HU216626B

HU216626B - Specifikus részecskeméret-eloszlású szuperabszorbens hidrogélképző anyagokat tartalmazó abszorbens szerkezet és az ezekből felépített abszorbens cikkek

Info

Publication number: HU216626B
Application number: HU9302872A
Authority: HU
Inventors: Jerry Layne Dragoo; Gary Bernard Gilkeson; Donald Caroll Roe
Original assignee: Procter And Gamble Co.
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1999-07-28
Also published as: CN1071131C; PL170456B1; CA2107592A1; DE69229828D1; NZ242316A; HK1013027A1; MY111433A; CZ213593A3; FI934466A7; HU9302872D0; CZ281761B6; HUT66733A; WO1992018171A1; FI934466L; AU666651B2; BR9205888A; SG76468A1; ATE183399T1; DE69229828T2; ES2134805T3

Abstract

A találmány tárgya primer szerkezetet és ebben a primer szerkezetbenszámős, őldatpőlimerizációs módszerrel előállítőtt, lényegében vízbenőldhatatlan, abszőrbens, hidrőgélképző pőlimer anya szemcséttartalmazó abszőrbens szerkezet, amelyben a hidrőgélképző pőlimeranyagszemcsék legalább 70 tömeg%-a 297 mm lyűkméretű szitán átmenő ésa 88 mm lyűkméretű s itán visszamaradó méretű. A találmány ezt aszerkezetet az abszőrbens magban tartalmazó abszőrbens cikkekre isvőnatkőzik. ŕ

Description

KIVONAT

A találmány tárgya primer szerkezetet és ebben a primer szerkezetben számos, oldatpolimerizációs módszerrel előállított, lényegében vízben oldhatatlan, abszorbens, hidrogélképző polimer anyagszemcsét tartalmazó abszorbens szerkezet, amelyben a hidrogélképző polimer anyagszemcsék legalább 70 tömeg%-a 297 pm lyukméretű szitán átmenő és a 88 pm lyukméretű szitán visszamaradó méretű.

A találmány ezt a szerkezetet az abszorbens magban tartalmazó abszorbens cikkekre is vonatkozik.

HU 216 626 B

A leírás terjedelme 30 oldal (ezen belül 10 lap ábra)

HU 216 626 Β

A találmány tárgyát szemcsés szuperabszorbens hidrogélképző anyagot tartalmazó abszorbens szerkezetek és ilyen szerkezeteket tartalmazó abszorbens cikkek képezik. A találmány szerinti abszorbens szerkezetek különösen pelenkákban, idős, magatehetetlen személyek számára szolgáló betétekben és hasonló cikkekben használhatók fel.

„Szuperabszorbens hidrogélképző anyag” alatt itt olyan, lényegében vízben oldhatatlan, abszorbens polimer készítményeket értünk, amelyek tömegükhöz képest nagy mennyiségű folyadékot, mint vizet és testből kiürülő folyadékot képesek abszorbeálni, és ezáltal hidrogéleket tudnak képezni. Az ilyen anyagok általában arra is képesek, hogy kis nyomás hatása alatt ilyen abszorbeált folyadékokat magukban tartsanak. A szuperabszorbens hidrogélképző anyagok másként is nevezhetők, mint „szuperabszorbens anyagok”-nak, így „hidrokolloidok”nak vagy „abszorbens gélesedő anyagokénak is.

Az ilyen szuperabszorbens hidrogélképző anyagok és áruk különösen alkalmassá teszi azokat abszorbens tárgyakban, különösen egyszer használatos abszorbens tárgyakban, mint egyszer használatos pelenkákban történő felhasználásra. A szemcsés szuperabszorbens hidrogélképző anyagok abszorbens tárgyakban történő felhasználásának néhány példáját a 3 699 103 számú és a 3 670731 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások ismertetik.

Egyes egyszer használatos abszorbens tárgyak esetében kívánatos a vékonyabb termékek gyártása. A vékonyabb termékek kényelmesek a viselő személy számára, és felvételük is előnyösebb. A termék folyadéktároló képességének megtartása mellett a vékonyabb termékek gyártásának egyik módja az, hogy csökkentjük a szálasanyag tömegét a termék abszorbens magjában, ugyanakkor növeljük abban a szemcsés szuperabszorbens hidrogélképző anyag mennyiségét.

A szuperabszorbens anyagokat tartalmazó abszorbens tárgyak (különösen a szuperabszorbens anyagokat nagy koncentrációban, például körülbelül 25 tömeg%ban vagy ennél nagyobb mennyiségben tartalmazó abszorbens tárgyak) kiviteli alakjainak története során elkerülhetetlen volt a kompromisszum a között, hogy szuperabszorbens anyagokat építsenek be az abszorbens tárgyakba, ugyanakkor azonban biztosítsák azok folyadékfelvételét és folyadék-eloszlatási sebességét is. A standard szemcseméret-eloszlású szemcsés szuperabszorbens hidrogélképző anyagokat tartalmazó egyszer használatos abszorbens termékeknek (különösen, ha azok nagy koncentrációban ilyen anyagot tartalmaznak) megvan az a korlátozottsága, hogy a folyadék-felvételi sebességük adott esetben sokkal kisebb, mint a konvencionális cellulózrost paplanoké. A „folyadék-felvételi sebesség” kifejezés alatt azt a sebességet értjük, amellyel az abszorbens tárgy a folyadékokat síkjába hatoló, vagyis „Z” irányban felveszi. Ez különösen igaz olyan szemcsés szuperabszorbens hidrogélképző anyagok esetében, amelyeknek viszonylag nagy az átlagos szemcsemérete.

Az ilyen abszorbens cikkek folyadék-felvétele jelentősen növelhető a termékben lévő szuperabszorbens anyag átlagszemcseméretének csökkentésével. Amikor azonban az igen kis (vagy „finom”) szemcsék a folyadékokkal érintkezve megduzzadnak, akkor e részecskék - abban az esetben, ha azok egy rostpaplanba vannak ágyazva - hajlamosak arra, hogy a paplan rostjai közötti kapillárisokba kényszerüljenek. A duzzadt vagy részben duzzadt finom szemcsék egy, a folyadékfelületi feszültségerők által összetartott koagulált géltömeget is képezhetnek, ami ily módon egy folyadékgátat alkot. Mindegyik esetben nő a folyadékszerkezeten keresztüli áramlásával szembeni ellenállás, minthogy a folyadék áramlási csatornái a rostpaplanon belül vagy a géltömeg által eldugulnak, ami a permeabilitás jelentős csökkenéséhez vezet. Ezt a jelenséget, amely elsősorban a folyadékoknak az abszorbens szerkezet síkjában (az „x-y” síkban) végbemenő áramlását zavarja, általában „gélblokkolás”-nak nevezzük. Továbbá, minthogy az ilyen abszorbens cikkek nem képesek a folyadékokat gyorsan vagy hatékonyan kezelni (vagyis befogadni, eloszlatni és tárolni), ezért a termék alkalmatlanságának valószínűsége megnő.

Sok próbálkozás folyt azokkal a problémákkal és ezek megoldásával kapcsolatosan, amelyeket a szuperabszorbens anyagok abszorbens cikkekbe történő beépítése idéz elő. így például a 0 339461 számú európai közzétételi leírás egy olyan próbálkozást ír le, melynek célja egy, az abszorbens tennék pórusméretével specifikus viszonyban álló szuperabszorbens anyag szemcseméretkiválasztása volt. A 4 669 823 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás arra irányul, hogy az abszorbens rétegnek legalább egy részén át a szuperabszorbens anyagnak egy pozitív koncentrációgrádiens szerinti eloszlását biztosítsák. Egyéb próbálkozások, például a 4105 033 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett próbálkozás a szemcsemérettel kapcsolatos. Több más közlemény foglalkozik különféle összefüggésekben a szemcsemérettel, így például a 4102 340 és a 4 666 975 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások.

Még több erőfeszítés irányult arra, hogy a szuperabszorbens anyagrészecskék különböző jellemzőit próbálják megjavítani olyan módszerrel, hogy szervetlen poranyagokat vagy egyéb anyagokat adnak azokhoz hozzá. Ilyen próbálkozások néhány példáját írják le a 4055 184 számú, 4286082 számú és 4 500 670 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások.

Úgy tűnik azonban, hogy az előzőekben említett erőfeszítések egyike sem értette és oldotta meg a folyadékok mind az x-y síkban, mind a z irányba történő szállításával kapcsolatos problémákat.

A jelen találmány a fenti problémákat úgy próbálja megoldani, hogy olyan, javított abszorbens szerkezeteket és abszorbens cikkeket szolgáltat, amelyek javított folyadékfelvevő képességgel és eloszlatást sebességgel rendelkező szemcsés szuperabszorbens hidrogélképző anyagot tartalmaznak.

A jelen találmány specifikus, viszonylag szűk szemcseméret-eloszlású, előnyös módon szervetlen poranyagokkal kevert, szemcsés szuperabszorbens hidrogélképző anyagokat tartalmazó abszorbens szerkezeteket szolgáltat. A jelen találmány szerinti abszorbens szerkeze2

HU 216 626 Β tek különösen egyszer használatos abszorbens cikkekben történő felhasználásra alkalmasak.

A találmány szerinti abszorbens cikkek egy folyadékot áteresztő fedőlapból egy, a fedőlaphoz rögzített, folyadékot át nem eresztő hátlapból és egy, a fedőlap és a hátlap között elhelyezett abszorbens magból állnak. Az abszorbens magnak legalábbis egy része egy, a jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetet tartalmaz. Az abszorbens szerkezet egy primer szerkezetből és egy szemcsésanyag-készítményből áll. A szemcsésanyagkészítmény szervetlen poranyaggal kevert, lényegében vízben nem oldható, oldatpolimerizációs módszerrel előállított abszorbens hidrogélképző anyagot foglal magában. A polimer anyag részecskéi olyan méretűek, hogy a részecskék 70 tömeg%-a átmegy a 297 pm méretű nyílásokkal ellátott 50-es USA szabványszitán, és e részecskék fennmaradnak a 88 pm nyílású 170-es USA szabványszitán, ha a polimer anyagszemcséket az itt leírt szitavizsgálati módszer szerint vizsgáljuk. A szervetlen poranyag előnyösen finom eloszlású amorf szilícium-dioxid. A szervetlen poranyagot a polimer szemcsés anyag tömegére számítva 0,1-5 tömeg% mennyiségben keverjük a polimer anyaghoz.

Egy előnyös kiviteli alak esetében a polimer anyagrészecskék 25-90 tömeg%-a az abszorbens mag legalább 25 cm²-t kitevő részében van eloszlatva az alábbiakban leírt tömeg%-analízis módszer szerint.

Úgy véljük, hogy a találmányunk szerinti szerkezet a szuperabszorbens hidrogélképző anyagot tartalmazó abszorbens szerkezetek sok folyadék-kezelési problémáját megoldja.

Bár nem kívánjuk magunkat elmélethez kötni, úgy gondoljuk, hogy a szuperabszorbens anyag nagyméretű részecskéinek az a képtelensége, hogy megfelelő folyadék-felvételi sebességet biztosítsanak, abból adódik, hogy a nagyméretű szuperabszorbens anyag részecskéinek kicsiny a felület:tömeg aránya.

A felület:tömeg arány és ily módon a folyadék-felvételi sebesség lényegesen növelhető, ha a szuperabszorbens anyagkészítményen belül csökkentjük a szemcsék átlagos méretét. Minthogy a jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetek szűk szemcseméret-eloszlású frakciói nagyméretű szemcséket nem tartalmaznak, ezért a találmány szerinti abszorbens szerkezetek gyorsan képesek folyadékokat befogadni és tárolni. Ezen túlmenően, mivel az igen finom szuperabszorbens anyagszemcsék mennyisége csökkentett, ezért jelentősen javul a folyadék-eloszlatás sebessége a heterogénebb szemcseméret-eloszlásokhoz képest.

Bár ismét csak nem kívánjuk magunkat elmélethez kötni, úgy véljük, hogy a szervetlen poranyag hozzáadása a szuperabszorbens anyagszemcsékhez egy vagy több mechanizmus folytán tovább növeli a folyadék-kezelési sebességet. A szervetlen por növelheti a szuperabszorbens anyagszemcsék valódi gélszilárdságát. A szervetlen poranyag alternatív vagy additív módon olyan felületaktív anyagként is hathat, amely elősegíti a megnövelt folyadék-eloszlatást. A finomszemcsés szervetlen poranyag nagy fajlagos felülete előidézheti nagyobb folyadékszállító erők létrejöttét is az abszorbens szerkezeten belül. Egyéb mechanizmusok ugyancsak lehetségesek.

Bár leírásunk végén igénypontjaink világosan jellemzik találmányunkat és arra oltalmat igényelnek, úgy véljük, találmányunk az alábbi leírásból és az azt követő rajzokból jobban érthetővé válik.

Az 1. ábra a jelen találmány szerinti réteges abszorbens szerkezet egy részletének nagyított keresztmetszeti képe, a

2. ábra egy, a jelen találmány szerinti olyan egyszer használatos pelenka kiviteli alakjának felülnézeti képe, amelyben a fedőlap legnagyobb részét levágtuk, hogy világosabban lehessen látni az alatta fekvő (a találmány egyik abszorbens szerkezet kiviteli alakjának megfelelő) abszorbens magot, a

3. ábra a 2. ábra szerinti, egyszer használatos pelenka csupán abszorbens magjának 3-3 metszővonal menti, hosszirányú metszeti képe, a

4. ábra a 2. ábra szerinti, egyszer használatos pelenka csupán abszorbens magjának 4-4 metszeti vonal menti keresztirányú metszeti képe, az

5. ábra a 2. ábrán látható egyszer használatos pelenkában abszorbens magként használt, jelen találmány szerinti abszorbens szerkezet perspektivikus képe, a

6. ábra egy, a jelen találmány szerinti kétrétegű abszorbens mag egy kiviteli alakjának perspektivikus képe, a

7. ábra a 6. ábrán látható kétrétegű abszorbens mag 7-7 metszeti vonal menti keresztmetszeti képe, a

8. ábra a jelen találmány szerinti abszorbens mag egy további, lehetséges kiviteli alakjának felülnézeti képe, a

9. ábra a jelen találmány szerinti abszorbens mag egy másik lehetséges kiviteli alakjának perspektivikus képe, a

10. ábra egy, a 9. ábrán bemutatott abszorbens magot tartalmazó, egyszer használatos pelenka kiviteli alakjának egy metszeti, perspektivikus képe, a

11. ábra egy, a jelen találmány szerinti abszorbens mag egy részletének felülnézeti képe, amely a befogadózóna egy lehetséges alakját tünteti fel, a

12. és 13. ábra az abszorpcióképesség vizsgálatára szolgáló módszerhez használt berendezés vázlatos rajza, a

14. és 14B ábra a jelen találmány szerinti, különféle folyadék-kezelési módok nagyított, vázlatos képe, a

15. ábra olyan grafikus ábrázolás, amely azt mutatja be, hogy miként változnak a folyadék-kezelési jellemzői a különféle szemcseméret-eloszlású, 50 tömeg% szuperabszorbens anyagot és 50 tömeg% cellulózrostot tartalmazó szerkezeteknek, a

HU 216 626 Β

16. ábra az 1-3. példák és az 1-3. összehasonlító példák adatait grafikus formában a IV. táblázatban tünteti fel.

A jelen találmány egyszer használatos abszorbens cikkekben felhasználható abszorbens szerkezeteket szolgáltat.

A találmány szerinti abszorbens szerkezetek vagy szuperabszorbens anyagszemcséket vagy szemcsésanyag-készítményt tartalmaznak. A szemcsésanyag-készítmény kis mennyiségű szervetlen poranyaggal összekevert, szuperabszorbens hidrogélképző anyagrészecskékből áll. A találmány szerinti szuperabszorbens szerkezetekben használt szuperabszorbens anyagnak specifikus, viszonylag szűk szemcseméret-eloszlása van.

A jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetek folyadékfelvétele és folyadék-eloszlatási sebessége nagyobb, mint a standard szemcseméret-eloszlású szuperabszorbens anyagoké. A találmány szerinti abszorbens szerkezeteknek nagyobb a folyadék-felvétele és folyadék-eloszlatási sebessége is, mint azoknak az abszorbens szerkezeteknek, amelyek csak (ugyanolyan szemcseméret-eloszlású) szuperabszorbens anyagot tartalmaznak. „Standard szemcseméret-eloszlás” kifejezés alatt itt a kereskedelmi forgalomban a szuperabszorbens anyagokat gyártó cégektől beszerezhető szuperabszorbens anyagok szemcseméret-eloszlását értjük.

1. A jelen találmány szerinti szemcsésanyag-készítmény és abszorbens szerkezetek A) A szemcsésanyag-készítmény

A szemcsésanyag-készítmény kis mennyiségű szervetlen poranyaggal összekevert szuperabszorbens hidrogélképző anyagrészecskékből áll.

A jelen találmány szerint használt szuperabszorbens hidrogélképző anyagok olyan, lényegében vízben oldhatatlan, abszorbens polimer anyagok, amelyek tömegükhöz képest nagy mennyiségű folyadékot, mint vizet vagy kiürülő testnedvet képesek abszorbeálni, és azokkal e folyamat során hidrogéleket képeznek. Ezek az anyagok általában arra is képesek, hogy az ilyen abszorbeált folyadékokat kis nyomás hatása alatt magukban tartsák. A szuperabszorbens hidrogélképző anyagok más néven, mint egyszerűen „szuperabszorbens anyag”, „polimer anyagok”, „hidrokolloidok” vagy „abszorbens gélesedő anyagok” néven is nevezhetők. A találmányunk szerint használt szuperabszorbens hidrogélképző polimer anyagok típusa tág határok között változhat.

A találmány szerint előnyösen használható szuperabszorbens hidrogélképző anyagok abszorpcióképessége (az alábbiakban leírt vizsgálati módszer szerint mérve) egy gramm (száraz állapotú) szuperabszorbens anyagra számítva legalább körülbelül 18-20 g, előnyösen legalább 25 g szintetikus vizelet. A jelen találmány szerint használt szuperabszorbens hidrogélképző anyagok abszorpcióképessége egy gramm szuperabszorbens anyagra számítva előnyösen körülbelül 30-45 g szintetikus vizelet. Az ilyen mértékű abszorpcióképességgel rendelkező szuperabszorbens hidrogélképző anyagok különösen alkalmasak abszorbens szerkezetek és abszorbens cikkek előállítására, mert rájuk ható mérsékelt nyomás alatt (ami a használat alatti körülményeket szimulálja) nagy mennyiségű kiürülő testfolyadékot, mint vizetetet tudnak magukban tartani.

A jelen találmány céljára alkalmas (bár nem az itt leírt, speciális szemcseméret-eloszlásra korlátozott) szemcsés szuperabszorbens hidrogélképző polimer anyagok néhány általános típusát részletesebben az Re. 32 649 számú, „Hydrogel-Forming Polymer Compositions fór Use in Absorbent Structures” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás írja le.

A szuperabszorbens hidrogélképző anyagszemcsék adott esetben felületkezelhetők, amint ezt az előbbiekben említett, szemcséik között térhálósított aggregátumokra vonatkozó találmányi bejelentések ismertetik. így a szuperabszorbens anyagszemcsék felületkezelhetők a 4824901 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett módon. Ezt a leírást is hivatkozásként említjük. A felületkezelt szuperabszorbens anyagrészecskéket előnyösen a 4666983 számú „Absorbent Article” című és a 4 734478 számú „Water Absorbing Agent” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban ismertetett módon térhálósítjuk felületileg. Ezeket a leírásokat hivatkozásként említjük. Mint ezt a 4 666 983 számú szabadalmi leírás ismerteti, a szuperabszorbens anyagrészecskék oly módon térhálósíthatók felületileg, hogy a részecskék felületére térhálósító szert hordunk, és ezt a részecskék felületi polimer anyagával térhálósítjuk.

A szuperabszorbens hidrogélképző anyagnak egy, az előzőekben említett Brandt és munkatársai szabadalmi leírásában megadott mennyiségű extrahálható polimertartalma is lehet.

A szuperabszorbens hidrogélképző anyagszemcsék előállítására szolgáló előnyös polimer anyagoknak egy karboxilcsoportja van. Ilyen polimerek közé tartoznak az akrilnitrillel ojtott, hidrolizált keményítő-kopolimerek, a részben semlegesített keményítő-akrilnitril ojtásos kopolimerek, a keményítő-akrilsav ojtásos kopolimerek, a részben semlegesített keményítő-akrilsav ojtásos kopolimerek, az elszappanosított vinil-acetát-akrilészter-kopolimerek, a hidrolizált akrilnitril- vagy akrilamid-kopolimerek, a részben semlegesített poliakrilsav és a részben semlegesített poliakrilsav enyhén térhálósított termékei. Ezek a polimerek vagy egyenként, vagy két vagy több monomer keveréke, kompoundok és hasonlók alakjában használhatók. Ilyen anyagok példáit írják le a 3 661 875, 4 076 663, 4 093 776, 4 666 983 és a 4734498 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások, melyeket itt hivatkozásként említünk.

A szuperabszorbens hidrogélképző anyagszemcsék céljára legelőnyösebb polimer anyag a részben semlegesített poliakrilsavaknak és ezek keményítőszármazékainak gyengén térhálósított termékei. A szemcsék legelőnyösebben körülbelül 50-95 tömeg%, előnyösen 75 tömeg% semlegesített, gyengén térhálósított poliakrilsavat [például poli(nátrium-akrilát/akrilsav)-at] tartalmaznak.

A polimer anyag egyedi szemcséi bármely szokásos módon alakíthatók ki. A szemcsék tipikus és előnyös előállítási módszereit az Re. 32649 számú, a 4666983 számú „Absorbent Article” című, és a 4625 001 számú „Method Fór Continuous Production of Cross-Linked

HU 216 626 Β

Polymer” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások írják le. Ezeket a szabadalmi leírásokat itt hivatkozásként említjük.

A polimer szemcsék kialakításának előnyös módszerei közé azok a módszerek tartoznak, amelyek vizes oldatot vagy egyéb, oldószeres polimerizációs eljárást alkalmaznak, szemben a reverz fázisú polimerizációval (mely utóbbi „inverz fázisú” vagy „emulziós” polimerizációként is ismert). Mint ezt a fentiekben hivatkozott Re. 32649 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás leírja, a vizes oldatban végzett polimerizáció abban áll, hogy a szemcsék kialakítása céljából a polimerizációt vizes reakcióelegyben hajtjuk végre.

A jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetekben felhasznált szuperabszorbens hidrogélképző anyagok szemcsés alakúak. „Szemcsés” kifejezés alatt azt értjük, hogy a szuperabszorbens hidrogélképző anyagok „szemcséknek” („részecskéknek”) nevezett diszkrét egységek alakjában vannak jelen. Ezek a szemcsék lehetnek granulumok, porrészecskék, gömbök, aggregátumok vagy agglomerátumok. Az itt leírt részecskék azonban jellegzetes módon nagyjából nem aggregáltak. A részecskéknek bármilyen alakjuk, mint kúp, polihedron, gömb, kerek, szögletes, szabálytalan vagy véletlenszerű méretű szabálytalan alakja lehet (mint például az őrléssel vagy porítással előállított por alakú termékeknek).

A szuperabszorbens hidrogélképző anyag szemcseméret-eloszlásának jelentősége az abszorbens szerkezet hatásfoka szempontjából meghatározó. Ez különösen igaz az aránylag nagy koncentrációjú, szemcsés szuperabszorbens hidrogélképző anyagot tartalmazó abszorbens szerkezetek esetében. Az abszorbens szerkezet szuperabszorbens hidrogélképző anyag szemcséinek hatása a folyadék-felvételre és -eloszlatásra jelentősen nő azok nagyobb koncentrációja esetén, mert kevesebb rostanyag van jelen, amely kompenzálni tudja a folyadék befogadási és eloszlatási sebességében, valamint tárolási kapacitásában a szuperabszorbens anyag okozta esetleges negatív hatásokat.

A szuperabszorbens hidrogélképző anyagok nagyméretű szemcséi igen lassan duzzadnak, és jelentősen csökkentik a potenciális folyadék-felvételi sebességet (vagyis azt a sebességet, amellyel az abszorbens szerkezetbe a folyadék a „z” irányban behatol). Az igen kis méretű (vagy „finom”) szemcsék gyors duzzadásra hajlamosak, de könnyen a kapilláris csatornákba kényszerülnek, és ezzel csökkentik a szerkezet permeabilitását, és drámai módon gátolják a folyadék-eloszlás sebességét a szerkezetben, különösen az x-y síkban. A finom szemcsék nagy koncentrációban gyakran gélmasszává koagulálnak, ami gátként hat a folyadék-eloszlatásra. Ezek azok a jelenségek, amelyek a finom szemcsék okozta, fentiekben említett „gélblokkolás”-sal kapcsolatosak.

Ha a szuperabszorbens hidrogélképző anyagot tartalmazó abszorbens szerkezetekben specifikus, viszonylag szűk szemcseméret-eloszlású anyagot használunk, akkor a nagy- és kisméretű szemcsék okozta fent említett folyadék-kezelési nehézségek csökkenthetők vagy megszüntethetők. Bár nem kívánjuk magunkat semmilyen elmélettel korlátozni, úgy véljük, hogy az átlag-részecskeméret nagymértékben meghatározza az abszorbens cikk potenciális folyadék-felvételi sebességét. Ez azért igaz, mert a folyadék-felvétel sebessége a szuperabszorbens hidrogélképző anyag egységnyi tömegére eső összes felülettől függ. A szemcsék mérettartománya (vagy „az eloszlás szélessége”) mind a folyadék felvételének sebességét, mind a szerkezet folyadék-eloszlatási sebességét befolyásolja. Ideálisan a szemcseméret-eloszlásnak igen szűknek kell lennie.

A találmány olyan részecskeméret-eloszlású szuperabszorbens anyagokra vonatkozik, amelyek szemcseméret-eloszlásának középértéke 100-300 pm, az átlagos szemcseméret legelőnyösebben 125-250 pm. Az eloszlás szélességének olyannak kell lennie, hogy a szemcsék legalább körülbelül 95 tömeg%-a az átlagos szemcsemérethez képest 100 pm-en belül mérhető legyen (de a fenti tartományok alsó és felső végén 50 pm-en belüli méretű legyen). A legelőnyösebb, ha a szuperabszorbens hidrogélképző anyag legalább 95 tömeg%-ának szemcsemérete az átlagos szemcsemérethez képest 75 pm-en belül (és a fenti tartományok alsó és felső végén 50 pmen belül) van.

A találmány szerinti szerkezetekben használt szuperabszorbens hidrogélképző anyag specifikus méreteloszlása a szemcsék aktuális méretének felhasználásával fejezhető ki. Egy, a szemcsék aktuális méretének meghatározására alkalmas módszert a fentiekben hivatkozott, szemcsék között térhálósított aggregátumokra vonatkozó számos találmányi bejelentés ír le részletesen, melyeket itt hivatkozásként említünk. Az aktuális szemcseméretek meghatározása azonban - tekintettel arra, hogy az ilyen részecskéknek különböző alakja és mérete lehet egy viszonylag bonyolult eljárást jelent. Ezért az egyszerűség kedvéért a jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetek szemcseméretét másképpen fejezzük ki.

A találmány céljára a „szemcseméret” fogalmat olyan részecskemérettel definiáljuk, melyet egy, az alábbi „Szitálási vizsgálat” fejezetben részletesebben leírt szitaanalízissel határozunk meg. A szemcsék egy mintáját leírásunk szerint szitáljuk, és az eredményeket feljegyezzük. Figyelembe kell vennünk, hogy a nem gömb alakú szemcsék esetében a szitálási vizsgálat egy specifikus szemcse esetében csak annak bizonyos méreteit adja meg. Azonban az ilyen szitaanalízis eredményei a jelen találmány céljára megfelelő módon definiálják a szemcsék méretét. A szitaanalízis eredményei, a használt szitajellemzők alapján két egyenértékű konvenció szerint fejezhetők ki.

A szemcsék mérete kifejezésének egyik módja a sziták lyukméretének megadása. így például a 149 pm lyukméretű szitán fennmaradó részecskék méretét (a jelen találmány céljaira) 149 pm-nek vagy ennél nagyobbnak tekintjük. A 297 pm lyukátmérőjű szítán átmenő és a 149 pm lyukátmérőjű szitán visszamaradó szemcsék méretét 149 és 297 pm közöttinek tekintjük. A 149 pm lyukátmérőjű szitán átmenő szemcsék méretét 149 pmnél kisebbnek tartjuk.

A szitaanalízis eredménye alapján a szemcsék méretének másik kifejezési módja a sziták számozása szerint történik. így például az 50-es USA szabványszitán átme5

HU 216 626 Β nő és a 100-as USA szabványszitán visszamaradó szemcséket 50/100-as szemcseméretűnek tekintjük. A jelen találmány szerinti előnyös kiviteli alakok esetében használt specifikus szemcseméret-eloszlások közé tartoznak, de nem korlátozódnak ezekre a következő eloszlások: a 35/170, 35/140,35/120,40/100,40/120,40/140, 50/170, 50/140, 50/120, 50/100,45/120,45/170,45/100, 60/100, 60/120, 50/70, 60/80 és 70/100 szitaszemcseméretek. A legelőnyösebb kiviteli alakok esetében a szitaszemcseméret 50/100, 50/120, 50/140, 50/170, 45/120, 45/140, 60/120, 50/70 vagy 60/80.

Az előzőekben említett bármelyik módon megadott eredmények megfelelő átszámítási táblázat felhasználásával a másik módon is kifej ezhetők. Ilyen átszámítási táblázat található a Preey: „Chemical Engineers’ Handbook” kézikönyv, 6. kiadás, 21-6. táblázatában (McGraw-Hill Bokk Company kiadványa, 1984) a 21-25. oldalon. A kézikönyvet itt hivatkozásként említjük. így a fentebb hivatkozott, szitalyukméret szerinti előnyös szemcseméretek a következő táblázatban összesíthetők. (Figyelembe kell venni azonban, hogy a bal oldali oszlopban szereplő szitaszámok kisebb értékei a jobb oldalon szereplő mérettartományok nagyobbik szemcseméretének felelnek meg.)

I. táblázat

Szitaméretben kifejezett szemcseméret-tartományok

Szabványos USA szitaszámmal kifejezett szcmcscmcrct	Szita lyukmcretbcn (μηι) kifejezett szemcsemcrct
35/170 szitaszám	88-500
35/140 szitaszám	105-500
35/120 szitaszám	125-500
40/170 szitaszám	88-420
40/140 szitaszám	105-420
40/120 szitaszám	125-420
40/100 szitaszám	149-420
45/170 szitaszám	88-354
45/140 szitaszám	105-354
45/120 szitaszám	125-354
45/100 szitaszám	149-354
50/170 szitaszám	88-297
50/140 szitaszám	105-297
50/120 szitaszám	125-297
50/100 szitaszám	149-297
50/70 szitaszám	120-297
60/120 szitaszám	125-250
60/100 szitaszám	149-250
60/80 szitaszám	177-250
70/100 szitaszám	149-210

Jól ismert tény, hogy a legtöbb szitaanalízis során bizonyos szemcsék átmehetnek vagy visszamaradhatnak egy bizonyos szitán az egyik vizsgálat során, és ugyanezek a szemcsék nem mennek át vagy nem maradnak fenn egy másik vizsgálat során. Ennek oka a szemcsék alakja és szitanyíláshoz viszonyított helyzete lehet a két különböző vizsgálat során. Ezért az eredményeket általában a szemcséknek azon tömeg%-ában fejezzük ki, amelyek általában átmennek egy adott méretű szitán, és visszamaradnak egy másik méretű szitán. A jelen találmány szerinti szuperabszorbens anyagok esetében előnyös módon a szemcsék nem több, mint 20 tömeg%-a, előnyösen azok nem több, mint 10%-a és legelőnyösebben azok nem több, mint 5 tömeg%-a lehet nagyobb, mint a szabványos 50-es szitának megfelelő vagy kisebb, mint a 170 pm lyukméretű szitának megfelelő.

A fentiekben leírt specifikus szemcseméret-eloszlások bármely alkalmas módszerrel biztosíthatók. A specifikus részecskeméret-eloszlások, legalábbis kis mennyiségek esetében, szitálási művelettel alakíthatók ki.

A fentiekben leírt bármelyik specifikus szemcseméret-eloszlású szuperabszorbens anyagszemcsék azután valamilyen finom szervetlen poranyaggal keverhetők össze. A finom szervetlen poranyag részecskéi azután kompozit abszorbens szemcséket alakítanak ki úgy, hogy a polimer részecskék felületére tapadnak vagy a polimer részecskékkel lazán fizikai keverékké asszociálódnak.

A finom szervetlen por vagy egyszerűen „szervetlen por” bármilyen szervetlen poranyag lehet. Ilyen alkalmas poranyagok közé tartoznak (de nem korlátozódnak csupán ezekre) a szilícium-dioxid, az amorf szilíciumdioxid, az alumínium-oxid, titán-dioxid, az agyagásványok, mint a kaolin és montmorillonit, az előzőekben említett, 4286082 számú (Tsubakimoto, 1981. augusztus 25.) vagy a 4500670 számú (McKinley és mások, 1985. február 19.) amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban leírt szervetlen anyagok (a leírásokat hivatkozásként említjük) vagy ezeknek a szervetlen anyagoknak a kombinációi. A használt szervetlen poranyag előnyösen finom eloszlású amorf szilícium-dioxid, mint például a Nippon Aerosil (Japán) cég által gyártott AEROSIL 200 termék.

A szervetlen poranyag szemcséinek mérete előnyösen 1 pm-nél, még előnyösebben 0,1 pm-nél kisebb. A szervetlen poranyag szemcséinek mérete pontos és megbízható módon határozható meg. (Be kell látnunk azonban, hogy a szervetlen poranyag szemcsemérete az itt leírt szitálási vizsgálattal nem határozható meg, minthogy a szervetlen anyag részecskéi ehhez túl kicsinyek.)

A szervetlen poranyagot előnyösen 0,1-5 tömeg% mennyiségben keverjük a szuperabszorbens anyag szemcséihez (0,1-5 tömegrész szervetlen poranyagot 100 tömegrész termékre számítva). A szervetlen poranyag a szuperabszorbens anyagszemcsékkel lényegében száraz állapotban vagy víz hozzáadása mellett keverhető össze, utóbbi esetben 100 tömegrész szuperabszorbens polimer szemcsére számítva legfeljebb 10 tömegrész vizet használunk.

A szervetlen poranyag és a szuperabszorbens anyagszemcsék bármilyen alkalmas módon keverhetők össze egymással, így fizikai keverés útján vagy az előzőekben említett, 4286082 számú és a 4 500 670 számú ameri6

HU 216 626 Β kai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban leírt módszerekkel.

A szuperabszorbens anyagszemcsék és a szervetlen poranyag keverékét itt „szemcsésanyag-készítménynek” nevezzük. Ha a szervetlen por a polimer szemcsék felületére tapad, akkor az aggregátumokat vagy agglomerátumokat képezhet. A „szemcsésanyag-készítmény” kifejezés szándékunk szerint minden olyan alakzatot magában foglal, amelyben a polimer szemcsék és a szervetlen por egymással összekevert állapotban van, beleértve az ilyen aggregátumokat is. Az aggregátumok esetében a szemcsésanyag-készítményben a szemcséket „kompozit abszorbens szemcsék”-nek nevezzük.

A szemcsésanyag-készítmény olyan abszorbens cikkeket eredményez, melyeknek a szervetlen poranyagokkal össze nem kevert szuperabszorbens anyagokat tartalmazó abszorbens cikkekhez képest előnyös tulajdonságaik vannak. Ezek az előnyös tulajdonságok akkor a legszembetűnőbbek, ha a szemcsésanyag-készítményt az abszorbens szerkezetbe építjük be.

Az itt leírt, specifikus szemcseméret-eloszlások megnövelt folyadék-kezelési sebességű abszorbens szerkezeteket szolgáltatnak. A specifikus, szűk részecskeméreteloszlású anyaghoz hozzáadott szervetlen por nagymértékben megnöveli az ilyen abszorbens szerkezetek folyadék-kezelési sebességét. A fent említett előnyös tulajdonságok akkor válnak nyilvánvalóvá, ha e szerkezeteket olyan abszorbens szerkezetekkel hasonlítjuk össze, amelyek csak széles szemcseméret-eloszlású szuperabszorbens anyagot tartalmaznak, amelyhez szervetlen poranyagot nem kevertünk. Az előnyös tulajdonságok akkor tűnnek leginkább ki, amikor a szemcsésanyagkompozíciót abszorbens szerkezetbe foglaljuk be.

Az itt leírt specifikus szemcseméret-eloszlás megnövelt folyadék-kezelési sebességgel rendelkező abszorbens szerkezeteket eredményez. A szervetlen poranyagnak az ilyen specifikus szűk szemcseméret-eloszlású szemcsékhez történő hozzáadása az abszorbens szerkezet folyadék-kezelési sebességének további növekedését idézi elő. A fent említett előnyös tulajdonságok akkor szembeötlők, ha e szerkezeteket olyan abszorbens szerkezetekkel hasonlítjuk össze, amelyek csak széles szemcseméret-eloszlású (például szervetlen poranyagot nem tartalmazó) szuperabszorbens szerkezetek.

A szervetlen poranyag használata lehetővé teszi, hogy szélesebb szemcseméret-eloszlású szuperabszorbens anyagot használjunk az abszorbens szerkezetben, és ugyanakkor hasonló eredményeket éljünk el, mint szőkébb szemcseméret-eloszlású, szervetlen poranyaggal nem kevert szuperabszorbens anyag alkalmazása esetén.

A kompozit abszorbens szerkezetek által biztosított előnyök sok, különböző szuperabszorbens anyagkoncentrációnál megmutatkoznak. Különösen kitűnnek ezek az előnyök azonban nagy szuperabszorbens anyagkoncentrációt tartalmazó abszorbens szerkezeteknél (például olyan esetben, ha az abszorbens cikk egy része 25 tömeg% vagy ennél több szuperabszorbens anyagot tartalmaz). Továbbá úgy tűnik, hogy még nagyobb (például 50 tömeg%) koncentrációjú abszorbens szerkezeteknél még további előnyök mutatkoznak.

B) A jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetek

A fentiekben leírt szuperabszorbens anyag vagy szemcsésanyag-készítmény egyéb anyagokkal kombinált formában is alkalmazhatók javított minőségű abszorbens szerkezetek, mint például az 1-11. ábrákon bemutatott szerkezetek előállítására. Az alábbiakban a találmány szerinti abszorbens szerkezeteket abszorbens cikkekben történő felhasználásuk viszonylatában íijuk le, de figyelembe kell venni, hogy ezeknek az abszorbens szerkezeteknek lehetséges alkalmazása nem korlátozódik az itt ismertetett specifikus abszorbens cikkekre.

A találmány szerinti abszorbens szerkezetek olyan cikkek, amelyek képesek folyadékok abszorbeálására és magukban tartására. E folyadék lehet víz és bizonyos kiürített testfolyadék, de nem korlátozódik ezekre. Amennyiben e szerkezeteket az alábbi, 2. fejezetben leírt típusú abszorbens cikkekben használjuk fel, akkor azok előnyösen összenyomhatok, alakíthatók, és a bőrt nem izgatják.

A találmány szerinti abszorbens szerkezetek kialakítására használt anyagoknak bármilyen szerkezeti alakja lehet, feltéve, hogy ez a szerkezet képes arra, hogy szerkezetelemei között folyadékokat szállítson. „Szerkezetelem” kifejezés alatt itt az ilyen szerkezeteket képező egyes szálakat, fonalakat, fonalkötegeket, laza részecskéket és hasonlókat értünk.

A találmány szerinti abszorbens szerkezet tipikus módon legalább részben valamilyen típusú primer szerkezetet tartalmaz. „Primer szerkezet” kifejezés alatt itt azt a szerkezetet vagy mátrixot értjük, amelyben vagy amelyen akár a szuperabszorbens anyag, akár a szemcsésanyag-kompozíció el van helyezve, amikor azt az abszorbens szerkezetbe foglaljuk.

A primer szerkezet meghatározza a találmány szerinti abszorbens szerkezet méreteit. Ezért, ha akár a szuperabszorbens anyagot, akár a szemcsésanyag-kompozíciót úgy írjuk le, hogy az az abszorbens szerkezethez képest egy bizonyos módon van eloszlatva, akkor az hasonló módon van eloszlatva a primer szerkezethez viszonyítva is.

A jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetek előnyösen egy primer szerkezetből, mint szálasanyagból készült paplanból, kötegből és az itt leírt szemcsésanyag-kompozíció keverékéből állnak. Az ilyen paplanok jellemző módon kócolt száltömegből állnak. Figyelembe kell venni azonban, hogy a találmány céljára szolgáló abszorbens szerkezet nincs szükségszerűen korlátozva egyrétegű paplanra vagy anyaglapra. így az abszorbens szerkezet állhat laminátumokból, paplanokból vagy ezeknek az anyagtípusoknak számos lapjából vagy paplanéból, mint ezt az alábbiakban leírjuk. így a „szerkezet” kifejezés alatt „szerkezeteket”, „rétegeket” vagy „rétegelt’’-et is értünk.

A találmány szerinti abszorbens szerkezetekben különféle típusú szálasanyagok használhatók. Bármilyen, a konvencionális abszorbens termékekben történő használatra alkalmas szálasanyagtípus is felhasználható az itt leírt abszorbens szerkezetekhez. Ilyen szálasanyagok közé tartoznak a cellulózrostok, a módosított cellulózrostok, műselyem-, polipropilén- és poliészterszálak,

HU 216 626 Β mint a poli(etilén-tereftalát) (DACRON), hidrofil nejlon (HYDROFIL) és hasonlók. Egyéb szálasanyagok közé tartoznak a cellulóz-acetát, poli(vinil-fluorid), poli(vinilidén-klorid), akrilszálak, poli(vinil-acetát), poliamidok (mint a nejlon), bikomponensű szálak, trikomponensű szálak, ezek keverékei és hasonlók. Az előnyösek azonban a hidrofil szálasanyagok.

„Hidrofil” kifejezés alatt itt olyan szálakat vagy szálfelületeket értünk, amelyek nedvesednek, ha a felületükre folyadékok rakódnak le. (Vagyis a szál vagy annak felülete akkor tekinthető hidrofilnek, ha a víz vagy vizes testnedvek könnyen terülnek el a szál felületén, függetlenül attól, hogy a szál beszívja-e a folyadékot vagy gélt képez-e.) A technika állása a hidrofilitás (és nedvesítés) tekintetében az érintett folyadékok és szilárd anyagok kontakt szögeit és felületi feszültségét tekinti mérvadónak. Ezt az American Chemical Society: „Contact Angié, Wettability and Adhesion” című kiadványa (szerkesztő: Róbert F. Gould, 1964) tárgyalja részletesen, amelyet itt hivatkozásként említünk.

A már említetteken túl alkalmas hidrofil szálasanyagok a hídrofilizált hidrofób szálak. Ezek közé tartoznak a felületkezelt vagy szilícium-dioxiddal kezelt hőre lágyuló, polietilén- vagy polipropilén-, poliakrilát-, poliamid-, polisztirol-, poliuretánszármazék szálak és hasonlók. Valójában azok a hídrofilizált hidrofób szálak, melyek önmagukban nem nagyon abszorbensek és amelyek emiatt nem szolgáltatnak elegendő abszorpcióképességű paplanokat ahhoz, hogy konvencionális abszorbens cikkekben legyenek alkalmazhatók, a jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetek céljára jó felszívóképességük miatt, alkalmasak lehetnek. Ennek az az oka, hogy a szálak jó felszívóképessége legalább olyan fontos, ha nem fontosabb, mint a szálanyag abszorpcióképessége. Ez a jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetekben használt szemcsés szuperabszorbens hidrogélképző anyagok nagy folyadék-felvételi sebességének és gélblokkoló tulajdonság hiányának tudható be. Hidrofób szintetikus szálak is használhatók, de ezek kevésbé előnyösek.

Az itt tárgyalt abszorbens szerkezetek hidrofil szálasanyagaként hozzáférhetőségi és gazdasági okokból általában a cellulózszálak használhatók előnyösen. A legelőnyösebb a facellulózrostok használata, melyeket „levegőárammal lapképzett” szálaknak nevezünk.

Egyéb, az itt leírt abszorbens szerkezetek némelyikében használható cellulózszál anyagok a kémiai úton merevített cellulózszálak. Előnyös kémiai úton merevített celullózszálak azok a merevített, tekert, göndörített cellulózszálak, amelyek térhálósító szerrel vannak térhálósítva. Az itt tárgyalt abszorbens szerkezetek hidrofil szálanyaga céljára használható, merevített, tekert, göndörített cellulózszálak típusait részletesebben a következő szabadalmi leírások írják le: a 4822453 számú „Absorbent Structure Containing Individualized Crosslinked Fibers” című, a 4 888 093 számú „Individualized, Crosslinked Fibers and Process fór Making Said Fibers” című, a 4889595 számú „Process fór Making Individualized, Crosslinked Fibers Having Reduced Residuals and Fibers Thereof’ című, a 4889 596 számú „Process fór

Making Individualized Stiffened Fibers” című és a 4898 642 számú „Twisted, Chemically Stiffened Cellulosic Fibers and Absorbent Structures Made Thereform” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások. E szabadalmi leírások kitanításait itt hivatkozásként említjük.

Az abszorbens szerkezetekben felhasznált szálas(vagy egyéb alkalmas típusú) anyag és a szuperabszorbens anyag vagy szemcsésanyag-kompozíció relatív mennyisége legmegfelelőbb módon az egyes komponenseknek az abszorbens szerkezet tömegére számított tömeg%-ában adható meg.

Az egyszerűség és a könnyebb mérés érdekében az itt használt tömeg%-adatok csupán a polimer részecskék tömegére és nem a szemcsésanyag-kompozíció tömegére vonatkoznak. Ezt a konvenciót azért is alkalmazzuk, mert a hozzáadott szervetlen poranyag tömege oly kicsiny, hogy a polimer szemcsék tömege csaknem azonos a szemcsésanyag-kompozíció összes részecskéjének tömegével.

Az abszorbens szerkezetek előnyösen 5-98%, előnyösen 10-98 tömeg% polimer (vagy szuperabszorbens anyag) szemcsét tartalmaznak. A polimer szemcséknek ez a koncentrációja a szálanyag (vagy egyéb anyag) polimer szemcsékhez viszonyított tömegarányával is kifejezhető. Ez az arány (90:10)-től (2:98)-ig teijedhet. A legtöbb abszorbens szerkezet esetében az optimális szálanyag: szemcsés anyag tömegarány (90:10) és (15:85) között van.

A szuperabszorbens anyag vagy a szemcsésanyagkészítmény lehet az egész abszorbens szerkezetben lényegében egyenletesen szétoszlatva, amint ezt konvencionális szuperabszorbens anyagok esetében a 4610678 számú „Hígh-Density Absorbent Structures” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás közli, melyet itt hivatkozásként említünk.

Más abszorbens szerkezetekben a szuperabszorbens anyag vagy szemcsésanyag-készítmény az abszorbens szerkezet különböző területein és vastagsága mentén különböző tömegarányban oszlatható el. így például, a szálanyag és a szuperabszorbens anyag vagy szemcsésanyag-kompozíció az abszorbens szerkezetnek csak bizonyos részein rendezhető el.

A szuperabszorbens anyag vagy szemcsésanyagkompozíció adott esetben úgy oszlatható el, hogy egyes helyeken vagy zónákban nagyobb a szemcsék koncentrációja, mint más helyeken vagy zónákban. A 0198 683 számú nyilvánosságra hozott európai szabadalmi bejelentés és a 4 699 823 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás például olyan abszorbens szerkezeteket ismertetnek, amelyekben a szuperabszorbens anyag az abszorbens szerkezet vastagságának legalább egy részében egy pozitív gradiens szerint van eloszlatva. Ilyen eloszlatás a jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetekben is alkalmazható. A két előbb említett leírást itt hivatkozásként említjük.

Tekintet nélkül a szuperabszorbens anyagnak vagy a szemcsésanyag-készítménynek az adott terméken belüli eloszlatására a polimer anyag kívánt tömeg%-mennyisége a jelen találmány szerint körülbelül 5-98%, előnyö8

HU 216 626 Β sen körülbelül 10-98%, legelőnyösebben körülbelül 25-98% az abszorbens szerkezetnek legalábbis egy részében. A polimer anyag tömeg%-mennyisége a fenti tartománynál szűkebb tartományba is eshet. Ilyen szűkebb tartomány alsó határa körülbelül 5%, 10% vagy 25%, felső határa pedig körülbelül 70%, 75%, 80%, 85% vagy 90% lehet. így a jelen találmány szerinti egyes specifikus esetekben a polimer anyag mennyisége az abszorbens szerkezetben 35 tömeg%, 50 tömeg% vagy 70 tömeg% is lehet.

A jelen találmány szerint egy abszorbens szerkezetet akkor tartunk a fenti tömeg%-tartományba eső mennyiségű szuperabszorbens polimer anyagot tartalmazó szerkezetnek, ha ez a mennyiség szuperabszorbens anyag az abszorbens legalább egy 25 cm²-es részében foglal helyet. Ezt a 25 cm²-es részt a szuperabszorbens anyag tömeg%-os mennyiségének meghatározására szolgáló, alábbiakban leírt vizsgálati módszer szerint választjuk ki.

Tömeg%-ana lízis

A tömeg%-ot úgy mérjük, hogy az abszorbens szerkezetből egy reprezentatív részt vágunk ki mintaként. „Reprezentatív rész” alatt a szerkezetnek olyan részét értjük, amely szuperabszorbens anyagot tartalmaz, és a szerkezetnek arra a részére jellemző, amely a szuperabszorbens polimer anyagot a legnagyobb koncentrációban tartalmazza.

A reprezentatív részt olyan szerszámmal vágjuk ki, amellyel 25 cm² területű mintát kapunk. A szerszám bármilyen alakú lehet, de a kivágott területnek egyetlen mérete sem lehet nagyobb, mint 8,5 cm.

Az abszorbens szerkezet reprezentatív része egy adott abszorbens szerkezet különböző részein helyezkedhet el. Ha például az abszorbens szerkezet egy pelenka vagy egyéb abszorbens cikk közepén van elrendezve, akkor a reprezentatív rész tipikusan a középső rész olyan területén található, amelynek közepe az abszorbens cikk hosszirányú középvonala körül fekszik, négyszög alakú, és mérete körülbelül 6,4 χ 25 cm.

Ez a négyszög alakú terület úgy helyezkedik el, hogy a hosszabb oldalai ugyanabba az irányba futnak, mint az abszorbens cikk hosszirányú középvonala. A négyszög alakú terület rövidebb oldalainak egyike (melyet „felső él”-nek nevezünk) a mag elülső végéle mellett helyezkedik el. A mag „elülső végéle” a magnak az a keresztirányú éle, amely az abszorbens cikk viselése közben a viselő személy homlokirányába mutat. A négyszög alakú terület felső éle körülbelül 2,54 cm távolságra kell elhelyezkedjen a mag homlokoldali végélétől. Figyelembe kell venni azonban, hogy a pelenka vagy egyéb abszorbens cikk reprezentatív részét nem korlátozzuk erre a négyszög alakú területre.

Az abszorbens szerkezetet, melyből ezt a 25 cm²-es mintát kivesszük, teljesen át kell vágni ahhoz, hogy a mintát megkapjuk. Ha azonban az abszorbens szerkezet több, mint egy diszkrét rétegből vagy zónából áll (mint például a 7. ábrán bemutatott, találmány szerinti kiviteli alak esetében, ahol a befogadóréteg egy tárolórétegen helyezkedik el), akkor ezekből a rétegekből vagy zónákból külön mintát kell kivenni.

Ha az ilyen rétegekből vagy zónákból kivett minta a megadott tömeg% szuperabszorbens polimer anyagot tartalmazza, akkor úgy tekintjük, hogy az abszorbens szerkezetnek van olyan része, amelynek tömeg%-a ilyen. Ez független attól, hogy a többi réteg vagy zóna tartalmazza-e a megadott mennyiségű szuperabszorbens anyagot. A fenti módszert értelemszerűen úgy kell alkalmazni, hogy valóban reprezentatív abszorbens szerkezetmintát kapjunk anélkül, hogy az adott abszorbens szerkezet egyes olyan részeit kihagynánk, melyek egyébként az igénypont oltalmi körébe tartoznának.

Az itt leírt abszorbens szerkezeteknek a sűrűsége is sok szempontból fontos lehet. Fontos lehet olyan szempontból, hogy önmaga meghatározhatja az abszorbens szerkezet abszorbens tulajdonságait és azoknak az abszorbens cikkeknek abszorbens tulajdonságait, amelyekben ilyen abszorbens szerkezeteket alkalmazunk. Az itt leírt abszorbens szerkezetek sűrűsége általában körülbelül 0,06 g/cm³ és 0,5 g/cm³ között van, előnyösen körülbelül 0,08 g/cm³ és 0,35 g/cm³ között. E szerkezetek sűrűségét alaptömegükből és vastagságukból számítjuk ki. Vastagságukat egy enyhe, 10 g/cm²-es nyomás alatt mérjük. Az alaptömeget úgy mérjük meg, hogy egy bizonyos méretű mintát kivágunk, és azt lemérjük. A minta tömege és területe meghatározza az alaptömeget. A sűrűség- és alaptömegértékek magukban foglalják a szemcsésanyag-készítmény tömegét.

A jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetek a szálanyagon (vagy egyéb alkalmas anyagon) és a szemcsésanyag-készítményen kívül egy sor, adott esetben használt egyéb anyagot is tartalmazhatnak. Ilyen, adott esetben használt anyagok közé tartoznak például a folyadék-elosztó segédanyagok, fertőtlenítőszerek, pHszabályozó anyagok, szagtalanító anyagok, illatosító anyagok stb. Amennyiben ezek az adott esetben használt komponensek jelen vannak, úgy azok mennyisége nem lehet több, mint az abszorbens szerkezet 30 tömeg%-a.

Az itt leírt, előnyös, szálas abszorbens szerkezetek bármely olyan eljárással vagy technikával előállíthatok, amely olyan paplant eredményez, amely szálasanyag és szuperabszorbens anyag vagy szemcsésanyag-kompozíció kombinációjából áll. Ezeket az abszorbens szerkezeteket előnyös módon úgy alakítjuk ki, hogy a szálasanyag és a szuperabszorbens anyag vagy szemcsésanyag-kompozíció egy lényegében száraz keverékét levegőárammal képezzük lappá, és kívánt vagy szükséges esetben a kapott paplant sajtoljuk (sűrűségét növeljük). Ilyen eljárást ír le (szervetlen poranyaggal nem adalékolt szuperabszorbens anyagszemcsék esetében) részletesebben a 4610678 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás, amelyre az előzőekben hivatkoztunk. Mint erre a 4610678 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás utal, az ezzel az eljárással kialakított, légárammal terített paplanok előnyös módon lényegében egymáshoz nem kötött, egyedi szálakat tartalmaznak. E paplanok nedvességtartalma 10 tömeg% vagy ennél kisebb.

A jelen találmány egy alternatív kiviteli alakja esetében az abszorbens szerkezet legalább egy, és adott eset9

HU 216 626 Β ben két vagy több diszpergált szuperabszorbens anyagvagy szemcsésanyag-készítmény rétegből álló laminátumot tartalmazhat. Az ilyen laminátum szálanyag rétegekből vagy paplanokból áll.

„Szálanyag paplan” kifejezés alatt itt lényegében egy összefüggő anyagból álló, két felülettel rendelkező vékony lapot értünk. Bár a szálanyagnak nem kell laposnak vagy simának lennie, elméletileg egy lényegében sík, meghatározatlan hosszúságú és szélességű kétdimenziós alakká formázható. A jelen találmány szerinti, rétegelt abszorbens szerkezetekben használatos szálanyag paplanok közé sokféle papírfajta és nemszőtt anyag tartozik. A találmány szerinti abszorbens szerkezetekben használt szálanyag paplanok előnyösen abszorbens anyag paplanok, előnyösebben abszorbens papírok, legelőnyösebben abszorbens fátyolszövetek. A szálanyag paplanok azonos vagy különböző szálanyagokból állhatnak.

A rétegelt abszorbens szerkezetek sokfajta típusát részletesebben a 4578068 számú „Absorbent Laminate Structure” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás (Timothy A.) írja le, melyet itt hivatkozásként említünk. Ilyen rétegelt szerkezetek előállítására szolgáló módszereket és berendezést ismertet a 4551 191 számú „Method Fór Uniformly Distributing Discrete Particles on a Moving Porous Web” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás, amelyet itt ugyancsak hivatkozásként említünk.

Ha a jelen találmány szerinti abszorbens szerkezet egy laminátum, akkor a szuperabszorbens anyag vagy a szemcsésanyag-készítmény ebben előnyösen (az ilyen abszorbens szerkezet legalábbis egy részében) legalább 35 tömeg%-os, előnyösen legalább 40 tömeg%-os mennyiségben van jelen.

Az 1. ábra egy, a jelen találmány szerinti 70 rétegelt abszorbens szerkezet egy laminált kiviteli alakját mutatja be. A találmány szerinti 70 rétegelt szerkezetnek van egy 71 felső felülete és egy 72 alsó felülete. Az ábrán látható előnyös 70 abszorbens szerkezet négy szálanyag paplanból áll, a 81 legfelső paplanból, a 84 legalsó paplanból, a 82 és 83 közbenső paplanokból. A 70 rétegelt abszorbens szerkezetnek az egymás melletti paplanok között 86, 87 és 88 határfelületei vannak, amelyek mindegyikén egy, a szuperabszorbens anyagszemcsékből vagy szemcsésanyag-kompozíciókból álló diszkontinuus réteg van. Mint az 1. ábrán látható, a 70 abszorbens szerkezetnek továbbá a 71 felső felületén 90 kúp alakú kitüremkedései és 72 alsó felületén ezeknek megfelelő betüremkedései vannak.

A szálanyag paplanok (szálpaplanok) a 70 rétegelt abszorbens szerkezetben egymáshoz vannak kötve viszonylag könnyen oldható módon. Ezt a kötést lényegében az egymáson fekvő paplanok között lévő szálak összekócoltsága hozza létre azokon a határfelületeken, ahol a 75 szemcsék helyezkednek el.

A 75 szuperabszorbens anyag vagy szemcsésanyagkészítmény szemcsék különféle módon tarthatók a helyükön. így például a 75 szemcsék a 86, 87 és 88 határfelületeken úgy rögzíthetők a helyükön, hogy azokat szálak veszik körül. Alternatív módon a 75 szemcsék különbözőképpen köthetők egy vagy több paplanhoz. Előnyös módon - bárhogy is tartjuk e szemcséket a helyükön azoknak szabadon duzzadóképesnek kell lenniük.

Ez lehetővé teszi a szuperabszorbens anyag teljes kapacitásának maximális kihasználását. Egy ilyen rétegelt abszorbens szerkezet előállítására szolgáló eljárást ír le a 4 578 068 számú, az előzőekben hivatkozásként említett, amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás.

A jelen találmány szerinti, rétegelt abszorbens szerkezet egy másik lehetséges kiviteli alakja egy, a szuperabszorbens anyagot vagy szemcsésanyag-kompoziciót tartalmazó „tasak”. A tasak állhat egy, a fentiekben leírt olyan rétegelt abszorbens szerkezetből, amely két szálpaplanból áll. A szálpaplanok kerületük mentén egymáshoz vannak rögzítve, és a tasak közepén egy nagy zsebet képeznek. A szuperabszorbens anyag vagy a szemcsésanyag-kompozíció szemcséi a zseb szálpaplanai közé vannak bezárva. A tasak ily módon egy teászacskóhoz hasonlít, amelyben a szuperabszorbens anyag szemcséi szabadon duzzadnak és abszorbeálódnak. A tasak szálpaplanai bármilyen, a szakterületen ismert nemszőtt anyagból készülhetnek. A nemszőtt paplanok kerületük mentén egymáshoz hegesztéssel rögzíthetők, bár a szakterületen ismert egyéb rögzítési módok, mint ragasztás, ultrahangos hegesztés, szintén alkalmazhatók.

2. Az abszorbens szerkezetek felhasználása abszorbens cikkekben

A) Általános rész

A jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetek, mint a 70 abszorbens szerkezet, különösen alkalmasak abszorbens magokként abszorbens cikkekben, különösen pelenkákban.

Az „abszorbens cikk” kifejezés alatt itt olyan tárgyakat értünk, amelyek testfolyadékokat és egyéb folyadékokat abszorbeálnak és tartanak magukban. Közelebbről, „abszorbens cikk” alatt itt olyan tárgyak értendők, amelyeket a viselő személy testére vagy annak közelébe helyezünk, hogy a testből kiürülő különböző folyadékokat abszorbeálják és magukban tartsák. Az „egyszer használatos abszorbens cikkek” kifejezés alatt itt olyan abszorbens cikkeket értünk, melyeket egyszeri használat után eldobunk (vagyis az egész eredeti abszorbens cikket nem szánjuk kimosásra vagy újrafelhasználásra, bár annak egyes anyagai vagy egésze is újrahasznosítható, újrahasználható vagy komposztálható).

A 2. ábra egy abszorbens cikk, a 20 pelenka egy előnyös kiviteli alakját mutatja. „Pelenka” alatt olyan fehérneműt értünk, amelyet gyermekek vagy magatehetetlen személyek hordanak testük alsó részén. Figyelembe kell venni azonban, hogy a találmány szerinti abszorbens szerkezetek egyéb abszorbens cikkek, mint szükségletüket visszatartani nem képes személyek számára szolgáló betétek és párnák, edzőnadrágok, pelenkabetétek, egészségügyi betétek, arctörlő kendők, papírtörülközők és hasonlók esetében is használhatók.

A 2. ábra a jelen találmány szerinti 20 pelenka felülnézeti képe, annak simára kiterített, össze nem húzódott állapotában (vagyis belőle minden rugalmas elemet eltávolítottunk). A pelenka egyes részeit lefejtettük, hogy annak szerkezete világosabban legyen látható. A 20 pelenka 20a test felőli oldala (amely a viselő személy

HU 216 626 Β testével érintkezik) van a szemlélő felé. A 2. ábrán látható 20 pelenkának van egy első 22 derékkorc része, egy 24 hátulsó derékkorcrésze, egy 26 lépésbetét része és egy 28 kerülete. A 28 kerületet a 20 pelenka külső élei definiálják. A 20 pelenka hosszirányú széleit (éleit) 30-cal, végső széleit (éleit) 34-gyel, hosszirányú középvonalát 36-tal jelöljük.

A 20 pelenka előnyös módon egy 38 folyadékáteresztő fedőlapot, a 38 fedőlaphoz erősített 40 folyadék-átnemeresztő hátlapot, a 38 fedőlap és a 40 hátlap között elrendezett 42 abszorbens magot (amely egy vagy több 70 abszorbens szerkezetet tartalmazhat), 44 elasztikus elemeket és 46 rögzítő szalagelemeket tartalmaz. A 38 fedőlap, a 40 hátlap, a 42 abszorbens mag és a 44 rugalmas elemek sokféle, jól ismert konfigurációban állíthatók össze.

Egy előnyös pelenkakonfigurációt ír le általánosan a 3 860 003 számú „Contractable Side Portions fór Disposable Diaper” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás. Alternatív, előnyös, egyszer használatos pelenkakonfigurációkat ismertetnek a következő szabadalmi leírások: a 4808178 számú „Disposable Absorbent Article Having Elasticized Flaps Provided with Leakage Resistant Portions” című, a 4695 278 számú „Absorbent Article Having Duall Cuffs” című és a 4816025 számú „Absorbent Article Having a Containment Pocket” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások, melyeket itt hivatkozásként említünk.

A 2. ábra olyan előnyös kiviteli alakú 20 pelenkát ábrázol, amelyben a 38 fedőlap és a 40 hátlap egyforma nagyságú, és hosszúságuk, valamint szélességük nagyobb, mint a 42 abszorbens magé. A 38 fedőlap a 40 hátlappal van társítva, és arra rá van helyezve, így képezik a 20 pelenka 28 kerületét.

A 22 és 24 első és hátsó derékkorcrészek a 28 pelenkakerület 32 végső éleitől a 20 pelenka 34 keresztirányú középvonala felé terjednek. A 22 és 24 első és hátsó derékkorcrészek előnyösen a 20 pelenka hosszának mintegy 5%-át teszik ki. A derékkorcrészek képezik a 20 pelenka felső részét, és viselés közben a személy derekát veszik körül. A 26 lépésbetétrész a 20 pelenkának az a része, amely a 22 és 24 derékkorcrészek között foglal helyet. A 26 lépésbetétrész viselés közben a viselő személy lábai között van elhelyezve, és annak alsó testrészét fedi. A 26 lépésbetétrész ily módon a 20 pelenkának vagy egyéb, egyszer használatos abszorbens cikknek az a felülete, amelyen a folyadéklerakódás történik.

A 38 fedőlap egy alakítható, puha érzést keltő, a viselő személy bőrét nem izgató anyag. Ezen túlmenően a 38 fedőlap folyadékáteresztő, lehetővé teszi, hogy a folyadékok egész vastagsága mentén könnyen áthatoljanak. Alkalmas 38 fedőlap az anyagok széles választékából gyártható, így porózus habokból, ráncolt haboktól, perforált műanyag fóliákból, természetes szálakból (például farostokból vagy gyapotszálakból), szintetikus szálakból (például poliészter- vagy polipropilénszálakból) vagy természetes és szintetikus szálak keverékéből. A 38 fedőlapot előnyösen valamilyen hidrofób anyagból készítjük, hogy a viselő személy bőrét a 42 abszorbens magban lévő folyadékoktól izoláljuk.

Egy különösen előnyös 38 fedőlap körülbelül 1,5 denier finomságú vágott polipropilénszálakból áll, ilyen például a 151 típusú Hercules polipropilén szálanyag, amelyet a Hercules Inc., Wilmington, Delaware cég forgalmaz. „Vágott szál” alatt itt legalább körülbelül 15,9 mm hosszúságú szálakat értünk.

A 38 fedőlap gyártására sokféle gyártási technika használható. A 38 fedőlap lehet szőtt, nemszőtt, fonott, kártolt stb. anyag. Egy előnyös fedőlap az olyan kártolt textília, melynek szálait a szakterületen jól ismert módon hőimpulzussal kötik egymáshoz. A 38 fedőlap tömege előnyösen körülbelül 18-25 g/m², száraz állapotban, szakítószilárdsága gépirányban legalább körülbelül 400 g, és nedves állapotban szakítószilárdsága a gépirányra merőleges irányban legalább körülbelül 55 g.

A 40 hátlap folyadék-átnemeresztő, és előnyös módon vékony műanyag fóliából készül, de előállítására egyéb, hajlékony, folyadékot át nem eresztő anyagok is használhatók. „Hajlékony” kifejezés alatt itt olyan anyagokat értünk, amelyek tetszés szerint alakíthatók, és könnyen alkalmazkodnak a viselő személy testének alakjához és körvonalaihoz. A 40 hátlap megakadályozza, hogy a 42 abszorbens magban abszorbeált és tárolt kiürült testnedvek a 20 pelenkával érintkező tárgyakat, mint ágyneműt és fehérneműt elszennyezzék. A 40 hátlap előnyös módon egy körülbelül 0,012-0,51 mm vastagságú polietilénfólia.

E célra alkalmas fóliát gyárt és forgalmaz a Monsanto Chemical Corporation cég 8020 számú fólia ebevezésen. A 40 hátlap előnyösen prégelt és/vagy mattírozott felületű, hogy megjelenése textilszerűbb legyen. A 40 hátlap ezenkívül átengedheti a 42 abszorbens magból távozó gőzöket, miközben a kiürült folyadékokat nem engedi át vastagságán.

A 40 hátlap méretét a 42 abszorbens mag mérete és a pelenka tervezett alakja határozza meg. Egy előnyös kiviteli alak esetében a 40 hátlapnak a 42 abszorbens magon legalább körülbelül 1,3-2,5 cm-rel túlterjedő, módosított óraüveg alakja van a teljes 28 pelenkakerület mentén.

A 38 fedőlap és a 40 hátlap bármilyen alkalmas módon társítható. „Társított” kifejezés alatt itt olyan konfigurációkat értünk, amelyeknél a 38 fedőlap közvetlenül van rögzítve a 40 hátlaphoz, és olyan konfigurációkat, melyeknél a 38 fedőlap közvetett módon van rögzítve a hátlaphoz úgy, hogy a 38 fedőlap köztes szerkezetekhez van rögzítve, és ez utóbbiak vannak a 40 hátlaphoz rögzítve. Egy előnyös kiviteli alaknál a 38 fedőlap és a 40 hátlap a 28 pelenkakerület mentén rögzítőelemekkel, mint ragasztóanyaggal vagy a szakterületen ismert más módon van közvetlenül egymáshoz rögzítve. Ilyen rögzítőelemek közé tartozik a folyamatos ragasztóanyag-réteg, a mintázott ragasztóanyag-réteg vagy különálló ragasztóanyag-vonalakból vagy -pontokból álló ragasztóanyag-réteg.

A 46 tépőzáras rögzítőpántokat tipikus módon a 20 pelenka 24 derékkorcának hátoldalán helyezzük el, hogy a 20 pelenkának a viselő személyre rögzítésére szolgáló eszközöket biztosítsunk. A 2. ábra a tépőzáras rögzítőpántoknak csak egyikét mutatja. A 46 tépőzáras rögzítőelem bármilyen, a szakterületen ismert ilyen elem

HU 216 626 Β lehet, mint például az az elem, amelyet a 3 848 594 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismertet, melyet itt hivatkozásként említünk.

Ezeket a 46 tépőzáras pántokat vagy egyéb rögzítő elemeket tipikusan a 20 pelenka sarkain helyezzük el.

A 44 rugalmas elemet a 20 pelenka 28 kerülete mellett, előnyösen mindkét 30 hosszirányú él mentén rendezzük el úgy, hogy ezek a 44 rugalmas elemek a 20 pelenkát a viselő személy lábszáraira húzzák és azon megtartsák. Alternatív módon a 44 rugalmas elemek a 20 pelenka valamelyik vagy mindkét 32 végső éle mellett is elhelyezhetők, hogy úgy derékkorcot, mint lábpántot képezzenek. Alkalmas derékkorcot ismertet például a 4 515 595 számú „Disposable Diapers with Elastically Contractible Waistbands” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás, amelyet itt hivatkozásként említünk. Rugalmasan összehúzódó rugalmas elemeket tartalmazó egyszer használatos pelenkák gyártására alkalmas módszert és berendezést ismertet a 4081 301 számú „Method and Apparátus fór Continuously Attaching Discrete, Stretched Elastic Strands to Predetermined Isolated Portions of Disposable Absorbent Products” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás, melyet itt hivatkozásként említünk.

A 44 rugalmas elemek rugalmas összehúzódásra képes módon vannak a 20 pelenkához rögzítve, a 44 rugalmas elemek hatásosan tudnak összehúzódni vagy a 20 pelenkát össze tudják húzni. A 44 rugalmas elemek legalább kétféle módon erősíthetők fel úgy, hogy rugalmasan legyenek képesek összehúzódni. így például a 44 rugalmas elemek kinyújthatok, és a 20 pelenkához olyan módon erősíthetők, hogy az nincs összehúzott állapotban. Alternatív módon a 20 pelenka például redőzéssel összehúzható, és a 44 rugalmas elemek úgy rögzíthetők a 20 pelenkán, hogy azok relaxált, ki nem nyújtott állapotban vannak.

A 2. ábrán szemléltetett kiviteli alaknál a 44 rugalmas elemek kiterjednek a 20 pelenka 26 derékkorcrészének egész hosszára.

A 44 rugalmas elemek alternatív esetben a 20 pelenka teljes hosszára vagy bármely más hosszra terjednek, amely alkalmas rugalmas összehúzódás biztosítására. A 44 rugalmas elemek hosszát a pelenka tervezett alakja szabja meg.

A 44 rugalmas elemeknek sokféle konfigurációja lehet. Szélességük például 0,25 és 25 mm között vagy ennél nagyobb mértékben is változhat. A 44 rugalmas elemek állhatnak egyetlen rugalmas anyagcsíkból vagy több, egymással párhuzamos vagy nem párhuzamos anyagcsíkból. A 44 rugalmas elemek lehetnek négyszögletesek vagy görbe vonalúak. Még továbbmenően, a 44 rugalmas elemek a szakterületen ismert számos módon lehetnek a pelenkára erősítve. A 44 rugalmas elemek a 20 pelenkára ultrahangos hegesztéssel, hőimpulzusos hegesztéssel vagy nyomással lehetnek sokféle mintázattal rögzítve vagy egyszerűen arra ráragasztva.

A 20 pelenka 42 abszorbens magja a 38 fedőlap és a 40 hátlap között van elrendezve. A 42 abszorbens mag számos különböző méretűre és alakúra (például négyszög, óraüveg, aszimmetrikus stb. alakúra) gyártható sokfajta anyagból. A 42 abszorbens mag teljes abszorpcióképességének azonban összemérhetőnek kell lennie az adott célra használni szándékozott abszorbens cikk vagy pelenka tervezett folyadékterhelésével. Továbbá, a 42 abszorbens mag mérete és abszorpciókapacitása a viselő személynek (gyermekektől időskorúakig) méreteitől is függ. A 42 abszorbens mag előnyös módon, legalábbis részben, a jelen találmány szerinti abszorbens valamilyen kiviteli alakját (mint például a 70 abszorbens szerkezetet) is tartalmazza, amely egy szálasanyag és a szuperabszorbens anyag vagy szemcsésanyag-készítmény itt leírt keverékéből áll.

A 20 pelenka egy előnyös kiviteli alakjának egy módosított óraüveg alakú 42 abszorbens magja van. A 42 abszorbens mag előnyösen egy légárammal terített farost paplan vagy csomó, amelyben a szuperabszorbens anyag vagy szemcsésanyag-kompozíció el van oszlatva.

Más alternatív megoldásoktól a 42 abszorbens mag csak az itt leírt, a szuperabszorbens anyagból vagy a szemcsésanyag-készítményből, a szuperabszorbens anyag vagy szemcsésanyag-készítményt magában foglaló rétegek kombinációjából (ezeken belül az itt leírt rétegekből) vagy a szakterületen ismert, olyan egyéb magkonfigurációból állhat, amelyben az itt leírt szuperabszorbens anyagok vagy szemcsésanyag-kompozíciók vannak befoglalva. Ilyen abszorbens magkonfigurációkat írnak le a 3 670 731 számú, a 4669114 számú, a 3 888257 számú, a 3 901 236 számú, a 4102 340 számú és a 4 500 315 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások. Ezeket a szabadalmi leírásokat itt hivatkozásként említjük.

Egy, a fentiekben leírt szuperabszorbens anyaggal vagy szemcsésanyag-készítménnyel ellátott 42 abszorbens mag kiviteli alakot foglal magában a 4 610 678 számú „High-Density Absorbent Structure” című amerikai szabadalmi leírás szerinti abszorbens szerkezet. (A Weisman és munkatársai szabadalmi leírása csakúgy, mint az alábbiakban felsorolt szabadalmi leírások tárgyát nem az itt leírt találmány képezi.) A 42 abszorbens mag egy másik lehetséges kiviteli alakja olyan kétrétegű abszorbens mag lehet, amelynek egy aszimmetrikus alakú felső rétegből és egy alsó rétegből, mint a 4 673 402 számú ,Absorbent Article with Dual-Layered Core” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett alsó rétegből álló kétrétegű abszorbens magja van. E szabadalmi leírások mindegyikét itt hivatkozásként említjük.

A jelen találmány szerint használható 42 abszorbens magnak egy különösen előnyös kiviteli alakját az 5. ábra mutatja. Ezt a kiviteli alakot és az 5. ábra számozásait a 4834735 számú „High Density Absorbent Members Having Lower Density and Lower Basis Weith Acquisition Zones” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás írja le. Az Alemany és mások szerinti szabadalmi leírás olyan abszorbens szerkezeteket ismertet, amelyeknek egy tárolózónája és egy befogadózónája van. A befogadózóna átlagos sűrűsége és átlagos terület12

HU 216 626 Β egységre számított alaptömege kisebb, mint a tárolózónáé, így a befogadózóna valóban hatásosan, gyorsan tudja befogadni a kiürített folyadékokat. Ezt a szabadalmi leírást ugyancsak hivatkozásként említjük.

Az 5. ábrán bemutatott 42 abszorbens magot előnyösen úgy állítjuk elő, hogy a szuperabszorbens anyagot vagy szemcsésanyag-kompozíciót egy légárammal hordott szálanyaghoz adjuk, hogy a szuperabszorbens anyagnak vagy a szemcsésanyag-kompozíciónak egyenletes eloszlatását éljük el. A levegőárammal hordott szálakat egy profilozott vastagságú abszorbens mag előformára terítjük. A profilozott vastagságú abszorbens magnak eredetileg vannak nagyobb alaptömegű, az 58 tárolózónákat meghatározó területei és kisebb alaptömegű, az 56 befogadózónát meghatározó területei. Az abszorbens előformát egy meghatározott résű kalander hengerpáron legalábbis a lerakózónában egyenletes vastagságúra hengereljük azért, hogy a 42 abszorbens mag sűrűségét növeljük. Ez olyan 56 befogadózónát eredményez, amelynek átlagsűrűsége és egységnyi területre eső átlag alaptömege kisebb, mint az 58 tárolózónáé.

B) Alternatív kiviteli alakok

A 6. és 7. ábrák egy, a jelen találmány szerinti 642 abszorbens mag további, lehetséges kiviteli alakját mutatják be. A 6. és 7. ábrák szerinti kiviteli alaknál egy 674 abszorbens befogadóréteg egy 670 abszorbens szerkezeten van elrendezve és egy 642 kétrétegű abszorbens magot képez. A 670 abszorbens szerkezet a fentiekben, a 2-5. ábrákkal kapcsolatosan leírt 42 abszorbens mag alakú (noha más konfigurációjú). A kétrétegű abszorbens magok egy példáját (bár nem a jelen találmánnyal kapcsolatban) részletesebben a 4673402 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás írja le, melyet itt hivatkozásként említünk.

A 8. ábra egy további 842 abszorbens mag kiviteli alakot mutat be, amely egy, a jelen találmány szerinti 870 abszorbens szerkezetet tartalmaz. A 842 abszorbens magnak módosított óraüveg alakja van, amely a keresztirányú középvonalára aszimmetrikus. A 842 abszorbens mag felosztható olyan területekre, amelyek általában a 2-5. ábrákon bemutatott 42 abszorbens mag területének felelnek meg. (Ezeket a területeket részletesebben az előzőekben említett 4834735 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás írja le, amelyet hivatkozásként említünk.) A 8. ábrán látható kiviteli alaknál azonban a 860 és 862 fülterületek, valamint 848 hátsó rész sűrűsége különbözik a 858 tárolózóna sűrűségétől és alaptömegétől, amely a 864 középső területen van elhelyezve.

Ennél a kiviteli alaknál ennek a 842 abszorbens magnak csökkentett a költsége, mert a fulrészekből és hátsó részből kihagyott extra anyag nem nyújt további előnyt a szivárgás elleni védelem tekintetében. (Figyelembe kell venni, hogy a 848 hátulsó rész és a 860, valamint 862 fülrészek teljesen vagy részben vékonyabbra kalanderezhetők, mint a 864 középső rész úgy, hogy ezeknek körülbelül a 858 tárolózónával azonos vagy annál nagyobb átlagsűrűsége van.) Továbbá, bár a 8. ábrán látható módon a 848 hátulsó résznek előnyös módon fülei vannak, annak nem kell feltétlenül ilyen füleket tartalmaznia.

A 9. ábra egy, a jelen találmány szerinti további alternatív, előnyös kiviteli alakot ábrázol, amelynél a 942 abszorbens mag olyan 970 abszorbens szerkezetet tartalmaz, amely egy réteges szálanyag-mátrixból és egy, a szálanyag és a 75 szuperabszorbens anyag vagy szemcsésanyag-kompozíció keverékéből áll. A 942 abszorbens mag egy 958 tárolózónából és 90 porozóréteg alakjában egy befogadó/eloszlató rétegből áll, mint amilyet a 4 888 231 számú „Absorbent Core Having a Dusting Layer” című amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ír le, melyet itt hivatkozásként említünk. Ennél a kiviteli alaknál a 958 tárolózóna és a 942 abszorbens mag egyéb részei között egy nagyobb kapilláris gradiens terület van, és így a 958 tárolózóna és közelebbről a szuperabszorbens anyagszemcsék hatékonyabban vannak kihasználva.

A 10. ábra egy, a jelen találmány szerinti olyan alternatív pelenka kiviteli alak perspektivikus képe, amelyben a 9. ábra szerinti 942 abszorbens mag egy, az 1000 egyszer használatos pelenkát kialakító 1002 fedőlap és 1004 hátlap közé van bezárva. A 942 abszorbens mag előnyös módon úgy van elhelyezve, hogy a 902 porozóréteg az 1004 hátlap mellett van elrendezve úgy, hogy a 942 abszorbens mag a 4 888 231 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban leírt módon tud funkcionálni.

All. ábra egy, a jelen találmány szerinti másik, további kiviteli alakot mutat, amelyben az 1156 befogadózóna (amelyet a pontozott vonal mutat) „rókafej” alakú. (Azért nevezzük így, mert egy rókafej felülnézeti képére hasonlít.) A rókafej alakú 1156 befogadózóna nőnemű viselő személynél segíti elő a folyadék-eloszlást.

A fentiekben leírt kiviteli alakok egyéb alternatív alakjainál a befogadó- és tárolózónát kialakító szálasanyag sűrűségének szükségszerű változtatása nélkül az abszorbens mag szálainak pórusmérete változtatható. így például a tárolózónában a puhafapehely rostokat azonos minőségű finom rostos keményfapehellyel lehet 50%-ban, előnyösen 80-100%-ban helyettesíteni, mert a keményfapehely pórusmérete kisebb, mint a puhafapehely anyagé. Az eredmény az, hogy a találmány céljának megfelelően kapillaritáskülönbség fog fennállni akkor is, ha a zónák sűrűsége azonos. így például főként a puhafapép felhasználásával a befogadózóna abszorbens magja és főként keményfapehely pép felhasználásával a tárolózóna alakítható ki.

Használat közben a 20 pelenkát úgy helyezzük a viselő személyre, hogy a 24 hátsó derékkorcrészt a viselő személy háta alá helyezzük, a 20 pelenka több részét áthúzzuk lábszárai között oly módon, hogy a 22 elülső derékkorcrész a viselő személy homlokoldalán keresztben helyezkedjen el. Ezután a 46 tépőzáras rögzítőelemeket előnyösen a 20 pelenka külső felületén rögzítjük. Vizsgálati módszer

Az alábbi vizsgálatokat standard laboratóriumi körülmények között 23 °C hőmérsékleten és 50% relatív nedvességtartalom mellett végezzük.

HU 216 626 Β

A) Abszorpcióképesség

A szuperabszorbens hidrogélképző anyag abszorpcióképességét úgy határozzuk meg, hogy a szuperabszorbens hidrogélképző anyagot egy teászacskóba helyezzük, a teászacskót meghatározott időtartamra szintetikus vizelet fölös mennyiségébe merítjük, majd onnan kivesszük. A szuperabszorbens hidrogélképző anyag centrifugálás utáni tömegének mínusz eredeti tömegének (nettó folyadék-felvétel) és az eredeti tömegnek a viszonyszáma az abszorpcióképesség.

A teászacskó anyagát 6x12 cm méretű szerszámmal vágjuk ki, hosszában félbehajtjuk, és két oldalát T profilú hegesztőpálcával lehegesztjük, ily módon 6x6 cm méretű, négyzet alakú teászacskót képezünk ki. A teászacskó anyaga egy 1234 típusú, hő impulzussal hegeszthető anyag, amely a C. H. Dexter, Division of Dexter Corp., Windsor Locks, Connecticut, USA cégtől szerezhető be vagy ehhez hasonló anyag. Ha a finom szemcséket vissza akaquk tartani, akkor kisebb porozitású zacskóanyagot kell használni. A teászacskó elkészítése után 0,200+0,005 g szuperabszorbens hidrogélképző anyagot mérünk be egy mérőpapírra, és azt a teászacskóba töltjük, majd a zacskó tetejét lehegesztjük. Egy üres teászacskót is lehegesztünk, amelyet vakpróbának használunk. 1000 ml-es főzőpohárba 300 ml szintetikus vizeletet töltünk.

A vizsgálati módszerhez használt folyadékot „szintetikus vizeletének nevezzük. A szintetikus vizelet általánosan Jayco SynUrine néven ismert, és a Jayco Pharmaceuticals Company of Camp Hill, Pennsylvania cégtől szerezhető be. A szintetikus vizelet receptúrája a következő: 2,0 g/1 kálium-klorid, 2,0 g/1 nátrium-szulfát, 0,85 g/1 ammónium-dihidrofoszfát, 0,15 g/1 nátrium-hidrofoszfát, 0,19 g/1 kalcium-klorid és 0,23 g/1 magnézium-klorid. Valamennyi vegyszer reagens minőségű. A szintetikus vizelet pH-ja 6,0 és 6,4 között van.

A vakpróba-teászacskót a szintetikus vizeletet tartalmazó főzőpohárba merítjük. A szuperabszorbens hidrogélképző anyagot tartalmazó teászacskót (mintateászacskót) vízszintesen tartjuk, hogy az anyagot a zacskóban egyenletesen osszuk el. A mintateászacsakót ezután a szintetikus vizelet felületére helyezzük, nem tovább, mint egy percig ázni hagyjuk, majd teljesen bementjük, és 60 percig ázni hagyjuk.

Az első minta bemerítése után körülbelül két perccel egy, az első (vakpróbából és mintazacskóból álló) zacskógamitúrával azonos módon elkészített, második zacskógamitúrát merítünk be és áztatunk 60 percig ugyanúgy, mint az elsőt. Miután mindkét zacskógamitúra bemerítési ideje letelt, a zacskókat (csipesszel) hirtelen kiemeljük a szintetikus vizeletből, majd az alábbiakban leírt módon centrifugáljuk.

Ehhez Fisher 05-100-26 típusú Delux Dynac II centrifugát használunk, amely a Fisher Scientific Co., Pittsburg, PA cégtől szerezhető be, vagy ehhez hasonló készüléket. A centrifuga el kell legyen látva egy közvetlen leolvasású fordulatszámlálóval és elektromos fékkel. A centrifuga fel van szerelve továbbá egy henger alakú kosárbetéttel, melynek külső fala 6,35 cm magas, külső átmérője 21,425 cm, belső átmérője

20,155 cm, külső falának kerülete mentén egyenlő távolságban elhelyezett 9 sor, egyenként 0,238 cm átmérőjű, kör alakú furattal és a kosár alján hat, 0,635 cm átmérőjű, a kosár kerülete mentén egymástól egyenlő távolságra elhelyezett kör alakú ürítőnyílás van, ahol a külső fal belső felülete és az ürítőnyílások középpontja közötti távolság 1,27 cm. A kosarat a centrifugába helyezzük oly módon, hogy az a centrifugával összhangban forogjon és fékeződjön.

A mintateászacskókat hajtogatott élükkel a centrifuga forgásirányának megfelelően helyezzük el a centrifugakosárban, hogy a kezdeti erőt fel tudják venni. A vakpróba zacskókat a nekik megfelelő mintateászacskó bármelyik oldalára helyezzük. A második garnitúra zacskóit az első garnitúra zacskóival ellentétes oldalon helyezzük el a centrifuga kigyensúlyozása céljából. A centrifugát megindítjuk, és gyorsan felpörgetjük egy stabilis, 1500 fordulat/perc fordulatszámra. Miután a fordulatszám stabilizálódott, stopperórát indítunk be. 3 perc múlva a centrifugát leállítjuk és lefékezzük.

Az első mintateászacskót és az első vakpróbazacskót kivesszük és külön-külön leméijük. Ezt a második mintazacskóval és vakpróbazacskóval is megismételjük.

A minták abszorpcióképességét (ac) a következő módon számítjuk ki: ac = (mintateászacskó tömege centrifugálás után mínusz a vakpróba zacskó tömege centrifugálás után mínusz a száraz szuperabszorbens hidrogélképző anyag tömege) osztva a száraz szuperabszorbens hidrogélképző anyag tömegével. Az itt használt abszorpcióképesség-érték a két minta abszorpcióképességének átlagértéke.

B) Szemcseméret-eloszlás meghatározása szitaanalízissel („Szitálási vizsgálat”)

A jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetekben használt szuperabszorbens hidrogélképző anyag szemcseméretét oly módon határozzuk meg, hogy a szuperabszorbens anyag szemcséiből egy reprezentatív mintát veszünk ki, és azt csökkenő lyukméretű szitákból álló szitasorozaton szitáljuk át.

A vizsgálati módszer a következő. A szuperabszorbens hidrogélképző anyag reprezentatív mintájának 100 g-ját négytől nyolcig terjedő számú, körülbelül egyforma mennyiségű frakcióra osztjuk szét.

Az egyik frakciót ezután egy szitasorozatra visszük rá. A vizsgálathoz amerikai szabványszitákat használunk. A szitasorozatnak a kísérletben szereplő szemcseméreteknek megfelelő számú szitákat kell tartalmaznia. Az alábbi összehasonlító példákban szereplő heterogén szemcseméretű anyagok esetében a szitasorozat felülről lefelé haladva a következő számú szitákat tartalmazta: szabvány 20-as szita (lyukméret: 841 pm), szabvány 30-as szita (595 pm), szabvány 50-es szita (297 pm), szabvány 100-as szita (149 pm), szabvány 325-ös szita (44 pm), valamint a gyűjtőedényt.

A specifikus, szűkebb szemcseméret-eloszlású, következő példákban alkalmazott anyagok (valamint az igénypontokban megjelölt szuperabszorbens anyagok) esetében a szitasorozat felülről lefelé haladva a következő szitákat tartalmazza: szabvány 50-es szita (297 pm), szabvány 70-es szita (210 pm), szabvány 100-as szita

HU 216 626 Β (149 pm), szabvány 140-es szita (105 μηι), szabvány 170-es szita (8 μηι), valamint a gyűjtőedényt.

A frakcióra osztott szuperabszorbens anyagot egy RO-TAP, 55-S típusú szitarázó gépen szitáljuk a gyártómű utasításainak megfelelően. Az RO-TAP szitarázó gépet a Perry: „Chemical Engineers Handbook” kézikönyv, 6. kiadás, 21-19. oldalán (McGraw-Hill Book Company kiadványa, 1984); a munkára az előzőekben már hivatkoztunk. Az RO-TAP rázógép egy sorozat szitát fog be, és azt a kéziszitáláshoz hasonló módon forgatja és billenti. A billentést egy kalapácsszerű alkatrész végzi, amely a szitasorozat fedőjének közepén lévő („bütyökhöz”) ütközik.

A szitarázó gép, a sziták és a gyűjtőedény a VWR Scientific of Chicago, IL cégtől szerezhető be. A frakciót 10 percen át a következő körülmények mellett szitáljuk: A rázógépnek percenként körülbelül 140-160 billentést kell végeznie, és körülbelül 270-300 fordulat/perc sebességgel kell oszcillálnia. A rázógép fedelén lévő bütyöknek a vizsgálat elején pontosan 0,48 cm-re kell kinyúlnia. Az egyes szitákon fennmaradt, valamint a gyűjtőedényben összegyűlt szuperabszorbens anyagokat a szitálás után lemérjük, és az eredményt feljegyezzük.

C) A megkövetelt abszorpcióképesség vizsgálati módszere

Ez a módszer a megkövetelt szabványos nedvesítési vizsgálat egyik változata. A megkövetelt szabványos abszorpcióképességi vizsgálatot Ρ. K. Chatterjee (szerkesztő): „Absorbency” című művének II. fejezet 60-62. oldala (Elsevier Science Publisher Β. V., Amsterdam, Hollandia, 1985) írja le. A munkát hivatkozásként említjük.

Az ehhez a vizsgálathoz használt berendezést vázlatosan a 12. és 13. ábrák ábrázolják. A 100 berendezés egy 102 négyzet alakú, 104 keretre felfüggesztett mintatartó kosárból áll. A kosár belső mérete 10,2 χ 10,2 cm. A 102 kosár magassága egy emelőmechanizmus segítségével állítható.

Egy közvetlenül a 102 mintatartó kosár alatt elhelyezett folyadéktartályt a 110 elektronikus mérlegre helyezünk. A 110 mérleget számítógépre csatlakoztatjuk.

A végzendő vizsgálatváltozattól függően két különböző típusú mintakosár használható. A vizsgálat két változata a z irányú és az x-y síkban végzendő vizsgálatváltozat. A vizsgálati módszer két változatát arra használjuk, hogy megmérjük azt a sebességet, amellyel egy abszorbensmag-minta vagy egyéb szerkezet azokat a folyadékokat képes abszorbeálni, melyek különböző irányban, a z irányban vagy az x-y síkban áramlanak rajta keresztül.

A „z irány” alatt a 20 abszorbens cikk tekintetében a következő irányt értjük: Ha a 20 abszorbens tárgyat a 2. ábra szerint laposan kiterített állapotban egy háromdimenziós koordináta-rendszerben helyezzük el úgy, hogy a 20 abszorbens tárgy 20b fehérnemű felé eső oldala az x és y tengelyek által alkotott síkban (vagyis vízszintesen) fekszik, és az abszorbens tárgy hossz- és keresztirányú (például 36 és 34) középvonalai az x-y síkban fekszenek, akkor a „z” irány alatt a 20 abszorbens tárgy bármelyik síkjára merőleges irányt értjük.

A z irányú vizsgálatot vázlatosan a 14A ábra szemlélteti. A z irányú vizsgálatnál a 102 kosár alját egy 114 durva drótháló képezi. A 116 minta ezért az F folyadékot a 12. ábrán mutatott módon érinti. Ennél a vizsgálatnál a 116 mintától csak azt várjuk el, hogy a folyadékot a vastagsága mentén z irányba, vagyis függőleges irányba szállítsa. A vizsgálatnak ez a változata a minta folyadék-felvételi sebességének képességét méri.

Az x-y síkban történő vizsgálatot vázlatosan a 14B ábra szemlélteti. Az x-y síkban történő vizsgálatnál a 114 háló csak egy 118, a mintakosár egyik 120 éle menti (2,54 χ 10,2 cm-es) fenékrészén van jelen. A mintakosár fenekének többi része plexiüvegből készült, és folyadékátnemeresztő. A mintakosámak a mintával érintkező oldalai szintén plexiüvegből vannak, és folyadék-átnem eresztők (az x-y síkban és a z irányba történő vizsgálatnál is). Mint a 14B. ábrán látható, ennél a vizsgálatváltozatnál a 116 minta előbb z irányban veszi fel a folyadékot, majd azt maximálisan 7,62 cm-es távolságra szállítja a vízszintes x-y síkban. Az x-y síkban történő vizsgálat eredményei lehetővé teszik a minta azon képességének mérését, hogy a folyadékot a potenciális használat közben oszlassa el. Mind a z irányú, mind az x-y síkban végzett vizsgálatot a 116 minta felső felületére egyenletesen ható 14,06 g/cm² nyomáson hajtjuk végre.

A vizsgálati módszer a következő: Először kivágunk egy 10,2 χ 10,2 cm-es abszorbens szerkezet mintát. A folyadéktartályt körülbelül 6800 ml mesterséges vizelettel töltjük fel, és a 100 vizsgálóberendezés alatt a 110 elektronikus mérleget üzembe helyezzük. Ezután a 102 mintakosarat addig süllyesztjük, míg a folyadékszint éppen a 114 drótháló tetejének közelébe ér (a vizsgálatváltozattól függően). Egy 10,2x10,2 cm-es (z irány) vagy 2,54x10,2 cm-es (x-y sík) méretű, kereskedelemben kapható 1 rétegű 124 BOUNTY^R papírtörlőt helyezünk a 114 dróthálóra a 102 kosár alján. A 124 BOUNTY^Rbiztosítja, hogy a 116 magminta alsó oldala a vizsgálat teljes ideje alatt érintkezzen a folyadékkal.

A 126 alkalmazott súlyt a 102 mintakosámál valamivel kisebb méretű 128 fémlapra helyezzük. Ezután a 116 magminta felső oldalát kétoldalas ragasztószalaggal vagy ragasztóspray-vel a fent említett 128 lemez aljára ragasztjuk. A 0 időpontban a 116 mintát a 102 mintakosárba helyezzük, és a számítógép adatgyűjtő programját beindítjuk. 30 perc múlva a vizsgálatot leállítjuk, az adatokat analizáljuk és grafikusan ábrázoljuk.

Az adatok analízise folyamán egy fontos mérési eredmény a minta 30. percben mért mesterséges vizelet kapacitása. A minta 30. percben mért kapacitását a mintában lévő szuperabszorbens anyag egy g-jára számított, abszorbeált szintetikus vizelet g-mennyiségében fejezzük ki. A minta által 30 perc múlva abszorbeált szintetikus vizeletmennyiséget úgy határozzuk meg, hogy a tartályban 30 perc múlva jelen lévő szintetikus vizelet tömegét kivonjuk a tartályban a vizsgálat elején jelen lévő mesterséges vizelet tömegéből.

A minta egyéb fontos tulajdonságai a folyadék-felvétel és a folyadék-eloszlatási sebesség. Az az idő, ami

HU 216 626 Β alatt a minta a 30 perces kapacitásának 90%-át éri el, a vizsgált abszorbens szerkezet átlagos folyadékigény-sebességét szolgáltatja. Ezt az időértéket „t90” időnek nevezzük, és másodperc időegységben fejezzük ki. A t90 idő mérhető mind a z irányú vizsgálattal, melynek során a minta folyadék-felvételi sebességét határozzuk meg, mind az x-y síkbeli vizsgálattal, amely a minta folyadék-eloszlatási sebességét határozza meg.

Példák

A következő példákban három általános kategóriába tartozó abszorbens szerkezetek z irányban és x-y síkban mért t90 idejei közötti különbségeket mutatjuk be.

(1) Az olyan abszorbens szerkezetek, amelyek heterodiszperz szemcseméret-eloszlású, szervetlen poranyagot nem tartalmazó szuperabszorbens anyagból állnak;

(2) az olyan abszorbens szerkezetek, amelyek specifikus szemcseméret-eloszlású, szervetlen poranyagot nem tartalmazó szuperabszorbens anyagból állnak; (3) az olyan abszorbens szerkezetek, amelyek specifikus szemcseméret-eloszlású szuperabszorbens anyagot és egy, a szuperabszorbens anyaggal összekevert szervetlen poranyagot tartalmaznak.

Az alábbi példák szerinti abszorbens szerkezetek előállítása során aprított cellulózpépet, különböző gyártóművektől származó szemcsés hidrogélt és AEROSIL 200 amorf szilícium-dioxidot használtunk. Az abszorbens szerkezetek általában a 4610678 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban leírt módszerrel és berendezéssel gyárthatók, mely leírást itt hivatkozásként említünk.

Minden alább leírt példában, a III. táblázat szerinti szemcseméret-eloszlású szuperabszorbens anyagszemcséket vagy 1,0 tömeg% AEROSIL 200 amorf szilíciumdioxiddal kevertük vagy (mint ezt a III. táblázat mutatja) amorf szilícium-dioxidot egyáltalán nem használtunk. Az (adott esetben) szilícium-dioxiddal kevert szuperabszorbens anyagszemcséket a kívánt tömeg% mennyiségű cellulózrostokkal légáramban homogénen összekevertük, és légárammal, mozgó szalagra terítettük, ily módon kívánt alaptömegű abszorbens szerkezetet képeztünk. Az abszorbens szerkezeteket azután meghajtott görgők között a kívánt sűrűségűre sajtoltuk. A példákban megadott sűrűségértékeket körülbelül 7 g/m² nyomás alatt mértük.

A szuperabszorbens anyag szemcseméret-eloszlása mindegyik példa esetében fontos. Néhány összehasonlító példát is végeztünk, melyek során heterogén szemcseméret-eloszlású (nem osztályozott) szuperabszorbens anyagot használtunk szilícium-dioxid nélkül vagy specifikus szemcseméret-eloszlású szuperabszorbens anyagot szilícium-dioxid nélkül. Az ezekben a példákban leírt abszorbens szerkezetekben használt szuperabszorbens anyagot három különböző forgalmazó cégtől szereztük be (1., 2. és 3. minták). A beszerzett szuperabszorbens anyagok extrahálható polimeranyag-tartalma megfelelt az Re. 32649 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban megadott értékeknek.

A heterogén (szitaanalízissel meghatározott) szemcseméret-eloszlású szuperabszorbens anyagminták eloszlása a következő volt.

II. táblázat

Heterogén szemcseméret-eloszlások

	1. minta	2. minta	3. minta
20-as (841 pm-es) szitán visszamaradt tömeg%	o,l	0,1	0,02
30-as (595 pm-es) szitán visszamaradt tömeg%	9	19,4
50-es (297 pm-es) szitán visszamaradt tömeg%	44	56,6	88,5
100-as (149 pm-es) szitán visszamaradt tömeg%	30	16,0	10,0
325-ös (44 pm-es) szitán átment tömeg%	1,6	7,3	1,4

A szűk szemcseméret-eloszlású szuperabszorbens anyagokat az összehasonlításra használt heterogén szemcseméret-eloszlású anyag szitálásával állítottuk elő. Az abszorbens szerkezetekben használt specifikus szemcseméret-eloszlású anyag az az anyag volt, amely átment a III. táblázatban megadott első szitán, és fennmaradt az abban megadott második szitán.

A heterogén szemcseméret-eloszlású, valamint az előnyös, specifikus szemcseméret-eloszlású néhány kiválasztott minta abszorpcióképességét a következő, II. A táblázat tünteti fel.

II. A táblázat Abszorpcióképesség

Minta	Abszorpcióképesscg (g/g)
1. heterodiszperz minta	41,9
homodiszperz (50/100 számú szitaminta)	41,6
2. heterodiszperz minta	39,9
homodiszperz (50/100 számú szitaminta)	40,0
3. heterodiszperz minta	41,1
homodiszperz (50/100 számú szitaminta)	42,1

Az egyes minták és összehasonlító minták többi specifikus tulajdonságát részletesebben a III. táblázat tünteti fel. A mindegyik abszorbens szerkezet mintán elvégzett z irányú és x-y síkbeli abszorpciós vizsgálat eredményét a IV. táblázat tartalmazza. (A III. és IV. táblázatban az egyetlen számmal jelölt minták egy-egy, a jelen találmány szerinti, szemcsésanyag-kompozíciót tartalmazó abszorbens szerkezetet jelentenek.) (Ezek a példáink.) A C-vel jelölt minták az összehasonlító példák. Az összehasonlító példák a szilícium-dioxid nélküli abszorbens szerkezeteket jelentik. Ily módon az összehasonlító példák szerinti szerkezetek vagy heterogén szemcseméret-eloszlású polimer anyagot, vagy a III. táblázatban feltüntetett specifikus szemcseméret-eloszású polimer anyagot tartalmaznak.

HU 216 626 Β

III. táblázat

Abszorbens szerkezetek adatai

Példa száma	Hidrogéltipus	Szitaszámú frakció	Hidrogél tömeg%	Alaptömcg%, g/cm²	Sűrűség (g/cm⁵)	Szilícium-dioxid (tömcg%)
1	minta #1	50/100	50	1,93	0,25	1,0
2	minta # 1	50/140	50	1,93	0,25	1,0
3	minta # 1	50/170	35	2,71	0,11	1,0
C'	minta # 1	50/100	50	1,87	0,23	0
C²	minta # I	50/140	50	1,68	0,21	0
C³	minta # 1	50/170	35	2,71	0,13	0
C⁴	minta # 1	hsze*	50	1,87	0,17	0
C⁵	minta # 1	50/70	50	1,87	0,23	0
C⁶	minta # 1	10/170	50	1,80	0,37	0
C⁷	minta #2	hsze*	50	1,74	0,21	0
C^s	minta #2	50/100	50	1,74	0,20	0
C⁹	minta #2	40/120	50	1,61	0,18	0
CIO	minta #3	hsze*	50	1,68	0,17	0
C	minta #3	50/100	50	1,61	0,19	0
C'²	minta #3	50/120	50	1,74	0,18	0

hszc*=heterogén szcmcscmérct-closzlás

IV. táblázat

Megkívánt abszorpciós adatok

Példa száma	Folyadékfelvétel z irányban	Folyadékeloszlatás (x-z síkban)
90 mp múlva	30 perc múlva a kapacitás (g/g)	90 mp múlva	30 perc múlva a kapacitás (g/g)
1	200	22,6	275	24,8
2	180	23,4	335	25,4
3	165	20,9	192	21,2
C¹	260	26,4	350	25,9
C²	255	22,9	495	28,0
C³	184	20,7	206	21,2
C⁴	575	22,1	480	22,8
C^s	290	24,2	410	24,5
C⁶	80	21,2	980	23,8
C⁷	770	19,3	700	24,5
C⁸	330	18,9	305	23,0
C⁹	400	22,3	520	22,8
Cio	620	20,4	590	23,1
C	290	21,3	445	23,6
C'²	245	20,2	355	22,9

A z irányban és x-y síkban végzett vizsgálatok összehasonlító példákra (amelyek 50 tömeg% cellulózszálat és 50 tömeg% szuperabszorbens anyagot tartalmaznak) vonatkozó eredményei a 15. ábrán látható grafikonban foglalhatók össze. (Figyelembe kell venni, hogy a 15. ábra nemcsak a IV. táblázatban az 50 tömeg%-os keverékekre vonatkozó adatokat mutatja, de azokat az adatokat is, amelyek az 50 tömeg%-os keverékekben különböző, más szemcseméret-eloszlásokat tar60 talmazó abszorbens szerkezetekre vonatkoznak.)

HU 216 626 Β

A grafikon x tengelye azt az időt tünteti fel másodpercekben, amely ahhoz szükséges, hogy a vizsgált minta z irányban elérje vizsgálati kapacitásának 90%át. A grafikon y tengelye azt az időt tünteti fel másodpercekben, amely ahhoz szükséges, hogy a minta x-y síkbeli kapacitásának 90%-át érje el.

A grafikon felső, bal oldali sarkában feltüntetett szemcseméret-eloszlások a viszonylag finom szemcsék szemcseméret-eloszlását mutatják. A grafikonon az látható, hogy amíg a finom szemcséket tartalmazó paplanok z irányban gyorsan felveszik a folyadékokat, az x-y síkban viszonylag lassan érik el a kapacitásukat. Ez az előzőekben leírt gélblokkolási probléma eredménye.

Az ideális szemcseméret-eloszlások a grafikon bal alsó sarkában vannak feltüntetve. Ezek azok a paplanok, amelyek olyan szemcseméreteket tartalmaznak, amelyek z irányú és x-y síkbeli kapacitásuk 90%-át a leggyorsabban érik el. Ezek a szemcseméret-eloszlások jelentik a jelen találmány szerint felhasznált specifikus, szűk szemcseméret-eloszlású szuperabszorbens hidrogélképző anyagokat.

A jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetek azok, amelyek legalábbis egy részének a t90 (másodperc) időpontban z irányban és az x-y síkban mért abszorpció ideje és sebessége kisebb vagy egyenlő körülbelül 500 másodpercnél (másodperccel), ha az abszorbens szerkezetet a megkívánt abszorpciós teszt szerint (mind z irányban, mind az x-y sík irányában) vizsgáljuk.

A megkívánt abszorpcióképesség vizsgálathoz a megvizsgálandó magrészt a „tömeg%-analízis”-sel kapcsolatosan leírt kritériumoknak megfelelően választjuk ki, azzal a különbséggel, hogy a mintaméret a szabványos 10,2 x 10,2 cm-es méret és nem a 25 cm²-es darab.

Az itt leírt abszorbens szerkezetek t90 időpontban z irányban és x-y síkban megkívánt abszorpciós idői (vagy sebességei) kisebbek, mint 500 másodperc vagy azzal egyenlőek, előnyösebben kisebbek, mint 400 másodperc vagy azzal egyenlőek, még előnyösebben kisebbek, mint 300 másodperc vagy azzal egyenlőek, és legelőnyösebben kisebbek, mint 225 másodperc vagy azzal egyenlőek mindegyik vizsgálatnál.

A megkívánt abszorpciós idők megközelítően az abszorbens szerkezetekben alkalmazott szuperabszorbens anyag koncentrációjával arányosak. így például a fenti három t90 idővel (vagyis 400, 300 és 225 másodperccel) jellemzett abszorbens szerkezetek szuperabszorbens anyag koncentrációja körülbelül 50 tömeg%, 35 tömeg% és 25 tömeg%.

A 16. ábra a IV. táblázatban szereplő 1-3. minták és C'-C³ összehasonlító minták abszorpciós adatait tünteti fel grafikusan. Ez az ábra világosan mutatja azt, hogy a finomszemcsés szervetlen poranyag (ebben az esetben az 1-3. példák szerinti AEROSIL 200) hozzáadása mind a z irányú, mind az x-y síkbeli folyadék-felvételi sebességet növeli. A 16. ábrából az is világosan látható, hogy a specifikus szemcseméretű szuperabszorbens anyagnak és szilícium-dioxidnak együttes használatából eredő előnyök még nagyobbak abban az esetben, ha nagyobb szuperabszorbens anyag koncentrációt alkalmazunk az abszorbens cikkben.

A jelen találmány ily módon olyan abszorbens szerkezeteket szolgáltat, amelyek folyadékok gyors befogadására, eloszlatására és tárolására alkalmasak.

Úgy véljük, hogy a korábbi, sokféle abszorbens szerkezettel kapcsolatos problémát a jelen találmány szerinti abszorbens szerkezetek lényegesen csökkentik vagy meg is oldják. A találmány szerinti abszorbens szerkezetek kisebb mennyiségű, viszonylag nagy szemcseméretű, folyadékokat aránylag lassan befogadó szuperabszorbens anyagszemcsét, valamint csökkentett mennyiségű, a folyadékok x-y síkban teijedését gélblokkolással akadályozó, azt lassító, viszonylag finom szemcseméretű anyagszemcséket tartalmaznak. A szuperabszorbens anyagszemcsékkel kevert szervetlen poranyag tovább fokozza a folyadék-kezelés sebességét, különösen abban az esetben, ha az abszorbens szerkezetbe a szuperabszorbens anyagokat nagy koncentrációban építjük be.

Úgy véljük, hogy a jelen találmány szerinti abszorbens szerkezeteknek jobb tárolási hatásfoka (ily módon kisebb szivárgási hajlama) van, mert a bennük lerakodó folyadékokat gyorsan tudják kezelni.

Bár a jelen találmány szerinti speciális kiviteli alakokat szemléltettük és írtuk le, a gyakorlott szakember számára nyilvánvaló, hogy számos olyan változtatás és módosítás végezhető, amely találmányunk szellemétől és céljától nem tér el.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Primer szerkezetet és ebben a primer szerkezetben számos, oldatpolimerizációs módszerrel előállított, vízben oldhatatlan, abszorbens, hidrogélképző polimer anyagszemcsét tartalmazó abszorbens szerkezet, azzal jellemezve, hogy a hidrogélképző polimer anyagszemcsék legalább 70 tömeg%-a 297 pm lyukméretű szitán átmenő és a 88 pm lyukméretű szitán visszamaradó méretűek.
2. Az 1. igénypont szerinti abszorbens szerkezet, azzal jellemezve, hogy a hidrogélképző polimer anyagszemcsék legalább 95 tömeg%-ának szemcsemérete 100 pm-en belül van, és az átlagos szemcseméret legalább 100 pm és legfeljebb 300 pm.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti abszorbens szerkezet, azzal jellemezve, hogy az átlagos szemcseméret legalább 125 pm és legfeljebb 250 pm.
4. Az 1. igénypont szerinti abszorbens szerkezet, azzal jellemezve, hogy a szitákon átmenő, illetve azokon visszamaradó szemcsék az abszorbens szerkezetben a tömeg%-analízis vizsgálat szerint 25-90 tömeg%, előnyösen 35-90 tömeg%, még előnyösebben 50-90 tömeg%, legelőnyösebben 70-90 tömeg% koncentrációban vannak az abszorbens szerkezetnek legalább 25 cm²-nyi részében eloszlatva.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti abszorbens szerkezet, azzal jellemezve, hogy a szitákon átmenő, illetve visszamaradó szemcsék szervetlen poranyaggal összekevert formában vannak, és ez a szervetlen poranyag szilikagél, szilícium-dioxid, titán-dioxid, alumínium-oxid vagy agyagásvány, mint kaolin vagy montmo18

HU 216 626 Β rillonit agyagpor vagy ezeknek a szervetlen anyagoknak kombinációja, előnyösen amorf szilícium-dioxid.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti abszorbens szerkezet, azzal jellemezve, hogy a primer szerkezet legalább részben egy szálasanyagból áll, és a polimer szemcsés anyag a szálasanyaggal képezett keverék, vagy a primer szerkezet két vagy több nemszőtt szálasanyag paplanból áll, és a polimer szemcsék a szálasanyag paplanok között elrendezett formában vannak.
7. Az 1 -6. igénypontok bármelyike szerinti abszorbens szerkezet, azzal jellemezve, hogy az abszorbens szerkezet szálasanyag/polimer szemcsés anyag tömegaránya 95:5 és 2:98 között, előnyösen 75:25 és 2:98 között van.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti abszorbens szerkezet, azzal jellemezve, hogy a hidrogélképző polimer anyag részben semlegesített poliakrilsav, hidrolizált, akrilnitrillel ojtott keményítőkopolimer, akrilsavval ojtott keményítőkopolimer, elszappanosított vinil-acetát-akrílsav-észter-kopolimer, hidrolizált akrilnitril vagy akrilamidkopolimer vagy az előző kopolimerek bármelyikének enyhén térhálósított terméke.

5
9. A 8. igénypont szerinti abszorbens szerkezet, azzal jellemezve, hogy a polimer anyagszemcsék legalább egy része felületileg térhálósított.
10. Folyadék-áteresztő fedőlapot (38), ezzel a fedőlappal összekötött, folyadékot át nem eresztő hátlapot

10 (40) és nevezett fedőlap és hátlap között elrendezett abszorbens magot (42) tartalmazó abszorbens cikk, amelyben az abszorbens mag (42) egy primer szerkezetet, és ebben a primer szerkezetben elhelyezkedő, számos, vízben oldhatatlan, abszorbens, hidrogélképző, oldatpoli15 merizációs eljárással előállított szemcsét tartalmaz, azzal jellemezve, hogy az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti méretű hidrogélképző polimer anyagszemcséket tartalmazza.