0-500 g Gauge AFC-1 z odwróconym odczytem, RS 232 #ML-5801-4, dostępny z Crown Tool & Supply Co., z Solon, Oh.

Stopka ściskająca 1822, pokazana na fig. 18f i 18g, przymocowana jest do wskaźnika siły 1824. Stopka ściskająca 1832 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 o długości 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 sciskającej 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 23°C (73°F) przy wilgotności względnej 50%. Na zwykłej wadze do ważenia

168 265 z dokładnością trzech miejsc po przecinku odważa się 0,358 ± 0,001 g frakcji 20/50 próbki kompozycji polimerycznej i umieszcza się ją w celce absorpcyjnej 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 ścianie 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, srebrne 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 go. Przekaźnik stanowi Desktop Dual Timer #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 10-2 butonach wylicza się w sposób następuj ący: gep = (siła po 30 minutach w gramach) pomnożona przez 981 · W^N/g) i podzielona przez (3,14 cm², gdyż 3,14 cm2 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 (73°F), przy wilgotności względnej 50%. Za pomocą sztancy 6 cm x 12 cm wycina się materiał na torebeczki do herbaty, składa się w połowie 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 gatunek 1234 dostępny z C. H. Dexter, Division of Dexter Corp., Windsor 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 wierzch (otwarty koniec) torebeczki zgrzewa się. Pustą torebeczkę do herbaty zgrzewa się również na szczycie i stosuje się jako ślepą próbę.

Do 1000 ml zlewki nalewa się około 300 ml syntetycznego moczu. Torebeczkę do herbaty zawierającą kompozycję polimeryczną (torebeczkę do herbaty z próbką) trzyma się poziomo, aby równomiernie rozprowadzić w niej materiał. Torebeczkę do herbaty umieszcza się na powierzchni syntetycznego moczu. Torebeczkę do herbaty pozostawia się do zwilżenia na okres nie przekraczający 1 minuty, po czym zanurza się ją całkowicie i moczy przez 60 minut. Około 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 torebeczkę do herbaty z próbkami torebeczki natychmiast wyjmuje się (za pomocą szczypiec) z syntetycznego moczu. Próbki odwirowuje się w sposób opisany poniżej.

168 265

Jako wirówkę stosuSe się urnądaenie Delux Dynie II Centriίuge. Fisher Model No. 05-100-26, dostępne w Fisher Saiestifia Co., a Pittsburgh, PA, lub wirówkę równoważną. Wirówka powinna być wyposażoną w szybkościomierz z bezpośrednim odczytem oraa elektryczny hamulec. Wirówka Sest ponadto wyposażona w aylisdrycasy wstawiany koszyk a zewnętrzną ścianką o wysokości około 6, 35 cm, o średnicy· zewnętrznej 21,425 am, średnicy wewnętrzne) 20,155 am, aawierający 9 rzędów okrągłych otworków, każdy o średnicy około 0,238 cm, równomiernie iOzmiesacaonych na całym obwodzie ścianki zewnętrznej, przy aaym w dnie koszyka nwpSduSe się sześć okrągłych otworków odciekowych o średnicy 0,635 am, równomiernie rozmieszczonych wokół obwodu dnu koszyku w odległości 1,27 cm od wewnętrznej ścianki zewnętrznej do środku otworów odciekowych, albo też koszyk równoważny¹. Koszyk montuSe się w wirówce, tak uby wirował on, podobnie Sak hamulec, razem z wirówką. Torebki do herbaty z próbkami umieszcza się w koszyku wirówki, auginaSąc jej koniec w kierunku odpowiadającym obrotowi wirówki, tak uby zamortyzować początkową siłę. Torebeczki do herbaty stanowiące ślepe próby umieszczą się po każdej stronie odpowiednieS torebeczki a próbką. Torebeczka do herbaty a próbką z drugiego zestawu musi być umiesaanowp naprzeciw torebeczki do herbaty a próbką z pierwszego zestawu, dlu zrównoważeniu wirówki. Wirówkę uruchamia się i szybko rozpędza do uzyskania stabilneS szybkości 1500 obrotów/minutę (rpm).

Po ustabilizowaniu się szybkości obrotów wirówki nu poziomie 1500 rpm, uruchamia się wyłącznik aapsowy na 3 minuty. Po 3 minutach wirówkę wyłączą się i uruchamia hamulec. Pierwszą torebeczkę do herbaty z próbką i pierwszą torebeczkę stanowiącą ślepą próbę wySmuSe się i osobno waży. Procedurę tę powtarza się dlu drugiej torebeczki do herbaty z próbką i drugiej torebeczki stρsbwiąceS ślepą próbę. Pojemność absorpcyjną (aa) dlu każdeS a próbek wyliczą się w sposób następuSąay: aa = (wagą torebeczki do herbaty a próbką po wirowaniu minus waga torebeczki do herbaty stpnowiąaeS ślepą próbę po wirowaniu minus waga suaheS komponycSi polimeryanneS) podzieloną przez (wagę sucheS komponycSi polimeryanseS). Wartość poSemnośai pboonaaySweS stanowi średnia pySemwości absorpcyjnych dwóch próbek.

E. Pomiar powierzchni właściweS na Sedsostkę masy metodą BET.

Powierzchnię właściwą nu jednostkę masy (w m²/g) kompozyaSi polimerycnneS wyznacza się metodą adsorpcji gaau Brunuuer'a-Emmatp-Tallera (BET). Metoda tu obeSmuSe pdsorboyąanie mosowarstwy gaau (kryptonu) nu próbce komponycSi polimeryanneS o znuneS masie w temperaturze ciekłego azotu. Zaabsorbowany krypton desorbuSe się pbdwzżsnpSąa temperaturę próbki (desorpcje termiczna), wykrywaSąc go detektorem przewodnictwa aieplnego (TCD), którego wySśaie Sest połączone z rejestratorem całkuSąaym. Wyaspcap się w ten sposób powierzchnię piku adesorbbwpnego kryptonu. Dla każdeS próbki wykonuSe się replikę pików desorpcSi. Po analizie próbki wyznacza się reakcję przyrządu wykonując krzywą kalibracji. Do układu wstraykuSe się znane ilośai gazowego azotu (o czystości ponad 99,99%) i reakcSę przyrządu rejestruje aa pomocą reSestrptoru apłkuSasego. Analiza metodą regresji liniowej reakcji przyrządu (powierzchni piku) w funkcji ilośai wstrzykniętej próbki daje krzywą kalibracji. Informację tę wykorzystuje się następnie do wyznaczania powierachni właściwej różnyah póbek nu podstawie Sedsbpusktowego wyliczenia BET.

Konkretny przyrząd wykorzystywany w tej analizie jest dostępny z Quantaahrome Corporation (Synsset, NY) i obejmuje stanowisko odgpaowpnip Quantector nraa zespół analizy próbki Qupntpsyrb. Urządzeniu te wykorzystuje się w sposób opisany w odpowiednich instrukcjach obsługi, które wprowadzą się jako odsyłacze do niniejszego opisu. Jako ubsorbut stosuje się mieszaninę guzową, 0,10% kryptonu w helu. (Taka miesapnisp guzowa dostępna jest a Alphagaz wrua z atestem potwierdnpSącymSeS stężenie, także guz stosuje się bez dalszej analizy).

W szklanej fiolce przyrządu uważa się próbkę 3,0 ± 0,01 g. Szklaną fiolkę auwieraSąaą próbkę umieszcza się następnie w strumieniu gazu w urządzeniu. Próbki odgazowuje się przez ao najmnieS 4 godziny przy przepływie helu około 30 ml/minutę, a wykorzystaniem urządzenia Qupstector. Po odguzowaniu przepływający gaz zastępuje się 0,10% kryptonem w helu. Szklaną fiolkę ζ^π.-ζρ się w ciekłym azocie i pozostawia do osiągnięcia stanu równowagi. Generuje się krzywą adsorpcji. Zppdsorbywpny krypton desorbuSe się następnie usuwając aiekły azot i zanurzając szkluną fiolkę w ciepłej wodzie wodociągowej. Zppdoorbowpny krypton generuje krzywą desorpcji i wielkość piku. Dla każdej próbki powtarza się pomiary adsorpcji/desorpcji. Całkowitą powierzchnię próbki, St wylicza się w sposób następujący

168 265

St = (1-P/Po) (A/Ac)v_c ((NAcsPa)/RT) gdzie P oznacza ciśnienie cząstkowe absorbata; Po oznacza ciśnienie nasycenia absorbata (3,506 · 102 Pa w przypadku kryptonu); A oznacza powierzchnię sygnału; Ac oznacza powierzchnię kalibracyjną; Vc oznacza objętość kalibracyjną (cm3); N oznacza liczbę Avogadro, 6,02 x 1023; oznacza powierzchnię przekroju cząsteczki absorbata w m2, która w przypadku kryptonu wynosi 20,5 x 10*²⁰ m2; Pa oznacza ciśnienie otoczenia (w atmosferach) czyli 0,930 · 10⁵ Pa; 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 VKt = 0,762 vn . Wyznaczając krzywą kalibracji reakcji przyrządu (powierzchnia piku) w funkcji wstrzykniętej objętości) wyznaczyć można Vc, 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:

S_t(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 jedropunktowej kalibracji BET przedstawiona jest w instrukcjach obsługi urządzenia.

F. Sposób wyznaczania procentowej zawartości skupień.

Procentową zawartość cząstek stanowiących skupienia w próbce kompozycji polimerycznej wyznaczyć można z wykorzystaniem technik mikroskopii optycznej przy małym powiększeniu (10x do 60x). Cząstkę uważa się za skupienie, jeśli wygląda ona jakby zawierała więcej niż jedną cząstkę-prekursor. Dokładnie przyglądając się poszczególnym cząstkom obserwator może odróżnić skupienia od prostych cząstek nie stanowiących skupień. Stwierdzono, że cząstki będące skupieniami zawierają zazwyczaj wiele postrzępionych krawędzi oraz wiele wielokrotnych powierzchni czołowych, jeśli ogląda się je pod mikroskopem optycznym, podczas gdy proste cząstki nie będące skupieniami są zazwyczaj gładkie i nie wykazują cech indywidualnych. Ponadto, z uwagi na rozproszenie światła przez cząstki, cząstki stanowiące skupienia mają mętny wygląd, podczas gdy proste cząstki nie będące skupieniami 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 SMZ2T, 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 odrębnych 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 skupienie. Jeśli nie jest pewne, czy cząstka składa się z więcej niż jednej cząstki, lub gdy jest to rzeczywiście cząstka pojedyncza, wówczas cząstkę taką rejestruje sięjako pojedyncza cząstka nie będąca skupieniem. Po dokładnym obejrzeniu co najmniej 50 cząstek całkowitą liczbę skupień dzieli się przez całkowitą liczbę zliczonych cząstek i wynik mnoży się przez 100% uzyskując zawartość procentową skupień w próbce. W celu wyznaczenia procentu wagowego, wszystkie skupienia waży się oddzielnie na zwykłej wadze i wagę skupień dzieli się przez wagę całkowitą zliczonych cząstek, po czym wynik mnoży się przez 100 uzyskując procent wagowy skupień w danej próbce.

G. Odporność na działanie płynu.

Celem tej metody jest ustalanie odporności pojedynczej cząstki skupienia na działanie syntetycznego moczu.

Około 300 cząstek 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 Microscope Model SMZ-2T, dostępny z Nikon, Garden City, New

168 265

Jersey. Cząstki oświetla się. Zastosowano oświetlacz Fibe Optic Illuminator, dostępny z Bausch and Lomb, Rochester, New York. Cząstki ogląda się przy powiększeniu 10x - 60x. Trzy względnie duże cząstki o wyjątkowym charakterze skupień (to znaczy zawierające szereg cząstek-prekursorów) umieszcza się na osobnych szkiełkach mikroskopowych. Jedno ze szkiełek zawierających pojedynczą cząstkę skupienia umieszcza się pod mikroskopem. Na szkiełko nanosi się 3 krople syntetycznego moczu, na cząstkę skupienia z wysokości około 2 mm. Pęcznienie cząstki skupienia obserwuje się przez 3 minuty. (W razie potrzeby mikroskop można przeogniskować, tak aby cząstka skupienia lub jakiekolwiek oderwane od niej cząstki znalazły się w ognisku). Obserwując spęcznianie cząstki skupienia zwraca się uwagę na małe cząstki odrywające się od głównej cząstki skupienia, na cząstki typu płytek odpływające od głównej cząstki skupienia, na rozszerzanie się cząstki jedynie w dwóch wymiarach w płaszczyźnie x-y z odrywaniem się lub odpływaniem cząstek od głównej cząstki skupienia 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. Stosowaną igłą rozcinającą jest ręczna pałeczka wskazująca próbki Birch, dostępna z Fisher Scientific, Pittsburgh, PA. Główną cząstkę skupienia (jeśli w dalszym ciągu istnieje) ostrożnie przesuwa się za pomocą igły rozcinającej w celu sprawdzenia, czy od głównej cząstki skupienia oddzieliły się jakieś cząstki.

Igłą rozcinającą można również ostrożnie poszturchiwać główną cząstkę skupienia w celu sprawdzenia, czy pozostała ona w dalszym ciągu nienaruszona. Jeśli główna cząstka skupienia 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 skupienia. Główną cząstkę skupienia obserwuje się w celu ewentualnego wykrycia jakiejkolwiek dodatkowej niestabilności. Jeśli ta niestabilność jest nadmierna, cząstkę uważa się za nieodporną. Jeśli cząstka skupienia pozostaje względnie stabilna po wszystkich tych próbach, taką cząstkę skupienia uważa się za odporną. Badanie powtarza się dla dwóch pozostałych cząstek skupienia. 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 (850 pm) do standardowego sita nr 400 (38 pm). Zastosowano sita standardowe dostępne z Gilson Company, Inc., Worthington, Ohio. Analizę wykonywano przy użyciu 3 zestawów sit, gdyż stosowane urządzenie nie mogło utrzymać równocześnie wszystkich 19 sit. Pierwszy zestaw zawierał sita nr 20, 25, 30, 35, 40, 45 i 50 o^roz 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 ±00) 1 g reprezentatywnej surowej próbki. Jako wytrząsarkę zastosowano Sieve Shaker Model SS-5, dostępny z Gilson Company, Inc., Worthington, Ohio. Zestaw wytrząsa się przez 3 minuty z częstotliwością około 2100 drgań/minutę (6 na tarczy przyrządu). Miskę sita zdejmuje się następnie a zestaw sit odstawia się w celu późniejszego wrażenia. Za pomocą miękkiego pędzelka 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 używając 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

168 265 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:

maps =

Σ(Ρ]*=Σ)

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

Przykład porównawczy I.

litrową dwuramieniową ugniatarkę ze stali nierdzewnej wyposażoną w płaszcz, o wymiarach otworu 220 x 240 mm i głębokości 240 mm z dwoma łopatkami typy sigma o średnicy zewnętrznej 120 mm zamyka się pokrywą. Przygotowuje się wodny roztwór monometru zawierający 37% wagowych monomeru. Monomer zawiera 75% molowych akrylanu sodowego i 25% molowych 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 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 minutach 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. Pokrywy 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 (850 gm) w celu uzyskania cząstek przechodzących przez standardowe sito nr 20. Średnia masowa wielkość tych cząstek wynosi 405 gm.

Przykład I.Przygotowuje się roztwór zawierający 24,0 g gliceryny i 6,0 g metanolu. Roztwór ten nanosi się na 300 g cząstek-prekursorów wykonanych w przykładzie I (porównawczym) i całość miesza się w zwykłej zlewce. Rozrzut wielkości cząstek jest taki, że 75% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 100 (150 gm) i pozostaje na standardowym sicie nr 170 (90 gm); a 25% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 170 (90 gm). Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 84 gm. Mieszaninę te 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 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 (850 gm) w celu ograniczenia wielkości największych cząstek.

Przykład II. Przygotowuje się roztwór zawierający 18,0 g izopropanolu, 12,0 g wody destylowanej i 6,0 g gliceryny. Roztwór ten nanosi się na 300 g cząstek-prekursorów wykonanych w przykładzie I (porównawczym) i całość miesza się w zwykłej zlewce. Rozrzut wielkości cząstek jest taki, że 10% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 20 (850 gm), ale zatrzymuje się na standardowym sicie nr 30 (600 gm); 25% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 30 (600 gm), ale zatrzymuje się na standardowym sicie nr 40 (425 gm); 25% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 40 (425 gm), ale zatrzymuje się na standardowym sicie nr 50 (300 gm); 30% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 50

168 265 (300 gm), ale zatrzymuje się na standardowym sicie, nr 100 (150 gm); a 10% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 100 (150 gm). Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 421 gm. 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 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 gm) w celu ograniczenia wielkości największych cząstek.

Przykład ΠΙ. 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 I (porównawczym) i całość miesza się w zwykłej zlewce. Rozrzut wielkości cząstek jest taki, że 50% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 40 (425 gm) i pozostaje na standardowym sicie nr 50 (300 gm); 30% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 50 (300 gm), i pozostaje na standardowym sicie nr 100 (150 gm); a 20% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 100 (150 gm). Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 322 gm. 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 cząstek-prekursorów. Mieszaninę ogrzewa się potem z wymuszonym obiegiem powietrza w 200°C przez 45 minut. Uzyskane cząstek i pozostawia się następnie do ostygnięcia do temperatury pokojowej. Otrzymane cząstki przesiewa się przez standardowe sito nr 20 (850 gm) 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 I (porównawczym) i całość miesza się w zwykłej zlewce. Rozrzut wielkości cząstek jest taki, że 60% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 50 (300 gm), i pozostaje na standardowym sicie nr 100 (150 gm); a 40% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 100 (150 gm). Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 205 gm. 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 cząstek-prekursorów. Mieszaninę ogrzewa się potem z wymuszonym obiegiem powietrza w 200°C przez 40 minut. Uzyskane cząstki pozostawia się następnie do ostygnięcia do temperatury pokojowej. Otrzymane cząstki przesiewa się przez standardowe sito nr 20 (850 xm) 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 I (porównawczym) i całość miesza się w zwykłej zlewce. Rozrzut wielkości cząstek jest taki, że 60% wagowych przechodzi przez standardowe sito nr 50 (300 gm), i pozostaje na standardowym sicie nr 100 (150 gm); a 40% wagowych przechodzi pracz standardowe sito nr 100 (150 gm). Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 205 gm. 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 cząstek-prekursorów. 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 (850 gm) w celu ograniczenia wielkości największych cząstek.

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

168 265 mieszaniem. Uzyskane cząstki przepuszcza się przez standardową siatkę drucianą nr 18 (1000 pm).

Przykład II (porównawczy). W urządzeniu mieszającym surową próbkę 100 części cząstek-prekursorów wytworzonych w sposób opisany w przykładzie I (porównawczym) miesza się z roztworem zawierającym 0,5 części wagowych gliceryny, 2 części wagowych wody i 0,5 części wagowych izopropanolu, na 100 części wagowych cząstek-prekursorów. Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 405 pm. 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 (850 pm). Rozrzut wielkości uzyskanych cząstek jest następujący: 0% pozostaje się 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 pm.

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% wagowych monomeru. Monomer zawiera 75% molowych akrylanu sodowego i 25% molowych 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 płaszcz ogrzewa się przepuszczając przez niego wodę o temperaturze 35°C. Jako inicjatory 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 (300 pm) i suszy się gorącym powietrzem w 150°C przez 90 minut. Wysuszone cząstki rozdrabnia się [silniej niż w przypadku cząstek wytwarzanych w przykładzie I (porównawczym)] w kruszarce młotkowej i przesiewa przez standardową siatkę drucianą nr 20 (850 pm) w celu uzyskania cząstek przechodzących przez standardowe sito nr 20. Średnia masowa wielkość tych cząstek wynosi 153 pm.

W urządzeniu mieszającym 100 części cząstek-prekursorów wytwarzanych w sposób opisany powyżej miesza się z roztworem zawierającym 4 części wagowych gliceryny, 8 części wagowe wody i 2 części wagowe izopropanolu, na 100 części wagowych cząstek-prekursorów. Średnia masowa wielkość cząstek-prekursorów wynosi 405 pm. 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 (1000 pm).

Przykład IE (porównawczy). 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% wagowych monomeru. Monomer zawiera 75% molowych akrylanu sodowego i 25% molowych 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 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

168 265 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 (300 gm) i suszy się gorącym powietrzem w 150°C przez 90 minut. Wysuszone cząstki rozdrabnia się [silniej niż w przypadku cząstek wytwarzanych w przykładzie I (porównawczym)] w kruszarce młotkowej i przesiewa przez standardowe sito nr 20 (850 gm) w celu uzyskania cząstek przechodzących przez standardowe sito nr 20. Średnia masowa wielkość tych cząstek wynosi 319 gm.

W urządzeniu mieszającym 100 części cząstek-prekursorów wytworzonych w sposób opisany w przykładzie I (porównawczym) miesza się z roztworem zawierającym 0,5 części wagowych gliceryny, 2 części wagowe wody i 0,5 części wagowych izopropanolu, na 100 części wagowych 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 pojemniku w 80°C w celu przeprowadzenia aglomeracji cząstek za pomocą wody, po czym rozdrabnia się ją (kruszy i granuluje) w celu uzyskania cząstek, które przechodzą przez .standardowe sito nr 20 (850 gm).

Wyniki różnych badań materiałów uzyskanych w przykładach przedstawiono w tabeli.

Z tabeli wynika, że kompozycje polimeryczne według wynalazku wykazują średnią masową wielkość cząstek co najmniej o około 25% większą od średnich masowych wielkości cząstek-prekursorów stosowanych do wytwarzania takich kompozycji polimerycznych. Przesunięcie wielkości cząstek o taką wielkość i w tym kierunku wskazuje na powstawanie dużej ilości skupień, zawierających duże ilości cząstek-prekursorów. Z tabeli wynika ponadto, że skupienia wytworzone w przykładach I - VII są odporne na działanie płynu, co świadczy o obecności w skupieniach w znacznym stopniu międzycząstkowych wiązań sieciujących. Z tabeli wynika również, że kompozycje polimeryczne według 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 II i III (porównawczych) występuje mniejsze przesunięcie wielkości cząstek w odniesieniu do ich prekursorów niż w przykładach I - VII, co wskazuje na powstawanie mniejszych skupień. Na dodatek skupienia z przykładu II (porównawczego), próbka aglomerowana 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 II i III (porównawczych) są mniejsze niż w przypadku kompozycji polimerycznych według wynalazku.

Powyższe właściwości dotyczą zachowania się kompozycji polimerycznych w wyrobach absorpcyjnych tak, że kompozycje polimeryczne według wynalazku powinny zapewnić w porównaniu z odpowiednimi 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.

168 265

Powierzchnia właściwa (m²/g)	o σ\ η m m ~ r- r- N śO ΠΊ Μ^- Ό Ό Γ*Ί N Ό m O-^OOOOO O O O O O O O θ' O O θ' θ' θ'
Szybkość spęczania (g/g/s)	oj os \o m oj r-» m r·* oo (N o ^m —< O\ CJ O -Γ “θ' O O θ' O θ' © O
Ciśnienie rozszerzania żelu 2 kdyn/cm	oj \q cm oo cj oo r-; —os cm << Tf Os Os o\ Os 0Q \o ir? 00 —- Γ) fri N (N fri CM —
Pojemność absorpcyjna 20/50 (g/g)	© 00 Γγ CS νγ r-γ Γ*- Ό Ό X Ό 73 rri IT) cm V od ^j· co m m m en tt en m
Odporność na płyn 20/50 (T/N)	£Q o β β fl fl β β β Λ ’Z3 Z ·“ - — — ~ — — ^c
Przesunięcie średniej masowej	_m g ί$ ϊ£ tS - sc so in o. so °o o oo Z t θ' ud θ' θ' cd ττ oo „ V3 Ό Ό 73 ~ Os CN
Średnia masowa prekursora surowa (pm)	Φ - N U7 V3 ΙΓ 73 Os OO CM CM O O O OT) — Z 73 N (N ’Τ m
Średnia masowa surowa (pm)	T O (N O oo > T 73 00 O ~ OS © CM CM 73 SO O OS Ί- Μ τ τ 73 73 τ cc cc
Przykład	r? © „ >-< fi —^{1 N} E3 n _ u ·—¹ o S u « 1 2 * Ό * S 'g ej 'o n >o &- o £ S £ S £r £? 3)

\6%

6^·'

6^aJ

V‘4·

168 265

858

168 265

Fig. ΙΟ

1004 '002

900

168 265

163 265

FIG. 112

FIG 13

168 265

FIG. 1

FIG. 15

168 265

1610

1620

FIG. 1

FIG. 17

168 265

-1826

168 265

1812'

Ι 842 χ!842

184 Οτ^1848F1G. 18α

168 265

1818-

FIG. I8d

18181822

18701868'

-1866

-----1872 ⁱ⁸²²^fZy-.87₂

FIG. 18.

FIG. I8f

Μ/ FIG. I8g

1868^

168 265

Fig. 2

Fig.3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Rozdrobniona, absorpcyjna kompozycja polimeryczna zawierająca usieciowane skupienia będące wielokrotnością cząstek prekursorów praktycznie nierozpuszczalnego w wodzie materiału polimerycznego tworzącego hydrożel, znamienna tym, że zawiera usieciowane międzycząsteczkowe skupienia utworzone przez przereagowanie środka międzycząsteczkowo sieciującego w ilości 0,01 - 30 części wagowych na 100 części wagowych cząstek prekursorów, z materiałem polimerycznym cząstek prekursorów z wytworzeniem kowalencyjnych wiązań sieciujących między cząstkami prekursorami, przy czym usieciowane skupienia międzycząstkowe występują w kompozycji polimerycznej w takiej ilości, żeby kompozycja polimeryczna miała średnią masową wielkość cząstek o co najmniej 25% większą od średniej masowej wielkości pojedynczych cząstek prekursorów, z których utworzone jest skupienie.
2. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 1, znamienna tym, że ma średnią masową wielkość cząstek o co najmniej 50%, a korzystnie o co najmniej 100% większą od średniej masowej wielkości cząstek prekursorów.
3. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 1, znamienna tym, że ma średnią masową wielkość cząstek prekursorów wynoszącą poniżej około 180 pm.
4. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że praktycznie nierozpuszczalny w wodzie, absorpcyjny, materiał polimeryczny tworzący hydrożel zawiera grupy karboksylowe, a środek sieciujący międzycząstkowo zawiera w cząsteczce co najmniej 2 grupy funkcyjne reagujące z grupami karboksylowymi.
5. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że zawiera praktycznie nierozpuszczalny w wodzie, absorpcyjny materiał polimeryczny tworzący hydrożel wybrany z grupy obejmującej hydrolizowany kopolimer szczepiony akrylonitrylu na skrobi, częściowo zobojętniony kopolimer akrylonitrylu na skrobi, częściowo zobojętniony kopolimer szczepiony kwasu akrylowego na skrobi, zmydlone kopolimery octanu winylu z estrem akrylowym, hydrolizowane kopolimery akrylonitrylu lub akryloamidu, hydrolizowane produkty nieznacznego usieciowania któregokolwiek z powyższych kopolimerów, częściowo zobojętniony kwas poliakrylowy oraz produkty nieznacznego usieciowania częściowo zobojętnionego kwasu poliakrylowego.
6. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 5, znamienna tym, że zawiera praktycznie nierozpuszczalny w wodzie, absorpcyjny materiał polimeryczny tworzący hydrożel stanowiący częściowo zobojętnione produkty nieznacznie usieciowanego kwasu poliakrylowego.
7. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 5, znamienna tym, że zawiera cząstki prekursory praktycznie nierozpuszczalnego w wodzie absorpcyjnego materiału polimerycznego tworzącego hydrożel, które oprócz usieciowania międzycząstkowego są również usieciowane powierzchniowo.
8. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 5, znamienna tym, że zawiera praktycznie suche cząstki prekursory praktycznie nierozpuszczalnego w wodzie, absorpcyjnego materiału polimerycznego tworzącego hydrożel.
9. Kompozycj a polimeryczna według zastrz. 5, znamienna tym, że zawiera od 1- 20 części wagowych wody, hydro filowego rozpuszczalnika organicznego lub ich mieszanin na 100 części wagowych cząstek prekursorów.
10. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 9, znamienna tym, że środek sieciujący międzycząstkowo zawiera glicerynę a jako hydrofilowy rozpuszczalnik organiczny zawiera metanol, etanol, izopropanol i ich mieszaniny.
11. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że zawiera środek sieciujący międzycząstkowo wybrany z grupy obejmującej wielowodorotlenowe alkohole, etery poliglicydylowe, wielofunkcyjne związki azyrydynowe, wielofunkcyjne związki aminowe oraz wielofunkcyjne związki izocyjanianowe.

168 265
12. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 11, znamienna tym, że zawiera środek sieciujący międzycząstkowo wybrany z grupy obejmującej glicerynę, trimetylopropanol, glikol etylenowy, 1,2-propanodiol i 1,3-propanodiol.
13. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 12, znamienna tym, że zawiera od 1 - 20 części wagowych wody, hydrofitowego rozpuszczalnika organicznego lub ich mieszanin na 100 części wagowych cząstek.
14. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 13, znamienna tym, że jako środek sieciujący międzycząstkowo zawiera glicerynę a jako hydrofitowy rozpuszczalnik organiczny zawiera metanol, etanol, izopropanol i ich mieszaniny.
15. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że zawiera cząstki praktycznie nierozpuszczalnego w wodzie, absorpcyjnego materiału polimerycznego tworzącego hydrożel, które oprócz usieciowania międzycząstkowego są również usieciowane powierzchniowo.
16. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że zawiera praktycznie suche cząstki nierozpuszczalnego w wodzie, absorpcyjnego materiału polimerycznego tworzącego hydrożel.
17. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że zawiera od 1 - 20 części wagowych wody, hydrofitowego rozpuszczalnika organicznego lub ich mieszanin na 100 części wagowych cząstek prekursorów.
18. Kompozycja polimeryczna według zastrz. 17, znamienna tym, że jako środek sieciujący międzycząstkowo zawiera glicerynę aj ako hydrofitowy rozpuszczalnik organiczny zawiera rozpuszczalnik wybrany z grupy obejmującej metanol, etanol, izopropanol i ich mieszaniny.

Wynalazek dotyczy rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej, która styka się z płynami, to znaczy cieczami, takimi jak woda lub wydzieliny ustrojowe, ulega spęcznieniu i wchłania te płyny. Taka kompozycja polimeryczna jest szczególnie przydatna, sama lub w elementach absorpcyjnych, takich jak włókniste struktury tkaninowe, które można stosować w takich wyrobach absorpcyjnych jak pieluszki, wkładki dla osób z niemożliwością utrzymania moczu, podpaski higieniczne itp.

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 kompozycji polimerycznej sprawia, że nadają się one szczególnie do wprowadzania do wyrobów absorpcyjnych, takich jak pieluszki. W opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr nr 3 669 103 i 3 670 731 ujawniono zastosowanie rozdrobnionych, absorpcyjnych kompozycji polimerycznych (określanych również jako hydrożele, hydrokoloidy lub materiały superabsorpcyjne) w wyrobach absorpcyjnych.

Z opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 4 888 231 znany jest wyrób absorpcyjny, w którym pomiędzy arkuszem wierzchnim i spodnim jest umieszczona dwudzielna warstwa absorpcyjnego rdzenia zawierająca ukształtowany składnik szybko gromadzący i rozprowadzający dostarczane płyny ustrojowe i wstawiony składnik rdzeniowy absorbujący i utrzymujący dostarczane płyny ustrojowe, przy czym wstawiony składnik rdzeniowy jest złożony z warstwy pyłowej zawierającej hydrofitowy materiał włóknisty i podstawową warstwę złożoną z kombinacji hydrofitowego materiału włóknistego i określonych ilości drobnych cząstek absorpcyjnego materiału żelującego, którymi okładano powietrznie warstwę pyłową, przy czym warstwa pyłowa jest relatywnie cieńsza od warstwy podstawowej. Polimeryczne materiały żelujące są usieciowane i mają postać cząstek, jednak nie ma między nimi powiązania. Warstwa pyłowa umożliwia formowanie warstw absorpcyjnych bez strat cząstek polimerycznego materiału żelującego w trakcie powietrznego kształtowania elementu z otworami.

168 265

W tym znanym wyrobie znajdują się usieciowane, polimeryczne substancje żelujące w postaci rozdrobnionej i warstwa pyłowa, która umożliwia formowanie bez utraty rozdrobnionych cząstek polimerycznej substancji żelującej w czasie napylania.

W przeciwieństwie do kompozycji według wynalazku w rozwiązaniu tym nie występują międzycząsteczkowe wiązania sieciujące.

Wadą znanych wyrobów z polimerycznych substancji żelujących jest szybka utrata przez nie zdolności do absorpcji płynu i odporności na ściskanie wywołana pęcznieniem i migracją swobodnych cząstek, które blokują kanały przepływowe w strukturze absorbenta.

Zwykłe rozdrobnione, absorpcyjne kompozycje polimeryczne wykazują 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 kompozycji 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 obu 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 sprzeczności między szybkością wchłaniania płynu i blokowaniem żelowym było zastosowanie aglomerowania za pomocą wody szeregu drobnych cząstek w większe cząstki rdzeniow©'. Takie techniki aglomeracji za pomocą wody ujawnione są w wyłożeniu patentowymjapońskim SHO 61 (1986)-97 333 i w wyłożeniu patentowym japońskim SHO 61 (1986)-101 586. Jakkolwdek aglomeracja cząstek za pomocą wody powoduje umiarkowany wzrost szybkości 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 przyczyniają się do wzrostu efektu blokowania żelowego zgodnie z mechanizmem opisanym powyżej.

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 znane są z opisów patentowych St. Zjedn. Ameryki nr nr 4 666 983 i 4 734 478. W wyniku powierzchniowego sieciowania następuje umiarkowane zmniejszenie jednej formy 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.

Celem wynalazku jest rozwiązanie powyższych problemów przez dostarczenie rozdrobnionej, absorpcyjnej kompozycji polimerycznej o zwiększonej szybkości wchłaniania płynu przy minimalnej skłonności do blokowania żelowego, która ponadto wykazałaby wysoką odporność na ściskanie w czasie stosowania, np. w czasie spęczniania, w celu utrzymania lub zwiększenia przepuszczalności wyrobów absorpcyjnych zawierających taką kompozycję polimeryczną. Wskazane byłoby aby rozdrobniona, absorpcyjna kompozycja polimeryczna wykazywała minimalną skłonność do rozpadu na drobne cząstki w wyniku zetknięcia z płynem lub spęczniania, jak również żeby miałą minimalną zawartość drobnych cząstek w stanie suchym.

168 265

Ponadto absorpcyjna kompozycja polimeryczna powinna umożliwiać uzyskanie wstępnie ustalonych szybkości wchłaniania płynu przez dobór konkretnych właściwości cząstek-prekursorów, takich jak średnia masowa wielkość ziarna lub pojemność absorpcyjna.