ПОГЛОЩАЮЩАЯ ВСТАВКА И СОДЕРЖАЩЕЕ ЕЕ ПОГЛОЩАЮЩЕЕ ИЗДЕЛИЕ Российский патент 2000 года по МПК A61F13/537 

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию поглощающих вставок (заполнителей), содержащих волокнистый материал и сверхпоглощающий материал, за счет чего поглощающая вставка может позволить обработать относительно большие количества жидкостей, выделяемых человеческим телом, и к созданию поглощающих изделий, в которые включены вставки, таких как разовые пеленки, средства сбора мочи при ее недержании, тренировочные (спортивные) брюки (рейтузы).

Обычно поглощающие изделия такого вида содержат проницаемый для жидкости верхний слой (лист), который смежен телу носителя изделия, непроницаемый для жидкости задний слой (лист), который удален от тела носителя и направлен в сторону одежды носителя изделия, и поглощающую вставку (или заполнитель), которая проложена между проницаемым для жидкости верхним слоем и непроницаемым для жидкости задним слоем.

Хорошо известно, что конструкция такого изделия и в особенности конструкция поглощающей вставки должна обладать возможностью быстрого получения и распределения относительно больших количеств выделений тела, которые первоначально поступают на верхний слой поглощающего изделия, и последующего хранения таких выделений тела. Также желательно, чтобы поглощающая вставка не выделяла накопленную жидкость при приложении к ней давления или при длительном хранении. Например, конструкция поглощающей вставки должна быть такой, чтобы минимизировать повторное смачивание верхнего слоя за счет выделения (освобождения) жидкости, которая была накоплена в объеме вставки.

Для того, чтобы способствовать распределению жидкости выделений по объему вставки, поглощающая вставка преимущественно должна иметь такую конструкцию, которая облегчает транспортирование первоначально полученных выделений тела как в боковом направлении (в плоскости XY), так и вертикально (в Z-направлении).

Известно, что различные волокнистые и другие материалы позволяют получить различные эксплуатационные характеристики изделия. Например, известно, что имеющая относительно малую плотность загущенная и/или гидрофобная волокнистая структура может быть использована в качестве верхнего слоя, предназначенного для быстрого получения и распределения жидких выделений, но также известно, что этот материал имеет неадекватные свойства хранения.

Известно, что включение в структуру поглощающей вставки сверхпоглощающего материала (который также часто именуется полимерным гелевым материалом, формирующим гель материалом или сверхпоглощающим полимером) может приводить к существенному увеличению емкости хранения. Однако также известно, что использование сверхпоглощающего материала в больших количествах может приводить к появлению феномена, известного как блокирование геля. Блокирование геля происходит тогда, когда сверхпоглощающий материал набухает в такой степени, что он значительно уменьшает скорость проникновения жидкости, которая поступила на поглощающую структуру. Указанное может быть минимизировано применением соответствующих технологий ввода сверхпоглощающего материала в волокнистую матрицу (например, как это описано в патенте США 4, 610, 678 от 9 сентября 1986 г. на имя Вейсмана и Голдмана) или использованием сверхпоглощающих материалов улучшенного качества, которые появились в последние годы. Однако эта проблема все еще существует, в особенности при вводе сверхпоглощающего материала высокой плотности в малый объем, то есть при использовании слоя, состоящего полностью или главным образом из сверхпоглощающего материала.

Желательно конструировать поглощающие вставки таким образом, чтобы они имели высокую поглощающую способность на единицу объема, в особенности, чтобы они обладали хорошими свойствами поглощения (высокой поглощающей способностью), несмотря на то, что они являются относительно тонкими.

Для получения оптимальных характеристик уже были описаны многочисленные предложения, касающиеся изготовления многослойных поглощающих вставок с использованием различных комбинаций волокон и сверхпоглощающих материалов.

Например, в заявке на патент WO91/11163 описана поглощающая вставка, которая содержит среди прочего особый верхний слой получения и распределения жидкости, а также нижний слой, содержащий сверхпоглощающий материал. Дополнительно имеется множество предложений ввода по меньшей мере двух слоев, которые содержат сверхпоглощающий материал. Иногда в обоих слоях используют одинаковый материал, но иногда предлагается использовать различные сверхпоглощающие материалы. Например, в патенте США 4, 338, 371 от 6 июля 1982 г. на имя Дауна предложена поглощающая вставка, которая содержит среди прочего верхний затекающий слой, волокнистый слой, слой сверхпоглощающего полимера из акрилового карбоксилата, а также нижний (удаленный от тела пользователя) слой, содержащий сверхпоглощающий полимер из пересаженного гидролизованного крахмал акрилонитрила. Утверждается, что нижний слой сверхпоглощающего материала является более быстрым гелем, чем верхний слой, и что верхний слой является более медленным гелем и поглощает больше жидкости, чем нижний слой.

В ЕР-В-401189 предлагается использование множества различных сверхпоглотителей, расположенных по меньшей мере в двух слоях, причем один из поглотителей имеет высокую скорость поглощения, а другой имеет высокую способность удержания жидкости при приложении к нему давления. Рекомендуется, чтобы сверхпоглотитель с быстрым поглощением располагался в нижнем слое (удаленном от тела носителя).

В WO92/11831 описано многослойное поглощающее изделие, которое содержит по меньшей мере один слой поглощения/распределения, и ниже каждого такого слоя слой, содержащий сверхпоглощающий материал. Каждый из слоев отличается тем, что сверхпоглощающий материал имеет высокую скорость поглощения. В этой публикации признается, что множество указанных слоев может препятствовать проходу выделений тела через полный объем вставки, так как в слое, содержащем сверхпоглощающий материал, имеется тенденция блокирования потока жидкости. В WO92/11831 предложено предусматривать особые проходы для протекания жидкости вне зависимости от такой блокировки.

В продаже имеется большое количество различных видов сверхпоглощающих материалов, которые отвечают самым разнообразным требованиям. Например, имеются различные материалы, которые имеют, например, высокую или низкую поглощающую способность при приложении давления, и т.п.

Несмотря на большое разнообразие сверхпоглощающих и волокнистых материалов, которые уже были предложены, а также их комбинаций, остается необходимость усовершенствовать конструкцию поглощающих вставок, предназначенных, например, для использования в пеленках, таким образом, чтобы получить оптимальные параметры, в особенности в том, что касается желательной задачи минимизации толщины поглощающей вставки при одновременной максимизации получения, хранения и удерживания выделений, при наименьшем возможном повторном смачивании в процессе использования.

Задачей настоящего изобретения является создание новых поглощающих вставок, которые лишены недостатков известных поглощающих вставок, в особенности таких вставок, которые обладают высокими абсорбционнными характеристиками и которые легко могут быть изготовлены при использовании известных технологий.

В изобретении предлагается поглощающая вставка, содержащая последовательно в направлении сверху вниз (то есть от поверхности, которая смежна с телом носителя):
верхнюю структуру, содержащую
слой получения, главным образом не содержащий сверхпоглощающий материал, и
сверхпоглощающий слой, состоящий главным образом из первого сверхпоглощающего материала, который имеет значение проницаемости гелевого слоя (ПГС) по меньшей мере около 4, а в основном по меньшей мере около 6, а преимущественно по меньшей мере 9, а еще лучше по меньшей мере 15х10^-7 см³ с/г, и который присутствует в количествах по меньшей мере около 20 г/м², и
нижнюю структуру, которая содержит второй сверхпоглощающий материал, имеющий поглощение при приложении давления 50 г/см², по меньшей мере равное 15 г/г (а преимущественно по меньшей мере равное 20 г/г), и которая содержит
верхний слой, имеющий пустое пространство для хранения и повторного распределения жидких выделений (например, мочи или менструальной жидкости) и
нижний слой, который содержит второй сверхпоглощающий материал, причем по меньшей мере 70% по весу полного количества второго сверхпоглощающего материала, который содержится в верхнем и нижнем слоях (нижней структуры), находится в нижней половине суммарной толщины верхнего и нижнего слоев.

В соответствии с первым важным аспектом изобретения первый и второй сверхпоглощающие материалы представляют собой один и тот же материал. Это облегчает процесс изготовления и позволяет получить хорошие параметры изделия.

В соответствии с другим важным аспектом изобретения первый и второй сверхпоглощающие материалы представляют собой различные материалы, которые имеют различные параметры, причем второй сверхпоглощающий материал преимущественно набухает быстрее первого материала.

Настоящее изобретение имеет также отношение к созданию поглощающих изделий, которые содержат последовательно расположенные проницаемый для жидкости верхний слой (лист), описанную выше поглощающую вставку, верхний слой получения которой направлен в сторону указанного верхнего слоя, и непроницаемый для жидкости задний слой (лист). Преимущественными поглощающими изделиями в соответствии с изобретением являются разовые пеленки, средства сбора мочи при ее недержании и тренировочные брюки.

На фиг. 1а схематически показан вид сверху поглощающего изделия в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 1b схематически показано поперечное сечение, на котором можно видеть слоевую конструкцию изделия в поперечном направлении.

На фиг. 1с схематично изображено поперечное сечение в продольном направлении изделия.

На фиг. 2 изображен вид сбоку машины для изготовления фетровых прокладок с воздушной укладкой, которая используется для изготовления образцовых прокладок для проведения испытаний на влажную сжимаемость и емкость отекания капли.

На фиг. 3 показан с увеличением участок фиг. 2.

На фиг. 4 изображено поперечное сечение устройства, которое используется для проведения испытания на скорость поступления жидкости.

На фиг. 5 приведен вид сбоку с вырывом устройства, используемого для проведения испытания на X, Y - способность поглощения.

На фиг. 6 показан с увеличением участок фиг. 4.

На фиг. 7 показано поперечное сечение, иллюстрирующее протекание жидкости в X-Y плоскости поглощающей ставки в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 8 показан вид сбоку установки, используемой при проведении испытания на проницаемость гелевого слоя.

Фиг. 2-8 относятся к проведению испытаний и описаны в соответствующих разделах описания.

На фиг. 1a, b и с показано изделие 1, представляющее собой пленку или другое поглощающее изделие, содержащее верхний слой 2, который контактирует с телом носителя, задний слой 9 и соответствующую настоящему изобретению вставку, которая располагается между верхним и задним слоями.

Вставка содержит верхний слой получения/распределения 3. Слой ткани 4 с двумя складками в z-направлении разделяет слой получения 3 от сверхпоглощающего слоя 5, содержащего первый сверхпоглощающий материал. Ниже него располагается верхний волокнистый слой 6 и нижний слой 7, содержащий второй сверхпоглощающий материал, и слой ткани 8. Слои 6 и 7 могут быть отдельными слоями, как это показано на чертеже, или же они могут быть соединены в единый слой и могут в таком случае служить структурой хранения и повторного распределения. Как следует из чертежа, важно, чтобы слои имели одинаковую ширину.

Можно полагать, что предложенная в изобретении комбинация материалов и слоев обеспечивает полезную оптимизацию функциональных свойств материалов. В частности, можно полагать, что она позволяет получить насыщение сверхпоглощающего материала прежде всего в области вставки, наиболее удаленной от тела носителя, а затем последовательно ближе к телу носителя, пока вставка не достигнет своей максимальной емкости. Указанное достигается в изобретении за счет верхней структуры, которая первоначально действует как структура поглощения/распределения и которая относительно проницаема для выделений тела. Поэтому выделения относительно быстро проходят через первый слой сверхпоглотителя и попадают в нижнюю структуру, которая действует как структура хранения и повторного распределения, в которой хранится жидкость выделений. За счет преимущественного расположения второго сверхпоглощающего материала в нижней части нижней структуры, таким образом, что в верхней части (нижней структуры) имеется нулевая или низкая концентрация сверхпоглощающего материала, в нижней структуре образуется пустое пространство, которое используется в качестве емкости хранения структуры. За счет использования второго сверхпоглощающего материала, имеющего определенное значение поглощения при приложении давления, достигается хорошее удерживание при хранении.

Жидкость, которая не поглощена надлежащим образом вторым сверхпоглощающим материалом, может затем быть поглощена первым сверхпоглощающим материалом. Предусмотрение первого сверхпоглощающего материала в виде отдельного слоя под слоем получения/распределения имеет то преимущество, что первый сверхпоглощающий материал работает на осушение слоя получения и таким образом оптимизирует повторное смачивание и улучшает сухость кожи носителя.

Для достижения желательных характеристик необходимо выбрать соответствующую комбинацию различных материалов во вставке, так же как и их количеств. Последующее описание относится к подходящим материалам и соответствующим испытательным изделиям, которые изготовлены из них для проведения соответствующих испытаний, а также касается изменений изделий, которые необходимы для достижения требуемых результатов испытаний вставок в соответствии с настоящим изобретением.

Например, для обеспечения описанных преимуществ обработки жидкости первая структура должна быть достаточно открытой или проницаемой по сравнению со второй структурой, чтобы позволить осуществить быстрый проход выделений тела через первую структуру во вторую структуру. Однако первая структура не должна быть слишком открытой, так как это могло бы приводить к высокому риску блокирования геля сверхпоглощающего материала во второй структуре, а в результате и к недоиспользованию поглощающей способности (емкости) второй структуры. Следует поддерживать баланс.

Верхняя структура
Она содержит слой получения и слой первого сверхпоглотителя.

Слой получения представляет собой верхний эффективный слой поглощающей вставки или другого тела (за исключением ткани или отдельного верхнего слоя (листа), если они есть). Он главным образом не содержит сверхпоглощающий материал. Если сверхпоглощающий материал имеется, то его содержание поддерживается низким (например, как в WO91/11163), однако преимущественно этот слой полностью свободен от сверхпоглощающего материала, по меньшей мере в его верхней половине, а предпочтительно практически по всей его толщине. Этот слой может быть образован вспененным материалом (пенопластом) или другим подходящим пористым или капиллярным материалом, однако обычно он образован первым волокнистым материалом.

Подходящие материалы, свойства этого верхнего слоя и способы его изготовления описаны в WO91/11163.

Этот верхний слой обычно имеет влажную сжимаемость по меньшей мере около 5 см³/г и емкость отекания капли по меньшей мере 10 г/г. Волокнистые материалы с определенной влажной сжимаемостью и определенной емкостью отекания капли сохраняют свою открытость или пустой объем (объем пор) при их смачивании, например, мочой. Предусмотрение во вставке такого постоянно открытого волокнистого слоя, имеющего высокую емкость отекания капли, означает, что вставка не только быстро воспринимает выделения тела, такие как моча, но что этот слой обладает также потенциалом очень быстрого переноса этих выделений в лежащую ниже структуру из первого порошкового сверхпоглощающего материала.

Первым волокнистым материалом может быть любой волокнистый материал, который обладает достаточной стойкостью под нагрузкой во влажном состоянии, то есть который способен удовлетворительно поддерживать (сохранять) пустой объем (объем пор) в таких условиях, что определено в описании как влажная сжимаемость, которую измеряют при помощи описанного ниже испытания на влажную сжимаемость.

"Влажная сжимаемость" или объем пор на 1 г влажного волокнистого материала при нагрузке 77,5 гсм^-2 составляет по меньшей мере 5 см³г^-1, преимущественно по меньшей мере 6 см³г^-1, а предпочтительней по меньшей мере 6,5 см³г^-1, а еще лучше, до 8 или даже 10 см³г^-1 или больше.

"Емкость отекания капли" первого волокнистого материала составляет по меньшей мере 10 мл г^-1, преимущественно по меньшей мере 15 мл г^-1, а предпочтительней, по меньшей мере 20 мл г^-1, например, до 25 или даже 30 мл г^-1. "Емкость отекания капли" служит для измерения способности волокнистой матрицы получать синтетическую мочу в точке загрузки, переносить ее от этой точки и затем удерживать в матрице. Измерение "емкости отекания капли" производится в описанном ниже испытании емкости отекания капли.

Желательно, чтобы первый волокнистый материал мог содержать химически загущенные целлюлозные волокна, главным образом в количестве от 50 до 100% от веса первого волокнистого материала и от 0 до 50% от веса других волокон, таких как не загущенные целлюлозные волокна или синтетические волокна. Предпочтительными химически загущенными целлюлозными волокнами являются загущенные, скрученные, завитые целлюлозные волокна, которые могут быть получены из целлюлозных волокон с внутренним сшиванием при помощи агента сшивания. Загущенные, скрученные, завитые целлюлозные волокна, которые полезны в качестве гидрофильного волокнистого материала предлагаемых здесь поглощающих структур, описаны более подробно в следующих патентах: патент США 4, 882, 453 "Поглощающая структура, содержащая индивидуализированные сшитые волокна", выданный 18 апреля 1989 г. на имя Дина и др.; патент США 4, 888,093 "Индивидуализированные сшитые волокна и способ их изготовления", выданный 19 декабря 1989 г. на имя Дина и др.; патент США 4, 889, 595 "Способ изготовления индивидуализированных сшитых волокон, имеющий уменьшенные отходы, и волокна, полученные этим способом", выданный 26 декабря 1989 г. на имя Херрона и др.; патент США 4, 889, 596 "Способ изготовления индивидуализированных сшитых волокон и полученные этим способом волокна", выданный 26 декабря 1989 г. на имя Шоггена и др.; патент США 4, 889, 597 "Способ изготовления структур с мокрыми слоями, содержащих индивидуализированные сшитые волокна", выданный 26 декабря 1989 г. на имя Бурбона и др.; патент США 4, 898,642 "Скрученные, химически загущенные целлюлозные волокна и изготовленные из них поглощающие структуры", выданный 5 февраля 1990 г. на имя Мура и др.

Вместо использования загущенных целлюлозных волокон в этом слое могут быть использованы синтетические полимерные волокна, а обычно могут быть использованы смеси синтетических и натуральных волокон, таких как полиэтиленовое, полипропиленовое, вискозное и штапельное волокно и бикомпоненты волокон из этих материалов, смешанные с волокнами из воздушного ("взбитого") фетра (взбитой бумажной массы), целлюлозы, модифицированной целлюлозы (упомянутой ранее) или смешанные с другими натуральными волокнами. Обычно такая смесь имеет по меньшей мере 5% синтетических волокон, а преимущественно, по меньшей мере около 10% синтетических волокон.

Первый слой волокнистого материала образован воздушной укладкой желательных волокон ранее или при производстве поглощающей вставки, что далее описывается более подробно, однако по желанию могут быть использованы предварительно отформованные нетканые или другие волокнистые материалы, уложенные в мокром состоянии или с помощью воздушной укладки.

Сверхпоглощающий слой, состоящий главным образом из первого сверхпоглощающего материала, может быть образован в нижней части слоя получения, однако преимущественно он является отдельным слоем и может быть отделен от слоя получения тканью или другим слоем, который действует в качестве барьера сдерживания (оболочки) для сверхпоглощающего материала.

Важно, чтобы этот слой, состоящий главным образом из первого сверхпоглощающего материала, позволял моче, менструальным жидкостям или другим выделениям человеческого тела, которые быстро восприняты и распределены первым волокнистым слоем, быстро проходить через него и распределяться под слоем первого сверхпоглощающего материала, без существенного блокирования этим слоем.

Количество первого сверхпоглощающего материала должно быть достаточным для получения по меньшей мере главным образом полного (предельного) слоя сверхпоглощающего материала при набухании в условиях эксплуатации за счет поглощения мочи. Сверхпоглощающий материал обычно имеет форму частиц и обычно требуется его наличие в количестве по меньшей мере около 20 г/м², чтобы обеспечивался главным образом полный слой. Зачастую количество составляет по меньшей мере 50 г/м².

Обычно слой не должен быть слишком толстым и нормально, если количество лежит ниже 320 г/м², а зачастую ниже 200 г/м².

Нижняя структура
Нижняя структура служит структурой хранения и повторного распределения и включает в себя верхний, обычно волокнистый слой, и слой второго сверхпоглощающего материала.

Верхний слой нижней структуры является обычно волокнистым, однако он может быть образован вспененным или другим подходящим капиллярным или пористым материалом. Волокнистый или другой материал этого слоя может добавлять дополнительную ступень управления профилем поглощения поглощающей вставки в соответствии с настоящим изобретением. Например, он может замедлять прохождение выделений тела после того, как они покинули первый сверхпоглощающий слой и ранее того, как они достигли слоя второго сверхпоглощающего материал. Это может минимизировать вероятность возникновения блокирования геля, случающуюся во втором сверхпоглощающем материале, причем это может быть особенно полезно в таких применениях, когда второй сверхпоглотитель имеет более быструю кинетику поглощения и поэтому является более чувствительным к указанному явлению.

Второй волокнистый материал может представлять собой волокнистый материал любого подходящего типа. Волокнистый материал может быть воздушным фетром (взбитой бумажной массой), смесью натуральных и синтетических волокон, химически сшитым целлюлозным волоком или любым другим известным волокнистым материалом, который обычно используется в поглощающих вставках поглощающих изделий. По желанию он может содержать некоторые волокна такого же типа, что и в первом волокнистом материале.

Каждый волокнистый слой может увеличивать целостность (прочность) поглощающей вставки и может также увеличивать ее мягкость.

Верхний слой (нижней структуры) может быть главным образом или полностью лишен сверхпоглощающего материала и поэтому может представлять собой слой воздушного фетра или другого волокнистого материала или слой хранения, образованный при отсутствии сверхпоглощающего материала. Нижний слой в таком случае может представлять собой отдельно образованный слой, содержащий второй сверхпоглощающий материал. Этот слой может иметь смесь волокон или состоять главным образом из сверхпоглощающего материала.

Однако зачастую желательно, чтобы верхний и нижний слои были образованы в соответствии с EP-A-198683, когда они созданы волокнистой матрицей с воздушной укладкой, в которой более половины веса, а обычно по меньшей мере 70% веса находящегося в этих слоях сверхпоглощающего материала лежит в нижней половине толщины верхнего и нижнего слоев. Например, от 70 до 100%, а обычно от 70 или 75% до 90 или 95% по весу второго сверхпоглощающего материала находится в нижних 50% толщины верхнего и нижнего слоев. Аналогично, например, от 5 до 10%, а иногда до 30% второго сверхпоглощающего материала содержится в верхней половине толщины верхнего и нижнего слоев.

Обычно верхний и нижний слои получают воздушной укладкой смеси соответствующей древесной массы или других гидрофильных волокон, например, на поверхности обычного барабана с воздушной укладкой или на другой приемной поверхности. Распределение сверхпоглощающего материала по толщине верхнего и нижнего слоев хранения может быть осуществлено соответствующим выбором распределения сверхпоглощающего материала в потоке волокон, наносимых на приемную поверхность, например, как это описано в EP-A-198683, или же инжекцией или другим распределением сверхпоглотителя в матрице с воздушной укладкой, образованной на приемной поверхности.

При воздушной укладке в такую матрицу обычно желательно дополнительно создавать волокнистый слой, главным образом лишенный сверхпоглощающего материала, который укладывается при помощи воздуха в нижний слой и под него. Вместо этого или в дополнение к этому в этом положении (месте) формуется отдельный слой ткани или другого волокнистого материала.

Обычно количество второго сверхпоглощающего материала составляет от 30 до 90%, а преимущественно от 45 до 75% от веса верхнего и нижнего слоев. Суммарный вес обычно лежит в диапазоне от 100 до 2000 г/м².

Сверхпоглощаюший материал
Одной из характеристик подходящего сверхпоглощающего материала, который может быть включен в полезных количествах в этот слой, является величина проницаемости гелевого слоя (ПГС), которую измеряют при помощи испытания ПГС, описанного далее. Первый сверхпоглощающий материал обычно должен иметь величину ПГС по меньшей мере 6, преимущественно по меньшей мере 9, например, более чем 15 и до 40•10^-7 см³ с/г, или более.

Задачей проведения испытания на определение проницаемости гелевого слоя (ПГС) является определение электропроводности потока солевого (физиологического) раствора гелевого слоя, образованного из диспергируемого AGM, который набух в синтетической моче Jayco (Джейко) под соответствующим давлением. Поток электропроводности позволяет измерить способность гелевого слоя, образованного набухшим AGM, воспринимать и распределять жидкость в поглощающей структуре в рабочих условиях. Для измерения проницаемости гелевого слоя и определения электропроводности потока солевого раствора используются закон Дарси (Darcy) и методы анализа потока в устойчивом состоянии (см. , например, книгу Четтерджи (редактор) "Поглощающая способность", стр. 42-43, издательство Елсвир Сайенс, Амстердам, Нидерланды (1985 г.), и книгу Кулсона и Ричардсона "Химическая технология", том 2, третье издание, Пергамон Пресс, 1978 г., стр. 125-127).

Слой геля, который используют для измерения проницаемости, образуют набуханием AGM в синтетической моче Джейко в течение 60 мин. После образования слоя его потоковую электропроводность измеряют в установке с поршнем/цилиндром под механическим давлением 20 г/см² (0,3 фунта на 1 дюйм²). Дно цилиндра прилегает к ситу 400 меш для задержания сухого AGM и для осуществления поглощения мочи и ее транспортирования в z-направлении. Поршень проницаем для жидкости. Потоковую электропроводность измеряют с использованием раствора 0,118М NaCl. Для AGM, кривая поглощения синтетической мочи Джейко которого со временем идет главным образом с подъемом, нашли, что эта концентрация NaCl позволяет сохранять толщину гелевого слоя главным образом постоянной в течение времени проведения испытания на проницаемость. Для некоторых AGM могут происходить некоторые изменения толщины гелевого слоя в результате набухания AGM, уменьшения набухания AGM и/или изменений пористости гелевого слоя. При проведении испытания используют постоянное гидростатическое давление 4920 дин/см² над слоем геля (5 см 0,118М NaCl).

Расход (скорость потока) определяют измерением количества раствора, протекающего через гелевый слой в функции времени. Расход может изменяться в ходе эксперимента. Причины изменения расхода включают в себя изменения толщины гелевого слоя и изменения вязкости промежуточной жидкости, по мере того, как жидкость, первоначально присутствующая в промежутках (порах) (которая, например, может содержать растворенный извлекаемый полимер), заменяется раствором NaCl. Если расход изменяется во времени, тогда начальный расход, который обычно получают экстраполяцией измерений расходов на нулевое время, используется для вычисления потоковой электропроводности. Электропроводность солевого потока вычисляют по начальному расходу, размерам слоя ("постели") геля и с учетом гидростатического давления. Для систем, в которых расход главным образом постоянен, коэффициент проницаемости гелевого слоя может быть вычислен по электропроводности солевого потока и вязкости раствора NaCl.

Другим путем определения характеристик полезных материалов является скорость динамического набухания. Подходящие материалы имеют главным образом не падающую скорость динамического набухания.

Скорость динамического набухания сверхпоглощающего материала служит для измерения набухания по одной оси сверхпоглощающего материала при испытании его в пробирке при добавлении в функции времени синтетической мочи. Метод испытания, который использован для измерения скорости динамического набухания, именуется методом испытания скорости динамического набухания и описан далее. Когда говорят о не падающей скорости динамического набухания, то имеют в виду, что относительные девиации скорости динамического набухания, которые объясняются далее при описании метода испытания, должны быть менее 50%, преимущественно менее 25%, предпочтительно менее 10%, а еще лучше меньше или равны нулю.

Первый сверхпоглощающий материал обычно имеет коэффициент поглощения под давлением 50 г/см² по меньшей мере 15, обычно по меньшей мере 20 г/г. Обычно же эта величина превышает 20 г/г, а преимущественно превышает 30 г/г.

Второй сверхпоглощающий материал обычно имеет коэффициент поглощения под давлением 50 г/см² по меньшей мере 15, обычно по меньшей мере 20 г/г. Обычно же эта величина превышает 20 г/г, а преимущественно превышает 30 г/г.

Полезные результаты могут быть получены в том случае, когда одинаковый материал использован в качестве первого и второго сверхпоглощающих материалов, при этом первый сверхпоглощающий материал будет иметь коэффициент поглощения под давлением, равным этой величине для второго материала. Однако могут использоваться и различные материалы для определенной оптимизации параметров, в частности, для получения большей степени управления потоком и управления поглощением мочи и других жидких выделений тела во вставке, при этом второй материал предпочтительно должен иметь кинетику поглощения, которая является более быстрой, чем эта характеристика для первого сверхпоглощающего материала. Указанное измеряется в виде скорости динамического набухания для каждого из сверхпоглощающих материалов, причем скорость динамического набухания первого сверхпоглощающего материала преимущественно не превышает 2/3, а предпочтительно не превышает 1/3 скорости динамического набухания для второго сверхпоглощающего материала. Это различие может быть выражено также в таком виде, что скорость динамического набухания второго сверхпоглощающего материала преимущественно превышает по меньшей мере в 1,5 раза, а предпочтительно превышает по меньшей мере в 3 раза скорость динамического набухания первого сверхпоглощающего материала.

Желательно, в особенности, когда второй сверхпоглощающий материал имеет более быструю кинетику поглощения, чтобы он имел скорость динамического набухания по меньшей мере 0,2 г мочи в 1 с на 1 г сверхпоглощающего материала (гг^-1c^-1). Преимущественно, скорость динамического набухания второго сверхпоглощающего материала должна составлять по меньшей мере 0,3 гг^-1с^-1 и может, например, составлять 0,6 и даже 1 гг^-1с^-1.

Первый и второй сверхпоглощающие материалы могут иметь любую подходящую физическую форму, например, могут быть волокнистыми, пленочными или порошковыми. Преимущественными являются порошковые материалы, частицы которых могут представлять собой истинные сферы, гранулы, агрегаты, агломераты или частицы неправильной формы, которые обычно получают процессом дробления. Обычно они являются образующими гидрогель полимерами, содержащими полимер или сополимер акрилата.

В качестве примеров сверхпоглощающих материалов, имеющих указанные выше свойства, можно указать на материал "Favor SX" (который выпускает фирма Хемише Фабрик Стокхаузен Гмбаш, Крефельд, Германия). В частности, в качестве первого сверхпоглощающего материала желательно использовать материал Favor SX, тип Р, партия Nо W 51776, который можно получить на фирме Хемише Фабрик Стокхаузен, который имеет величину ПГС 9•10^-7 см³ с/г.

Порошковый сверхпоглощающий материал может быть главным образом полностью полимерным поглощающим образующим гидрогель материалом или может содержать смесь сверхпоглощающего образующего гидрогель материала с добавкой, такой как, например, порошковый кремнезем (диоксид кремния).

Первый сверхпоглощающий материал, а иногда и второй сверхпоглощающий материал могут образовывать слой, который состоит главным образом из соответствующего сверхпоглощающего материала. Под этим понимают, что по меньшей мере 50% веса, а зачастую по меньшей мере от 70 до 80% веса слоя образованы сверхлоглощающим материалом. Преимущественно, он состоит главным образом только из сверхпоглотителя, что означает, что сверхпоглощающие частицы должны быть главным образом в контакте друг с другом. Этот слой должен быть сцеплен или соединен иным образом со слоем подложки. Распределение (частиц) внутри слоя может быть однородным или иметь определенную форму, например, в виде полос или профилей, см. , например, EP-A-217, 666 и патент США US-A-4,935,022.

Слой может состоять из сверхпоглощающего материала, введенного в подложку или распределенного (распыленного) в ней, причем подложкой может быть ткань на основе целлюлозы или другой нетканый материал. Ввод сверхпоглощающего материала в подложку может производиться при помощи механических средств, таких как тиснение или каландрирование. Альтернативно, предварительно отформованный слой может состоять главным образом из чистого сверхпоглощающего материала в форме листов или структур, подобных пленке. Такие листы или пленки могут быть отформованы в процессе полимеризации сверхпоглощающего материала или же путем связывания вместе частиц или волокон сверхпоглощающего материала при помощи связующего вещества (клея) или другого подходящего средства. Например, в патентах США 5, 102, 593 и 5, 124, 188 описываются способы получения листов из связанных частиц сверхпоглощающего материала.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, один и тот же сверхпоглотитель использован в качестве первого и второго сверхпоглощающих материалов. В таком случае оба сверхпоглощающих материала преимущественно должны иметь величину ПГС, по меньшей мере равную 6, преимущественно по меньшей мере равную 6, 5, предпочтительно составляющую от 7 до 9 и даже 12 или 15 мл/см²/с.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, первый и второй сверхпоглощающие материалы имеют различные кинетики поглощения, в частности, второй сверхпоглощающий материал имеет более быструю кинетику поглощения, чем первый сверхпоглощающий материал, например, имеет скорость динамического набухания по меньшей мере 0,2 гг^-1с^-1 и/или скорость динамического набухания, которая преимущественно по меньшей мере в 1,5 раза, а предпочтительно по меньшей мере в 3 раза превышает скорость динамического набухания первого сверхпоглощающего материала. Предусмотрение такого лежащего ниже ("подстилающего") сверхпоглотителя с быстрым поглощением создает эффект "высасывания" мочи через верхнюю структуру в нижнюю структуру. Последствием этого является то, что если поглощающие вставки в соответствии с настоящим изобретением изготовлены одинаковыми во всем, кроме скорости динамического набухания нижнего второго сверхпоглощающего материала, то скорость переноса мочи через верхнюю структуру в нижнюю структуру будет возрастать соответственно возрастанию скорости динамического набухания сверхпоглотителя нижней структуры. В связи с указанным, второй преимущественный аспект настоящего изобретения состоит в том, что поглощающие вставки, в которых первый сверхпоглощающий материал имеет величину ПГС ниже оптимальной, в том случае, когда один и тот же сверхпоглотитель использован в обоих слоях (например, имеет величину ПГС по меньшей мере 3 или 4 и обычно по меньшей мере 6•10^-7 см³ с/г), имеют скорость динамического набухания второго сверхпоглотителя по меньшей мере в 1,5 раза больше, а преимущественно по меньшей мере в 3 раза больше скорости динамического набухания первого сверхпоглотителя и/или преимущественно имеют скорость динамического набухания по меньшей мере 0,2 г/г/с.

Когда желательно иметь сверхпоглотители с различными кинетиками поглощения или с другими различными свойствами, то это может быть достигнуто использованием различных химических типов сверхпоглотителей или использованием одинакового химического типа сверхпоглотителей, но с различным размером частиц или различной формой частиц в первой и второй структурах. Так, например, первый сверхпоглощающий материал может содержать главным образом более грубый (крупный) материал и иметь более крупный средний размер частиц, а нижний сверхпоглощающий материал может содержать главным образом более мелкий материал и иметь частицы с меньшим средним размером.

Использование более крупных частиц в первом сверхпоглощающем материале способствует повышению проницаемости первого сверхпоглотителя. Более мелкие частицы имеют большее отношение поверхности к объему, чем более крупные частицы, поэтому они обладают более быстрым поглощением по сравнению с более крупными частицами, в том случае, если отсутствует блокирование геля. Использование более мелкого поглощающего материала в нижней структуре также уменьшает риск попадания частиц такого материала на кожу носителя, а также уменьшает риск образования "апельсиновой корки", которая может быть вызвана проникновением грубых частиц сверхпоглощающего материала через непроницаемый задний слой.

Размер частиц сверхпоглощающего материала выражают размером частиц средней массы. Соответствующее измерение производят при проведении описанного ниже испытания на сите. Обычно этот размер превышает 50 мкм и даже 100 мкм, но лежит ниже 850 мкм и даже ниже 600 мкм. Когда первый и второй сверхпоглощающие материалы имеют различные размеры частиц средней массы, то первый сверхпоглощающий материал первой структуры имеет размер частиц преимущественно более 300 мкм (50 меш), предпочтительней в диапазоне от 400 до 850 мкм (от 20 до 40 меш), а еще лучше в диапазоне от 500 до 850 мкм (от 20 до 30 меш). Более мелкий второй сверхпоглощающий материал имеет размер частиц средней массы менее 300 мкм (50 меш), но свыше 50 мкм (325 меш), а преимущественно в диапазоне от 100 до 250 мкм (от 60 до 140 меш), а еще лучше в диапазоне от 150 до 250 мкм (от 60 до 100 меш).

Альтернативой использованию сверхпоглощающих материалов с различными размерами частиц для обеспечения требуемого различия в кинетике поглощения между ними является использование различных химических типов сверхпоглощающего материала, имеющих присущие им различные скорости поглощения. Сверхпоглощающими материалами могут быть различные химические композиции, например сшитая, частично нейтрализованная полиакриловая кислота или сверхпоглощающий материал на базе крахмала. Альтернативно, различие может быть обеспечено за счет их процесса производства, например за счет процесса "с разломом геля" или за счет полимеризации инверсной суспензии (или гранул).

Другим путем, при помощи которого можно создать химическое различие сверхпоглощающих материалов, является их сшивание различными сшивающими веществами или одним сшивающим веществом в различных объемах, или же таким образом, что один из сверхпоглощающих материалов является сшитым по поверхности, или же оба сверхпоглощающих материала являются сшитыми по поверхности в различной степени.

Свойства поглощающей вставки
Поглощающая вставка в соответствии с настоящим изобретением имеет среднюю теоретическую основную (удельную) емкость, составляющую по меньшей мере 0,7 мл см^-2 преимущественно по меньшей мере 8 мл см^-2, а обычно до 1 или 1,2 мл см^-2, и даже больше.

Средняя теоретическая основная емкость вычисляется суммированием основных емкостей индивидуальных компонентов для получения теоретической основной емкости вставки с последующим усреднением. Основная емкость именуется теоретической, так как при ее вычислении требуется разрыв полной емкости на индивидуальные емкости, а также потому, что измерение производится в отсутствии любой приложенной нагрузки (а при естественном применении вставка работает при приложении нагрузки).

При вычислении средней теоретической основной емкости основная емкость сверхпоглощающего материала вычисляется в виде емкости "чайного пакетика". Емкость "чайного пакетика" определяется при помощи испытания удерживания чайного пакетика, описанного далее.

При вычислении средней теоретической основной емкости абсорбционная емкость каждого из волокнистых материалов измеряется при помощи описанного ниже испытания на X, Y-способность поглощения. При проведении этого испытания воздушный фетр (взбитая бумажная масса) обычно поглощает около 4 г синтетической мочи на 1 г сухих волокон, а химически сшитая целлюлоза, подобная описанной, например, в патенте США 4, 898, 642, типично поглощает около 6 г синтетической мочи на 1 г сухих волокон при давлении 20 г см^-2.

Поглощающая вставка в соответствии с настоящим изобретением может быть сделана относительно малой и тонкой, но все еще имеющей высокую абсорбционную способность.

Высота пакета или калибра вставки в соответствии с настоящим изобретением, установленная при проведении описанного ниже испытания высоты пакета при давлении 200 г см^-2 (если не указано другое), не превышает 9 мм, а преимущественно не превышает приблизительно 7, 5 мм и может быть 5 мм и даже меньше.

Поглощающая вставка в соответствии с настоящим изобретением преимущественно имеет скорость поступления выделений по меньшей мере 1,5 мл с^-1 при 50% ее теоретической основной емкости. Так как поглощающая вставка в соответствии с настоящим изобретением может содержать различные количества сверхпоглощающих материалов в различных областях и может содержать различные сверхпоглощающие материалы, имеющие различные кинетики поглощения, то профиль заполнения жидкостью вставки может изменяться от точки к точке как в XY-плоскости, так и в Z-направлении, а также изменяется в процессе заполнения (получения). Поэтому представляется более реалистичным измерение скорости поступления (выделений) при 50% полной теоретической емкости (а не в условиях полного использования или не использования емкости). Это позволяет выразить характеристики использования вставки при помощи измерения скорости поступления выделений.

Скорость поступления измеряют при проведении описанного далее испытания на скорость поступления. Испытание на скорость поступления имитирует ввод мочи в поглощающее изделие. При испытании измеряется скорость, с которой структура поглощает определенное количество синтетической мочи.

В дополнение к хорошим свойствам поступления жидкости поглощающая вставка в соответствии с настоящим изобретением имеет хорошие параметры поглощения жидкости. Поглощающая вставка преимущественно имеет скорость поглощения жидкости по меньшей мере 0,05 г мочи в 1 с на 1 г сухого материала (гг^-1 с^-1), а преимущественно более 0,06 гг^-1 с^-1. Эта скорость может составлять даже 0,1 гг^-1 с^-1 или более. Поглощение жидкости характеризует эффективность поглощения и последующего радиального распределения жидкости структурой поглощающей вставки. Соответствующая величина X₅₀/t₉₀ определяется при проведении описанного ниже испытания на X,Y-способность поглощения.

Дополнительным следствием хороших характеристик обработки и поглощения жидкости поглощающей вставкой в соответствии с изобретением являются свойства ее хорошего повторного смачивания. Поглощающая вставка в соответствии с настоящим изобретением имеет значение повторного смачивания, не превышающее 0,6 г синтетической мочи, преимущественно не более 0,3 г, а еще лучше не более 0,2 г. Низкая величина повторного смачивания означает высокое (или эффективное) удерживание мочи поглощающей вставкой или поглощающим изделием, в котором используется вставка. Высокое значение повторного смачивания означает плохое удерживание мочи, которое может приводить к накоплению мочи на поверхности вставки или изделия, что вызывает смачивание одежды пользователя или его тела. Повторное смачивание определяют при помощи описанного ниже испытания на повторное смачивание.

Изготовление поглощающей вставки
Поглощающая вставка в соответствии с настоящим изобретением может быть изготовлена путем воздушной или мокрой укладки соответствующих материалов (волокон или сверхпоглотителей) в определенной последовательности известным образом или путем соединения заранее отформованных слоев, например, сверхпоглощающих материалов, как это описано ранее, или путем любой соответствующей комбинации этих методов. Например, в патентах Великобритании GB-A-2,191,793 и GB-A-2,191,515 описаны способы воздушной укладки волокнистых материалов с использованием ротационной барабанной системы, а в патентах GB-A-2,175, 024 и EP-A-ЗЗО, 675 описан ввод сверхпоглощающего материала в поглощающие структуры. Могут быть использованы комбинированные процессы, в соответствии с которыми некоторые компоненты образуют воздушной укладкой, а другие вводят в виде предварительно отформованных слоев.

В поглощающую вставку могут быть введены, как это упоминалось ранее дополнительные слои, например, может быть введен слой ткани. Например, слой ткани может служить оболочкой первого сверхпоглощающего материала и/или второго сверхпоглощающего материала. Слой ткани может быть включен, например, в верхний слой нижней структуры, образованной вторыми волокнами, или может служить оболочкой таких волокон.

Поглощающие изделия
В соответствии с дальнейшим аспектом настоящего изобретения поглощающее изделие содержит:
проницаемый для жидкости верхний слой (лист),
непроницаемый для жидкости задний слой (лист) и
поглощающую вставку, соответствующую описанному выше, расположенную между верхним слоем и задним слоем и имеющую первую структуру, направленную в сторону верхнего слоя (листа), и вторую структуру, направленную к заднему слою (листу).

Изделием может быть, например, санитарная салфетка, однако преимущественно изделие представляет собой средство сбора мочи при ее недержании, тренировочные (спортивные) брюки или разовую пеленку. Изделие может быть изготовлено обычным образом.

Например, задний слой может быть прикреплен к поглощающей вставке средствами крепления. Такие средства могут быть однородным непрерывным слоем клея, фигурным слоем клея или сеткой из отдельных линий клея, спиралями или пятнами (точками) клея. Удовлетворительные для данного применения клеи изготавливаются фирмой Фуллер из Сент-Пола, штат Миннесота (США) и имеют маркировку HL-1258. Клей преимущественно содержит открытую сеть клеевых волокон, как это описано в патенте США 4, 573,986 "Разовая одежда для сбора отходов" от 4 марта 1986 г. на имя Минетола и др., а предпочтительно содержит множество линий клеевых волокон, свернутых в спираль, что показано в устройстве и способах, раскрытых в патентах США 3,911,173 от 7 октября 1975 г. на имя Шпрага; 4, 785, 996 от 22 ноября 1978 г. на имя Зикера и др.; и 4, 842, 666 от 27 июня 1989 г. на имя Уереница. Альтернативно, средства соединения могут содержать элементы крепления при помощи нагрева, приложения давления, использования ультразвука, они могут быть динамическими механическими элементами крепления или любыми другими средствами крепления или комбинацией таких средств крепления, которые известны в данной области техники.

Задний слой главным образом является непроницаемым для жидкостей (например, мочи) и преимущественно изготавливается из тонкой пластиковой пленки, хотя также могут быть использованы и другие непроницаемые для жидкости материалы. Задний слой предотвращает смачивание экссудатами, которые поглощены вставкой и содержатся в ней, изделий, с которыми контактируют поглощающие изделия, таких как простыни и нижнее белье. Задний слой может содержать тканый или нетканый материал, полимерные пленки, такие как термопластичные пленки полиэтилена или полипропилена, или композитные материалы, такие как нетканый материал с пленочным покрытием. Преимущественно, задний слой представляет собой термопластичную пленку, имеющую толщину от приблизительно 0,012 мм (0,5 мил) до приблизительно 0,051 мм (2,0 миль). Особенно предпочтительным материалом для изготовления заднего слоя является пленка типа RR8220, полученная экструзией с раздувом, и литая пленка типа RR5475, которые изготавливаются фирмой Тредегар Индастриз Инк в Терр От, штат Индиана (США). Задний слой преимущественно закрепляют тиснением и/или он имеет матовую поверхность, чтобы иметь похожий на одежду внешний вид. Кроме того, задний слой может быть проницаемым для паров, идущих от поглощающей вставки, но одновременно непроницаемым для экссудатов.

Верхний слой расположен смежно с поверхностью тела поглощающей вставки и преимущественно соединен с ней и с задним слоем при помощи таких средств крепления, которые хорошо известны в данной области. Используемый здесь термин "соединен" включает в себя такие конфигурации, в которых элемент непосредственно закреплен на другом элементе, и такие конфигурации, в которых элемент закреплен на другом элементе при помощи промежуточного элемента (элементов). В соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения изделие представляет собой пеленку, в которой верхний и нижний слои непосредственно соединены друг с другом по кромке пеленки, а в других местах непосредственно соединены с поглощающей вставкой.

Верхний слой является упругим, мягким на ощупь и не раздражающим кожу носителя. Кроме того, верхний слой является проницаемым для жидкости и позволяет жидкостям (например, моче) свободно проникать в его толщину. Подходящий для применения верхний слой может быть изготовлен из натуральных или синтетических волокон. Преимущественно, верхний слой изготовлен из гидрофобного материала, чтобы изолировать кожу носителя от жидкостей, содержащихся в поглощающей вставке. Существует целый ряд способов, которые могут быть использованы для изготовления верхнего слоя. Например, верхний слой может представлять собой нетканную сетку волокон, которые соединены прядением, гидропереплетением, получены в виде карда, получены выдуванием из расплава, получены из мокрого слоя или получены при помощи комбинации этих и других способов. Преимущественно, верхний слой получают в виде карда с термосоединением при помощи хорошо известных специалистам средств. Преимущественно, верхний слой содержит сетку полипропиленовых волокон штапельной длины, такую как Sawabond (торговая марка), изготавливаемую фирмой Сандлер в Шварценбахе, Германия.

Поглощающее изделие, содержащее поглощающую вставку в соответствии с настоящим изобретением, имеет главным образом такую же толщину, что и толщина поглощающей вставки, и обычно не превышает более чем на 10% толщину вставки. Поглощающее изделие может быть изготовлено и большей толщины, например, введением дополнительных поглощающих волокон, например, ткани или другого материала, на одной или на двух сторонах вставки, однако при осторожном выборе такого материала, чтобы он не ухудшил параметры вставки.

Особым преимуществом в соответствии с настоящим изобретением является то, что пеленка или другое изделие может быть тонкой и компактной, но одновременно имеющей хорошие свойства поглощения. Тонкая компактная структура удобна для использования и благоприятна для производства и упаковки.

Если обратиться к показанным на фиг. 1а-1с размерам, то типичная пеленка для ребенка с весом в диапазоне 9-18 кг имеет ширину с около 7,6 см, ширину d около 10,2 см, длину e около 25,5 см и длину f около 40 см.

Несмотря на то, что различные слои поглощающей вставки могут иметь одинаковую ширину, зачастую более удобно, чтобы верхняя структура закрывала только те части структуры хранения, которые могут получать наибольшую первоначальную нагрузку (поток) мочи, менструальной жидкости или других выделений тела. Поэтому верхняя структура может присутствовать в лицевой части на половине или двух третях пеленки.

Дополнительные варианты осуществления изобретения
Несмотря на то, что очень ценным является использование сверхпоглощающих вставок или изделий, в которых первый сверхпоглощающий материал имеет определенные выше величины ПГС, к другим полезным поглощающим вставкам относятся такие вставки, которые включают в себя идущие последовательно сверху:
верхнюю структуру, содержащую слой получения, причем верхняя структура содержит также первый сверхпоглощающий материал (обычно в виде отдельного слоя, лежащего ниже слоя получения), имеющий главным образом не уменьшающуюся скорость динамического набухания, и нижнюю структуру, содержащую второй капиллярный материал и второй сверхпоглощающий материал, имеющий скорость динамического набухания по меньшей мере 0,2 г/г/с и коэффициент поглощения под давлением 50 г/см² по меньшей мере 15 г/г, а преимущественно 20 г/г, причем скорость динамического набухания второго сверхпоглощающего материала по меньшей мере в 1,5 раза превышает скорость динамического набухания первого сверхпоглощающего материала.

Верхняя структура может содержать верхний слой получения, который может быть волокнистым, вспененным или другим пористым или капиллярным материалом, однако преимущественно он является первым волокнистым материалом, соответствующим описанному выше. Преимущественно, он имеет влажную сжимаемость, соответствующую указанной ранее.

Второй капиллярный материал может быть вспененным или другим пористым или капиллярным материалом, однако преимущественно он является вторым волокнистым материалом. Преимущественно, первая структура содержит расположенные последовательно верхний слой получения, имеющий определенные влажную сжимаемость и емкость cтекания капли, образованный первым материалом, и слой, содержащий первый сверхпоглощающий материал, а нижняя структура содержит расположенные последовательно верхний слой второго волокнистого, вспененного или другого капиллярного материала и нижний слой, содержащий второй сверхпоглощающий материал. Общая конструкция и свойства слоев, за исключением определенных сверхпоглощающих материалов, могут соответствовать описанным ранее.

Даже в том случае, когда первый сверхпоглощающий материал имеет относительно низкую ПГС, эта конструкция позволяет получить благоприятные результаты по причине различия скоростей поглощения первого и второго сверхпоглотителей в сочетании с главным образом не снижающейся скоростью динамического набухания первого сверхпоглотителя.

Методы проведения испытаний
Все испытания проводятся при температуре 23 ± 2^oC и при относительной влажности 50 ± 10%.

Специфическая синтетическая моча, используемая при проведении испытаний, известна как Jayco Syn Urine и поставляется фармацевтической фирмой Джейко из Кэмп Хилл, штат Пенсильвания, США. Синтетическая моча имеет следующий состав: 2,0 г/л KCl; 2,0 г/л Na₂SO₄; 0,85 г/л NH₄H₂PO₄; 0,15 г/л (NH₄)₂H₂PO₄; 0,19 г/л CaCl₂; и 0,23 г/л MgCl₂. Все эти химикаты имеют чистоту реактивов. Синтетическая моча имеет pH в диапазоне от 6,0 до 6,4.

Приготовление образцовых прокладок для испытаний влажной сжимаемости и емкости cтекания капли
Образцовые прокладки изготавливают при помощи описанной ниже или эквивалентной машины для изготовления прокладок, которая позволяет получить полный и однородный слой бумажной массы.

Отвешиваются четыре 30 г порции сухой бумажной пыли (или другого эквивалентного материала, например химически сшитой целлюлозы). Отрезается кусок 36,8 см х 36,8 см ткани, которая имеет достаточную пористость для того, чтобы пропускать воздух, но задерживать бумажную пыль, и расстилается равномерно на формовочном сите (22) машины (21) для изготовления фетра с воздушной укладкой, показанной на фиг. 2 и 3. Ткань (не показана) полностью покрывает формовочное сито и загибается по ее сторонам для удержания бумажной пыли. Ткань будет образовывать основание прокладки.

Включаются вакуум (23), мотор камеры (24) и сжатый воздух. Одна 30 г порция бумажной пыли добавляется в камеру образца (25) машины небольшими количествами через питатель (26), так чтобы не происходило забивание лезвий (27) машины. В камере создана сильная циркуляция сжатого воздуха, что способствует разделению волокон и их проходу через цилиндр (28) из плексигласа и призматическую колонну (29) на формовочное сито (22).

Вакуум (23) отключается, формовочное сито (22) извлекается из машины (21), поворачивается на четверть оборота по часовой стрелки, вновь устанавливается в машину. В камеру (25) машины вводится другая 30 г порция бумажной пыли и описанный процесс повторяется. Добавка бумажной пыли производится до тех пор, пока все четыре порции не будут перенесены на формовочное сито. После этого из машины извлекается формовочное сито с образованными на нем прокладками, а затем прокладка осторожно переносится с сита на картонную деталь или аналогичную гладкую плоскую поверхность.

Сверху прокладки добавляют второй слой ткани, а над ним помещают второй кусок картона. Сверху прокладки приблизительно на 120 с или более помещают стальной груз 16, 3 кг, имеющий размеры около 35,6 см х 35,6 см х 2,5 см. После этого груз снимают и прокладку сжимают приложением силы около 4.500 кг на большом прессе Карвера для улучшения целостности прокладки. Затем прокладку снимают с пресса и подрезают на бумагорезальной машине под размер 30,5 см х 30,5 см, а затем обрезают под размер, который необходим для проведения определенного испытания, в котором используется эта прокладка.

Использование машины для изготовления образцовых прокладок не носит ограничительного характера. Может быть использован любой подходящий способ изготовления прокладок, при условии, что получают полные и однородные слои бумажной массы, которые затем прессуются в указанных выше условиях для получения прокладок главным образом с одинаковыми плотностью и основным весом.

Испытание влажной сжимаемости
Это испытание предназначено для измерения объема прокладки волокнистого материала во влажном состоянии при переменных условиях нагружения. Задачей измерения является измерение сопротивления волокнистого материала воздействию нагрузки путем измерения объема, поддерживаемого (сохраняемого) под этой нагрузкой.

Испытательная прокладка из бумажной массы изготавливается так, как это описано ранее. Удаляется ткань с поверхности прокладки. После этого прокладка уплотняется воздействием нагрузки 3,6 кг см^-2 для повышения целостности с использованием лабораторного пресса Карвера. Измеряется толщина прокладки и вычисляется плотность ее волокна как частное от деления веса прокладки на произведение толщины прокладки на площадь ее поперечного сечения.

Сухой вес прокладки умножается на 10 и это представляет собой искомый вес во влажном состоянии при нагружении. Сухая прокладка переносится на весы с верхним нагружением с ценой деления 0,01 г. После этого на прокладку сверху осторожно начинают лить синтетическую мочу до тех пор, пока не будет достигнут искомый вес, замеряемый на весах. Влажная прокладка осторожно переносится на поверхности испытательного устройства "Buckeye" для испытания на сжатие и на прокладку осторожно опускают вес, имеющий площадь, главным образом соответствующую площади поперечного сечения прокладки (около 10,2 см х 10,2 см), соответствующий давлению 77 г см^-2. Прокладка выдерживается в течение 60 с для достижения ее равновесного состояния под нагрузкой, а затем с использованием калибров регистрируется толщина сжатой прокладки.

Влажная сжимаемость, выраженная в объеме пор (пустот) на 1 г сухой бумажной пыли, вычисляется следующим образом:
Объем пор (см³) = Полному объему. Объем волокон = (толщина прокладки под нагрузкой (см)•площадь прокладки (см²)) - (вес сухой прокладки (г)/ плотность волокна (г см^-3).

Влажная сжимаемость = объем пор на 1 г = [(толщина прокладки под нагрузкой (см)•площадь прокладки (см²)) - (вес сухой прокладки (г)/ плотность волокна (г см^-2)]/вес сухой прокладки (г).

В полученном выражении плотность волокна вычисляют из начального веса прокладки и по результатам измерения толщины (без нагружения).

Испытание на емкость стекания капли
Приготовленная описанным образом образцовая прокладка подрезается на бумагорезальной машине под размер 7,5 см х 7,5 см. Прокладка взвешивается и помещается на широкое сито с большим размером ячейки, которое в свою очередь устанавливается на капельную тарелку. После этого устройство целиком помещают на весы с верхним нагружением.

Затем со скоростью 5 ± 0,25 мл/с вводится по центру образцовой прокладки синтетическая моча при помощи насоса (модель 7520-00), поставляемого фирмой Кол-Пармер Инструментс, Чикаго, США. Регистрируется время, по истечении которого прокладка выделяет первую каплю синтетической мочи с ее основания в капельную тарелку. После этого насос немедленно останавливают. Зарегистрированное время и скорость нагнетания мочи затем используют для вычисления объема (мл) синтетической мочи, поглощенной образцом до достижения его насыщения, то есть до момента, когда из образца начало капать. (Весы могут быть использованы для проверки этой периодичности, за счет чего минимизируется любая вариация подачи синтетической мочи насосом). Полученная величина именуется емкостью стекания капли и вычисляется в соответствии с выражением:
Моча, удерживаемая образцовой прокладкой при насыщении (мл)/сухой вес образца (т).

Испытания динамической скорости набухания
0,358 г с точностью 0,001 г сухого сверхпоглощающего материала помещаются в стандартную пробирку с внешним диаметром 16 мм, высотой 125 мм и толщиной стенок 0,8 мм, установленную вертикально, например, в штативе для пробирок. (При этом испытании должны использоваться только не использовавшиеся ранее пробирки, которые после использования должны выбрасываться).

10 мл синтетической мочи Джейко добавляют в пробирку при помощи автоматической пипетки со скоростью около 5 мл/с. По мере добавления синтетической мочи сверхпоглощающий материал начинает набухать с образованием фронта, который движется вверх в пробирке. Высота фронта регистрируется в функции времени либо вручную, либо с использованием анализатора изображения после видеозаписи. После этого высота фронта преобразуется в мгновенную X-нагрузку, X (t)- нагрузку синтетической мочи на 1 г сухого сверхпоглощающего материала, где X (t)= h(t) х 28)/H, где h(t) - подъем набухшего сверхпоглощающего материала в пробирке за время t, а H - полная высота синтетической мочи в пробирке, которая соответствует полной X-нагрузке 28 (10 г синтетической мочи, поглощенной 0,358 г сверхпоглотителя, дают X-нагрузку, равную 28); X-нагрузка представляет собой вес в граммах синтетической мочи, который может поглотить 1 г сухого сверхпоглощающего материала.

После этого строят кривую X-нагрузку во времени. Предполагается, что равновесная поглощающая способность подвергаемого испытанию сверхпоглощающего материала превышает 28 гг^-1.

Отношение X(t)-нагрузки ко времени t, когда производится измерение, именуется "Функцией скорости набухания" (SR) и представляет собой среднюю скорость набухания при достижении X(t), то есть SR=X(t)/t.

"Динамическая скорость набухания" (DSR) является значением функции скорости набухания, когда X(t) равна 28 гг^-1, то есть DSR=28 гг^-1/t₂₅, где t₂₈ равняется времени достижения X(t) = 28 гг^-1.

Если отсутствует блокирование геля по фронту сверхпоглощающего материала, то материал можно считать относительно проницаемым и график X(t) во времени будет представлять собой в основном горизонтальную линию. Это означает, что функция SR (t) в основном постоянна.

Альтернативно, в некоторых материалах проницаемость возрастает при набухании, причем в таком случае функция SR (t) возрастает с возрастанием времени, что также показывает отсутствие блокировки геля. Однако при блокировке геля проницаемость при набухании падает, тогда SR (t) с течением времени падает.

В контексте этого применения сверхпоглощающего материала можно сказать, что он имеет главным образом не падающую скорость динамического набухания, если функция скорости набухания не уменьшается главным образом между двумя временными точками t₁₄ (где t₁₄ соответствует набуханию сверхпоглощающего материала на 50%, то есть когда X(t) = 14 гг^-1) и t₂₈, которое определено выше. Это означает, что относительная девиация [SR(t₁₄) - SR (t₂₈)] / SR (t₂₈) скоростей набухания при t₁₄ и t₂₈ составляет менее 50%, преимущественно менее 25%, еще лучше менее 10%, а еще лучше менее или равно 0%.

Испытание поглощения под нагрузкой
При этом испытании измеряется абсорбционная способность сверхпоглощающего материала при приложении внешнего давления 20 г см², при одноосевом набухании сверхпоглощающего материала под таким давлением.

Керамическая пластина фильтра, имеющая диаметр 120 мм и нулевую пористость (керамический фильтр Дюран фирмы Шотт) помещается в чашку Петри, имеющую диаметр 150 мм и высоту 30 мм. В чашку Петри добавляется 0,9% по весу раствора хлористого натрия в дистиллированной воде, так чтобы была покрыта пластина фильтра. Круглая фильтровальная бумага диаметром 125 мм (типа Шварцбанд 589 фирмы Шлейшер и Шуль) помещается на пластину фильтра и полностью смачивается раствором хлористого натрия.

Цилиндр из плексигласа с внутренним диаметром 60 мм ± 0,1 мм и высотой 50 мм прижимается своим дном к сетке фильтрующего сита, имеющей отверстия размерами 36 мкм (400 меш). 0,9000 г ± 0,0005 г сверхпоглощающего материала осторожно рассеиваются на фильтрующее сито чистого и сухого цилиндра из плексигласа, описанного выше. Необходимо получить однородное распределение сверхпоглощающего материала по ячейкам.

Берут покровную пластину (крышку), имеющую внешний диаметр 59 мм ± 0,1 мм, внутренний диаметр 51 мм и высоту 25 мм, соединенную с грузом, имеющим диаметр 50 мм и высоту 34 мм и полный вес 565 г, который соответствует давлению 20 г см^-2. Крышку с грузом помещают в цилиндр и цилиндр целиком взвешивают на весах с ценой деления 0,01 г. После этого укомплектованный цилиндр помещают на влажную фильтровальную бумагу в чашке Петри и оставляют для поглощения на 1 ч. После этого цилиндр снимают с фильтровальной бумаги и вновь взвешивают.

Между измерениями цилиндр и пластина фильтра должны тщательно очищаться, а раствор хлористого натрия и фильтровальная бумага должны обновляться после каждого измерения.

Поглощение под давлением (ААР) вычисляется следующим образом:
ААР = [(вес цилиндра после поглощения) - (вес сухого цилиндра)] / (начальный вес сверхпоглощающего материала).

При измерении указанного параметра под давлением 50 г/см² груз должен быть соответствующим образом увеличен.

Испытание характеристик под давлением (ХПД)
При проведении испытаний ХПД определяют следующие параметры AGM, который помещен в устройство поршень/цилиндр под давлением:
1. Максимальная скорость поглощения/транспортирования (г/см²/с^0,5).

2. Емкость в определенные моменты времени (г/г).

Задачей испытания является определение воздействия давления при эксплуатации на поглощающую способность и транспортирование жидкости слоем AGM, когда AGM использован в пеленке в высоких концентрациях.

Испытательной жидкостью при проведении испытания ХПД является синтетическая моча Джейко. Эта жидкость поглощается AGM в условиях абсорбционной способности (способности к поглощению) при близком к нулю гидростатическом давлении.

Устройство поршень/цилиндр использовано для бокового удержания AGM и для приложения определенного статического давления. Дно цилиндра помещают напротив сита с размером ячеек N 400 меш, предназначенного для удержания сухого/набухшего AGM и для осуществления поглощения в z-направлении транспортирования мочи. Для измерения поглощения мочи во времени используется сорбционная установка, подключенная к компьютеру.

Используемое при проведении этого испытания устройство поршень/цилиндр содержит цилиндр, изготовленный из прозрачного прутка лексана (или из эквивалентного материала), имеющий внутренний диаметр 6,00 см, толщину стенки около 5 мм и высоту около 5 см. Дно цилиндра покрыто сеткой из нержавеющей стали с размером ячеек N 400 меш, которая перед установкой на место предварительно растянута по двум осям. Поршень состоит из тефлоновой "чашки" и груза из нержавеющей стали. Тефлоновая чашка имеет такие размеры, что плотно, с малым зазором, входит в цилиндр. Цилиндрический груз из нержавеющей стали плотно (с натягом) входит в чашку, причем груз имеет сверху ручку. Суммарный вес тефлоновой чашки с грузом из нержавеющей стали равен 1390 гм, что соответствует давлению 0,70 фунта на 1 дюйм² на площади 28,27 см².

Компоненты этого устройства выбраны таким образом, что устанавливается расход (скорость потока) синтетической мочи через устройство при гидростатическом напоре 10 см, составляющий по меньшей мере 0,01 гм/см²/с, причем расход нормализован площадью спеченного (из фритты) диска устройства. Особенно важными факторами, которые влияют на проницаемость системы, являются проницаемость спеченного диска, внутренний диаметр стеклянной трубки и характеристики стопорных клапанов.

Резервуар устройства устанавливают на аналитических весах с точностью 0,01 гм, с уходом менее 0,1 гм/ч. Преимущественно используют более точные весы. Весы предварительно подключают к компьютеру с программным обеспечением, которое (1) позволяет контролировать изменения веса в заранее установленных временных интервалах с момента начала испытания ХПД и (2) позволяет произвести автоматическое включение при изменении веса на 0,01-0,05 гм, в зависимости от чувствительности весов. Погружная трубка, входящая в резервуар, не должна контактировать ни с дном резервуара, ни с его крышкой. Объем жидкости в резервуаре должен быть достаточным, таким образом, что по меньшей мере 40 мл жидкости могут быть отобраны из резервуара в ходе эксперимента без всасывания воздуха. Уровень жидкости в резервуаре в момент начала эксперимента должен располагаться на - 2 мм ниже верхней поверхности спеченного диска. Это может быть подтверждено помещением небольшой капли жидкости на диске и гравиметрическим контролем ее повторного падения в резервуар. Этот уровень не должен значительно изменяться, когда устройство поршень/цилиндр устанавливается на фритту. Резервуар должен иметь относительно большой диаметр (например, около 14 см), так, чтобы отвод около 40 мл жидкости приводил только к незначительным изменениям высоты жидкости (например, менее 3 мм).

Синтетическую мочу Джейко готовят растворением в дистиллированной воде смеси 2,0 г/л KCl; 2,0 г/л Na₂SO₄; 0,85 г/л NH₄H₂PO₄; 0,15 г/л (NH₄)₂H₂PO₄; 0,19 г/л CaCl₂; и 0,23 г/л MgCl₂. Используют 1 л дистиллированной воды. Солевая смесь может быть закуплена на фирме Эндовейшн, Ридинг, Па (каталожный N JA-00131-000-01).

Перед проведением измерений устройство заполняется синтетической мочой. Спеченный диск предварительно промывают мочой, так что он наполнен свежим раствором. С нижней поверхности фритты и из всех трубок, которые подключены между фриттой и резервуаром, по мере возможности удаляют воздушные пузырьки. Осуществляют следующие процедуры последовательным включением трехпутевых клапанов.

1. Удаляют избыток жидкости (например, сливают) из спеченной воронки.

2. Устанавливают необходимое значение высоты/веса раствора в резервуаре.

3. Устанавливают фритту на необходимой высоте относительно цилиндра.

4. Закрывают крышкой воронку.

5. Уравновешивают резервуар и фритту соответствующим открыванием клапана.

6. Закрывают все клапаны.

7. Трехпутевой клапан (кран), соединяющий спеченную воронку с дренажем, устанавливают в такое положение, что воронка открыта в дренажную трубу.

8. Уравновешивают систему в таком положении в течение 5 мин.

9. Возвращают трехпутевой клапан в его закрытое положение.

При помощи операций 7-9 временно "осушают" поверхности фритты прикладыванием к ней небольшого гидростатического отсоса. Обычно при осуществлении такой процедуры из системы отсасывается около 0,2 гм жидкости. Эта процедура предотвращает преждевременное поглощение, когда поршень/цилиндр устанавливают на фритту. Количество жидкости, которое отводится от фритты при такой процедуре (именуемое корректировкой веса фритты), измеряется при проведении эксперимента ХПД (см. ниже) в течение периода времени 15 мин без устройства поршень/цилиндр. Следует указать, что отведенная от фритты при осуществлении этой процедуры жидкость быстро повторно поглощается фриттой при начале эксперимента. Поэтому необходимо вычесть этот вес корректировки фритты из весов жидкости, удаленной из резервуара во время испытания ХПД (см. ниже).

В цилиндр добавляют 0,9 гм AGM (что соответствует основному (удельному) весу 0,032 гм/см²), который равномерно распределяют по поверхности сита легким встряхиванием и/или отводом цилиндра. Для большинства видов AGM содержание влаги обычно составляет менее 5%. Для таких видов AGM добавленный вес AGM может быть определен на базисе мокрого веса (таким, который он есть). Для видов AGM, которые имеют содержание влаги более приблизительно 5%, добавленный вес AGM должен быть скорректирован на влагу (то есть добавленный AGM должен быть 0,9 гм на основании сухого веса). Следует следить за тем, чтобы AGM не прилипал к стенкам цилиндра. Тефлоновая вставка вводится со скольжением в цилиндр и располагается сверху AGM. Тефлоновую вставку следует осторожно повернуть для способствования равномерному распределению AGM. Поршень/цилиндр устанавливают на фритту сверху, в тефлоновую вставку вводят соответствующий груз, изготовленный из нержавеющей стали, и закрывают воронку. После проверки стабильности показаний весов начинают эксперимент открыванием клапанов между фриттой и резервуаром. При автоматическом начале испытания сбор данных начинается сразу, как только фритта начинает повторно поглощать жидкость. Данные регистрируют в течение промежутка времени, составляющего по меньшей мере 60 мин. Съем показаний должен быть более частым в начале эксперимента (например, от 0 до 10 мин), когда жидкость поглощается быстро. Регистрация показаний по истечении 60 мин хотя и не требуется, но часто позволяет открыть интересные явления по мере приближения AGM к равновесному состоянию. Содержание влаги в AGM определяют отдельно с использованием стандартного метода P&G (потери веса по истечении 3 ч при 105^oC. Все величины емкостей гм/гм относят к сухому весу AGM.

Емкость ХПД измеряют в гм/гм. Емкость ХПД в любой момент времени может быть определена в соответствии с выражением:
Емкость ХПД (t)= [W_r(t=0)-W_r(t)- W_fc]/ {W_{АGM; сухойвес}},
где t - время с начала эксперимента; W_r (t=0) - вес в граммах резервуара до начала эксперимента; W_r (t) - вес в граммах резервуара в момент времени t; W_fc - вес корректировки фритты в граммах (измеренный отдельно); W_{AGM;сухойвес}- сухой вес в граммах AGM. Емкость ХПД измеряют в моменты времени 5, 10, 30 и 60 мин после начала эксперимента.

Скорость поглощения/транспортирования ХПД измеряют в гм/см²с^0,5. Эта скорость в любой момент времени может быть определена в соответствии с выражением:
Скорость поглощения/транспортирования ХПД (t) = (1/A_c) •[W_r (t)-W_r(t+dt)]/(t+dt)^0,5 - t^0,5),
где t - время с начала эксперимента; W_r (t) - вес в граммах резервуара в момент времени t; W_r (t+dt) - вес в граммах резервуара в момент времени (t+dt); A_c - площадь под цилиндром, см². Если произвести графическое определение, то скорость поглощения ХПД является тангенсом кривой поглощения, когда по оси y отложена скорость поглощения жидкости в гм/см², а по оси x - квадратный корень времени, причем время измерено в секундах. Как при определении аналитически (в цифровом виде), так и при определении графически скорость, поглощения для любого момента времени определяют после "сглаживания" (усреднения) выходных данных.

Скорость поглощения/транспортирования ХПД вначале имеет значение, близкое к наибольшему, остается постоянной в течение значительного времени поглощения, а затем по мере приближения к максимальной емкости уменьшается. Берут отсчет только "максимальной скорости поглощения/транспортирования ХПД". Эта максимальная скорость обычно бывает на ранней стадии процесса поглощения. Однако для некоторых AGM может наблюдаться некоторая задержка, связанная с медленным смачиванием сухих частиц, или же начальная скорость может нарастать очень быстро в результате очень быстрого смачивания сухих частиц. Для того, чтобы минимизировать влияние этих явлений и добиться того, чтобы зарегистрированная максимальная скорость ХПД отражала транспортирование жидкости через достаточно толстый слой набухшего AGM, при определении максимальной скорости принимаются в расчет только те значения скорости поглощения/транспортирования, которые получены после поглощения, равного приблизительно 0,14 г/см² (что соответствует 4 г жидкости).

Испытание на сите
Распределение частиц сверхпоглощающего материала по размерам определяется помещением пробы известного веса на механический вибратор Retsch с набором качающихся сит и встряхиванием ее в течение определенного периода времени в определенных условиях. Затем взвешивают фракции пробы, задержанные на каждом сите, и осадок на донном подносе, и вычисляют их процент относительно исходного веса пробы.

Вначале в чашке для проб, закрытой крышкой, взвешивают пробу 100 г ± 0,5 г сухого сверхпоглощающего полимерного материала.

Устанавливают стопкой четыре следующих сита в направлении снизу вверх: донный поднос из нержавеющей стали, сита N 325, N 100, N 50 и N 20. Номера соответствуют серии сит США в соответствии с ASTM-E-11-61. Затем проба переносится на самое верхнее сито из серии сит и порошок равномерно распределяется по поверхности этого сита. На сито N 20 помещается крышка из нержавеющей стали.

Затем устанавливают стопку сит на испытательный вибратор Retsch типа Виботроникс VE1, снабженный таймером. Необходимо обеспечить плотное прилегание колпака испытательной установки к верхней части вибратора (качающегося сита). Таймер устанавливают на 10 мин и начинают испытание.

После останова вибратора стопа сит извлекается из вибратора. После этого взвешивается каждая из фракций, задержанных ситом, например, при помощи дифференциального измерения с погрешностью, близкой к 0,0 г.

Важно произвести быстро это испытание, чтобы избежать накопления влаги сверхпоглощающим материалом.

Размер частиц средней массы определяют построением кривой распределения накопленных частиц по размеру (то есть кривой мас.% материала, не прошедшего через соответствующую ячейку сита, к диаметру ячейки сита), и интерполяцией отверстия сита, которое соответствует 50% накопленного распределения.

Испытание емкости удерживания чайного пакетика
Сверхпоглощающий материал помещается в "чайный пакетик", который погружается в раствор синтетической мочи на 20 мин, а затем центрифугируется в течение 3 мин. Отношение веса удержанной жидкости к начальному весу сухого сверхпоглощающего материала представляет собой абсорбционную способность сверхпоглощающего материала.

2 л 9% по весу раствора хлористого натрия в дистиллированной воде выливают в поднос размерами 24 см х 30 см х 5 см, так чтобы жидкость в подносе имела высоту около 3 см.

Чайный пакетик имеет размеры 6,5 см х 6,5 см и может быть получен на фирме Teekanne в Дюссельдорфе, Германия. Пакетик может быть термозаварен при помощи стандартного кухонного устройства для заварки полиэтиленовых пакетов (например, при помощи устройства VACUPACK₂ PLUS фирмы Крупе, Германия).

Чайный пакетик открывают, осторожно его надрезая, и затем взвешивают. В пакетик помещают пробу сверхпоглощающего материала 0,200 г ± 0,005 г. Затем заваривают пакетик термосваркой. Такой пакетик именуется образцовым пакетиком.

Пустой пакетик также термозаваривают и используют в качестве бланка (пакетика сравнения). Затем пакетики располагают горизонтально и образцовый пакетик встряхивают для равномерного распределения сверхпоглощающего материала в пакетике. После этого образцовый и пустой пакетики расстилают по поверхности синтетической мочи в подносе и погружают в мочу приблизительно на 5 с с использованием шпателя, чтобы получить полное смачивание (пакетик может плавать на поверхности синтетической мочи, но должен быть полностью смоченным).

Включают таймер. Через 20 мин намокания образцовый и пустой чайные пакетики извлекают с поверхности синтетической мочи и помещают в центрифугу диаметром 230 мм типа Баукнехт WS130, Бош 772 NZK096 или аналогичную, таким образом, чтобы каждый пакетик прилипал к внешней стенке барабана центрифуги. (Это может быть обеспечено, например, сгибанием одного конца чайного пакетика в направлении вращения центрифуги для поглощения начального усилия). Колпак центрифуги закрывают, включают центрифугу и быстро повышают скорость вращения до 1.400 об/мин. После стабилизации скорости вращения 1.400 об/мин включают таймер. Выдерживают 3 мин и выключают центрифугу. Извлекают образцовый и пустой пакетики и отдельно взвешивают каждый из них.

Абсорбционная способность (АС) образца сверхпоглощающего образующего гель материала вычисляется следующим образом:
АС = [(вес образцового чайного пакетика после центрифугирования) - (вес пустого пакетика после центрифугирования) (вес сухого образующего гель материала)] / (вес сухого сверхпоглощающего материала).

Испытание высоты пакета
Испытание высоты пакета (стопки) предназначено для оценки потенциала упаковки пакета из 10 поглощающих изделий, например, пеленок, для имитации условий упаковки.

Десять поглощающих изделий или поглощающих вставок в соответствии с настоящим изобретением объединяются в стопу с верхним слоем (соответствующим описанному выше) и задним слоем (соответствующим описанному выше) для имитации конечного продукта, поставляемого на рынок, причем изделия обычно складывают пополам по центру, чтобы привести в соответствие с размерами упаковки по ширине и длине. Пакет из 10 изделий предварительно сжимается на гидравлическом прессе (модель ТА 240-10 "Альфа гидравлический пресс/образцовый резак" фирмы Твинг-Альберт Инструмент, Филадельфия, США) под нагрузкой 800 кг в течение 3 с. Предварительно сжатые изделия затем помещают на испытательное устройство растяжения - сжатия типа Инстрон Серии 600 фирмы Инстрон (Бакс, Великобритания) и записывают кривую сжатия. На кривой сжатия отложена высота образцового пакета в функции приложенного усилия сжатия. Усилие (сила) сжатия просто преобразуется в давление, требуемое для достижения заданной высоты пакета.

"Высота пакета" является высотой или калибром (при заданном давлении) единственного изделия и определяется усреднением измеренных при проведении испытания высот для определенного числа изделий в пакете.

Испытание на скорость поступления
Обратимся к рассмотрению фиг. 4, на которой поглощающая структура (10) нагружается (заполняется) 50 мл потока синтетической мочи при скорости поступления 10 мл/с с использованием насоса (модель 7520-00, поставляемая фирмой Кол Пальмер Инструментс Чикаго, США), с высоты 5 см над поверхностью образца. Время поглощения мочи регистрируется таймером. Поток мочи повторяется каждые 5 мин с точным 5-минутным интервалом до тех пор, пока не будет достигнута теоретическая емкость.

Испытуемый образец, который содержит вставку, верхний слой (соответствующий описанному выше) и задний слой (также соответствующий описанному выше), располагают плоско на пенопластовом основании 11 в плексигласовом корпусе (на чертеже показано только основание 12 этого корпуса). Сверху образца помещают плексигласовую пластину 13 с отверстием диаметром 5 см главным образом по ее центру. Синтетическая моча вводится в пробу через подогнанный цилиндр 14, вклеенный в отверстие. Электроды 15 устанавливают на нижней поверхности пластины 13 в контакте с поверхностью поглощающей структуры 10. Электроды подключены к таймеру. Нагрузка 16 помещена сверху пластины 13 для имитации, например, веса ребенка. В этом испытании обычно используют давление 50 г/см².

Моча вводится в цилиндр и обычно задерживается сверху поглощающей структуры, за счет чего замыкается электрическая цепь между электродами. При этом включается таймер. Таймер останавливается, когда поглощающая структура впитывает (поглощает) поток жидкости и электрическая цепь между электродами разрывается.

Скорость поступления определяют как объем поглощенного потока (мл) в единицу времени (с). Скорость поступления определяют для каждого вводимого в пробу потока.

Как упоминалось ранее, предпочтительно для поглощающей вставки в соответствии с настоящим изобретением производить определение скорости поступления при 50%-нагружении теоретической емкости. Для определения этой точки нагружения можно построить кривую скорости получения в функции полного объема добавленной синтетической мочи, а затем определить скорость получения при поглощении на уровне 50% теоретической емкости. Альтернативно, можно найти такую точку непосредственно, определяя скорость получения для объема потока, который отличается от среднего значения не более чем на 15 мл.

Испытание X,Y-способности к поглощению
Метод определения X, Y-способности к поглощению (абсорбционной способности) представляет собой вариант стандартного испытания для определения смачивающей способности. Можно указать, что стандартные испытания для определения абсорбционной способности описаны в книге Четтерджи (редактор) "Поглощающая способность", Глава II, стр. 60-62, издательство Елсвир Сайенс, Амстердам, Нидерланды (1985 г.).

Установка, использованная для проведения этого испытания, показана на фиг. 5 и 6. Установка 100 имеет квадратный контейнер пробы 102, подвешенный на раме 104. Контейнер 102 имеет внутренние размеры 10,2 см х 7,6 см. Высота контейнера регулируется при помощи зубчатой передачи 106. Резервуар для жидкости 108 установлен на электронных весах 110, подключенных к компьютеру 112.

Испытание в плоскости x-y схематически иллюстрируется фиг. 7. При проведении испытания в плоскости x-y сетка 114 имеется только в зоне 118 размерами 2,54 см х 7,62 см вдоль одного края 120 дна контейнера пробы. Остальная часть 122 дна контейнера пробы изготовлена из плексигласа и непроницаема для жидкости. Боковые стороны контейнера пробы, которые находятся в контакте с пробой, также сделаны из плексигласа и непроницаемы для жидкости. Как показано на фиг. 7, при проведении этого испытания образец 116, который содержит вставку, верхний слой (соответствующий описанному выше) и задний слой (также соответствующий описанному выше), прежде всего поглощает жидкость в z-направлении, а затем транспортирует ее максимум на 7,62 см в горизонтальной (x-y) плоскости. Результаты испытания в (x-y) плоскости отражают способность образца распределять жидкость под потенциалом (давлением) в условиях использования. Испытания в (x-y) плоскости проводятся с образцом поглощающей структуры 116 под давлением 20 г/см², создаваемым грузом, который создает равномерное давление на верхней поверхности образца 116.

Испытание проводится следующим образом.

Прежде всего готовят образец поглощающей вставки в соответствии с настоящим изобретением размерами 10,2 см х 7,6 см. Резервуар жидкости 108 заполняют приблизительно 6800 мл синтетической мочи и под испытательным устройством 100 размещают электронные весы 110. Затем опускают контейнер образца 102 до уровня жидкости таким образом, чтобы этот уровень был вблизи проволочной сетки 114. На дно контейнера 102 на проволочную сетку 114 помещают кусок имеющегося в продаже двухслойного бумажного полотенца 124 (фиг. 6) (полотенце "Баунти"). Полотенце 124 обеспечивает постоянный контакт жидкости с нижней стороной образца вставки 116 в течение всего времени проведения испытания.

На квадратную металлическую пластину 128, размеры которой слегка меньше внутренних размеров контейнера образца 102, помещают груз 126. Затем верхнюю сторону образца вставки 116 соединяют с дном упомянутой пластины 128 при помощи двусторонней липкой ленты или при помощи клея. В момент времени t=0 образец 116 помещают в контейнер образца 102.

Испытание длится 2000 с. Через 2000 с конечная X-Y-нагрузка (X_end) определяется измерением на весах (скорректированным на возможное испарение в течение этого периода времени), поделенным на вес сухого образца. Из величины X_end вычисляют X-Y-нагрузку при 90% (X₉₀) и соответствующее время t₉₀. Скорость поглощения жидкости определяют как отношение X₉₀/t₉₀.

Определение абсорбционной способности волокнистого материала при испытании X-Y-способности к поглощению
Испытание проводят аналогично описанному выше, с тем отличием, что образец состоит только из волокнистого материала. Поэтому емкость волокна равна X_end в отличие от X₉₀.

Испытание на повторное смачивание
Это испытание является особенно важным для определения эксплуатационных параметров поглощающей вставки или поглощающего изделия, в котором использована такая поглощающая вставка. Испытание основано на измерении смачивания (намокания) пакета из фильтровальной бумаги, помещенной сверху поглощающей вставки, который загружается (заполняется) синтетической мочой и затем помещается под нагрузку.

Поглощающая вставка, содержащая верхний слой (соответствующий описанному выше) и задний слой (также соответствующий описанному выше), плоско расстилается на гладкой поверхности верхним слоем кверху. В поглощающую вставку добавляется объем синтетической мочи, равный 75% теоретической основной емкости, вычисленной в соответствии с описанным ранее, при скорости поступления мочи 7 мл/с. Добавление производят в точке ввода мочи, расположенной по центру ширины вставки и на расстоянии приблизительно 11 см от переднего края вставки.

Груз размерами 10,2 см х 10,2 см, соответствующий давлению 50 г см², помещают по центру над точкой ввода мочи и оставляют вставку на 15 мин под этой нагрузкой для уравновешиания. Затем груз снимают и по центру над точкой ввода мочи помещают 5 слоев предварительно взвешенной фильтровальной бумаги (типа Итон Дайкмен N 7), имеющей размеры 10,2 см х 10,2 см, шершавой стороной вниз, и вновь устанавливают груз на 30 с. После этого груз снимают и взвешивают фильтровальную бумагу. Различие веса фильтровальной бумаги является первым значением повторного смачивания.

После этого на поглощающую вставку аналогичным образом помещают пять новых листов предварительно взвешенной фильтровальной бумаги и вновь помещают сверху на них груз на 30 с, аналогично описанному ранее. Затем груз снимают и взвешивают вторую партию фильтровальной бумаги. Различие веса фильтровальной бумаги является вторым значением повторного смачивания.

Испытание повторяют еще раз для определения третьего значения повторного смачивания.

Полное смачивание является суммой трех индивидуальных значений смачивания, то есть:
Полное смачивание = первое смачивание + второе смачивание + третье смачивание.

Испытание проницаемости гелевого слоя
Величина проницаемости гелевого слоя (ПГС) известна так же как величина электропроводности солевого потока.

Подходящая для проведения этого испытания установка показана на фиг. 8. Установка включает в себя лабораторный колпак 31, резервуар 32 с постоянным гидростатическим напором и стопорный кран 35, установленный в нагнетательной трубе 36, ведущей в цилиндр 37. Этот цилиндр включает в себя испытательную жидкость 38 и содержит пористый поршень 39 из Тефлона (зарегистрированная торговая марка), имеющий множество небольших отверстий в дне 40, образованном грубой стеклянной фриттой (спеченным стеклом). Поршень нагружен грузом 41. Образец порошкового сверхпоглощающего материала 42 располагается на сите 43 с размерами ячеек 400 меш. На лабораторных весах 45 установлен сборный резервуар 44.

В конкретном виде установки, использованной при проведении описанной далее процедуры, использован цилиндр, который изготовлен из прозрачного прутка материала Лексан или другого эквивалентного материала и имеет внутренний диаметр 6.00 см (площадь поперечного сечение = 28, 27 см²), толщину стенки около 0,5 см и высоту около 6,0 см. Дно цилиндра закрыто сеткой из нержавеющей стали с размером ячейки N 400 меш, которая перед установкой по месту растянута по двум осям для создания определенного натяжения. Поршень содержит диск из спеченного стекла, перфорированную тефлоновую головку поршня, полый шток из лексана и круглые грузы (груз) из нержавеющей стали или их эквивалент. Перфорированная головка поршня изготовлена из прочного тефлонового прутка. Она имеет высоту 0,625 дюйма (дюйм = 25,4 мм), диаметр, который слегка меньше диаметра цилиндра, так что он может входить в цилиндр с минимальным зазором, но с возможностью свободного скольжения. Дно головки поршня имеет полость диаметром около 56 мм и высотой 4 мм, предназначенную для ввода в нее диска из спеченного стекла. По центру головки поршня имеется резьбовое отверстие 0,525 дюйма (18 ниток резьбы на дюйм) для штока поршня. Между отверстием штока и окружностью головки поршня имеются четыре круга отверстий с 24 отверстиями в каждом круге. Отверстия каждого круга раздвинуты друг от друга приблизительно на 15^o и смещены относительно отверстий соседнего круга приблизительно на 7,5^o. Диаметр этих отверстий лежит в диапазоне от 0,111 дюйма во внутреннем ряду до 0,204 дюйма в наружном ряду. Отверстия проходят вертикально через головку поршня и позволяют осуществить прямой доступ жидкости к спеченному диску. Спеченный диск имеет высокую проницаемость (например, использован диск Хемгласс Каталожный N - 201-40, диаметр 60 мм; X-грубая пористость) и который подшлифован таким образом, что он плотно входит в головку поршня, причем дно диска находится заподлицо с дном головки цилиндра. Полый шток поршня изготовлен из лексанового прутка. Шток имеет внешний диаметр 0,875 дюйма и внутренний диаметр 0,250 дюйма. Дно имеет резьбу приблизительно на высоту 0,5 дюйма для совмещения с отверстием головки поршня. Верхняя часть высотой 1,0 дюйма имеет диаметр 0,623 дюйма и образует воротник для удержания груза из нержавеющей стали. Проходящая через шток жидкость может непосредственно поступать на спеченный диск. Круглые грузы (груз) из нержавеющей стали имеют внутренний диаметр 0,625 дюйма, так что они могут быть введены со скольжением в шток поршня и опираться на воротник. Суммарный вес диска из спеченного стекла, головки поршня, штока поршня и грузов из нержавеющей стали составляет 596 гмс (граммов силы), что соответствует давлению 0,3 фунта на 1 дюйм² на площади 28, 27 см². Крышка цилиндра изготовлена из лексана или другого эквивалентного материала и имеет размеры, соответствующие размеру цилиндра. Крышка по центру имеет отверстие О,877 дюйма, предназначенное для установки по вертикали штока поршня, а также второе отверстие недалеко от края, предназначенное для ввода жидкости в цилиндр.

Система, которая выбрана для измерения проницаемости, зависит от расхода солевого раствора через слой геля. При расходах, превышающих приблизительно 0,02 гм/с, система для измерения проницаемости содержит (1) удерживаемое кольцом жесткое стальное сито из нержавеющей стали (16 меш или менее), предназначенное для удержания цилиндра в горизонтальном положении, с воздушным зазором между ними, (2) контейнер, установленный на аналитических весах, для сбора жидкости, проходящей через поршень, слой геля, сито цилиндра, опорное сито и (3) сифонную систему, предназначенную для поддержания определенного уровня раствора NaCl (или его использованного эквивалента) в цилиндре. Для расходов, которые составляют менее приблизительно 0,2 гмс/с, предпочтительно создание непрерывного прохода жидкости между питающим и сборным резервуарами. Это может быть обеспечено использованием сорбционного устройства, использованного для проведения испытания ХПД или аналогичного, в котором цилиндр установлен на диске из спеченного стекла сорбционного устройства, причем предусмотрены средства для поддержания гидростатического давления 4920 дин/см².

Готовят синтетическую мочу Джейко, растворяя в дистиллированной воде смесь 2,0 г/л KCl; 2,0 г/л Na₂SO₄; 0,85 г/л NH₄H₂PO₄; 0,15 г/л (NH₄)₂H₂PO₄; 0,19 г/л CaCl₂; и 0,23 г/л MgCl₂. Используют 1 л дистиллированной воды. Солевая смесь может быть закуплена на фирме Эндовейшн, Ридинг, Па (каталог N JA-00131-000-01).

Солевой раствор 0,118 М NaCl готовят растворением 6,896 гмс NaCl (аналитический реактив Бейкер или эквивалентный) в 1,0 л дистиллированной воды.

Аналитические весы имеют цену деления 0, 01 гм (например, весы Меттлер РМ 400 или эквивалентные) и обычно используются для измерения количества жидкости, протекающей через слой геля, когда расход составляет 0,02 гм/с или более. Могут понадобиться более точные весы (например, Меттлер АЕ200 или эквивалентные, в случае менее проницаемых гелевых слоев, имеющих более низкие расходы. Весы предварительно подключают к компьютеру для контроля количества протекающей жидкости во времени.

Толщина гелевого слоя измерена с точностью приблизительно 0,1 мм. Может быть использован любой метод с необходимой толщиной, если грузы не снимают и гелевый слой не сжимают дополнительно или не перераспределяют в ходе измерения. Для измерения зазора между дном груза из нержавеющей стали и верхней частью крышки цилиндра (причем зазор не должен пропускать AGM в цилиндр) можно использовать калибр (например, Маностат 15-100-500 или эквивалентный). Для измерения высоты поршня над любой фиксированной поверхностью (связанной с высотой при отсутствии AGM в цилиндре) также может быть использован глубиномер (например, Оно Сокки EG или эквивалентный).

Эксперимент проводят при температуре окружающей среды. Метод проведения испытания следующий:
0,9 гм аликвата AGM (что соответствует удельному весу 0,032 гм/см²) добавляются в цилиндр и равномерно распределяются по ситу осторожным встряхиванием и/или отводом цилиндра. С учетом потенциальной чувствительности потоковой проницаемости к размеру частиц и к распределению размер/форма, следует принять меры, чтобы аликват разумно представлял подлежащий анализу материал. Для большинства типов AGM содержание влаги обычно составляет менее 5%. В таком случае добавляемое количество AGM может быть определено на основании мокрого веса. Для AGM, содержание влаги в которых превышает приблизительно 5%, вес добавляемого AGM должен быть скорректирован на содержание влаги (то есть следует добавлять 0,9 гм сухого веса AGM). Следует предотвращать прилипание AGM к стенкам цилиндра. Поршень (без груза) вводится в цилиндр и устанавливается сверху на сухом AGM. Если это необходимо, поршень можно слегка повернуть для достижения более равномерного распределения AGM на сите цилиндра.

Затем цилиндр закрывают крышкой и устанавливают грузы на штоке поршня. Затем устанавливают спеченный диск (грубый или сверхгрубый), диаметр которого превышает диаметр цилиндра, в широком/мелком контейнере с плоским дном, который заполняют до верха спеченного диска синтетической мочой Джейко. Устройство поршень/цилиндр располагают сверху на диске из спеченного стекла. Жидкость из резервуара проходит через спеченный диск и поглощается AGM. По мере поглощения жидкости AGM в цилиндре образуется гелевый слой. По истечении времени 60 мин определяют толщину гелевого слоя. При проведении процедуры измерения толщины следует принять меры, чтобы гелевый слой не терял жидкость и не воспринимал воздух.

Затем устройство поршень/цилиндр переносят в систему для определения проницаемости. Если для поддержки цилиндра использована опора, то сито и любой зазор между ним и устройством поршень/цилиндр предварительно насыщаются солевым раствором. Если используется устройство для определения ХПД, то поверхность спеченной воронки должна быть минимально поднята относительно резервуара, причем клапаны между спеченной воронкой и резервуаром должны быть в открытом положении. (Подъем спеченной воронки должен быть достаточным для того, чтобы жидкость, проходящая через гелевый слой, не накапливалась в воронке).

Начинают измерения проницаемости добавлением раствора NaCl через шток поршня, чтобы изгнать воздух из перфорированного тефлонового диска, а затем открывают сифонную систему (или ее эквивалент), чтобы наполнить цилиндр до высоты 5,0 см над дном гелевого слоя. Хотя считают эксперимент начатым в момент t₀, когда первоначально вводят раствор NaCl, отмечают время t_s, когда достигается стабильное гидростатическое давление, соответствующее 5,0 см солевого раствора, и стабильный расход. Количество проходящей через гелевый слой жидкости с течением времени определяют гравитометрически для временного промежутка 10 мин. По истечении этого времени устройство поршень/цилиндр снимают и измеряют толщину гелевого слоя. Обычно изменения толщины гелевого слоя не должны превышать приблизительно 10%.

Обычно не требуется поддерживать постоянный расход. Зависящий от времени расход через систему F_s (t) определяют в гм/с делением наросшего (накопленного) веса жидкости, прошедшей через систему (в граммах), на наросшее время (в секундах). Для вычисления расхода используют только те данные, которые получены в течение времени от t_s до 10 мин. Результаты измерения расхода между t_s и 10 мин используют для вычисления значения Fs (t= 0) начального расхода через слой геля. F_s (t=0) вычисляют экстраполяцией результатов оценки F_s (t) по методу наименьших квадратов во времени для t=0.

В отдельном измерении проводят измерение расхода через систему для определения проницаемости и через устройство поршень/цилиндр (F_а) аналогично описанному, но без наличия гелевого слоя. Если F_а много больше расхода F_s через систему в присутствии геля, то тогда не требуется корректировка на сопротивления потоку в системе для определения проницаемости и в устройстве поршень/цилиндр. В пределе F_g = F_s, где F_g - внос слоя геля в расход системы. Однако если это требование не удовлетворяется, то для вычисления значения F_g на основании значений F_s и F_a следует использовать скорректированное выражение:
F_g = (F_a•F_s)/((F_a-F_s)
Электропроводность солевого потока K (или величина ПГС) гелевого слоя вычисляется с использованием F_g в соответствии со следующим выражением:
K={F_g(t=0)•t₀}/{p•A•Δ P},
в котором F_g (t=0) является расходом (гм/с), определенным из регрессивного анализа результатов измерения расхода с учетом любых коррекций, связанных с сопротивлением потоку системы/устройства; t₀ - толщина слоя геля, см; p - плотность раствора NaCl, гм/см³; A - площадь гелевого слоя, см²; Δ P - гидростатическое давление, приложенное к слою геля, дин/см², при этом получают электропроводность солевого потока K, см³сгм.

Следует провести три измерения и усреднить результаты.

Для гелевых слоев главным образом c постоянным расходом коэффициент проницаемости (k) может быть вычислен из электропроводности солевого потока с использованием следующего выражения:
k = K η,
где η - вязкость раствора NaCl в пуазах, при этом получают коэффициент проницаемости k в см².

Далее приведен пример вычисления.

Пусть измеренное значение F_а составляет 250 гм/мин=4,2 гм/с. Для единичного определения SX-P (холостое измерение) экстраполированная величина F_s (t= 0) составляет 5,6 гм/мин=0,093 гм/с, с близким к нулевому наклоном, составляющим 0,09 гм/мин². Коррекция сопротивления устройства
F_g=(4,2•0,093)/(4,2-0,093) = 0,095
При заданной солевой плотности 0,118 М, равной 1,003 гм/см³ (Руководство по химии и физике CRC, 61-е издание), толщине гелевого слоя 1,24 см, площади гелевого слоя 28,27 см² и при гидростатическом давлении 4920 дин/см² получаем:
K = (0,95•1,24)/(1,003•28,27•4920) - 8,4 • 10^-7 см³с/гм
Предполагая, что расход главным образом постоянен и с использованием вязкости 0,118 М, равной 0,010015 Пз (Руководство по химии и физике CRC, 61-е издание), получаем:
X = Kη (8,4•10^-7)•0,01015=8,6•10^-9 см²
Примеры
Примеры 1-4 представляют собой примеры различных поглощающих изделий, включающих в себя поглощающие вставки (заполнители), которые содержат последовательно расположенные верхнюю структуру, содержащую верхний поглощающий слой и сверхпоглощающий слой, и нижнюю структуру, содержащую верхний слой, который имеет пустое пространство для хранения жидких выделений тела, и нижний слой, который содержит второй сверхпоглощающий материал. Примеры 1-3 имеют конструкцию, которая соответствует показанной схематически на фиг. 1а-1с, причем каждый из сверхпоглотителей присутствует в виде тонкого предварительно отформованного слоя.

В примере 4 нижняя структура содержит матрицу волокнистого материала с воздушной укладкой, причем по меньшей мере 70% от веса второго сверхпоглощающего материала находятся в нижней половине толщины этой матрицы, при этом имеется противопылевой слой с очень малой концентрацией сверхпоглотителя на нижней стороне матрицы.

Из указанных ниже значений ПГС можно видеть, что в примерах 3 и 4, которые соответствуют описанными выше примерам в соответствии с изобретением, первый сверхпоглотитель имеет значение ПГС, по меньшей мере равное 4, а на примерах 1-3 можно видеть, что по динамической скорости набухания эти примеры относятся к примерам поглощающих вставок, в которых второй сверхпоглощающий материал имеет более высокую скорость набухания, а первый сверхпоглощающий материал имеет главным образом постоянную скорость динамического набухания.

В табл. 1 указаны различные цифровые значения для поглощающего изделия. При этом в вес изделия входит вес верхнего слоя, покровной ткани, поглощающей вставки и непроницаемого заднего слоя. В вес волокна входит вес всех волокон вставки, кроме волокон ткани.

В табл. 2 указано содержание материалов в первом слое получения и в первом слое сверхпоглощающего материала верхней структуры, а также во втором волокнистом слое и во втором сверхпоглощающем материале в нижней структуре.

CCLC - целлюлоза с химическим сшиванием, описанная, например, в патенте США 4, 898, 642.

SX-MW-сверхпоглотитель, производимый под торговой маркой FAVOR SX/MW фирмой Стокхаузен, Германия, имеющий распределение частиц по размерам 20/30 меш (от 600 до 850 мкм), значение поглощения под нагрузкой 20 г/г при давлении 0,7 фунта на 1 дюйм² и скорость динамического набухания 0,16 г/г/с, которая является линейной и главным образом не падающей.

SX-MW 60/100 - сверхпоглотитель такого же общего типа с размерами частиц 60/100 меш (фракция частиц с размерами от 150 до 250 мкм), имеющий значение поглощения под нагрузкой 20 г/г при давлении 0,7 фунта на 1 дюйм² и скорость динамического набухания 0,24 г/г/с.

SXM-300-сверхпоглотитель, производимый под торговой маркой FAVOR SXM 300 фирмой Стокхаузен, Германия, не просеянный, имеющий значение поглощения под нагрузкой 20 г/г при давлении 0,7 фунта на 1 дюйм² и скорость динамического набухания 0,16 г/г/с, которая является линейной и главным образом не падающей.

L761f-сверхпоглотитель, производимый под торговой маркой AQUALIC CA 761f, партия N 2G18, которая получена на фирме Шокуда Ультрасорб. Фракция 20/30 имеет размеры частиц 20/30 меш (от 600 до 850 мкм), значение поглощения под нагрузкой (ААР) 22 г/г, ПГС, равную 4,5•10^-7 см³ с/г и скорость динамического набухания 0,17 г/г/с, которая является линейной и главным образом не падающей. Фракция 60/100 имеет значение поглощения под нагрузкой 20 г/г при давлении 0,7 фунта на 1 дюйм², низкую ПГС и скорость динамического набухания 0,35 г/г/с.

Параметры структур в соответствии с четырьмя примерами сравнивались с различными структурами, в том числе с двумя имеющими в продаже структурами заявителя настоящего изобретения и с имеющейся в продаже структурой другого крупного производителя поглощающих изделий. Результаты сведены в табл. 3.

Сравнительный пример 1 относится к поглощающему изделию, которое содержит вставку, содержащую только воздушный фетр (взбитую бумажную массу), и верхний и задний слои.

Сравнительный пример 2 относится к поглощающему изделию, которое содержит вставку, содержащую только химически сшитую целлюлозу, соответствующую описанной выше, и верхний и задний слои.

Сравнительный пример 3 относится к поглощающему изделию, которое продается под торговым названием "Сухие Детские Памперсы" (Максимальный вес ребенка 8-18 кг). Это изделие содержит вставку из смеси воздушного фетра и сверхпоглотителя, имеющую верхнее покрытие из такого же материал с химическим сшиванием, как и в примере 2.

Сравнительный пример 4 относится к поглощающему изделию, которое продается под торговым названием "Фазовые Памперсы". Это изделие содержит вставку из смеси воздушный фетр/сверхпоглотитель.

Сравнительный пример 5 относится к поглощающему изделию, которое продается под торговым названием "Ультратрим" (Размер 4 ребенка (10-16 кг)) фирмой Кимберли Клак Корпорейшн. Это изделие содержит вставку из смеси воздушный фетр/сверхпоглотитель.

Сравнительный пример 6 относится к поглощающему изделию, которое изготовлено в соответствии с заявкой на патент WO92/11831, и имеет структуру, главным образом идентичную структуре примера 2, но с другим сверхпоглощающим материалом. Первый и второй (имеющий двойной основной вес в сравнении с первым) сверхпоглощающие материалы представляют собой "высокоскоростные" гелевые материалы и включают в себя сверхпоглощающий материал Норсолор Х50 (который поставляется фирмой ELF ATOCHEN, Cedex, Франция). Первый сверхпоглощающий слой имеет ширину 7,5 см со свободной сверхпоглощающей полосой 0,5 см, идущей по каждой из боковых сторон, как это описано в WO92/11831.

Сравнительный пример 7 относится к поглощающему изделию, которое изготовлено в соответствии с заявкой на патент WO90/14815, и имеет структуру, главным образом идентичную структуре примера 2, но с тканью, имеющей основной вес 60 г м² вместо CCLC во втором слое получения, а также с другими сверхпоглощающими материалами. Первый и второй (имеющий двойной основной вес в сравнении с первым) сверхпоглощающие материалы имеют различные скорости поглощения и различные способности удерживания жидкости и содержат соответственно Aqualic CA (поставляемый фирмой Ниппон Шокудай из Осаки, Япония) и Sanwet IM 5600S (поставляемый фирмой Хешт-Газелла из Франкфурта, Германия).

Если не указано иное, то каждый из верхних и задних слоев, использованных в примерах и сравнительных примерах, соответствует описанному выше типу.

Хорошая вставка должна идеально сочетать хорошие характеристики с простой в изготовлении и удобной конструкцией. Как правило, неприемлемо, если вставка имеет превосходные параметры, но является громоздкой и поэтому имеет неэстетичный внешний вид, а также дорога в изготовлении или требует дорогостоящей упаковки.

Важные параметры, отражающие преимущества изобретения в сравнении с известными решениями, которые отражены в сравнительных примерах, сведены в табл. 3. Каждый указанный в этой таблице параметр отражает только одно специфическое преимущество вставки в соответствии с настоящим изобретением для пользователя изделия, в которое входит эта вставка, либо в течение всего срока службы изделия, либо в течение специфической фазы его срока службы. Вставка в соответствии с изобретением обладает хорошими характеристиками для большинства указанных параметров в сравнении с приведенными сравнительными примерами. Более конкретно, вставка в соответствии с изобретением обладает:
1) хорошей скоростью получения (по меньшей мере 1,0 мл с^-1) при 50% средней теоретической основной емкости, что отражает хорошее поглощение жидкости по всему объему вставки, а следовательно, и для изделия в течение его срока службы;
2) высоким отношением X₉₀/t₉₀ (по меньшей мере 0,05 гг^-1 с^-1), измеренным при испытании X,Y - способности к поглощению, что означает существование во вставке эффективного механизма распределения, ведущего к эффективному использованию емкости хранения;
3) низким повторным смачиванием (не превышающим 0,6 г синтетической мочи), что отражает сухость поверхности кожи, благоприятную для пользователя; и
4) Высокой емкостью и высоким средним основным (удельным) весом (по меньшей мере 0,8 гг^-1 см^-2), в сочетании с низкой высотой пакета (не более 9 мм), что позволяет производить более тонкие и меньшие по размерам эффективные поглощающие вставки и, следовательно, изделия, которые позволяют обеспечить скрытное их использование и которые также позволяют снизить расходы на упаковку и транспортировку.

Только пример 6 сравнительных примеров является удовлетворительным по большинству параметров. Однако пример 2 имеет структуру, главным образом идентичную этому сравнительному примеру, и обладает лучшими параметрами по сравнению с ним относительно скорости получения, повторного смачивания и X, Y-способности к поглощению, без сложностей изготовления, которые требуются при изготовлении структуры сравнительного примера 6 (в которой необходимы проходы от верхних слоев хранения к нижним слоям хранения в структуре вставки). Преимущество вставки в соответствии с настоящим изобретением по указанным параметрам является результатом комбинации различных скоростей поглощения сверхпоглощающих материалов, совместно с их включением в определенную структуру вставки в соответствии с настоящим изобретением.

Пеленка или другое поглощающее изделие содержит последовательно сверху вниз (от поверхности, смежной с телом носеля) верхнюю структуру, содержащую слой получения (3), образованный первым волокнистым материалом, главным образом не содержащим сверхпоглощающий материал, и сверхпоглощающий слой (5), состоящий главным образом только из первого сверхпоглощающего материала, который имеет значение проницаемости гелевого слоя по меньшей мере около 4х10^-7 см³ c/г и который присутствует в количествах приблизительно от 20 до 320 г/м², и структуру хранения, которая содержит второй сверхпоглощающий материал, имеющий поглощение при приложении давления 50 г/см² по меньшей мере 15 г/г, и которая содержит верхний слой хранения (6) и нижний слой хранения (7), который содержит по меньшей мере 70% по весу полного количества второго сверхпоглощающего материала, который содержится в верхнем и нижнем слоях хранения, причем толщина слоя (7) равна или меньше толщины верхнего слоя хранения (6). В результате комбинации слоев пеленки с различными скоростями поглощения сверхпоглощающих материалов, совместно с их включением в определенную структуру вставки достигается максимизация получения, хранения и удерживания выделений при одновременной минимизации толщины поглощающей вставки. 4 с. и 22 з.п. ф-лы, 3 табл., 8 ил.

1. Поглощающая вставка, содержащая последовательно в направлении сверху вниз верхнюю структуру, которая включает верхний слой получения-распределения (3), свободный от сверхпоглощающего материала, сверхпоглощающий слой (5), и нижнюю структуру, включающую второй сверхпоглощающий материал, отличающийся тем, что сверхпоглощающий слой (5) верхней структуры включает первый сверхпоглощающий материал, который имеет значение пропицаемости гелевого слоя (ПГС) по меньшей мере 4 х 10^-7 см³/с/г и который присутствует в количествах по меньшей мере 20 г/м², и второй сверхпоглощающий материал, имеющий поглощение при приложении давления 50 г/см² по меньшей мере 15 г/г, а нижняя структура содержит верхний слой (6), имеющий пустое пространство для хранения и повторного распределения жидких выделений, а нижний слой (7), который содержит второй сверхпоглощающий материал, причем по меньшей мере 70% по весу общего количества второго сверхпоглощающего материала, который содержится в верхнем и нижнем слоях, находится в нижней половине суммарной толщины верхнего и нижнего слоев. 2. Поглощающая вставка по п.1, отличающаяся тем, что ПГС первого сверхпоглощающего материала по меньшей мере равно 6 х 10^-7 см³/с/г. 3. Поглощающая вставка по п.1, отличающаяся тем, что ПГС первого сверхпоглощающего материала по меньшей мере равно 9 х 10^-7 см³/с/г. 4. Поглощающая вставка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве первого и второго сверхпоглощающих материалов использован один и тот же материал. 5. Поглощающая вставка по одному из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что второй сверхпоглощающий материал имеет более высокую скорость динамического набухания, чем первый сверхпоглощающий материал. 6. Поглощающая вставка по п.5, отличающаяся тем, что второй сверхпоглощающий материал имеет скорость динамического набухания, по меньшей мере равную 0,2 г/г/с. 7. Поглощающая вставка по одному из пп.5 - 6, отличающаяся тем, что второй сверхпоглощающий материал имеет скорость динамического набухания, по меньшей мере в 1,5 раза превышающую скорость динамического набухания первого сверхпоглощающего материала. 8. Поглощающая вставка по одному из пп.1 - 7, отличающаяся тем, что верхний и нижний слои нижней структуры изготовлены из волокнистой матрицы с воздушной укладкой, причем по меньшей мере 70% веса второго сверхпоглощающего материала находятся в нижней половине толщины матрицы. 9. Поглощающая вставка по п.8, отличающаяся тем, что по меньшей мере 5% веса второго сверхпоглощающего материала находятся в верхней половине толщины верхнего и нижнего слоя. 10. Поглощающая вставка по одному из пп.8 - 9, отличающаяся тем, что верхний и нижний слои нижней структуры получены воздушной укладкой смеси гидрофильных волокон и сверхпоглощающего материала. 11. Поглощающая вставка по одному из пп.8 - 10, отличающаяся тем, что матрица с воздушной укладкой дополнительно содержит волокнистый слой, главным образом не содержащий сверхпоглощающий материал, который введен воздушной укладкой в нижний слой и под него. 12. Поглощающая вставка по одному из пп.1 - 7, отличающаяся тем, что верхний слой нижней структуры главным образом не содержит сверхпоглощающего материала, а нижний слой является предварительно отформованным слоем, содержащим сверхпоглощающий материал. 13. Поглощающая вставка по п.12, отличающаяся тем, что слой, содержащий второй сверхпоглощающий материал, является тонким слоем, который образован главным образом вторым сверхпоглощающим материалом. 14. Поглощающая вставка по одному из пп.1 - 13, отличающаяся тем, что количество второго сверхпоглощающего материала в нижней структуре составляет по меньшей мере от 30 до 95% (преимущественно от 45 до 70%) полного веса верхнего и нижнего слоев хранения, а количество первого сверхпоглощающего материала составляет от 30 до 70% веса верхней структуры. 15. Поглощающая вставка по одному из пп.1 - 14, отличающаяся тем, что верхний слой получения имеет влажную сжимаемость, по меньшей мере равную 5 см³/г^-1, и емкость стекания капли, равную 10 г/г. 16. Поглощающая вставка по одному из пп.1 - 15, отличающаяся тем, что слой приема жидких выделений образован первым волокнистым материалом, который содержит по меньшей мере 50% по весу химически сшитых целлюлозных волокон. 17. Поглощающая вставка по одному из пп.1 - 16, отличающаяся тем, что она имеет среднюю теоретическую основную емкость, по меньшей мере равную 0,8 мл/см^-2, и высоту пакета не более 9 мм под давлением 200 г/см^-2. 18. Поглощающая вставка по одному из пп.1 - 17, отличающаяся тем, что первый сверхпоглощающий материал присутствует в виде предварительно отформованного тонкого слоя, состоящего главным образом только из сверхпоглощающего материала. 19. Поглощающая вставка по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит верхнюю структуру, содержащую верхний слой, содержащий первый пористый материал (3), имеющий влажную сжимаемость, по меньшей мере равную 5 см³/г^-1, и емкость стекания капли, по меньшей мере равную 10 г/г^-1, причем структура содержит также первый сверхпоглощающий материал (5), имеющий в основном не уменьшающуюся скорость динамического набухания и нижнюю структуру, содержащую второй пористый материал (6) и второй сверхпоглощающий материал (7), имеющий скорость динамического набухания, по меньшей мере равную 0,2 г/г^-1/с^-1, и поглощающую способность под давлением, составляющим 50 г/см^-2, по меньшей мере равную 15 г/г^-1, причем скорость динамического набухания второго сверхпоглощающего материала по меньшей мере в 1,5 раза превышает скорость динамического набухания первого сверхпоглощающего материала. 20. Поглощающее изделие, отличающееся тем, что оно содержит последовательно сверху вниз по его толщине, проницаемый для жидкости верхний слой (2), поглощающую вставку в соответствии с одним из пп.1 - 17, с первым слоем приема жидких выделений (3), направленным к верхнему слою (2), и не проницаемый для жидкости задний слой (9). 21. Поглощающее изделие по п.20, отличающееся тем, что оно представляет собой разовую пеленку, средство сбора мочи при ее недержании или тренировочные брюки. 22. Поглощающая вставка, отличающаяся тем, что она содержит последовательно сверху вниз по ее толщине верхнюю структуру, содержащую верхний слой, содержащий первый пористый материал (3), имеющий влажную сжимаемость, по меньшей мере равную 5 см³/г^-1, и емкость стекания капли, по меньшей мере равную 10 г/г^-1, причем структура содержит также первый сверхпоглощающий материал (5), имеющий в основном неуменьшающуюся скорость динамического набухания, и нижнюю структуру, содержащую второй пористый материал (6) и второй сверхпоглощающий материал (7), имеющий скорость динамического набухания, по меньшей мере равную 0,2 г/г^-1/с^-1, и поглощающую способность под давлением, составляющим 50 г/см^-2, по меньшей мере равную 15 г/г^-1, причем скорость динамического набухания второго сверхпоглощающего материала по меньшей мере в 1,5 раза превышает скорость динамического набухания первого сверхпоглощающего материала. 23. Поглощающая вставка по п.22, отличающаяся тем, что первым пористым материалом является волокнистый материал, который содержит по меньшей мере 50% по весу химически сшитых целлюлозных волокон. 24. Поглощающая вставка по одному из пп.22 - 23, отличающаяся тем, что она имеет среднюю теоретическую базовую емкость по меньшей мере равную 0,8 мл/см^-2, и высоту пакета не более 9 мм под давлением 20 г/см^-2. 25. Поглощающее изделие, отличающееся тем, что оно содержит последовательно сверху вниз по его толщине проницаемый для жидкости верхней слой (2), поглощающую вставку в соответствии с одним из пп.22 - 24, с первым слоем приема жидких выделений (3), направленным к верхнему слою (2), и не проницаемый для жидкости задний слой (9). 26. Поглощающее изделие по п.25, отличающееся тем, что оно представляет собой разовую пеленку, средство сбора мочи при ее недержании или тренировочные брюки.

Приоритет по пунктам:
30.06.93 по пп.22 - 26;
01.12.93 по пп.1 - 21.