SK281118B6 - Absorpčný polymérny materiál - Google Patents

Abstract

Absorpčný polymérny materiál tvoriaci hydrogél obsahuje agregáty častíc vo vode nerozpustného absorpčného polyméru tvoriaceho hydrogél, chemicky viazaných do medzičasticovo zosietenej makroštruktúry medzičasticovo zosieťovacím činidlom zreagovaným s časticami v množstve od 0,01 do 30 hmotnostných dielov na 100 hmotnostných dielov častíc, na vytvorenie zosieťovacích väzieb medzi časticami v agregátoch, pričom výsledné časticové makroštruktúry majú hmotnostne strednú veľkosť najmenej o 50 % väčšiu, ako je hmotnostne stredná veľkosť častíc polyméru.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka časticových absorpčných polymémych materiálov. Takéto polyméme materiály sú tie, ktoré pri kontaktovaní tekutín (t. j. kvapalín) ako je voda alebo telesné výlučky napučiavajú a nasávajú takéto tekutiny. Tieto polyméme materiály sú obzvlášť užitočné samotné alebo vo forme absorpčných členov, ako sú štruktúry z vláknových textílií, ktoré môžu byť včlenené do absorpčných výrobkov, ako sú plienky, inkontinenčné vložky pre dospelých, menštruačné vložky a pod.

Doterajší stav techniky

Časticové absorpčné polyméme materiály sú schopné absorbovať veľké množstvo kvapalín, ako je voda alebo telesné výlučky a sú ďalej schopné zadržovať takéto absorbované tekutiny pri pôsobení mierneho tlaku. Tieto absorpčné charakteristické vlastnosti takýchto polymémych materiálov ich robí obzvlášť vhodné na včleňovanie do absorpčných výrobkov, ako sú plienky. Napríklad americký patentový spis č. 3 699 103 a americký patentový spis č. 3 670 731 opisujú obidva časticovo absorpčné polyméme materiály (tiež označované ako hydrogélové, hydrokoloidné alebo superabsorpčné materiály) v absorpčných výrobkoch.

Obvyklé časticové absorpčné polyméme materiály však majú obmedzenie v tom, že ich rýchlosť prijímania tekutiny je omnoho pomalšia ako u bežných vláknových textílií vzhľadom na malý pomeru povrchovej plochy ku hmotnosti častíc tvoriacich polymémy materiál. Pomer povrchovej plochy ku hmotnosti častíc časticového absorpčného polymémeho materiálu je dôležitý, pretože môže ovládať celkovú rýchlosť prijímania tekutiny sypkým polymémym materiálom. Pomer povrchovej plochy ku hmotnosti a teda i rýchlosť prijímania tekutiny môže byť podstatne zvýšená zmenšením priemernej hmotnosti veľkosti častíc v sypkom polymémom materiáli. Keď však tieto malé alebo jemné častice napučiavajú v styku s kvapalinami, majú častice, ak sú včlenené do vláknovej textílie, sklon byť ľahko vtlačované do medzivláknové kapiláry textílie. Napučané alebo čiastočne napučané jemné častice môžu tiež tvoriť masu zrazeného gélu, udržovanú spolu silami povrchového napätia tekutiny a vytvárajú tak gélovú bariéru. V každom prípade je odolnosť voči prietoku tekutiny štruktúrou zvýšená, ak sú prietokové kanály zablokované vo vnútri vláknovej textílie alebo v gélovej mase, čo má za následok výrazný pokles priepustnosti. Tento jav sa obvykle označuje ako „gélové blokovanie“.

Jeden pokus prelomiť tento kompromis medzi rýchlosťou prijímania tekutiny a gélovým blokovaním bolo aglomerovanie prostredníctvom vody veľkého množstva malých častíc k väčším Jadrovým“ časticiam. Takéto vodné aglomeračné postupy sú opísané v Japonskom patentovom vykladacom spise SHO 61/1986/-101 586. I keď vodná aglomerácia častíc má za následok mierny vzrast rýchlosti prijímania tekutiny vzhľadom na zvýšený pomer povrchovej plochy ku hmotnosti väčších častíc, vodou aglomerované častice sa rozpoja pri kontakte a/alebo napučiavaní vodným roztokom. To má za následok koncentráciu napučaných alebo čiastočne napučaných voľných jemných častíc, ktoré budú prispievať ku zvýšenému efektu gélového blokovania prostredníctvom opísaného mechanizmu.

Iný pokus o riešenie problému bolo povrchovo upravovať jednotlivé častice. Jedným konkrétnym postupom povrchovej úpravy je povrchové zosietenie jednotlivých čas tíc, takže každá jednotlivá častica má vyššiu zosieťovaciu hustotu medzi polymémymi reťazcami na povrchu častíc alebo v jeho blízkosti. Takéto povrchové zosieťovacie postupy sú opísané v patentovom spise USA č. 4 666 983 a patentovom spise USA č. 4 734 478. Povrchové zosietenie častíc má za následok mierne zníženie jednej formy vyššie uvedeného gélového blokovania tým, že sa zníži sklon jednotlivých častíc zrážať sa do nepriepustnej gélovej masy počas napučiavania. Rýchlosť prijímania tekutiny časticami však nie je zvýšená, pretože pomer povrchovej plochy ku hmote častíc zostáva relatívne konštantná.

Vynález si preto kladie za úlohu hľadať riešenie vyššie uvedených problémov vytvorením zdokonalených časticových absorpčných polymémych materiálov, ktoré by mali vysokú rýchlosť prijímania tekutiny s minimálnymi javmi gélového blokovania.

Podstata vynálezu

Uvedený cieľ sa dosiahne absorpčným polymémym materiálom, tvoriacim hydrogél, ktorého podstatou je, že obsahuje agregáty častíc vo vode nerozpustného absorpčného polyméru tvoriaceho hydrogél chemicky viazaných do medzičasticovo zosietenej makroštmktúry medzičasticovo zosieťovacím činidlom zreagovaným s časticami v množstve od 0,01 do 30 hmotnostných dielov na sto hmotnostných dielov častíc, na vytvorenie zosieťovacích väzieb medzi časticami v agregátoch, pričom výsledné časticové makroštmktúry majú hmotnostné strednú veľkosť najmenej o 50 % väčšiu, ako je hmotnostné stredná veľkosť častíc polyméru.

Výhodne majú medzičasticovo zosietené časticové makroštmktúry hmotnostné strednú veľkosť najmenej o 100 % väčšiu, ako je hmotnostné stredná veľkosť častíc polyméru, chemicky viazaných do medzičasticovo zosietených makroštruktúr.

Podľa ďalšieho znaku vynálezu majú častice polyméru, chemicky viazané do medzičasticovo zosietených makroštruktúr, hmotnostné strednú veľkosť menšiu ako 180 um.

Keď sa zvýši priemerná hmotnostná veľkosť častíc polymémeho materiálu nad priemernú hmotnostnú veľkosť častíc polyméru v uvedenom rozsahu, vytvorí sa dostatočný počet medzičasticovo zosietených agregátov, takže výsledný polymémy materiál má zlepšené vlastnosti. Medzičasticovo zosietené agregáty majú zlepšenú štrukturálnu celistvosť (t. j. agregát zostáva nedotknutý, keď je napučaný a má relatívne vysokú pevnosť v tlaku), zvýšenú rýchlosť získavania a minimálne gélové blokovanie.

Keď sú kontaktované s kvapalinou, budú medzičasticovo zosietené agregáty napučiavať spravidla izotropné (t.j. budú napučiavať rovnako vo všetkých rozmeroch), a to i pod miernymi vymedzovacimi tlakmi, a budú absorbovať takéto kvapaliny. Izotropné napučiavanie medzičasticovo zosietených agregátov sa dosahuje preto, že medzičasticovo zosietené agregáty si udržujú svoj vzájomný štrukturálny i priestorový vzhľad prekurzorových častíc, i keď sú napučané (t. j. agregáty udržujú svoju celistvosť ako za sucha, tak i v napučanom stave). Prekurzorové častice, ktorých chemickým vzájomným viazaním sú vytvorené medzičasticovo zosietené agregáty, sa tak nebudú rozpojovať pri kontakte s kvapalinami alebo pri napučiavaní (takže medzičasticovo zosietené agregáty sú stabilné voči tekutinám), takže gélové blokovanie je minimalizované. Ďalej majú medzičasticovo zosietené agregáty relatívne vysokú rýchlosť prijímania tekutiny, čím sa získavajú rýchle prijímajúce polyméme materiály vzhľadom na vysoký pomer po

SK 281118 Β6 vrchovej plochy ku hmote medzičasticovo zosietených agregátov. Medzičasticovo zosietené agregáty podľa vynálezu tak vytvárajú polymémy materiál schopný rýchle absorbovať kvapaliny pri minimalizovaní javov gélového blokovania.

Vynález umožňuje vytvoriť absorpčný polymémy materiál obsahujúci medzičasticovo zosietené agregáty (makroštruktúry) vytvorené z prekurzorových častíc majúcich relatívne malú veľkosť častíc (t. j. jemné prekurzorové častice). Použitím jemných prekurzorových častíc na vytvorenie medzičasticovo zosietených agregátov je pomer povrchovej plochy ku hmotnosti agregátov zvýšený nad pomer povrchovej plochy ku hmote prekurzorových častíc majúcich rovnakú veľkosť častíc, takže výsledný polymérny materiál, zahrnujúci takéto medzičasticovo zosietené agregáty (makroštruktúry), má obzvlášť vysokú rýchlosť prijímania tekutín (rýchlosť napučiavania) pri súčasnom minimalizovaní ich vlastností gélového blokovania tým, že sa odstránia voľné jemné častice z napučaných alebo čiastočne napučaných polymémych materiálov. Tieto medzičasticovo zosietené agregáty prinášajú účinnú cestu na zníženie obsahu jemných častíc v suchom sypkom polymémom materiáli, čo zlepšuje manipuláciu a vlastnosti takýchto polymémych materiálov z hľadiska ich chovania.

Vynález sa ďalej týka absorpčných výrobkov, absorpčných členov a absorpčných predmetov zahrnujúcich polyméme materiály podľa vynálezu, obsahujúce medzičasticovo zosietené agregáty. Správanie takýchto produktov sa vyznačuje tým, že takéto polyméme materiály majú vysokú rýchlosť prijímania tekutiny s minimálnym gélovým blokovaním. Ďalej napomáha väčšia veľkosť medzičasticovo zosietených agregátov v otváraní kapilárnych kanálov vláknových rún a textílií, zahrnujúcich takéto polyméme materiály. Konečne medzičasticovo zosietené agregáty minimalizujú migráciu napučaných alebo suchých častíc absorpčnými Štruktúrami v dôsledku ich štrukturálnej celistvosti (t.j. jemné častice zostávajú spolu spojené).

Podľa ďalšieho znaku vynálezu má polymér karboxylovej skupiny a uvedené medzičasticovo zosicťovacie činidlo najmenej dve funkčné skupiny na molekule, schopné reagovať s uvedenými karboxylovými skupinami.

Výhodne je polymér zvolený zo skupiny pozostávajúcej z hydrolyzovaného očkovaného kopolyméru škrobu a akrylonitrilu; čiastočne neutralizovaného očkovaného kopolyméru škrobu a akrylonitrilu; očkovaného kopolyméru škrobu a kyseliny akrylovej; čiastočne neutralizovaného očkovaného kopolyméru škrobu a kyseliny akrylovej; zmydelnených kopolymérov vinylacetátu a esteru kyseliny akrylovej; hydrolyzovaných kopolymérov akrylonitrilu alebo akrylamidu; ľahko zosietených produktov ktoréhokoľvek z predchádzajúcich kopolymérov; čiastočne neutralizovanej kyseliny polyakrylovej; a ľahko zosietených produktov čiastočne neutralizovanej kyseliny polyakrylovej.

Podľa ďalšieho znaku vynálezu je medzičasticovo zosieťovacie činidlo zvolené zo skupiny pozostávajúcej zo zlúčenín viacmocných alkoholov, polyglycidyléterových zlúčenín, polyfimkčných aziridínových zlúčenín, polyfúnkčných amínových zlúčenín a polyfúnkčných izokyanátových zlúčenín.

Polymér podľa výhodného uskutočnenia vynálezu pozostáva v podstate z ľahko zosietených produktov čiastočne neutralizovanej kyseliny polyakrylovej.

Medzičasticovo zosieťovacie činidlo je podľa výhodného uskutočnenia vynálezu zvolené zo skupiny pozostávajúcej z glycerolu, trimetylolpropánu, etylénglykolu, 1,2propándiolu a 1,3-propándiolu.

Podľa ďalšieho znaku vynálezu sú okrem medzičasti cového zosietenia častice polyméru tiež povrchovo zosietené. Častice polyméru sú podľa ďalšieho znaku vynálezu suché.

Výhodne je od 0,5 do 10 hmotnostných dielov medzičasticovo zosieťovacieho činidla na 100 hmotnostných dielov častíc polyméru zmiešané s od 1 do 20 hmotnostnými dielmi vody, hydrofllného organického rozpúšťadla alebo ich zmesí, na 100 hmotnostných dielov častíc polyméru. Medzičasticovo zosieťovacie činidlo je v tomto prípade výhodne glycerol a hydrofilné organické rozpúšťadlo je zvolené zo skupiny pozostávajúcej z metanolu, etanolu, izopropanolu a ich zmesí.

Vynález teda prináša absorpčný polymémy materiál s vysokou rýchlosťou prijímania kvapaliny a súčasne s minimálnym gélovým blokovaním. Materiál sa vyznačuje odolnosťou agregátu proti rozpojovaniu s použitím, t.j. pri kontakte s kvapalinami, pri napučiavaní a pri vyvíjaní menších tlakov. Rozpojovanie jemných častíc pri kontakte s kvapalinami alebo pri napučiavaní je minimálne.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie vysvetlený v nasledujúcom opise na príkladoch uskutočnenia s odvolaním sa na pripojené výkresy, v ktorých znázorňuje obr. 1 pôdorysný pohľad na vyhotovenie plienky na jedno použitie podľa vynálezu, kde prevažná časť horného plošného útvaru (listu) bola odstránená kvôli jasnejšiemu znázorneniu pod ňou ležiaceho absorpčného jadra (vyhotovenie absorpčného člena podľa vynálezu) plienky, obr. 2 pozdĺžny rez len absorpčným jadrom plienky na jedno použitie rovinou 2-2 z obr. 1, obr. 3 priečny rez len absorpčným jadrom plienky na jedno použitie rovinou 3-3 z obr. 1, obr. 4 perspektívny pohľad nar absorpčný člen podľa vynálezu použitý v absorpčnom jadre v plienke na jedno použitie znázornený na obr. 1, obr. 5zväčšený priečny rez časťou vrstveného absorpčného člena (laminátu) podľa vynálezu, obr. 6 perspektívny pohľad na alternatívne vyhotovenie dvojvrstvového absorpčného člena podľa vynálezu, obr. 7 rez dvojvrstvovým absorpčným členom z obr. 6, vedený rovinou 7-7 z obr. 6, obr. 8 pôdorysný pohľad na ďalšie alternatívne vyhotovenie absorpčného člena podľa vynálezu, obr. 9 perspektívny pohľad na iné alternatívne vyhotovenie absorpčného člena podľa vynálezu, obr. 10 perspektívny pohľad, s čiastočným odrezaním, na vyhotovenie plienky na jedno použitie podľa vynálezu obsahujúce absorpčný člen znázornený na obr. 9, obr. 11 pôdorysný pohľad na časť absorpčného člena podľa vynálezu znázorňujúci výhodný tvar pre prijímaciu oblasť, obr. 12 mikrofotografia s približne 30-násobným zväčšením, ukazujúca absorpčný polymémy materiál podľa vynálezu vytvorený v súlade s príkladom 6 opisu, obr. 13 mikrofotografia s približne 60-násobným zväčšením, ukazujúca medzičasticovo zosictený agregát podľa vynálezu zvolený zo vzorky znázornenej na obr. 12, obr. 14 mikrofotografia s približne 40-násobným zväčšením, ukazujúca absorpčný polymémy materiál podľa vynálezu, vytvorený podľa príkladu z obr. 1 v opise, pričom hmotnostné stredná hmotnosť veľkosti prekurzorových častíc je okolo 84 pm, obr. 15 mikrofotografia s približne 110-násobným zväčšením, ukazujúca medzičasticovo zosietený agregát podľa vynálezu zvolený zo vzorky znázornenej na obr. 14, obr. 16 perspektívny pohľad na absorpčný výrobok obsahujúci nosiče a medzičasticovo zosietený polymémy materiál podľa vynálezu pripojený k nosiču, obr. 17 pôdorysný pohľad na vyhotovenie menštruačnej vložky podľa vynálezu, s čiastočným odrezaním vrstiev, obr. 18 bočný pohľad na zaria denie na meranie gólového expanzného tlaku absorpčných polymémych materiálov, obr. 18a je bočný pohľad na plošinu na uloženie stolíka zariadenia z obr. 18, obr. 18b pohľad zhora na plošinu na uloženie stolíka zariadenia z obr. 18, obr. 18c je pohľad zhora na konzolu na nastavenie vzorky zo zariadenia z obr. 18, obr. 18d pohľad zhora na držiak vzorky zariadenia z obr. 18, obr. 18e pohľad zo strany na držiak vzorky zariadenia z obr. 18, obr. 18f pohľad zo strany na stláčaciu botku zariadenia z obr. 18 a obr. 18g pohľad zhora na stláčaciu botku zariadenia z obr. 18.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Absorpčné polyméme materiály podľa vynálezu sú materiály schopné pohlcovať veľké množstvo tekutín (t.j. kvapalín), ako je voda a/alebo telesné výlučky (napríklad moč alebo menštruačný krvný výtok) a ktoré sú schopné zadržovať takéto tekutiny pri miernom tlaku. V typickom prípade budú absorpčné polyméme materiály podľa vynálezu napučiavať a budú rýchle absorbovať tekutiny s malým alebo vôbec žiadnym výskytom gélového blokovania.

Ako je znázornené na obr. 12 a 14, sú polyméme materiály podľa vynálezu v časticovej forme. Pojem „časticová“ je tu myslený vo význame, že prvky tvoriace polymémy materiál sú vo forme samostatných jednotiek, predstavujúcich jednotlivé častice. Častice môžu byť tvorené granulami, práškovitými látkami, guľôčkami, vločkami, vláknami, zhlukmi a pod. Častice tak môžu mať akýkoľvek tvar ako kubický, tyčinkovitý, mohouholníkovitý, guľovitý, zaoblený, hranatý, nepravidelný, s nepravidelnými tvarmi náhodnej veľkosti (napríklad práškovité produkty mletia alebo tvary majúce pomer najväčšieho rozmeru k najmenšiemu ako je ihlovitý, vločkovitý alebo vláknitý tvar a pod.). Ako je znázornené na obr. 12 a 14, sú častice tvorené výhodne nepravidelnými medzičasticovo zosietenými agregátmi (makroštruktúra) náhodných veľkostí.

Polyméme materiály podľa vynálezu sú tu označované ako obsahujúce „častice“. Je však treba poznamenať, že pojem častice znamená makroštruktúra vo forme agregátov. Pojem „agregát“ je tu používaný vo význame jedinej „častice“ tvorenej z dvoch alebo viacerých predtým nezávislých častíc (t.j. „prekurzorových častíc“) navzájom spolu spojených. I keď je relatívne ľahké pre odborníkov v odbore určiť, ktoré častice polymémeho materiálu sú agregáty, konkrétny postup na identifikovanie takýchto agregátov je ďalej definovaný v úseku o skúšobných metódach. V celom opise je tak pojem „častice“ používaný vo význame výslednej jednotky vytvárajúcej polymémy materiál, obsahujúci agregáty, zatiaľ čo pojem „prekurzorové častice“ sa vzťahuje na počiatočné jednotky použité na vytváranie výsledných agregátov (častíc vo forme makroštruktúr) polymémeho materiálu. Častice, ktoré sú tvorené jedinou prekurzorovou časticou budú konkrétne označované ako neagregátové častice.

I keď častice a prekurzorové častice môžu mať veľkosť líšiacu sa v širokom rozpätí, sú výhodné určité rozdelenia veľkosti častíc. Pre účely vynálezu je veľkosť častíc definovaná ako rozmer častice alebo prekurzorovej častice určenej sieťovou rozmerovou analýzou. Tak napríklad častica, ktorá je zadržovaná na normovom # 30 site so 600 mikrometrovými otvormi považovaná za časticu majúcu veľkosť častice väčšej ako 600 pm, častica, ktorá prejde # 30 sitom so 600 mikrometrovými otvormi a je zadržovaná na normovom # 35 site s 500 mikrometrovými otvormi je považovaná za časticu majúcu veľkosť častice medzi 500 a 600 pm, a častica, ktorá prejde # 35 sitom s 500 mikromet rovými otvormi je považovaná za Časticu majúcu veľkosť menšiu ako 500 pm. Vo výhodných vyhotoveniach vynálezu budú častice spravidla vo veľkostnom rozpätí od 1 pm do okolo 2000 pm v priemere alebo v priereze a výhodne budú mať častice časticovú veľkosť od okolo 20 pm do okolo 1000 pm.

Ďalej je pre účely vynálezu dôležitá hmotnostne stredná veľkosť častíc (agregátov) alebo prekurzorových častíc na určovanie charakteristických vlastností a znakov polymérneho materiálu. Priemerná hmotnostná veľkosť častíc danej vzorky častíc (agregátov) alebo prekurzorových častíc je definovaná ako veľkosť častice, ktorá je hmotnostne vážená priemerná veľkosť častice vzorky. Spôsob určovania priemernej hmotnostnej veľkosti častíc je ďalej opísaný v úseku opisujúcom skúšobné metódy. Vo výhodných vyhotoveniach vynálezu je priemerná hmotnostná veľkosť častíc od okolo 100 pm do kolo 1500 pm a výhodnejšie od okolo 200 pm do okolo 1000 pm.

Polyméme materiály podľa vynálezu sú tvorené materiálmi schopnými absorbovať veľké množstvo kvapalín. Takéto polyméry sú obvykle označované ako hydrogélové, hydrokoloidné alebo superabsorpčné materiály. Polyméme materiály výhodne obsahujú častice v podstate vo vode nerozpustného, absorpčného polymémeho materiálu tvoriaceho hydrogél. Polyméry, použiteľné pre častice polymémych materiálov, sa môžu líšiť v širokých medziach. Konkrétne polyméry, výhodné podľa vynálezu, budú rozobrané ďalej s ohľadom na polyméme materiály tvoriace prekurzorové častice.

Časticovo absorpčné polyméme materiály podľa vynálezu obsahujú medzičasticovo zosietené agregáty. Medzičasticovo zosietené agregáty sú agregátové častice vytvorené spojením dvoch alebo viacerých predtým nezávislých prekurzorových častíc. Prekurzorové častice sú navzájom spojované medzičasticovo zosieťovacími činidlami, ktoré boli na ne nanesené, a vystavené podmienkam, pri súčasnom udržovaní fyzického združenia prekurzorových častíc, ktoré sú dostatočné na reagovanie medzičasticovo zosieťovacieho činidla s polymémym materiálom prekurzorových častíc na vytváranie zosieťovacích väzieb medzi prekurzorovými časticami, ktoré tvoria agregát. Obr. 13 a 15 ukazujú mikrofotografie medzičasticovo zosietených agregátov podľa vynálezu.

Prekurzorové častice tvoria spolu medzičasticovo zosietené agregáty podľa vynálezu. Prekurzorové častice sú tvorené v podstate vo vode nerozpustným absorpčným polymérom tvoriacim hydrogél. Príklady polymérov vhodných tu na použitie ako prekurzorové častice (a tak ako častíc alebo agregátov výsledného polymémeho materiálu) zahrnujú tie, ktoré sú pripravené z polymerovateľných nenasýtených monomérov obsahujúcich kyseliny. Takéto monoméry tak zahŕňajú olefinicky nenasýtené kyseliny a anhydridy, ktoré obsahujú najmenej jednu olefinovú dvojitú väzbu uhlíka s uhlíkom. Konkrétnejšie môžu byť tieto monoméry zvolené z olefinicky nenasýtených karboxylových kyselín a anhydridov kyselín, olefinicky nenasýtených sulfónových kyselín a ich zmesí.

Niektoré nekyselinové monoméry môžu byť použité na prípravu tu uvažovaných prekurzorových častíc. Takéto nekyselinové monoméry môžu zahrnovať napríklad vo vode rozpustné alebo vo vode nerozpustné estery monomérov obsahujúcich kyseliny, ako i monoméry, ktoré vôbec neobsahujú karboxylové skupiny alebo skupiny sulfónových kyselín. Do úvahy pripadajúce nekyselinové monoméry tak môžu zahrnovať monoméry obsahujúce nasledujúce typy funkčných skupín; estery kyseliny karbónovej alebo kyseliny sulfónovej, hydroxylové skupiny, amidové skupiny, a mínové skupiny, nitrilové skupiny a skupiny kvartémych amóniových solí. Tieto nekyselinové monoméry sú dobre známe materiály a sú podrobnejšie opísané napríklad v patentovom spise USA č. 4 076 663 a v patentovom spise USA č. 4 062 817, na ktoré sa tu odvolávame.

Monoméry vo forme olefinicky nenasýtených karboxylových kyselín a anhydridov karboxylových kyselín zahrnujú akiylové kyseliny, predstavované samotnou kyselinou akrylovou, kyselinou metakrylovou, kyselinou etakrylovou, kyselinou a-chlórakrylovou, α-kyanoakrylovou kyselinou, kyselinou β-metalakrylovou (kyselina krotónová), α-fenylakrylovou kyselinou, kyselinou β-akryloxypropionovou, kyselinou sorbovou, kyselinou a-chlórosorbovou, kyselinou angelikovou, kyselinou škoricovou, kyselinou p-chlórškoricovou, kyselinou β-sterylakrylovou, kyselinou itakonovou, kyselinou citrakonovou, kyselinou mezakonovou, kyselinou glutakonovou, kyselinou akonitovou, kyselinou maleínovou, kyselinou furmárovou, trikarboxyetylénom a anhydridom kyseliny maleínovej.

Monoméry vo forme olefinicky nenasýtených sulfónových kyselín zahrnujú alifatické alebo aromatické vinylsulfónové kyseliny ako vinylsulfónovú kyselinu, alylsulfónovú kyselinu, vinyltoluénsulfónovú kyselinu a styrénsulfónovú kyselinu, akryl- a metakiylsulfónovú kyselinu ako sulfoetylakrylát, sulfoetylmetakiylát, sulfopropylakrylát,sulfopropylmetakrylát, 2-hydroxy-3-metakryloxypropylsulfónovú kyselinu a 2-akiylamido-2-metylpropánsulfónovú kyselinu.

Výhodné polyméme materiály na použitie podľa vynálezu obsahujú karboxylovú skupinu. Tieto polyméry zahŕňajú hydrolyzovaný štepený kopolymér škrobu a akrylonitrilu, čiastočne neutralizovaný štepený kopolymér škrobu a akiylonitrilu, štepený kopolymér škrobu a kyseliny akrylovej, čiastočne neutralizovaný štepený kopolymér škrobu a kyseliny akrylovej, zmydelnené kopolyméry vinylacetátu a esteru kyseliny akrylovej, hydrolyzované kopolyméry akrylonitrilu a akrylamidu, ľahko zosietené produkty s priečnymi väzbami akýchkoľvek z predchádzajúcich kopolymérov, čiastočne neutralizovanú kyselinu polyakrylovú a ľahko zosietené produkty čiastočne neutralizovanej kyseliny polyakrylovej. Tieto polyméry môžu byť použité buď nezávisle alebo vo forme zmesi dvoch alebo viac monomérov, zlúčenín a pod. Príklady týchto polymémych materiálov sú opísané v patentových spisoch USA č. 3 661 875, 4 076 663,4 093 776,4 666 983 a 4 734 498.

Najvýhodnejšie polyméme materiály na použitie ako prekurzorové častice sú ľahko zosietené produkty čiastočne neutralizovaných kyselín polyakrylových a ich škrobové deriváty. Najvýhodnejšie môžu častice obsahovať od okolo 50 do okolo 95 percent, výhodne okolo 75 percent, neutralizovanej ľahko zosietenej polyakrylovej kyseliny (napríklad polymér akrylátu sodného a kyseliny akrylovej).

Ako je opísané, sú prekurzorové častice výhodne polyméry, ktoré sú ľahko zosietené. Ľahké zosietenie slúži na to, aby urobilo prekurzorové častice v podstate vo vode nerozpustnými a sčasti slúžia na určenie absorpčnej schopnosti a vlastností extrahovateľného polyméru prekurzorových častic a výsledného polymémeho materiálu. Postupy zosietenia polymérov a typické zosieťovacie činidlá sú podrobnejšie opísané v patentovom spise USA č. 4 076 663.

Jednotlivé prekurzorové častice môžu byť tvorené akýmkoľvek bežným spôsobom. Typické a výhodné postupy na výrobu jednotlivých prekurzorových častíc sú opísané v patentovom spise USA Re. 32 649, patentovom spise USA č. 4 666 983 a patentovom spise USA č. 4 625 001, na ktoré sa tu odvolávame.

Výhodné postupy vytvárania prekurzorových častíc sú tie, pri ktorých sa používa polymerizácia vo vodnom roztoku alebo inom roztoku. Ako je opísané vo vyššie uvedenom patentovom spise USA Re. 32 649, polymerizácia vo vodnom roztoku spočíva v použití vodnej reakčnej zmesi na vykonávanie polymerizácie na vytvorenie prekurzorových častíc. Vodná reakčná zmes sa potom vystaví podmienkam polymerácie, ktoré sú dostatočné na to, aby v zmesi vytvorili v podstate vo vode nerozpustný polymémy materiál, ľahko zosietený priečnymi väzbami. Hmota polymémeho materiálu sa potom melie na prášok alebo sa drví na vytváranie jednotlivých prekurzorových častíc hodiacich sa na vytváranie medzičasticovo zosietených agregátov a tu opisovaných polymémych materiálov.

Konkrétnejšie obsahuje polymerizačný spôsob vo vodnom roztoku, prípravu vodnej reakčnej zmesi v ktorej sa má vykonávať polymerizácia na vytváranie požadovaných prekurzorových častíc. Jeden prvok takejto reakčnej zmesi je monomémy materiál obsahujúci kyselinovú skupinu, ktorý bude tvoriť „kostru“ vyrábaných prekurzorových častíc. Reakčná zmes bude spravidla obsahovať okolo 100 hmotnostných dielov monomémeho materiálu. Druhá zložka vodnej reakčnej zmesi obsahuje zosieťovacie činidlo. Zosieťovacie činidlá použiteľné na vytváranie prekurzorových častíc sú podrobnejšie opísané vo vyššie uvedenom patentovom spise USA Re 32 649 a v patentovom spise USA č. 4 666 983 a patentovom spise USA č. 4 625 001. Zosieťovacie činidlo bude spravidla prítomné vo vodnej reakčnej zmesi v množstve od okolo 0,001 molámych percent do okolo 5 molámych percent, vztiahnuté na celkové množstvo mólov monoméru prítomných vo vodnej zmesi (okolo 0,01 až okolo 20 hmotnostných dielov, vztiahnuté; na 100 hmotnostných dielov monomémeho materiálu). Voliteľná zložka vodnej reakčnej zmesi obsahuje iniciátor s voľným radikálom zahrnujúcim napríklad peroxozlúčeniny ako persíran sodný, draselný a amónny, kaprylylperoxid,. benzoylperoxid, peroxid vodíka, hydroperoxidy kuménu, terciámy butyldiperftalát, terciámy butylperbenzoan, peracetát sodný, peruhličitan sodný a pod. Iné voliteľné zložky vodnej reakčnej zmesi obsahujú rôzne nekyselinové komonoméme materiály zahrnujúce esteiy podstatných monomérov obsahujúcich nenasýtenú kyselinovú funkčnú skupinu alebo iné komonoméry neobsahujúce vôbec žiadne funkčné skupiny karboxylovej alebo sulfónovej kyseliny.

Vodná reakčná zmes sa podrobí polymerizačným podmienkam, ktoré sú dostatočné na to, aby vytvorili v zmesi v podstate vo vode nerozpustné absorpčné polyméme materiály tvoriace hydrogél. Podmienky polymerizácie sú tiež podrobnejšie rozobrané v troch uvedených patentových spisoch. Takéto polymerizačné podmienky spravidla spočívajú v ohrievaní (tepelné aktivačné postupy) na polymerizačnú teplotu od okolo 0 °C do okolo 40 “C. Polymerizačné podmienky pri ktorých sa vodná reakčná zmes udržuje, môžu tiež zahrnovať napríklad vystavenie reakčnej zmesi alebo jej častí akejkoľvek obvyklej forme ožiarenia aktivujúceho polymerizáciu. Rádioaktívne, elektrónové, ultrafialové alebo elektromagnetické žiarenia sú alternatívnymi obvyklými polymerizačnými postupmi.

Kyselinové funkčné skupiny polymémych materiálov, vytvorených vo vodnej reakčnej zmesi, sú tiež výhodne neutralizované. Neutralizácia môže byť vykonaná akýmkoľvek vhodným spôsobom, ktorý má za následok, že najmenej okolo 25 molánych percent a výhodnejšie najmenej okolo 50 molámych percent celkového množstva monoméru použitého na vytvorenie polymémeho materiálu sú monoméry obsahujúce kyselinovú skupinu, ktoré sú neutralizované katiónom tvoriacim soľ. Takéto katióny tvoriace soľ zahrnujú napríklad alkalické kovy, amoniak, substituo5

SK 281118 Β6 vaný amoniak a amíny, ako je podrobnejšie rozobrané vo vyššie citovanom patentovom spise USARe 32 649.

I keď je výhodné, aby prekurzorové častice boli vyrábané použitím polymerizačného procesu vo vodnom roztoku, je tiež možné vykonávať polymerizačné postupy používajúce viacfázové polymerizačné metódy ako inverznú polymerizáciu v emulzii alebo inverznú polymerizáciu v suspenzii. Pri inverznej polymerizácii v emulzii alebo inverznej polymerizácii v suspenzii je vodná reakčná zmes, opísaná vyššie, suspendovaná vo forme drobných kvapôčok v matrici inertného organického rozpúšťadla, miešateľného s vodou, ako je cyklohexán. Výsledné prekurzorové častice majú spravidla guľový tvar. Inverzná polymerizácia v suspenzii je podrobnejšie opísaná v patentových spisoch USA č. 4 340 706, 4 506 052 a 4 735 987, na ktoré sa tu odvolávame.

Vo výhodných uskutočneniach vynálezu sú prekurzorové častice použité na vytváranie medzičasticovo zosietených agregátov v podstate suché. Pojem „v podstate suché“, ktorý je tu používaný, označuje, že prekurzorové častice majú kvapalný obsah, v typickom prípade vodu alebo iný roztok, menej ako okolo 50 hmotnostných %, výhodne menej ako okolo 20 hmotnostných percent a najvýhodnejšie menej ako okolo 10 hmotnostných percent do okolo 5 hmotnostných percent, vztiahnuté na hmotnosť prekurzorových častíc. Jednotlivé prekurzorové častice môžu byť zbavované vody akoukoľvek bežnou metódou, ako je sušenie. Alternatívne, keď sú prekurzorové častice tvorené s použitím vodnej reakčnej zmesi, môže byť voda odstránená z reakčnej zmesi azeotropnou destiláciou. Vodná reakčná zmes obsahujúca polymér môže byť tiež spracovávaná odvodňovacím rozpúšťadlom, ako je metanol. Odvodnená masa polymémeho materiálu môže byť potom drvená alebo mletá na prášok za vytvorenia v podstate suchých prekurzorových častíc v podstate nerozpustného absorpčného polymémeho materiálu tvoriaceho hydrogél.

Výhodné prekurzorové častice podľa vynálezu sú tie, ktoré sa vyznačujú vysokou absorpčnou schopnosťou, takže výsledný polymémy materiál vytvorený z takýchto prekurzorových častíc má tiež vysokú absorpčnú schopnosť. Absorpčná schopnosť sa vzťahuje na schopnosť daného polymémeho materiálu pohlcovať kvapaliny, s ktorými prichádza do styku. Absorpčná schopnosť sa môže významne vychyľovať s povahou absorbovanej kvapaliny a so spôsobom, akým kvapalina kontaktuje polymémy materiál. Na účely vynálezu je absorpčná schopnosť definovaná v podmienkach množstva syntetického moču (definované nižšie) absorbovanej ktorýmkoľvek daným polymémym materiálom v gramoch syntetického moču na gram polymémeho materiálu pri postupe ďalej definovanom v odseku o skúšobných metódach. Výhodné prekurzorové častice podľa vynálezu sú tie, ktoré majú absorpčnú schopnosť najmenej okolo 20 g, výhodnejšie najmenej okolo 25 g syntetického moču na gram polymémeho materiálu. V typickom prípade tu majú polyméme materiály absorpčnú schopnosť od okolo 40 do okolo 70 g syntetického moču na gram polymémeho materiálu. Prekurzorové častice majúce túto relatívne vysokú absorpčnú schopnosť sú obzvlášť užitočné v absorpčných členoch a v absorpčných predmetoch, pretože výsledné medzičasticovo zosietené agregáty vytvorené z takýchto prekurzorových častíc môžu zadržovať požadované vysoké množstvá vylučovaných telesných výlučkov ako napr. moču.

Jednotlivé prekurzorové častice môžu byť voliteľne povrchovo upravované. Napríklad patentový spis USA opisuje povrchovú úpravu polymémych častíc polykvartémym amínom. Ak sú povrchovo upravené, sú prekurzorové čas tice výhodne povrchovo zosietené, ako je opísané v patentovom spise USA č. 4 666 983 a v patentovom spise USA č. 4 734 478, na ktoré sa tu odvolávame. Ako je opísané v patentovom spise USA č. 4 666 983, jednotlivé prekurzorové častice môžu byť povrchovo zosietené aplikovaním povrchovo zosieťovacieho činidla na prekurzorové častice a reagovaním povrchovo zosieťovacieho činidla s polymérnym materiálom na povrchu častíc.

I keď všetky prekurzorové častice daného medzičasticovo zosieteného agregátu alebo výsledného polymémeho materiálu sú výhodne vytvorené z rovnakého polymémeho materiálu s rovnakými vlastnosťami, nemusí tomu tak vždy byť. Napríklad môžu niektoré prekurzorové častice obsahovať polymér na báze očkovaného kopolyméru škrobu a kyseliny akrylovej, zatiaľ čo druhé prekurzorové častice môžu obsahovať polymér na báze ľahko zosietených produktov čiastočne neutralizovanej kyseliny polyakrylovej. Ďalej sa môžu prekurzorové častice konkrétneho medzičasticovo zosieteného agregátu alebo vo výslednom polymémom materiáli líšiť v tvare, absorpčnou schopnosťou alebo v akýchkoľvek iných vlastnostiach prekurzorových častíc. Vo výhodnom uskutočnení vynálezu prekurzorové častice obsahujú polymér pozostávajúci v podstate z ľahko zosietených produktov čiastočne neutralizovanej kyseliny polyakrylovej, pričom každá častica má podobné vlastnosti.

Prekurzorové častice môžu byť tvorené granulami, práškovými látkami, guľôčkami, vločkami, vláknami, zhlukmi a pod. Prekurzorové častice tak môžu mať akýkoľvek požadovaný tvar ako kubický, tyčinkový, mnohostenový, guľatý, zaoblený, hranatý, nepravidelný, nepravidelné tvary s náhodnými veľkosťami (t.j. práškové produkty mletia) alebo tvary ako sú ihlicovité, vločkovité alebo vláknité tvary. Výhodne, ako ukazujú obr. 12 až 15, sú prekurzorové častice v jemne rozpojenej práškovej forme nepravidelne tvarovaných práškových granúl alebo vločiek náhodnej veľkosti.

Prekurzorové častice môžu tiež mať veľkosť líšiacu sa v širokom rozpätí. Výhodne budú mať prekurzorové častice veľkosť v rozpätí od okolo 1 pm do okolo 2000 pm v priemere alebo reze. Ešte výhodnejšie budú mať prekurzorové častice veľkosť častíc v rozpätí od okolo 20 pm do okolo 1500 pm a výhodnejšie od okolo 50 pm do okolo 1000 pm. Vo výhodnom uskutočnení vynálezu majú prekurzorové častice výhodne priemernú hmotnostnú veľkosť častíc menšiu ako okolo 1000 pm, výhodnejšie menšiu ako okolo 600 pm a najvýhodnejšiu menšiu ako 500 pm.

Medzičasticovo zosietené agregáty podľa vynálezu tiež obsahujú medzičasticovo zosieťovacie činidlo. Medzičasticovo zosieťovacie činidlo sa nanáša na prekurzorové častice a nechá sa reagovať s polymémym materiálom prekurzorových častíc, zatiaľ čo sa udržuje fyzické vzájomné združenie medzi prekurzorovými časticami. Táto reakcia tvorí zosieťovacie väzby medzi prekurzorovými časticami. Zosieťovacie väzby sú tak svojou povahou medzičasticové (t. j. medzi rôznymi prekurzorovými časticami). Bez toho, že by sme chceli byť viazaní teóriou alebo obmedzovali vynález, predpokladá sa, že reakcia medzičasticovo zosieťovacieho činidla s polymérom tvorí zosieťovacie väzby medzi polymérovými reťazcami rôznych prekurzorových častíc (t. j. medzičasticovo zosieťovacie väzby). U výhodných polymérov sa tu predpokladá, že medzičasticovo zosieťovacie činidlo reaguje na vytváranie zosieťovacích väzieb medzi karboxylovými skupinami prekurzorových častíc. Bez toho, že by sme chceli byť viazaní teóriou alebo obmedzovali vynález, sa predpokladá, že medzičasticovo zosieťovacie činidlo reaguje s karboxylovými skupinami polymémych materiálov na tvorbu kovalentných chemic

SK 281118 Β6 kých zosieťovacích väzieb medzi polymérovými reťazcami rôznych prekurzorových častíc. Kovalentné chemické zosieťovacie väzby spravidla vznikajú ako výsledok tvorby esterových, amidových (imidových) alebo uretanových skupín reakciou funkčných skupín zosieťovacích činidiel s karboxylovými skupinami polyméru. Vo výhodných uskutočneniach sa predpokladá, že sa vytvárajú esterové väzby. Tak sú výhodné medzičasticovo zosieťovacie činidlá tie činidlá, ktoré sú schopné reagovať s karboxylovými skupinami vo výhodných polyméroch na vytváranie esterových väzieb.

Medzičasticovo zosieťovacie činidlá, vhodné na použitie podľa vynálezu sú tie, ktoré reagujú s polymérom prekurzorových častíc použitých na tvorbu medzičasticovo zosietených agregátov. Vhodné medzičasticovo zosieťujúce činidlá môžu zahrnovať rad rôznych činidiel, ako napríklad zlúčeniny majúce najmenej jednu polymerovatelnú dvojitú väzbu a najmenej jednu funkčnú skupinu reaktívnu s polymémym materiálom, zlúčeniny majúce najmenej dve funkčné skupiny reaktívne s polymérom, viacmocné kovové zlúčeniny alebo monoméry tu opisované. Konkrétne zosieťovacie činidlá, hodiace sa na použitie podľa vynálezu sú opísané vo vyššie uvedenom patentovom spise USA č. 4 076 663 a patentovom spise USA č. Re 32 649.

Kde sú karboxylové skupiny prítomné na polyméroch alebo v polyméroch (t.j. polymérových reťazcoch) prekurzorových častíc, vhodné medzičasticovo zosieťovacie činidlá obsahujú najmenej dve funkčné skupiny na molekulu, schopné reagovať s karboxylovou skupinou. Výhodné medzičasticovo zosieťovacie činidlá zahŕňajú viacmocné alkoholy ako je etylénglykol, dietyléngiykol, trietylénglykol, tetraetylénglykol, polyetylénglykol, glycerol (1,2,3-propántriol), polyglycerol, propylénklykol, 1,2-propándiol, 1,3-propándiol, trimetylolpropán, dietanolamín, trietanolamín, polyoxypropylén, blokový kopolymér oxyetylénu a oxypropylénu, sorbitanové estery mastných kyselín, polyoxyetylénsorbitanové estery mastných kyselín, pentaerytriol a sorbitol, polyglycidyléterové zlúčeniny, ako etylénglykoldiglycidyléter, polyetylénglykoldiglycidyléter, glycerolpolyglycidyléter, diglycerol-polyglycidyléter, polyglycerolpolyglycidyléter, sorbitolpolyglycidyléter, pentaerytriolpolyglycidyléter, propylénglykoldiglycidyléter a propylénglykoldiglycidyléter, polyazidírinové zlúčeniny ako 2,2-bishydroxymetylbutanoltris (3-/i-azidridín/propionát), 1,6-hexametyltoluén-dietylénmočovina, halogéncpoxidové zlúčeniny ako epichlórhydrín a a-metylfluórhydrin, polyaldehydové zlúčeniny ako glutaraldehyd a glyoxazol, polyamínové zlúčeniny ako etyléndiamín, dietyléntriamín, trietyléntetramín, tetraetylénpentamín, pentaetylénhexamín a polyetylénimín, a polyizokyanátové zlúčeniny ako 2,4-toluéndiizokyanát a hexametyléndiizokyanát.

Je možné použiť jedno medzičasticovo zosieťovacie činidlo alebo dve alebo viac v podstate vzájomne spolu nereagujúcich medzičasticovo zosieťovacích činidiel, zvolených z vyššie uvedenej skupiny. Obzvlášť výhodné medzičasticovo zosieťovacie činidlá na použitie v tejto súvislosti s polymémymi reťazcami obsahujúcimi karboxylové skupiny sú etylénglykol, glycerol, trimetylolpropán, 1,2-propándiol a 1,3-propándiol.

Podiel, v akom sa medzičasticovo zosieťovacie činidlo používa podľa vynálezu je v rozpätí od okolo 0,01 do okolo 30 hmotnostných percent, výhodne od okolo 0,5 dielov do okolo 10 hmotnostných dielov, najvýhodnejšie od okolo 1 dielu do okolo 5 hmotnostných dielov, vztiahnuté na 100 hmotnostných dielov prekurzorových častíc.

Podľa vynálezu je možné použiť iné materiály alebo činidlá s medzičasticovo zosieťovacím činidlom alebo činid lami ako pomôcku pri vytváraní medzičasticovo zosietených agregátov alebo pri podporovaní alebo napomáhaní v reakcii medzičasticovo zosieteného činidla s polymémym materiálom prekurzorových častíc.

Napríklad môže byť použitá voda v spojení s medzičasticovo zosieťovacím činidlom. Voda funguje tak, že podporuje rovnomerný rozptyl medzičasticovo zosieteného činidla na povrchu prekurzorových častíc a prenikanie medzičasticovo zosieťovacieho činidla do povrchovej oblasti prekurzorových častíc. Voda tiež podporuje silnejšie fyzické združenie medzi prekurzorovými časticami predreagovaných agregátov, a celistvosť výsledných medzičasticovo zosietených agregátov v suchom i napučanom stave. Podľa vynálezu sa voda použije v podiele menšom ako okolo 20 hmotnostných percent (0 dielov až okolo 20 hmotnostných dielov), výhodne v rozpätí od okolo 0,1 do okolo 10 hmotnostných dielov, vztiahnuté na 100 hmotnostných dielov prekurzorových častíc. Skutočné množstvo vody, ktoré sa použije, sa bude líšiť v závislosti od druhu polymémeho materiálu a veľkosti prekurzorových častíc.

V spojení s medzičasticovo zosieťovacím činidlom je tiež možné použiť organické rozpúšťadlá. Organické rozpúšťadlá sa používajú na podporovanie rovnomerného rozptýlenia medzičasticovo zosieťovacieho činidla na povrchu prekurzorových častíc. Organické rozpúšťadlá sú výhodne hydrofilné organické rozpúšťadlá. Hydrofilné organické rozpúšťadlá, hodiace sa na použitie podľa vynálezu zahrnujú nižšie alkoholy ako metanol, etanol, n-propanol, izopropanol, n-butanol, izobutanol, sekundárny butanol a t-butanol, ketóny ako acetón, metyletylketón a metylizobutylketón, étery, ako dioxán, tetrahydrofurán a dietyléter, ar midy ako N,N-dimetylformamid a Ν,Ν-dietylformamid, a sulfoxidy ako dimetylsulfoxid. Hydrofilné organické rozpúšťadlo sa použije podľa vynálezu v podiele menej ako okolo 60 hmotnostných dielov, v rozpätí od okolo 0,01 dielov do okolo 60 hmotnostných dielov, výhodnejšie od okolo 1 hmotnostného dielu do okolo 20 hmotnostných dielov, vztiahnuté na 100 hmotnostných dielov prekurzoravých častíc. Skutočné množstvo hydrofilného organického rozpúšťadla, ktoré sa použije, sa bude líšiť v závislosti na druhu polyméru a veľkosti prekurzorových častíc.

Medzičasticovo zosieťovacie činidlo môže byť tiež použité v zmesi s vodou a jedným alebo viac hydrofilnými rozpúšťadlami. Bolo zistené, že použitie vodného roztoku medzičasticovo zosieťovacieho činidla zaisťuje najväčšiu penetráciu zosieťovacieho činidla do povrchovej oblasti prekurzorových častíc, zatiaľ čo roztok medzičasticovo zosieťovacieho činidla v hydrofilnom organickom rozpúšťadle zaisťuje minimálnu penetráciu zosieťovacieho činidla. Je však výhodná zmes všetkých troch činidiel na zariadenie množstva penetrácie medzičasticovo zosieťovacieho činidla do povrchovej oblasti prekurzorových častíc. Konkrétne bolo zistené, že čím vyšši je pomer vodnej zložky ku zložke organického rozpúšťadla, tým hlbšie je prenikanie zosieťovacieho činidla, tým väčšia je stálosť agregátov voči tekutinám pod napätím a tým väčšia je redukcia vo výslednej absorpčnej schopnosti medzičasticovo zosietených agregátov. V typickom prípade je pomer vody k hydrofilnému organickému rozpúšťadlu v roztoku v rozpätí od okolo 10 : 1 až okolo 1 : 10. Roztok medzičasticovo zosieťovacieho činidla v organickom hydrofilnom rozpúšťadle a vode sa použije v podiele menšom ako okolo 60 hmotnostných dielov (0 dielov až okolo 60 hmotnostných dielov), výhodne v rozpätí od okolo 0,01 dielov do okolo 60 hmotnostných dielov a ešte výhodnejšie od okolo 1 dielu do okolo 20 hmotnostných dielov, vztiahnuté na 100 hmotnostných dielov prekurzorových častíc.

SK 281118 Β6

Iné výhodné zložky môžu byť tiež zmiešané s roztokom obsahujúcim medzičasticovo zosieťujúce činidlo. Napríklad môže byť pridaný iniciátor, katalyzátor alebo nekyselinové komonoméry. Príklady týchto materiálov, vhodných na použitie v tejto súvislosti, sú opísané vo vyššie uvedenom patentovom spise US Re 32 649.

Spôsob výroby polymémych materiálov obsahujúcich medzičasticovo zosietené agregáty zahrnuje vytvorenie prekurzorových častíc tu opisovaných, nanesenie medzičasticovo zosieťovacieho činidla na prekurzorové častice, fyzické vzájomné združenie prekurzorových častíc na vytvorenie väčšieho počtu agregátov, a zreagovanie medzičasticovo zosieťovacieho činidla s polymérom prekurzorových častíc agregátov, pričom sa súčasne udržuje fyzické združenie prekurzorových častíc na vytváranie priečnych väzieb medzi prekurzorovými časticami.

Medzičasticovo zosieťovacie činidlo sa nanáša na prekurzorové častice. Medzičasticovo zosieťovacie činidlo môže byť nanášané akýmikoľvek rôznymi postupmi a zariadeniami používanými na nanášanie roztokov na materiály, ako poťahovanie, vysypávanie, liatie, ponáranie, postrekovanie, rozprašovanie, kondenzovanie alebo ponáranie, ktorým sa medzičasticovo zosieťovacie činidlo nanesie na prekurzorové častice. Pojem „nanesené“, používaný v tejto súvislosti znamená, že aspoň časť povrchovej plochy prekurzorových častíc, ktoré majú byť spojené do agregátu, je opatrená povlakom medzičasticovo zosieťovacieho činidla. Medzičasticovo zosieťovacie činidlo tak môže byť nanesené na len niektoré prekurzorové častice, na všetky prekurzorové častice, na len časť povrchu niektorých prekurzorových častíc alebo všetkých prekurzorových častíc. Výhodne sa medzičasticovo zosieťovacie činidlo nanáša vo forme povlaku na celý povrch väčšiny, výhodne všetkých prekurzorových častíc, čím sa podporuje účinnosť, pevnosť a hustota medzičasticovo zosieťovacích väzieb medzi prekurzorovými časticami.

Vo výhodných uskutočnenia vynálezu sa potom, čo bolo medzičasticovo zosieťovacie činidlo miešané s prekurzorovými časticami akýmikoľvek z radu spôsobov miešania na zaistenie toho, že prekurzorové častice sú dôkladne potiahnuté medzičasticovo zosieťovacím činidlom. Pretože sú prekurzorové častice dôkladne potiahnuté medzičasticovo zosieťovacím činidlom, účinnosť, pevnosť a hustota priečnych väzieb medzi prekurzorovými časticami je podporovaná. Miešanie môže byť vykonávané rôznymi postupmi a zariadeniami, vrátane bežných miešačov a hnetačov, aké sú známe v odbore.

Pred nanášaním, počas nanášania, alebo po nanášaní medzičasticovo zosieťovacieho činidla na prekurzorové častice sú prekurzorové častice vzájomne spolu fyzicky združované kvôli vytvoreniu väčšieho množstva agregátov. Pojem „fyzicky združené“ sa tu používa vo význame, že prekurzorové častice sú uvedené do vzájomného kontaktu a zostávajú vo vzájomnom dotyku ako zložkové časti akýmkoľvek počtom rôznych spôsobov a priestorovými usporiadaniami na vytváranie jediných celkov (agregátov).

Prekurzorové častice sú výhodne fyzicky združené nanesením združovacieho činidla na prekurzorové častice a fyzickým kontaktovaním prekurzorových častíc na aspoň časti povrchu prekurzorových častíc, majúcim na sebe aplikované združovacie činidlo. Výhodné združovacie činidlá pôsobia, že polymérny materiál prekurzorových častíc, keď sú uvedené k sebe, priľahnú k sebe pôsobením síl povrchového napätia tekutiny a/alebo vzájomným zachytením polymémych reťazcov vzhľadom na vonkajšie napučiavanie. Združovacie činidlá, vhodné podľa vynálezu, zahrnujú hydrofilné organické rozpúšťadlá, v typickom prípade alkoholy s nízkou molekulovou hmotnosťou ako metanol, etanol alebo izopropanol, vodu, zmes hydrofilných organických rozpúšťadiel a vody, určité medzičasticovo zosieťovacie činidlá, aké boli vyššie opísané, prchavé hydrofóbne organické zlúčeniny ako hexán, oktán, benzén alebo toluén alebo ich zmesi. Výhodné združovacie činidlá sú voda, metanol, izopropanol, etanol, medzičasticovo zosieťovacie činidlá ako glycerol alebo ich zmesi. V typickom prípade obsahuje združovacie činidlo zmes zahrnujúcu medzičasticovo zosieťovacie činidlo, takže pochod nanášania medzičasticovo zosieťovacieho činidla je vykonávaný súčasne s nanášaním združovacieho činidla.

Združovacie činidlá môžu byť nanášané na prekurzorové častice akýmikoľvek rôznymi postupmi a zariadeniami, použitými na aplikovanie roztokov materiálov zahrnujúcich poťahovanie, vysypávanie, liatie, postrekovanie, rozprašovanie, kondenzovanie alebo ponáranie, čím sa združovacie činidlo nanáša na prekurzorové častice. Združovacie činidlo sa nanáša na aspoň časť povrchovej plochy najmenej jednej z prekurzorových častíc, ktoré majú byť spojené do agregátu. Výhodne sa združovacie činidlo nanáša ako povlak na celý povrch väčšiny a výhodne všetkých prekurzorových častíc. Združovacie činidlo sa spravidla zmiešava s prekurzorovými časticami akýmikoľvek z radu miešacích postupov a miešacích zariadení na zaistenie toho, že prekurzorové častice sú dôkladne potiahnuté združovacím činidlom.

Keď bolo združovacie činidlo nanesené na prekurzorové častice, môžu byť prekurzorové častice kontaktované medzi sebou radom rôznych spôsobov. Napríklad môžu len samotné združovacie činidlo držať častice vo vzájomnom dotyku. Alternatívne môžu byť použité gravitačné sily na zaistenie kontaktu medzi prekurzorovými časticami. Ďalej môžu byť častice umiestnené do nádoby majúcej pevný objem, čím sa zaistí kontakt medzi prekurzorovými časticami.

Prekurzorové častice môžu byť alternatívne fyzicky spolu združované fyzickým natlačovaním prekurzorových častíc k sebe tak, že sa vzájomne dotknú. Napríklad môžu byť prekurzorové častice natlačené do pevnej nádoby majúcej pevný objem, takže sa prekurzorové častice spolu fyzicky dotknú. Alternatívne alebo v kombinácii s uvedeným postupom je možné použiť na fyzické združovanie prekurzorových častíc gravitačných síl. Prekurzorové častice môžu tiež byť spolu fyzicky združované pomocou elektrostatického priťahovania alebo zavádzania priľnavého činidla (napríklad adhézneho materiálu, ako je lepidlo rozpustné vo vode) na ich vzájomné priľnutie. Prekurzorové častice môžu byť tiež pripojované ku tretiemu členu (substrátu), takže prekurzorové častice sú uvedené do vzájomného dotyku substrátom.

Prekurzorové častice môžu byť navzájom spolu združované v rôznych priestorových vzájomných vzťahoch na vytváranie agregátov majúcich rôzne výsledné tvary a veľkosti. Napríklad jedna alebo viac prekurzorových častíc môžu byť združené s centrálnou alebo jadrovou prekurzorovou časticou. Prekurzorové častice môžu byť tiež náhodne združené tak, že daná prekurzorová častica je združená s jednou, dvoma alebo viac prekurzorovými časticami, alebo môžu byť prekurzorové častice združené v definovanej rovine, tvare alebo geometrickej kombinácii.

I keď prekurzorové častice môžu byť spolu združované v rôznych priestorových vzťahoch, prekurzorové častice sa potrebujú dotýkať minimálne na ich povrchoch, na ktoré bolo nanesené medzičasticovo zosieťovacie činidlo alebo činidlá. V typickom prípade je medzičasticovo zosieťovacie činidlo alebo združovacie činidlo nanesené ako povlak po

SK 281118 Β6 celom povrchu prekurzorových častíc, takže častice môžu byť združované v akomkoľvek mieste ich povrchu. Ak však je medzičasticovo zosieťovacie činidlo alebo združovacie činidlo nanesené len na časť povrchu jednej alebo viac prekurzorových častíc, musia byť urobené opatrenia na zaistenie toho, že sú prekurzorové častice spolu združované na tejto ploche.

Súčasne alebo potom, čo medzičasticovo zosieťovacie činidlo bolo nanesené a prekurzorové častice boli spolu združené, sa nechá medzičasticovo zosieťovacie činidlo reagovať s polymémym materiálom prekurzorových častíc agregátov, zatiaľ čo sa udržuje fyzické združenie prekurzorových častíc, čím sa vytvoria zosieťovacie väzby medzi prekurzorovými časticami na vytvorenie medzičasticovo zosietených agregátov.

Reakcia medzi medzičasticovo zosieťovacím činidlom a polymémym materiálom musí byť aktivovaná a dokončená na vytvorenie zosieťovacích väzieb medzi jednotlivými prekurzorovými časticami na vytvorenie medzičasticovo zosietených agregátov. I keď zosieťovacia reakcia môže byť aktivovaná ožiarením (napr. ultrafialovým, gamažiarením alebo rôntgenovým žiarením) alebo katalyzátorom, zosieťovacia reakcia je výhodne aktivovaná tepelne (ohrievaním). Ohrievanie aktivuje a ženie dopredu reakciu a vypudzuje akékoľvek prchavé látky prítomné v zmesi. Takéto reakčné podmienky budú všeobecne zahrnovať ohrievanie združených prekurzorových častíc a medzičasticovo zosieťovacie činidlo po určitú dobu a na určitých teplotách. Ohrievací pochod môže byť vykonávaný použitím radu rôznych zariadení, aké sú známe, vrátane rôznych peci alebo sušičiek známych v odbore.

Reakcia sa spravidla vykonáva zahrievaním na teplotu nad okolo 90 ’C po dostatočný čas na dokončenie zosieťovacej reakcie. Pre každú súpravu konkrétneho medzičasticovo zosieťovacieho činidla alebo činidiel a polymémych materiálov použitých prekurzorových častíc, ak je teplota príliš nízka alebo čas je príliš krátky, nebude reakcia dostatočne poháňaná a výsledkom bude menší počet slabších medzičasticovo zosieťovacích väzieb a požadované množstvo medzičasticovo zosietených agregátov nebude vyrobené. Ak je teplota príliš vysoká, môže byť pohlcovanie prekurzorových častíc degradované alebo môžu byť degradované zosieťovacie väzby týchto prekurzorových častíc, v závislosti na konkrétnych polymémych materiáloch a to do tej miery, že výsledné agregáty sa nehodia na absorbovanie veľkého množstva kvapalín. Okrem toho, ak nie sú teploty a čas správne, môžu sa zvýšiť extrahovateľné hladiny výsledných agregátov, čím sa zvýši výskyt gólového blokovania. Reakcia preto bude spravidla vykonávaná pri teplote v rozpätí od okolo 120 °C do okolo 300 ’C a výhodnejšie od okolo 150 °C do okolo 250 ’C.

Reakcia medzi medzičasticovo zosieťovacím činidlom a polymémym materiálom prekurzorových častíc sa vykonáva až do ukončenia. Čas na ukončenie reakcie sa bude líšiť v závislosti od konkrétnych zosieťovacích činidiel, polymémych materiálov, prísad a reakčných podmienok a zvoleného zariadenia. Jeden spôsob určovania, či je reakcia dokončená, je meranie poklesu absorpčnej schopnosti polymémeho materiálu vzhľadom na pôvodnú absorpčnú schopnosť prekurzorových častíc. Bolo zistené, že reakcia je v zásade ukončená, ak klesla absorpčná schopnosť polymémeho materiálu medzi okolo 5 % a okolo 70 % (i keď ideálna situácia by bola tá, keby absorpčná schopnosť polymémeho materiálu neklesla, predpokladá sa, že tvorba zosieťovacích väzieb znižuje absorpčnú schopnosť, takže čím väčší je pokles absorpčnej schopnosti, tým väčšia je pevnosť a počet výsledných agregátov). Konkrétnejšie mô že byť dokončenie reakcie uspokojené nasledujúcou rovnicou:

< (100 + R) Q/P < 95, kde P je absorpčná schopnosť prekurzorových častíc, Q je absorpčná schopnosť reakčného produktu a R je množstvo, v hmotnostných dieloch, medzičasticového zosieťovacieho činidla použitého na 100 hmotnostných dielov prekurzorových častíc. V niektorých uskutočneniach bude pokles absorpčnej schopnosti medzi okolo 15 % až okolo 60 %. Tak bude v prípade vynálezu čas na dokončenie reakcie v neprítomnosti katalyzátora spravidla od okolo 5 minút do okolo 6 hodín, a výhodnejšie od okolo 10 minút do okolo 3 hodín, na vyvolanie poklesu absorpčnej schopnosti, ako je definované.

Pre výhodný polymémy materiál prekurzorových častíc budú ľahko zosietené produkty čiastočne neutralizované kyselinou polyakrylovou a pre výhodné medzičasticovo zosieťovacie činidla, ako je glycerol alebo trimetylpropán, budú takéto reakčné podmienky, teplota od okolo 170 °C do okolo 220 ’C počas zodpovedajúceho času okolo 2 hodín až okolo 20 minút. Výhodnejšie sa reakcie vykonávajú pri teplote medzi okolo 190 °C a okolo 120 ’C počas zodpovedajúceho času 45 až 30 minút. Skutočný čas a teploty, ktoré sa použijú, budú závisieť od konkrétnych polymérnych materiálov použitých pre prekurzorové častice, konkrétne použitých medzičasticových činidiel a od prítomnosti alebo neprítomnosti katalyzátora na podporovanie reakcie.

Zosieťovacia reakcia môže byť podporovaná pridávaním iniciátora a/alebo katalyzátora do medzičasticovo zosieťovacieho činidla na zníženie času a/alebo teploty a/alebo množstva medzičasticovo zosieťovacieho činidla potrebného na spájanie prekurzorových častíc spolu. Spravidla je však reakcia vedená za neprítomnosti katalyzátora.

Fyzické združovanie prekurzorových častíc nemusí byť udržované počas reakčného pochodu, takže medzičasticovo zosietené agregáty (makroštruktúry) podľa vynálezu sa tvoria s obzvlášť vysokými percentuálnymi podielmi. Ak sú prítomné sily alebo napätie dostatočné na rozpojenie prekurzorových častíc počas reakčného pochodu, zosieťovacie väzby medzi prekurzorovými časticami (medzičasticovo zosieťovacie väzby) sa nemusia vytvárať. Fyzické združovanie prekurzorových častíc sa typicky udržuje tým, že sa zaisťuje, že počas reakčného pochodu sú zavádzané minimálne rozpojovacie sily alebo napätie.

Ako voliteľný a výhodný pochod v spôsobe vytvárania polymémych zmesí, obsahujúcich zosietené agregáty, sú aspoň medzičasticovo zosietené agregáty a výhodne zostávajúce neagregátové častice polymémeho materiálu povrchovo upravované. Napríklad patentový spis USA č. 4 824 901 opisuje povrchové spracovanie polymémych častíc polykvartémym amínom. V príkladnom postupe sa polymémy materiál prítomný aspoň v blízkosti povrchu prekurzorových častíc povrchovo zosieťuje tak, ako je opísané v patentovom spise USA č. 4 666 983 a v patentovom spise USA č. 4 734 478, na ktoré sa tu odvolávame. Použitím povrchového zosieťovacieho pochodu pri vykonávaní vynálezu sa zlepší odolnosť výsledných medzičasticovo zosietených agregátov oproti deformácii a tak i polymémeho materiálu v napučanom stave. Výhodne slúži tiež medzičasticovo zosieťovacie činidlo aplikované na prekurzorové častice tiež ako povrchové zosieťovacie činidlo, takže sa výhodne súčasne tvorí medzičasticovo zosietené a povrchovo zosietené agregáty.

Ako bolo rozobrané vyššie, nemusia byť pochody výroby medzičasticovo zosietených agregátov vykonávané v určitom konkrétnom poradí. Okrem toho môžu byť pocho9 dy vykonávané súčasne. Ďalej budú opísané príklady postupov používajúcich vyššie charakterizované pochody.

Vo výhodnom uskutočnení sa medzičasticovo zosieťovacie činidlo aplikuje na prekurzorové častice, zatiaľ čo prekurzorové častice sú súčasne fyzicky združované spolu na vytvorenie väčšieho počtu agregátov. Medzičasticovo zosieťovacie činidlo sa následne nechá reagovať s agregátmi združených prekurzorových častíc, buď bezprostredne po ukončení vyššie uvedených pochodov potom, čo sa zmes nechala odstáť po určité časové obdobie, čím sa súčasne vytvoria medzičasticovo zosietené agregáty s povrchovým zosietenim. V typickom prípade sú prekurzorové častice zmiešané so zmesou medzičasticového zosieťovacieho činidla, vody a hydrofdného organického rozpúšťadla. Roztok medzičasticovo zosieťovacieho činidla, vody a hydrofilného rozpúšťadla tiež slúži ako združovacie činidlo pre prekurzorové častice. Medzičasticovo zosieťovacie činidlo tiež výhodne slúži ako povrchovo zosieťovacie činidlo. Prekurzorové častice sú fyzicky spolu združované, zatiaľ čo je na nich aplikovaná uvedená zmes. Zosieťovacie činidlo sa následne nechá reagovať s agregátmi združených prekurzorových častíc zahriatím na dostatočnú teplotu po dostatočne dlhý čas na vytváranie zosieťovacích väzieb medzi rôznymi prekurzorovými časticami a súčasne povrchové zosietenie výsledných medzičasticových agregátov a významné časti, ak nie všetky, zostávajúcich neagregátových častíc polymémeho materiálu.

V alternatívnom uskutočnení je medzičasticovo zosieťovacie činidlo nanesené na prekurzorové častice. Prekurzorové častice sú následne spolu fyzicky združované a medzičasticovo zosieťovacie činidlo sa následne nechá reagovať s prekurzorovými časticami na vytvorenie medzičasticovo zosietených agregátov.

V inom alternatívnom uskutočnení sa prekurzorové častice spolu združujú, následne sa nanáša medzičasticovo zosieťovacie činidlo na združené prekurzorové častice, a medzičasticovo zosieťovacie činidlo sa následne nechá reagovať s prekurzorovými časticami na vytvorenie medzičasticovo zosietených agregátov.

V ďalšom alternatívnom uskutočnení sa pochody vykonávajú súčasne, takže sa vytvárajú medzičasticovo zosietené agregáty.

Medzičasticovo zosietené agregáty podľa vynálezu by mali byť prítomné v polymémom materiáli v množstve dostatočnom na to, aby zaistilo vyššie uvedené pozitívne znaky. Spôsob na určovanie, či sú v polymémom materiáli prítomné dostatočné množstvá medzičasticovo zosietených agregátov spočíva v určení posunu v priemernej hmotnostnej veľkosti častíc medzi prekurzorovými časticami a výsledným polymémym materiálom. Výhodne by mal byť posun v hmotnostnej priemernej veľkosti častíc taký, že výsledný polymémy materiál má hmotnostné strednú veľkosť častíc najmenej o 50 % väčšiu, ako je priemerná hmotnostne stredná veľkosť prekurzorových častíc. Vo výhodných uskutočneniach vynálezu je hmotnostné stredná veľkosť častíc (agregátov) menšia ako okolo 1000 μπι, výhodnejšie menšia ako okolo 600 μιη a najvýhodnejšia menej ako okolo 500 μιη.

V obzvlášť výhodných uskutočneniach vynálezu je hmotnostné stredná veľkosť častíc (agregátov) relatívne malá (t.j. prekurzorové častice sú jemné). Bolo zistené, že použitie veľkého množstva jemných prekurzorových častíc vytvára medzičasticovo zosietené agregáty majúce obzvlášť vysoký pomer povrchovej plochy ku hmotnosti, takže majú vysoké rýchlosti napučiavania. Obr. 14 ukazuje vyhotovenie takéhoto polymémeho materiálu, zatiaľ čo obr. 15 ukazuje medzičasticovo zosietený agregát obsahujúci takéto jemné prekurzorové častice. V týchto obzvlášť výhodných uskutočneniach je hmotnostné stredná veľkosť častíc menšia ako okolo 300 μιη. Vo výhodných uskutočneniach je hmotnostné stredná veľkosť prekurzorových častíc menšia ako okolo 180 μπι, menšia ako okolo 150 μιη alebo menej ako okolo 160 μπι. V príkladnom uskutočnení má najmenej okolo 90 % prekurzorových častíc veľkosť častíc menšiu ako okolo 300 μιη a výhodnejšie menej ako okolo 150 μπι. Keďže medzičasticovo zosietené agregáty vytvorené z takýchto malých prekurzorových častíc v typickom prípade obsahujú veľa prekurzorových častíc, posun v hmotnostnej priemernej veľkosti častíc je omnoho väčší ako posun s použitím väčších prekurzorových častíc. Posun v hmotnostné strednej veľkosti častíc (agregátov) je taký, že výsledný polymémy materiál má hmotnostné strednú veľkosť častíc najmenej o 50 %, výhodne najmenej okolo 75 %, výhodnejšie najmenej okolo 100 % a najvýhodnejšie najmenej okolo 150 % väčšiu, ako je hmotnostné stredná veľkosť prekurzorových častíc.

Množstvo medzičasticovo zosietených agregátov vo vnútri polymémeho materiálu môže byť tiež definované v hmotnostnom percentuálnom podiele medzičasticovo zosietených agregátov v polymémom materiáli. Pre výhodné polyméme materiály podľa vynálezu tvoria najmenej okolo 25 hmotnostných percent častice polymémeho materiálu, výhodnejšie najmenej okolo 30 hmotnostných percent a najvýhodnejšie najmenej 40 hmotnostných percent medzičasticovo zosietené agregáty. V najvýhodnejších uskutočneniach tvoria najmenej okolo 50 hmotnostných percent, najvýhodnejšie najmenej okolo 75 hmotnostných percent a najvýhodnejšie najmenej okolo 90 hmotnostných percent častice polymémeho materiálu tvoria medzičasticovo zosietené agregáty.

Indikáciou, že vytvárajú zosieťovacie väzby medzi predtým nezávislými prekurzorovými časticami je to, že výsledné medzičasticovo zosietené agregáty sú všeobecne stále voči tekutinám (tj. kvapalinám). Pod pojmom „stále voči tekutinám“ sa tu rozumie agregátová jednotka, ktorá po kontakte alebo napučaní (s napätím a/alebo bez napätia) vo vodnej tekutine zostáva v podstate nedotknutá (tj. aspoň dve z predtým nezávislých zložkových prekurzorových častíc zostávajú spolu spojené). I keď definícia stálosti voči tekutinám pripúšťa, že najmenej dve prekurzorové častice zostávajú spolu spojené, výhodne zostávajú všetky prekurzorové častice použité na vytváranie určitého medzičasticovo zosieteného agregátu navzájom spolu spojené. Je však treba pripustiť, že niektoré z prekurzorových častíc sa môžu rozpojovať z medzičasticovo zosieteného agregátu, ak napríklad určité častice boli následne aglomerované vodou k medzičasticovo zosietenému agregátu.

Stálosť medzičasticovo zosietených agregátov podľa vynálezu dovoľuje medzičasticovo zosietenému agregátu podržať si svoju štruktúru ako v suchom, tak i mokrom (napučanom) stave, pre znehybnenie zložkových prekurzorových častíc na minimalizáciu migrácie častíc, a na udržovanie veľkej rýchlosti prijímania tekutiny. V koncovom produkte, ako je absorpčný člen, je stálosť oproti tekutinám užitočná z hľadiska znižovania gélového blokovania, pretože prekurzorové častice zostávajú agregované i keď sú kontaktované nadbytočným množstvom kvapalín, tak i z toho hľadiska, že dovoľuje používať predtým nezávislé jemné častice v agregátovej forme a že zvyšuje rýchlosť prijímania kvapaliny výsledného polymémeho materiálu pri súčasnom minimalizovaní gélového blokovania. Ďalej otvárajú väčšie častice medzičasticovo zosietených agregátov kapilárne kanáliky absorpčného člena, čím sa zaisťujú lepšie vlastnosti z hľadiska manipulácie s kvapalinami.

SK 281118 Β6

Stálosť agregátov voči kvapalinám môže byť určovaná dvojstupňovým procesom. Najprv sa pozoruje začiatočná dynamická odozva agregátovej jednotky na kontakt s vodou tekutinou (syntetickým močom) a potom sa pozoruje plne napučaný rovnovážny stav agregátu. Skúšobná metóda na určovanie stálosti oproti kvapalinám, založená na tomto kritériu, je ďalej opisovaná v odseku o skúšobných metódach.

Ako bolo vyššie uvedené, udržujú medzičasticovo zosietené agregáty svoju celistvosť i v napučanom stave. Táto štrukturálna celistvosť môže byť meraná v podmienkach gélového expanzného tlaku vzorky. Gélový expanzný tlak polymémeho materiálu sa vzťahuje na schopnosť vzorky čiastočne napučanej, časticovo absorpčného polymémeho materiálu udržovať svoju štrukturálnu celistvosť tým, že odporuje deformácii a rozširovaniu sa do strany. Gélový expanzný tlak sa môže meniť v závislosti od veľkosti častíc a roztoku použitého na napučiavanie polymémeho materiálu, relatívneho množstva absorbovaného syntetického moču (napr. „Zaťaženie x“) a geometrie skúšobného zariadenia. Zaťaženie x sa vzťahuje na počet g syntetického moču pridaných na gram časticovo absorpčného polymémeho materiálu. Gélový expanzný tlak ako pojem tu používaný je definovaný čistou silou vyvíjanou čiastočne napučaným polymémym materiálom pri pokuse znovu získať pružnú odozvu svojou štrukturálnou geometriou relatívne suchého stavu, keď je volumetricky silovo obmedzovaný vo svojom čiastočne napučanom stave. Na použitie v absorpčných členoch boli žiaduce tie častice, ktoré majú čo možno najvyšší gélové expanzný tlak na minimalizovanie gélového blokovania a na podporovanie rozdelenia tekutiny vo vnútri štruktúry. Gélový expanzný tlak je meraný v kilodynoch na štvorcový centimeter. Postup pri určovaní gélového expanzného tlaku je ďalej opísaný v odseku opisujúcom skúšobné metódy.

Medzičasticovo zosietené agregáty vytvárajú polymérny materiál, majúci vysokú rýchlosť prijímania tekutiny pri meraní rýchlosti napučiavania. Rýchlosť napučiavania polymémeho materiálu sa vzťahuje k priemernej rýchlosti prijímania daného množstve syntetického moču vzorkou polymémeho materiálu. Rýchlosť napučiavania, ako je definovaná v tomto opise, je mierou rýchlosti difúzie kvapaliny v absorpčnom polyméri, ako je modifikovaná priepustnosťou celkovej gélovej masy. Priepustnosť gélovej masy sa tak môže stať obmedzujúcim faktorom obmedzujúcim, ako rýchle sa voľná kvapalina môže dostať ku druhým časticiam v zmesi. Rýchlosť napučiavania je meraná a definovaná v gramoch syntetického moču na gram polyméru za sekundu. Rýchlosť napučiavania môže byť určená použitím metódy nižšie opísaným v úseku opisujúcom skúšobné metódy.

Výhodné časticové absorpčné polyméme materiály, obsahujúce medzičasticovo zosietené agregáty podľa vynálezu, majú gélový expanzný tlak pri 30 minútach pod zaťažením 28x (t.j. ako vyššie definované, 28 g syntetického moču pridané na gram polyméru) väčší alebo rovnako veľký, ako asi 20 kilodynov na štvorcový centimeter. Pri zaťažení 15x je gélový expanzný tlak pri 30 minútach u výhodných polymémych materiálov väčší alebo rovný asi 45 kilodynov na štvorcový centimeter, výhodnejšie väčší alebo rovný 60 kilodynov/cm². Rýchlosť napučiavania polymémych materiálov podľa vynálezu pri 28x zaťažení je výhodne väčšia alebo rovná okolo 0,3 g/g/sek, výhodnejšie väčšia alebo rovná okolo 0,5 g/g/sek. Pre obzvlášť výhodné vyhotovenie polymémych materiálov podľa vynálezu je rýchlosť napučiavania pri zaťažení 28x výhodne väčšia alebo rovná okolo 1,0 g/g/sek, výhodnejšie väčšia alebo rov ná okolo 1,1 g/g/sek, najvýhodnejšia väčšia alebo rovná okolo 1,25/g/g/sek.

Ako bolo uvedené, pomer povrchovej plochy k hmotnosti danej častice je indikatívny pre rýchlosť prijímania kvapaliny časticou. Čím väčší je pomer povrchovej plochy ku hmote častice, tým väčšia plocha je k dispozícii pre difúziu kvapaliny, ktorá má byť absorbovaná. Je tak dávaná prednosť časticiam majúcim vyšší pomer povrchovej plochy ku hmote s podobnými charakteristikami gélového expanzného tlaku (t.j. bez straty vysokých hodnôt gélového expanzného tlaku) a inými vlastnosťami. Pomer povrchovej plochy ku hmote je definovaný v štvorcových metroch na gram materiálu. Pomer povrchovej plochy ku hmotnosti daného polymémeho materiálu môže byť určený v súlade s metódou opísanou nižšie v odseku o skúšobných metódach. V časticových absorpčných polymémych materiáloch podľa vynálezu je pomer povrchovej plochy ku hmote medzičasticovo zosietených agregátov vyšší, ako je pomer povrchovej plochy ku hmote neagregátových častíc rovnakej veľkosti, takže rýchlosť napučiavania polymémych materiálov obsahujúcich medzičasticovo zosietené agregáty je zvýšená. Ďalej je rýchlosť napučiavania medzičasticovo zosietených agregátov všeobecne vyššia, ako je rýchlosť napučiavania prekurzorových častíc tvoriacich medzičasticovo zosietené agregáty.

Iný znak polymémych materiálov podľa vynálezu, ktorý je obzvlášť užitočný v absorpčných členoch a absorpčných predmetoch, sa v tejto súvislosti týka hladiny extrahovateľného polymémeho materiálu prítomného v takýchto materiáloch. Extrahovateľné hladiny polyméru môžu byť určené kontaktovaním vzorky polymémych materiálov so syntetickým močom dostatočne dlhý čas (napríklad najmenej 16 hodín) potrebný na získanie extrakčnej rovnováhy a potom filtrovaním vytvoreného hydrogélu z tekutiny plávajúcej na povrchu, a konečne určením obsahu polyméru vo filtráte. Postup použitý na určovanie obsahu extrahovateľného polyméru v polymémych materiáloch je stanovený v citovanom patentovom spise USA Re. 32 649. Ako obzvlášť výhodné sú tu považované polymérne materiály, majúce rovnovážny extrahovateľný obsah v syntetickom moči nie vyšší ako okolo 17 %, výhodne nie vyšší ako okolo 10 % hmotnosti polyméru.

Za použitia sú časticové absorpčné polyméme materiály, obsahujúce medzičasticovo zosietené agregáty kontaktované kvapalinami tak, že častice budú napučiavať a pohlcovať takéto kvapaliny. Všeobecne budú medzičasticovo zosietené agregáty podľa vynálezu napučiavať v zásade izotropné, i pri miernych vymedzovacích tlakoch, takže medzičasticovo zosietený agregát bude udržovať svoju relatívnu geometriu a priestorové vzájomné usporiadanie i v napučanom stave. Prekurzorové častice, tvoriace medzičasticovo zosietený agregát sa nebudú rozpojovať pri kontakte napučiavania v kvapaline, ktorá má byť absorbovaná (t.j. medzičasticovo zosietené agregáty sú „stále voči tekutinám“), takže jemné častice sa neodlomia a gél nebude blokovať získavanie kvapalín. Ďalej majú medzičasticovo zosietené agregáty relatívne vysoké rýchlosti prijímania kvapalín na zaisťovanie rýchlo prijímaných materiálov vzhľadom na vysoký pomer povrchovej plochy ku hmote medzičasticovo zosietených agregátov.

I keď použitie polymémych materiálov tu bolo špecificky rozobrané z hľadiska ich použitia v absorpčných produktoch, absorpčných členoch a absorpčných predmetoch, je treba brať do úvahy, že časticové absorpčné polyméme materiály, obsahujúce medzičasticovo zosietené agregáty, môžu byť použité na mnohé účely v rade ďalších oblastí použitia. Napríklad polyméme materiály podľa vynálezu môžu byť použité na balenie nádob, na zariadenie na vydávanie liekov, zariadenie na čistenie rán, zariadenie na ošetrovanie spálenín, stĺpcové materiály meničov iónov, konštrukčné materiály, poľnohospodárske a záhradnícke materiály ako semenné plošné diely alebo materiály na zadržovanie vody a priemyslové použitie ako činidlá na odvodňovanie kalov alebo olejov, materiály na zabraňovanie rosenia, vysušovacie prípravky a materiály na riadenie vlhkosti.

Medzičasticovo zosictcné agregáty alebo polyméme materiály obsahujúce medzičasticovo zosietené agregáty podľa vynálezu sú užitočné, ak sú pripojené na nosiče. Obr. 16 ukazuje vyhotovenie absorpčného produktu 1600, v ktorom je jednotlivý medzičasticovo zosietený agregát 1610 pripojený k nosiču 1620. Nosiče 1620 hodiace sa na použitie podľa vynálezu zahrnujú absorpčné materiály ako sú celulózové vlákna. Nosiče 1620 môžu tiež byť akékoľvek iné nosiče, aké sú známe v odbore, ako netkané rúna, tkanivové pásy, peny, superabsorpčné vlákna ako vlákna z akrylových polymérov alebo vlákna FIBERSORB (aké sú k dispozícii od firmy Arco Chemical Company z Wilmingtonu, De), polymérové pásy s otvormi, modifikovaná celulózová fólia, tkané pásy, syntetické vlákna, kovové fólie, elastoméry a pod. Medzičasticovo zosietený agregát 1610 môže byť pripojený priamo alebo nepriamo k nosičom 1620 a môže byť k nim pripojený cez chemické alebo fyzikálne pripojenie aké sú v odbore známe vrátane lepidiel alebo chemikálií, ktoré reagujú na vytvorenie priľnavosti medzičasticovo zosieteného agregátu 1610 k nosičom 1620.

Ako je znázornené na obr. 1 až 11, časticové absorpčné polyméme materiály podľa vynálezu, obsahujúce medzičasticovo zosietené agregáty, či už vo forme široko definovanej alebo ako vyššie opísané „výhodné“ alebo „obzvlášť výhodné“ typy, môžu byť použité v kombinácii s vláknovým materiálom na vytvorenie zlepšených absorpčných produktov, ako sú absorpčné členy. Absorpčné členy podľa vynálezu budú opísané tu v súvislosti s ich použitím v absorpčných predmetoch, pričom je však treba brať do úvahy, že potenciálna aplikácia absorpčných členov by sa nemala obmedzovať na absorpčné predmety.

Absorpčné členy podľa vynálezu sú všeobecne stlačiteľné, pohodlné, nedráždivé pre kožu a schopné pohlcovania a zadržovania kvapalín a určitých telesných výlučkov. Je treba brať do úvahy, že pre účely vynálezu sa pojem absorpčný člen nutne obmedzuje na jedinú vrstvu alebo plošný listový útvar materiálu. Absorpčný člen tak môže obsahovať v skutočnosti lamináty, rúna alebo kombináciu niekoľkých listov alebo rún z typu materiálov nižšie opisovaných. Pojem „člen“ tu použitý zahrnuje „členy“ alebo „vrstvy“ alebo „vrstvený“. Výhodné absorpčné materiály podľa vynálezu sú rúna tvorené vzájomne zachytenými masami vlákien (vláknového materiálu alebo materiálu na báze vlákien) a časticovo absorpčné polyméme materiály obsahujúce medzičasticovo zosietené agregáty podľa vynálezu. Absorpčné členy najvýhodnejšie obsahujú pás zo zmesi vláknového materiálu a určité množstvo časticového absorpčného polymémeho materiálu, obsahujúceho medzičasticovo zosictcné agregáty, ako sú tu opísané.

V absorpčných členoch podľa vynálezu môžu byť použité rôzne typy vláknitého materiálu. Akýkoľvek typ vláknového materiálu, ktoiý je vhodný na použitie v bežných absorpčných výrobkoch, sa tiež hodí na použitie v tu uvažovaných absorpčných členoch. Konkrétne príklady takýchto vláknových materiálov zahrnujú celulózové vlákna, modifikované celulózové vlákna, viskóza, polypropylén a polyesterové vlákna ako polyetylénterefialát (DACRON), hydrofilný nylón (HYDROFIL) a pod. Iné vláknové mate riály zahrnujú acetát celulózy, polyvinylfluorid, polyvinylidénchlorid, akrylové polyméry, polyvinylacetát, polyamidy (ako je nylon), dvojzložkové vlákna, trojzložkové vlákna, ich zmesi, a pod. Dáva sa prednosť hydrofilným vláknovým materiálom. Príklady vhodných hydrofilných vláknových materiálov k niektorým už uvedeným sú hydrofilizované hydrofóbne vlákna, ako sú termoplastické vlákna opatrené povrchovo aktívnym činidlom alebo povrchovo upravené oxidom kremičitým, odvodené napríklad z polyolefmov ako je polyetylén alebo polypropylén, akrylových polymérov, polyamidov, polystyrénov, polyuretánov a pod. Hydrofilizované hydrofóbne vlákna sami o sebe nie sú veľmi absorpčné a nezaisťujú preto rúna s dostatočnou absorpčnou kapacitou, ktorá by bola užitočná v bežných absorpčných výrobkoch, hodí sa na použitie v absorpčných členoch podľa vynálezu vzhľadom na ich dobré vlastnosti vedenia kvapaliny na spôsob knôtu. Je tomu tak preto, že v tu uvažovaných štruktúrach je schopnosť knôtového vedenia vlákien rovnako dôležité, ak nie dôležitejšie, ako absorpčná schopnosť samotného vláknového materiálu vzhľadom na vysokú rýchlosť príjmu tekutiny a neprítomnosti gélového blokovania časticových absorpčných polymérnych materiálov podľa vynálezu, použitých v takýchto absorpčných členoch. Môžu byť tiež použité hydrofóbne syntetické vlákna, ale sú menej výhodné.

Kvôli ľahkej dostupnosti a nákladom sa všeobecne dáva prednosť celulózovým vláknam pri použití ako hydrofilných vláknových materiálov absorpčných členov. Najvýhodnejšie sú buničité vlákna, tiež označované ako vzdušná plsť.

Iné celulózové vláknové materiály, ktoré sa hodia na použitie pre určité absorpčné členy, sú chemicky stužené celulózové vlákna. Výhodne chemicky stužené vlákna sú stužené, skrútené a skučeravené celulózové vlákna, ktoré môžu byť vyrobené vnútorným zosietením celulózových vlákien zosieťovacím činidlom. Typy stužených, skrútených a skučeravených celulózových vlákien, použiteľných ako hydrofilný vláknový materiál absorpčných členov tu uvažovaných, sú opísané do väčších podrobností v patentovom spise USA 4 822 453, 4 889 595, 4 889 596, 4 889 597 a 4 898 642, na ktoré sa tu odvolávame.

Pojem tu používaný „hydrofilný“ označuje vlákna alebo povrchy vlákien, ktoré sú zmáčané kvapalinami ukladanými na vlákna (t.j. ak voda alebo vodné telesné tekutiny sa šíria na povrchu vlákna bez ohľadu na to, či vlákno skutočne nasáva tekutinu alebo tvorí gél). Stav poznania v odbore, berúci ohľad na zmáčanie materiálov, dovoľuje definíciu hydrofóbnosti, hydrofilnosti (a zmáčanie) v dotykových uhloch a povrchovom napätí kvapalín a pevných látok, ktorých sa to týka. To je podrobne rozobrané v publikácii vydanej „Američan Chemical Sociefy“ s názvom „Contact Anglc, Wettabilify, and Adhesion“, autora Róberta F. Gouldaz roku 1964. Uvádza sa tu, že vlákno alebo povrch vlákna je zmáčaný kvapalinou buď vtedy, keď dotykový uhol medzi kvapalinou a vláknom alebo povrchom je menší ako 90° alebo keď má kvapalina sklon sa šíriť spontánne po povrchu vlákna. Obidve podmienky normálne existujú spoločne.

Relatívne množstvo vláknového materiálu a časticovo absorpčné vláknové materiály, použité v absorpčných členoch podľa vynálezu, môžu byť najvýhodnejšie vyjadrené v hmotnostnom percente absorpčného člena. Absorpčné členy výhodne obsahujú časticový absorpčný materiál v množstve od okolo 2 hmotnostných % do okolo 98 hmotnostných %, výhodnejšie od okolo 5 hmotnostných % do okolo 75 hmotnostných % a najvýhodnejšie od okolo 10 hmotnostných % do okolo 60 hmotnostných %, všetko

SK 281118 Β6 vztiahnuté na hmotnosť absorpčného člena. Táto koncentrácia časticového absorpčného polymémeho materiálu môže byť vyjadrená v hmotnostnom pomere vlákien k časticovej zložke. Tento pomer sa môže pohybovať od okolo 98 : 2 do okolo 2 : 98. Pre väčšinu absorpčných členov je optimálny hmotnostný pomer vlákien k časticovej zložke v rozpätí od 95 : 5 do 25 : 75, výhodne od 90 : 10 do 40 : 60.

Okrem toho môže byť časticový absorpčný polymémy materiál rozptýlený v rôznych hmotnostných pomeroch cez rôzne oblasti a hrúbky absorpčného člena. Napríklad zmes vláknového materiálu a časticového absorpčného polymérneho materiálu môže byť uložená len v určitých častiach absorpčného člena. Výhodne absorpčný člen obsahuje rovnomerne rozdelenú zmes hydrofilného vláknového materiálu a časticového absorpčného polymémeho materiálu. Polymémy materiál môže byť v podstate rovnomerne rozptýlený (dôkladne rozptýlený) po celom absorpčnom člene, ako je opísané v patentovom spise USA č. 4 610 678, na ktorý sa tu odvolávame. Polymémy materiál môže byť alternatívne rozdelený v oblastiach alebo pásmach, ktoré majú vyššiu koncentráciu polymémeho materiálu, ako do druhých oblastí alebo pásiem, napríklad patentový spis USA č. 4 699 823 opisuje absorpčný člen majúci časticový absorpčný polymémy materiál rozdelený v kladnom spáde po aspoň časti hrúbky absorpčného člena. Výhodne má spád koncentrácie pozdĺž hrúbkového rozmere najnižšiu koncentráciu na alebo v blízkosti povrchu absorpčného člena, ktorý prijíma kvapaliny (t.j. horný povrch) a najvyššiu koncentráciu na alebo v blízkosti rubového povrchu absorpčného člena. Na tento patentový spis sa tu odvolávame.

Ako je uvedené vyššie, môžu mať časticové absorpčné polyméme materiály podľa vynálezu veľkosť častíc pohybujúcich sa v širokom rozpätí. S použitím absorpčných členov však môžu iné hľadiská vylúčiť použitie veľmi malých alebo veľmi veľkých častíc. Kvôli priemyselnej hygieny sú častice, majúce veľkosť častíc menšiu ako okolo 30 pm, menej žiaduce. Častice, majúce veľkosť častíc väčších ako okolo 2 milimetrov sú tiež nežiaduce, pretože môžu spôsobiť pocit drsnosti a hrbolatosti v absorpčnom člene, ktorý je nežiaduci z estetického hľadiska spotrebiteľa. Najvýhodnejšie na použitie v tejto súvislosti sú častice majúce veľkosť od okolo 45 pm do okolo 1000 pm.

Hustota tu používaných absorpčných členov môže mať určitú dôležitosť pri určovaní absorpčných vlastností absorpčných členov a absorpčných predmetov, v ktorých sú absorpčné členy použité. Merná hmotnosť absorpčných členov bude v zásade v rozpätí od okolo 0,06 g/cm³ do okolo 0,5 g/cm³ a výhodnejšie v rozpätí od okolo 0,09 g/cm³ do okolo 0,30 g/cm³. Hustoty pre tieto štruktúry sú vypočítané z ich základnej hmotnosti a zovretej hrúbky. Zovretá hrúbka sa meria po „ľahkom“ zaťažení 10 g/cm². Základná hmotnosť sa meria vystrihnutím vzorky určitej veľkosti a zvážením vzorky na normovej váhe, pričom hmotnosť a plocha vzorky určujú základnú hmotnosť. Hustota a základná hmotnosť zahrnujú hmotnosť častíc polymémeho materiálu.

Absorpčné členy, tu uvažované môžu obsahovať rad voliteľných materiálov okrem vláknitých materiálov a polymémych časticových zložiek. Takéto voliteľné materiály môžu zahrnovať napríklad pomôcky na rozdeľovanie tekutín, prísady proti mikróbom, činidlá na riadenie pH, činidlá na riadenie vône, parfumy atď. Ak sú prítomné, nebudú tieto voliteľné zložky spravidla obsahovať viac ako okolo 30 hmotnostných percent absorpčných členov.

Absorpčné členy, ktoré tu obsahujú zmes vláknového materiálu a časticového absorpčného polymémeho materiálu podľa vynálezu, môžu byť pripravené akýmkoľvek postupom alebo technikou, ktorý prináša plošný útvar obsahujúci kombináciu vlákien a častíc polymémeho materiálu. Absorpčné členy podľa vynálezu sú výhodne vytvárané vzduchovým ukladaním v podstate suchej zmesi vlákien a častíc polymémeho materiálu a v prípade potreby zhusťovaním výsledného plošného útvaru. Takýto postup je opísaný podrobnejšie vo vyššie uvádzanom patentovom spise USA č. 4 610 678, na ktorý sa tu odvolávame. Ako uvádza citovaný patentový spis USA, obsahujú vzduchom ukladané plošné útvary pomocou tohto postupu výhodne v podstate nespájané vlákna a budú mať výhodne obsah vlhkosti 10 % alebo menej. Pri príprave rún vzduchovým ukladaním alebo akýmkoľvek iným bežným postupom, kde sa treba starať o manipuláciu a transport častíc (agregátov) polymémeho materiálu tak, aby sa vylúčilo rozlamovanie týchto častíc ďalej na menšie častice. To je pravda, i keď častice sú medzičasticovo zosietené agregáty, i keď medzičasticovo zosietené agregáty majú relatívne vysokú štrukturálnu celistvosť v suchom stave.

V alternatívnom vyhotovení absorpčných členov podľa vynálezu obsahuje absorpčný člen laminát (vrstvený absorpčný laminát), obsahujúci najmenej jednu a výhodne dve alebo viac vrstiev rozptýlených častíc polymémeho materiálu. Lamináty výhodne obsahujú vrstvy alebo pásy z vláknových materiálov (výhodne plošný listový útvar z absorpčného materiálu), ako je hodvábny papier. Takéto vrstvené absorpčné štruktúry sú podrobnejšie opisované v patentovom spise USA č. 4 578 068 na ktorý sa tu odvolávame. Ďalšie spôsoby a zariadenia na výrobu laminátov sú opísané v patentovom spise USA č. 4 551 191, na ktorý sa tu rovnako odvolávame.

Obr. 5 ukazuje príkladné vyhotovenie laminátu, a to vrstvený absorpčný člen 70. Vrstvený absorpčný člen 70 výhodne obsahuje štyri plošné útvary z vláknového materiálu, a to najhomejšiu vrstvu 81, najspodnejšiu vrstvu 84s a medziľahlé vrstvy 82 a 83. Vrstvený absorpčný člen 70 má vnútorné plochy 86, 87 a 88. Ako je znázornené na obr. 5, vrstvený absorpčný člen 70 má ďalej výhodne kónické výbežky 90 v hornej ploche 71 a zodpovedajúcej kónickej konkávnej priehlbine 91 v dolnom povrchu 72.

Vrstvené absorpčné členy 70 podľa vynálezu sú vytvorené pri obsahovaní nasledujúcich zložiek: n v podstate rovinných vrstiev vláknových materiálov, pričom každá z vrstiev má dva v podstate rovnobežné povrchy, kde n je celé číslo väčšie alebo rovné dvom a ďalej častíc časticového absorpčného polymémeho materiálu podľa vynálezu. Vrstvené absorpčné členy 70 podľa vynálezu majú horný povrch 71 a dolný povrch 72. Vrstvené absorpčné členy 70 obsahujú n vrstiev vláknových materiálov, kde n je celé číslo väčšie alebo rovné dvom. Vrstvy sú usporiadané tak, že člen obsahuje najhomejšiu vrstvu 81, najspodnejšiu vrstvu 84, n-2 medziľahlých vrstiev 82, 83 a n-1 rozhraní 86, 87, 88 dvoch oproti sebe ležiacich priľahlých dotykových plôch susedných vrstiev. Každé z rozhraní má povrchovú plochu. Častice 75 polymémeho materiálu tvoria nespojenú vrstvu na jednom alebo viacerých rozhraniach.

Vrstvené absorpčné členy 70 podľa vynálezu môžu mať od dvoch do veľkého počtu vrstiev vláknového materiálu. Počet vrstiev je všeobecne obmedzený hrúbkou vrstiev. Je výhodné, ak obsahuje laminát od okolo 2 do 12 vrstiev vláknového materiálu, výhodnejšie od okolo 2 do 5 vrstiev vláknového materiálu. Častice (agregáty) 75 časticového absorpčného polymémeho materiálu môžu byť umiestnené medzi každým priľahlým rúnom vláknového materiálu, ako je znázornené na obr. 5. Častice 75 však môžu byť umiestnené medzi len niektorými susednými rúnami vláknového materiálu.

Pás vláknového materiálu je v tomto prípade plošný listový útvar z tenkého, v podstate súvislého materiálu, majúci dva v podstate rovnobežné povrchy. I keď vrstva vláknového materiálu nemusí byť plochá alebo hladká, môže byť ukladaná alebo je ukladaná v podstate rovinnom dvojrozmernom usporiadaní neurčitej dĺžky a neurčitej šírky, vybiehajúcej do dvoch rozmerov. Príklady vrstiev vláknových materiálov, použitých vo vrstvených absorpčných členoch 70 podľa vynálezu, zahrnujú mnoho typov papiera a netkaných materiálov. Vrstvy vláknových materiálov, použitých podľa vynálezu, sú výhodne vrstvy z absorpčných materiálov, výhodnejšie vrstvy z absorpčných papierov, najvýhodnejšie absorpčná tkanina. Vrstvy vláknových materiálov môžu byť všetky z rovnakého vláknového materiálu alebo z rôznych vláknových materiálov.

Vo vrstvených absorpčných členoch 70 podľa vynálezu sú vrstvy z vláknových materiálov výhodne krehko spojené v podstate úplným zachytením vlákien medzi dotýkajúcimi sa plochami susedných vrstiev na rozhraniach, kde sú prítomné častice 75. Častice môžu byť znehybnené na rozhraniach zachytením vlákien. Alternatívne môžu byť častice 75 polymémeho materiálu pripojené k jednej alebo viac vrstvám niekoľkými rôznymi spôsobmi. Napríklad môže byť nanesený jemný postrek lepidla na vrstvy na zaistenie priliehavosti častic k vrstvám. Alternatívne môže byť lepidlo nanesené na vláknové vrstvy v určitej tvarovej vzorke, ako je špirálovej vzorke, ktorá zaistí priľahnutie vrstiev z vláknového materiálu k sebe navzájom spôsobom, ktorý tvorí vrecká, do ktorých sú častice zachytené. Ďalej môžu byť vrstvy pripojené k časticiam rozprášením vodnej hmly na vrstvy, pridaním častíc, stlačením vrstiev k sebe a vysušením vo vrstvách uloženého absorpčného člena. Ako ukazuje obr. 5, sú vláknové vrstvy výhodne skučeravené medzi dvoma skučerovacími povrchmi majúcimi oproti sebe usporiadané geometrické výbežky a priehlbiny podľa kľukatej čiary na udeľovanie zodpovedajúceho kľukatého tvaru sústavy vrstiev, uložených na sebe s výbežkami 90 a priehlbinami 91. Príkladný postup na výrobu vrstvených absorpčných členov je opísaný vo vyššie uvedenom patentovom spise USA č. 4 578 068.

Alternatívne vyhotovenie vrstvených absorpčných členov podľa vynálezu je „vrecko“ obsahujúce časticový absorpčný materiál. Vrecko je vrstvený absorpčný člen, ako je opísané vyššie, kde počet vláknových vrstiev je rovný dvom. Vláknové vrstvy sú navzájom spolu spojené okolo ich obvodu na vytvorenie veľkej kapsy uprostred vrecka. Častice polymémeho materiálu sú zapuzdrené medzi vláknovými vrstvami v kapse. Vrecko je tak podobné čajovému vrecku, v ktorom časticový absorpčný materiál môže voľne napučiavať a absorbovať kvapalinu vo vnútri vrecka. Vláknové vrstvy vrecka výhodne obsahujú netkaný materiál, ako je známe v odbore, pričom netkané vrstvy sú tepelne spojené okolo ich obvodu, i keď môžu byť použité tiež iné prostriedky na uzavieranie vrstiev spojením k sebe, napríklad lepidlami alebo ultrazvukovými spojmi, ako je známe v odbore.

Vzhľadom na jedinečné absorpčné vlastnosti časticových absorpčných polymémych materiálov tu opisovaných, sú absorpčné členy podľa vynálezu obzvlášť vhodné na použitie ako absorpčné jadrá v absorpčných predmetoch, obzvlášť v absorpčných predmetoch na jedno použitie. V tejto súvislosti sa pod pojmom „absorpčný predmet“ myslia predmety, ktoré absorbujú a zadržujú telesné výlučky a konkrétnejšie sa týka predmetov, ktoré sú umiestnené proti telu nositeľa alebo do jeho blízkosti, aby absorbovali a zadržovali rôzne výlučky vylučované z tela. Ďalej sa pod pojmom „absorpčné predmety na jedno použitie“ rozumejú tie, ktoré sú určované na vyhodenie po jednom použití (t.j. pôvodný absorpčný člen ako celok nie je určený na to, aby bol praný alebo inak ošetrovaný alebo znovu používaný ako absorpčný predmet, i keď určité materiály alebo všetky absorpčné predmety môžu byť recyklované, znovu používané ako suroviny alebo kompostované). Výhodné vyhotovenia absorpčného člena a to plienka 20, je znázornená na obr. 1. V tejto súvislosti sa pod pojmom „plienka“ rozumie textília obvykle nosená malými deťmi alebo inkontinentnými osobami tak, že sa nosí okolo dolnej časti trupu nositeľa. Je potrebné však brať do úvahy, že vynález je tiež použiteľný na iné absorpčné predmety, ako sú inkontinenčné vložky, trenírky, plienkové vložky, menštruačné vložky, rúška, papierové uteráky a pod.

Obr. 1 je pôdorysný pohľad na plienku 20 podľa vynálezu v jej plochom nestiahnutom stave (t. j. so všetkým pružne zavedeným stiahnutím odstráneným) s časťami štruktúry odrezanými na jasnejšie znázornenie konštrukcie plienky 20 a s časťou plienky 20, ktorá sa dotýka nositeľa a je k nemu obrátená. Plienka 20 je na obr. 1 znázornená s prednou pásovou oblasťou 22 a obvodom 28, ktorý je vymedzovaný vonkajšími okrajmi plienky a obsahujúcimi pozdĺžne okraje 32 a koncové okraje 32. Plienka má prídavné priečnu stredovú čiaru 34 a bočnú stredovú čiaru 36.

Plienka 20 výhodne obsahuje vrchný plošný útvar 38 priepustný pre kvapalinu, rubový plošný útvar 40, nepriepustný pre kvapalinu a spojený s vrchným plošným útvarom 38 a absorpčné jadro 41 (absorpčný člen 42) uložený medzi vrchným plošným útvarom 38 a rubovým plošným útvarom 40, a ďalej pružné členy 44 a páskové sponky 46. Zatiaľ čo vrchný plošný útvar 38, rubový plošný útvar 40, absorpčné jadro 41a pružné členy 44 môžu byť zostavené v rôznej škále dobre známych tvarov, najvýhodnejší tvar plienky je všeobecne opísaný v patentovom spise USA č.

860 003, na ktorý sa tu odvolávame. Alternatívne výhodné tvary pre plienky na jedno použitie sú tiež opísané v patentovom spise USA č. 4 808 178, č. 4 695 278 a č.

816 025, na ktoré sa tu odvolávame.

Obr. 1 ukazuje výhodné vyhotovenie plienky 20, ktorej vrchný plošný útvar 38 a rubový plošný útvar 40 sú spoločne roztiahnuteľné a majú dĺžkové a šírkové rozmery všeobecne väčšie, ako sú rozmery absorpčného jadra 41. Vrchný plošný útvar 38 je združený s rubovým plošným útvarom 40, na ktorom je uložený, a s ktorým vytvára obvod plienky 20. Obvod 28 vymedzuje vonkajší obvod okrajov plienky 20. Obvod 28 obsahuje pozdĺžne okraje 30 a koncové okraje 32.

Plienka 20 má predné a zadné pásové oblasti 22 a 24, vybiehajúce z koncových okrajov 32 obvodu 28 plienky smerom ku strednej čiare 34 plienky v úseku činiac výhodne okolo 5 % dĺžky plienky. Pásové oblasti obsahujú horné časti plienky 20, ktorá keď sa nosí, obklopuje pás nositeľa. Rozkroková oblasť 26 je časť plienky 20 medzi pásovými oblasťami 22 a 24 a obsahuje tú časť plienky 20, ktorá keď sa nosí leží medzi nohami nositeľa a kryje jeho dolnú časť trupu. Rozkroková časť 26 tak vymedzuje oblasť typického ukladania kvapaliny v plienke alebo inom predmete na jedno použitie.

Vrchný plošný útvar 38 je ohybný, mäkký na dotyk a nedráždivý pre kožu nositeľa. Ďalej je vrchný plošný útvar 38 priepustný pre kvapaliny kvôli ľahkému prenikaniu jeho hrúbkou. Vhodný vrchný plošný útvar 38 môže byť vyrobený zo širokej škály materiálov, ako sú pórovité peny, sieťované peny, plastové fólie s otvormi prírodných vlákien (napríklad drevených alebo bavlnených vlákien), syntetických vlákien (napríklad polyesterových alebo polypropylénových vlákien) alebo z kombinácie prírodných a syntetic14

SK 281118 Β6 kých vlákien. Výhodne je vrchný plošný útvar 38 vyrobený z hydrofóbneho materiálu na izolovanie kože nositeľa od kvapalín v absorpčnom jadre 32.

Obzvlášť výhodný vrchný plošný útvar 38 obsahuje štaplovú dĺžku polypropylénových vlákien majúcich denier okolo 1,5 ako je polypropylén Hercules-typ 151, dodávaný na trh firmou Hercules Inc. z Wilmington, Delaware. V tejto súvislosti sa pod pojmom vlákna štaplovej dĺžky rozumejú vlákna majúce dĺžku najmenej okolo 15,9 mm.

Existuje rad výrobných postupov, ktoré je možné používať na výrobu vrchného plošného útvaru 38. Napríklad môže byť vrchný plošný útvar 38 tkaný, netkaný, spradený, mykaný a pod. Výhodný vrchný plošný útvar je mykaný a tepelne spojený prostriedkami dobre známymi odborníkov v odbore. Výhodne má vrchný plošný útvar 38 hmotnosť od okolo 18 do okolo 25 g na štvorcový meter, minimálnu pevnosť v ťahu za sucha najmenej okolo 400 g na centimeter v smere stroja a pevnosť v ťahu za mokra najmenej okolo 55 g na centimeter naprieč smeru stroja.

Rubový plošný útvar 40 je nepriepustný pre kvapaliny a je výhodne vyrobený z tenkej plastovej fólie, i keď je tiež možné použitie iných poddajných materiálov nepriepustných pre kvapaliny. Rubový plošný útvar 40 zabraňuje výlučkom, pohltených a zadržovaných v absorpčnom jadre 41, aby zmáčali predmety, ktoré sú v dotyku s plienkou, ako sú prestieradlá alebo spodná bielizeň. Výhodne je rubový plošný útvar 40 polyetylénová fólia majúca hrúbku od okolo 0,012 mm do okolo 0,051 cm, i keď je možné použiť tiež iné poddajné materiály, nepriepustné pre kvapaliny. V tejto súvislosti sa pojem „poddajný“ vzťahuje na materiály, ktoré sú ohybné, a ktoré sa ľahko prispôsobia celkovému tvaru a obiysom tela nositeľa.

Vhodný polyetylénový film alebo fólia je vyrobená firmou Monsanto Chemical Corporation pod označením Film No. 8020. Rubový plošný útvar 40, je výhodne s razeným a/alebo matným povrchom na zaistenie vzhľadu viac podobného látke. Ďalej môže rubový plošný útvar 40 dovoľovať prenikaniu parám na unikanie z absorpčného jadra 41, pričom stále zabraňuje výlučkom, aby prechádzali rubovým plošným útvarom 40.

Veľkosť rubového plošného útvaru 40 je určovaná veľkosťou absorpčného jadra 41 a presným zvoleným tvarom plienky. Vo výhodnom uskutočnení má rubový plošný útvar 40 upravený tvar presýpacích hodín a presahuje absorpčné jadro 41 o minimálnu vzdialenosť najmenej okolo

1,3 cm do okolo 2,5 cm po celom obvode 28.

Vrchný plošný útvar 38 a rubový plošný útvar 40 sú navzájom spolu spojené akýmkoľvek vhodným spôsobom. V tejto súvislosti sa pod pojmom „spojené“ rozumejú tvary, ktorými je vrchný plošný útvar 38 priamo pripojený k rubovému plošnému útvaru 40 a tvary, ktorými je vrchný plošný útvar 38 nepriamo pripojený k rubovému plošnému útvaru 40 upevnením vrchného plošného útvaru 38 k medziľahlým členom, ktoré sú sami upevnené k rubovému plošnému útvaru 40. Vo výhodnom vyhotovení sú vrchný plošný útvar 38 a rubový plošný útvar 40 upevnené priamo k sebe navzájom v smere obvodu plienky 28 neznázomenými prípojnými prostriedkami, ako je lepidlo alebo iný prípojný prostriedok, známy v odbore. Napríklad je možné použiť rovnomernú spojitú vrstvu lepidla, vrstvu lepidla usporiadanú do vzorky, alebo pole samostatných čiar alebo bodov naneseného lepidla na upevnenie vrchného plošného útvaru 38 k rubovému plošnému útvaru 40.

Na zadnú pásovú oblasť 24 plienky sú v typickom prípade priložené páskové sponky 46 na vytvorenie prípojného prostriedku na pridržovanie plienky na nositeľovi. Na obr. 1 je znázornená len jedna z týchto sponiek. Páskové sponky 46 môžu byť akékoľvek z tých, ktoré sú dobre známe v odbore, ako je pásková sponka opísaná v patentovom spise USA č. 3 848 594, na ktorý sa tu odvolávame. Tieto páskové sponky 46 alebo iné spojovacie prostriedky plienky sú v typickom prípade umiestnené blízko rohov plienky 20.

Pružné členy 44 sú uložené u obvodu 28 plienky 20, výhodne pozdĺž každého bočného okraja 30, takže pružné členy 44 majú tendenciu ťahať a pridržovať plienku 20 u nôh nositeľa. Alternatívne môžu byť pružné členy 44 uložené vedľa jedného alebo obidvoch koncových okrajov 32 plienky 20 na vytvorenie pásu, ako i nánožné držiaky, prípadne len nánožné držiaky. Napríklad je vhodný pásový člen opísaný v patentovom spise USA č. 4 515 595, na ktorý sa tu odvolávame. Okrem toho je spôsob a zariadenie vhodné na výrobu plienky na jedno použitie, majúce pružné sťahovateľné pružné členy, opísané v patentovom spise USA č. 4 081 301, na ktorý sa tu odvolávame.

Pružné členy 44 sú upevnené k plienke 20 v pružne sťahovateľnom stave, takže pri normálnej uvoľnenej polohe pružné členy 44 plienku 20 sťahujú. Pružné členy 44 môžu byť upevnené v pružne stiahnuteľnom stave najmenej dvoma spôsobmi. Napríklad môžu byť pružné členy 44 natiahnuté a upevnené, zatiaľ čo plienka 20 je v jej nestiahnutom stave. Alternatívne môže byť plienka 20 stiahnutá, napríklad plisovaním a pružné členy 44 sa upevnia a pripoja sa ku plienke 20, zatiaľ čo sú v ich uvoľnenom a nenatiahnutom stave.

V vyhotovení znázornenom na obr. 1 prebiehajú pružné členy 44 po v podstate celej dĺžke plienky v rozkrokovej oblasti 26. Alternatívne môžu pružné členy 44 prebiehať po celej dĺžke plienky 20, alebo akejkoľvek inej dĺžke vhodnej na vytvorenie pružne stiahnuteľnej línie. Dĺžka pružných členov 44 je diktovaná tvarom plienky.

Pružné členy 44 môžu mať veľké množstvo tvarov. Napríklad sa môže šírka pružných členov 44 meniť od o?· kolo 0,25 mm do okolo 25 mm alebo viac. Pružné členy 44 môžu byť tvorené jediným prameňom pružného materiálu alebo môžu obsahovať niekoľko rovnobežných alebo nerovnobežných prameňov pružného materiálu, alebo môžu byť pružné členy 44 obdĺžnikové alebo krivočiare. Ešte ďalej môžu byť pružné členy 44 upevnené k plienke akýmkoľvek iným spôsobom známym v odbore. Napríklad môžu byť pružné členy 44 pripojené ultrazvukom, tepelne a tlakovo tesne pripojené k plienke 20 s použitím radu prípojných kombinácii, alebo môžu byť pružné členy 44 jednoducho prilepené k plienke 20.

Absorpčné jadro 41 plienky 20 je uložené medzi vrchným plošným útvarom 38 a rubovým plošným útvarom 40. Absorpčné jadro 41 môže byť vyrobené v širokej škále veľkostí a tvarov (napríklad obdĺžnikovom, v tvare presýpacích hodín, asymetrickom, atď.) a zo širokej škály materiálov. Celková absorpčná kapacita absorpčného jadra by však mala byť zlučiteľná s navrhovaným kvapalinovým zaťažením na predpokladané použitie absorpčného predmetu na plienky. Ďalej sa veľkosť a absorpčná kapacita absorpčného jadra 41 môže líšiť tak, aby sa prispôsobila nositeľom od detí po dospelých. Absorpčné jadro 41 výhodne obsahuje absorpčné členy podľa vynálezu, ktoré zahrnujú zmes vláknového materiálu a konkrétneho množstva častíc časticového absorpčného polymémeho materiálu podľa vynálezu, obsahujúceho medzičasticovo zosietené agregáty.

Výhodné vyhotovenie plienky 20 má absorpčné jadro tvarované do tvaru presýpacích hodín. Absorpčné jadro je výhodne absorpčný člen 42 obsahujúci rúno alebo vzdušnú plsť, buničité vlákna a so zabudovaným časticovým absorpčným polymémym materiálov.

SK 281118 Β6

Alternatívne môžu byť absorpčné jadrá podľa vynálezu vytvorené len z časticových absorpčných polymémych materiálov podľa vynálezu, kombináciou vrstiev zahrnujúcich polymérne materiály podľa vynálezu (vrátane tu opisovaných laminátov) alebo akékoľvek iné absorpčné jadrové tvary známe v odbore. Príklady vhodných tvarov absorpčných jadier sú opísané napríklad v patentovom spise USA č. 3 669 114, č. 3 88 257, č. 3 901 231, č. 4 102 340 a č. 4 500 315, na ktoré sa tu odvolávame.

Príkladné vyhotovenie absorpčného jadra 41 obsahuje vrstvu, ktorá obsahuje hydrofilný vláknový materiál a časticový absorpčný polymémy materiál podľa vynálezu, ako je absorpčný člen opísaný v patentovom spise USA č. 4 610 678, na ktorý sa tu odvolávame. Alternatívne vyhotovenie absorpčného jadra 41 je dvojvrstvové absorpčné jadro vo výhodnom tvare, ako je všeobecne opísaný v patentovom spise USA č. 4 673 402, na ktorý sa tu odvolávame, pričom obsahuje asymetricky tvarovanú hornú vrstvu a dolnú vrstvu. Obzvlášť výhodné vyhotovenie absorpčného jadra 41, hodiace sa pre vynález, je opísané v patentovom spise USA č. 4 834 735, ktoré opisuje absorpčné členy majúce ukladaciu oblasť a prijímaciu oblasť s nižšou priemernou hustotou a nižšou priemernou základnou hmotnosťou na jednotku plochy, ako je ukladacia oblasť, takže prijímacia oblasť môže účinne prijímať vylučovanú kvapalinu. Na tento patentový spis sa tu rovnako odvolávame.

Obr. 4 je perspektívny pohľad na výhodné vyhotovenie absorpčného jadra 41 (absorpčný člen 42) podľa vynálezu, aké je opísané vo vyššie spomínanom patentovom spise USA č. 4 834 735. Absorpčný člen 42 je na obr. 4 znázornený so zadným úsekom 48 a predným úsekom 50. Predný úsek 50 je znázornený s koncovou oblasťou 52 a ukladacou oblasťou 54. Ukladacia oblasť 54 obsahuje prijímaciu oblasť 56 (vyznačená čiarkované) a uchovávacia oblasť 58. Ďalej je predný úsek 50 priečne delený do troch oblastí obsahujúcich dve výbežkovité oblasti 60 a 62 umiestnené s priečnymi odstupmi od seba a stredná oblasť 64. Absorpčný člen 42 má prídavnú priečnu stredovú čiaru 66, pričom pozdĺžna os je označená ako stredová čiara 68.

Absorpčný člen 42 má zadnú časť 48 a prednú časť 50, ktorá prilieha k zadnej časti 48. Zadná časť 48 a predná časť 50 absorpčného člena 42 vybiehajú do zodpovedajúcich koncových okrajov 67 absorpčného člena 42 ku priečnej stredovej čiare 66, pričom predná časť 50 zaujíma od okolo jednej polovice do okolo troch štvrtín, výhodne okolo dvoch tretín dĺžky absorpčného člena 42. Predná časť 50 j c výhodne väčšia ako polovica celkovej dĺžky absorpčného člena 42, takže bude zahrnovať celú oblasť typického ukladania kvapaliny na absorpčnom člene 42, keď je umiestnená v plienke alebo inom absorpčnom predmete.

Predná časť 50 má koncovú oblasť 52 a ukladaciu oblasť 54. Koncová oblasť 52 obsahuje tú časť prednej časti 50, vybiehajúcej od zodpovedajúceho koncového okraja 70 absorpčného člena 42 smerom k priečne stredovej čiare 66, ktorá zaujíma úsek s veľkosťou od 2 % do okolo 10 %, výhodne 5 % dĺžky absorpčného člena 42. Ukladacia oblasť 54 obsahuje tú časť prednej časti 50, ktorá prilieha k prednej časti 48 a na druhej strane je vymedzovaná zadná časť 48 a zahrnuje oblasť typického ukladania kvapaliny na absorpčnom člene 42.

Predná časť 50 ďalej obsahuje dve výbežkovité oblasti 60 a 62 a strednú oblasť 64 umiestnenú medzi výbežkovitými oblasťami 60 a 62. Výbežkovité oblasti 60 a 62 obsahujú tie častice, ktoré vybiehajú z pozdĺžnych okrajov 30 obvodu 28 smerom k pozdĺžnej stredovej čiare do vzdialenosti od okolo jednej desatiny do okolo jednej tretiny šírky absorpčného člena 42. Výbežkovité oblasti 60 a 62 sú tak tie časti, ktoré zasahujú do postranných okrajových časti nositeľovho pásu a trupu, zatiaľ čo stredová časť 64 zasahuje strednú časť nositeľovho pásu a trupu. Stredná oblasť 64 tak vymedzuje priečnu oblasť typického ukladania kvapaliny.

Oblasť 54 ukladania obsahuje prijímacia oblasť a uchovávacia oblasť v kvapalinovom spojení s aspoň časťou bočnej oblasti prijímacej oblasti 56. Prijímacia oblasť 56 obsahuje časti ukladacej oblasti vyznačenej čiarkované na obr. 4. Uchovávania oblasť 58 obsahuje v zásady zvyšok ukladacej oblasti 54 a výhodnejšie zvyšok absorpčného člena 42.

Uchovávacia oblasť 58 je relatívne vysoko kapilárna (s vysokou hustotou a vysokou základnou váhou) časť aspoň ukladacej oblasti 54. Prekurzorové funkcie uchovávacej oblasti 58 je absorbovať vylučované kvapaliny, ktoré sú buď ukladané priamo na uchovávacej oblasti 58 alebo prenášané do uchovávacej oblasti 58 cez spády kapilárnych síl vytvorené medzi prijímacie oblasti 56 a uchovávacej oblasti 58, a pre zadržovanie takýchto kvapalín pod tlakom vznikajúcim ako výsledok pohybov nositeľa. Výhodne pozostáva uchovávacia oblasť 58 v zásade zo štruktúiy opísanej v citovanom patentovom spise USA č. 4 610 678 a dolnej uchovávacej vrstvy kvapaliny opísanej v patentovom spise USA č. 4 673 402, na ktorý sa tu obidva odvolávame, i keď je tiež možné použiť iné vysoké kapilárne štruktúry.

Uchovávacia oblasť 58 má výhodne relatívne vysokú hustotu a vysokú základnú hmotnosť na jednotku plochy vo vzťahu k prijímacej oblasti 56. Hustoty a základné hmotnosti uchovávacej oblasti zahrnujú hmotu častíc polymérneho materiálu, takže hodnoty hustoty a základnej hmotnosti sa budú líšiť v závislosti na množstve častíc rozptýlených v absorpčnom člene 42.

Zatiaľ čo uchovávacia oblasť 58 môže zaujať rad veľkostí a varov, je výhodné, aby uchovávacia oblasť 58 tvorila aspoň časť ukladacej oblasti 54, kde nie je prijímacia oblasť 56 (tj. celá ukladacia oblasť 54 obsahuje uchovávaciu oblasť 58 okrem prijímacej oblasti 56). Zatiaľ čo zadná časť 48 a koncová časť 52 nemusia obsahovať ukladaciu oblasť, v obzvlášť výhodných vyhotoveniach absorpčného člena 42, aké sú znázornené na obr. 2, 3 a 4, pozostáva celý absorpčný člen 42 okrem prijímacej oblasti 56 z jednej alebo viac prijímacích oblastí 58. Zatiaľ čo uchovávaciu oblasť 58 nemusí úplne po stranách obklopovať prijímacia oblasť 56 (t. j. je v kvapalinovom spojení s aspoň časťou bočnej plochy prijímacej oblasti 56), vo výhodných vyhotoveniach vynálezu ukladaciu oblasť 58 po stranách obklopuje prijímacia oblasť 56 tak, aby sa plne využil rozdiel kapilarity medzi nimi.

Prijímacia oblasť 56 má relatívne nižšiu kapilaritu a tak výhodne nižšiu priemernú hustotu a nižšiu priemernú základnú hmotnosť na jednotku plochy ako uchovávacia oblasť 58. Prijímacia oblasť 56 slúži na rýchle zbieranie a dočasné zadržovanie vylučovaných tekutín. Keďže takéto tekutiny sú spravidla vylučované náhlym výronom, musí byť prijímacia oblasť 56 schopná rýchlo získavať a dopravovať kvapalinu knôtovým účinkom od bodu kvapalinového kontaktu do iných častí absorpčného člena 42.

Zatiaľ čo časti prijímacej oblasti 56 môžu byť uložené v zadnej časti 48 absorpčného člena 42, prijímacia oblasť 56 je výhodne umiestnená v zásade v prednej časti 50 absorpčného člena 42, takže prijímacia oblasť 56 je uložená v oblasti typického ukladania kvapaliny, t. j. v ukladacej oblasti 54. Prijímacia oblasť 56 je umiestnená v blízkosti bodu vylučovania kvapalín tak, aby bola schopná rýchle získavať takéto kvapaliny v ich kontaktovej oblasti.

Všeobecne uloženie prijímacej oblasti 56 môže byť de

SK 281118 Β6 finované konkretizovaním percentuálneho podielu hornej povrchovej plochy prijímacej oblasti 56, ktorá sa nachádza smerom dopredu od konkrétnych bodov po dĺžke absorpčného člena 42.1 keď uloženie prijímacej oblasti 56 môže byť alternatívne definované s ohľadom na objem prijímacej oblasti, uloženej pred určitými bodmi, bolo zistené, že horná povrchová plocha prijímacej oblasti 56 je omnoho potrebnejšia na definíciu, pretože homá povrchová plocha skutočne definuje začiatočnú oblasť, ktorá je k dispozícii na získavanie kvapalín. Keďže hrúbka absorpčného člena 42 je výhodne rovnomerná v ukladacej oblasti 54 a prijímacia oblasť 56 má výhodne obdĺžnikovú prierezovú plochu, definícia hornej povrchovej plochy je okrem toho rovná objemovej definícii vo výhodnom vyhotovení. Uloženie prijímacej oblasti 56 bude tak označené špecifikáciou, vztiahnutou sa na jej hornú povrchovú plochu (t. j. percentuálny podiel hornej povrchovej plochy prijímacej oblasti uloženej v danej oblasti.).

Podľa vynálezu aspoň časť prijímacej oblasti musí byť umiestnená v ukladacej oblasti 54, i keď zostávajúca časť môže byť uložená kdekoľvek inde v absorpčnom člene 42 vrátane zadnej časti 48 a koncových častí 52 . Rozumie sa, že pokiaľ sa viac ako jedna prijímacia oblasť, najmenej časť jednej z prijímacích oblastí musí byť uložená v ukladacej oblasti 54. Prijímacia oblasť 56 je však výhodne uložená relatívne k pohltivému členu 42 tak, že homá povrchová plocha prijímacej oblasti 56 je celkom uložená vo vnútri prednej časti 50 pohltivého člena 42. Výhodnejšie je prijímacia oblasť 56 uložená relatívne oproti absorpčnému členu 42 tak, že homá povrchová plocha prijímacej oblasti 56 je celkom uložená vo vnútri ukladacej oblasti 54 absorpčného člena 42. Ešte výhodnejšie je najmenej 30 percent hornej povrchovej plochy prijímacej oblasti uložené v prednej polovici prednej časti (približne predná jedna tretina celého pohltivého člena) absorpčného člena 42.

Prijímacia oblasť 56 môže byť akéhokoľvek požadovaného tvaru zodpovedajúceho absorpčným požiadavkám absorpčného člena 42 plienky 20, vrátane napríklad kruhového, obdĺžnikového, trojuholníkového, predĺženého, v tvare presýpacích hodín, v tvare „psej kosti“, v tvare „líščej hlavy“ alebo oválu. Výhodné tvary prijímacej oblasti 56 sú tie, ktoré zväčšujú obvod rozhrania medzi prijímacou oblasťou 56 a uchovávacou oblasťou 58, takže relatívne kapilárny rozdiel medzi oblasťami je plne využitý. V vyhotovení znázornenom na obr. 1 až 4 je prijímacia oblasť oválneho tvaru a má hornú povrchovú plochu okolo 45 cm².

Aby sa udržala určitá minimálna hladina absorpcie v prednej časti absorpčného člena 42, musí homá povrchová plocha alebo objem uchovávacej oblasti 58 obsahovať určitú minimálnu veľkosť z hornej povrchovej plochy alebo objemu prednej časti 50. Bolo tak zistené, že prijímacia oblasť 56 by výhodne mala obsahovať menej ako celú povrchovú plochu a/alebo objem prednej časti 50 absorpčného člena 42 (keďže vo výhodnom vyhotovení je prijímacia oblasť 56 so spravidla rovnomernou hrúbkou a prierezovou plochou, objem môže byť zamenený s hornou povrchovou plochou ako definičným bodom). Homá povrchová plocha časti prijímacej oblasti 56 uložená v prednej časti 50 absorpčného člena 42 výhodne obsahuje menej ako okolo 50 % hornej povrchovej plochy prednej časti 50. Výhodnejšie obsahuje horné povrchové plochy prednej časti 50 absorpčného člena 42, pričom prípady s menej ako 20 % sú obzvlášť výhodné. Okrem toho homá povrchová plocha prijímacej oblasti 56 výhodne obsahuje menej ako okolo 50 % hornej povrchovej plochy ukladacej oblasti 54, výhodnejšie menej ako okolo 35 % a najvýhodnejšie menej ako okolo 20 %.

Prijímacia oblasť 56 môže tiež mať rad rôznych prierezových plôch a tvarov vrátane tých, kde plocha časti prijímacej oblasti 56 je menšia alebo väčšia ako jej homá povrchová plocha (t. j. prijímacia oblasť 56 je menšia alebo širšia pod horným povrchom absorpčného člena 42). Napríklad môže mať prijímacia oblasť 56 kónické, lichobežníkové prierezové plochy, prierezovú plochu v tvare písmena T alebo obdĺžnika. Ako je znázornené na obr. 2 a 3 má prijímacia oblasť 56 výhodne obdĺžnikovú prierezovú plochu na zaistenie rovnorodej prijímacej oblasti 56.

Prijímacia oblasť ďalej nemusí tvoriť celú hrúbku pohltivého člena 42, ale môže prebiehať len po časti jeho celkovej hrúbky. Prijímacia oblasť 56 môže tiež mať odlišnú hrúbku ako ju po stranách obklopuje uchovávacia oblasť 58. Vo výhodnom vyhotovení znázornenom na obr. 2 a 3 prebieha prijímacia oblasť 56 výhodne po celej hrúbke pohltivého člena 42 a má hrúbku rovnú hrúbke obklopujúcej uchovávaciu oblasť 58 v ukladacej oblasti.

I keď prijímacia oblasť 56 môže byť priečne uložená kdekoľvek po dĺžke pohltivého člena 42, bolo zistené, že prijímacia oblasť 56 pôsobí najúčinnejšie, keď je priečne vystredená v prednej časti 50 alebo ukladacej oblasti 54 absorpčného člena 42. Prijímacia oblasť 56 je výhodne vystredená vzhľadom na pozdĺžnu stredovú čiaru 68 absorpčného člena 42. Konkrétnejšie je prijímacia oblasť 56 priečne uložená len v stredovej oblasti 64 prednej časti alebo ukladacej oblasti absorpčného člena 42 tak, že žiadna z prijímacích oblastí 56 nie jc umiestnená vo výbežkovitých častiach 60 a 62.

Takýto absorpčný člen 42 je výhodne vytvorený vzdušným ukladaním hrúbkového profilovaného predvýrobku absorpčného člena a potom kalandrovaním absorpčného člena 42 v kalandrovacom valci s pevnou štrbinou na vyvolanie zhustenia absorpčného člena 42. Hrúbkovo profilovaný absorpčný člen 42 má na začiatku plochy väčšie základné hmotnosti, ktoré vymedzujú uchovávaciu oblasť 58 a nižšie základné hmotnosti, ktoré vymedzujú prijímaciu oblasť 56. Pohltivý člen 42 sa potom kalandruje výhodne na aspoň rovnomernú hrúbku v ukladacej oblasti. Vytvorí sa tak prijímacia oblasť 56 s nižšou priemernou hustotou a nižšou priemernou základnou hmotnosťou na jednotkovú plochu vzhľadom na vyššiu priemernú hustotu a vyššie priemerné základné hmotnosti uchovávacej oblasti 58. Prídavné sa pridáva časticový absorpčný polymémy materiál do vzduchom unášaného prúdu vlákien pred ich ukladaním na predvýrobok na vyvolávanie rovnomerného rozdeľovania polymémeho materiálu po predtvarovanom pohltivom člene 42.

Obr. 6 a 7 ukazujú ďalšie alternatívne vyhotovenia absorpčného jadra podľa vynálezu. Absorpčná prijímacia vrstva 674 je uložená na absorpčnom člene 642 na vytváranie dvojvrstveného absorpčného jadra. Príklad podobného dvojvrstvového absorpčného jadra je rozoberaný podrobnejšie v uvedenom patentovom spise USA č. 4 673 402, na ktorý sa tu odvolávame.

Táto absorpčná prijímacia vrstva 674 slúži na rýchle zhromažďovanie kvapalín a na dopravovanie takýchto kvapalín ich knôtovým vedením od bodu začiatočného dotyku do iných častí absorpčnej prijímacej vrstvy 674. Keďže prekurzorová funkcia absorpčnej prijímacej vrstvy 674 je prijímať kvapaliny prechádzajúce vrchným plošným útvarom 38 a ich doprava do druhých plôch absorpčnej vrstvy 674 a nakoniec do absorpčného člena 642, absorpčná prijímacia vrstva 674 môže byť v podstate jednoduchý polymémy materiál. Absorpčná prijímacia vrstva 674 výhodne pozostáva v podstate z hydrofilného vláknitého materiálu. Alternatívne môže absorpčná prijímacia vrstva 674 obsa

SK 281118 Β6 hovať konkrétne množstvo polymémeho materiálu. Tak môže napríklad absorpčná prijímacia vrstva 674 obsahovať napríklad až okolo 50 % hmotnosti polymémeho materiálu. V najvýhodnejších vyhotoveniach absorpčné prijímacie jadro obsahuje od 0 % do okolo 8 hmotnostných % polymémeho materiálu. V alternatívnych vyhotoveniach obsahuje absorpčná prijímacia vrstva 674 chemicky stužené celulózové vlákna, ako bolo vyššie opísané.

Absorpčná prijímacia vrstva 674 v rozvinutej polohe môže mať akýkoľvek požadovaný tvar, napríklad obdĺžnikový, oválny, predĺžený, asymetrický alebo v tvare presýpacích hodín. Tvar absorpčnej prijímacej vrstvy 674 môže určovať celkový tvar výslednej plienky 20. Vo výhodných vyhotoveniach podľa vynálezu, ako je znázornené na obr. 6, bude mať absorpčná prijímacia vrstva 674 v obryse tvar presýpacích hodín.

Absorpčný člen 642 podľa vynálezu nemusí mať rovnakú veľkosť ako prijímacia absorpčná vrstva 674 a môže mať hornú povrchovú plochu, ktorá je v podstate menšia alebo väčšia ako je horná povrchová plocha absorpčnej prijímacej vrstvy 674. Ako je znázornené na obr. 6, absorpčný člen 642 je menší, ako je absorpčná prijímacia vrstva 674 a má hornú povrchovú plochu od okolo 0,25 do okolo 1 násobku plochy absorpčnej prijímacej vrstvy 674. Výhodne bude horná povrchová plocha absorpčného člena 642 len od okolo 0,25 do okolo 0,75 a najvýhodnejšie od okolo 0,3 do okolo 0,95 násobku plochy absorpčného člena 642. V tomto alternatívnom vyhotovení absorpčná prijímacia vrstva 642 výhodne obsahuje chemicky vystužené celulózové vlákna.

Absorpčný člen 642 je výhodne umiestnený do konkrétneho polohového vzťahu s ohľadom na rubový plošný útvar 40 a/alebo absorpčnú prijímaciu vrstvu 674 v plienke alebo inom absorpčnom člene. Konkrétnejšie je absorpčný člen 642 uložený všeobecne smerom ku prednej strane plienky, takže polymémy materiál je najefektívnejšie uložený tak, aby prijímal a zadržoval vylučované kvapaliny z absorpčné prijímacej vrstvy 674.

Uloženie absorpčného člena 642 u prednej strany môže byť definované konkretizovaním percentuálneho podielu celkového množstva polymémeho materiálu, ktoré sa nachádza dopredu od určitých bodov po dĺžke plienky alebo iného absorpčného predmetu. Podľa vynálezu je tak absorpčný člen 642 uložený relatívne k rubovému plošnému útvaru a/alebo absorpčnej prijímacej vrstve 674 tak, že najmenej okolo 75 % celkového polymémeho materiálu v absorpčnom člene 642 sa nachádza vo vnútri prednej dvojtretinovej časti plienky alebo iného absorpčného člena, a najmenej okolo 55 % celkového množstva polymémeho materiálu absorpčného člena 642 sa nachádza relatívne voči rubovému plošnému útvaru 38 a/alebo absorpčná prijímacia vrstva 674 tak, že najmenej okolo 90 % celkového množstva polymémeho materiálu sa nachádza v prednej polovičnej časti plienky alebo iného absorpčného predmetu (pre účely vynálezu je možné „časti“ plienky alebo iného absorpčného člena definovať vo vzťahu k hornej povrchovej ploche rozvinutej plienky 20 alebo absorpčného člena, nachádzajúceho sa pred daným bodom na čiare, ktorá definuje dĺžku plienky 20 alebo pohltivého predmetu).

Absorpčný člen 642 dvojvrstveného absorpčného jadra môže byť akéhokoľvek žiaduceho tvaru, zodpovedajúceho pohodlnému doliehaniu, vrátane napríklad kruhového, obdĺžnikového, lichobežníkového, predĺženého tvaru, v tvare obrysu presýpacích hodín, psej kosti alebo oválu. V prípade potreby môže byť absorpčný člen 642 zabalený do obalovej vrstvy s vysokou pevnosťou za mokra, ako hodvábneho papiera alebo syntetického pórovitého (napríklad netkaného) materiálu na minimalizáciu možnosti, že častice polymérneho materiálu budú mať sklon sa pohybovať von z absorpčného člena 642. Iným cieľom takéhoto prebaľovania je žiaducim spôsobom zvýšiť celistvosť dvojvrstveného absorpčného jadra za použitia. Takáto vrstva totiž môže byť lepená k absorpčnému členu 642. Vhodné prostriedky na vykonávanie tejto lepiacej operácie zahrnujú postup postrekovania lepidlom, opísaný v americkom patentovom spise č. 4 573 986, na ktoiý sa tu odvolávame.

Vo výhodných vyhotoveniach, ako je znázornené na obr. 6, je absorpčný člen 642 tvaru dvojvrstvého absorpčného jadra a je predĺžený. V obzvlášť výhodných vyhotoveniach sa použije predĺžený absorpčný člen 642 obalený tkaninou postriekanou lepidlom.

Obr. 8 ukazuje ešte ďalšie vyhotovenie absorpčného člena 842 podľa vynálezu. Absorpčný člen 842 má asymetrický tvar (t. j. nie je symetrický okolo svojej priečne stredovej čiary). Okrem toho hodnoty hustoty a základné hmotnosti výbežkovitých častíc 860 a 862 a zadnej časti 848 sú rôzne od uchovávacej oblasti 858 uloženej v strednej časti 864 v dôsledku spôsobu, ktorým je absorpčný člen 842 vytvorený. Výbežkovité časti 860 a 862 a zadná časť 848 sú výhodne vytvorené s menšou základnou hmotnosťou ako uchovávacia oblasť 858 strednej časti 864, pretože prídavný materiál v tomto vyhotovení by nepriniesol žiadne prospešné zvýšenie ochrany proti zatekaniu, takže cena takéhoto absorpčného člena 842 je znížená. Absorpčný člen 842 sa kalandruje na rovnomernú hrúbku. Uchovávacia oblasť 858 strednej časti má preto väčšiu priemernú hustotu ako zadná časť 848 a výbežkovité časti 860 a 862 (je potrebné brať do úvahy, že všetky alebo čiastočné diely zadnej časti 848 a výbežkovitých častí 860 a 862 môžu byť striedavo kalandrované na nižšiu hrúbku, ako stredná časť 864, takže majú približne veľkú alebo väčšiu priemernú hustotu, ako uchovávacia oblasť 858). Ako jc znázornené na obr. 8, obsahuje ďalej zadná časť 848 výhodne výbežkovité časti, i keď nemusí obsahovať takéto výbežkovité časti.

Prijímacia oblasť 856 absorpčného člena 842 má lievikovitý tvar. Lievikovitý tvar je vymedzovaný všeobecne trojuholníkovou časťou 884 v kombinácii s driekom alebo obdĺžnikovou časťou 886. Trojuholníková časť 884 je obzvlášť účinná pri pohlcovaní kvapalín vypúšťaných nositeľom mužského pohlavia, zatiaľ čo drieková časť 886 je účinná pre nositeľa ženského pohlavia. Pre vzdorovanie uzavierania driekovej časti 884 mala mať minimálnu šírku, výhodne najmenej okolo 9 mm pre vláknový materiál, ktorý sa tu prednostne používa. Tvar prijímacej oblasti 856 by sa tiež mal meniť podľa typu nositeľa, tak ako výhodne len trojuholníková časť 884 pre nositeľov mužského pohlavia.

Obr. 9 ukazuje ďalšie alternatívne vyhotovenie vynálezu, v ktorom môže absorpčné jadro obsahovať absorpčný člen 942 obsahujúci vrstvenú matričnú hmotu vláknitého materiálu a zmes vláknového materiálu a častíc 900 polymémeho materiálu podľa vynálezu. Absorpčný člen 942 tak obsahuje ukladaciu oblasť 958 (vyznačenú čiarkované) a vodiacu vrstvu 902 (prijímacia a rozdeľovacia vrstva). Uchovávacia vrstva 958 je výhodne uložená len v prednej časti 850 absorpčného člena 942 tak, že zadná časť 48 neobsahuje uchovávaciu oblasť 958 (t.j. zadná časť 48 neobsahuje zmes vláknového materiálu a polymémeho materiálu). Tento tvar šetrí materiálové náklady a zaisťuje zlepšenie priepustnosti na konci pohltivého člena 942. Okrem toho ako uchovávacia oblasť 958 a prijímacia oblasť 956 netvorí celú hrúbku absorpčného člena 942, ale nachádzajú sa len v časti (výhodne od 25 % do okolo 95 % a výhodnejšie od okolo 75 % do okolo 95 %) celkovej hrúbky absorpčného člena 942. Vodiaca vrstva 902 je tak výhodne rela

SK 281118 Β6 tívne tenšia v hrúbke ako prijímacia oblasť 956 a uchovávacia oblasť 958 absorpčného člena 942 a je tvorená od najmenej časti hrúbky absorpčného člena 942 neobsahujúcej prijímaciu oblasť 956 a uchovávaciu oblasť 958. Výhodnejšie je vodiaca vrstva 902 tiež tvorená od zadnej časti 48 absorpčného člena 942. V znázornenom vyhotovení ako prijímacia oblasť 956 a vodiaca vrstva 902 výhodne pozostáva v podstate z hydrofilného materiálu, ktorý má obmedzené množstvo (od okolo 0 do okolo 2 %) polymémeho materiálu v ňom rozptýleného. Ďalej prijímacia oblasť 956 a vodiaca vrstva 902 sú vyrobené z rovnakého materiálu a majú rovnakú hustotu a základnú hmotnosť, takže absorpčný člen má v podstate celkovú prijímaciu oblasť obklopujúcu uchovávaciu oblasť 958.

Telesné kvapaliny, ktoré sú ukladané na prijímaciu oblasť 956, budú rýchle prijímané do absorpčného člena 942, kde budú buď dopravované do uchovávacej oblasti 958 kapilárnym spádom existujúcim medzi uchovávacou oblasťou 958 a prijímacou oblasťou 956 pozdĺž ich rozhrania, alebo knôtovo vedené alebo ťahané gravitáciou do vodiacej vrstvy 902, po ktorej budú kvapaliny rýchle transportované knôtovým účinkom od bodu začiatočného kontaktu v prijímacej oblasti 956 do ostatných častí vodiacej vrstvy 902, kde kapilárny rozdiel medzi vodiacou vrstvou 902 a uchovávacou vrstvou 958 spôsobí, že kvapalina bude transportovaná do uchovávacej oblasti 958. Väčšia plocha kapilárnych spádov tak existuje medzi uchovávacou oblasťou 958 a inými časťami absorpčného člena 942 tak, že uchovávacia oblasť 958 a najmä častice 900 polymémeho materiálu sú efektívnejšie využité. Zatiaľ čo prijímacia oblasť 956 a vodiaca vrstva 902 tak majú rozdielne vlastnosti a konštrukcie, ako sú vyrobené z rozdielnych materiálov, majú rozdielne hustoty, alebo majú častice polymémeho materiálu rozptýlené v jednej z nich, pričom sa však dáva prednosť tomu, aby prijímacia oblasť 956 a vodiaca vrstva 902 boli tvorené rovnakým materiálom, mali rovnakú hustotu a boli v podstate jednoduché častice polymémeho materiálu, takže kvapaliny nimi môžu byť rýchle vedené do pohlitivého člena 942.

Pohltivý člen 942 v tomto alternatívnom vyhotovení je výhodne vyrobený spôsobmi a zariadeniami opísanými v patentovom spise USA č. 4 888 231, na ktorý sa tu odvolávame. Pohltivý člen 942 je tak výhodne vytváraný vzduchovým ukladaním vrstvy len vláknového materiálu na profilovaný predvýrobok pohltívého člena na vytvorenie toho, čo bude tvoriť vodiacu vrstvu 902 a prijímaciu oblasť 956. Uchovávacia oblasť 956 je potom pneumaticky uložená cez vodiacu vrstvu a absorpčný člen je kalandra vaný na rovnomernú hrúbku.

Obr. 10 ukazuje perspektívny pohľad na alternatívne vyhotovenie plienky podľa vynálezu, do ktorej je uzatvorený pohltivý člen 942 z obr. 9 medzi vrchný plošný útvar 1002 a rubový plošný útvar 1004 na vytváranie plienky 1000 na jedno použitie. Pohltivý člen 942 je výhodne uložený tak, že vodiaca vrstva 902 je uložená u rubového plošného útvaru 1004 tak, že absorpčný člen 942 môže fungovať, ako bolo písané vyššie. I keď to nie je považované za prednostné, môže byť uchovávacia oblasť 958 alternatívne uložená u rubového plošného útvaru 1004 tak, že vodiaca vrstva 902 pôsobí ako vrstva na rozdeľovanie prijímanej kvapaliny a uchovávacia oblasť 958 pôsobí ako dolná uchovávacia vrstva tekutiny tak, ako štruktúra opísaná vo vyššie uvedenom patentovom spise USA.

Obr. 11 ukazuje ďalšie alternatívne vyhotovenie vynálezu, kde tvar prijímacej oblasti 1156 (vyznačené čiarkované) má „tvar líščej hlavy“ (tzv. tvar líščej hlavy, pretože sa podobá predného profilu líščej hlavy). Ako bolo rozobrané vyššie, bola trojuholníková prijímacia oblasť videná ako obzvlášť účinná pre nositeľa mužského pohlavia. Takáto prijímacia oblasť však nefunguje rovnako dobre pre užívateľa ženského pohlavia. Bolo zistené, že optimalizovaný tvar pre ženských užívateľov je tvar líščej hlavy znázornený na obr. 11. Tvar líščej hlavy zväčšuje obvod rozhrania medzi prijímacou oblasťou 1156 a uchovávacou oblasťou 1158. Okrem toho je tvar líščej hlavy umiestnený ďalej od predného konca absorpčného člena 1142 ako trojuholníková prijímacia oblasť používaná pre nositeľa mužského pohlavia, tak že môže byť umiestnená najbližšie bodu vypúšťania vzhľadom na anatomický rozdiel medzi mužom a ženou. Tak podporuje prijímacia oblasť 1156 v tvare líščej hlavy rozdeľovanie tekutín pre užívateľov ženského pohlavia.

Ešte ďalšiu alternatívu pre uvedené absorpčné členy je menenie veľkosti pórov vlákien bez nutného menenia hustoty vlákien na vytváranie prijímacej oblasti a uchovávacej oblasti. Napríklad jemné vláknové rozmery vláknových chĺpkov z tvrdého dreva môžu byť výhodne využité nahradzovaním najmenej okolo 50 % a výhodne okolo 80 až 100 % vlákien z tvrdého dreva vláknami z mäkkého dreva približne rovnakej hustoty v uchovávacej oblasti. To je možné preto, že drevené vláknové chĺpky z tvrdého dreva majú menšiu veľkosť pórov ako vláknový materiál z mäkkého dreva. V dôsledku toho sa stále ešte získa kapilárny rozdiel v rámci vynálezu, i keď hustota v každej obíasti bude rovnaká. Tak napríklad môže byť získaný absorpčný člen s použitím v prevažnej miere buničiny z mäkkého dreva pre jemnopórovú štruktúru vymedzujúcu prijímaciu oblasť a prevažne buničinu z jemných chĺpkov z tvrdého dreva pre vymedzovanie uchovávacej oblasti. i

Použitím je plienka 20 nasadená na telo nositeľa tým,í že sa uloží zadná pásová časť 24 pod zadok nositeľa a zvy-l šok plienky 20 sa ťahá medzi nohami nositeľa tak, že zadná pásová oblasť 22 leží cez prednú časť tela nositeľa. Pásko-i vé sponky 46 sa potom upevnia výhodne na smerom von órientované plochy plienky 20.

Pretože časticové absorpčné polyméme materiály ako aj pohltivé členy podľa vynálezu majú vysokú absorpčnú kapacitu ako pre menštruačný krvný výtok, tak i pre moč, sú takéto štruktúry, i keď sú definované v podmienkach ich kapacity z hľadiska syntetického moču, tiež celkom vhodné na použitie v menštruačných vložkách.

Obr. 17 znázorňuje alternatívne vyhotovenie vynálezu, kde je absorpčný člen na jedno použitie vložka 1720, určená na prijímanie alebo zadržovanie vaginálnych výtokov ako menštruačného krvného výtoku. Vložky sú určené na pridržiavanie v blízkosti ľudského tela pôsobením odevu, ako je spodná bielizeň alebo nohavičky alebo špeciálne usporiadaný pás. Príklady typov vložiek, pre ktoré sa vynález veľmi dobre hodí, sú uvedené v patentovom spise USA č. 4 687 478, č. 4 589 876, č. 4 681 578 a č. 4 690 680, na ktoré sa tu odvolávame. Z nasledujúceho opisu bude zrejmé, že časticovité absorpčné polyméme materiály, tu opísané, môžu byť použité ako absorpčné jadro takýchto vložiek. Naproti tomu bude zrejmé, že vynález nie je obmedzený na akúkoľvek konkrétnu štruktúru alebo tvar vložky.

Obr. 17 je pôdorysný pohľad na menštruačnú vložku 1720 vo vyhotovení podľa vynálezu pred uložením na spodnú bielizeň nositeľa. Ako je zrejmé z obr. 17, výhodná konštrukcia menštruačnej vložky pásku obsahuje vrchný plošný útvar 1728, rubový plošný útvar nepriepustný pre kvapalinu 1730 a upínací systém 1724 na upevnenie vložky 1720 ku spodnej bielizni nositeľa. I keď vrchný plošný útvar 1726, absorpčné jadro 1728 a rubový plošný útvar 1730

SK 281118 Β6 môžu byť zostavené v rôznych dobre známych usporiadaniach, výhodné usporiadanie menštruačnej vložky je to, ktoré je všeobecne znázornené a opísané vo vyššie uvedenom patentovom spise USA č. 4 687 478, kde menštruačná vložka 1720 má prídavné chlopne 1732 a 1732’.

Obr. 17 ukazuje výhodné vyhotovenie menštruačnej vložky 1720, v ktorom sú vrchný plošný útvar 1726 a rubový plošný útvar 1730 spoločne rozťahovacie a majú dĺžkové a šírkové rozmery všeobecne väčšie ako sú rozmery absorpčného jadra 1728 na vytváranie chlopní 1732 a 1732’. Vrchný plošný útvar 1726 je spojený s rubovým plošným útvarom 1730, na ktorom je uložený, pre vytváranie obvodu menštruačnej vložky 1720. Menštruačná vložka 1720 má vnútorný povrch 1734 a vonkajší povrch 1736. Vonkajší povrch 1736 sa rozkladá od jedného koncového okraja 1738 ku druhému koncovému okraju 1738 a od jedného pozdĺžneho okraja 1740 ku druhému pozdĺžnemu okraju 1740 a ide o povrch, ktorý je pri použití najvzdialenejší od nositeľa a je určený na dosadnutie na spodnú bielizeň nositeľa. Keď je rubový plošný útvar 1730 používaný, tvorí v typickom prípade vonkajší povrch 736. Vnútorný povrch 1734 je povrch oproti vonkajšiemu povrchu 736 a v znázornenom vyhotovení je typicky tvorený vrchným plošným útvarom 1726. Vnútorný povrch 734 je spravidla povrch spoločne roztiahnuteľný s vonkajším povrchom 1736 a je vo väčšej časti v dotyku s nositeľom, keď je menštruačná vložka 1720 nosená.

Vo výhodnom vyhotovení menštruačná vložka 1720, ako je znázornená na obr. 17, obsahuje upevňovací systém 1724 prípojný člen 1742 uložený na vonkajšom povrchu 1736 menštruačnej vložky 1720 a neznázomenú uvoľňovaciu príložku, ktorá ako je známe v odbore uvoľnitelne pripojená k adhézii na prípojnom člene 1742.

Keďže výhodné vyhotovenie menštruačnej vložky 1720 podľa vynálezu obsahuje chlopne 1732 a 1732’, je na jednej alebo obidvoch chlopniach 1732 a 1732’ umiestnený chlopňový prípojný člen 1746 na udržovanie chlopní 1732 a 1732’ v polohe po tom, čo chlopne 1732 a 1732’ boli obalené okolo okraja rozkrokovej časti spodnej bielizne. Uvoľňovacia neznázomená príložka je tiež uložená cez každý chlopňový prípojný člen 1746 na chránenie adheziva, keď je menštruačná vložka 1720 používaná, pričom sa uvoľňovacia príložka odstráni a chlopňa sa obalí okolo rozkrokovej časti spodnej bielizne.

Vrchný plošný útvar 1726 môže obsahovať akýkoľvek z materiálov pre vrchné listy, opisované v súvislosti s plienkami. Vo výhodnom vyhotovení vrchný plošný útvar 1726 výhodne obsahuje tvarovanú termoplastickú fóliu, ako je opísané v patentovom spise USA č. 4 342 314 a v patentovom spise USA č. 4 463 045, na ktorý sa tu odvolávame.

Rubový plošný útvar 1730 môže obsahovať akýkoľvek z materiálov pre rubové plošné útvary, opisované v súvislosti s plienkami. Rubový plošný útvar je výhodne tvorený polyetylénovou fóliou.

Absorpčné jadro 1728 môže byť uložené medzi vrchný plošný útvar 1726 a rubový plošný útvar 1730 a môže obsahovať akýkoľvek pohltivý člen podľa vynálezu alebo len časticové absorpčné polyméme materiály podľa vynálezu. V alternatívnom vyhotovení menštruačnej vložky 1726 obsahuje absorpčné jadro 728 laminát (vrstvený absorpčný člen), ako je tu opisované.

Pri používaní je menštruačná vložka 1720 upevnená ku vnútornej strane rozkrokovej časti spodnej bielizne s lepiacou upínacou stranou menštruačnej vložky 1720 citlivou na tlak, obrátenou k rozkrokovej časti spodnej bielizne. Spodná bielizeň tak slúži ako uchycovací dosadací člen upevňo vacieho systému 1724. Uvoľňovacia príložka je odstránená od prípojného člena 1742 a menštruačná vložka 1720 je upevnená do potrebnej polohy pritlačením exponovanej lepivej sponky 1742, citlivej na tlak, pevne oproti rozkrokovému materiálu spodnej bielizne.

Teraz budú opísané skúšobné metódy na zisťovanie parametrov materiálov podľa vynálezu.

Syntetický moč

Konkrétny syntetický moč používaný v skúšobných metódach tu uvádzaných je označovaný ako „syntetický moč“. Syntetický moč je bežne známy ako Jayco SynUrine a je k dispozícii od spoločnosti Jayco Pharmaceutical Company z Camp Hill, Pennsylvania. Vzorec syntetického moču je: 2,0 g/l KC1, 2,0 g/l, Na₂SO₄, 0,85 g/l (NH₄)H₂PO₄, 0,15 g/l (ΝΗ,^ΗΡΟ^ 0,19 g/l CaCl₂ a 0,23 g/l MgCl₂. Všetky tieto chemikálie sú akosti schopné reakcie. Hodnota pH syntetického moču je v rozpätí od 6,0 do 6,4.

Skúšobné metódy

A. Triedenie a preosievame vzorky

Na skúšanie reprezentatívnych vzoriek polymémych materiálov pri ďalej uvádzaných skúškach sa vyrábajú špeciálne „triedy“ vzoriek. Zvláštna trieda zvolená na skúšky v tejto súvislosti je vzorka od okolo 300 pm (normové # 20 sito). Vzorky, ktoré sú tu skúšané sú tak označované ako trieda 20/50. Na získanie vytriedenej a preosiatej triedy 20/50 sa triedi vzorka väčšieho počtu častíc a potom sa preosieva sitovou súpravou so zmenšujúcou sa veľkosťou otvorov sita.

g reprezentatívnej sypkej vzorky polymémeho materiálu sa triedi do ôsmich približne rovnako veľkých frakcií. Vzorka sa triedi podľa inštrukcií výrobcu pomocou modelu Rotary Microriffler Model RR-4, ktorý je možné získať od spoločnosti Quantachrome Co. zo Syossetu, N.Y. Jedna z týchto frakcií sa presúva na stĺpec sít, obsahujúcich smerom zhora normové # 20 sito (850 pm), štandardné # 50 sito (300 pm) a sitovú panvu. Vytriedená frakcia sa preosieva podľa inštrukcií výrobcu pomocou zariadenia Vibrátory 3-lnch Sieve Shaker Model SS-5. Natriasacie sito Sieve Shaker a normové sito # 20 (300 pm), štandardné # 50 sito (850 pm) a sitovú panvu je možné získať od spoločnosti Gilson Company Inc. z Worthingtonu, Ohio. Vytriedená frakcia sa natriasa okolo 3 minút pri približne 2100 vibráciách za minútu („6„ na ciferníku zariadenia) na získanie vzorky s veľkosťou častíc od 300 do 850 pm, t.j. vzorky pozostávajúcej z častíc, ktoré prejdú sitom 20 mesh (# 20 sito) a sú zadržované na site 50 mesh (# 50 sito), ďalej označovaného ako vzorka 20/50.

B. Rýchlosť napučiavania

Vzorka 20/50 triedy polymémeho materiálu sa vloží do skúmavky, ku vzorke sa pridá určité množstvo syntetického moču, a meria sa čas požadovaný pre vzorku na absorbovanie syntetického moču. Rýchlosť prijímania kvapaliny určuje rýchlosť napučiavania. Rýchlosť napučiavania meria priemernú rýchlosť prijímania tekutiny vzorky 20/50 oproti záťaži 28 g na gram v prítomnosti potenciálnych podmienok gélového blokovania. Keď sa gélová hmota rozpína nahor v kvapaline v skúmavke, „výška lôžka“ gélu vzrastá. Pre polyméme materiály obzvlášť náchylné ku gólovému blokovaniu dosahuje bod, v ktorom priepustnosť gélového lôžka obmedzuje napučiavanie vnútorných gélových častíc. To znamená, že rýchlosť, pri ktorej môže tekutina prenikať a pohybovať sa lôžkom je menšia, ako je rýchlosť, pri ktorej môže tekutina difúndovať do častíc. Pre polyméme ma

SK 281118 Β6 teriály s minimálnymi vlastnosťami gélového blokovania tento spôsob poskytne výsledky v zásade neovplyvnené vlastnosťami lôžka.

Nasledujúci postup sa vykonáva pri normových laboratórnych podmienkach pri teplote 23 °C a 50 %-nej relatívnej vlhkosti. S použitím štandardnej váhy s tromi desatinnými miestami sa odváži 0,358 g plus mínus 0,001 g vzorky triedy 20/50 polymémeho materiálu a vloží sa do normovej skúmavky s priemerom 16 mm, akú je možné získať od spoločnosti Fisher Co. z Pittsburghu, Pa. 10,0 ml syntetického moču sa pridá do zvislej podporovanej skúmavky, pričom sa súčasne spustia stopky. Stopky sa zastavia v okamžiku, keď dosiahne stúpajúca gélová masa napučiavajúceho polymémeho materiálu dno menisku syntetického moču v skúmavke. Rýchlosť napučiavania (sr) polymémeho materiálu sa počíta nasledovne: sr = množstvo syntetického moču na gram polymémeho materiálu pridaného ku vzorke, v tomto prípade je hodnota 28, delené časom uplynutým v sekundách. Hodnota rýchlosti napučiavania na použitie v tejto súvislosti je priemerná rýchlosť napučiavania troch vzoriek.

Je treba poznamenať, že rýchlosť napučiavania polymémych materiálov s rôznymi záťažami (nie práve zaťažením 28x) môže byť určená menením množstva syntetického moču pridaného ku vzorke triedy 20/50. Napríklad rýchlosť napučiavania „15x“ môže byť vypočítaná pridaním 5,36 ml syntetického moču ku 0,358 g vzorke.

C. Gélový expanzný tlak

Vzorka 20/50 triedy polymémeho materiálu sa vloží do obzvláštneho zariadenia na meranie gélového expanzného tlaku, a kontaktuje sa s konkrétnym množstvom syntetického moču. Čistá sila vyvíjaná na napučiavajúcu gélovú masu sa meria zariadením a je následne prevádzaná na hodnotu gélového expanzného tlaku.

Bočný pohľad na zariadenie použité na meranie gélového expanzného tlaku polymémych materiálov podľa vynálezu je znázornený na obr. 18. Zariadenie v podstate obsahuje skúšobný stojan 1810, plošinu 1812 na uloženie stolíka, stolík 1814, konzolu 1816 na nastavenie vzorky, držiak 1818 vzorky, absorpčný článok 1820, kompresnú botku 1822 a silovú mierku 1824.

Skúšobný stojan 1810 obsahuje podstavec 1826, stĺpec 1828 upevnený k podstavcu 1826, pohyblivú skúšobnú plošinu 1830 upevnenú ku stĺpu 1828 a konzolu 1832 na uloženie mierky, upevnenú ku stĺpu 1828 nad skúšobnou plošinou 1830. Skúšobná plošina 1830 je ovládaná zdvihákom a ozubeným kolesom a ozubenou tyčou. Ako je znázornené na obr. 18, obsahuje zdvihák, ozubenú tyč 1834, páku 1836 a zaisťovaciu skrutku 1838. Skúšobný stojan obsahuje zariadenie Amtek Model „RP“ ML-3656, aké je možné získať od spoločnosti Crow Tool and Supply Co. zo Solonu, Oh.

Plošina 1812 pre uloženie stolíka je znázornená na obr. 18a a 18b. Obsahuje doštičku 75 x 75 mm, majúcu dva otvory 1842 s priemerom 7/16 palca z prvého okraja 1844 dosky 1840 s jej stredmi umiestnenými 25 mm od opačných druhých strán 1846 dosky 1840. Ku spodku dosky 1840 je upevnená podporná tyč 1848 dlhá 12,5 mm a s priemerom 0,6 mm. Úložná plošina 1812 stupňa je vyrobená z hliníka.

Stolík 1814 je upevnený k úložnej plošine 1812 stola, skrutky cez skrutkové diery 1842. Stolík 1814 jc opatrený ovládacími prostriedkami mikroskopického typu. Je tiež opatrený hrubým nastavovaním 1850, jemným nastavovaním 1852 a nastavovacou skrutkou 1854. Stolík 1814 obsahuje vybavenie pre presné pohybovanie typu Precision Plraform Stage Movement=63608, aké je možné získať od spoločnosti Edmund Scientific Co. z Barringtonu, N.J.

Konzola 1816 na nastavenie vzorky, znázornená na obr. 18c, obsahuje člen v tvare písmena U, tvorený obdĺžnikovým členom s veľkosťou približne 90 mm x 60 mm. Ramená 1856 tvaru písmena „U“ sú každé veľkosti približne 25 mm x 60 mm so základňou 1858 približne 40 mm x 10 mm tak, že otvor písmena „U“ je približne 40 mm x 50 mm. Štyri skrutkové otvory 1860 s priemerom 3,5 mm sú vyvŕtané do konzoly na nastavovanie vzorky 20 mm od bočných okrajov 1862 a 5 mm od koncových okrajov 1864. Konzola 1816 na nastavenie vzorky je vytvorená z materiálu LEXAN hrúbky 0,625 mm. Je upevnená k vrchu stolíka cez skrutkové diery pomocou skrutiek.

Držiak 1818 vzorky je uvoľnitelne držaný konzolou 1816 na nastavenie vzorky v otvore v tvare písmena „U“. Držiak 1818 vzorky je znázornený na obr. 18d a 18e. Držiak vzorky 1818 je vytvorený z bloku okolo 40 mm Širokého a 40 mm dlhého a 38 mm vysokého. Stredný valcový otvor 1866 majúci priemer 25 mm a dĺžku 25 mm je vytvorený v rovnakom držiaku 1818 vzorky. Držiak vzorky je vytvorený z LEXANU.

Na držiak 1818 vzorky je uvoľnitelne uložený absorpčný článok 1820, a to uvoľnitelne uloženým do stredového otvoru 1866. Absorpčný článok 1820 by mal mať vnútorný priemer 23 mm. Je tvorený článkom Štandard Absorption Celí # 07-102 od firmy Fisher Scientific z Pittsburghu, Pa.

Ku konzole 1816 je upevnená silová mierka 1824 na uloženie mierky na skúšobnom stojane 1810. Silová mierka 1824 je mierka typu 0,500 g Gauge AFC-1 s obráteným čítaním, ako je dostupná od firmy Crown Tool and Supply Co. zo Solonu, Oh. K silovej mierke 1823 je upevnená kompresná botka 1822, ako je znázornená na obr. 18f a j

18g. Kompresná botka 1822 obsahuje pätkovú základňuí

1868 a driek 1870. Pätková základňa 1868 je tvorená akoj kruhová doska majúca priemer 20,5 mm a hrúbku xxx mm.3

Driek 1870 je tyč majúca priemer 6,5 mm a je približne 80 mm dlhá. Diera 1872 na pripojenie mierky je približne 12,5 mm dlhá a má vnútorný závit 10.32 umiestnený na konci drieku oproti základni pätky 1868 na upevnenie kompresnej pätky 1822 k silovej mierke 1824. Kompresná botka 1822 je vyrobená z hliníka.

So skúšobným stojanom môže byť použitý tiež neznázomený osvetľovač. Osvetľovač je tvorený výrobkom Fiber Optic Illuminator # N-09745-00, ktorý je možné získať od firmy Cole-Parmer z Chicaga, 111.

Nasledujúci postup je vedený pri normových laboratórnych podmienkach pri teplote 25 °C a relatívnej vlhkosti 50 %. S použitím štandardnej váhy s tromi desatinnými miestami sa odváži 0,358 g plus mínus 0,001 g vytriedenej vzorky 2P/50 polymémeho materiálu a uloží sa do absorpčného článku 1820. Ku vzorke sa pridá 10,0 ml syntetického moču (zaťaženie 28x). Absorpčný článok 1820 sa umiestni do držiaku vzorky 1818, ktorý sa umiestni do konzoly 1816 na nastavenie vzorky na skúšobnom stojane 1810. Zapne sa osvetľovač. S použitím páky 1836 na skúšobnej plošine 1830 skúšobného stojana 1810 sa vzorka zdvíha, až kompresná botka 1822 sa takmer dotýka tekutiny. S použitím hrubých a jemných nastavení 1850 a 1852 na stolíku 1814 sa vzorka zdvíha, až hladina tekutiny je v rovine s vrchom základne 1868 kompresnej botky 1822. Toto sa dosiahne pri pohľade pred vršok základne 1868 pätky. Tekutina, ktorá je na stene absorpčného článku vzhľadom na povrchové napätie, sa objaví ako biely pás. Keď sa vzorka zdvíha, pohybuje sa tento pás bližšie k základni 1868, až botka nakoniec zablokuje striebornú farbu základne 1868 botky. Keď je biely pás nad vrchom základne 1868 botky, objaví sa strieborný pás. V tomto bode je

SK 281118 Β6 vzorka spustená, až strieborný pás práve zmizne. Keď dosiahne gélová masa základne 1868 botku, časovač sa nastaví na 30 minút a spustí. Časovač je Desktop Dual timer # N-08610-14, aký je možné získať od spoločnosti ColePalmer z Chicaga. Po 30 minútach sa zaznamená sila v gramoch zo silovej mierky 1824. (Vrcholová sila môže byť tiež zaznamenaná). Gélový expanzný tlak (gep) v dynoch na centimeter štvorcový sa vypočíta nasledovne : gep = = (sila po 30 minútach v gramoch), násobená (981 dynov na gram) a delením výsledku (3,14 cm², čo je plocha základne 1868 botky). Postup sa opakuje pre dve ďalšie vzorky. Gélový expanzný tlak polymémeho materiálu je priemer troch hodnôt gólového expanzného tlaku, ako sa získa vyššie.

Je treba poznamenať, že gélový expanzný tlak polymémych materiálov pod rôznymi zaťaženiami (nie práve zaťaženie 28x) môže byť určený obmeňovaním množstva syntetického moču pridávaného do vzorky triedy 20/50. Napríklad gélový expanzný tlak „15x“ môže byť vypočítaný pridávaním 5,36 ml syntetického moču ku 0,358 g vzorke.

D. Absorpčná schopnosť

Polymémy materiál je uložený do „čajového vrecka“ ponoreného do zvyšku syntetického moču po určené časové obdobie a potom sa odstreďuje po určitú dobu, Pomer konečnej hmotnosti polymémeho materiálu po odstreďovaní mínus začiatočná hmotnosť (čistý tekutinový zisk) k začiatočnej hmotnosti určuje absorpčnú schopnosť.

Nasledujúci postup sa vykonáva pri normových laboratórnych podmienkach pri teplote 23 °C a 50 % relatívnej vlhkosti. S použitím prestrihovadla s veľkosťou 6 x 12 cm sa vystrihne materiál čajového vrecka, prehne sa a uzavrie sa pozdĺž dvoch strán na vytvorenie štvorcového čajového vrecka so stranou 6 cm a to pomocou zatváracieho prostriedku v tvare tyče prierezu T. Materiál čajového vrecka je tepelne uzavierateľný materiál, aký je možné získať od Divison of Dexter Corp., Windsor Locks., Conn., alebo ekvivalent. V prípade potreby je možné použiť čajové vrecko s nižšou pórovitosťou na zadržiavanie jemných častíc. 0,200 g plus alebo mínus 0,005 g polymémeho materiálu sa odváži na odvažovací papier a presunie sa do čajového vrecka a vrch (otvorený koniec) čajového vrecka sa uzavrie. Približne 300 mililitrov syntetického moču sa naleje do 1000 mililitrovej kadičky. Prázdne čajové vrecko sa ponorí do syntetického moču. Čajové vrecko obsahujúce polymémy materiál (vzorkové čajové vrecko) je udržované vodorovne pre rozdeľovanie materiálov rovnomerne rozdeľovaného v čajovom vrecku. Čajové vrecko sa nechá zmáčať, počas nie viac ako 1 minúty a potom sa plne ponorí a namočí na 60 minút. Približne dve minúty po tom, čo bola ponorená prvá vzorka, sa ponorí druhá súprava čajových vreciek, pripravená rovnako ako prvá súprava prázdnych a vzorkových čajových vreciek a necháva sa nasiaknuť počas 60 minút rovnakým spôsobom ako prvá súprava. Po tom, čo uplynul predpísaný čas na nasakovanie pre každú súpravu vzoriek čajových vreciek, sú čajové vrecká rýchle vyberané zo syntetického moču použitím klieští. Vzorky sú potom odstreďované, ako je opísané nižšie. Použitá odstredivka je odstredivka Delux Dynac Ii Centrifúge, Fisher Model No. 05-100-26, akú je možné získať od Fisher Scientific Co. z Pittsburghu PA, alebo ekvivalent. Odstredivka by mala byť opatrená valcovitým vložkovým košom majúcim približne 6,35 cm vysokú vonkajšiu stenu pri vonkajšom priemere 21,425 cm, vnútornom priemere 20,155 cm a s 9 radmi po približne 106 dierach s priemermi 0,238 cm, rovnomerne rozmiestnenými okolo obvodu vonkajšej steny a majúcej dno koša so šiestimi kruhovými odvodňovacími otvormi s priemerom 0,635 cm rovnomerne umiestnených okolo obvodu dna koša s odstupom 1,27 cm od vnútorného povrchu vonkajšej steny ku stredu odvodňovacích otvorov, alebo ekvivalent. Kôš je uložený v odstredivke tak, že sa otáča, ako i brzdi, súhlasne s odstredivkou. Vzorkové čajové vrecká sú uložené do odstreďovacieho koša s prehnutým koncom čajového vrecka v smere otáčania odstredivky na pohltenie začiatočnej sily. Prázdne čajové vrecká sú uložené po jednej strane zodpovedajúceho vzorkového čajového vrecka. Vzorkové vrecko druhej súpravy musí byť umiestnené oproti vzorkovému vrecku prvej súpravy a prázdne čajové vrecko druhej súpravy oproti prázdnemu vrecku prvej súpravy na vyvažovanie odstredivky. Odstredivka sa spustí a nechá sa rýchle rozbehnúť na stabilnú rýchlosť 1500 otáčok za minútu. Sotva sa odstredivka stabilizovala na 1500 otáčkach za minútu, časovač sa nastaví na 3 minúty. Po troch minútach sa odstredivka vypne a uvedie sa do činnosti brzda. Prvá vzorka čajového vrecka a prvé prázdne čajové vrecko sa vyberú a samostatne zvážia. Postup sa opakuje pre druhé vzorkové čajové vrecko a druhé prázdne čajové vrecko. Absorpčná schopnosť (av) pre každú zo vzoriek sa vypočíta nasledovne: ac = hmotnosť vzorkového vrecka po odstreďovaní mínus hmotnosť prázdneho vrecka po odstreďovaní mínus hmotnosť suchého polymémeho materiálu, delená suchou hmotnosťou polymémeho materiálu. Hodnota absorpčných schopností na použitie v tejto súvislosti je priemerná absorpčná pohltivá schopnosť dvoch vzoriek.

E. Meranie povrchovej plochy na jednotku hmoty metódou BET

Špecifická povrchová plocha na jednotku hmotnosti (m²/g) polymémeho materiálu sa určí použitím plynovej adsorpčnej metódy podľa Brunauer-Emmet-Tellera (BET). Táto metóda zahrnuje adsorpciu monomolekulámej vrstvy plynu (kryptónu) na známej hmote vzorky polymémeho materiálu pri teplotách kvapalného dusíka. Adsorbovaný kryptón je potom desorbovaný zvyšovaním teploty vzorky (tepelná desorpcia) a je zisťovaný detektorom tepelnej vodivosti, ktorého výstup je pripojený k integračnému záznamovému zariadeniu. Vrcholová plocha desorbovaného kryptónu je tiež známa. Opakované desorpčné vrcholy sú zaznamenávané pre každú vzorku. Po analýze vzorky je odozva prístroja určovaná prípravou kalibračnej krivky. Do systému sú vháňané známe množstvá dusíka (99,99 %) a systémová odozva je zaznamenávaná cez integračné záznamové zariadenie. Lineárna regresná analýza odozvy prístroja (vrcholová plocha oproti množstvu vháňanej vzorky) poskytuje kalibračnú krivku. Táto informácia sa potom používa na určovanie špecifickej plochy rôznych vzoriek pri používaní jednobodového výpočtu metódou BET.

Konkrétne vybavenie pre tieto analýzy sa získa od spoločnosti Quantachrome Corporation (Syosset, N.Y.) a spočíva v stanici Quantector Outgassing Station a analýzovej jednotke Quantasorb Sample Analysis Unit. Tieto jednotky sú použité ako je opísané v zodpovedajúcich pracovných príručkách, na ktoré sa tu odvolávame. Adsorbovaná použitá plynná zmes je .10 % kryptónu v héliu (túto zmes je možné získať od spoločnosti Alphagaz a je overovaná z hľadiska koncentrácie, takže plyn je používaný bez ďalšej analýzy).

3,0 g plus alebo mínus 0,01 g sa odváži do sklenej nádobky zariadenia. Sklenená nádobka obsahujúca vzorku sa potom umiestni do plynného prúdu nástroja. Vzorky sú odplyňované po minimálnej dobe 4 hodín v prúde Q30 ml hélia s použitím Quantectoru. Po odplyňovaní sa plynný tok zmení na .10 % kryptónu v héliu. Sklenená nádobka sa ponorí do kvapalného dusíka a nechá sa dosiahnuť rovnováha. Vytvorí sa adsorpčná krivka. Adsorbovaný kryptón sa potom desorbuje odstránením kvapalného dusíka a ponorením sklenenej nádoby do teplej vody z vodovodu. Adsorbovaný kryptón vytvára desorpčnú krivku a vrcholovú hodnotu. Opakované merania adsorpcie a desorpcie sa vykonajú na každej vzorke. Celková povrchová plocha vzorky S_t sa vypočíta nasledovne:

S, = (1 - P/P_o) (A/AJ V_c ((NA«Pa)/RT), kde P sa rovná čiastočnému tlaku v absorbáte, P_o sa rovná nasýtenému tlaku absorbátu (2,63 mm Hg pre kryptón), A sa rovná signálovej ploche, A_c sa rovná kalibračnej ploche, V_c sa rovná kalibračnému objemu (cm³), N sa rovná Avogadrovmu číslu 6,02 x 10²³, A^ sa rovná prierezovej ploche molekuly absorbátu v štvorcových metroch, čo je 20,5 x 10’ ²⁰ m² pre kryptón, P, sa rovná plynovej konštante xxxxx, a T sa rovná teplote kalibračného objemu (okolitá teplota v K°). Na prevedenie kalibračného objemu dusíka na kryptón sa použije vzťahu = 0,762 V_N2. Vynesením a konštruovaním kalibračnej čiary odozvy nástroja (vrcholová plocha v závislosti na vháňanom objeme) sa môže určiť V_c a A = A^. Pri 25 °C, atmosférickom tlaku (okolité laboratórne podmienky) a s použitím .10 % kryptónu v héliu bude vzťah pre povrchovú plochu:

S, (m²) = ((A - C)/B) x 2,7343, kde A je plocha desorbovaného vzorkového vrcholu, B označuje strmosť kalibračnej krivky a C označuje súradnice Y kalibračnej krivky. Táto hodnota celkového povrchu sa potom delí hmotou vzorky na získanie povrchovej plochy na hodnotu hmotnosti. Povrchová plocha na hodnotu hmoty pre použitie v tejto súvislosti je priemer povrchovej plochy k hodnotám hmoty pre dve opakované vzorky (špecifiká jednobodovej kalibrácie metódou BET sú vysvetlené v príručke zariadenia, na ktoré sa tu odvolávame).

F. Percentuálny obsah agregátu

Percentuálny obsah agregátových častíc (agregátov) vo vzorke polymémeho materiálu môže byť určený použitím ľahkých mikroskopických postupov pri nízkom zväčšení (lOx až 60x). Častica sa považuje za agregát, ak sa javí ako vytvorená z viac ako jednej prekurzorovej častice. Starostlivým skúmaním jednotlivých častíc môže pozorovateľ rozlíšiť agregáty od jednotlivých neagregátových častíc. Agregátové častice sa v typickom prípade ukazujú ako obsahujúce vrúbkované okraje a rad násobných plôch pri pozorovaní svetelným mikroskopom, zatiaľ čo jednoduché neagregátové častice sú v typickom prípade hladké a bezznakové. Ďalej sa vzhľadom na ľahké rozptyľovanie okolo častíc ukazujú agregátové častice, sú typicky priesvitné, pokiaľ nie sú ich povrchy výrazne poškriabané alebo nevykazujú veľké nerovnosti.

Vzorka triedy 20/50 polymémeho materiálu sa analyzuje pod svetelným mikroskopom. Použitý svetelný mikroskop je stereoskopický svetelný mikroskop Model SMZ2T, aký je možné získať od firmy Nikon z Garden City, New Jersey. Po uložení sklíčka mikroskopu s hľadáčikom póla na stolík mikroskopu sa umiestni okolo 300 častíc vzorky triedy 20/50 na sklíčko. Pri osvetlení častíc osvetľovačom sa pozoruje najmenej okolo 50 jednotlivých častíc pri zväčšení lOx až 60x. Použitý osvetľovač je osvetľovač Fiber Optic Illuminator získateľný od firmy Bausch and Lomb Company z Rochesteru, N.Y. Ak je častica jasne vytvorená z menších jednotlivých častíc pripojených k sebe, táto častica sa zaznamená ako agregátová. Ak nie je jasné, či je častica vytvorená z viac častíc ako jednej alebo ak sa jasne jedná o jedinú časticu, potom sa častica zaznamená ako jednoduchá neagregátová častica. Po vyšetrení najmenej 50 častíc sa celkové množstvo agregátov delí celkovým počtom častíc spočítaných a vynásobených 100 % na získanie hodnoty počtu % agregátových častíc pre danú vzorku. Na základe hmotnostných % sa celkové množstvo agregátov delí celkovou hmotnosťou častíc spočítaných a vynásobených 100, čím sa získa hodnota hmotnostného podielu agregátov pre danú vzorku.

G. Stálosť voči kvapalinám

Cieľom tejto metódy je určiť stabilitu jednotlivých agregátových častíc po vystaveniu syntetickému moču. Okolo 300 častíc triedy 20/50 sa vysype na normové 1“ x 3“ plastové mikroskopické podložené sklíčko. Sklíčko je možné získať od spoločnosti Fisher Scientific Co. z Pittsburgu, Pa. Častice sa analyzujú pod svetelným mikroskopom. Použitý svetelný mikroskop je stereoskopický svetelný mikroskop Model SMZ-2T, aký je možné získať od spoločnosti Nikon z Garden City, N.J. Častice sú osvetlené. Použitý osvetľovač je Fiber Optics Illuminator, aký je možný získať od firmy Bausch and Lomb z Rochensteru, N.Y. Častice sú vyšetrované pri zväčšení lOx až 60x. Tri relatívne veľké častice s výnimočnými agregátovými vlastnosťami (t.j. obsahujúcimi viac prekurzorových častíc) sa umiestnia na samostatné sklíčka. Jedno zo sklíčok obsahujúcich jedinú agregátovú časticu sa umiestni na stolík svetelného mikroskopu. 3 kvapky syntetického moču sa pridajú ku strane agregátovej častice a asi 2 mm nad ňou. Napučiavanie agregátovej častice sa pozoruje počas troch minút. V prípade potreby môže byť plynulé presúvané ohnisko tak, že agregátové Častice alebo akákoľvek samostatná · častica sú v ohnisku. Počas pozorovania napučiavania ag-i regátových častíc sa tieto častice pozorujú z hľadiska odla-| movania malých častíc od hlavných agregátových častíc,| odplavovaní doštičkovitých častíc od hlavnej agregátovejs častice, rozpínaní častíc len v dvojrozmernej rovine x-y«sd časticami odlupujúcimi sa a odplavovanými od hlavnej ag- regátovej častice, alebo usadzovanie jednotlivých častíc na<

rozhraní sklíčka a vody. Častica sa považuje za nestabilnú, ak agregátová častica má veľký počet odlomených zložkových častíc. Po piatich minútach sa použijú vyrezávacie ihly na skúšku okolo častice. Vyrezávacia ihla je napríklad ihla firmy Fisher Scientific z Pittsburghu Pa. Hlavná agregátová častica, pokiaľ stále existuje, sa starostlivo posúva vyrezávacou ihlou na určenie, či sa Častice oddelili od hlavnej agregátovej častice. Vyrezávacia ihla môže byť tiež opatrne zatlačená do hlavnej agregátovej častice na určenie, či hlavná agregátová častica zostane nedotknutá. Ak sa hlavná agregátová častica odlomí pri ľahkom skúšaní alebo ak dôjde k odlomeniu niekoľkých častíc, častica je považovaná za nestabilnú. Po skúšaní častice sa pridajú ďalšie dve kvapky syntetického moču z výšky okolo 1 cm priamo nad napučanou hlavnou agregátovou časticou. Hlavná agregátová častica sa pozoruje na akúkoľvek prídavnú nestabilitu hlavnej agregátovej častice. Ak je nestabilita nadmerná, častica sa považuje za nestabilnú. Ak zostane agregátová častica relatívne stála po každom skúšobnom pochode, je agregátová častica považovaná za stálu. Skúška sa opakuje na zvyšných dvoch agregátových časticiach.

H. Veľkosť častíc a hmotnostné stredná veľkosť častíc

Rozdelenie veľkosti v hmotnostných percentách 10 g sypkej vzorky polymémeho materiálu sa určuje preosievaním vzorky súpravou 19 sít vo veľkostnom rozsahu od normového # 20 sita (850 pm) až po normové # 400 sito (38 pm). Sita sú normové sita, aké je možne získať od Gilson Company, Inc., z Worthingtonu, Ohio. Postup sa vyko23

SK 281118 Β6 náva na troch stĺpcoch sít súčasne, pretože zariadenie nemôže zobrať všetkých 19 sít súčasne. Prvý stĺpec obsahuje sita # 20, 25, 30, 35, 40, 45 a 50 a sitovú misku, druhý stĺpec obsahuje sita # 60, 70, 80, 100, 120 a 140 plus sitovú panvu a tretí stĺpec obsahuje sita # 170, 200 ,230, 270, 325 a 400 plus sitovú misku. Častice zostávajúce na každom z týchto sít sa potom vážia pre určenie rozdelenia veľkosti častíc v hmotnostných percentách.

Prvý stĺpec sít sa vloží do natriasadla a 10,0 g plus alebo mínus 0,01 g reprezentatívnej sypkej vzorky sa vloží na sito # 20. Natriasadlo sa použije typu Vibrátory 3-inch Sieve Shaker Model Ss-5, aký je možné získať od firmy Gilson Company Inc., Worthington, Ohio. Stĺpec sa natriasa počas 3 minút pri približne 2100 vibráciách za minútu („6“ na ciferníku prístroja). Sitová miska sa potom vyberie a stĺpec sa odsunie stranou na neskoršie váženie. S použitím mäkkej kefky sa vzorka, zostávajúca na sitovej miske, presunie na odvažovací papier. Druhý stĺpec sít sa uloží do natriasadla a vzorka na odvažovacom papieri sa presunie na sito # 60. Druhý stĺpec sa natriasa počas troch minút pri približne 2100 vibráciách za minútu, pričom vzorka zostávajúca na sitovej miske sa presúva na odvažovací papier a stĺpcová súprava sa odsunie stranou. Tretí stĺpec sít sa uloží na natriasadlo a vzorka na odvažovacom papieri sa presunie na # 170 sito. Tretí stĺpec sít sa natriasa počas 3 minút pri približne 2100 vibráciách za minútu. Použije sa jemná kefka na dopravu obsahu každého daného sita na ciachovaný odvažovací papier. Vzorka sa zváži na štandardnej váhe s tromi desatinnými miestami a váha vzorky na konkrétnom site sa zaznamená, pre každé sito a pre vzorku, ktorá zostáva na sitovej panve potom, čo bol vytrasený tretí stĺpec sít. Postup sa opakuje pre dva ďalšie 10 g vzorky. Priemer hmotností troch vzoriek pre každé sito určuje priemerné rozdelenie veľkosti častíc na základe hmotnostných percent pre každú sitovú veľkosť.

Hmotnostné stredná veľkosť častíc 10 g sypkej vzorky sa vypočíta nasledovne:

Σ (Di x Μ;) hsvč =----------------,

ΣΜ, kde hsvč je hmotnostné stredná veľkosť častíc, M; je hmotnosť častíc na konkrétnom site a D, jc „veľkostný parameter“ pre konkrétne sito. Veľkostný parameter Di sita je definovaný ako veľkosť (v mikrometroch) najbližšieho vyššieho sita. Napríklad normové # 50 sito má veľkostný parameter 355 pm, čo zodpovedá veľkosti otvorov v normovom # 45 site (najbližšie vyššie sito). Hmotnostné stredná veľkosť častíc na použitie v tejto súvislosti je priemer hmotnostných stredných veľkostí častíc troch vzoriek.

Porovnávací príklad 1

Opláštený 10 litrový hnetač s dvojitým nerezovým ramenom, meriaci 220 mm x 240 mm v otvore a 240 mm v hĺbke a majúci dve lopatky typu Signa s rotačným priemerom 120 mm sa tesne uzavrie vrchnákom. Vodný monomémy roztok sa pripraví z 37 hmotnostných percent monoméru. Monomér pozostáva zo 75 molámych percent akrylátu sodného a 25 molámych percent kyseliny akrylovej. 5500 g vodného monomémeho roztoku sa naplní do nádoby hnetača, ktorá sa následne prepláchne plynným dusíkom na odstránenie zvyšného uzavretého vzduchu. Potom sa dve lopatky typu Sigma spustia do otáčania pri rýchlostiach 46 otáčok za minútu a plášť sa ohrieva priechodom vody s teplotou 35 °C. 2,8 g persíranu sodného a 0,14 g kyseliny L-askorbovej sa pridávajú ako iniciátory polymerizácie. Polymerizácia začína asi štyri minút po pridaní iniciátorov. Vrcholová teplota 82 °C sa dosiahne vo vnútri reakčného systému 15 minút po pridaní iniciátorov. Hydratovaný gélový polymér je rozdelený do častíc asi 5 mm veľkosti, keď miešanie pokračuje. Vrchnák sa zloží z hnetača 60 minút po začatí polymerizácie a materiál sa vyberie z hnetača.

Výsledný hydratovaný vodný gélový polymér, takto získaný sa rozprestrie na normovom # 50 kovovom sitku a suší sa horúcim vzduchom pri 150 °C počas 90 minút. Sušené častice sa delia na prášok drvičom kladivového typu a preosievajú sa normovým # 20 sitom (850 pm) na získanie častíc, ktoré prejdú normovým # 20 sitom. Hmotnostné stredná veľkosť častíc je u týchto častíc 402 pm.

Príklad 1

Pripraví sa roztok pozostávajúci z 24,0 g metanolu a 6,0 g glycerolu. Tento roztok sa vleje a zmieša v normovej nádobe s 300 g prekurzorových častíc vyrobených v súlade s porovnávacím príkladom 1. Rozdelenie veľkosti prekurzorových častíc je také, že 75 percent hmotnosti prejde normových # 100 sitom (150 pm) aje zadržované na normovom # 170 site (90 pm) a 25 % hmotnosti prejde normovým sitom # 170 (90 pm). Hmotnostné stredná veľkosť častíc je u prekurzorových častíc 84 pm. Táto zmes sa mieša až sú všetky prekurzorové častice zmáčané roztokom (približne 1 minútu). Výsledná zmes sa potom rozprestiera voľne na miske PYREX a nechá sa stáť nezahrievaná 5 minút, aby sa umožnilo fyzické združovanie prekurzorových častíc. Zmes sa potom zahrieva v peci s nútenou cirkuláciou pri teplote 200 °C počas 45 minút. Výsledné častice sa pretláčajú normovým # 20 sitom (850 pm) na obmedzovanie veľkosti väčších častíc.

Príklad 2

Pripraví sa roztok pozostávajúci z 18,0 g izopropanolu, 12,0 g destilovanej vody a 6,0 g glycerolu. Tento roztok sa aplikuje a mieša v normovej nádobe s 300 g prekurzorových častíc vytvorenými v súlade s porovnávacím príkladom 1. Rozdelenie veľkosti častíc v prekurzorových časticiach je také, že 10 hmotnostných percent prechádza normovým # 20 sitom (850 pm) aje zadržané na normovom # 30 site (600 pm), 25 % hmoty prejde normovým # 40 sitom (425 pm) aje zadržované na normovom # 50 site (300 pm), 30 % hmoty prechádza normovým # 50 (300 pm) aje zadržované na normovom # 100 site (150 pm) a 10 % hmotnosti prechádza normovým sitom # 100 (150 pm). Priemerná hmotnostná veľkosť častíc prekurzorových častíc je 421 pm. Táto zmes sa mieša, až všetky prekurzorové častice sú zmáčané roztokom, približne 1 minútu. Výsledná zmes sa potom voľne rozprestiera na misku PYREX a nechá sa odstáť neohrievaná počas 45 minút, aby sa umožnilo fyzické združovanie prekurzorových častíc. Zmes sa potom zahrieva v cirkulačnej peci s núteným obehom vzduchu pri teplote 200 °C počas 45 minút. Výsledné častice sa pretlačia cez normové # 20 sitom (850 pm) na obmedzovanie voľnosti väčších častíc.

Príklad 3

Pripraví sa roztok pozostávajúci z 18,0 g izopropanolu, 12,0 g destilovanej vody a 6,0 g glycerolu. Tento roztok sa mieša v normovej nádobke s 300 g prekurzorových častíc vytvorených podľa porovnávacieho príkladu 1. Rozdelenie veľkosti častíc prekurzorových častíc je také, že 50 percent hmotnosti prejde normovým # 40 sitom (425 pm) aje zadržované na normovom # 50 site (300 pm), 30 hmotnostných percent prejde normovým # 50 sitom (300 pm) aje zadržované na normovom # 100 site (150 pm) a 20 hmotnostných percent prejde normovým sitom # 100 (150 pm). Táto zmes

SK 281118 Β6 sa mieša, až sú všetky prekurzorové častice zmáčané roztokom (približne 1 minútu). Výsledná zmes sa potom voľne rozprestrie na miske PYREX a nechá sa odstáť neohrievaná počas 45 minúť aby sa prekurzorové častice mohli fyzicky združovať. Zmes sa potom zahrieva v peci s nútenou cirkuláciou vzduchu pri teplote 200 °C počas 45 minút. Výsledné častice sa potom nechajú vychladnúť na izbovú teplotu. Výsledné častice sa pretlačia normovým # 20 sitom (850 pm), aby sa obmedzila veľkosť väčších častíc.

Príklad 4

Pripraví sa roztok pozostávajúci z 18,0 g izopropanolu, 12,0 g destilovanej vody a 6,0 g glycerolu. Tento roztok sa zmieša v normovej nádobke s 300 g prekurzorových častíc vytvorených v súlade s porovnávacím príkladom 1. Rozdelenie veľkosti prekurzorových častíc je také, že 60 hmotnostných percent prejde normovým # 50 sitom (300 pm) a je zadržované na normovom # 100 site (150 pm) a 40 hmotnostných percent prejde normovým sitom # 100 (150 pm). Hmotnostne stredná veľkosť prekurzorových častíc je 205 pm. Táto zmes sa mieša, až sú všetky prekurzorové častice zmáčané roztokom (približne 1 minútu). Výsledná zmes sa potom voľne rozprestrie na miske PYREX a nechá sa odstáť nezahrievaná počas 10 minút, by sa dovolilo prekurzorovým časticiam sa fyzicky združovať. Zmes sa potom zahrieva v peci s nútenou cirkuláciou vzduchu pri teplote 200 °C počas 45 minút. Výsledné častice sa potom nechajú vychladnúť na izbovú teplotu. Výsledné častice sa pretláčajú normovým # 20 sitom (850 pm) pre obmedzovanie veľkosti všetkých častíc.

Príklad 5

Pripraví sa roztok pozostávajúci z 18,0 g izopropanolu, 12 g destilovanej vody a 6,0 g glycerolu. Tento roztok sa mieša v normovej nádobke s 300 g prekurzorových častíc vytvorených v súlade s porovnávacím príkladom 1. Rozdelenie veľkosti častíc prekurzorových častíc je také, že 60 hmotnostných percent prechádza normovým # 50 sitom (300 pm) a je zadržované na normovom # 100 site (150 pm) a 40 hmotnostných percent prechádza normovým # 100 sitom (150 pm). Priemerná hmotnosť veľkosť častíc prekurzorových častíc je 205 pm. Táto zmes sa mieša, až sú všetky prekurzorové častice zmáčané roztokom (približne 1 minútu). Výsledná zmes sa potom rozprestiera voľne na miske PYREX a nechá sa odstáť neohrievaná počas 10 minút, aby sa prekurzorové častice mohli fyzicky združovať. Zmes sa potom zahrieva v peci s núteným obehom vzduchu pri teplote 180 °C počas 45 minút. Výsledné častice sa potom nechajú vychladnúť na izbovú teplotu. Výsledné častice sa pretlačia normovým sitom # 20 (850 pm) na obmedzenie veľkosti väčších častíc.

Príklad 6

V miešacom zariadení sa 100 dielov sypkej zmesi prekurzorových častíc vyrobených podľa porovnávacieho príkladu 1 dôkladne mieša s roztokom obsahujúcim 2 hmotnostné diely glycerolu a 4 hmotnostné diely vody na 100 hmotnostných dielov prekurzorových častíc. Hmotnostne stredná veľkosť prekurzorových častíc je 405 pm. 700 g výslednej zmesi sa plní do misky ponorenej do olejového kúpeľa (220 °C) a zahrieva sa počas 80 minút, zatiaľ čo sa jemne mieša. Výsledné častice sa pretláčajú normovým # 18 drôtovým sitom (1000 pm).

Porovnávací príklad 2

V miešacom zariadení sa zmieša 100 dielov prekurzorových častíc vyrobených podľa porovnávacieho príkladu 1 s roztokom obsahujúcim 0,5 hmotnostných dielov glycerolu, 2 hmotnostné diely vody a 0,5 hmotnostných dielov izopropanolu na 100 hmotnostných dielov prekurzorových častíc. Hmotnostne stredná veľkosť prekurzorových častíc je 405 pm. Výsledná zmes sa zahrieva v kontinuálnej sušičke. Priemerná dĺžka pobytu v sušičke je okolo 50 minút a teplota materiálu na výstupe je približne 190 °C. Výsledné častice sa pretláčajú normovým # 20 drôtovým sitom (850 pm). Výsledné častice majú nasledujúce rozdelenie veľkosti častíc : 0 % častíc je zadržaných na site # 20, 0 % častíc je zadržaných na site # 35, 0,3 % je zadržaných na site #40, 1,1 % je zadržaných na site # 45, 2,2 % je zadržaných na # 50, 4,4 % je zadržaných na site # 60, 9,4 % je zadržaných na site # 70, 10,9 % je zadržaných na site # 120, 12,6 % je zadržaných na site # 140, 5,4 % je zadržaných na site # 170, 7,2 % je zadržaných na site # 200,

6,3 %je zadržaných na site # 230, 6,0 % je zadržaných na site # 270, 3,5 % je zadržaných na site # 325, 3,3 % je zadržaných na site # 400 a 4,7 % je zadržaných na sitovej miske. Hmotnostne stredná veľkosť častíc je 465 m.

Príklad 7

Opláštený 10 litrový nerezový hnetač s podvojným ramenom, meriaci 220 mm x 240 mm v otvore a 240 mm do hĺbky majúci dve lopatky typu Sigma, majúce rotačný priemer 120 mm, je tesne uzatvorený vrchnákom. Pripraví sa vodný roztok pozostávajúci z 37 hmotnostných percent monoméru. Monomér pozostáva zo 75 molámych percent akrylátu sodného a 25 molámych percent kyseliny akrylovej. 5500 g vodného monomémeho roztoku sa naplní do' hnetacej nádoby, ktorá sa následne prepláchne plynným du-^; šíkom, aby sa odstránil zvyšný zachytený vzduch. Potom sa spustia dve lopatky typu Sigma do otáčania rýchlosťou 46 otáčok za minútu a plášť sa zahrieva priechodom vody s. teplotou 35 °C. 2,8 g persíranu sodného a 0,14 g kyseliny L-askorbovej sa pridajú ako iniciátory polymerizácie. Polymerizácia začne asi 4 minúty po pridaní iniciátorov. Vrcholová teplota 82 °C sa dosiahne vo vnútri reakčného systému 15 minút po pridaní iniciátorov. Hydratovaný gélový polymér sa delí do častí okolo 5 mm veľkosti s postupujúcim miešaním. Vrchnák sa zloží z hnetača 60 minút po spustení polymerizácie a materiál sa vyberie z hnetača.

Takto získaný výsledný gélový polymér sa rozprestrie na normovom # 50 kovovom site (300 pm) a suší sa horúcim vzduchom pri teplote 150 °C počas 90 minút. Vysušené častice sú rozomleté na prášok (silnejšie ako v prípade častíc vyrobených v porovnávacom príklade 1) kladivovým drvičom a preosejú sa normovým # 20 drôtovým sitom (850 pm). Hmotnostne stredná veľkosť týchto prekurzorových častíc je 153 pm.

V miešacom zariadení sa 100 dielov prekurzorových častíc vyrobených podľa uvedeného postupu zmieša s roztokom obsahujúcim 4 hmotnostné diely glycerolu, 8 hmotnostných dielov vody a 2 hmotnostné diely izopropanolu na 100 hmotnostných dielov prekurzorových častíc. 500 g výslednej zmesi sa plní do misky ponorenej do olejového kúpeľa (210 °C) a vystaví sa tepelnému spracovaniu počas 95 minút pri súčasnom ľahkom miešaní. Výsledné častice sa pretláčajú normovým # 18 kovovým sitom (1000 pm).

Porovnávací príklad 3

Opláštený 10 litrový nerezový dvojramenný hnetač meriaci 220 mm x 240 mm v otvore 240 mm v hĺbke a majúci dve lopatky typu Sigma s rotačným priemerom 120 mm, sa tesne uzavrie vrchnákom. Pripraví sa roztok obsahujúci 37 hmotnostných percent monoméru. Monomér obsahuje 75 molámych percent akrylátu sodného a 25 molámych percent kyseliny akrylovej. 5500 g vodného roztoku monoméru sa naplní do hnetacej nádoby, ktorá sa následne prepláchne plynným dusíkom na odstránenie zvyšného uzavretého vzduchu. Potom sa spustia dve lopatky typu Sigma do otáčania pri rýchlosti 46 otáčok za minútu a súčasne sa plášť zahrieva priechodom vody s teplotou 35 °C. 2,8 g persíranu sodného a 0,14 g kyseliny L-askorbovej sa pridajú ako iniciátory polymerizácie. Polymerizácia začne asi 4 minúty po pridaní iniciátorov. Vrcholová teplota 82 °C sa dosiahne vo vnútri reakčného systému 15 minút po pridaní iniciátorov. Hydratovaný gélový polymér sa rozdelí do častíc s veľkosťou 5 mm, keď miešanie pokračuje. Vrchnák sa zloží z hnetača 60 minút po začiatku polymerizácie a materiál sa vyberie z hnetača. Výsledné hydratované častice vodného gélového polyméru, takto získaného, sa rozprestrú na normovom # 50 drôtovom site (300 pm) a sušia sa horúcim vzduchom pri teplote 150 °C počas 90 minút. Vysušené častice sa rozomelú na prášok (silnejšie ako v prípade častíc vyrobených v porovnávacom príklade 1) kladivovým drvičom a preosejú sa normovým # 20 drôtovým sitom (850 pm). Hmotnostné stredná veľkosť týchto prekurzorových častíc je 319 pm.

V miešacom zariadení sa zmieša 100 hmotnostných dielov prekurzorových častíc vyrobených podľa vyššie uvedeného postupu s roztokom obsahujúcim 0,5 hmotnostných dielov glyccrolu, 2 hmotnostné diely vody a 0,5 hmotnostných dielov izopropanolu na 100 hmotnostných dielov prekurzorových častíc. Výsledná zmes sa zahrieva v plynulej sušičke. Priemerná dĺžka pobytu v sušičke je okolo 50 minút a teplota materiálu na výstupe zo sušičky je približne 195 °C. V miešacom zariadení sa 100 dielov takto získaného výsledného materiálu zmieša s 5 dielmi vody. Zmes sa nechá odstáť počas 30 minút v atmosfére s teplotou 80 °C pre vodné aglomerovame častíc spolu a rozruší sa (rozdruží a granuluje) na získanie častíc, ktoré prejdú normovým # 20 sitom (850 pm).

Výsledky jednotlivých skúšok sú znázornené v priloženej tabuľke I a II.

Tabuľkal

	A	B	C	D
Porovnávací príklad 1	405	NZA	NZA	NZA
Príkladl	216	84	157,0%	áno
Príldad2	592	421	40,6%	áno
Príldad3	501	322	55,6%	áno
Príldad4	329	208	60,5%	áno
Príldad5	328	205	60,0%	áno
Príklad 6	537	405	32,6%	áno
Porovnávací príklacl2 465	405	14,8%	áno
Príklad 7	303	153	98,0%	áno
Porovnávací príklad 3 398	319	24,8%	nie

kde jednotlivé stĺpce znamenajú:

A: Hmotnostné strednú veľkosť častíc (agregátov) v sypkom stave, v pm

B: Hmotnostné strednú veľkosť prekurzorových častíc v sypkom stave, v pm

C: Posun hmotnostné strednej veľkosti

D: Stálosť voči tekutinám 20/50 (áno/nie)

Tabulkall

	E	F	G	H
Porovnávací príklad 1	46,0	92	022	0,020
Príkladl	36,8	14,6	1,09	0,169
Príklad2	38^	392	0,36	0,033
Príklad3	36,7	39,8	0,45	0,042
Príklad 4	33,9	292	0,82	0,064
Príklad5	33,5	29,8	0,97	0,065
Príklad 6	35,7	38,7	0,33	0,033
Porovnávací príklad 2	42,6	16,1	0,17	0,021
Príklad7	34,9	25,9	0,98	0,067
Porovnávací príklad 3	38,7	182	021	0,037

kde jednotlivé stĺpce znamenajú:

E: Absorpčná schopnosť 20/50 (g/g)

F: Gélový expanzný tlak 20/50 (kdyn/cm²) G: Rýchlosť napučiavania 20/50 (g/g/sek) H: Povrchová plocha 20/50 m²/g

Tabuľka I a II ukazujú, že polyméme materiály podľa vynálezu majú hmotnostné strednú veľkosť častíc (agregátov) v danom rozsahu vyššiu, ako je hmotnostné stredná veľkosť prekurzorových častíc použitých na vytváranie takých polymémych materiálov. Posuny veľkosti častíc v uvedenom rozsahu a smere sú indikatívne na tvorbu veľkého počtu agregátov a agregátov majúcich veľké počty zložkových prekurzorových častíc. Ďalej ukazuje tabuľka 1, že agregáty (makroštruktúry) vytvorené v príkladoch 1 až 7 sú stále voči tekutinám čo ukazuje na prítomnosť veľkého stupňa medzičasticovo zosieťovacích väzieb v agregátoch. Tabuľka I tiež ukazuje, že polyméme materiály podľa vynálezu, uvedené v príklade 1 až 7 majú väčšiu odolnosť proti stláčaniu (t. j. vyšší gélový expanzný tlak) a vyššie rýchlosti napučiavania ako im zodpovedajúce prekurzorové častice.

Tabuľka I a II tiež ukazujú, že porovnávacie príklady 2 a 3 majú menšie posuny veľkosti častíc vzhľadom na ich primáme častice, ako príklady 1 až 7, ukazujúce na tvorbu menej agregátov. Prídavné demonštrujú agregáty porovnávacieho príkladu 3 s vodou aglomerovanou vzorkou, všeobecný trend k nestálosti oproti tekutinám, znamenajúce, že akýkoľvek posun veľkosti častíc vyplývajúci z medzičasticového zosietenia je výrazne menší ako 24,8 %-ný posun znázornený na tabuľke I. Tabuľka I tiež ukazuje, že rýchlosti napučiavania porovnávacích príkladov 2 a 3 sú menšie, ako u polymémych materiálov podľa vynálezu. Uvedené vlastnosti sa týkajú chovania polymémych materiálov v absorpčných výrobkoch, takže polyméme materiály podľa vynálezu sú schopné poskytnúť zlepšenie chovania oproti zodpovedajúcim prekurzorovým časticiam a/alebo opísaným porovnávacím príkladom, keď sú použité v absorpčných výrobkoch, ako sú absorpčné členy alebo absorpčné predmety ako plienky.

I keď boli znázornené a opísané rôzne vyhotovenia vynálezu, bude zrejmé odborníkom v odbore, že je možné vykonať rad zmien a obmien, bez toho, aby sa opustila myšlienka vynálezu. Je preto zamýšľané krytie všetkých takýchto zmien a obmien, ktoré sú v rámci vynálezu, nasledujúcimi nárokmi.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Absorpčný polymémy materiál tvoriaci hydrogél, vyznačujúci sa tým, že obsahuje agregáty častíc vo vode nerozpustného absorpčného polyméru tvoriaceho hydrogél, chemicky viazaných do medzičasticovo zosietenej makroštruktúry medzičasticovo zosieťovacím činidlom zreagovaným s časticami v množstve od 0,01 do 30 hmotnostných dielov na 100 hmotnostných dielov častíc, na vytvorenie zosieťovacích väzieb medzi časticami v agregátoch, pričom výsledné časticové makroštruktúry majú hmotnostné strednú veľkosť najmenej o 50 % väčšiu, ako je hmotnostné stredná veľkosť častíc polyméru.
2. 2. Absorpčný polymémy materiál podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že medzičasticovo zosietené časticové makroštruktúry majú hmotnostné strednú veľkosť najmenej o 100 % väčšiu, ako je hmotnostné stredná veľkosť častíc polyméru, chemicky viazaných do medzičasticovo zosietených makroštruktúr.
3. 3. Absorpčný polymémy materiál podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že častice polyméru, chemicky viazané do medzičasticovo zosietených makroštruktúr, majú hmotnostné strednú veľkosť menšiu ako 180 pm.
4. 4. Absorpčný polymémy materiál podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 3, vyznačujúci sa tým, že polymér má karboxylové skupiny a uvedené medzičasticovo zosieťovacie činidlo má najmenej dve funkčné skupiny na molekulu, schopné reagovať s uvedenými karboxylovými skupinami.
5. 5. Absorpčný polymémy materiál podľa najmenej ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa t ý m , že polymér je zvolený zo skupiny pozostávajúcej z hydrolyzovaného očkovaného kopolyméru škrobu a akrylonitrilu; čiastočne neutralizovaného očkovaného kopolyméru škrobu a akrylonitrilu; očkovaného kopolyméru škrobu a kyseliny akrylovej; čiastočne neutralizovaného očkovaného kopolyméru škrobu a kyseliny akrylovej; zmydelnených kopolymérov vinylacetátu a esteru kyseliny akrylovej; hydrolyzovaných kopolymérov akrylonitrilu alebo akrylamidu; ľahko zosietených produktov ktoréhokoľvek z predchádzajúcich kopolymérov; čiastočne neutralizovanej kyseliny polyakrylovej; a ľahko zosietených produktov čiastočne neutralizovanej kyseliny polyakrylovej.
6. 6. Absorpčný polymémy materiál podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 5, vyznačujúci sa tým, že medzičasticovo zosieťovacie činidlo je zvolené zo skupiny pozostávajúcej zo zlúčenín viacmocných alkoholov, polyglycidyléterových zlúčenín, polyfunkčných aziridínových zlúčenín, polyfunkčných amínových zlúčenín a polyfitnkčných izokyanátových zlúčenín.
7. 7. Absorpčný polymémy materiál podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že polymér pozostáva v podstate z ľahko zosietených produktov čiastočne neutralizovanej kyseliny polyakrylovej.
8. 8. Absorpčný polymémy materiál podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž7, vyznačujúci sa tým, že medzičasticovo zosieťovacie činidlo je zvolené zo skupiny pozostávajúcej z glycerolu, trimetylolpropánu, etylénglykolu, 1,2-propándiolu a 1,3-propándiolu.
9. 9. Absorpčný polymémy materiál podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž8vyznačujúci sa tým, že okrem medzičasticového zosietenia sú častice polyméru tiež povrchovo zosietené.
10. 10. Absorpčný polymémy materiál podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 9, vyznačujúci sa tým, že častice polyméru sú suché.
11. 11. Absorpčný polymémy materiál podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 10, v y z n a č u j ú c i sa tým, že od 0,5 do 10 hmotnostných dielov medzičasticovo zosieťovacieho činidla na 100 hmotnostných dielov častíc poly méru je zmiešané s od 1 do 20 hmotnostnými dielmi vody, hydrofilného organického rozpúšťadla alebo ich zmesí, na 100 hmotnostných dielov častíc polyméru.
12. 12. Absorpčný polymémy materiál podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že medzičasticovo zosieťovacie činidlo je glycerol a hydrofilné organické rozpúšťadlo je zvolené zo skupiny pozostávajúcej z metanolu, etanolu, izopropanolu a ich zmesí.