RU2099093C1

RU2099093C1 - Абсорбирующая пористая полимерная макроструктура, абсорбент и способ получения абсорбирующей пористой полимерной макроструктуры

Info

Publication number: RU2099093C1
Application number: SU925053243A
Authority: RU
Inventors: Кэрролл Роу Дональд; Генри Лэрман Фрэнк; Джон Берг Чарльз
Original assignee: Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани
Priority date: 1990-04-02
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1997-12-20
Also published as: CA2078560C; DE69132930T2; JP3345001B2; JPH05506681A; CZ289217B6; US5102597A; SG55037A1; TW213860B; NZ237617A; HUT63953A; EP0595803B1; FI924423A; CA2078560A1; SK281455B6; IE911051A1; US5124188A; CS9100895A2; DE69132930D1; KR930700289A; ES2172503T3

Abstract

Использование: при изготовлении абсорбентов и гигиенических средств, впитывающих воду и эксудаты тела. Сущность изобретения: абсорбирующая пористая полимерная макроструктура состоит из частиц практически водонерастворимого абсорбирующего гидрогельобразующего полимера и имеет в сухом состоянии объем более 10 мм³. Ее получают поперечной сшивкой полимерных частиц друг с другом сшивающим агентом, взятым в количестве 0,01 - 30,00 мас.ч. на 100 мас.ч. полимерных частиц, в условиях постоянного контакта частиц между собой с образованием пор, взаимосвязанных посредством проницаемых для жидкости каналов. Абсорбент содержит в абсорбирующем слое одну или несколько таких абсорбирующих пористых полимерных макроструктур. Абсорбирующий слой расположен между верхним проницаемым для жидкости слоем и соединенным с ним нижним непроницаемым для жидкости слоем. Свойства при контакте с жидкостью: микроструктура набухает изотропически в условиях умеренного сжатия, обладает повышенной впитывающей способностью и при набухании сохраняет свою структуру. 3 с. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к абсорбирующей полимерной структуре, которая при контакте с жидкостями, в частности с водой или экссудатами тела, набухает и впитывает такие жидкости. Более конкретно настоящее изобретение относится к макроструктуре, представляющей собой, в частности, листовой материал, пленку или полосу. Такие абсорбирующие полимерные макроструктуры являются пористыми, вследствие чего они проницаемы для жидкостей. Эти пористые абсорбирующие полимерные макроструктуры могут быть использованы сами по себе или в абсорбентах, в частности в полотенцах (салфетках, пеленках), промокательных блоках для взрослых, страдающих недержанием мочи, санитарных подгузниках и тому подобном. Настоящее изобретение относится также к способу изготовления таких пористых абсорбирующих полимерных макроструктур.

Из патента США N 4610678, кл. 604 368 (A 61 L 13/1 b), опублик. 1986 г. известно абсорбирующее изделие, состоящее из соединенных между собой верхнего проницаемого для жидкости слоя и нижнего водонепроницаемого слоя с заключенным между ними абсорбирующим слоем на основе смеси гидрофильных волокон с частицами гидрогельобразующего водонерастворимого карбоксилсодержащего полимера.

Из патента США N 4734478, кл. 527 300 (C 08 J 3/24), опублик. 1988, известен абсорбирующий полимерный материал из частиц гидрогельобразующего водонерастворимого полимера, структурированных со степенью сшивки, соответствующей массовому соотношению полимерных частиц и сшивающего полифункционального агента, соответственно, 100 0,001 10. В патенте говорится, что целью защищенного патентом способа является получение мало пылящих, не слеживаемых, свободнотекучих частиц для решения некоторых технологических проблем. При этом указывается, что агломерация частиц крайне нежелательна.

Целью настоящего изобретения является создание абсорбирующей полимерной макроструктуры, которая обладает пористостью, которая остается неповрежденной и способна транспортировать жидкость даже после насыщения избыточным количеством жидкости, в которой частицы являются компонентом предшественника, и поры сохраняют относительную геометрию и пространственную взаимосвязь даже после насыщения избытком жидкости.

Дополнительной целью настоящего изобретения является также создание абсорбирующей полимерной макроструктуры, проницаемость для жидкости которой с набуханием повышается.

Еще одной дополнительной целью настоящего изобретения является создание усовершенствованных абсорбирующих изделий (в частности полотенец, салфеток, пеленок или гигиенических подгузников), в материал которых входят абсорбирующая полимерная макроструктура настоящего изобретения.

Таким образом, объектом данного изобретения является абсорбирующая пористая полимерная макроструктура, состоящая из частиц практически водонерастворимого абсорбирующего гидрогельобразующего полимера, обработанных сшивающим агентом в условиях сшивки молекул полимера, отличающаяся тем, что она образована в процессе поперечной сшивки полимерных частиц друг с другом сшивающим агентом, взятым в количестве 0,01 30,00 мас. на 100 мас. ч. полимерных частиц, в условиях постоянного контакта частиц между собой с образованием пор, взаимосвязанных посредством проницаемых для жидкости каналов, и имеет в сухом состоянии объем более 10 мм³.

В абсорбирующей пористой полимерной макроструктуре по изобретению предпочтительно частицы практически водонерастворимого абсорбирующего гидрогельобразующего полимера имеют среднемассовый размер менее 600 мкм, преимущественно менее 300 мкм.

Абсорбирующая пористая полимерная макроструктура по изобретению предпочтительно содержит в качестве армирующего и проводящего жидкость элемента волокнистый материал.

В абсорбирующей пористой полимерной макроструктуре по изобретению предпочтительно частицы абсорбирующего гидрогельобразующего полимера дополнительно подвергнуты поверхностной сшивке.

Предпочтительно в абсорбирующей пористой полимерной макроструктуре по изобретению частицы абсорбирующего гидрогельобразующего полимера выполнены из карбоксилсодержащего полимера, а сшивающий агент содержит не менее двух функциональных групп, способных к взаимодействию с карбоксильными группами полимера.

В абсорбирующей пористой полимерной макроструктуре по изобретению, в частности, частицы абсорбирующего гидрогельобразующего полимера выполнены из полимера, выбранного из группы, включающей частично или полностью гидролизованный привитой сополимер крахмала и акрилонитрила, привитой сополимер крахмала и акриловой кислоты, частично гидролизованный привитой сополимер крахмала и акриловой кислоты, привитой сополимер крахмала и акриловой кислоты, омыленный сополимер винилацетата и акрилового эфира, гидролизованный сополимер акрилонитрила и акриламида, продукт частичной сшивки названных сополимеров, частично нейтрализованная полиакриловая кислота или продукт частичной сшивки частично нейтрализованной полиакриловой кислоты.

В абсорбирующей пористой полимерной макроструктуре по изобретению более конкретно сшивающий агент представляет собой соединение, выбранное из группы, включающей многоатомный спирт, простой полиэфир, полиазиридин, полиамин и полиизоцианат.

Абсорбирующая пористая полимерная макроструктура по изобретению предпочтительно выполнена в форме листа с толщиной более 250 мкм, преимущественно, 0,5 3,0 мкм.

Другим объектом изобретения является абсорбент, состоящий из верхнего слоя, выполненного из проницаемого для жидкости материала, соединенного с ним нижнего слоя, выполненного из не проницаемого для жидкости материала, и расположенного между верхним и нижним слоем абсорбирующего слоя, отличающийся тем, что абсорбирующий слой содержит одну или несколько абсорбирующих пористых полимерных макроструктур, охарактеризованных выше.

Еще одним объектом изобретения является способ получения абсорбирующей пористой полимерной макроструктуры обработкой частиц практически водонерастворимого абсорбирующего гидрогельобразующего полимера сшивающим агентом в условиях сшивки молекул полимера, отличающийся тем, что осуществляют поперечную сшивку полимерных частиц друг с другом сшивающим агентом, взятым в количестве 0,01 30,00 мас. ч. на 100 мас. ч. полимерных частиц, в условиях постоянного контакта частиц между собой.

В способе по изобретению предпочтительно в качестве частиц абсорбирующего гидрогельобраэующего полимера используют частицы из частично сшитой с низкой степенью сшивки частично нейтрализованной полиакриловой кислоты, а в качестве сшивающего агента используют соединение, выбранное из группы, включающей триметилолпропан, этиленгликоль, 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол и глицерин.

В способе по изобретению предпочтительно поперечную сшивку полимерных частиц осуществляют при 170 220^oC в течение 0,5 3,0 ч.

В способе по изобретению предпочтительно поперечную сшивку полимерных частиц осуществляют в присутствии воды и/или органического растворителя.

Абсорбирующая пористая полимерная макроструктура по изобретению представляет собой структурированный агломерат частиц, который содержит множество частиц предшественника практически водонерастворимого абсорбирующего, образующего гидрогель полимерного материала, и структурирующий или сшивающий частицы агент, реагирующий с полимерным материалом частиц предшественника с образованием поперечных связей между различными частицами предшественника. Благодаря тому что частицы предшественника дискретны, между смежными частицами предшественника образуются поры. Эти поры связаны между собой сообщающимися каналами, благодаря чему макроструктура оказывается проницаемой для жидкости /то есть обладает капиллярными транспортировочными каналами/.

Благодаря наличию поперечных сшивок, образующихся между частицами предшественника, которые составляют структурированный агрегат, конечная макроструктура обладает улучшенной структурной целостностью, повышенными емкостью для жидкостей и скоростью распределения и сведенными к минимуму гельблокирующими свойствами. Было установлено, что при контакте макроструктуры с жидкостями макроструктура обычно набухает изотропически даже в условиях умеренных ограниченных давлений, впитывает такие жидкости частицами предшественника и абсорбирует эти жидкости порами. Это изотропическое набухание макроструктуры дает возможность частицам предшественника и порам сохранить их относительную геометрию и пространственную взаимосвязь даже в набухшем состоянии. Таким образом, эти макроструктуры относительно "стойки к движению" в том отношении, что частицы предшественника не отделяются друг от друга, благодаря чему сводится к минимальной сфера гельблокирования и сохраняются капиллярные каналы, которые с набуханием увеличиваются, вследствие чего макроструктура способна вмещать и транспортировать последующие порции жидкости, даже избыточную жидкость.

Основным существенным отличием данного изобретения от патента США N 4734478 являются условия обработки частиц предшественника гидрогельобразующего полимера сшивающим агентом. Согласно патенту США, эти вещества смешивают при интенсивном перемешивании и продолжают это перемешивание во все время их контакта, когда происходит образование поперечных связей При этом, как следует из текста патента, необходимо предотвратить межчастичное поперечное сшивание. Более того, осуществление смешивания в таких условиях должно обеспечить сохранение определенного размера частиц, при превышении заданного размера частиц и агломерировании их предпринимаются соответствующие меры. Таким образом, продукт способа по патенту США представляет собой свободно текучие частицы определенной формы.

В противоположность этому, согласно изобретению, перемешивают частицы полимера и сшивающий агент только в момент смешивания. Затем во время действия агента сшивки масса не только остается в неподвижном состоянии, но и принимаются меры, чтобы свести к минимуму возможно возникающие силы или напряжения диссоциации (разъединения) частиц, поскольку такие силы или напряжения могут нарушить образование межчастичных поперечных связей.

В патенте США действительно указана сушка в виде тонкого слоя на ленте конвейера, однако нет никаких указаний на то, что следует предпринимать какие-либо меры для межчастичной сшивки с образованием системы типа получаемой по изобретению. В тексте описания данной заявки четко говорится, что необходимо поддерживать физическую ассоциацию (объединение) частиц предшественника гидрогельобразующего полимера. Результатом способа, согласно изобретению, является пористая полимерная макроструктура с характеристиками, приведенными выше.

Пористые абсорбирующие полимерные макроструктуры настоящего изобретения представляют собой структуры, которые способны абсорбировать большие количества таких жидкостей, как вода и/или экссудаты тела /например мочу или менструальную кровь/, и которые способны удерживать эти жидкости в условиях умеренного давления. Обычно пористые абсорбирующие полимерные макроструктуры настоящего изобретения набухают, как правило, изотропически и быстро абсорбируют эти жидкости.

Используемый в данном подробном описании термин "макроструктура" служит для обозначения вещества, ограниченный объем которого, когда он является практически сухим (то есть ограниченный сухой объем), составляет по меньшей мере приблизительно 10,0 мм³, предпочтительнее по меньшей мере примерно 100 мм³, более предпочтительно по крайней мере приблизительно 500 мм³. В соответствии с предпочтительными вариантами выполнения настоящего изобретения ограниченный сухой объем макроструктур должен находиться в интервале приблизительно от 1000 до 100000 мм³.

Хотя макроструктуры настоящего изобретения могут иметь разные формы и размеры, обычно эти макроструктуры выполнены в форме листов, пленок, цилиндров, блоков, сфер, волокон, нитей или других формованных изделий. Толщина или диаметр таких макроструктур обычно находится в пределах приблизительно от 0,25 до 10,0 мм. Абсорбирующие макроструктуры предпочтительнее применять в форме листа. Используемый в данном описании термин "лист" служит для обозначения макроструктур, толщина которых превышает приблизительно 250 мк. Толщина таких листов по предпочтительному варианту должна находиться в пределах приблизительно от 0,5 до 3 мм, обычно составляет примерно 1 мм.

Макроструктуры настоящего изобретения изготовляют из полимерных материалов, способных абсорбировать большие количества жидкостей. Такие полимерные материалы обычно называют гидрогелями, гидроколлоидами или суперабсорбентными материалами. Предпочтительные макроструктуры состоят из практически водонерастворимого абсорбирующего, гидрогельобразующего полимерного материала.

Пористые абсорбирующие полимерные макроструктуры настоящего изобретения представляют собой структурированный агломерат частиц. Он обладает пористой структурой, которую образуют связанные между собой две или больше, обычно, в соответствии с настоящим изобретением, приблизительно десять или больше дискретных частиц предшественника,которые связаны между собой сшивающим агентом, нанесенным на них и подвергнутым обработке в условиях (при одновременном поддержании физической ассоциации частиц предшественника), которых достаточно для реакции сшивающего агента с полимерным материалом частиц предшественника с образованием поперечных связей между частицами предшественника, которые образуют агломерат.

Межчастичный поперечно сшитый агломерат образуется множеством частиц предшественника. Согласно предпочтительному варианту размера используемых в данном случае частиц предшественника структурированный агломерат обычно образуется из 10 или большего числа, предпочтительнее приблизительно из 15, частиц предшественника. Частицы предшественника настоящего изобретения находятся в форме отдельных элементов. Частицы предшественника могут представлять собой гранулы, пылинки, сферы, чешуйки, волокна, агрегаты или агломераты. Таким образом, частицы предшественника могут обладать любой желаемой формой, в частности кубической, стержнеподобной, полиэдрической, сферической, округлой, угловатой, неправильной формой, представлять собой элементы неправильной формы различных неупорядоченных размеров [например пылеобразную продукцию стадии измельчения или тонкого помола] или элементы с таким большим соотношением между наибольшим и наименьшим размерами, как у иглоподобных, чешуеподобных или волокнистых элементов, и тому подобное. По предпочтительному варианту, частицы предшественника должны находиться в воде тонкодисперсного порошка, состоящего из гранулоподобных или чешуйчатых пылинок неправильной формы с неупорядоченными размерами.

Хотя размер частиц предшественника может варьироваться в широком интервале, предпочтительными являются особые размеры и диапазоны распределения по размерам частиц. В соответствии с настоящим изобретением размер частиц предшественника определяют для тех частиц предшественника, которым не свойственна большая величина соотношения между максимальным размером и минимальным размером, как это имеет место в случае волокон [например для гранул, чешуек или пылинок] то есть для частиц предшественника, размеры которых определяют ситовым анализом. Так, например, частица предшественника, которая задерживается стандартным ситом N 30 с отверстиями диаметром 600 мкм, считается частицей предшественника с размером более 600 мкм, а частица предшественника, которая просеивается через сито N 30 с размером ячеек 600 мкм, но задерживается стандартным ситом N 35 с размером ячеек 500 мкм, считается частицей, размер которой находится в интервале от 500 до 600 мкм, тогда как частица предшественника, которая просеивается через сито N 35 с размером отверстий 500 мкм, считается частицей, размер которой составляет менее 500 мкм. В соответствии с предпочтительными вариантами настоящего изобретения размеры частиц предшественника обычно находятся в пределах приблизительно от 1 до 2000 мкм, предпочтительнее примерно от 20 до 1000 мкм.

Более того, для достижения целей настоящего изобретения при определении характеристик и свойств готовых макроструктур важное значение имеет среднемассовый размер частиц предшественника. Этот среднемассовый размер частицы предшественника определяют как размер частицы, который является средним размером частицы для данного образца на массовой основе. Метод определения среднемассового размера частицы образца изложен в данном описании в разделе "Методы испытаний". Среднемассовый размер частиц предшественника обычно находится в интервале приблизительно от 20 до 1500 мкм, предпочтительнее примерно от 50 до 1000 мкм. В соответствии с предпочтительными вариантами настоящего изобретения среднемассовый размер частиц предшественника должен составлять менее приблизительно 1000 мкм, предпочтительнее менее примерно 600 мкм, наиболее предпочтительно менее приблизительно 500 мкм. В особенно предпочтительных вариантах настоящего изобретения среднемассовый размер частиц предшественника должен быть относительно большим (то есть частицы предшественника должны быть тонкодисперсными). В этих вариантах среднемассовый размер частиц предшественника составляет менее приблизительно 300 мкм, предпочтительнее менее примерно 180 мкм. В качестве примера, размеры, по меньшей мере, 95 вес. частиц предшественника находятся в интервале приблизительно от 150 до 300 мкм. В другом варианте размер, по меньшей мере, 95 вес. частиц предшественника должен находиться в интервале от 90 до 180 мкм. Более узкий диапазон распределения частиц предшественника по размерам предпочтительнее, поскольку позволяет достичь более высокой пористости макроструктуры благодаря более существенной доли полостей в отличие от более широкого диапазона распределения частиц по размерам с эквивалентными среднемассовыми размерами частиц во время уплотнения.

Размер частиц для материалов, для которых характерна большая величина соотношения между максимальным и минимальным размерами частиц, обычно определяют по максимальному размеру. Так, например, в случае, когда в составе макроструктур настоящего изобретения используют абсорбирующие полимерные волокна (то есть суперабсорбирующие волокна), при определении "размера частицы" используют такой параметр, как длина волокна (можно также указывать толщину и/или диаметр волокна). В качестве примеров, длина волокон составляет более приблизительно 5 мм, предпочтительнее примерно от 10 до 100 мм, более предпочтительно приблизительно от 10 до 50 мм.

Частицы предшественника состоят из практически водонерастворимого абсорбирующего гельобразующего полимерного материала. Примеры полимерных материалов, которые приемлемы для использования в качестве частиц предшественника по данному изобретению, охватывают те материалы, которые получают из полимеризующихся ненасыщенных мономеров с кислотными остатками. Так, например, к таким мономерам относятся олефиновые ненасыщенные кислоты и ангидриды, молекулы которых содержат, по меньшей мере, по одной углерод-углерод олефиновой двойной связи. Более конкретно такие мономеры можно выбирать из олефиновых ненасыщенных карбоновых кислот и ангидридов, олефиновых ненасыщенных сульфокислот и их смесей.

Для получения приемлемых частиц предшественника можно использовать также некоторые некислотные мономеры. Класс таких некислотных мономеров может охватывать, например, водорастворимые или диспергируемые в воде сложные эфиры кислотсодержащих мономеров, а также мономеры, молекулы которых вовсе не содержат никаких карбоксильных или сульфокислотных групп. Таким образом, к возможным некислотным мономерам можно отнести такие мономеры, молекулы которых содержат функциональные группы нижеследующих типов: остатки эфиров карбоновых и сульфокислот, гидроксильные группы, амидные группы, аминогруппы, нитрильные группы, остатки четвертичных аммониевых солей. Эти некислотные мономеры являются хорошо известными материалами.

К мономерам типа олефиновых ненасыщенных карбоновых кислот и ангидридов ненасыщенных карбоновых кислот относятся акриловые кислоты, типичным примером которых служат сама акриловая кислота, метакриловая кислота, этакриловая кислота, альфа-хлоракриловая кислота, альфа-цианоакриловая кислота, бета-метилиоакриловая кислота (кротоновая кислота), альфа-фенил акриловая кислота, бета-акрилоксипропионовая кислота, сорбиновая кислота, альфа-хлорсорбиновая кислота, ангеликовая кислота, коричная кислота, п-хлоркоричная кислота, бета-стерилакриловая кислота, итаконовая кислота, цитраконовая кислота, мезаконовая кислота, глутаконовая кислота, аконитовая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, трикарбоксиэтилен и малеиновый ангидрид.

Мономеры типа олефиновых ненасыщенных сульфокислот охватывают алифатические или ароматические винилсульфокислоты, в частности винилсульфокислоту, аллилсульфокислоту, винилтолуолсульфокислоту и стиролсульфокислоту; акриловые и метакриловые сульфокислоты, в частности сульфоэтилакрилат, сульфоэтилметакрилат, сульфопропилакрилат, сульфопропилметакрилат, 2-окси-3-акрилоксипропилсульфокислоту, 2-окси-3-метакрилоксипропилсульфокислоту и 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоту.

Молекулы предпочтительных полимерных материалов, предназначенных для использования в соответствии с настоящим изобретением, содержат карбоксильные группы. К таким полимерам относятся привитой сополимер гидролизованного крахмала и акрилонитрила, привитой сополимер частично нейтрализованного крахмала и акрилонитрила, привитой сополимер крахмала и акриловой кислоты, привитой сополимер частично нейтрализованного крахмала и акриловой кислоты, омыленные сополимеры винилацетата и акрилового эфира, гидролизованные акрилонитрильные и акриламидные сополимеры, частично поперечно сшитые продукты любых из вышеперечисленных сополимеров, частично нейтрализованная полиакриловая кислота. Такие полимеры могут быть использованы либо индивидуально, либо в виде смеси двух или большего числа мономеров, соединений или тому подобного.

Большинство предпочтительных материалов для использования в виде частиц предшественника представляют собой сшитые с малой степенью сшивки продукты частично нейтрализованных полиакриловых кислот и получаемых из них крахмаловых производных. По наиболее предпочтительным вариантам частицы предшественника включают приблизительно от 50 до 95% еще предпочтительнее примерно 75% нейтрализованной, слегка структурированной поперечными сшивками полиакриловой кислоты (то есть полинатрийакрилат/акриловой кислоты).

Как указано выше, частицы предшественника по предпочтительному варианту должны состоять из полимерных материалов, которые слегка структурированы поперечными сшивками. Структурирование сшивкой позволяет придать частицам предшественника практически полную водонерастворимость и частично служит для определения абсорбционной способности и характеристик экстрагируемого полимерного содержимого частиц предшественника и конечной макроструктуры.

Частицы предшественника могут быть получены по любому обычному методу.

Предпочтительными способами получения частиц предшественника являются способы полимеризации в водном растворе или других растворах. Процесс полимеризации в водном растворе включает в себя использование водной реакционной смеси для проведения реакции полимеризации с получением частиц предшественника. Затем в водной реакционной смеси создают условия полимеризации, достаточные для образования смеси практически водонерастворимого, слабо поперечного сшитого полимерного материала. Далее приготовленную таким образом массу полимерного материала распыляют или измельчают с получением индивидуальных частиц предшественника.

Более конкретно, при осуществлении метода полимеризации в водном растворе с получением индивидуальных частиц предшественника предусмотрено приготовление водной реакционной смеси, в которой проводят полимеризацию с получением целевых частиц предшественника. Одним из компонентов такой реакционной смеси является мономерный материал, молекулы которого содержат кислотные остатки и который образует "главную цепь" получаемых частиц предшественника. Реакционная смесь обычно содержит приблизительно 100 вес. ч. мономерного материала. Другим компонентом водной реакционной смеси служит образующий сетчатую структуру или сшивающий агент. Этот поперечно сшивающий агент обычно присутствует в водной реакционной смеси в количестве приблизительно от 0,001 до 5 мол. в пересчете на общее число молей мономера, который содержится в водной смеси (приблизительно от 0,01 до 20 вес. ч. в пересчете на 100 вес. ч. мономерного материала). Возможным компонентом водной реакционной смеси служит свободно-радикальный инициатор, в качестве которого можно использовать, например, перекисные соединения, в частности персульфаты натрия, калия и аммония, перекись каприлила, перекись бензоила, перекись водорода, гидроперекиси кумола, третичный бутилдиперфталат, третичный бутилпербензоат, перацетат натрия, перкарбонат натрия и тому подобное. К другим возможным компонентам водной реакционной смеси относятся различные некислотные сомономерные материалы, которые охватывают сложные эфиры в существенной степени ненасыщенных мономеров, молекулы которых содержат кислотные функциональные группы или другие сомономеры, молекулы которых не содержат вообще никаких карбоксильных или сульфокислотных функциональных групп.

В водной реакционной среде создают полимеризационные условия, которых достаточно для образования в этой смеси практически водонерастворимых абсорбентных гидрогельобразующих, слабо поперечно сшитых полимерных материалов. К таким полимеризационным условиям обычно относится нагревание (технология термической активации) до полимеризационной температуры, которая находится в пределах приблизительно от О до 100^o С, предпочтительнее примерно от 5 до 40^o С. Условия полимеризации, в которых выдерживают водную реакционную смесь, могут также включать в себя, например, обработку реакционной смеси или ее части в любой приемлемой обычной форме облучением, активизирующим полимеризацию. Обычно используемыми для полимеризации являются радиоактивное, электронное, ультрафиолетовое или электромагнитное облучения.

Кислотные функциональные группы молекул полимерных материалов, образующихся в водной реакционной смеси, по предпочтительному варианту следует также нейтрализовать. Нейтрализацию можно проводить любым обычным путем, который приводит к тому, что по меньшей мере приблизительно 25 мол. предпочтительнее по меньшей мере примерно 50 мол. от общего количества мономеров, используемых для получения полимерного материала и представляющих собой мономеры, молекулы которых содержат кислотные остатки, оказываются нейтрализованными солеобразующим катионом. К таким солеобразующим катионам относятся, например, щелочные металлы, аммоний, замещенный аммоний и амины.

Хотя по предварительному варианту частицы предшественника или полупродукта следует получать в ходе проведения процесса полимеризации в водном растворе, процесс полимеризации можно также проводить в соответствии с технологией многофазной полимеризации, в частности согласно технологии инверсионной эмульсионной полимеризации или инверсионной суспензионной полимеризации. В ходе проведения такой инверсионной эмульсионной полимеризации или инверсионной суспензионной полимеризации водную реакционную смесь, описанную выше, суспендируют в форме очень мелких капелек в матрице не смешивающегося с водой инертного органического растворителя, в частности циклогексана. Образовавшиеся частицы полупродукта обычно обладают сферической формой.

В соответствии с предпочтительными вариантами настоящего изобретения частицы полупродукта, использованные в форме сшитого агломерата частиц, должны быть практически сухими. Термин "практически сухой", использованный в данном подробном описании, служит для указания на то, что содержание жидкости в частицах полупродукта, обычно воды или другого компонента раствора, составляет менее приблизительно 50 вес. предпочтительнее менее примерно 20 вес. более предпочтительно менее приблизительно 10 вес. от веса частиц полупродукта. Обычно содержание жидкости в частицах полупродукта находится в пределах приблизительно от 0,1 до 5 вес. от веса частиц полупродукта. Индивидуальные частицы полупродукта могут быть высушены по любому обычному методу, в частности нагреванием. По другому варианту в том случае, когда частицы полупродукта получают с использованием водной реакционной смеси, воду можно удалить из реакционной смеси азеотропной перегонкой. Полимерсодержащую водную реакционную смесь можно также обрабатывать обезвоживающим растворителем, в частности метанолом. Можно также осуществлять сочетание этих процедур сушки. Затем обезвоженную массу полимерного материала можно измельчить или растереть в порошок с получением практически сухих частиц полупродукта, который представляет собой практически водонерастворимый абсорбирующий гельобразующий полимерный материал.

Предпочтительные частицы полупродукта настоящего изобретения являются такими частицами, которые обладают высокой абсорбционной способностью, благодаря чему высокой абсорбционной способностью обладают также готовые макроструктуры, выполненные из таких частиц полупродукта. Абсорбционная способность представляет собой в этом случае способность данного полимерного материала абсорбировать жидкости, с которыми он входит в контакт. Эта абсорбционная способность может варьироваться в значительной мере в зависимости от природы абсорбируемой жидкости и от того, при каких условиях жидкость входит в контакт с полимерным материалом. В соответствии с настоящим изобретением, абсорбционную способность определяют в величинах количества синтетической мочи (как это поясняется ниже), абсорбированной любым заданным полимерным материалом, выраженного в граммах синтетической (искусственной) мочи на грамм полимерного материала при осуществлении процедуры, которая изложена ниже в разделе "Методы испытаний". Согласно настоящему изобретению, предпочтительными частицами полупродукта являются такие частицы, абсорбционная способность которых составляет, по меньшей мере, приблизительно 20 г, предпочтительнее, по меньшей мере, примерно 25 г искусственной мочи на один грамм полимерного материала. Обычно абсорбционная способность полимерного материала описываемых здесь частиц полупродукта находится в интервале приблизительно от 40 до 70 г искусственной мочи на один грамм полимерного материала. Частицы полупродукта, обладающие такой относительно высокой абсорбционной способностью, могут быть использованы для изготовления макроструктур, которые особенно пригодны в составе абсорбентов, их элементов и абсорбирующих изделий, поскольку готовые макроструктуры, выполненные из таких частиц полупродукта, в состоянии, как это было установлено, удерживать желательные большие количества выделяемых телом эксудатов, в частности мочи.

При необходимости отдельные частицы полупродукта могут быть подвергнуты поверхностной обработке. Отдельные частицы полупродукта можно подвергать поперечной поверхностной сшивке путем обработки поверхностным сшивающим агентом поверхности частиц полупродукта и реакцией этого поверхностного сшивающего агента с полимерным материалом на поверхности частиц полупродукта.

Хотя по предпочтительному варианту все частицы полупродукта в межчастичном сшитом агломерате должны быть изготовлены из одного и того же полимерного материала с одними и теми же свойствами, это необязательно. Так, например, некоторые частицы предшественника или полупродукта могут состоять из такого полимерного материала, как привитой сополимер крахмала и акриловой кислоты, в то время как частицы другого полупродукта могут быть изготовлены из полимерного материала, представляющего собой слабо структурированный продукт, частично нейтрализованный полиакриловой кислоты. Более того, частицы полупродукта межчастичного сшитого агломерата могут различаться формой, абсорбционной способностью или любыми иными характеристиками для частиц полупродукта. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения частицы полупродукта должны состоять из полимерного материала, который представляет собой слабо структурированный (поперечно сшитый) продукт, частично нейтрализованный полиакриловой кислоты; все частицы полупродукта обладают идентичными свойствами.

Сшитый агломерат частиц настоящего изобретения также включает в себя сшивающий агент. Сшивающий агент наносят на частицы полупродукта и проводят его реакцию с полимерным материалом частиц полупродукта, поддерживая физическую ассоциацию между частицами полупродукта. В результате такой реакции между частицами полупродукта образуются поперечные сшивки. Таким образом, поперечные сшивки являются межчастичными по природе (то есть связи между различными частицами полупродукта).

Сшивающими агентами, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, являются такие, которые вступают в реакцию с полимерным материалом частиц полупродукта, используемых для получения сшитых агломератов частиц. К приемлемым сшивающим агентам можно отнести ряд различных агентов, в частности таких как соединения, молекулы которых содержат, по меньшей мере, по две полимеризующиеся двойные связи; соединения, молекулы которых содержат, по меньшей мере, по одной двойной связи и, по меньшей мере, по одной функциональной группе, способной вступать в реакцию с полимерным материалом; соединения, молекулы которых содержат, по меньшей мере, по две функциональные группы, способные вступать в реакцию с полимерным материалом, или соединения поливалентных металлов.

Класс межчастичных сшивающих агентов может также охватывать мономеры (в частности вышеперечисленные), которые способны вступать в реакцию с полимерным материалом частиц полупродукта с образованием полимерных поперечных связей.

В тех случаях, когда карбоксильные группы содержатся в молекулах полимерного материала (то есть в полимерных цепях) частиц полупродукта, предпочтительные сшивающие агенты представляют собой растворы соединений, молекулы которых содержат, по меньшей мере, по две функциональные группы, способные вступать в реакцию с карбоксильными группами. Класс предпочтительных сшивающих агентов охватывает многоатомные спирты, в частности этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль, полиэтиленгликоль, глицерин (1,2,3-пропентриол), полиглицерин, пропиленгликоль, (1,2-пропандиол), 1,3-пропандиол, триметилолпропан, диэтаноламин, триэтаноламин, полиоксипропиленоксиэтилен-оксипропиленовый блок-сополимер, эфиры сорбита и жирных кислот, эфиры полиоксиэтиленсорбита и жирных кислот, пентаэритрит и сорбит; полиглицидиловые простые эфирные соединения, в частности этиленгликольдиглицидиловый эфир, полиэтиленгликольдиглицидиловый эфир, глицеринполиглицидиловый эфир, диглицеринполиглицидиловый эфир, полиглицеринполиглицидиловый эфир, сорбитполиглицидиловый эфир, пентаэритритполиглицидиловый эфир, пропиленгликольдиглицидиловый эфир и пропиленгликольдиглицидиловый эфир; полиазиридиновые соединения, в частности 2,2-бис-оксиметилбутанол-трис-[3-(изоазиридин)-пропионат] 1,6-гексаметилтолуолдиэтиленмочевину и дифенилметанбис-4,4'-N,N'-диэтиленмочевину; галоидэпоксисоединения, в частности эпихлоргидрин и альфа-метилфторгидрин; полиальдегидные соединения, в частности глутаровый альдегид и глиоксазол, полиаминовые соединения, в частности этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, тетраэтиленпентамин, пентаэтиленгексамин и полиэтиленимин; а также полиизоцианатные соединения, в частности 2,4-толуолдиизоцианат и гексаметилендиизоцианат.

Можно использовать один сшивающий агент, два или большее число практически не вступающих в реакцию между собой сшивающих агентов, выбираемых из группы, которая приведена выше. Особенно предпочтительными сшивающими агентами для использования в соответствии с настоящим изобретением являются этиленгликоль, глицерин, триметилолпропан, 1,2-пропандиол и 1,3-пропандиол.

Количество сшивающего агента, которое необходимо использовать при осуществлении настоящего изобретения, находится в пределах от 0,01 до 30 вес. частей, предпочтительнее от 0,5 до 10 вес. ч. наиболее предпочтительно от 1 до 5 вес. ч. на 100 вес. ч. частиц полупродукта.

В соответствии с настоящим изобретением совместно с сшивающим агентом в качестве вспомогательного компонента при получении агрегата из сшитых между собой частиц для ускорения или содействия протеканию реакции сшивающего агента с полимерным материалом частиц полупродукта или же в качестве ассоциирующих частицы средств могут быть использованы другие материалы или агенты.

Так, например, в сочетании с сшивающим агентом можно использовать воду. Функция воды при этом состоит в содействии равномерному диспергированию сшивающего агента на поверхности частиц полупродукта и проникновению этого сшивающего агента в поверхностную зону частиц полупродукта. Вода содействует также более прочному физическому объединению частиц полупродукта в агрегатах до проведения реакции, целостности в сухом и набухшем состояниях получаемых агрегатов из сшитых между собой частиц. В соответствии с настоящим изобретением воду используют в количествах менее приблизительно 20 вес. ч. (примерно от 0 до 20 вес. ч.), предпочтительнее в интервале приблизительно от 0,1 до 10 вес. ч. в пересчете на 100 вес. ч. частиц полупродукта. Фактическое количество воды, которое необходимо использовать, варьируется в зависимости от типа полимерного материала и размеров частиц полупродукта.

В сочетании с сшивающим агентом можно также использовать органические растворители. Эти органические растворители применяют для содействия равномерному диспергированию сшивающего агента на поверхности частиц полупродукта. В качестве таких органических растворителей предпочтительнее применять гидрофильные органические растворители. К гидрофильным органическим растворителям, которые могут быть использованы для осуществления настоящего изобретения, относятся низшие спирты, в частности метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, н-бутанол, изобутанол, втор-бутанол и трет-бутанол; кетоны, в частности ацетон, метилэтилкетон и метилизобутилкетон; простые эфиры, в частности диоксан, тетрагудирофуран и диэтиловый эфир; амиды, в частности N, N-диметилформамид и N,N-диэтилформамид, и сульфоксиды, в частности диметилсульфоксид. Такой гидрофильный органический растворитель используют при осуществлении настоящего изобретения в количестве менее приблизительно 60 вес. ч. (примерно от 0 до 60 вес. ч), предпочтительнее в пределах примерно от 0,01 до 60 вес. ч. более предпочтительно приблизительно от 1 до 20 вес. ч. на каждые 100 вес. ч. частиц полупродукта. Фактическое количество гидрофильного органического растворителя, которое необходимо использовать, варьируется в зависимости от типа полимерного материала и размеров частиц полупродукта.

Сшивающий агент может быть также использован в смеси с водой и одним или несколькими гидрофильными органическими растворителями. Было установлено, что применение раствора воды и сшивающего агента обеспечивает максимальное проникновение этого сшивающего агента в поверхностную зону частиц полупродукта, в то время как раствор гидрофильного органического растворителя и сшивающего агента обеспечивает минимальное проникновение сшивающего агента. Однако для регулирования степени проникновения сшивающего агента в поверхностную зону частиц полупродукта предпочтительнее пользоваться смесью всех трех этих компонентов. Более конкретно было установлено, что чем больше величина соотношения между количествами воды и органического растворителя, тем глубже проникновение сшивающего агента, тем выше стойкость к подвижности частиц макроструктуры под действием усилия и тем больше восстановление конечной абсорбционной способности макроструктуры. Обычно соотношение между водой и гидрофильным органическим растворителем в растворе находится в интервале приблизительно от 10 1 до 1 10. Раствор гидрофильного органического растворителя (воды) и сшивающего агента используют в количестве менее приблизительно 60 вес. ч. (примерно от 0 до 60 вес. ч.), предпочтительнее в пределах примерно от 0,01 до 60 вес. ч. более предпочтительно приблизительно от 1 до 20 вес. ч. на каждые 100 вес. ч. частиц полупродукта.

С раствором, содержащим сшивающий агент, могут быть смешаны другие возможные компоненты. Так, например, в него можно добавлять инициатор, катализатор или некислотные сомономерные материалы.

Способ изготовления пористой абсорбирующей полимерной макроструктуры, представляющей собой агломерат из сшитых между собой частиц, включает в себя стадии подготовки частиц полупродукта вышеописанного типа; нанесения на часть частиц полупродукта сшивающего агента; физического объединения частиц полупродукта с образованием агломерата; формования агломерата и реакции сшивающего агента с полимерным материалом частиц полупродукта в агломерате при одновременном поддержании физического объединения (ассоциации) частиц полупродукта, а результате чего между полимерными цепями молекул различных частиц полупродукта образуются поперечные сшивки.

Сшивающий агент наносят на частицы полупродукта. Этот сшивающий агент можно наносить по любой из различных технологий с применением любого оборудования, которое обычно используют для нанесения растворов на какие-либо материалы, включая сюда технологию нанесения покрытия, полив, обливание, капание, опрыскивание, атомизацию, конденсацию или погружение частиц полупродукта в раствор с сшивающим агентом. Используемый в данном подробном описании термин "нанесенный на" служит для обозначения того, что, по меньшей мере, одна из частиц полупродукта, которая должна быть связана, содержит сшивающий агент. Так, например, сшивающий агент можно наносить только на некоторые из частиц полупродукта, на все частицы полупродукта или только на часть поверхности некоторых или всех частиц полупродукта или же на всю поверхность некоторых или всех частиц полупродукта. По предпочтительному варианту сшивающим агентом следует покрывать всю поверхность большинства, предпочтительнее всех, частиц полупродукта, что позволяет повысить эффективность, прочность и плотность поперечных связей у частиц полупродукта.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения после нанесения сшивающего агента на частицы полупродукта этот сшивающий агент следует смешивать с частицами полупродукта по любой из целого ряда технологией смешения, чтобы обеспечить полноту покрытия частиц полупродукта сшивающим агентом. Полнота покрытия частиц полупродукта сшивающим агентом позволяет повысить эффективность, прочность и плотность поперечных связей между частицами предшественника. Это смешение может быть обеспечено с применением различных технологий и оборудования, включая различные смесители, которые известны в технике.

Перед, во время или после нанесения сшивающего агента на частицы полупродукта эти частицы полупродукта физически объединяют (ассоциируют) между собой с получением агломератной макроструктуры. Используемый в данном описании термин "физические объединенные" служит для обозначения того, что частицы полупродукта собирают вместе и поддерживают между ними контакт как между частями компонента любым из ряда различных технических приемов или посредством пространственных взаимосвязей таким образом, что при этом образуется единый элемент (агломератная макроструктура).

По предпочтительному варианту частицы полупродукта следует физически объединять путем нанесения на эти частицы полупродукта ассоциирующего компонента и введения частиц полупродукта в физический контакт, по меньшей мере, частью поверхности частиц полупродукта, на которой имеется ассоциирующий компонент. Предпочтительные ассоциирующие компоненты вызывают слипание собранных вместе частиц полупродукта из полимерного материала между собой под действием жидкостных сил поверхностного натяжения и/или переплетения полимерных цепей благодаря внешнему набуханию. К ассоциирующим компонентам, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, относятся гидрофильные органические растворители, обычно низкомолекулярные спирты, в частности метанол, этанол и изопропанол; вода, смесь воды с гидрофильными органическими растворителями; некоторые сшивающие агенты, которые перечислены выше; летучие органические соединения, в частности гексан, октан, бензол и толуол, и смеси этих веществ. Предпочтительными ассоциирующими компонентами являются вода, метанол, изопропанол, этанол, межчастичные сшивающие агенты, в частности глицерин, и их смеси. Обычно ассоциирующий компонент представляет собой смесь, которая включает в себя сшивающий агент, благодаря чему стадию нанесения сшивающего агента осуществляют одновременно со стадией нанесения ассоциирующего компонента.

Ассоциирующие компоненты можно наносить на частицы полупродукта с применением любых различных технологий и оборудования, которые обычно применяют для нанесения растворов на различные материалы, включая сюда нанесение покрытия, налив, обливание, опрыскивание, атомизацию, конденсацию и погружение частиц полупродукта в ассоциирующий компонент. Этот ассоциирующий компонент наносят, по меньшей мере, на часть поверхности, по меньшей мере, одной из частиц полупродукта, которая должна быть связана с гломератом. По предварительному варианту ассоциирующий компонент наносят как покрытие на всю поверхность большинства, предпочтительнее всех, частиц полупродукта. Такой ассоциирующий компонент обычно смешивают с частицами полупродукта, благодаря чему обеспечивается полнота покрытия частиц полупродукта этим ассоциирующим компонентом.

В том случае, когда ассоциирующий компонент наносят на частицы полупродукта, частицы этого полупродукта можно ввести в контакт друг с другом путем различных технических приемов. Так, например, частицы могут удерживаться в контакте между собой одним только ассоциирующим компонентом. По другому варианту, чтобы обеспечить контакт между частицами полупродукта, можно использовать силу тяжести. Более того, такие частицы можно поместить в контейнер с фиксированным объемом, обеспечивая, таким образом, контакт между частицами полупродукта.

По еще одному варианту частицы полупродукта можно физически прижать друг к другу, благодаря чему также обеспечивается их взаимный контакт. Так, например, частицы полупродукта можно плотно набить в контейнер с фиксированным объемом, благодаря чему обеспечивается физический контакт частиц полупродукта между собой. По дополнительному варианту или в сочетании с вышеуказанной процедурой предусматривается использование силы собственного веса, что обеспечивает физическое объединение частиц полупродукта. Частицы полупродукта могут быть также физически ассоциированы между собой благодаря электростатическому притяжению или введению адгезионного компонента (например адгезивного материала, в частности водорастворимого клея) для их склеивания друг с другом. Частицы полупродукта можно также связать с третьим элементом (подложкой) таким образом, что при этом частицы полупродукта находятся в контакте между собой посредством подложки.

При осуществлении другой и предпочтительной стадии в процессе изготовления макроструктур настоящего изобретения агломерат из частиц полупродукта формуют с приданием изделию различных геометрических форм, пространственных элементов и плотных элементов с получением агломерата определенной формы, размера и/или плотности. Агломерат можно формовать с применением любой обычной технологии формования, которая известна в технике. К предпочтительным методам формования агломерата относятся литье, прессование и штамповка. В соответствии с технологиями литья и прессования обычно предусмотрены введение частиц полупродукта в подготовленную полость формы и воздействие давления (сжатие) на агломерат, вследствие чего этот агломерат приобретает форму полости формы. Примеры конкретных технологий прессования, пригодных для использования с данной целью, охватывают прямое прессование, литьевое прессование, экструдирование и ламинирование. Так, например, большое число частиц полупродукта можно ввести в контейнер с фиксированным объемом в качестве полости формы и сжать агломерат для принятия им конфигурации полости формы, благодаря чему готовая макроструктура приобретает форму, обусловленную формой полости формы. Технология штамповки включает в себя проведение с агломератом различных операций с целью модификации его формы и/или размера и/или плотности. Примерами конкретных технологий штамповки, приемлемых с данной целью, являются вальцевание, ковка, экструдирование, обкатка, нанесение покрытия и вытяжка. Так, например, агрегированную смесь частиц полупродукта и, по меньшей мере, одного межчастичного сшивающего агента можно пропустить между парой обжимных валков для формования листового агломерата. По другому варианту агломератную смесь можно экструдировать через отверстие с формованием агломерата, профиль которого соответствует конфигурации отверстия. Более того, агломерированную смесь можно подвергать литью на поверхность с формованием агломерата желаемой конфигурации или морфологией поверхности. Любые или все такие технологии можно использовать в сочетании для получения формованного агломерата. Для проведения таких процессов можно применять любое подходящее оборудование, которое известно в технике; процессы можно проводить в условиях, когда материал или некоторые узлы могут быть как горячими, так и холодными.

В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения агрегированную смесь частиц полупродукта, межчастичного сшивающего агента, воды и гидрофильного органического растворителя подают в бункер обычного экструдера. Агломерированную смесь экструдируют через отверстие экструдера и продукт направляют к паре ведущих обжимных валков, благодаря чему агломерат подвергается прессованию с формованием из него листа. Этот лист затем перерабатывают в конкретные отрезки, получая макроструктуры, которые характеризуются конкретными заданными размерами, формой и/или плотностью.

Одновременно или после нанесения сшивающего агента частицы полупродукта физически объединяют между собой с получением агрегата, после чего агломерат формуют, проводят реакцию сшивающего агента с полимерным материалом частиц полупродукта агломерата, поддерживая физическое объединение частиц полупродукта, в результате чего между частицами полупродукта образуются поперечные связи с получением агломератной макроструктуры из сшитых частиц.

Реакцию сшивающего агента с полимерным материалом следует активизировать и проводить для образования поперечных связей между различными частицами полупродукта с получением агломерата из сшитых частиц. Хотя реакцию структурирования можно активизировать облучением (например ультрафиолетовыми, гамма- или X-лучами) или катализатором в качестве инициатора и активатора, эту реакцию структурирования предпочтительнее активизировать термическим путем (нагреванием). Нагревание активирует и обеспечивает протекание реакции, а также удаляет летучие вещества, присутствующие в смеси. Такие реакционные условия обычно включают выдержку объединенных частиц полупродукта и сшивающего агента в течение определенного времени при определенной повышенной температуре. Стадию нагревания можно осуществлять с использованием ряда различных устройств, которые известны в технике и к которым относятся различные печи и сушилки, известные в технике.

Обычно реакцию проводят с выдержкой при температуре выше 90^oC в течение промежутка времени, достаточного для завершения реакции структурирования (образования поперечных сшивок). В том случае, если для каждого варианта конкретных сшивающих агентов и полимерных материалов используемых частиц полупродукта температура оказывается слишком низкой, а промежуток времени слишком короток, степень завершенности реакции будет недостаточной, что приводит к некоторой потере проницаемости макроструктуры для жидкостей при набухании. Если же температура окажется слишком высокой, абсорбционная способность частиц полупродукта может ухудшиться или же сеть поперечных сшивок в этих частицах полупродукта в зависимости от конкретных полимерных материалов может деструктироваться в такой степени, что конечная макроструктура не может быть использована для абсорбирования больших количеств жидкостей. Кроме того, в случае, когда температура и время выдержки оказываются неподходящими, содержание экстрагируемого материала в готовых агрегатах может повыситься, вследствие чего возрастает возможность гельблокирования. Таким образом, обычно реакцию проводят при температуре в интервале приблизительно от 120 до 300^oC, предпочтительнее примерно от 100 до 250^oC. Время завершения реакции в отсутствие катализаторов обычно составляет примерно от 5 мин до 6 часов, предпочтительнее приблизительно от 10 мин до 4 часов.

В случае использования в качестве предпочтительного полимерного материала частиц полупродукта, слабо структурированных продуктов частично нейтрализованной полиакриловой кислоты и в качестве предпочтительных сшивающих агентов, в частности, глицерина или триметилолпропана, реакционные условия включают в себя температуру приблизительно от 170 до 220^oC и время соответственно примерно от 3 часов до 30 мин. В более предпочтительном варианте реакцию проводят при температуре приблизительно от 190 до 210^oC в течение соответственно примерно от 75 до 45 мин. Точное время и температура варьируются в зависимости от конкретных полимерных материалов, используемых в форме частиц полупродукта, конкретно используемых сшивающих агентов, присутствия или отсутствия катализатора, который используют для проведения реакции, а также толщины или диаметра макроструктуры.

Реакцию сшивания можно ускорить добавлением к сшивающему агенту инициатора и/или катализатора, чтобы сократить время реакции и/или снизить температуру, и/или уменьшить количество межчастичного сшивающего агента, которое требуется для связывания между собой частиц полупродукта. Однако обычно реакцию проводят в отсутствии катализатора.

В ходе осуществления стадии такой реакции необходимо поддерживать физическое объединение частиц полупродукта, чтобы гарантировать образование достаточного количества межчастичных поперечных связей. В том случае, когда при осуществлении упомянутой стадии реакции возникающие усилия или напряжения оказываются достаточными для разъединения частиц полупродукта, поперечные связи между частицами полупродукта (межчастичные поперечные связи) могут не образоваться. Как правило, физическое объединение частиц полупродукта поддерживают тем, что при осуществлении стадии реакции сводят к минимальным возникающие силы или напряжения разъединения.

В качестве возможной и предпочтительной стадии при осуществлении способа изготовления пористой абсорбирующей полимерной макроструктуры предусмотрена поверхностная обработка являющихся компонентом макроструктуры частиц полупродукта, например, поверхностная обработка полимерных частиц четвертичным полиамином. При осуществлении этого способа полимерный материал, находящийся вблизи поверхности частиц полупродукта, подвергают поверхностному структурированию. При осуществлении стадии поверхностного структурирования, в соответствии с настоящим изобретением, достигается повышение стойкости к деформации получаемой макроструктуры во время ее набухания. По предупредительному варианту в качестве сшивающего агента, наносимого на частицы полупродукта, следует использовать тот же материал, что служит в качестве поверхностного сшивающего агента, вследствие чего предпочтительнее одновременно формовать макроструктуру и осуществлять поверхностное структурирование.

Как указано выше, нет необходимости осуществлять стадии способа изготовления макроструктуры в каком-либо определенном порядке. Кроме того, эти стадии можно осуществлять одновременно.

В предпочтительном варианте сшивающий агент следует наносить одновременно с физическим объединением частиц полупродукта, смесь далее формуют с приданием ей предпочтительной формы и обычно желаемой плотности, после чего необходимо проводить реакцию сшивающего агента с полимерным материалом частиц полупродукта; это следует осуществлять либо непосредственно после завершения вышеуказанных стадий, либо после выдержки агрегата в течение некоторого промежутка времени, что позволяет одновременно формовать макроструктуру и обеспечивать поверхностное структурирование. Обычно частицы полупродукта вводят в сосуд и смешивают с раствором сшивающего агента, водой и гидрофильным органическим растворителем, который атомизирован на поверхность частиц полупродукта с получением агрегата. Сшивающий агент, вода и гидрофильный органический растворитель служат в качестве ассоциирующего компонента для частиц полупродукта. Сшивающий агент служит также в качестве поверхностного сшивающего агента. Агломерат (то есть объединенные частицы полупродукта и водную смесь) в дальнейшем формуют с приданием ему формы уплотненного листа путем сочетания технологий экструдирования и вальцевания, как это указано выше. Затем проводят реакцию сшивающего агента с полимерным материалом путем нагревания с получением поперечных связей между частицами полупродукта, в результате чего образуется агрегатная макроструктура с поперечно сшитыми частицами, и одновременно реакцию поверхностного структурирования на поверхностях частиц полупродукта получаемой макроструктуры.

В определенных условиях конечные макроструктуры могут оказаться несколько неэластичными и хрупкими. Более эластичные макроструктуры могут быть получены несколькими путями. Так, например, в макроструктуру после завершения реакции межчастичного структурирования можно добавить пластификатор. К приемлемым пластификаторам относятся вода, высокомолекулярные гидрофильные органические растворители (например глицерин, 1,3-пропандиол и этиленгликоль), полимерные растворы (например поливинилового спирта и полиэтиленгликоля) и их смеси. Пластификатор можно наносить на макроструктуры различными методами, включая распыление, нанесения слоя покрытия, атомизацию, погружение и полив раствором макроструктуры. По другому варианту, то есть в случае воды, пластификатор можно добавлять, помещая макроструктуру в атмосферу высокой влажности (например при относительной влажности свыше 70%). Пластификатор можно также добавлять в предреакционную смесь, содержащую полимеризующийся мономер, с последующей реакцией этого мономера с образованием межчастичных полимерных поперечных связей. В этом случае в ходе протекания реакции структурирования пластификатор захватывается структурами межчастичных поперечных связей. Количество пластификатора, находящегося в растворе, подбирают в зависимости от конкретно используемого пластификатора. Обычно содержание пластификатора находится в пределах приблизительно от 0,01 до 100 вес. ч. на каждые 100 вес. ч. частиц полупродукта.

Таким образом, основным существенным отличием данного изобретения от патента США 4734478 являются условия обработки частиц предшественника гидрогельобразующего полимера сшивающим агентом. Согласно патенту США, эти вещества смешивают при интенсивном перемешивании и продолжают это перемешивание во все время их контакта, когда происходит образование поперечных связей.

При этом из текста патента следует, что необходимо предотвратить межчастичное поперечное сшивание. Более того, осуществление смешивания в таких условиях должно обеспечить сохранение определенного размера частиц. Таким образом, продукт способа по патенту США представляет собой свободно текучие частицы определенной формы.

В противоположность этому, согласно изобретению, перемешивают частицы полимера и сшивающий агент только в момент смешивания. Затем во время действия агента сшивки масса не только остается в неподвижном состоянии, но и принимаются меры, чтобы свести к минимуму возможно возникающие силы или напряжения диссоциации (разъединения) частиц, поскольку такие силы или напряжения могут нарушить образование межчастичных поперечных связей. Это следует учитывать при рассмотрении патента США, в котором действительно указана сушка в виде тонкого слоя на ленте конвейера, однако нет никаких указаний на то, что следует предпринимать какие-либо меры для межчастичной сшивки с образованием системы типа получаемой по изобретению. В тексте описания данной заявки четко говорится, что необходимо поддерживать физическую ассоциацию (объединение) частиц предшественника гидрогельобразующего полимера.

Результатом способа, согласно изобретению, является пористая полимерная макроструктура с характеристиками, приведенными в пункте 1 формулы изобретения.

Из вышесказанного следует, что в патенте США и в данной заявке речь идет о разных процессах с получением абсолютно разных продуктов. Идентичность некоторых параметров процесса по патенту США и по изобретению только подчеркивает неожиданность результата, достигнутого заявителем по изобретению, а именно при простом исключении перемешивания (фактически упрощении технологии) получение путем межчастичной поперечной сшивки высокоэффективной абсорбционной макроструктуры. Приложенные к описанию микрофотографии демонстрируют достаточно четко эту структуру. Заявитель считает, что представленные материалы заявки характеризуют получаемый продукт в достаточной мере.

Сущность настоящего изобретения более понятно проиллюстрирована в тексте ниже, а также фигурами, на которых:
на фиг. 1 с увеличением приблизительно в 40 раз представлена микрофотография, на которой приведена перспектива (под углом 15^o к горизонтали) кромки пористой абсорбирующей полимерной макроструктуры настоящего изобретения;
на фиг. 2 с увеличением приблизительно в 120 раз представлена микрофотография, на которой приведен вид сверху части макроструктуры, показанной на фиг. 1;
на фиг. 3 приблизительно в 30-кратном увеличении представлена микрофотография, на которой приведена перспектива (под углом 45^o к горизонтали) угла макроструктуры, показанной на фиг. 1;
на фиг. 4 приблизительно в 20-кратном увеличении представлена микрофотография, на которой приведен вид сверху на часть другого варианта пористой абсорбирующей полимерной макроструктуры, содержащей суперабсорбирующие волокна, которые используют в макроструктуре;
на фиг. 5 приблизительно в 50-кратном увеличении представлена микрофотография, на которой приведен вид сверху части макроструктуры фиг. 4;
на фиг. 6 приблизительно в 75-кратном увеличении представлена микрофотография, на которой приведен вид сверху части макроструктуры фиг. 4;
на фиг. 7 приблизительно в 100-кратном увеличении представлена микрофотография, на которой приведена перспектива (под углом 45^o к горизонтали) части еще одного варианта пористой абсорбирующей полимерной макроструктуры, содержащей полиэфирные волокна, введенные в макроструктуру;
на фиг. 8 представлено аксонометрическое изображение одноразового салфеточного (подгузникового) варианта выполнения настоящего изобретения, у которого участки верхнего листового слоя вырезаны, чтобы более ясно показать нижеследующую абсорбирующую сердцевину [вариант абсорбирующего элемента, согласно настоящему изобретению] подгузника, в составе которого абсорбирующий элемент представляет собой пористую абсорбирующую полимерную макроструктуру настоящего изобретения;
на фиг. 9 в поперечном разрезе по линии 9-9 фиг. 8 представлено изображение абсорбирующей сердцевины подгузника, показанного на фиг. 8;
на фиг. 10 представлено аксонометрическое изображение одноразового подгузникового варианта выполнения настоящего изобретения, у которого вырезаны участки верхнего листового слоя, чтобы более ясно показать абсорбирующую сердцевину, выполненную по другому варианту.

Как показано на фиг. 1 3, готовая макроструктура содержит поры (темные участки на микрофотографии) между смежными частицами полупродукта. Эти поры представляют собой небольшие полости между смежными частицами полупродукта, что позволяет жидкости проникнуть внутрь макроструктуры. Такие поры образуются в макроструктуре благодаря тому, что частицы полупродукта недостаточно плотно "вставлены" или упакованы в микроструктуру, даже если их сдавить до устранения пор (эффективность упаковки частиц полупродукта составляет менее 1). Обычно эти поры меньше являющихся основной составляющей частиц полупродукта и служат капиллярами между частицами полупродукта, обеспечивая транспортировку жидкости внутрь макроструктуры.

Поры соединены между собой сообщающимися друг с другом каналами, проходящими между порами. Эти каналы позволяют жидкостям вступать в контакт с макроструктурой и обеспечивают их транспортировку за счет капиллярных сил (то есть образуются капиллярные каналы) к другим участкам макроструктуры, благодаря чему в процессе абсорбирования таких жидкостей используется весь объем макроструктуры. Более того, при набухании поры и взаимосвязанные каналы позволяют жидкостям проходить через макроструктуру либо к слоям частиц полупродукта, удаленным от начальной точки контакта с жидкостью, либо к другим структурам, находящимся в контакте с данной макроструктурой. Таким образом, такая макроструктура считается проницаемой для жидкостей благодаря наличию в ней пор и взаимосвязанных каналов.

Доля полостей (то есть общий объем макроструктуры, который охватывает поры и каналы) характеризуется минимальной величиной для данного распределения частиц полупродукта по размерам. Обычно более узкий диапазон распределения части полупродукта по размерам обусловливает увеличение доли полостей. Таким образом, для достижения большей доли полостей в уплотненном состоянии необходимо, чтобы частицы полупродукта характеризовались относительно узким диапазоном распределения частиц по размерам.

Другая характеристика макроструктур настоящего изобретения состоит в том, что такие макроструктуры набухают обычно изотропически даже в условиях умеренного сжимающего давления, когда жидкости попадают на них или входят в контакт с микроструктурами. Термин "изотропическое набухание" использован в данном описании, чтобы указать на то, что макроструктура обычно набухает в одинаковой мере во всех направлениях, когда она смачивается жидкостью. Изотропическое набухание является важным свойством такой макроструктуры, поскольку частицы полупродукта и поры способны сохранять свои относительно геометрические формы и пространственные взаимосвязи даже тогда, когда в процессе применения при набухании сохраняются, если не увеличиваются, существующие капиллярные каналы (во время набухания поры и частицы полупродукта увеличиваются в размерах). Таким образом, макроструктура способна впитывать и/или транспортировать через себя дополнительные порции жидкости, оставаясь при этом свободными от гельблокирования.

Указанием на то, что в макроструктуре между ранее независимыми друг от друга частицами полупродукта образуются поперечные связи, является стойкость готовых макроструктур к подвижности при контакте с жидкостью. Используемый в данном описании термин "стойкость к подвижности" служит для обозначения того, что макроструктура, включающая в себя агрегат с поперечными связями между частицами, при контакте с водной текучей средой или при набухании [совместно и/или без воздействия усилия] остается практически неповрежденной [то есть большинство прежде независимых друг от друга частиц полупродукта, являющегося основой, остаются связанными между собой] Хотя определение смысла стойкости к подвижности подразумевает, что большинство частиц полупродукта остаются связанными между собой, по предпочтительному варианту все частицы полупродукта, которые использованы для изготовления макроструктуры, должны оставаться связанными между собой. Однако следует иметь в виду, что некоторые частицы полупродукта способны самостоятельно отделяться от макроструктуры в том случае, если, например, с этой макроструктурой в дальнейшем агломерируются другие частицы.

Стойкость к подвижности является важной характеристикой макроструктур настоящего изобретения, поскольку она позволяет агрегату сохранять свою относительную структуру как в сухом, так и в набухшем состояниях, и поскольку частицы полупродукта как основного компонента остаются неподвижными. Для готового продукта, в частности для абсорбирующего элемента или абсорбирующего изделия, стойкость к подвижности полезна тем, что снижает степень гельблокирования, поскольку частицы полупродукта остаются агрегированными даже в контакте с жидкостью, что дает возможность ранее независимые друг от друга тонкодисперсные частицы использовать в агрегированной форме, чтобы увеличить количество поглощаемой готовой макроструктурой текучей среды без возникновения такого явления, как гельблокирование.

Стойкость к подвижности можно измерить в агрегатной макроструктуре путем осуществления двухстадийного способа. Наблюдают за начальной динамической реакцией на контакт агрегатной макроструктуры с водной текучей средой, а затем наблюдают за равновесным состоянием при набухании агрегатной макроструктуры. Метод определения стойкости к подвижности, основанный на этих критериях, описан ниже в разделе "Методы испытаний".

При практическом использовании жидкости, которые подают на макроструктуры или входят с ними в контакт, впитываются частицами полупродукта или проходят в поры и транспортируются к другим участкам макроструктуры, где они впитываются другими частицами полупродукта или откуда они транспортируются через данную макроструктуру к другим абсорбирующим элементам, смежным с этим первым.

На фиг. 4 6 представлен другой вариант настоящего изобретения, где частицы полупродукта характеризуются другими формой и химической природой. Частицы полупродукта представляют собой смесь гранул неодинаковой формы с волокнами (то есть с суперабсорбирующими волокнами). В варианте, который показан на фиг. 4 6, волокна представляют собой волокна FIBERSORB, которые представляются фирмой "Арко кемикал компани оф Уилмингтон", штат Делавэр. На фиг. 4 представлена обычная форма такой макроструктуры. Как видно из фиг. 4, волокна служат матрицей, в которой между гранулами образовались относительно небольшие поры, а возле волокон образуются относительно большие поры. На фиг. 5 более подробно проиллюстрированы форма и размеры пор, а также то, что гранулы связаны с волокнами поперечными межчастичными связями. На фиг. 6 более подробно представлены большие поры и каналы, которые образуются в макроструктуре вследствие добавления волокон, и связи между частицами и волокнами.

Относительные количества суперабсорбирующих волокон, смешанных с гранулами, могут варьироваться в широком интервале. Так, например, макроструктура может состоять только из одних суперабсорбирующих волокон; готовая макроструктура при этом имеет вид нетканого волокнистого полотна. В варианте, который приведен на фиг. 4 6, количество суперабсорбирующих волокон находится в пределах приблизительно от 0,1 до 50 вес. предпочтительнее примерно от 0,5 до 10 вес. от общего количества частиц полупродукта.

В том случае, когда суперабсорбирующие волокна составляют часть частиц полупродукта, такие волокна предпочтительнее равномерно смешивать с другими частицами полупродукта таким образом, чтобы эти волокна были вплетены в зазоры между многими различными частицами полупродукта.

На фиг. 7 представлен еще один вариант макроструктуры настоящего изобретения, где в макроструктуру внедрены армирующие элементы, в частности волокна (волокнистый или нитевидный материал). Такие армирующие элементы сообщают набухшей макроструктуре прочность (то есть структурную целостность). В некоторых вариантах армирующие волокна выполняют также функции элементов, которые обеспечивают быстрое перемещение жидкостей к другим участкам макроструктуры, и/или дополнительного абсорбирующего материала. Предпочтительные армирующие элементы представляют собой волокна (которые также называют армирующими волокнами), хотя с этой целью могут быть использованы и другие материалы, в частности отдельные нити, спиральки, ткани, нетканые текстильные материалы, тканые текстильные материалы или грубые холсты, которые известны своими армирующими свойствами. На фиг. 7 проиллюстрирован вариант, в котором полиэфирные волокна вплетены и пронизывают весь материал макроструктуры. Более конкретно такие полиэфирные волокна содержатся внутри взаимосвязанных каналов, обеспечивая повышенную структурную целостность набухшей макроструктуры.

В качестве армирующих элементов в составе макроструктур настоящего изобретения можно использовать волокнистые материалы различных типов. Для применения в предлагаемых макроструктурах приемлемы также волокнистые материалы любого типа, которые пригодны для использования в обычных абсорбентах. К конкретным примерам таких волокнистых материалов относятся целлюлозное волокно, модифицированное целлюлозное волокно, вискозное волокно, полипропиленовое и полиэфирное волокно, в частности полиэтилентерефталатное, гидрофильное нейлоновое и тому подобное волокно. Помимо уже упомянутых, примерами других волокнистых материалов, пригодных для использования в соответствии с настоящим изобретением, являются гидрофилизованные гидрофобные волокна, в частности термопластические волокна с поверхностью, обработанной поверхностно-активными веществами или двуокисью кремния, полученные, например, из полиолефинов, в частности из полиэтилена или полипропилена, полиакриловых смол, полиамидов, полистиролов, полиуретанов и тому подобного. В самом деле, гидрофилизованные гидрофобные волокна, которые сами по себе не обладают хорошей абсорбционной способностью и которые, следовательно, не образуют тканей с достаточной абсорбционной способностью, чтобы быть полезными в обычных абсорбирующих макроструктурах, могут быть использованы в макроструктурах настоящего изобретения благодаря их хорошим транспортиро- вочным свойствам. Это объясняется тем, что в предлагаемых макроструктурах проводящие свойства волокон имеют большое значение, если и не более важное, чем абсорбирующая способность самого волокнистого материала благодаря высокой скорости впитывания текучей среды и отсутствию гельблокирующих свойств у макроструктур настоящего изобретения. В качестве волокнистого компонента макроструктуры обычно предпочтительнее использовать синтетические волокна. Наиболее предпочтительными являются полиолефиновые волокна, предпочтительнее полиэфирные волокна.

Другими целлюлозными волокнистыми материалами, которые могут оказаться полезными в некоторых из предлагаемых макроструктур, являются целлюлозные волокна, которым химическим путем придана жесткость. Предпочтительными целлюлозными волокнами, которым химическим путем придана жесткость, являются прошедшие отделку крученые, скрученные в спирали целлюлозные волокна, которые могут быть изготовлены поперечной сшивкой целлюлозных волокон между собой с использованием сшивающего агента.

Использованный в данном описании термин "гидрофильный" относится к волокнам или поверхностям волокон, которые смачиваются жидкостями, попадающими на волокна (то есть когда вода или водосодержащийся экссудат тела легко распределяется по волокну или его поверхности независимо от того, впитывает ли действительно волокно или не впитывает эту текучую среду или же образует гель).

Такой волокнистый материал можно добавлять в макроструктуры путем введения волокон в раствор с сшивающим агентом, смешением с частицами полупродукта перед нанесением сшивающего агента или введением волокнистого материала в смесь сшивающего агента с частицами полупродукта. По предпочтительному варианту волокнистый материал следует подмешивать к смеси сшивающего агента с частицами полупродукта. Этот волокнистый материал предпочтительнее равномерно смешивать с растворами таким образом, чтобы волокнистый материал был равномерно диспергирован во всей макроструктуре. Волокна предпочтительнее также добавлять до реакции сшивающего агента с полимерным материалом частиц полупродукта.

Количество волокнистого материала относительно количества частиц полупродукта, с которыми его смешивают, можно варьировать в очень широком интервале. Такой волокнистый материал предпочтительнее добавлять в пределах приблизительно от 0,01 до 5 вес. ч. более предпочтительно примерно от 0,5 до 2 вес. ч. на каждые 100 вес. ч. частиц полупродукта.

Пористые абсорбирующие полимерные микроструктуры могут быть использованы для многих различных целей во многих областях техники. Так, например, эти макроструктуры могут быть использованы в упаковочных контейнерах; устройствах для подачи лекарственных препаратов; приспособлениях для очистки ран; приспособлениях для лечения ожогов; материалах ионообменных колонн; конструкционных материалах; материалах для сельского хозяйства и садоводства, в частности покрывных листовых материалов для семян или водоудерживающих материалах; для промышленных целей, в частности в качестве обезвоживающих агентов для отстоев и масел, материалов, предотвращающих образование росы, осушающих средств и материалов для борьбы с влажностью.

Пористые абсорбирующие полимерные макроструктуры настоящего изобретения могут быть использованы в сочетании с носителем. Носители, приемлемые в соответствии с настоящим изобретением, включают в себя абсорбирующие материалы, в частности целлюлозные волокна. В качестве таких носителей могут также служить любые другие носители, которые известны в технике, в частности нетканые текстильные материалы, тканые текстильные материалы, пеноматериалы, полиакрилатные волокна, перфорированные полимерные тонкие листовые материалы, синтетические волокна, металлическая фольга, эластомеры и тому подобное. Такие макроструктуры могут быть связаны с носителями непосредственно или косвенно, причем они могут быть с ними связаны посредством химических или физических связей, в частности таких, которые известны, включая сюда клеи и химикаты, которые вступают в реакцию, соединяя за счет адгезии макроструктуры к носителям.

Благодаря уникальным абсорбирующим свойствам пористых абсорбирующих полимерных макроструктур настоящего изобретения такие макроструктуры особенно приемлемы для использования в качестве абсорбирующих сердцевин абсорбентов, в частности изделий одноразового использования. Использованный в данном описании термин "абсорбирующее изделие" служит для обозначения изделия, которое поглощает и содержит экссудаты тела, и более конкретно относится к изделиям, которые находятся непосредственно в контакте с телом или вблизи тела потребителя для абсорбирования и удерживания различных экссудатов, выделяемых телом. Кроме того, "одноразовые" абсорбирующие изделия представляют собой такие изделия, которые после однократного применения предназначены на выброс (то есть исходное абсорбирующее изделие в целом не предназначено для стирки или восстановления каким-либо другим путем и повторного применения в качестве абсорбирующего изделия, хотя некоторые его элементы или все абсорбирующее изделие можно восстановить, использовать повторно или направить на приготовление компоста). Предпочтительный вариант одноразового абсорбирующего изделия, подгузник (пеленка) 1, представлен на фиг. 8. Используемый в данном описании термин "подгузник" относится к предмету одежды, который обычно носят дети и лица, страдающие недержанием. Этот предмет носят в нижней части туловища. Тем не менее необходимо иметь в виду, что настоящее изобретение применимо также и в отношении других изделий абсорбентов, в частности коротких подштанников для лиц, страдающих недержанием мочи, тампонов для них, тренировочных брюк, вкладышей для подгузников, гигиенических подгузников, салфеток для снятия грима, бумажных полотенец и тому подобного.

На фиг. 8 представлено аксонометрическое изображение подгузника 1 настоящего изобретения в нестянутом состоянии (то есть без всех обтягивающих эластичных приспособлений), причем для более четкой иллюстрации конструкции подгузника 1 некоторые части структуры удалены и на рисунке подгузник 1 показан с той стороны, которая входит в контакт с потребителем. По предпочтительному варианту подгузника 1, показанного на фиг. 8, у него предусмотрены проницаемый для жидкостей верхний слой 2, непроницаемый для жидкостей нижний или задний слой 3, который соединен с верхним слоем 2; абсорбирующая сердцевина 4, находящаяся между верхним слоем 2 и нижним слоем 3; эластичные элементы 5 и ленточные крепежные лепестки 6. Верхний слой 2, нижний слой 3, абсорбирующая сердцевина 4 и эластичные элементы 5 могут быть соединены в комплекты различных хорошо известных конфигураций.

На фиг. 8 представлен предпочтительный вариант подгузника 1, в котором верхний слой 2 и нижний слой 3 одинаковы по форме и размерам, причем их длина и ширина обычно больше, чем у абсорбирующей сердцевины 4. Верхний слой 2 накладывается на нижний слой 3 и соединен с ним, образуя, таким образом, периферию подгузника 1. Эта периферия определяет внешний периметр или кромки подгузника 1. У периферии имеются концевые кромки 7 и продольные кромки 8.

Верхний слой 2 выполнен из эластичного мягкого на ощупь и не вызывающего раздражения кожи потребителя материала. Более того, верхний слой 2 является проницаемым для жидкостей, благодаря чему жидкости легко проникают через него по его толщине. Приемлемый верхний слой 2 может быть выполнен из материалов самых различных разновидностей, в частности из пористых пеноматериалов, сетчатых пеноматериалов, перфорированных полимерных пленок, натуральных волокон (например из целлюлозных или хлопковых волокон), синтетических волокон (например из полиэфирных или полипропиленовых волокон) или из сочетаний натуральных и синтетических волокон. Верхний слой 2 предпочтительнее изготовлять из гидрофобного материала, чтобы кожа потребителя не была в контакте с жидкостями, содержащимися в абсорбирующей сердцевине 4.

Особенно предпочтительный верхний слой 2 состоит из полипропиленового волокна штапельной длины с денье приблизительно 1,5. Использованный в данном описании термин "волокно штапельной длины" служит для обозначения тех волокон, длина которых составляет, по меньшей мере, приблизительно 15,9 мм.

Верхний слой 2 может быть изготовлен в соответствии с одной из целого ряда существующих в настоящее время технологий. Так, например, этот верхний слой 2 может быть из тканого, нетканого текстильного материала, штапельного, кардного или тому подобного материала. Предпочтительный верхний слой должен быть выполнен из кардной ленты и термически соединен с использованием средств, которые хорошо известны специалистам в области текстильных материалов. Предпочтительный удельный вес материала верхнего слоя 2 составляет приблизительно от 18 до 25 г/м², его минимальный предел прочности при растяжении в сухом состоянии должен быть равным, по меньшей мере, приблизительно 400 г/см в машинном направлении и прочность при растяжении во влажном состоянии в поперечном направлении по меньшей мере примерно 55 г/см.

Термин "машинное направление" также является хорошо известным и широко применяется, например, в производстве бумаги. Он означает направление, в котором материал ориентируется в процессе изготовления. Так, при непрерывном производстве бумаги "машинное направление" это ориентация движения материала через различные валки, которые используются для формования, сушки и транспортировки материала. Это важный термин, т. к. при измерении физических свойств материала имеет значение, измеряются ли они в машинном или в перпендикулярном машинному направлении.

Нижний или задний слой 3 непроницаем для жидкостей; предпочтительнее его изготовлять из тонкой полимерной пленки, хотя для этого могут быть использованы и другие эластичные, не проницаемые для жидкостей материалы. Этот нижний слой 3 предотвращает увлажнение экссудатами, абсорбированными сердцевиной 4, предметов, которые находятся в контакте с подгузником 1, в частности постельных принадлежностей и нижнего белья. Предпочтительный нижний слой 3 выполнен из полиэтиленовой пленки, толщина которой составляет приблизительно от 0,012 (0,5 мила) до 0,051 см (2,0 мила), хотя для этого могут быть использованы и другие эластичные, не проницаемые для жидкостей материалы. Использованный в данном описании термин "эластичный" служит для обозначения материалов, которые обладают податливостью и легко принимают форму, которая в общем соответствует форме и контурам тела потребителя.

По предпочтительному варианту нижний слой 3 следует подвергать тиснению и/или матовой отделке для придания ему более тканеподобного внешнего вида. Более того, такой нижний слой 3 может позволять парам улетучиваться из абсорбирующей сердцевины 4, предотвращая одновременно прохождение через этот нижний слой 3 экссудатов.

Размеры нижнего слоя 3 определяются размерами абсорбирующей сердцевины 4 и точно соответствуют выбранной конструкции подгузника. В предпочтительном варианте этот нижний слой 3 должен иметь видоизмененную форму песочных часов и выступать за края абсорбирующей сердцевины 4, на минимальное расстояние по меньшей мере приблизительно от 1,3 до 2,5 см по всей периферии подгузника.

Верхний слой 2 и нижний слой 3 соединены между собой по любому известному методу. Использованный в данном описании термин "соединены" служит для обозначения конструкций, у которых верхний слой 2 непосредственно связан с нижним слоем 3 путем закрепления этого верхнего слоя 2 непосредственно на нижнем слое 3, а также конструкций, у которых верхний слой 2 косвенно соединен с нижним слоем 2 путем закрепления этого верхнего слоя 2 на промежуточных элементах, которые, в свою очередь, закреплены на нижнем слое 3. В предпочтительном варианте верхний слой 2 и нижний слой 3 должны быть непосредственно соединены между собой по периферии подгузника с помощью крепежных средств (на фиг. не показаны), в частности посредством клеющих или каких-либо других соединительных средств, которые известны в технике. Так, например, для закрепления верхнего слоя 2 на нижнем слое 3 может быть использован равномерный непрерывный слой адгезивного материала или система отдельных линий или пятен клеевого материала.

Для удержания подгузника на теле потребителя крепежными средствами служат ленточные крепежные лепестки 6, которые обычно предусмотрены на заднем поясном участке подгузника 1. Эти ленточные крепежные лепестки 6 могут представлять собой любые приспособления такого типа, которые известны в технике. Ленточные крепежные лепестки 6 или другие средства закрепления подгузника обычно предусмотрены по углам подгузника 1.

По периферии подгузника 1, предпочтительнее вблизи каждой из его продольных кромок 8, расположены эластичные элементы 5, благодаря чему эти эластичные элементы 5 обтягивают ноги потребителя и удерживают подгузник на них. По другому варианту эластичные элементы могут быть размещены вблизи любой или обеих концевых кромок 7 подгузника 1 и выполняют функции скорее пояса, чем манжет на ногах, и/или того и другого.

Такие эластичные элементы 5 вводят в подгузник 1 в эластично напряженном состоянии, благодаря чему в нормальных условиях отсутствия сдерживания эти эластичные элементы 5 эффективно сжимают или стягивают подгузник 1. Эластичные элементы 5 могут быть вставлены в эластично напряженном состоянии, по меньшей мере, двумя путями. Так, например, эластичные элементы 5 можно растянуть и ввести тогда, когда подгузник 1 еще находится в несжатом состоянии. По другому варианту этот подгузник 1 можно подвергнуть сжатию, например путем плиссировки, после чего ввести и закрепить на подгузнике 1 эластичные элементы 5, причем в этом случае такие эластичные элементы 5 находятся в своем нерасслабленном и ненапряженном состоянии.

В варианте, который проиллюстрирован на фиг. 8, эластичные элементы 5 проходят вдоль подгузника 1 на часть его длины. В другом варианте эти эластичные элементы 5 могут проходить по всей длине подгузника 1 или же на какую-либо другую длину, приемлемую для создания линии эластичного сжатия. Длина эластичных элементов 5 определяется конструкцией подгузника.

Эластичные элементы 5 могут характеризоваться множеством конфигураций. Так, например, ширина эластичных элементов 5 может варьироваться в интервале приблизительно от 0,25 мм до 25 мм или быть еще большей. Такие эластичные элементы 5 могут состоять из одной пряди эластичного материала или же могут включать в себя несколько параллельных или непараллельных прядей эластичного материала. Кроме того, эластичные элементы 5 могут быть прямоугольными или криволинейными. Помимо прочего эластичные элементы 5 могут быть закреплены на подгузнике любым из нескольких путей, которые известны в технике. Так, например, эти эластичные элементы 5 можно закрепить с помощью ультразвука, заделать в подгузник с помощью тепла и давления с использованием самых различных соединительных приспособлений или же эластичные элементы 5 можно просто наклеить на подгузник 1.

Абсорбирующую сердцевину 4 подгузника 1 помещают между верхним слоем 2 и нижним слоем 3. Абсорбирующей сердцевине 4 можно в процессе изготовления придать самые различные формы и размеры [например прямоугольные, конфигурации песочных часов, асимметричные и тому подобное] ее можно изготовить из самых различных материалов. Однако общая абсорбционная емкость абсорбирующей сердцевины 4 должна соответствовать тому ожидаемому количеству жидкости, на которое и рассчитано изделие абсорбент или подгузник. Более того, размеры и абсорбционная емкость абсорбирующей сердцевины 4 могут варьироваться таким образом, чтобы быть приспособленными к потребителям как детского возраста, так и взрослого. Абсорбирующая сердцевины 4 включает в себя пористые абсорбирующие полимерные макроструктуры настоящего изобретения.

По предпочтительному варианту исполнения подгузник 1 должен включать в себя абсорбирующую сердцевину прямоугольной формы. Как показано на фиг. 9, предпочтительная абсорбирующая сердцевина 4 должна включать в себя абсорбирующий элемент 9, снабженный оболочкой 10 и пористой абсорбирующей полимерной макроструктурой 11, находящейся внутри оболочки 10, что позволяет свести к минимуму потенциальную миграцию частиц полупродукта через верхний слой и создать дополнительный транспортировочный слой между верхним слоем 2 и макроструктурой 11, благодаря чему, в свою очередь, улучшается поглощение жидкости и сводится к минимуму повторное увлажнение. Как показано на фиг. 9, единственная оболочка 10 охватывает макроструктуру 11 за счет ее складывания вдвое с образованием первого слоя 12 и второго слоя 13. Кромки 14 оболочки 10 по периферии этой последней уплотнены с помощью обычных средств, в частности клея 15 (как это показано на рисунке), ультразвуковым сращиванием или соединениями посредством тепла и давления с образованием пакета. Оболочка 10 может состоять из различных материалов, к которым относятся нетканые текстильные материалы, бумажное полотно или полотно из абсорбентных материалов, в частности из папиросной бумаги. Предпочтительная оболочка 10 должна состоять из нетканого текстильного материала, аналогичного тому материалу, из которого изготовлен верхний слой 2. Предпочтительным нетканым текстильным материалом является гидрофильный материал, что позволяет жидкостям быстро проходить через оболочку 10.

По другому варианту абсорбирующие сердцевины 4 настоящего изобретения могут состоять лишь из одной или нескольких (из большого числа) пористых абсорбирующих полимерных макроструктур настоящего изобретения; могут включать в себя сочетание слоев, содержащих макроструктуры настоящего изобретения, или же абсорбирующие сердцевины любых других конфигураций, содержащие по одной или несколько макроструктур настоящего изобретения.

На фиг. 10 представлен другой вариант исполнения подгузника 16, который содержит двухслойную абсорбирующую сердцевину 17, включающую абсорбирующий элемент 18 видоизмененной формы песочных часов и слой 19 из пористой абсорбирующей полимерной макроструктуры, расположенный смежно с абсорбирующим элементом 18 и под ним (то есть между абсорбирующим элементом 18 и нижним слоем 3).

Абсорбирующий элемент 18 обеспечивает быстрый сбор и временное удержание истекающих жидкостей, а также быструю транспортировку таких жидкостей за счет фитильного эффекта перемещения от точки первоначального контакта жидкостей с ним к другим частям абсорбирующего элемента 18 и к макроструктурному листу 19. Предпочтительный абсорбирующий элемент 18 состоит из полотна или войлока из волокнистых материалов. В составе абсорбирующего элемента 18 можно использовать волокнистый материал различных типов, в частности волокнистые материалы, о которых выше уже шла речь в данном описании. Для использования с этой целью предпочтительными являются целлюлозные волокна, волокна же древесной массы особенно предпочтительны. Абсорбирующий элемент 18 может также содержать определенные количества абсорбирующей полимерной композиции в форме частиц. Так, например, абсорбирующий элемент 18 может содержать приблизительно до 50 вес. такой полимерной композиции. В наиболее предпочтительных вариантах абсорбирующий элемент 18 содержит приблизительно от 0 до 8 вес. абсорбирующей полимерной композиции в форме частиц в пересчете на его собственный вес. В соответствии с другими предпочтительными вариантами абсорбирующий элемент 18 состоит из целлюлозных волокон после жесткой химической отделки, как это обсуждалось выше. Особенно предпочтительными для использования с данной целью являются абсорбирующие элементы, включающие в себя зону хранения и зону быстрого впитывания, обладающую пониженными средней плотностью и средним базисным весом на единицу площади, чем зона хранения, благодаря чему зона впитывания способна эффектно и эффективно быстро впитывать вытекающую жидкость.

Абсорбирующий элемент 18 может иметь любую желаемую форму, в частности прямоугольную, овальную, продолговатую, асимметричную или форму песочных часов. Форма абсорбирующего элемента 18 может определять форму в целом готового подгузника 16. В предпочтительных вариантах, как это представлено на фиг. 10, абсорбирующий элемент 18 выполнен в форме песочных часов.

Нет необходимости в том, чтобы размеры макроструктурного листа 19 настоящего изобретения совпадали с размерами абсорбирующего элемента 18, причем в действительности площадь поверхности этого листа может оказаться существенно меньшей или большей площади верхней поверхности абсорбирующего элемента 18. Как показано на фиг. 10, макроструктурный лист 19 меньше абсорбирующего элемента 18, а площадь его поверхности может составлять приблизительно от 0,10 до 1,0 площади поверхности абсорбирующего элемента 18. в соответствии с наиболее предпочтительным вариантом площадь верхней поверхности макроструктурного листа 19 должна составлять всего приблизительно от 0,10 до 0,75, еще предпочтительнее примерно от 0,10 до 0,5, площади поверхности абсорбирующего элемента 18. В еще одном варианте абсорбирующий элемент 18 меньше макроструктурного листа 19, а площадь его верхней поверхности составляет приблизительно от 0,25 до 1,0, предпочтительнее примерно от 0,3 до 0,95 от площади поверхности макроструктурного листа 19. В этом альтернативном варианте предпочтительный абсорбирующий элемент 18 должен быть выполнен из целлюлозных волокон, прошедших химическую жесткую отделку.

Макроструктурный лист 19 предпочтительнее помещать в особое положение относительно нижнего листа 3 и/или абсорбирующего элемента 18 в подгузнике. Более конкретно макроструктурный лист 19 в общем расположен перед фронтальной поверхностью подгузника, благодаря чему макроструктурный лист 19 размещен наиболее эффективно для впитывания и удерживания выделяемых жидкостей.

В альтернативных предпочтительных вариантах множество макроструктур, предпочтительнее приблизительно от двух до шести макроструктурных лент или листов, можно заменить единственным макроструктурным листом 19, который показан на фиг. 10. Более того, в абсорбирующую сердцевину 17 можно поместить дополнительные абсорбирующие слои, элементы или структуры. Так, например, чтобы обеспечить резервную емкость для абсорбирующей сердцевины и/или создать слой для распределения жидкостей, проходящих через макроструктурный лист 19, между другими участками абсорбирующей сердцевины 17 или в макроструктурном слое 19, между этим макроструктурным слоем 19 и нижним слоем 3 можно предусмотреть наличие дополнительного абсорбирующего элемента. По другому варианту макроструктурный слой 19 можно также разместить над абсорбирующим элементом 18 таким образом, чтобы он находился между верхним слоем 2 и абсорбирующим элементом 18.

На практике подгузник потребитель размещает таким образом, чтобы задний поясной участок находился под спиной, а остальную часть подгузника 1 потребитель пропускает между ногами с тем, чтобы передний поясной участок был сориентирован в поперечном направлении спереди потребителя. Затем ленточные крепежные лепестки 6 предпочтительнее закрепить за пределами передних участков подгузника 1. При практическом применении одноразовые подгузники и другие изделия абсорбенты, включающие в себя пористые абсорбирующие полимерные макроструктуры настоящего изобретения, проявляют способность к быстрому и эффективному распределению и хранению жидкостей и к сохранению сухости благодаря высокой абсорбентной способности макроструктур.

Искусственная моча
Специальная искусственная моча, которую применяют в ходе осуществления методов испытания по настоящему изобретению, в данном описании носит название "Искусственной мочи". Эта искусственная моча характеризуется следующим составом: 2,0 г/л хлористого калия, 2,0 г/л сульфата натрия, 0,85 г/л первичного кислого фосфата аммония, 0,15 г/л вторичного кислого фосфата аммония, 0,19 г/л хлористого кальция и 0,23 г/л хлористого магния. Все химикаты представляют собой продукты сорта для реакций. Величина pH искусственной мочи находится в интервале от 6,0 до 6,4.

Методы испытаний
A. Абсорбционная способность частиц полупродукта
Полимерную композицию помещают внутрь "чайного пакетика", погружают в избыток искусственной мочи, выдерживая в ней в течение определенного периода времени, а затем центрифугируют в течение определенного промежутка времени. Величина соотношения между конечным весом полимерной композиции после центрифугирования минус исходный вес (чистый вес поглощенной текучей среды) и исходным весом определяет абсорбционную (поглощающую) способность.

В стандартных лабораторных условиях при температуре 23^oC /73^oF/ и 50%-ой относительной влажности осуществляют нижеследующую процедуру. С помощью вырубного штампа размерами 6 x 12 см вырубают материал для чайного пакетика, складывают его пополам в длину и герметизируют две боковые стороны Т-образным стержневым уплотнителем, получая квадратный чайный пакетик размерами 6 x 6 см. В качестве материала для чайного пакетика используют термосвариваемый материал. В том случае, когда требуется удерживать тонкодисперсные частицы, следует использовать низкопористый материал для чайного пакетика. На специальной бумаге для взвешивания отвешивают 0,200±0,005 г такой полимерной композиции и переносят ее в чайный пакетик, после чего заваривают (запаивают) верхний (открытый) конец чайного пакетика. В качестве эталонного образца используют пустой чайный пакетик, запаянный сверху. В химический стакан емкостью 1000 мл заливают приблизительно 300 мл искусственной мочи. В искусственную мочу погружают эталонный чайный пакетик, содержащий полимерную композицию (чайный пакетик с образцом), удерживают горизонтально для равномерного распределения содержащегося в нем материала по всему чайному пакетику. Затем этот чайный пакетик помещают на поверхность искусственной мочи. В течение периода времени не более одной минуты чайному пакетику дают намокнуть, а затем его полностью погружают в жидкость и вымачивают в течение 60 мин. Спустя приблизительно 2 мин после погружения первого образца погружают и вымачивают в течение 60 мин в тех же самых условиях, что и в случае первого ряда чайных пакетиков, второй ряд чайных пакетиков, изготовленных идентично первому ряду эталонных и содержащих образца чайных пакетиков. По истечении вышеуказанного промежутка времени вымачивания каждого ряда чайных пакетиков с образцами эти чайные пакетики быстро удаляют из искусственной мочи. Далее образцы центрифугируют так, как указано ниже. Центрифуга должна быть оборудована тахометром прямого считывания и электрическим тормозом. Кроме того, эта центрифуга оборудована вставленной цилиндрической корзиной с высотой внешней стенки приблизительно 6,38 см, внешним диаметром 21,425 см и внутренним диаметром 20,155 см, у которой предусмотрены 9 рядов приблизительно по 106 в каждом круглых отверстий, равномерно размещенных по окружности внешней стенки, диаметром 0,238 см и днище с шестью круглыми дренажными отверстиями диаметром 0,635 см, равномерно размещенными по окружности днища корзины на расстоянии 1,27 см от внутренней поверхности внешней стенки до центра этих дренажных отверстий, или эквивалентными средствами. Корзина установлена в центрифуге таким образом, что она имеет возможность вращаться и тормозить синхронно с центрифугой. Чайные пакетики с образцами размещают в корзине центрифуги таким образом, чтобы линия сгиба, образующегося при изготовлении пакетика, была сориентирована в направлении вращения центрифуги, что позволяет поглощать начальное усилие. Контрольные или эталонные чайные пакетики размещают с любой стороны соответствующих чайных пакетиков. Для баланса чайный пакетик с образцом из второго экспериментального ряда должен быть размещен напротив чайного пакетика с образцом из первого ряда, а контрольный чайный пакетик второго ряда напротив контрольного чайного пакетика первого ряда. Затем включают центрифугу и дают ей быстро разогнаться до постоянной скорости вращения 1500 об./мин. После стабилизации скорости вращения на уровне 1500 об./мин таймер устанавливают на 3 мин. По истечении 3 мин центрифугу выключают и включают тормоз. Отдельно извлекают первый чайный пакетик с образцом и первый контрольный чайный пакетик и взвешивают. Процедуру повторяют далее в отношении второго чайного пакетика с образцом и второго контрольного пакетика. Поглощающую способность (ПС) для каждого из образцов рассчитывают следующим образом: ПС [вес чайного пакетика с образцом после центрифугирования вес контрольного чайного пакетика после центрифугирования вес сухой полимерной композиции [ вес сухой полимерной композиции Используемая в данном описании величина поглощающей способности является средним значением величин поглощающей способности двух образцов.

B. Стойкость к подвижности
Целью данной методики является определение стойкости агрегата при воздействии на него искусственной мочи.

Образец макроструктуры помещают в мелкую тарелку. К этой макроструктуре добавляют избыточное количество искусственной мочи. До достижения равновесного состояния наблюдают за набуханием макроструктуры. Во время изучения набухания макроструктуры следят за отрыванием мелких частиц от основного агрегата, отделением от основного агрегата и всплыванием тромбоцитоподобных частиц или расширением частиц только в двухразмерной плоскости x-y с отрыванием от основного агрегата и всплыванием частиц. В том случае, когда агрегат включает в себя большое число отрывающихся частиц, которые являются его компонентами, макроструктура считается нестойкой. Необходимо также изучать изотропическое набухание макроструктуры. В том случае, если агрегат остается относительно стойким и относительные геометрические параметры и пространственные взаимоотношения частиц полупродукта и пор сохраняются после завершения процедуры испытания, макроструктура считается стойкой. В предпочтительном варианте стойкие к подвижности макроструктуры должны обладать способностью сохранять свою целостность, когда их поднимают в набухшем состоянии.

C. Размеры частиц полупродукта и среднемассовый размер
Распределение частиц по размерам в весовых процентах от массы образца весом 10 г частиц полупродукта определяют просеиванием этого образца через ряд из 19 сит, начиная от стандартного сита N 20 с размером ячеек 850 мкм и кончая стандартным ситом N 400 с размером ячеек 38 мкм. Процедуру проводят одновременно на трех стопках сит, поскольку имеющийся в распоряжении прибор не позволяет удерживать все 19 сит одновременно. В первую стопку входят сита N N 20, 25, 30, 35, 40, 45 и 50, а также лоток для сит; во вторую стопку входят сита N N 60, 70, 80, 100, 120 и 140, а также лоток для сит; а в третью стопку входят сита N N 170, 200, 230, 270, 325 и 400, а также лоток для сит. Затем частицы полупродукта, остающиеся на каждом из этих сит, взвешивают и определяют распределение частиц по размерам в весовых процентах.

Первую стопку сит монтируют на шейкере и на сито N 20 помещают 10,0±0,00 г образца. В качестве шейкера используют вибраторный 3-дюймовый шейкер для сит. Эту стопку подвергают встряхиванию в течение 3 мин со скоростью приблизительно 2100 циклов вибрации/мин (на шкале прибора соответствует цифре "6"). Затем удаляют лоток для сит и стопу отставляют для последующего взвешивания. На бумагу для взвешивания с помощью мягкой кисточки переносят остатки образца лотка для сит. На шейкере устанавливают вторую стопку сит и на сито N 60 с бумаги для взвешивания переносят материал образца. Вторую стопку сит подвергают встряхиванию в течение 3 мин со скоростью приблизительно 2100 циклов вибрации/мин, а остатки образца с лотка для сит переносят на бумагу для взвешивания. Стопку сит отставляют в сторону. Далее на шейкере устанавливают третью стопку сит и на сито N 170 переносят материл с бумаги для взвешивания. Третью стопку сит подвергают встряхиванию в течение 3 мин со скоростью приблизительно 2100 циклов вибрации/мин. Для переноса содержимого каждого из сит на тарированную бумагу для взвешивания используют мягкую кисточку. Образец взвешивают с использованием трехпозиционной шкалы и фиксируют вес образца на каждом конкретном сите. Эту стадию повторяют с использованием для каждого образца новой бумаги для взвешивания, а также для каждого сита и каждого образца, остающегося на лотке для сит после просеивания встряхиванием третьей стопки сит. Ту же самую методику повторно используют для двух дополнительных 10-граммовых образцов. Средний вес трех образцов для каждого из сит определяет среднемассовое распределение частиц по размерам в весовых процентах для каждого из номеров сит.

Среднемассовый размер частиц в 10-граммовом образце рассчитывают следующим образом

где СМРЧ означает среднемассовый размер частиц; M_i вес частиц на конкретном сите; D_i параметр размера для конкретного сита. Параметр размера, D_i для сита определяют как обозначающий размер (в микрометрах) следующего за ним снизу вверх сита. Так, например, параметр размера стандартного сита N 50 составляет 355 мкм, что соответствует размеру отверстий стандартного сита N 45 (следующего в направлении снизу вверх). Среднемассовый размер частиц в данном описании составляет среднюю величину для среднемассового размера частиц, полученную анализом трех образцов.

Пример частиц полуподукта.

Снабженную рубашкой 10-литровую замесочную машину из нержавеющей стали с двойными лопастями, с отверстием 220 x 240 мм и глубиной 240 мм, оборудованную сигнмаобразными лопатками с диаметром вращения 120 мм, плотно закрывают крышкой. Готовят водный раствор мономера, который содержит 37 вес. мономера. Этот мономер состоит из 75 мол. акрилата и 25 мол. акриловой кислоты. В сосуд замесочной машины загружают 5500 г водного раствора мономера, после чего сосуд продувают током азота для удаления из него остающегося атмосферного воздуха. Далее приводят во вращение две лопатки сигмаподобной конфигурации со скоростью 46 об./мин и с помощью рубашки осуществляют подогрев, пропуская через нее воду с температурой 35^oC. В качестве инициаторов полимеризации добавляют 2,8 г персульфата натрия и 0,14 г L-аскорбиновой кислоты. Приблизительно 4 мин спустя после добавления инициаторов начинается полимеризация. В реакционной системе по истечении 15 мин после добавления инициаторов достигается пиковая температура 82^oC. Продолжение перемешивания вызывает разделение гидратированного желеобразного полимера на частицы размерами приблизительно 5 мм. По истечении 60 мин после начала полимеризации с замесочной машины снимают крышку и из этой машины удаляют полученный материал.

Полученный таким образом гидратированный водный желеподобный полимер распределяют по металлической сетке с размером ячеек, идентичным размерам ячеек стандартного сита N 50, и сушат током горячего воздуха при температуре 150^oC в течение 90 мин. Высушенные частицы измельчают в дробилке молоткового типа и просеивают через стандартное сито N 20 (850 мкм), получая частицы, которые просеиваются через стандартное сито N 20. Среднемассовый размер этих частиц составляет 405 мкм.

Пример 1.

350,0 г частиц полупродукта, полученных в соответствии с вышеизложенным частиц продукта, помещают в стационарный миксер емкостью 4,7 л. Размеры частиц полупродукта таковы, что частицы полупродукта просеиваются через стандартное сито N 60 (250 мкм) и задерживаются стандартным ситом N 100 (150 мкм). Готовят раствор, состоящий из 7,0 г глицерина, 35,0 г метанола и 7,0 г воды. Этим раствором обрабатывают частицы полупродукта путем опрыскивания раствором частиц полупродукта. Этим раствором частицы полупродукта обрабатывают при работающем миксере. В течение первых 15 сек опрыскивания миксер работает с минимальной заданной скоростью. По истечении первых 15 сек режим работы миксера меняют на максимальный. В общей сложности операция опрыскивания требует 3 мин, что позволяет выработать весь объем раствора, обработав частицы полупродукта. Эту смесь смешивают в течение дополнительных 2 мин при максимально заданной скорости работы миксера, благодаря чему все частицы полупродукта оказываются тщательно смоченными этим раствором. Далее приготовленную смесь помещают в бункер экструзионно-прессовочной установки, в частности такой, как описанная ранее. Длина шнека экструдера составляет 20,3 см. Шнек состоит из 5 звеньев, длина каждого из которых равна 3,8 см. Внешний диаметр шнека экструдера составляет 4,45 см, а зазор между шнеком и корпусом равен 0,51 см. Установку приводят в действие таким образом, что шнек экструдера вращается со скоростью 47 об./мин. Смесь экструдируют между двумя стальными прессовочными валками с покрытиями (отжимными валками) с фиксированным (но варьируемым) зазором. Диаметр каждого из отжимных валков составляет 22,8 см, а скорость вращения равна 5,4 об./мин. Зазор между отжимными валками равен 0,38 мм. Затем отформованные агрегатные листы разделяют на куски длиной 30 40 см. Готовые агрегатные листы выдерживают в конвекционной сушилке с нагнетаемым потоком воздуха при температуре 210^oC в течение 45 мин для реакции глицерина с полимерным материалом частиц полупродукта. Толщина полученных листов (с помощью толщиномера) составляет приблизительно 0,8 мм, а ширина равна примерно 4,95 см.

Пример 2.

Готовят раствор, состоящий из 0,5 г глицерина, 0,5 г воды и 3,0 г изопропанола. Этим раствором обрабатывают 25 г частиц полупродукта, изготовленных в соответствии с примером частиц полупродукта. Размеры частиц полупродукта являются таковыми, что эти частицы полупродукта просеиваются через стандартное сито N 40 (425 мкм) и задерживаются стандартным ситом N 50 (300 мкм). Смесь тщательно перемешивают смесительным шпателем до тех пор, пока все частицы полупродукта не покрываются слоем вышеуказанного раствора. Далее смесь разделяют на примерно равные порции. Одну половину смеси равномерно распределяют по сушильной плите. Эту смесь слегка прижимают к плите. Равномерно по приготовленной смеси распределяют 0,16 г полиэфирного волокна. Это полиэфирное волокно представляет собой нарезанное кусочками длиной 3,2 см штапельное волокно 15,0 денье. Вторую половину исходной смеси равномерно распределяют по поверхности волокон и слегка прижимают. Затем всю систему раскатывают деревянной скалкой до толщины приблизительно 1,5 мм. С целью предотвратить налипания смеси на скалку на поверхность листа при раскатывании накладывают листовой материал. После этого кромки листа загибают внутрь и процесс раскатывания повторяют. Такую процедуру загибания кромок/раскатывания ("раскатывания теста") повторяют дважды. Далее лист выдерживают в сушильном шкафу с принудительной воздушной циркуляцией при температуре 200^oC в течение 45 мин для реакции глицерина с полимерным материалом частиц полупродукта. Толщина полученной макроструктуры (по показаниям толщиномера) составляет приблизительно 1,5 мм.

Пример 3.

Готовят раствор, содержащий 1,6 г глицерина, 3,2 г воды и 12,8 г изопропанола. Этот раствор используют для обработки 80 г частиц полупродукта, изготовленных в соответствии с примером частиц полупродукта. Распределение частиц полупродукта по размерам является таковым, что 8 вес. этих частиц просеивается через стандартное сито N 20 (850 мкм) и задерживаются стандартным ситом N 30 (600 мкм); 15 вес. просеиваются через стандартное сито N 30 (600 мкм) и задерживаются стандартным ситом N 40 (425 мкм); 22 вес. просеиваются через стандартное сито N 40 (425 мкм) и задерживаются стандартным ситом N 50 (300 мкм); 36 вес. просеиваются через стандартное сито N 50 (300 мкм) и задерживаются стандартным ситом N 100 (150 мкм) и 19 вес. просеиваются через стандартное сито N 100 (150 мкм). Всю массу тщательно перемешивают до тех пор, пока все частицы полупродукта не окажутся покрытыми слоем вышеуказанного раствора. Приготовленную смесь далее свободно распределяют по сушильной плите и деревянной скалкой раскатывают в лист толщиной приблизительно 1,5 мм. С целью предотвратить налипание смеси на скалку на поверхность листа этой смеси помещают лист материала MYLAR. Затем лист выдерживают при температуре 200^oC в течение 45 мин в сушильном шкафу с принудительной воздушной циркуляцией для реакции глицерина с полимерным материалом частиц полупродукта. Толщина готовой макроструктуры (по данным толщиномера) составляет приблизительно 1,5 мм.

Пример 4.

Готовят раствор, содержащий 0,342 г глицерина, 0,136 г воды и 1,713 г метанола. Отдельно смешивают между собой 0,512 г волокна из гельобразующего вещества с высокой абсорбирующей способностью и 13,364 г частиц полупродукта такого размера, что все частицы просеиваются через стандартное сито N 100 (150 мкм), изготовленных в соответствии с примером частиц полупродукта, в результате чего получают смесь на основе частиц полупродукта. Волокна представляют собой очесы, разрезанные вручную на кусочки длиной в пределах приблизительно от 1,25 см до 6,35 см. Вышеуказанный раствор добавляют в смесь на основе частиц полупродукта и тщательно смешивают между собой смесительным шпателем, получая агрегатную смесь. Приготовленную таким образом агломерированную смесь распределяют по 15-сантиметровой чашке из стекла Пирекс и придавливают маленьким шпателем до толщины приблизительно 3,8 мм. Затем сформированный лист выдерживают при температуре 200^oC в течение 40 мин в сушильном шкафу с принудительной воздушной вентиляцией для реакции глицерина с полимерным материалом частиц полупродукта. Готовая макроструктура характеризуется строением из частиц и представляет собой сочетание мелких гранул неправильной формы с волокнами, которые тщательно смешаны с гранулами.

Пример 5.

Готовят раствор, состоящий из 0,023 г глицерина, 0,014 г воды и 0,580 г метанола. Этот раствор добавляют в 0,880 г частиц полупродукта, состоящих из волокон гельобразующего вещества. Эти волокна изготавливают резкой вручную очесов на кусочки длиной приблизительно от 1,25 см до 6,35 см. Раствор и частицы полупродукта тщательно смешивают, вращая шпатель, в результате чего образуется агломерированная смесь. Готовую агломерированную смесь распределяют на 15-сантиметровой чашке из стекла Пирекс и придавливают маленьким шпателем до толщины приблизительно 0,178 мм. Затем полученный лист выдерживают при температуре 200^oC в течение 30 мин в сушильном шкафу с принудительной воздушной вентиляцией для реакции глицерина с полимерным материалом частиц полупродукта. Полученная макроструктура представляет собой агрегат параллельно сшитых частиц, структура которого аналогична структуре нетканого текстильного материала.

Claims

1. Абсорбирующая пористая полимерная макроструктура, состоящая из частиц практически водонерастворимого абсорбирующего гидрогельобразующего полимера, обработанных сшивающим агентом в условиях сшивки молекул полимера, отличающаяся тем, что она образована в процессе поперечной сшивки полимерных частиц друг с другом сшивающим агентом, взятым в количестве 0,01 30,0 мас.ч. на 100 мас.ч. полимерных частиц, в условиях постоянного контакта частиц между собой с образованием пор, взаимосвязанных посредством проницаемых для жидкости каналов, и имеет в сухом состоянии объем более 10 мм³.

2. Макроструктура по п.1, отличающаяся тем, что частицы практически водонерастворимого абсорбирующего гидрогельобразующего полимера имеют среднемассовый размер менее 600 мкм, преимущественно менее 300 мкм.

3. Макроструктура по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что она содержит в качестве армирующего и проводящего жидкость элемента волокнистый материал.

4. Макроструктура по пп.1 3, отличающаяся тем, что частицы абсорбирующего гидрогельобразующего полимера дополнительно подвергнуты поверхностной сшивке.

5. Макроструктура по пп. 1 4, отличающаяся тем, что частицы абсорбирующего гидрогельобразующего полимера выполнены из карбоксилсодержащего полимера, а сшивающий агент содержит не менее двух функциональных групп, способных к взаимодействию с карбоксильными группами полимера.

6. Макроструктура по пп.1 5, отличающаяся тем, что частицы абсорбирующего гидрогельобразующего полимера выполнены из полимера, выбранного из группы, включающей частично или полностью гидролизованный привитой сополимер крахмала и акрилонитрила, привитой сополимер крахмала и акриловой кислоты, частично гидролизованный привитой сополимер крахмала и акриловой кислоты, омыленный сополимер винилацетата и акрилового эфира, гидролизованный сополимер акрилонитрила и акриламида, продукт частичной сшивки названных сополимеров, частично нейтрализованная полиакриловая кислота или продукт частичной сшивки частично нейтрализованной полиакриловой кислоты.

7. Макроструктура по пп.1 6, отличающаяся тем, что сшивающий агент представляет собой соединение, выбранное из группы, включающей многотомный спирт, простой полиэфир, полиазиридин, полиамин и полиизоцианат.

8. Макроструктура по пп. 1 6, отличающаяся тем, что она выполнена а форме листа с толщиной более 250 мкм, преимущественно 0,5 3,0 мкм.

9. Абсорбент, состоящий из верхнего слоя, выполненного из проницаемого для жидкости материала, соединенного с ним нижнего слоя, выполненного из непроницаемого для жидкости материала и расположенного между верхним и нижним слоем абсорбирующего слоя, отличающийся тем, что абсорбирующий слой содержит одну или несколько абсорбирующих пористых полимерных макроструктур по п.1.

10. Способ получения абсорбирующей пористой полимерной макроструктуры обработкой частиц практически водонерастворимого абсорбирующего гидрогельобразующего полимера сшивающим агентом в условиях сшивки молекул полимера, отличающийся тем, что осуществляют поперечную сшивку полимерных частиц друг с другом сшивающим агентом, взятым в количестве 0,01 30,0 мас.ч. на 100 мас. ч. полимерных частиц, в условиях постоянного контакта частиц между собой.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве частиц абсорбирующего гидрогельобразующего полимера используют частицы из частично сшитой с низкой степенью сшивки частично нейтрализованной полиакриловой кислоты, а в качестве сшивающего агента используют соединение, выбранное из группы, включающей триметилолпропан, этиленгликоль, 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол и глицерин.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что поперечную сшивку полимерных частиц осуществляют при 170 220^oС в течение 0,5 3,0 ч.

13. Способ по п.10, отличающийся тем, что поперечную сшивку полимерных частиц осуществляют в присутствии воды и/или органического растворителя.