SE515689C2 - Absorberande porös struktur, metod för strukturens framställning samt absorberande alster innehållande strukturen. - Google Patents

Description

515 689 2 mycket tunnt och ändå uppvisa en hög absorptionskapacitet. Det komprimerade Som lagringsskikt används vanligen cellulosafluffmassa med inblandning av superabsorbenter, d v s tvärbundna polymerer med förmåga att absorbera vätska flera gånger sin egen vikt. För att erhålla en tunn blöja, med bibehållen total absorptionskapacitet, är det önskvärt att öka andelen superabsorberande material i massanätverket. För att kunna öka andelen superabsorberande material, är det exempelvis genom EP O,532,005 känt att i absorberande strukturer använda superabsorberande material som uppvisar god vätskespridande förmåga.

Genom EP O,212,618 och EP 0,478,011 är det känt att använda en absorberande struktur som uppvisar en i strukturens tjockleksriktning gradvis ökande koncentration av superabsorberande partiklar, varvid en högre koncentration av superabsorberande material är lokaliserad till den del av den absorberande strukturen som vid användning är placerad närmast det vätsketäta bottenskiktet. Genom att använda en sådan struktur minskar risken för gelblockering och en förbättrad vätskespridning erhålls. Ett problem med en sådan struktur är emellertid att det processtekniskt är svårt att applicera de superabsorberande partiklarna så att en gradvis ökning av partikelkoncentrationen i strukturens tjockleksriktning erhålls.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Problemet med att åstadkomma ett absorberande alster som upplevs som bekvämt och diskret att bära, samtidigt som det uppvisar såväl god vätskemottagande förmåga som vätskelagrande förmåga, har väsentligen undanröjts med föreliggande uppfinning En absorberande porös struktur enligt uppfinningen för användning som blöja, blöjbyxa, inkontinensskydd, binda eller liknande och som uppvisar ett vätskemottagande parti och ett vätskelagrande parti, varvid det vätskemottagande partiet innefattar ett komprimerat polymert öppencelligt skum vilket expanderar vid vätning och det vätskelagrande partiet innefattar ett polymert öppencelligt skum. Uppfinningen utmärks av att det vätskelagrande partiet även innehåller ett superabsorberande material i form av en filmbildande polymer alternativt i form av ett superabsorberande skum, vilket trängt in i det vätskelagrande partiets porsystem, och att andelen superabsorberande material i det vätskelagrande partiets z-riktning gradvis ökar från den dela v det vätskelagrande partiet som är beläget 515 689 3 närmast det vätskemottagande partiet till den del av det vätskelagrande partiet som är beläget längst bort från det vätskemottagande partiet. En fördel med uppfinningen är att den absorberande strukturens totala absorptionskapacitet utnyttjas ä. I den övre delen av vätskelagringspartiet är det viktigt att vätskan har förmåga att spridas i strukturens längsriktning från strukturens längsgående mittparti som sammanfaller med vätområdet, ut mot den absorberande strukturens längsgående ändpartier. I den nedre delen av det vätskelagrande partiet, är det däremot framförallt viktigt att absorptionskapaciteten är så hög som möjligt så att alstret har förmåga att lagra så mycket vätska som möjligt utan att det blir läckage.

Med föreliggande uppfinning erhålls således en integrerad absorberande struktur som uppvisar god vätskemottagningsförrnåga såväl som god vätskcspridande och vätskelagrande förmåga. En integrerad absorberande struktur är mer fördelaktig än en absorberande struktur som utgörs av olika skikt eftersom sammanfogningssteget av olika skikt elimineras. Det medför att strukturen blir billigare att tillverka. Vidare elimineras även problemet med att vätskeöverföringen mellan olika skikt vanligtvis är sämre än vätskeöverföringen i en integrerad struktur. Anledningen till att vätskeöverföringen mellan olika skikt vanligtvis är sämre än vätskeöverföringen i en integrerad struktur beror på att det är svårt att erhålla tillräckligt god kontakt mellan sinsemellan olika skikt. En annan fördel som är förknippad med en skurnforrnad absorberande struktur, är att den är mer flexibel och följsarn än en fiberbaserad struktur.

En annan fördel med en skumfonnad struktur, är att det är lättare att erhålla en jämn ytvikt i strukturens längd- och tvärriktning. Det har nämligen visat sig vara svårt att vid mattbildningen av en fiberstruktur erhålla en tillräckligt jämn ytvikt.

Enligt en utföringsform utgörs den del av det vätskelagrande partiet som i den absorberande strukturens z-riktning är beläget längst från det vätskemottagande partiet enbart av det superabsorberande materialet.

Enligt en utföringsfonn är det superabsorberande materialet en porös öppencellig skumstruktur. Fördelen med att det superabsorberande materialet är i form av ett skum, är att det är möjligt att erhålla vätsketransport mellan porerna i det superabsorberande materialet. Det är speciellt viktigt att det superabsorberande materialet i sig har förmåga att transportera vätska då andelen superabsorbent är hög, d v s i den nedre delen av det vätskelagrande partiet. Då det superabsorberande materialet är i form av en öppencellig skumstruktur, är det även möjligt att den absorberande strukturen enligt uppfinningen 10 15 20 25 30 35 515 689 4 enbart utgörs av superabsorberande material. Det är även möjligt att det superabsorberande materialet utgörs av en filmbildande polymer, vilken bildar en ñlmbildande beläggning på skummets porväggar. En annan fördel med att det superabsorberande materialet är i form av ett skum eller en filmliknande beläggning, är att en sådan struktur är lätt att tillverka eftersom svårigheterna med att applicera superabsorberande partiklar i en tjockleksgradient är eliminerad. Vidare elimineras med en sådan struktur problemet vid tillverkningen med att de minsta superabsorberande partiklarna skapar damrnproblem.

Det superabsorberande materialet kan exempelvis vara polyakrylatbaserat. Det är även möjligt att det superabsorberande materialet är cellulosa- eller stärkelsebaserat.

Enligt en föredragen utföringsform utgörs den komprimerade skumstrukturen av en regenererad cellulosastruktur, s k viskosskum. En fördel med ett skum av regenererad cellulosa, är att ett sådant skum vid vätning uppvisar en mycket hög svällningsfönnåga i strukturens z-riktning. Det medför att det är möjligt att ett sådant alster kan vara mycket tunnt före vätning. Det är även ett fördelaktigt material för alster som skall formas till en tredimensionell fonn vid vätning, såsom exempelvis humpfonnade bindor.Genom att den tredimensionella formen framträder vid vätning, är det möjligt att tillverka formade alster som fortfarande är tunna och diskreta före användning.

Enligt en utföringsform innefattar den regenererade cellulosa- skumstrukturen även fibrer. Genom att den regenererade skumstrukturen även innefattar fibrer element erhålls en förbättrad vätskespridande förmåga.

Enligt en utföringsform är skumstrukturen i det vätskemottagande partiet i tont tillstånd mer komprimerat än skumstrukturen i det vätskelagrande partiet i torrt tillstånd.

Uppfinningen avser även en metod att framställa en absorberande struktur enligt uppfinningenEn sådan struktur erhålls genom att man formar ett skurnmaterial, vilket komprimeras och därefter torkas. Efter att strukturen torkats tillsätts en monomerlösning av superabsorberande material till den ena av skummaterialets i z- riktning sett två motstående sidor, varvid den del av det komprimerade skurnmet som väts av monomerlösningen expanderar. Därefter polymeriseras monomerlösningen och tvärbinds. Eventuellt komprimeras strukturen ytterligare, varefter den slutligen torkas.

Vidare avser även uppfinningen ett absorberande alster såsom ett inkontinensskydd, blöja, blöjbyxa, binda, eller liknande av de slag som innefattar ett vätskegenomsläppligt 10 15 20 25 30 35 40 515 68.9 s ytskikt, ett vätsketätt bottenskikt och en däremellan anbragd absorberande struktur som kännetecknas av att den innehåller en absorberande struktur enligt ovan.

Beskrivning av ritningar Fig. 1 visar ett schematiskt tvärsnitt genom en absorberande struktur enligt uppfinningen i komprimerad fonn, vilken i strukturens z-riktning innefattar ett vätskemottagande parti och ett vätskelagrande parti.

Fig. 2 visar den absorberande strukturen enligt figur 1 i expanderad form.

F ig. 3 visar en vy ovanifrån av ett absorberande alster i form av ett inkontinensskydd.

Fig. 4 visar en elektronmikroskopbild (ESEM) på ett viskosskum utan en superabsorberande filmbildande beläggning.

Fig 5 visar en elektronmikroskopbild (ESEM) på ett viskosskum enligt uppfinningen med en superabsorberande fihnbildande beläggning.

Beskrivning av utíöringsexempel Den integrerade absorberande strukturen 1 i komprimerad form uppvisar i z-led ett vätskemottagande parti 3 och ett vätskelagrande parti 4. Det vätskemottagande partiet 3 och det vätskelagrande partiet 4 består av ett komprimerat skummaterial, vilket vid vätskekontakt expanderar krafiigt under samtidig absorption av vätskan. Exempel på ett sådant skummaterial är regenererad cellulosa. Skumrnaterialet i det vätskelagrande partiet 4 innefattar även ett superabsorberande material. Vid tillverkningen av den absorberande strukturen tillsätts en monomerlösning av superabsorbenten till det komprimerade skurnmets ena sida. Vid applicering av monomerlösningen till det komprimerade skurnmet så expanderar det komprimerade skummet i det området som väts av monomerlösningen. Det medför att skummaterialet i det vätskelagrande partiet i torrt tillstånd inte är lika kraftigt komprimerat som skummaterialet i det vätskemottagande partiet. Andelen superabsorberande material i det vätskelagrande partiet 4 är lägst närmast det vätskemottagande partiet och högst längst från det vätskemottagande partiet. Det vätskelagrande partiet 4 i den absorberande strukturen i figur 1 uppvisar i z-led två olika partier 5, 6. Det första partiet 5, är beläget närmast mot det vätskemottagande partiet 3 och det andra partiet 6, är beläget längst från det vätskemottagande partiet 3. Det första partiet 5, är uppbyggt av det komprimerade skummet, varvid det superabsorberande materialet är placerat i en del av det porösa 10 15 20 25 30 35 515 6689 komprimerade skummets öppna celler 7. Det andra partiet 6 utgörs enbart av det superabsorberande materialet. Det superabsorberande materialet är företrädesvis i form av ett skum, men det är även möjligt att det är i form av en fihnliknande gel. Det vätskelagrande partiet kan naturligtvis även enbart utgöras av det första partiet 5, varvid andelen superabsorberande material gradvis minskar in mot det vätskemottagande partiet Figur 2 visar den absorberande strukturen enligt figur 1 i expanderad fonn, d v s då den absorberande strukturen utsatts för vätning i samband med användning av den absorberande strukturen i ett absorberande alster. Det vätskemottagande partiet 3 och det vätskelagrande partiet 4 har expanderat i z-led. Det vätskemottagande partiet 3 som i torrt tillstånd är mer komprimerat än det vätskelagrande partiet 4 har således expanderat mer än det vätskelagrande partiet 4.

Andelen superabsorberande material i det vätskelagrande partiet är över 20 viktsprocent, baserat på den totala vikten i det vätskelagrande partiet i tont tillstånd.

Företrädesvis är andelen superabsorberande material i det vätskelagrande partiet över 50 viktsprocent.

Vid tillverkningen av den absorberande porösa strukturen formas först ett skurnmaterial som komprimeras och därefter torkas. Därefter appliceras en monomerlösning av det superabsorberande materialet till den ena av skummaterialets i z-riktningen två motstående sidor. Därefier polyrneriseras och tvärbinds monomerlösningen. Den del av det komprimerade skummet som väts av monomerlösningen expanderar något, medan den del av det komprimerade skummet som i z-riktningen är belägen längst från den av monomerlösningen vätta sidan således inte väts och därmed inte heller expanderar.

Eftersom det vätskemottagande partiet utgörs av den del av det komprimerade skummet som i z-riktningen är belägen längst från den av monomerlösningen vätta sidan, och således är mer komprimerad, erhålls ett snabbare vätskeinsläpp i vätskemottagningspartiet än i vätskelagringspartiet. Det är även möjligt att ytterligare komprimera strukturen efter appliceringen av det superabsorberande materialet.

Monomerlösningen kan vara i form av en lösning som vid applicering mot det komprimerade skummet rinner ned i de öppna porema i det komprimerade skummet och bildar en filmliknande beläggning. Genom att en del av monomerlösningen rinner ned i och penetrerar delar av det komprimerade skummets öppna porsystem, erhålls en succesivt minskande andel superabsorberande material i skurnmaterialets vätskelagrande parti i riktning bort fiån den sida på vilken monomerlösningen applicerats, d v s man får en succesivt ökande superabsorbenthalt i det vätskelagrande 10 15 20 25 30 35 515 689 7 partiet 4 i riktning bort från det vätskemottagande partiet 3. Monomerlösningen kan även vara i form av en skummad dispersionslösning som efier applicering mot den ena sidan av det komprimerade skummet polymeriseras och tvärbinds. Fördelen med att applicera det superabsorberande materialet i fonn av en skummad dispersionslösning, är att en porös struktur även bildas av det superabsorberande materialet, vilket medför att vätsketransporten i det vätskelagrande partiet förbättras. Genom att applicera det superabsorberande materialet i form av en skummad dispersionslösning, är det även möjligt att erhålla ett vätskelagrande parti som till 100% utgörs av det superabsorberande materialet.

Det är vidare tänkbart att hela den absorberande porösa strukturen, d v s både det vätskelagrande partiet och det vätskemottagande partiet, till 100 % utgörs av ett komprimerat superabsorberande skum. För att erhålla goda vätskemottagande egenskaper i vätskemottagningsskiktet, är i en sådan struktur det komprimerade superabsorberande Skummaterialet i det vätskemottagande partiet mycket hårt tvärbundet. En mycket hårt tvärbunden superabsorbent kan inte ta emot lika mycket vätska som en superabsorbent som uppvisar en lägre tvärbindningsgrad, men däremot är en hårt tvärbunden superabsorbent bättre på att kvarhålla vätska under belastning. Det vätskelagrande partiet är i en sådan struktur inte lika hårt tvärbunden.

Enligt ett föredraget utföringsexempel utgörs Skummaterialet av regenererad cellulosa, såsom viskos, vilket är ett skum innefattande ett skelett av cellulosa. En fördel med att Skummaterialet utgörs av regenererad cellulosa, är att en sådan struktur uppvisar en högre styvhet än skumstrukturer _av superabsorberande material som är polyakrylatbaserade. Skummaterialet av regenererad cellulosa skapar därvid stadga åt det vätskelagrande partiet.

Principen för att göra ett poröst viskosskum är känd sedan gammalt och kortfattat beskrivet går den till enligt följande. Cellulosa, vanligen sulfitmassa, svälles i natriumhydroxid. Koldisulfid tillsättes varpå cellulosan succesivt löser sig. För att öka den mekaniska styrkan i materialet kan exempelvis bomullsfibrer tillsättas. Till denna cellulosalösning tillsättes och dispergeras natriurnsulfat. När därefter lösningen upphettas regenereras cellulosan (koldisulfid avgår) och saltet (natriumsulfat) löses upp genom att materialet tvättas med vatten varvid en porös svampliknande struktur erhålls.

Materialet torkas och komprimeras om så önskas.

Det är även möjligt att erhålla en absorberande struktur som i dess tj ockleksriktning uppvisar en porstorleksgradient. För att erhålla en sådan porstorleksgradient används olika viskoslösningar, vilka läggs på varandra och sedan regenereras. Natriumsulfat 10 15 20 25 30 35 515 S89 med olika partikelstorlek används i de olika skikten, varvid en varierande porstorlek hos skummet erhålls.Genom att de olika skikten placeras på varandra innan de är torra erhålls en integrerad struktur, där skikten delvis går in i varandra.

Efier regenerering av cellulosan och tvättning för att avlägsna saltpartiklarna torkas materialet och komprimeras till önskad densitet, vilket kan ligga i storleksordningen 0,1 till 2,0 g /cm3. Materialet kommer vid vätskeabsorption att snabbt expandera krafiigt i volym, från 2 till 20 gånger, företrädesvis från 2 till 15 gånger sin volym i komprimerat tillstånd. Volymökningen vid absorption sker huvudsakligen i kompressionsriktningen, d v s i materialets z-riktning.

För att erhålla ett viskoskum som innehåller en viss mängd fibrer som är förankrade till skummets porvägg kan fibrer tillsättas till viskoslösningen innan skummet formas. Det är även möjligt att avbryta cellulosafibrernas upplösning vid koldisulfit-tillsatsen så att inte alla fibrer löses upp. Exempelvis kan upplösningen avbrytas då 50 viktprocent av cellulosafibrerna har lösts upp, baserat på cellulosafibremas torra vikt.

Skurnmet kan naturligtvis vara av valfiitt polymert material och det är även möjligt att skapa olika medelporstorlek i de olika skumskikten på annat sätt än som beskrivits ovan med saltkristaller av olika partikelstorlek. Ett sådant alternativt sätt är att använda olika typer av j äsmedel vid framställningen av de olika skumskikten, och vilka ger olika medelporstorlek. Ett annat sätt är att man i samband med jäsningen påverkar jäsningsprocessen på sådant sätt, t ex genom värrnning av de olika skikten i olika hög grad under jäsningen. I detta fall kan det vara möjligt att använda samma jäsmedel i de olika skikten. Skummaterialet i det vätskemottagande partiet 3 respektive det vätskelagrande partiet 4 kan vara samma. Det emellertid även möjligt att använda olika skurnmaterial i de olika skikten, varvid man exempelvis skulle kunna åstadkomma en hydrofilicitetsgradient i z-riktning genom att ha skum av olika hydrofilicitet / hydrofobicitet i de olika skikten 3 respektive 4.

I figur 3 visas ett absorberande alster 30 i form av ett inkontinensskydd innefattande ett vätskegenomsläppligt ytskikt 31, ett vätsketätt bottenskikt 32 och en däremellan innesluten absorberande struktur 33 enligt uppfinningen. Det vätskegenomsläppliga ytskíktet 31 kan utgöras av ett nonwovemnaterial, t ex ett spunbondmaterial av syntetiska filament, ett terrnobundet material, t ex ett bundet kardat fibennaterial eller en perforerad plastfilm. Det vätsketäta bottenskiktet 32 utgörs vanligen av en plastfilm, ett nonwoven material som belagts med ett vätskespärrande material eller ett hydrofobt nonwovenmaterial som motstår vätskepenetrering. Ytskiktet 31 och bottenskiktet 32 har en något större utsträckning i planet än den absorberande strukturen 33 och sträcker sig l0 15 20 515 9689 utanför dennas kanter. Skikten 31 och 32 är inbördes förbundna inom de utskjutande partierna, exempelvis genom limning eller svetsning med värme eller ultraljud.

Det bör påpekas att ett inkontinenskydd enligt uppfinningen inte är begränsad till den enligt figuren utformade inkontinensskyddet, utan alstrets form liksom utförande i övrigt kan varieras. Det absorberande alstret kan även utgöras av en blöja, en blöjbyxa, en dambinda, ett bäddunderlägg eller liknande.

Den absorberande strukturen enligt uppfinningen kan även vara anordnad över endast en del av den totala ytan av det absorberande alstrets absorptionskropp, tex vid det tilltänkta vätområdet där den utsöndrande kroppsvätskan kommer att upptas och vilket vanligen är förskjutet något framåt i alstret. De utanför det tilltänkta vätorrrrådet belägna delarna av absorptionskroppen kan då vara av valfiitt annat absorberande material. Det är även tänkbart att det vätskemottagande partiet enbart är över den yta som är tänkt som vätzon, medan det vätskelagrande partiet är över hela den absorberande strukturens yta. En sådan utföringsform är speciellt föredragen vid användning som absorberande struktur i en dambinda. Det vätskemottagande partiet sväller vid utsönding av kroppsvätska i z-led och bildar en hump.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till ovannämnda utíöringsfonner, utan är givetvis tillämpbar för andra utföringsformer inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (9)

LTI 10 15 20 25 30 35 515 689 /0

1. PATFÉNTKR A V p-r inkontinensskydd, binda eller liknande, varvid den absorberande porösa strukturen uppvisar ett vätskemottagande parti (3) och ett vätskelagrande parti (4), varvid det vätskemottagande partiet och det vätskelagrande partiet är en integrerad enhet och det vätskemottagande partiet innefattar ett komprimerat polymert öppencelligt skum, vilket expanderar vid vätning, och det vätskelagrande partiet även innefattar ett polymert öppencelligt skum, k ä n n e t e c k n a d a v att det vätskelagrande partiet (4) även innehåller ett superabsorberande material i form av en filmbildande polymer alternativt i form av ett superabsorberande skum, vilken/vilket trängt in i det vätskelagrande partiets porsystem, och att andelen superabsorberande material i det vätskelagrande partiets (4) z-riktning gradvis ökar från den del av det vätskelagrande partiet som är beläget närmast det vätskemottagande partiet (3) till den del av det vätskelagrande partiet som är beläget längst från det vätskemottagande partiet.

2. Absorberande struktur enligt krav l, k ä n n e te c k n a d a v att den del av det vätskelagrande partiet (4) som i den absorberande strukturens z-riktning är beläget längst från det vätskemottagande partiet (3) enbart utgörs av det superabsorberande materialet.

3. Absorberande struktur enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att det superabsorberande materialet är polyakrylatbaserat.

4. Absorberande struktur enligt,något av föregående krav k ä n n e t e c k n a d a v att det superabsorberande materialet är cellulosa- eller stärkelsebaserat.

5. Absorberande struktur enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att den komprimerade skumstrukturen utgörs av en regenererad cellulosastruktur. 6. Absorberande struktur enligt patentkrav 5, Uf! lO 15 20 25 515 689 /I

6. Absorberande struktur enligt patentkrav 5, i, Iv-“fia-fi ...J 4... f- f* ° " fl" d” uk uten *vett innefattar -- ..,.....A,. ,.,.11..i..,.-.. a i. . . i» u u u v ut» ueii ïCgCñCiui-auc uuiiuiuiaaoixuiii u .JL A J _

7. nbsoiuer- nu struktur enligt något av föregående krav, k ä n n e te c k n a d a v att skumstrukturen i det vätskemottagande partiet (3) i torrt tillstånd är mer komprimerat än skumstrukturen i det vätskelagrande partiet (4) i torrt tillstånd.

8. Metod att framställa en absorberande porös struktur i ett absorberande alster såsom blöja, blöjbyxa, inkontinensskydd, binda, förband, bäddunderlägg etc kännetecknad av att man formar ett skummaterial, vilket komprimeras och därefter torkas, varefter en monomerlösning av superabsorberande material appliceras till den ena av skummaterialets i z-riktning sett två motstående sidor, varvid den del av det komprimerade skurnmet som väts av monomerlösningen expanderar, varefter monomerlösningen polymeriseras och tvärbinds och skumstrukturen torkas.

9. Absorberande alster såsom ett inkontinensskydd, blöja, blöjbyxa, binda, eller liknande och av de slag som innefattar ett vätskegenomsläppligt ytskikt, ett vätsketätt bottenskikt och en däremellan anbragd absorberande struktur, k ä n n e t e c k n a d a v att den innehåller en absorberande struktur enligt något eller några av patentkraven 1-7.