АБСОРБИРУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ С УЛУЧШЕННЫМИ АБСОРБИРУЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ Российский патент 2016 года по МПК A61F13/15 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к абсорбирующим изделиям, содержащим суперабсорбирующие полимерные частицы, таким как одноразовые подгузники, трусы для приучения к горшку и нижнее белье для взрослых, страдающих недержанием.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Абсорбирующие изделия, такие как одноразовые подгузники, трусы для приучения к горшку и нижнее белье для взрослых, страдающих недержанием, абсорбируют и удерживают продукты выделения тела. Многие абсорбирующие изделия, такие как подгузники, содержат суперабсорбирующий полимерный материал. Суперабсорбирующие полимеры обычно присутствуют в сердцевине абсорбирующих изделий в виде частиц. Суперабсорбирующие полимерные частицы обладают способностью абсорбировать жидкость и набухать при вступлении в контакт с жидкими продуктами выделения. Однако ранее было установлено, что не все категории суперабсорбирующих полимерных частиц одинаково подходят для применения в абсорбирующем изделии.

Известно, что для получения абсорбирующих изделий, содержащих суперабсорбирующие полимерные частицы, обладающих хорошими абсорбирующими и удерживающими свойствами, суперабсорбирующие полимерные частицы должны соответствовать особым техническим требованиям.

Во-первых, суперабсорбирующие полимерные частицы должны обладать способностью быстрого абсорбирования жидких продуктов выделения. Скорость абсорбирования суперабсорбирующих полимерных частиц обычно характеризовалась в уровне техники посредством измерения скорости свободного набухания (FSR) частиц.

В дополнение к тому, что они характеризуются высокой скоростью абсорбирования, суперабсорбирующие полимерные частицы, присутствующие в сердцевине, должны также обладать высокой проницаемостью для жидкости. Плохая проницаемость суперабсорбирующих полимерных частиц может включать протечки абсорбирующего изделия вследствие блокирования гелем. Блокирование гелем может происходить в абсорбирующей сердцевине, когда набухающие суперабсорбирующие полимерные частицы блокируют пустоты между частицами. В таком случае жидкие продукты выделения не достигают или лишь медленно достигают нижних слоев суперабсорбирующих полимерных частиц, расположенных в сердцевине. Жидкие продукты выделения остаются на поверхности абсорбирующей сердцевины и могут, таким образом, вытекать из подгузника.

Проницаемость суперабсорбирующих полимерных частиц обычно характеризовалась в уровне техники посредством измерения SFC (проводимости солевого потока) частиц. Этот параметр измеряется в равновесном состоянии, т.е. измерение осуществляют в отношении полностью предварительно набухшего слоя геля из суперабсорбирующих полимерных частиц.

Однако в данное время изобретатели неожиданно обнаружили, что абсорбирующие сердцевины, содержащие суперабсорбирующие полимерные частицы, характеризующиеся высокими значениями FSR и SFC, не приводят автоматически к быстрому поглощению жидких продуктов выделения в абсорбирующее изделие, особенно при первом внезапном потоке, т.е., когда абсорбирующие сердцевины впервые вступают в контакт с жидкостью.

Таким образом, настоящее изобретение предлагает абсорбирующее изделие, обладающее улучшенными абсорбирующими свойствами и, таким образом, пониженной вероятностью протечки, особенно при первом внезапном потоке, т.е., когда изделие начинает намокать.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к абсорбирующему изделию, содержащему абсорбирующую структуру. Абсорбирующее изделие разделено на три области: передняя область, задняя область и область промежности, расположенная между передней областью и задней областью. Абсорбирующая структура содержит абсорбирующую сердцевину. Абсорбирующая сердцевина имеет толщину в сухом состоянии в точке промежности изделия, составляющую от 0,2 до 5 мм. Одна или несколько областей абсорбирующей структуры содержат по меньшей мере 90% по весу суперабсорбирующих полимерных частиц и требуют времени для достижения поглощения 20 г/г (Т20), составляющего менее 440 с в соответствии с измерениями согласно методу испытания K(t).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - вид сверху подгузника в соответствии с одним воплощением настоящего изобретения.

Фиг. 2 - вид в поперечном сечении подгузника, показанного на фиг. 1, выполненном вдоль линии сечения 2-2 на фиг. 1.

Фиг. 3 - вид в частичном поперечном сечении слоя абсорбирующей сердцевины в соответствии с одним воплощением данного изобретения.

Фиг. 4 - вид в частичном поперечном сечении слоя абсорбирующей сердцевины в соответствии с другим воплощением данного изобретения.

Фиг. 5а - вид в частичном сечении абсорбирующей сердцевины, содержащей комбинацию из первого и второго слоев абсорбирующей сердцевины, показанных на фиг. 3 и 4.

Фиг. 5b - вид в частичном сечении абсорбирующей сердцевины, содержащей комбинацию из первого и второго слоев абсорбирующей сердцевины, показанных на фиг. 3 и 4.

Фиг. 6 - схематическое изображение вискозиметра.

Фиг. 7 - частичное боковое поперечное сечение подходящей системы измерения проницаемости для проведения испытания на динамическую эффективную проницаемость и измерения кинетики поглощения.

Фиг. 8 - вид сбоку в частичном поперечном сечении узла поршень/цилиндр для использования при проведении испытания на динамическую эффективную проницаемость и измерения кинетики поглощения.

Фиг. 9 - вид сверху головки поршня, подходящей для применения в узле поршень/цилиндр, показанном на фиг. 8.

Фиг. 10 - вид сбоку в частичном поперечном сечении подходящей системы измерения проницаемости для проведения измерительного испытания на проницаемость для мочи.

Фиг. 11 - вид сбоку в поперечном сечении узла поршень/цилиндр для использования при проведении измерительного испытания на проницаемость для мочи.

Фиг. 12 - вид сверху головки поршня, подходящей для применения в узле поршень/цилиндр, показанном на фиг. 11.

Фиг. 13 - вид сбоку в поперечном сечении узла поршень/цилиндр согласно фиг. 11, размещенного на пористом диске для фазы набухания.

Фиг. 14 - вид в поперечном сечении подходящей системы измерения поглощения в плоском состоянии для проведения испытания на поглощение в плоском состоянии.

Фиг. 15 - вид в поперечном сечении абсорбирующей структуры, испытываемой согласно методу испытания K(t), причем слой материала, который не является частью абсорбирующей структуры, отделен от абсорбирующей структуры посредством холодного распыления.

Фиг. 16 - вид в поперечном сечении абсорбирующей структуры, испытываемой согласно методу испытания K(t), причем верхний слой абсорбирующей структуры перфорирован с применением перфорирующего наконечника.

Фиг. 17 - вид сверху перфорационного шаблона, по которому могут быть перфорированы верхний или нижний слой абсорбирующей структуры.

Фиг. 18А - график, представляющий поглощение в г/г, в зависимости от времени, для абсорбирующих структур сравнительных примеров 1 и 2, и примера 1, в соответствии с измерениями согласно методу испытания K(t).

Фиг. 18B - график, представляющий поглощение в г/г, в зависимости от времени, для абсорбирующих структур сравнительных примеров 1 и 2, и примера 2, в соответствии с измерениями согласно методу испытания K(t).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Термин "абсорбирующее изделие" используется в данном описании в отношении устройств, которые абсорбируют и удерживают продукты выделения тела, и более конкретно, относится к устройствам, которые размещаются напротив или вблизи тела пользователя для поглощения и удержания различных продуктов выделения, выделяемых телом. Абсорбирующие изделия включают подгузники, трусы для приучения к горшку, нижнее белье для взрослых, страдающих недержанием, предметы женской гигиены и т.п. Используемый в данном описании термин "жидкости тела" или "продукты выделения тела" включает среди прочих мочу, кровь, вагинальные выделения, грудное молоко, пот и фекалии. В некоторых воплощениях настоящего изобретения, абсорбирующее изделие представляет собой подгузник или трусы для приучения к горшку.

Термин "абсорбирующая сердцевина" используется в данном описании в отношении структуры, размещенной между верхним листом и нижним листом абсорбирующего изделия, с целью поглощения и удерживания жидкости, принимаемой абсорбирующим изделием. Сердцевина содержит суперабсорбирующие полимерные частицы. Сердцевина может содержать один или несколько подлежащих слоев, суперабсорбирующие полимерные частицы, размещенные на одном или нескольких подлежащих слоях, и термопластичный состав, как правило, размещенный на суперабсорбирующих полимерных частицах. Обычно термопластичный состав представляет собой термопластичный адгезивный материал. Термопластичный адгезивный материал может образовывать волокнистый слой, который по меньшей мере частично контактирует с суперабсорбирующими полимерными частицами на одном или нескольких подлежащих слоях, и частично контактирует с одним или несколькими подлежащими слоями. Дополнительный адгезив может быть нанесен на один или несколько подлежащих слоев перед нанесением суперабсорбирующих полимерных частиц, с целью улучшения адгезии между суперабсорбирующими полимерными частицами и/или термопластичным адгезивным материалом и одним или несколькими соответствующими подлежащими слоями. Абсорбирующая сердцевина может также содержать один или несколько покровных слоев, причем суперабсорбирующие полимерные частицы размещены между одним или несколькими подлежащими слоями и одним или несколькими покровными слоями. Один или несколько подлежащих слоев или покровных слоев могут содержать или состоять из нетканого полотна, материала или пленки, или их комбинаций. Абсорбирующая сердцевина может дополнительно содержать дезодорирующие соединения.

Абсорбирующая сердцевина может состоять главным образом из одного или нескольких подлежащих слоев, суперабсорбирующих полимерных частиц, термопластичного состава, факультативно - дополнительного адгезива, факультативно - одного или нескольких покровных слоев и, факультативно - дезодорирующих соединений.

Абсорбирующая сердцевина может содержать суперабсорбирующие полимерные частицы, заключенные между двумя слоями, а именно, верхним слоем и нижним слоем, причем над верхним слоем и под нижним слоем нет суперабсорбирующих полимерных частиц. Верхний слой соответствует подлежащему слою или покровному слою абсорбирующей сердцевины, находящимся ближе всего к верхнему листу изделия, а нижний слой соответствует подлежащему слою или покровному слою абсорбирующего изделия, находящимся ближе всего к нижнему листу абсорбирующего изделия. Альтернативно, при отсутствии верхнего слоя абсорбирующая сердцевина может соответствовать структуре, размещенной между верхним листом и нижним слоем, или при отсутствии нижнего слоя абсорбирующая сердцевина может соответствовать структуре, размещенной между верхним слоем и нижним листом. При отсутствии верхнего слоя и нижнего слоя, абсорбирующая сердцевина может соответствовать всей структуре, размещенной между верхним листом и нижним листом абсорбирующего изделия. Один или несколько подлежащих слоев, или один или несколько покровных слоев могут содержать или состоять из нетканого полотна, материала или пленки, или их комбинаций.

Термин "абсорбирующая структура" используется в данном описании в отношении одной из следующих структур:

а. абсорбирующей сердцевины абсорбирующего изделия, в случае если абсорбирующая сердцевина содержит суперабсорбирующие полимерные частицы, заключенные между двумя слоями, а именно, верхним слоем и нижним слоем, причем над верхним слоем и под нижним слоем нет суперабсорбирующих полимерных частиц. Верхний слой соответствует подлежащему слою или покровному слою абсорбирующей сердцевины, находящимся ближе всего к верхнему листу изделия, а нижний слой соответствует подлежащему слою или покровному слою абсорбирующего изделия, находящимся ближе всего к нижнему листу абсорбирующего изделия;

b. абсорбирующей сердцевины абсорбирующего изделия в сочетании с верхним листом абсорбирующего изделия, в случае если абсорбирующая сердцевина не содержит верхний слой, как было рассмотрено выше;

с. абсорбирующей сердцевины абсорбирующего изделия в сочетании с нижним листом абсорбирующего изделия, в случае если абсорбирующая сердцевина не содержит нижний слой, как было рассмотрено выше.

Термин "часть абсорбирующей структуры" используется в данном описании в отношении части абсорбирующей структуры, проходящей через толщину абсорбирующей структуры, т.е. в отношении части абсорбирующей структуры, содержащей все различные слои, из которых изготовлена абсорбирующая структура в соответствующей части.

Термины "передняя область" и "задняя область" используются в данном описании в отношении передней и задней областей талии абсорбирующего изделия. Длина обеих из передней области и задней области, составляет одну треть от общей длины изделия, начиная от соответствующих передней и задней кромок талии. В воплощениях, где передняя и/или задняя кромки талии не выполнены в виде прямой линии, проходящей параллельно поперечной центровой линии абсорбирующего изделия, длина абсорбирующего изделия определяется по продольной центровой линии или параллельно ей, начиная от точки передней кромки талии, находящейся ближе всего к поперечной центровой линии, и заканчивая в точке задней кромки талии, находящейся ближе всего к поперечной центровой линии.

Термин "область промежности" используется в данном описании в отношении области изделия, расположенной в центре изделия, между передней и задней областями изделия. Длина области промежности составляет одну треть общей длины изделия.

Термин "точка промежности" используется в данном описании в отношении точки изделия, расположенной в центре абсорбирующего изделия, в точке пересечения продольной центровой линии и поперечной центровой линии изделия. В целях изобретения следует понимать, что точка промежности изделия не обязательно располагается в центре абсорбирующей сердцевины, а именно в точке пересечения продольной центровой линии и поперечной центровой линии абсорбирующей сердцевины, особенно в случае, когда абсорбирующая сердцевина не отцентрована относительно поперечной центровой линии изделия, т.е. в случае, когда абсорбирующая сердцевина сдвинута к передней и/или задней области изделия.

Термин "центр передней области" используется в данном описании в отношении точки абсорбирующего изделия, расположенной в точке пересечения продольной центровой линии изделия и линии, параллельной поперечной центровой линии изделия, и расположенной на расстоянии от поперечной центровой линии, составляющем треть от общей длины абсорбирующего изделия. В воплощениях, где передняя и/или задняя кромки талии не выполнены в виде прямой линии, проходящей параллельно поперечной центровой линии абсорбирующего изделия, длина абсорбирующего изделия определяется по продольной центровой линии или параллельно ей, начиная от точки передней кромки талии, находящейся ближе всего к поперечной центровой линии, и заканчивая в точке задней кромки талии, находящейся ближе всего к поперечной центровой линии.

Термины "содержать", "содержащий" и "содержит" представляют собой неограничивающие термины, которые также охватывают термины "состоять из", "состоящий из" или "состоит из", представляющие собой ограничивающие термины.

Термин "воздушный войлок" используется в данном описании в отношении измельченной древесной массы, которая представляет собой одну из форм целлюлозных волокон.

Термин "суперабсорбирующая полимерная частица" используется в данном описании в отношении поперечно сшитых полимерных материалов, способных поглощать по меньшей мере в десять раз большее своего веса количество 0,9%-ного водного солевого раствора при измерении в соответствии с испытанием на удерживающую способность на центрифуге (EDANA, WSP 241.2-05). Суперабсорбирующие полимерные частицы находятся в виде микрочастиц, таким образом, являясь текучими в сухом состоянии. Предпочтительные суперабсорбирующие полимерные частицы согласно настоящему изобретению выполнены из полимеров поли(мет)акриловых кислот. Однако, например, суперабсорбирующие полимерные частицы на основе крахмала также не выходят за рамки объема настоящего изобретения.

Термин "термопластичный адгезивный материал" используется в данном описании в отношении полимерной композиции, из которой могут формироваться волокна и наноситься на суперабсорбирующие полимерные частицы, с целью фиксации суперабсорбирующих полимерных частиц как в сухом, так и во влажном состояниях. Термопластичный адгезивный материал согласно настоящему изобретению предпочтительно образует волокнистую структуру поверх суперабсорбирующих полимерных частиц.

Термин "нетканый" используется в данном описании в отношении готового листа, полотна или ваты из направленно или хаотично ориентированных волокон, соединенных посредством трения и/или когезии, и/или адгезии, за исключением бумаги и изделий, являющихся ткаными, вязаными, прошитыми, вязально-прошивными с включением связующих нитей или волокон, или валяными посредством влажного валяния, в том числе дополнительно сшитые иглой. Волокна могут быть натурального или искусственного происхождения, а также могут быть штапельными или непрерывными волокнами, или могут быть сформированы на месте. Коммерчески доступные волокна имеют диаметры в пределах от менее, чем приблизительно 0,001 мм до более чем приблизительно 0,2 мм, и они поставляются в нескольких различных формах: короткие волокна (известные, как штапельные или рубленые волокна), непрерывные единичные волокна (нити или одиночные непрерывные волокна), некрученые пучки непрерывных единичных волокон (жгуты) и крученые пучки непрерывных единичных волокон (нити). Нетканые материалы могут быть сформированы многими способами, такими как: фильерно-раздувная технология, технология производства нетканого материала из расплава полимера фильерным способом, прядение из раствора, электропрядение и кардование. Сухой вес нетканых материалов обычно выражается в граммах на квадратный метр (г/м²).

Термин "прикреплен" используется в данном описании в отношении конфигураций, где первый элемент непосредственно прикреплен к другому элементу посредством крепления первого элемента непосредственно ко второму элементу, или в отношении конфигураций, где первый элемент опосредованно прикреплен ко второму элементу посредством крепления первого элемента к одному или нескольким третьим, промежуточным элементам, которые, в свою очередь, прикреплены ко второму элементу. Средства крепления могут содержать адгезионные соединения, термические соединения, соединения давлением, ультразвуковую сварку, динамико-механические соединения, или любые другие подходящие средства крепления или комбинации данных средств крепления, известные из уровня техники.

Фиг. 1 представляет собой вид сверху абсорбирующего изделия 10 согласно некоторым воплощениям настоящего изобретения. Абсорбирующее изделие 10 показано в своем плоском, несжатом состоянии (т.е. без сжатия, вызванного его эластичностью), при этом части абсорбирующего изделия 10 вырезаны для того, чтобы более ясно показать внутреннюю структуру подгузника 10. Часть абсорбирующего изделия 10, контактирующая с пользователем, на фиг. 1 направлена на смотрящего. Абсорбирующее изделие 10 обычно содержит основание 12 и абсорбирующую сердцевину 14, размещенную в основании 12.

Основание 12 абсорбирующего изделия 10 на фиг. 1 может содержать основной корпус абсорбирующего изделия 10. Основание 12 может содержать внешнее покрытие 16, включающее верхний лист 18, который может быть проницаемым для жидкости, и/или нижний лист 20, который может быть непроницаемым для жидкости. Абсорбирующая сердцевина 14 может быть заключена между верхним листом 18 и нижним листом 20. Основание 12 может также включать боковые панели 22, эластичные манжеты 24, и эластичный компонент 26 на талии.

Манжеты 24 и эластичный компонент 26 на талии могут, как правило, содержать эластичные элементы 28. Часть одного конца абсорбирующего изделия 10 выполнена как передняя область 30, а часть другого конца выполнена как задняя область 32 абсорбирующего изделия 10. Промежуточная область абсорбирующего изделия 10 выполнена как область 34 промежности, которая проходит в продольном направлении между передней и задней областями 30 и 32.

Абсорбирующее изделие 10 показано на фиг. 1 со своей продольной центровой линией 36 и поперечной центровой линией 38. Периметр 40 абсорбирующего изделия 10 определен внешними краями абсорбирующего изделия 10, где продольные края 42 проходят, в сущности, параллельно продольной центровой линии 36 абсорбирующего изделия 10, а передняя и задняя кромки 43 и 44 талии проходят между продольными краями 42, в сущности, параллельно поперечной центровой линии 38 абсорбирующего изделия 10. Основание 12 может также содержать систему крепления, которая может включать по меньшей мере один крепежный элемент 46 и по меньшей мере одну зону 48 для его закрепления.

Абсорбирующее изделие 10 может также содержать и другие элементы, известные из уровня техники, включая переднюю и заднюю выступающие детали, защитные элементы на талии, эластичные элементы и т.п. для обеспечения лучшего прилегания, удерживания и эстетических свойств. Такие дополнительные компоненты хорошо известны из уровня техники и описаны, например, в патенте США №3,860,003 и патенте США №5,151,092.

Для удерживания абсорбирующего изделия 10 на месте относительно пользователя по меньшей мере часть передней области 30 может крепиться крепежным элементом 46 по меньшей мере к части задней области 32 для образования одного или нескольких отверстий для ног и талии изделия. В закрепленном состоянии система крепления испытывает растягивающую нагрузку вокруг талии изделия. Система крепления может позволить пользователю изделия удерживать один элемент системы крепления, например, крепежный элемент 46, и соединять переднюю область 30 с задней областью 32 по меньшей мере в двух местах. Это может быть достигнуто за счет варьирования силы скрепления между элементами крепежных устройств.

Согласно определенным воплощениям абсорбирующее изделие 10 может быть выполнено с системой крепления с возможностью повторного крепления, или, альтернативно, оно может быть выполнено в форме подгузника в виде трусов. Если абсорбирующее изделие представляет собой подгузник, оно может содержать систему крепления с возможностью повторного крепления, присоединенную к основанию, с целью закрепления подгузника на пользователе. Если абсорбирующее изделие представляет собой подгузник в виде трусов, изделие может содержать по меньшей мере две боковые панели, соединенные друг с другом для образования трусов.

Абсорбирующая структура

Абсорбирующая структура содержит суперабсорбирующие полимерные частицы.

Одна или несколько частей абсорбирующей структуры содержат по меньшей мере 90% по весу суперабсорбирующих полимерных частиц относительно веса части абсорбирующей структуры, за исключением веса любого подлежащего слоя и/или покровного слоя, и/или верхнего листа и/или нижнего листа, которые могут быть включены в часть абсорбирующей структуры. Один или несколько подлежащих слоев, или один или несколько покровных слоев могут содержать или состоять из нетканого полотна, материала или пленки, или их комбинаций.

Одна из одной или нескольких частей абсорбирующей структуры может быть отцентрована по центру передней области изделия, и/или одна из одной или нескольких областей абсорбирующей структуры может быть отцентрована по точке промежности изделия.

По меньшей мере одна из одной или нескольких областей абсорбирующей структуры может иметь площадь поверхности, составляющую 30 см² или более. Альтернативно, каждая из одной или нескольких областей может иметь площадь поверхности, составляющую 30 см² или более.

По меньшей мере одна из одной или нескольких областей абсорбирующей структуры, имеющая площадь поверхности, составляющую 30 см² или более, может охватывать круглую область. Альтернативно, каждая из одной или нескольких областей абсорбирующей структуры, имеющая площадь поверхности, составляющую 30 см² или более, может охватывать круглую область.

Одна или несколько областей абсорбирующей структуры могут содержать по меньшей мере 95% по весу суперабсорбирующих полимерных частиц.

Одна или несколько областей абсорбирующей структуры могут содержать по меньшей мере 98% по весу суперабсорбирующих полимерных частиц.

Одна или несколько областей абсорбирующей структуры могут содержать по меньшей мере 99% по весу суперабсорбирующих полимерных частиц.

Вся абсорбирующая структура может содержать по меньшей мере 90% по весу, предпочтительно по меньшей мере 95% по весу, предпочтительнее по меньшей мере 98% по весу, и еще более предпочтительно по меньшей мере 99% по весу суперабсорбирующих полимерных частиц.

Такие воплощения являются особенно предпочтительными, поскольку абсорбирующие изделия с высоким процентным содержанием суперабсорбирующих полимерных частиц обычно имеют уменьшенную толщину в сухом состоянии по сравнению с толщиной стандартных абсорбирующих изделий, имеющих большое количество стандартных абсорбирующих материалов, таких как воздушный войлок и подобные, дополнительно к суперабсорбирующим полимерным частицам. Уменьшенная толщина способствует лучшему прилеганию к телу и повышенному комфорту, когда изделие расположено на пользователе.

Одна или несколько областей абсорбирующей структуры требуют времени для достижения поглощения 20 г/г (Т20), составляющего менее, чем 440 с, или менее чем 400 с, или менее чем 350 с, или менее чем 300 с, или менее чем 250, как было измерено согласно методу испытания K(t), изложенному ниже.

Время для достижения поглощения, составляющего 20 г/г (Т20), может составлять от 50 с до 440 с, или от 100 с до 350 с, или от 150 с до 300 с, как было измерено согласно методу испытания K(t), изложенному ниже.

Одна или несколько областей абсорбирующей структуры могут иметь эффективную проницаемость по прошествии 20 минут (К20), составляющую по меньшей мере 2,9·10^-8 см², как было измерено согласно методу испытания K(t).

Одна или несколько областей абсорбирующей структуры могут иметь эффективную проницаемость по прошествии 20 минут (К20), составляющую по меньшей мере 2,95·10^-8 см², или по меньшей мере 3·10^-8 см², или от 2,95·10^-8 см² до 1,0·10^-6 см², или от 2,95·10^-8 см² до 1,0·10^-7 см², или от 3,0·10^-8 до 1,0·10^-7 см², как было измерено согласно методу испытания K(t), изложенному ниже.

Одна или несколько областей абсорбирующей структуры могут иметь отношение между минимальной эффективной проницаемостью и проницаемостью по прошествии 20 минут (отношение Kmin/K20), составляющее более чем 0,75, или более чем 0,8 или более чем 0,9, как было измерено согласно методу испытания K(t), изложенному ниже. В таких воплощениях временное блокирование гелем минимально, и жидкие продукты выделения могут перемещаться быстро через пустоты, присутствующие между частицами, в течение всего процесса набухания, и особенно в начальной части фазы набухания, которая является наиболее критической для первого внезапного потока.

Поглощение одной или нескольких областей абсорбирующей структуры по прошествии 20 мин (U20) составляет по меньшей мере 24 г/г или по меньшей мере 24,5 г/г, или от 24 г/г до 60 г/г, или от 24,5 г/г до 50 г/г, или от 24,5 г/г до 40 г/г, как было измерено согласно методу испытания K(t), изложенному ниже.

В некоторых воплощениях вся абсорбирующая структура соответствует значениям Т20, К20 и U20, упоминаемым выше.

Абсорбирующие изделия, содержащие такую абсорбирующую структуру, имеют улучшенные абсорбирующие свойства, и таким образом обладают меньшей вероятностью протечки, по сравнению с абсорбирующими изделиями, известными из уровня техники, особенно при первом внезапном потоке. Такие абсорбирующие структуры особо пригодны для применения в абсорбирующих изделиях.

Абсорбирующая сердцевина

В некоторых воплощениях абсорбирующая сердцевина содержит среднее количество суперабсорбирующих полимерных частиц на площадь, составляющее от 50 до 2200 г/м² или от 100 до 1500 г/м², или от 200 до 1000 г/м².

В некоторых воплощениях абсорбирующая сердцевина содержит среднее количество суперабсорбирующих полимерных частиц на площадь, составляющее в точке промежности от 100 до 1500 г/м² или от 150 до 1000 г/м², или от 200 до 900 г/м², или от 400 до 700 г/м². Абсорбирующее изделие содержит достаточное количество суперабсорбирующих полимерных частиц для того, чтобы иметь хорошие абсорбирующие свойства, а также быть достаточно тонкими для обеспечения хорошего прилегания и комфорта для пользователя. Однако суперабсорбирующие полимерные частицы также присутствуют в передней и задней областях, хотя, особенно в задней области, количество может быть малым (или даже нулевым). В некоторых воплощениях абсорбирующая сердцевина содержит среднее количество суперабсорбирующих полимерных частиц на площадь, составляющее менее 300 г/м², или менее 200 г/м², альтернативно, от 25 до 300 г/м², или от 50 до 200 г/м², или от 50 до 100 г/м² в задней области изделия.

В некоторых воплощениях абсорбирующая сердцевина может дополнительно содержать небольшие количества абсорбирующих материалов, отличающихся от суперабсорбирующих полимерных частиц, например, она может содержать воздушный войлок.

В некоторых воплощениях абсорбирующая сердцевина обычно содержит менее 5% по весу воздушного войлока, предпочтительно менее 2% и более предпочтительно, не содержит воздушный войлок. В некоторых воплощениях абсорбирующая структура может также не содержать воздушный войлок.

Абсорбирующая сердцевина имеет толщину в сухом состоянии в точке промежности изделия, составляющую менее 10 мм, предпочтительно менее 5 мм, более предпочтительно менее 3 мм, еще более предпочтительно менее 1,5 мм, альтернативно, от 0,1 до 10 мм, предпочтительно от 0,2 до 5 мм, предпочтительнее от 0,3 до 3 мм, еще более предпочтительно от 0,5 до 1,5 мм, как было измерено согласно методу испытания, изложенному ниже. Таким образом, абсорбирующая сердцевина является достаточно тонкой по сравнению со стандартными абсорбирующими сердцевинами, содержащими воздушный войлок. Вследствие этого может быть значительно улучшено прилегание и комфорт.

Суперабсорбирующие полимерные частицы

Суперабсорбирующие полимерные частицы, применимые для настоящего изобретения, могут быть представлены в различном виде. Термин "частицы" относится к гранулам, волокнам, хлопьям, сферам, порошкам, пластинкам и другим формам суперабсорбирующих полимерных частиц, известным специалистам в данной области. В некоторых воплощениях Суперабсорбирующие полимерные частицы могут быть в форме волокон, т.е., могут представлять собой продолговатые, игловидные Суперабсорбирующие полимерные частицы. В таких воплощениях волокна из суперабсорбирующих полимерных частиц имеют малый размер (т.е., диаметр волокон), составляющий менее, чем приблизительно 1 мм, обычно менее чем 500 мкм, и предпочтительно менее чем 250 мкм, вплоть до 50 мкм. Длина волокон предпочтительно составляет от приблизительно 3 мм до приблизительно 100 мм. Волокна также могут быть в форме длинных нитей, которые могут быть сплетены.

Альтернативно, в некоторых предпочтительных воплощениях суперабсорбирующие полимерные частицы согласно настоящему изобретению представляют собой сферические частицы. Согласно настоящему изобретению и в отличие от волокон, "сферические частицы" имеют размеры от максимального по длине до минимального с соотношением максимального по длине размера частицы к минимальному размеру частицы в диапазоне 1-5, где значение 1 соответствует идеально сферической частице, а 5 - предполагает некое отклонение от такой сферической формы. В таких воплощениях суперабсорбирующие полимерные частицы могут иметь размер частиц, составляющий менее 850 мкм, или от 50 до 850 мкм, предпочтительно от 100 до 500 мкм, предпочтительнее от 150 до 300 мкм, как было измерено согласно методу EDANA WSP 220.2-05. Суперабсорбирующие полимерные частицы, имеющие относительно малый размер, способствуют увеличению площади поверхности абсорбирующего материала, контактирующего с жидкими продуктами выделения, и таким образом, способствует быстрому поглощению жидких продуктов выделения.

Суперабсорбирующие полимерные частицы, применимые для настоящего изобретения, включают различные нерастворимые в воде, но набухающие в воде полимеры, способные поглощать большие количества жидкостей. Такие полимерные материалы являются общеизвестными в уровне техники.

Подходящие суперабсорбирующие полимерные частицы могут быть получены, например, в результате процессов обратной фазной суспензионной полимеризации, как описано в патенте США №4,340,706 и патенте США №5,849,816 или в результате процессов дисперсионной полимеризации аэрозольной или иной газовых фаз, как описано в патентной заявке США №2009/0192035, 2009/0258994 и 2010/0068520. В некоторых воплощениях подходящие суперабсорбирующие полимерные частицы могут быть получены с использованием производственных процессов, известных из уровня техники, таких, как более конкретно описанные в документе WO 2006/083584, начиная с 23 строки страницы 12 до строки 27 страницы 20.

В некоторых воплощениях поверхность суперабсорбирующих полимерных частиц может иметь покрытие. В таких воплощениях покрытие делает поверхность более липкой, таким образом, что суперабсорбирующие полимерные частицы не могут легко перераспределяться (таким образом, чтобы они не могли блокировать пустоты) при намокании.

В некоторых воплощениях суперабсорбирующие полимерные частицы могут быть покрыты катионным полимером. Предпочтительные катионные полимеры могут включать полиаминные или полииминные материалы, способные вступать в реакцию по меньшей мере с одним компонентом, содержащимся в жидкостях тела, особенно в моче. Предпочтительные полиаминные материалы выбраны из группы, состоящей из (1) полимеров, имеющих первичные аминные группы (например, поливиниламин, полиаллиламин); (2) полимеров, имеющих вторичные аминные группы (например, полиэтиленимин); и (3) полимеров, имеющих третичные аминные группы (например, поли N,N-диметилалкинамин).

Практические примеры катионных полимеров представляют собой, например, полиэтиленимин, модифицированный полиэтиленимин, поперечно сшитый эпигалогидрином в диапазоне растворимости в воде, полиамин, модифицированный посредством прививки этилениминаполиамидоамин, полиэфирамин, поливиниламин, полиалкиламин, полиамидополиамин и полиаллиламин.

В предпочтительных воплощениях катионный полимер имеет средневесовую молекулярную массу, составляющую по меньшей мере 500, предпочтительнее 5000, наиболее предпочтительно 10000 или более. Катионные полимеры, имеющие средневесовую молекулярную массу, составляющую более 500, не ограничиваются полимерами, проявляющими одно максимальное значение (пик) при анализе молекулярной массы посредством гельпроникающей хроматографии, при этом полимеры, имеющие средневесовую молекулярную массу, составляющую более 500, могут использоваться даже в том случае, если они проявляют множество максимальных значений (пиков).

Предпочтительное количество катионного полимера находится в диапазоне от приблизительно 0,5 до 20 весовых частей на 100 весовых частей суперабсорбирующих полимерных частиц, предпочтительно от 0,3 до 10 весовых частей, и наиболее предпочтительно от приблизительно 0,5 до 5 весовых частей.

В некоторых воплощениях суперабсорбирующие полимерные частицы могут быть покрыты материалами на основе хитозана, например такими, как раскрытые в документе US 7537832 B2.

В некоторых других воплощениях суперабсорбирующие полимерные частицы могут содержать абсорбирующие полимеры с ионообменом в смешанном слое, например, такие, как раскрытые в документах WO 99/34841 и WO 99/34842.

Как уже упоминалось выше, абсорбирующие структуры, содержащие суперабсорбирующие полимерные частицы, характеризующиеся высокими значениями SFC и FSR, не приводят автоматически к быстрому поглощению жидких продуктов выделения, особенно при первом внезапном потоке, т.е., когда сухие абсорбирующие структуры вступают в контакт с жидкостью. Если не ограничиваться рамками теории, есть основания полагать, что сухие суперабсорбирующие полимерные частицы, как правило, хуже абсорбируют воду, чем влажные суперабсорбирующие полимерные частицы, поскольку способность воды диффундировать в сухие суперабсорбирующие полимерные частицы ниже, чем способность воды диффундировать во влажные суперабсорбирующие полимерные частицы.

Прежде не исследовались относящиеся к начальному поглощению абсорбирующие свойства сухих абсорбирующих структур, содержащих суперабсорбирующие полимерные частицы. Наоборот, исследования были сосредоточены на проводимости солевого потока (SFC) суперабсорбирующих полимерных частиц, которая определялась в равновесном состоянии, и таким образом, на стадии, далекой от начального поглощения жидкости. В случае абсорбирующих структур, содержащих значительное количество воздушного войлока в дополнение к суперабсорбирующим полимерным частицам, временное хранение жидкости, поступающей к абсорбирующей сердцевине, обеспечивается воздушным войлоком, позволяя суперабсорбирующим полимерным частицам поглощать жидкость из окружающего воздушного войлока с определенной задержкой. Но даже в случае абсорбирующих изделий, не содержащих воздушный войлок, раскрытых в уровне техники, проницаемость суперабсорбирующих полимерных частиц всегда измерялась в равновесном состоянии, таким образом, не учитывая поведение сухих суперабсорбирующих полимерных частиц при начальном воздействии жидкости. Авторы настоящего изобретения тщательно исследовали поведение абсорбирующих структур, содержащих суперабсорбирующие полимерные частицы при начальном воздействии жидкости. Они обнаружили, что определенные, пока еще не общедоступные абсорбирующие структуры, содержащие суперабсорбирующие полимерные частицы и не содержащие воздушного войлока или содержащие очень малые его количества, проявляют превосходные рабочие характеристики. Превосходные рабочие характеристики привели к улучшенному поглощению жидкости, таким образом, уменьшая риск протечки. Было обнаружено, что суперабсорбирующие структуры, содержащие суперабсорбирующие полимерные частицы, могут быть описаны в отношении времени, которое требуется для достижения определенного показателя поглощения жидкости сухой абсорбирующей структурой, содержащей суперабсорбирующие полимерные частицы, при поглощении под воздействием всестороннего давления. Таким образом, теперь может быть обеспечена возможность простого и целенаправленного выбора этих недавно разработанных абсорбирующих структур без необходимости в дополнительных широких исследованиях и испытаниях.

В некоторых воплощениях абсорбирующая структура содержит суперабсорбирующие полимерные частицы, характеризующиеся проницаемостью в равновесном состоянии, выраженной как значение UPM (показатель проницаемости для мочи), составляющее более 50, предпочтительно более 60, или от 50 до 500, или от 55 до 200, или от 60 до 150 UPM единиц, причем единица измерения, составляющая 1 UPM, равна 1×10^-7 (см³·с)/г.

Значение UPM измеряется согласно методу испытания UPM, изложенному ниже. Этот метод тесно связан с методом испытания SFC, известным из уровня техники. При методе испытания UPM, как правило, измеряют сопротивление протеканию предварительно набухшего слоя суперабсорбирующих полимерных частиц, т.е. сопротивление протеканию измеряют в равновесном состоянии. Таким образом, такие суперабсорбирующие полимерные частицы, характеризующиеся высоким значением UPM, проявляют проницаемость, когда значительный объем абсорбирующего изделия уже намочен жидкими продуктами выделения. Абсорбирующие структуры, содержащие такие суперабсорбирующие полимерные частицы, проявляют хорошие поглощающие свойства не только при первом внезапном потоке, а и при всех последующих внезапных потоках.

В некоторых воплощениях абсорбирующая структура может содержать суперабсорбирующие полимерные частицы, характеризующиеся FSR (скорость свободного набухания), составляющей более 0,1 г/г/с, или от 0,1 до 2 г/г/с, или от 0,3 до 1 г/г/с, или от 0,3 до 0,6 г/г/с, или от 0,4 до 0,6 г/г/с.

Скорость свободного набухания суперабсорбирующих полимерных частиц измеряется согласно методу испытания FSR, изложенному ниже. Абсорбирующие структуры, содержащие суперабсорбирующие полимерные частицы, характеризующиеся высокими значениями скорости свободного набухания, будут также быстро поглощать жидкость и при отсутствии всестороннего давления. В отличие от метода испытания K(t), для измерения скорости свободного набухания к слою геля не прикладывают никакого давления. Абсорбирующие структуры, содержащие суперабсорбирующие полимерные частицы, характеризующиеся слишком низким значением FSR, могут требовать более чем 440 с для достижения поглощения, составляющего 20 г/г, как было измерено в соответствии с методом испытания K(t) согласно настоящему изобретению, и, соответственно, не могут поглощать жидкие продукты выделения с необходимой скоростью. Однако, как было изложено выше, абсорбирующие структуры, содержащие суперабсорбирующие полимерные частицы, характеризующиеся высокими значениями FSR, не приводят автоматически к высоким показателям поглощения, как было измерено согласно методу испытания K(t).

В некоторых воплощениях абсорбирующая структура может содержать суперабсорбирующие полимерные частицы, характеризующиеся значением CRC (удерживающая способность на центрифуге), составляющим более 20 г/г, или более 24 г/г, или от 20 до 50 г/г, или от 20 до 40 г/г, или от 24 до 30 г/г, как было измерено согласно методу EDANA WSP 241.2-05. Метод CRC измеряет количество жидкости, поглощенной суперабсорбирующими полимерными частицами при свободном набухании в условиях избытка жидкости.

Абсорбирующие структуры, содержащие суперабсорбирующие полимерные частицы, характеризующиеся высоким значением CRC, являются предпочтительными, поскольку суперабсорбирующие полимерные частицы необходимы для обеспечения требуемого общего объема для поглощения жидкости.

В некоторых воплощениях абсорбирующее изделие может характеризоваться временем поглощения первого внезапного потока, составляющим менее 30 с, предпочтительно менее 27 с, как было измерено согласно методу испытания поглощения в плоском состоянии, изложенному ниже. Это время поглощения измерялось применительно к детскому подгузнику, предназначенному для пользователей с весом в диапазоне от 8 до 13 кг±20% (например, "Pampers Active Fit" размер 4 или другие детские подгузники "Pampers" 4 размера, детские подгузники "Huggies" 4 размера или детские подгузники 4 размера других торговых марок). Абсорбирующее изделие, содержащее абсорбирующую структуру, содержащую суперабсорбирующие полимерные частицы и требующую менее 440 с для достижения поглощения 20 г/г, как было измерено согласно методу испытания K(t), может обеспечить более быстрые значения времени поглощения, особенно при первом внезапном потоке, и, таким образом, обеспечить меньшую вероятность протечки, по сравнению с абсорбирующими изделиями из уровня техники, как показано в разделе "Примеры" данной заявки.

Структура абсорбирующей сердцевины

Ниже приведен пример абсорбирующей сердцевины согласно настоящему изобретению. Однако настоящее изобретение не ограничивается только такими абсорбирующими сердцевинами.

В некоторых воплощениях абсорбирующая сердцевина 14 содержит абсорбирующий слой 60, как показано на фиг. 3 и 4. Подлежащий слой 64 абсорбирующего слоя 60 может рассматриваться как насыпной слой и имеет первую поверхность 78, обращенную к нижнему листу 20 подгузника 10, и вторую поверхность 80, обращенную к суперабсорбирующим полимерным частицам 66. Согласно некоторым воплощениям подлежащий слой 64 представляет собой нетканый материал, такой как многослойный нетканый материал, содержащий слои спанбонда в качестве внешних слоев и один или несколько слоев мелтблауна, заключенных между слоями спанбонда, включая среди прочих материал CMC, содержащий слой спанбонда, слой мелтблауна и дополнительный слой спанбонда. Абсорбирующий слой 60 может включать покровный слой 70, как показано на фиг. 4. Покровный слой 70 может представлять собой нетканый материал, такой как многослойный нетканый материал, содержащий слои спанбонда в качестве внешних слоев и один или несколько слоев мелтблауна, заключенных между слоями спанбонда, включая среди прочих материал CMC, содержащий слой спанбонда, слой мелтблауна и дополнительный слой спанбонда. В некоторых воплощениях подлежащий слой 64 и покровный слой 70 выполнены из одинакового материала.

Как показано на фиг. 3 и 4, суперабсорбирующие полимерные частицы 66 могут быть нанесены на подлежащий слой 64 в виде кластеров 90 частиц, содержащих контактные участки 94 и соединительные участки 96 между контактными участками 94. Как указано в данном описании, контактные участки 94 представляют собой участки, где термопластичный адгезивный материал не контактирует непосредственно с нетканым подлежащим слоем или дополнительным адгезивом; соединительные участки 96 представляют собой участки, где термопластичный адгезивный материал контактирует непосредственно с нетканым подлежащим слоем или дополнительным адгезивом. Соединительные участки 96 содержат мало суперабсорбирующих полимерных частиц 66 или не содержат их вообще. Контактные участки 94 и соединительные участки 96 могут иметь различные формы, включая среди прочих круглую, овальную, квадратную, прямоугольную, треугольную и подобные.

Таким образом, термопластичный адгезивный материал 68 обеспечивает полости для удерживания суперабсорбирующих полимерных частиц 66, таким образом, обеспечивая их фиксацию. В еще одном аспекте термопластичный адгезивный материал 68 приклеивается к подлежащему слою 64, и таким образом прикрепляет суперабсорбирующие полимерные частицы 66 к подлежащему слою 64. В некоторых воплощениях термопластичный адгезивный материал 68 будет также по меньшей мере частично проникать и в суперабсорбирующие полимерные частицы 66, и в подлежащий слой 64, таким образом, обеспечивая дополнительную фиксацию и крепление.

В некоторых воплощениях абсорбирующая сердцевина 14 может содержать два абсорбирующих слоя: первый абсорбирующий слой 60 и второй абсорбирующий слой 62. Как наилучшим образом показано на фиг. 5А и 5B, первый абсорбирующий слой 60 абсорбирующей сердцевины 14 содержит подлежащий слой 64, суперабсорбирующие полимерные частицы 66 на подлежащем слое 64, и термопластичный адгезивный материал 68 на суперабсорбирующих полимерных частицах 66. Хотя и не показано, первый абсорбирующий слой 60 может также включать покровный слой, такой как покровный слой 70, показанный на фиг. 4.

Подобным образом, как наилучшим образом показано на фиг. 5А и 5B, второй абсорбирующий слой 62 абсорбирующей сердцевины 14 может также включать подлежащий слой 72, суперабсорбирующие полимерные частицы 74 на втором подлежащем слое 72 и термопластичный адгезивный материал 76 на суперабсорбирующих полимерных частицах 74. Хотя и не показано, второй абсорбирующий слой 62 может также включать покровный слой, такой как покровный слой 70, показанный на фиг. 4. Как упоминалось выше, подлежащий слой 64 первого абсорбирующего слоя 60 может рассматриваться как насыпной слой и имеет первую поверхность 78, обращенную к нижнему листу 20 подгузника 10, и вторую поверхность 80, обращенную к суперабсорбирующим полимерным частицам 66. Подобным образом, подлежащий слой 72 второго абсорбирующего слоя 62 может рассматриваться как покрытие сердцевины и имеет первую поверхность 82, обращенную к верхнему листу 18 подгузника 10, и вторую поверхность 84, обращенную к суперабсорбирующим полимерным частицам 74. Первый и второй подлежащие слои 64 и 72 могут быть приклеены друг к другу посредством адгезива по периметру для образования оболочки вокруг суперабсорбирующих полимерных частиц 66 и 74 для удерживания суперабсорбирующих полимерных частиц 66 и 74 внутри абсорбирующей сердцевины 14.

Область абсорбирующей сердцевины 14, содержащей суперабсорбирующие полимерные частицы, может варьироваться в зависимости от желаемого применения абсорбирующей сердцевины 14 и конкретного абсорбирующего изделия 10, в которое она может быть включена. Однако в некоторых воплощениях область суперабсорбирующих полимерных частиц проходит практически через всю абсорбирующую сердцевину 14. В некоторых альтернативных воплощениях области суперабсорбирующих полимерных частиц проходят полностью через абсорбирующую сердцевину 14 в области промежности 34 абсорбирующего изделия 10, тогда как область суперабсорбирующих полимерных частиц не проходит полностью через абсорбирующую сердцевину 14 в передней и задней областях абсорбирующего изделия 10.

Первый и второй абсорбирующие слои 60 и 62 могут быть скомбинированы вместе для формирования абсорбирующей сердцевины 14 таким образом, что слои могут быть смещены так, чтобы суперабсорбирующие полимерные частицы 66 на подлежащем слое 64 и суперабсорбирующие полимерные частицы 74 на подлежащем слое 72 были в значительной мере равномерно распределены по области суперабсорбирующих полимерных частиц, как показано на фиг. 5А и 5B. В некоторых воплощениях суперабсорбирующие полимерные частицы 66 и 74 в значительной мере равномерно распределены по области суперабсорбирующих полимерных частиц, не смотря на то, что суперабсорбирующие полимерные частицы 66 и 74 неравномерно распределены по первому и второму подлежащим слоям 64 и 72 в виде кластеров 90. В некоторых воплощениях абсорбирующие слои могут быть смещены таким образом, что контактные участки 94 первого абсорбирующего слоя 60 обращены к соединительным участкам 96 второго абсорбирующего слоя 62, а контактные участки второго абсорбирующего слоя 62 обращены к соединительным участкам 96 первого абсорбирующего слоя 60, как показано на фиг. 5А и 5B. Если контактные участки 94 и соединительные участки 96 выполнены надлежащего размера и должным образом размещены, результирующая комбинация суперабсорбирующих полимерных частиц 66 и 74 представляет собой в значительной мере сплошной слой суперабсорбирующих полимерных частиц в области суперабсорбирующих полимерных частиц абсорбирующей сердцевины 14 (т.е. первый и второй подлежащие слои 64 и 72 не образуют множество карманов, каждый из которых содержит кластер 90 суперабсорбирующих полимерных частиц 66 и 74 между ними), как показано на фигуре 5А.

Количество суперабсорбирующих полимерных частиц может варьироваться или может быть неизменным вдоль длины сердцевины, причем, как правило, сердцевина профилирована в своем продольном направлении. Было обнаружено, что в случае большинства абсорбирующих изделий, таких как подгузники, выброс жидкости происходит главным образом в передней половине подгузника. Таким образом, передняя половина абсорбирующей сердцевины 14 должна содержать большую часть абсорбирующего объема сердцевины. Таким образом, согласно определенным воплощениям передняя половина указанной абсорбирующей сердцевины 14 может содержать более чем приблизительно 60% суперабсорбирующих полимерных частиц, или более чем приблизительно 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, или 90% суперабсорбирующих полимерных частиц.

Как правило, термопластичный адгезивный материал может служить для того, чтобы по меньшей мере частично фиксировать суперабсорбирующие полимерные частицы, как в сухом, так и во влажном состоянии. Термопластичный адгезивный материал может быть размещен в значительной мере равномерно между суперабсорбирующими полимерными частицами. Однако, как правило, термопластичный адгезивный материал может быть обеспечен в виде волокнистого слоя, который по меньшей мере частично контактирует с суперабсорбирующими полимерными частицами и частично контактирует с одним или несколькими подлежащими слоями. Как правило, термопластичный адгезивный материал согласно настоящему изобретению образует волокнистую структуру поверх суперабсорбирующих полимерных частиц. Как правило, например, как показано на фигурах 5А и 5B, суперабсорбирующие полимерные частицы 66 и 74 предоставлены в виде несплошного слоя, при этом слой термопластичного адгезивного материала 68 и 76 уложен на слой суперабсорбирующих полимерных частиц 66 и 74, таким образом, что термопластичный адгезивный материал 68 и 76 непосредственно контактирует с суперабсорбирующими полимерными частицами 66 и 74, а также непосредственно контактирует со вторыми поверхностями 80 и 84 подлежащих слоев 64 и 72, причем подлежащие слои не покрыты суперабсорбирующими полимерными частицами 66 и 74. Это обеспечивает практически трехмерную структуру волокнистого слоя термопластичного адгезивного материала 68 и 76, который сам по себе представляет двухмерную структуру относительно малой толщины, по сравнению с размерами в длину и в ширину. Другими словами, термопластичный адгезивный материал 68 и 76 расположен волнообразно между суперабсорбирующими полимерными частицами 68 и 76 и вторыми поверхностями подлежащих слоев 64 и 72.

Термопластичный адгезивный материал может обеспечивать полости для схватывания суперабсорбирующих полимерных частиц и, таким образом, обеспечивать фиксацию этих частиц. В еще одном аспекте термопластичный адгезивный материал приклеивается к одному или нескольким подлежащим слоям и, таким образом, прикрепляет суперабсорбирующие полимерные частицы к одному или нескольким подлежащим слоям. Некоторые термопластичные адгезивные материала будут также проникать, и в суперабсорбирующие полимерные частицы, и в один или несколько подлежащих слоев, таким образом, обеспечивая дополнительную фиксацию и крепление. Конечно, хотя раскрытые в данном описании термопластичные адгезивные материалы и обеспечивают улучшенную мокрую фиксацию (т.е., фиксацию абсорбирующего материала, когда изделие находится по меньшей мере в частично наполненном состоянии), данные термопластичные адгезивные материалы могут также обеспечивать очень хорошую фиксацию абсорбирующего материала, когда абсорбирующая сердцевина остается сухой. Термопластичный адгезивный материал может также рассматриваться как термоплавкий адгезив.

При желании не ограничиваться рамками теории, было обнаружено, что термопластичные адгезивные материалы, наиболее пригодные для фиксации суперабсорбирующих полимерных частиц, сочетают хорошие когезионные и адгезионные свойства. Хорошая адгезия может способствовать хорошему контакту между термопластичным адгезивным материалом и суперабсорбирующими полимерными частицами и одним или несколькими подлежащими слоями. Хорошая когезия уменьшает вероятность разрушения адгезива, в частности, в ответ на воздействие внешних сил, а именно, в ответ на силу растяжения. Когда абсорбирующая сердцевина поглощает жидкость, суперабсорбирующие полимерные частицы набухают и подвергают термопластичный адгезивный материал воздействию внешних сил. Термопластичный адгезивный материал может допускать такое набухание без разрушения и без обеспечения слишком многих сжимающих сил, которые будут препятствовать набуханию суперабсорбирующих полимерных частиц.

Термопластичный адгезивный материал может содержать в полном объеме один термопластичный полимер или смесь термопластичных полимеров, имеющих температуру размягчения, как было определено согласно методу ASTM (Американского общества по испытанию материалов) D-36-95, "Метод кольца и шара", в диапазоне от 50°C до 300°C, или, альтернативно, термопластичный адгезивный материал может быть термоплавким адгезивом, содержащим по меньшей мере один термопластичный полимер в сочетании с другими термопластичными растворителями, таким как повышающая клейкость смола, пластификаторы и добавки, такие как антиоксиданты. В некоторых воплощениях термопластичный полимер, как правило, имеет молекулярную массу (Mw), составляющую более 10000 и температуру стеклования (Tg), как правило, ниже комнатной температуры, или -6°C<Tg<16°C. В некоторых воплощениях стандартные концентрации полимера в расплаве находятся в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 40% по весу. В некоторых воплощениях термопластичные полимеры могут быть невосприимчивы к воде. Примеры полимеров представляют собой (стирольные) блок-сополимеры, включающие А-В-А три-блок структуры, А-В ди-блок структуры и (А-В)n структуры радиальных блок-сополимеров, где блоки А представляют собой блоки неэластомерных полимеров, как правило, содержащих полистирол, а блоки В представляют собой ненасыщенный диен с сопряженными двойными связями, или его (частично) гидрированные версии. Блок В, как правило, представляет собой изопрен, бутадиен, этилен/бутадиен (гидрированный бутадиен), этилен/пропилен (гидрированный изопрен) или их смесь.

Другие подходящие термопластичные полимеры, которые могут применяться, представляют собой металлоценовые полиолефины, которые представляют собой полиэтилены, приготовленные с применением катализаторов с единым центром полимеризации на металле или металлоценовых катализаторов. В этом отношении, по меньшей мере один сомономер может полимеризироваться с этиленом для образования сополимера, терполимера или полимера более высокого порядка. Также пригодными являются аморфные полиолефины или аморфные поли-альфа-олефины (АРАО), которые представляют собой гомополимеры, сополимеры или терполимеры С₃-C₈альфа-олефинов.

В некоторых воплощениях термопластичный адгезивный материал присутствует в виде волокон. В некоторых из данных воплощений волокна будут иметь среднюю толщину от приблизительно 1 до приблизительно 50 микрометров, или от приблизительно 1 микрометра до приблизительно 35 микрометров, и среднюю длину от приблизительно 5 мм до приблизительно 50 мм, или от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм. Для улучшения адгезии термопластичного адгезивного материала к одному или нескольким подлежащим слоям или любому другому слою, а частности, любому другому нетканому слою, такие слои могут быть предварительно обработаны дополнительным адгезивом.

В определенных воплощениях термопластичный адгезивный материал наносится на подлежащий слой в количестве от 0,5 до 30 г/м², от 1 до 15 г/м², от 1 до 10 г/м² или даже от 1,5 до 5 г/м² на каждый подлежащий слой.

Пример термопластичного адгезивного материала 68 и 76 может иметь динамический модуль упругости G′, измеренный при 20°C, составляющий по меньшей мере 30000 Па и менее 300000 Па, или менее 200000 Па, или он может составлять от 140000 Па до 200000 Па, или менее 100000 Па. В еще одном аспекте динамический модуль упругости G′, измеренный при 35°C, может составлять более 80000 Па. В еще одном аспекте динамический модуль упругости G′, измеренный при 60°C, может составлять менее 300000 Па и более 18000 Па, или более 24000 Па, или более 30000 Па, или более 90000 Па. В еще одном аспекте динамический модуль упругости G′, измеренный при 90°C, может составлять менее 200000 Па и более 10000 Па, или более 20000 Па, или более 30000 Па. Динамический модуль упругости, измеренный при 60°C и 90°C, может быть критерием стабильности формы термопластичного адгезивного материала при повышенных температурах окружающей среды. Это значение является особо важным, если абсорбирующее изделие применяется в жарком климате, при котором термопластичный адгезивный материал может потерять свою целостность в случае, если динамический модуль упругости G′ при 60°C и 90°C недостаточно высок.

Модуль G′ измеряют с применением вискозиметра, который схематически показан на фиг. 6 лишь для общего представления. Вискозиметр 627 способен прикладывать сдвигающее напряжение к адгезиву и может измерять результирующую деформацию при динамической нагрузке (сдвиговая деформация) при постоянной температуре. Адгезив размещают между элементом Пельтье, выступающим в роли нижней неподвижной пластины 628, и верхней пластиной 629 с радиусом R, составляющим 10 мм, соединенной с приводным валом двигателя для генерирования сдвигающего напряжения. Промежуток между обеими пластинами имеет высоту Н, составляющую 1500 микрон. Элемент Пелетье обеспечивает регулирование температуры материала (+0,5°C). Амплитуда относительной деформации установлена на значении 0,05%, частота прикладывания напряжения - на значении 1 Гц и скорость охлаждения - на значении 2°C/мин (при начальной температуре 150°C или выше, и конечной температуре -5°C).

Абсорбирующая сердцевина может также содержать дополнительный адгезив, который не показан на фигурах. Дополнительный адгезив может быть нанесен на один или несколько подлежащих слоев перед нанесением суперабсорбирующих полимерных частиц на один или несколько подлежащих слоев для улучшения адгезии между суперабсорбирующими полимерными частицами и термопластичным адгезивным материалом и соответствующим подлежащим слоем. Дополнительный адгезив может также способствовать фиксации суперабсорбирующих полимерных частиц и может содержать тот же термопластичный адгезивный материал, который был описан выше, или может также содержать другие адгезивы, включая среди прочих распыляемые термоплавкие адгезивы. Пример коммерчески доступного дополнительного адгезива представляет собой продукт № HL-1620-B изготовителя Н.В. Fuller Co. (Сент Пол, Миннесота). Дополнительный адгезив может быть нанесен на один или несколько подлежащих слоев любыми подходящими средствами, однако согласно некоторым воплощениям, он может наноситься в прорези шириной от приблизительно 0,5 до приблизительно 1 мм, отстоящие друг от друга на расстоянии от приблизительно 0,5 до приблизительно 2 мм.

Верхний лист

Абсорбирующее изделие 10 может содержать верхний лист 18, который может быть проницаемым для жидкости. Верхний лист 18 может изготавливаться из широкого диапазона материалов, таких как тканые и нетканые материалы; полимерные материалы, такие как штампованные перфорированные термопластичные пленки, перфорированные пленки, выполненные из пластмассы и термопластичные пленки, полученные гидравлическим прессованием; поропласты; сетчатые пеноматериалы; сетчатые термопластичные пленки и термопластичные полотна. Подходящие тканые и нетканые материалы могут содержать в своем составе натуральные волокна (например, древесные или хлопковые волокна), синтетические волокна (например, полимерные волокна, такие как полиэфирные, полипропиленовые или полиэтиленовые волокна) или комбинации из натуральных и синтетических волокон.

В некоторых воплощениях верхний лист 18 может быть выполнен из гидрофобного материала для изолирования кожи пользователя от жидкостей, которые прошли через верхний лист 18. В таких воплощениях по меньшей мере часть верхней поверхности верхнего листа 18 обработана, с тем чтобы быть гидрофильной для ускоренного прохождения жидкостей через верхний лист 18. Это уменьшает вероятность того, что продукты выделения тела будут стекать с верхнего листа 18 вместо того, чтобы втягиваться через верхний лист 18 и поглощаться абсорбирующей сердцевиной. Верхний лист 18 может быть выполнен гидрофильным посредством обработки поверхностно-активным веществом. Подходящие способы обработки верхнего листа 18 поверхностно-активным веществом включают распыление поверхностно-активного вещества на материал верхнего листа и погружение материала в поверхностно-активное вещество.

В некоторых воплощениях верхний лист включает штампованную перфорированную пленку. Штампованные перфорированные пленки являются проницаемыми для продуктов выделения тела, и при этом они не являются абсорбирующими и в меньшей степени способствуют прохождению жидкостей обратно и повторному намоканию кожи пользователя. Таким образом, контактирующая с телом поверхность штампованной пленки, остается сухой, таким образом, уменьшая загрязнение тела и обеспечивая более комфортные ощущения для пользователя. Подходящие штампованные пленки описаны в патенте США №3,929,135, озаглавленном "Absorptive Structures Having Tapered Capillaries (Thompson), выданном 30 декабря 1975 г; патенте США №4,324,246, озаглавленном "Disposable Absorbent Article Having A Stain Resistant Topsheet (Mullane et al.), выданном 13 апреля 1982 г; патенте США №4,342,314, озаглавленном "Resilient Plastic Web Exhibiting Fiber-Like Properties (Radel et al.), выданном 3 августа 1982 г; патенте США №4,463,045, озаглавленном "Macroscopically Expanded Three-Dimensional Plastic Web Exhibiting Non-Glossy Visible Surface and Cloth-Like Tactile Impression (Ahr et al.), выданном 31 июля 1984 г; и патенте США №5,006,394 "Multilayer Polymeric Film (Baird), выданном 9 апреля 1991 г.

Альтернативно, верхний лист включает штампованные перфорированные нетканые материалы. Подходящие штампованные перфорированные нетканые материалы описаны в патенте США №5,342,338 и РСТ публикации заявки WO 93/19715.

Нижний лист

Абсорбирующее изделие может содержать нижний лист 20, который может быть прикреплен к верхнему листу. Нижний лист может предотвращать загрязнение других внешних изделий, которые могут контактировать с подгузником, таких как простыни и нижнее белье, продуктами выделения, поглощенными абсорбирующей сердцевиной и удерживаемыми в подгузнике. В некоторых воплощениях нижний лист может быть практически непроницаемым для жидкостей (например, для мочи) и содержать ламинат из нетканого материала и тонкой пластмассовой пленки, такой как термопластическая пленка, толщиной от приблизительно 0,012 мм (0,5 мила) до приблизительно 0,051 мм (2 мила). Подходящие пленки для нижнего листа включают пленки, изготавливаемые компанией Tredegar Industries Inc., Терре Хот, штат Индиана, и продаваемые под торговыми марками X15306, X10962 и X10964. Другие подходящие материалы для нижнего листа могут включать "дышащие" материалы, которые обеспечивают выход испарений из подгузника, но, в то же время, препятствуют прохождению жидких продуктов выделения через нижний лист. Примерные "дышащие" материалы могут включать материалы, такие как тканые полотна, нетканые полотна, композитные материалы, такие как покрытые пленкой нетканые полотна и микропористые пленки, такие как производимые компанией Mitsui Toatsu Co., Япония, под торговой маркой ESPOIR NO и компанией EXXON Chemical Co., Бей-Сити, штат Техас, под торговой маркой EXXAIRE. Подходящие "дышащие" композитные материалы, содержащие смеси полимеров, поставляемые компанией Clopay Corporation, Цинцинати, штат Огайо, под торговой маркой HYTREL, смесь Р 18-3097. Такие "дышащие" композитные материалы описаны более подробно в РСТ заявке WO 95/16746, опубликованной 22 июня 1995 (заявитель Е.I. DuPont). Другие "дышащие" нижние листы, включающие нетканые полотна и штампованные перфорированные пленки, описаны в патенте США №5,571,096 (Dobrin et al.), выданноме5 ноября 1996 г.

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

- Метод испытания K(t) (метод испытания на динамическую эффективную проницаемость и измерение кинетики поглощения)

Этот метод определяет зависящую от времени эффективную проницаемость (K(t)) и кинетику поглощения абсорбирующей структуры, содержащей суперабсорбирующие полимерные частицы, под воздействием всестороннего давления. Целью данного метода является оценка способности абсорбирующей структуры, содержащей суперабсорбирующие полимерные частицы, принимать и распределять жидкости тела, когда полимер присутствует в абсорбирующем изделии в больших концентрациях и подвергается механическим давлениям, поскольку они обычно возникают при использовании абсорбирующего изделия. Для расчета эффективной проницаемости (см. ниже) применяются методы закона Дарси и установившегося потока (см. также, например, "Absorbency," под редакцией Р.К. Chatterjee, издательство Elsevier, 1982 г, стр. 42-43 и "Chemical Engineering том II, третье издание, J.M. Coulson и J.F. Richardson, издательство Pergamon Press, 1978 г, стр. 122-127).

В отличие от ранее опубликованных методов, образец не является предварительно набухшим, таким образом, гидрогель не образован путем предварительного набухания в синтетической моче образующих гидрогель суперабсорбирующих полимерных частиц, а измерение начинают осуществлять применительно к сухой структуре.

Оборудование, используемое для данного метода, называется ′Zeitabhangiger Durchlassigkeitsprufstand′ или ′устройство тестирования зависящей от времени проницаемости′ №03-080578 от компании BRA UN GmbH, Франкфурт, ул. 145, 61476, Кронберг, Германия, и описано ниже. Также по запросу доступны инструкции по эксплуатации, монтажные схемы и подробные технические чертежи.

Система измерения динамической эффективной проницаемости и кинетики поглощения

Фиг. 7 показывает систему измерения динамической эффективной проницаемости и кинетики поглощения, называемую в данном описании ′устройство тестирования зависящей от времени проницаемости′.

Оборудование состоит из следующих основных частей:

- Цифровой лазерный датчик M11 701 для измерения размера (компании MEL Mikroelektronik GmbH, 85386 Эхинг, Германия

- Световод 702 для определения уровня жидкости (FU95, компании Кеуепсе Corp., Япония)

- Цифровой волоконный датчик 703 (FS-N10, компании Кеуепсе Corp., Япония)

- Прецизионные весы 704 (XP6002MDR, компании Mettler Toledo AG, 8606 Грайфензее, Швейцария)

- Блок питания Logo!Power (C98130-A7560-A1-5-7519, компании Siemens AG)

- Лицензия 706 на программное обеспечение Labview (Nationalinstruments, Остин, штат Техас, США)

- Приемный сосуд 707 (аналитический стакан объемом 5 л от производителя Roth)

- Резервуар 708 (стеклянная бутыль объемом 5 л, от производителя VWR) с соединительной трубой 709 и трубой 723 с открытым концом для подачи воздуха

- Функциональный блок и консоль 705 (компании Conrad Electronics)

- Компьютеризированная система 710 сбора данных

- Узел 713 поршень/цилиндр согласно данному описанию

- Управляемый клапан 714 (компании Burkert)

Фиг. 8 показывает узел 713 поршень/цилиндр, содержащий направляющую поршень крышку 801, поршень 802 и цилиндр 803. Цилиндр 803 выполнен из прозрачного поликарбоната (например, марки Lexan®) и имеет внутренний диаметр р, составляющий 6 см (площадь =28,27 см²). Стенки 850 внутреннего цилиндра гладкие; высота г цилиндра составляет приблизительно 7,5 см. Нижняя часть 804 цилиндра 803 обращена к ситовой ткани из нержавеющей стали с размером ячейки 400 меш по стандарту США (не показана) (например, от компании Weisse and Eschrich), которая биаксиально натянута до состояния натянутости перед прикреплением к нижней части 804 цилиндра 803. Поршень 802 состоит из тела 805 поршня из нержавеющей стали и головки 806 поршня из нержавеющей стали. Диаметр q головки 806 поршня немного меньше 6 см для того, чтобы свободно задвигаться в цилиндр 803 так, чтобы не оставалось какого-либо зазора, через который могут проходить образующие гидрогель частицы. Тело 805 поршня надежно прикреплено перпендикулярно в центре головки 806 поршня. Диаметр t тела поршня составляет приблизительно 2,2 см. Тело 805 поршня затем установлено в направляющую поршень крышку 801. Направляющая крышка 801 содержит РОМ (полиоксиметиленовое) кольцо 809 с диаметром, обеспечивающим свободное скольжение поршня 802 с одновременным удерживанием тела 805 поршня в идеально вертикальном и параллельном положении относительно стенок 850 цилиндра, когда поршень 802 с направляющей крышкой 801 расположены сверху цилиндра 803. Вид сверху головки 806 поршня показан на фиг. 9. Головка 806 поршня предназначена для равномерного прикладывания давления к образцу 718. Также она является высокопроницаемой для гидрофильной жидкости, не препятствуя потоку жидкости при измерении. Головка 806 поршня выполнена из ситовой ткани 903 из нержавеющей стали с размером ячейки 400 меш по стандарту США (например, компании Weisse and Eschrich), которая биаксиально натянута до состояния натянутости и закреплена на внешнем кольце 901 из нержавеющей стали головки поршня. Вся нижняя поверхность поршня является плоской. Конструкционная целостность и сопротивляемость изгибу сита, таким образом, обеспечивается за счет радиальных спиц 902 из нержавеющей стали. Высоту тела 805 поршня выбирают таким образом, чтобы масса поршня 802, включающая массу тела 805 поршня и головки 806 поршня, составляла 596 г (±6 г), что соответствует давлению 0,3 фунта/кв. дюйм на площадь цилиндра 803.

Направляющая поршень крышка 801 представляет собой плоский круг из нержавеющей стали диаметром s, составляющим приблизительно 7,5 см, удерживаемый посредством РОМ кольца 809, расположенного в его центре перпендикулярно телу 805 поршня. В направляющей крышке присутствуют два впускных патрубка (810 и 812).

Первый впускной патрубок 812 обеспечивает расположение световода 702 для определения уровня жидкости на расстоянии, составляющем ровно 5 см над верхней поверхностью сита (не показано), прикрепленного к нижней части (804) цилиндра 803, когда поршень 802 собран с цилиндром 803 для проведения измерений.

Второй впускной патрубок 810 обеспечивает подсоединение трубы 721 для жидкости, через которую подается жидкость для эксперимента.

Для обеспечения того, чтобы узел поршня 802 с цилиндром 803 был выполнен согласованно, в цилиндре 803 выполнен вырез 814, совпадающий с указателем 813 положения в направляющей крышке 801. Таким образом, угол поворота цилиндра и направляющей крышки всегда одинаковый.

Перед каждым использованием ситовая ткань 903 из нержавеющей стали головки 806 поршня и цилиндра 803 должна осматриваться на предмет засорения, дыр или чрезмерного растяжения, и в случае необходимости должна производиться ее замена. Устройство измерения K(t) с поврежденным ситом может выдавать неправильные результаты значений K(t) и кинетики поглощения, и не должно использоваться, пока не будет произведена замена сита. На высоте k, составляющей 5 см (±0,02 см) над верхней поверхностью сита, прикрепленного к нижней части 804 цилиндра 803, на цилиндр нанесена отметка 808 с надписью 5 см. Она обозначает уровень жидкости, который необходимо поддерживать при анализе. Световод 702 для определения уровня жидкости расположен точно напротив отметки 808 с надписью 5 см. Поддержание корректного и постоянного уровня жидкости (гидростатического давления) очень критично для точности измерений.

Резервуар 708, соединенный посредством труб с удерживающим образец узлом 713 поршень/цилиндр, и управляемый клапан 714 используются для доставки солевого раствора в цилиндр 803, а также для поддержания уровня солевого раствора на высоте k, составляющей 5 см над верхней поверхностью сита, прикрепленного к нижней части цилиндра 804. Клапан 714, световод 702 для определения уровня жидкости и цифровой волоконный датчик 703 соединены с компьютеризированной системой 710 сбора данных через функциональный блок 705. Это позволяет системе измерения динамической эффективной проницаемости и кинетики поглощения использовать информацию от световода 702 для определения уровня жидкости и цифрового волоконного датчика 703, с тем чтобы управлять клапаном 714 и в конечном итоге поддерживать уровень жидкости напротив отметки 808 с надписью 5 см.

Резервуар 708 расположен над узлом 713 поршень/цилиндр таким образом, чтобы обеспечить образование гидростатического напора, составляющего 5 см в течение 15 секунд от начала испытания, а также его поддержание в цилиндре на протяжении всей процедуры испытания. Узел 713 поршень/цилиндр расположен на опорном кольце 717 закрывающей пластины 716, а первый впускной патрубок 812 удерживается на месте посредством стыковочной опоры 719. Это обеспечивает только одно положение направляющей крышки 801. Кроме того, благодаря указателю 813 положения, существует только одно положение для цилиндра 803. Сито, прикрепляемое к нижней части цилиндра 804, должно быть идеально ровным и горизонтальным. Опорное кольцо 717 должно иметь внутренний диаметр, достаточно малый для того, чтобы надежно поддерживать цилиндр 803, но более 6 см, чтобы располагаться за пределами внутреннего диаметра цилиндра, когда цилиндр расположен на опорном кольце 717. Это важно для предотвращения любого взаимодействия опорного кольца 717 с потоком жидкости.

Солевой раствор, применяемый в отношении образца 718 при постоянном гидростатическом напоре, составляющем 5 см, теперь может свободно протекать от узла 713 поршень/цилиндр в приемный сосуд 707, расположенный на весах 704, с погрешностью до ±0,01 г. Цифровой вывод весов соединен с компьютеризированной системой сбора данных.

Размер (толщину) образца постоянно измеряют посредством цифрового лазерного датчика 701 для измерения размера. Лазерный луч 720 цифрового лазерного датчика 701 направлен в центр закрывающей РОМ пластины 811 тела поршня. Точное расположение всех деталей узла 713 поршень/цилиндр позволяет телу 805 поршня быть расположенным идеально параллельно лазерному лучу 720, в результате обеспечивая точное измерение толщины.

Подготовка к испытанию

Резервуар 708 наполняют тест-раствором. Тест-раствор представляет собой водный раствор, содержащий 9 грамм хлорида натрия и 1 грамм поверхностно-активного вещества на литр раствора. Приготовление тест-раствора описано ниже. Приемный сосуд 707 помещают на весы 704, соединенные с компьютеризированной системой 710 сбора данных. Перед началом измерений весы обнуляют.

Приготовление тест-жидкости:

Необходимые химикаты:

- Хлорид натрия (CAS#7647-14-5, например, марки Merck, cat# 1.06404.1000)

- Линейный C₁₂-C₁₄этоксилат спирта (CAS#68439-50-9, например, марки Lorodac®, компании Sasol, Италия)

- Деионизированная Н₂O

Десять литров раствора, содержащего 9 грамм NaCl на литр, и 1 грамм линейного C₁₂-C₁₄этоксалата спирта на литр приготавливают в дистиллированной воде и уравновешивают при 23°C±1°C в течение 1 часа. Поверхностное натяжение измеряют на 3 отдельных аликвотах, и оно должно составлять 28±0,5 мН/м. Если значение поверхностного натяжения отличается от 28±0,5 мН/м, раствор отбраковывают и приготавливают новый тест-раствор. Тест-раствор должен быть использован в течение 36 часов со времени его приготовления, после чего его считают непригодным.

Приготовление образца для определения K(t)

Получают образцовую круглую часть абсорбирующей структуры диаметром 6 см. Часть абсорбирующего изделия может быть получена с применением подходящей круглой матрицы и гидравлической резальной машины (как, например, Electro-Hydraulic Alfa Cutter 240-10, компании Thwing-Albert Instrument Company, 14 W, Коллингс Авеню, Западный Берлин, штат Нью Джерси 08091).

Круглый образец 118 точно располагают в плоском состоянии на сите (не показано), прикрепленном к нижней части 204 цилиндра 203, таким образом, чтобы он занимал всю свободную поверхность сита. Важно расположить круглый образец 118 таким образом, чтобы сторона, непосредственно контактирующая с ситом, являлась стороной, которая при применении обычно более отдалена от источника жидкости, для воспроизведения типичного направления движения потока при применении. Например, в случае образцов, относящихся к абсорбирующим изделиям, таким как подгузники, сторона, как правило, обращенная к пользователю, должна располагаться наверху, тогда как сторона, обращенная к одежде, должна располагаться так, чтобы контактировать с ситом в нижней части цилиндра. Точное расположение образца критично для точности измерений. В случае, когда размер абсорбирующей структуры мал, и образец диаметром 6 см не может быть получен из нее, возможно соединение двух абсорбирующих структур одинакового размера, с тем чтобы получить образец минимально необходимого размера. Два образца должны быть взяты в одном месте из двух идентичных абсорбирующих структур. Две абсорбирующие структуры должны быть соединены по прямой кромке и, при необходимости, обрезаны для получения такой прямой кромки. Целью является то, чтобы соединенные кромки воссоздавали плоский гомогенный слой с минимальным зазором или без какого-либо зазора вообще. Такой соединенный слой затем обрабатывают в соответствии с описанным выше стандартным приготовлением образца, уделяя дополнительное внимание центровке линии соединения в режущей матрице, для получения двух полукругов одинаковой формы. Важно, чтобы оба полукруга точно располагались внутри держателя для образцов, с тем чтобы воссоздать цельный круг и занять всю свободную поверхность на сите с минимальным зазором или без какого-либо зазора вообще. Стороны обеих половин должны располагаться относительно сита, таким образом, как было описано выше. Однако в большинстве воплощений образец будет состоять из цельной круглой части абсорбирующей структуры.

Способ извлечения абсорбирующей структуры из абсорбирующего изделия

Абсорбирующее изделие располагают на плоской поверхности. В случае, если изделие содержит детали, которые препятствуют его плоскому пролеганию (такие как, например, эластичные манжеты), их разрезают с определенными интервалами, с тем чтобы обеспечить плоское пролегание изделия.

Одну или несколько частей абсорбирующей структуры, содержащих по меньшей мере 90% по весу суперабсорбирующих полимерных частиц, испытываемых согласно методу испытания K(t), сначала идентифицируют, и они должны быть изолированы, как объяснено ниже в данном описании.

Все материалы, которые не являются частью абсорбирующей структуры, удаляют из абсорбирующей структуры, обращая внимание на то, чтобы излишне не повредить абсорбирующую структуру.

Если удаляемые материалы прикреплены к абсорбирующей структуре, например, посредством адгезивного материала, такого как термопластичный адгезивный материал, во избежание повреждений структуры, они могут быть удалены посредством холодного распыления с температурой охлаждения от -50 до -60°C (например, с помощью средства "IT leer" или "PRF 101 coldspray" компании Taerosol, Кангасала, Финляндия), как показано, например, на фиг. 15.

Фиг. 15 показывает абсорбирующую структуру 151, содержащую суперабсорбирующие полимерные частицы 152, заключенные между подлежащими слоями 153, 154. Слой материала 156 прикреплен к одному из подлежащих слоев 153, 154 и, таким образом, не является частью абсорбирующей структуры 151. Этот слой должен быть удален с абсорбирующей структуры 151. Во избежание чрезмерного повреждения абсорбирующей структуры 151, слой материала 156, удаляемый с абсорбирующей структуры 151, оттягивают от абсорбирующей структуры 151 таким образом, чтобы отсоединение происходило под углом 180°, с одновременным охлаждением адгезивного материала 155 посредством холодного распыления 157. Распыление должно длиться по меньшей мере 1 секунду, но не более 5 секунд для каждой отдельной части слоя материала 156.

После удаления всего материала, оставшуюся часть абсорбирующей структуры удерживают под давлением 0,3 фунта/кв. дюйм, пока температура не вернется обратно к первоначальному значению (лабораторные условия TAPPI (Технической Ассоциации Целлюлозно-бумажной Промышленности)).

Верхний слой и/или нижний слой абсорбирующей структуры могут быть должным образом перфорированы для пропускания через них потока жидкости, как показано, например, на фиг. 16, показывающей абсорбирующую структуру 161, содержащую суперабсорбирующие полимерные частицы 162, заключенные между подлежащими слоями 163, 164. Перфорацию осуществляют с применением горячего металлического наконечника, также называемого перфорирующим наконечником 165, содержащим стальной стержень 166 диаметром Н, составляющим 0,7±0,2 мм. Стандартная канцелярская скрепка, изогнутая вокруг наконечника 167 паяльника, такого как СТ 60/621 компании ERSA GmbH, Вертгейм, Германия, может быть использована в данных целях. Температура перфорирующего наконечника 165 должна быть установлена на значении 310±20°C. Перфорирующий наконечник 165 располагают таким образом, чтобы он в течение короткого периода времени с легким нажимом контактировал с перфорируемыми слоями для осуществления перфорации слоев, например, посредством их расплавления без затрагивания каких-либо других материалов абсорбирующей структуры 161. Отверстия создают в соответствии с такой же процедурой по схеме перфорации в форме правильного квадрата, причем расстояние D между отверстиями от кромки до кромки, составляет 1±0,2 мм, как показано, например, на фиг. 17.

Каждую абсорбирующую структуру визуально проверяют на целостность и отбраковывают с помощью подсветки при обнаружении повреждения. Примеры повреждений представляют собой, например: разрезы, дыры, складки, которые не присутствовали перед удалением абсорбирующей структуры из абсорбирующего изделия. Перфорация, выполненная в слоях посредством перфорирующего наконечника, не рассматривается как повреждения, если она не оказывает влияния на другие слои. Значительное перемещение суперабсорбирующих полимерных частиц и волокон внутри абсорбирующей структуры также рассматривается как повреждение. Абсорбирующие структуры, приготовленные таким образом, затем разрезают в соответствии с методом испытания K(t).

Процедура К(t)

Измерения проводят в соответствии с лабораторными условиями TAPPI: температура 23°C±1°C при относительной влажности 50%±2%.

Пустой узел 713 поршень/цилиндр устанавливают в круглом отверстии в закрывающей пластине 716 и поддерживают вокруг нижнего периметра посредством опорного кольца 717. Узел 713 поршень/цилиндр удерживают на месте посредством стыковочной опоры 719, причем цилиндр 803 и поршень 802 совмещены под надлежащим углом. Эталонное показание (r_r) размера измеряют цифровым лазерным датчиком. После этого пустой узел 713 поршень/цилиндр удаляют из закрывающей пластины 716 и опорного кольца 717, и поршень 802 удаляют из цилиндра 803.

Образец 718 (абсорбирующей структуры) располагают на сите цилиндра, как было рассмотрено выше. После этого поршень 802, собранный с направляющей крышкой 801, аккуратно устанавливают в цилиндр 803 посредством совмещения указателя 813 положения направляющей крышки 801 с вырезом 814, выполненным в цилиндре 803.

Узел поршень/цилиндр удерживают на месте посредством стыковочной опоры 719, причем цилиндр и поршень совмещены под надлежащим углом.

Это может быть выполнено только одним способом. Трубу 721 для жидкости соединяют с резервуаром 708, и цифровой волоконный датчик 703 устанавливают в узел 713 поршень/цилиндр через два впускных патрубка 810 и 812 в направляющей крышке 801.

Компьютеризированную систему 710 сбора данных соединяют с весами 704 и с цифровым лазерным датчиком 701 для измерения размера. Поток жидкости из резервуара 708 в цилиндр 803 запускают посредством компьютерной программы путем открытия клапана 714. Цилиндр наполняют до отметки 808 с надписью 5 см за 5-15 секунд, после чего компьютерная программа регулирует расход потока для обеспечения постоянного гидростатического напора, составляющего 5 см. Количество раствора, проходящего через образец 718, измеряют с помощью весов 704, а увеличение размера измеряют лазерным измерителем. Сбор данных начинают при запуске потока жидкости, в частности, при первом открытии клапана 714, и продолжают на протяжении 21 минуты, или до момента опорожнения резервуара до такого уровня, когда уже не может поддерживаться гидростатический напор, составляющий 5 см. Продолжительность измерения составляет 21 минуту, показания лазерного измерителя и весов записывают систематически с интервалом, который может варьироваться в соответствии с пределами измерений от 2 до 10 секунд, при этом выполняют 3 дубля измерений.

По прошествии 21 минуты измерения первого дубля успешно завершают и управляемый клапан 714 закрывается автоматически. Узел 713 поршень/цилиндр удаляют, и измерения второго и третьего дублей проводят соответствующим образом, всегда следуя одной и той же процедуре. В конце измерений третьего дубля управляемый клапан 714 перекрывает поток жидкости, и запорный кран 722 резервуара 708 закрывают. Собранные необработанные данные сохраняют в виде простой таблицы данных, которую затем можно простым образом импортировать в программу для дальнейшего анализа, например, в Excel 2003, SP3.

В таблице данных для каждого показания указывают следующую релевантную информацию:

- Время от начала эксперимента

- Масса жидкости, собранной в приемном сосуде 707 на весах 704

- Размер образца 718

Данные от 30-й секунды и до конца эксперимента применяют при расчете K(t) и кинетики поглощения. Данные, собранные за первые 30 секунд не включают в расчет. Эффективную проницаемость K(t) и кинетику поглощения абсорбирующей структуры затем определяют с использованием наборов уравнений, приведенных ниже.

Используемые уравнения:

Приведенная ниже таблица описывает обозначения, используемые в уравнениях.

А поперечное сечение образца абсорбирующей структуры, соответствующее внутреннему радиусу цилиндра: 28,27 см² h высота водяного столба, 5 см Δр вытесняющее давление, прикладываемое гидростатическим напором (h), составляющим 5 см: 4929,31 г/(см·с²) G постоянная силы тяжести: 981 см/с² η эффективная вязкость жидкости, зависящая от температуры, в г/(см·с) Т температура в °C ρ плотность жидкости: 1,0053 г/см³ ρ_s ^A кажущаяся плотность образца пористой среды или порошка в г/см³ ρ_s средняя плотность твердой фазы сухого образца в г/см³ ρ_sk плотность компонента k сухого образца в г/см³ М сухая масса образца в г: 2 г, в случае измерения применительно к суперабсорбирующим частицам m_k масса компонента k сухого образца в г V_s объем сухого образца в см³ t_i время на этапе i, N дискретных точек в с d_i размер образца абсорбирующей структуры в момент времени t_i в см r_i показание измерительного инструмента в момент времени t_i в см r_r эталонное показание измерительного инструмента (показание применительно к узлу поршень/цилиндр без образца) в см m_{out i} показание весов в момент времени t_i; масса жидкости, покинувшей
образец на момент времени t_i, в г U(t_i) поглощенное образцом количество на момент времени t_i в г T20 время, необходимое для достижения поглощения, составляющего 20 г/г, начиная с нулевой секунды (t₀), в с U20 поглощение образцом по по прошествии 20 минут в г/г T80% время, необходимое для достижения поглощения, составляющего 80% от U20, начиная с нулевой секунды (t₀), в с K20 Проницаемость образца по прошествии 20 минут в м² Kmin минимальное значение проницаемости во время эксперимента в м² Kmin/K20 отношение Kmin к K20

Вытесняющее давление вычисляют следующим образом на основании гидростатического напора:

Δр=h·G·ρ=4929,31 г/(см·с²)

Размер в каждый момент времени t_i вычисляют как разность между показанием датчика размера в момент времени t_i и эталонным показанием без образца:

d_i=r_i-r_r [см]

В случае образцов с суперабсорбирующими частицами размер образца в момент времени t_i=0(d₀) используют для оценки качества увлажнения частиц.

Кажущаяся плотность образца внутри цилиндра фактически может быть рассчитана следующим образом:

Если данная кажущаяся плотность внутри цилиндра отличается от кажущейся плотности порошка более чем на ±40%, измерение следует признать недействительным и не учитывать.

Кажущаяся плотность может измеряться согласно методу EDANA, 406.2-02 ("Superabsorbent materials - Polyacrylate superabsorbent powders - GRAVIMETRIC DETERMINATION OF DENSITY").

Скорость изменения со временем показаний весов в момент времени t_i рассчитывают следующим образом:

Скорость изменения со временем показаний размера в момент времени t_i рассчитывают следующим образом:

Кинетику поглощения рассчитывают следующим образом:

Под объемом (V_s) сухого образца подразумевается скелетный объем образца, таким образом, V_s - это фактический объем, занимаемый твердым материалом в сухом образце, за исключением пор и щелей, которые могут присутствовать.

V_s может рассчитываться или измеряться с помощью различных методов, известных специалистам в данной области, например, при известном составе и скелетной плотности компонентов он может быть рассчитан следующим образом:

Альтернативно, для неизвестного состава материала V_s может быть легко рассчитан следующим образом:

Средняя плотность ρ_s может быть определена при помощи пикнометрии с применением не вызывающей набухание жидкости известной плотности. Такой метод не может быть осуществлен с применением тех же образцов, которые впоследствии будут использоваться при измерении K(t), таким образом, для данного экспериментального измерения должен быть приготовлен подходящий дополнительный типичный набор образцов.

Исходя из U(t) на различных временных этапах, рассчитанного как изложено выше, посредством линейной интерполяции можно определить поглощение в любой конкретный момент времени. Например, одним из важных результатов является поглощение по прошествии 20 минут, также называемое U20 (в г/г).

Исходя из U(t) на различных временных этапах, посредством линейной интерполяции также можно определить время, необходимое для достижения определенного поглощения. Время, когда поглощение впервые достигает 20 г/г, называют Т20. Подобным образом, соответственно, может быть рассчитано время, необходимое для достижения любых других поглощений (например, Т5 или Т10). При известном U20 существует также возможность определения времени, необходимого для достижения 80% от U20, также называемого Т80%, исходя из U(t) на различных временных интервалах.

Эффективную проницаемость рассчитывают следующим образом, исходя из скоростей изменения массы и размера:

Эффективная вязкость жидкости зависит от температуры, и в интервале эксперимента (23°C±1°C) ее рассчитывают согласно следующему эмпирическому уравнению:

η=А+В·Т [г/(см·с)]

где А=1,479·10^-2 [г/(см·с)] и В=-2,36·10^-4 [г/(см·с·°C)]

Исходя из K(t_i), посредством линейной интерполяции можно определить эффективную проницаемость в определенное время. Например, одним из важных результатов является проницаемость по прошествии 20 минут или К20 (м²). Подобным образом, соответственно может быть рассчитана проницаемость в любое другое время (например, К5 или К 10).

Другим параметром, получаемым из данных, является Kmin, которое представляет собой минимальное значение K(t), измеренное по всей кривой в интервале от t_i=30 с до t_i=1200 с. Данное значение полезно при расчете отношения Kmin/K20, которое представляет собой отношение между минимальной эффективной проницаемостью и проницаемостью по прошествии 20 минут. Этот параметр выражает временное блокирование гелем, которое может произойти в некоторых образцах. Если значение близко к 1, то временного блокирования гелем нет, а если значение близко к 0, то это служит сигналом о том, что материал испытывает сильное ухудшение эффективной проницаемости при начальной нагрузке жидкостью.

Средние значения для Т20, Т80%, К20, LJ20 и отношения Kmin/K20 указывают на основании 3 дублей, в соответствии с требованиями по точности, что известно для специалистов в данной области.

- Метод испытания измерения размера

Целью данного метода является обеспечение процедуры определения толщины абсорбирующей сердцевины в точке промежности абсорбирующего изделия. Испытание может быть выполнено с помощью стандартного измерителя, такого как Type EG-225 компании ONO SOKKI Technology Inc., 2171 Executive Drive, Suite 400, Аддисон, Иллинойс 60101, США, с использованием надлежащего измерительного стенда, содержащего круглую алюминиевую площадку диаметром 41 мм для образца, способную прикладывать усилие, составляющее 10 грамм-сил. Дополнительный груз добавляют для достижения общего усилия, составляющего 160 грамм-сил, для регулировки давления до значения 1,18 кПа (0,173 фунтов/кв. дюйм).

Толщину абсорбирующей сердцевины определяют перед сборкой абсорбирующей сердцевины в абсорбирующем изделии, после определения точного расположения абсорбирующей сердцевины в абсорбирующем изделии после сборки. Однако толщина может также быть определена после удаления абсорбирующей сердцевины из готового изделия любым подходящим способом, известным специалисту в данной области.

Точку промежности абсорбирующего изделия определяют в точке пересечения продольной центровой линии и поперечной центровой линии изделия.

Основной Протокол

1. Все испытания проводили при температуре 23±1°C и относительной влажности 50±2%.

2. Уравновешивание абсорбирующей сердцевины обеспечивали при температуре 23±1°C и относительной влажности 50±2% в течение 8 часов.

3. Точку промежности определяли, как было описано выше, и отмечали на поверхности абсорбирующей сердцевины со стороны пользователя.

4. Абсорбирующую сердцевину располагали под измерителем, причем ее поверхность со стороны пользователя располагали в направлении контактной площадки для образца, и точку промежности центровали под площадкой.

5. Контактную площадку для образца плавно опускали до контакта с поверхностью абсорбирующей сердцевины.

6. Показание размера снимали по прошествии 5 секунд после того, как площадка вступала в контакт с абсорбирующей сердцевиной.

- Метод испытания показателя проницаемости для мочи (UPM)

Система измерения проницаемости для мочи

Данный метод определяет проницаемость набухшего слоя 1318 гидрогеля. Оборудование, используемое для данного метода, описано ниже. Этот метод тесно связан с методом испытания SFC (проводимости солевого потока), известным из уровня техники.

Фиг. 10 показывает систему 1000 измерения проницаемости, снабженную резервуаром 1014 с постоянным гидростатическим напором, трубой 1010 с открытым концом для подачи воздуха, закупоренным отверстием 1012 для повторного заполнения, лабораторным подъемным столиком 1016, питающей трубой 1018, запорным краном 1020, кольцевым штативом 1022, приемным сосудом 1024, весами 1026 и узлом 1028 поршень/цилиндр.

Фиг. 11 показывает узел 1028 поршень/цилиндр, содержащий металлический груз 1112, шток 1114 поршня, головку 1118 поршня, крышку 1116 и цилиндр 1120. Цилиндр 1120 выполнен из прозрачного поликарбоната (например, марки Lexan^®) и имеет внутренний диаметр р, составляющий 6 см (площадь =28,27 см²) с гладкими стенками 1150 цилиндра. Нижняя часть 1148 цилиндра 1120 обращена к ситовой ткани из нержавеющей стали с размером ячейки 400 меш по стандарту США (не показана), которая биаксиально натянута до состояния натянутости перед прикреплением к нижней части 1148 цилиндра 1120. Шток 1114 поршня выполнен из прозрачного поликарбоната (например, марки Lexan^®) и имеет общую длину q, составляющую приблизительно 127 мм. Средняя часть 1126 штока 1114 поршня имеет диаметр г, составляющий 21,15 мм. Верхняя часть 1128 штока 1114 поршня имеет диаметр s, составляющий 15,8 мм, формирующий плечо 1124. Нижняя часть 1146 штока 1114 поршня имеет диаметр t, составляющий приблизительно 5/8 дюйма, и снабжена резьбой для надежного вкручивания в центральное отверстие 1218 (см. фиг. 12) головки 1118 поршня. Головка 1118 поршня перфорирована, выполнена из прозрачного поликарбоната (например, марки Lexan^®), а также снабжена натянутой ситовой тканью из нержавеющей стали с размером ячейки 400 меш по стандарту США (не показана). Груз 1112 выполнен из нержавеющей стали, имеет центральное отверстие 1130, скользит по верхней части 1128 штока 1114 поршня и опирается на плечо 1124. Общая масса головки 1118 поршня, штока 1114 поршня и груза 1112 составляет 596 г (±6 г), что соответствует давлению 0,3 фунта/кв. дюйм на площадь цилиндра 1120. Общая масса может регулироваться посредством высверливания глухого отверстия вниз по центральной оси 1132 штока 1114 поршня, с тем чтобы удалить материал и/или обеспечить полость для добавления веса. Крышка 1116 цилиндра имеет в центре первое отверстие 1134 крышки - для вертикального совмещения штока 1114 поршня, и второе отверстие 1136 крышки возле кромки 1138 - для подачи жидкости из резервуара 1014 с постоянным гидростатическим напором в цилиндр 1120.

Первая линейная отметка (не показана) нанесена радиально вдоль верхней поверхности 1152 груза 1112, при этом первая линейная отметка расположена поперечно к центральной оси 1132 штока 1114 поршня. Соответствующая вторая линейная отметка (не показана) нанесена радиально вдоль верхней поверхности 1160 штока 1114 поршня, при этом вторая линейная отметка расположена поперечно к центральной оси 1132 штока 1114 поршня. Соответствующая третья линейная отметка (не показана) нанесена вдоль средней части 1126 штока 1114 поршня, при этом третья линейная отметка расположена параллельно относительно центральной оси 1132 штока 1114 поршня. Соответствующая четвертая линейная отметка (не показана) нанесена радиально вдоль верхней поверхности 1160 крышки 1116 цилиндра, при этом четвертая линейная отметка расположена поперечно к центральной оси 1132 штока 1114 поршня. Кроме того, соответствующая пятая линейная отметка (не показана) нанесена вдоль фланца 1154 крышки 1116 цилиндра, при этом пятая линейная отметка расположена параллельно относительно центральной оси 1132 штока 1114 поршня. Кроме того, соответствующая шестая линейная отметка (не показана) нанесена вдоль внешней стенки 1142 цилиндра, при этом шестая линейная отметка расположена параллельно относительно центральной оси 1132 штока 1114 поршня. Совмещение первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой линейных отметок обеспечивает повторное расположение груза 1112, штока 1114 поршня, крышки 1116 цилиндра и цилиндра 1120 с одинаковым положением друг относительно друга при каждом измерении.

Цилиндр 1120 характеризуется следующими параметрами:

Внешний диаметр u цилиндра 1120: 70,35 мм

Внутренний диаметр p цилиндра 1120: 60 мм

Высота v цилиндра 1120: 60,5 мм

Крышка 1116 цилиндра характеризуется следующими параметрами:

Внешний диаметр w крышки 1116 цилиндра: 76,05 мм

Внутренний диаметр x крышки 1116 цилиндра: 70,5 мм

Толщина y крышки 1116 цилиндра, включая фланец 1154: 12,7 мм

Толщина z крышки 1116 цилиндра, за исключением фланца 1154: 6,35 мм

Диаметр а первого отверстия 1134 крышки: 22,25 мм

Диаметр b второго отверстия 1136 крышки: 12,7 мм

Расстояние между центрами первого 1134 и второго 1136 отверстий крышки: 23,5 мм

Груз 1112 характеризуется следующими параметрами:

Внешний диаметр с: 50 мм

Диаметр d центрального отверстия 1130: 16 мм

Высота е: 39 мм

Головка 1118 поршня характеризуется следующими параметрами:

Диаметр f: 59,7 мм

Высота g: 16,5 мм

Внешние отверстия 1214 (всего 14 отверстий) с диаметром h, составляющим 9,65 мм, при этом внешние отверстия 1214 равномерно удалены относительно центрального отверстия 1218 таким образом, что их центры находятся от него на расстоянии 47,8 мм.

Внутренние отверстия 1216 (всего 7 отверстий) с диаметром i, составляющим 9,65 мм, при этом внутренние отверстия 1216 равномерно удалены относительно центрального отверстия 1218 таким образом, что их центры находятся от него на расстоянии 26,7 мм.

При этом центральное отверстие 1218 имеет диаметр j, составляющий 5/8 дюйма и снабжено резьбой для приема нижней части 1146 штока 1114 поршня.

Перед использованием сита из нержавеющей стали (не показаны) головки 1118 поршня и цилиндра 1120 должны осматриваться на предмет засорения, дыр или чрезмерного растяжения, и в случае необходимости должна производиться их замена. Устройство измерения проницаемости для мочи с поврежденным ситом может выдавать неправильные результаты значений UPM, и не должно использоваться, пока не будет произведена замена сита.

На высоте k, составляющей 5 см (±0,05 см) над ситом (не показано), прикрепленным к нижней части 1148 цилиндра 1120, на цилиндр нанесена отметка 1156 с надписью 5 см. Она обозначает уровень жидкости, который необходимо поддерживать при анализе. Поддержание корректного и постоянного уровня жидкости (гидростатического давления) очень критично для точности измерений.

Резервуар 1014 с постоянным гидростатическим напором используется для доставки солевого раствора 1032 в цилиндр 1120, а также для поддержания уровня солевого раствора 1032 на высоте k, составляющей 5 см над ситом (не показано), прикрепленным к нижней части 1148 цилиндра 1120. Нижняя часть 1034 трубы 1010 для подачи воздуха расположена таким образом, чтобы при измерениях поддерживать уровень солевого раствора 1032 в цилиндре 1120 на необходимой высоте k, составляющей 5 см, т.е. нижняя часть 1034 трубы 1010 для подачи воздуха находится примерно в одной плоскости 1038, что и отметка 1156 с надписью 5 см на цилиндре 1120, поскольку он установлен на опорном сите (не показано) на кольцевом штативе 1040 над приемным сосудом 1024. Для анализа критично надлежащее совмещение по высоте трубы 1010 для подачи воздуха и отметки 1156 с надписью 5 см на цилиндре 1120. Подходящий резервуар 1014 состоит из емкости 1030, содержащей: горизонтально ориентированную L-образную питающую трубу 1018 для доставки жидкости, вертикально ориентированную трубу 1010 с открытым концом для подачи воздуха на фиксированной высоте в резервуар 1014 с постоянным гидростатическим напором и закупоренное отверстие 1012 для повторного заполнения резервуара 1014 с постоянным гидростатическим напором. Труба 1010 имеет внутренний диаметр, составляющий 12,5 мм±0,5 мм. Питающая труба 1018, расположенная возле нижней части 1042 резервуара 1014 с постоянным гидростатическим напором, содержит запорный кран 1020 для запуска/остановки доставки солевого раствора 1032. Выпускной участок 1044 питающей трубы 1018 выполнен такого размера, чтобы обеспечивалась его установка через второе отверстие 1136 крышки в крышке 1116 цилиндра, причем его конец должен располагаться ниже поверхности солевого раствора 1032 в цилиндре 1120 (после достижения высоты солевого раствора 1032 в цилиндре 1120, составляющей 5 см). Труба 1010 подачи воздуха удерживается на месте посредством кольцевого уплотнительного хомута (не показан). Резервуар 1014 с постоянным гидростатическим напором может быть расположен на лабораторном подъемном столике 1016 с целью регулировки его высоты по отношению к высоте цилиндра 1120. Компоненты резервуара 1014 с постоянным гидростатическим напором выполнены таких размеров, чтобы обеспечивалось быстрое заполнение цилиндра 1120 до требуемого уровня (т.е., гидростатического напора) и поддержание данного уровня на протяжении выполнения измерений. Резервуар 1014 с постоянным гидростатическим напором должен обладать способностью доставки солевого раствора 1032 с расходом потока, составляющим по меньшей мере 3 г/с на протяжении по меньшей мере 10 минут.

Узел 1028 поршень/цилиндр расположен на жестком опорном сите из нержавеющей стали (не показано) с размером ячейки 16 меш (или его эквиваленте), поддерживаемом кольцевым штативом 1040 или подходящим альтернативным жестким стендом. Данное опорное сито (не показано) является в значительной мере проницаемым для того, чтобы не задерживать поток солевого раствора 1032, а также достаточно жестким, чтобы поддерживать ячеистую ткань из нержавеющей стали (не показана), предотвращая ее растягивание. Опорное сито (не показано) должно быть плоским и выровненным по уровню во избежание наклона узла 1028 поршень/цилиндр на протяжении испытания. Солевой раствор 1032, проходящий через опорное сито (не показано) собирается в приемном сосуде 1024, расположенном ниже (но не поддерживаемом ситом) опорного сита (не показано). Приемный сосуд 1024 размещен на весах 1026 с погрешностью, составляющей не более 0,01 г. Цифровой вывод весов 1026 соединен с компьютеризированной системой сбора данных (не показана).

Приготовление реагентов (не показано)

Синтетическую мочу 1312 марки Jayco (JSU) (см. фиг. 13) применяют на фазе набухания (см. процедуру UPM ниже), а раствор хлорида натрия (NaCl) с концентрацией 0,118 М применяют на фазе потока (см. процедуру UPM ниже). Для приготовления стандартного объема в 1 литр предпочтительны следующие приготовления. Для приготовления объемов, отличающихся от 1 литра, все количества пересчитывают соответствующим образом.

JSU: Мерную колбу объемом 1 литр наполняют дистиллированной водой до 80% ее объема, и в колбу помещают магнитную мешалку. Отдельно от этого с использованием бумаги для взвешивания или пробирки следующие количества сухих ингредиентов взвешивают с погрешностью ±0,01 г с использованием аналитических весов и добавляют в количественном соотношении в мерную колбу в том же порядке, как приведено ниже. Раствор перемешивают на подходящей пластине для смешивания до растворения твердых веществ, мешалку извлекают и раствор разбавляют дистиллированной водой до объема 1 литр. Мешалку вводят снова и раствор перемешивают на пластине для смешивания в течение еще нескольких минут.

Количества солей, необходимые для изготовления 1 литра синтетической мочи Jayco:

Хлорид калия (KCl): 2 г

Сульфат натрия (Na₂SO₄): 2 г

Дигидрофосфат аммония (NH₄H₂PO₄): 0,85 г

Фосфат аммония, двухосновной ((NH₄)₂HPO₄): 0,15 г

Хлорид кальция (CaCl₂): 0,19 г - [или гидратированный хлорид кальция (CaCl₂·2H₂O): 0,25 г]

Хлорид магния (MgCl₂) 0,23 г - [или гидратированный хлорид магния (MgCl₂·6H₂O) 0,50 г]

Для ускорения приготовления необходимо каждую соль полностью растворять перед добавлением следующей. Синтетическая моча марки Jayco может храниться в чистом стеклянном контейнере в течение 2 недель. При помутнении раствора необходимо отказаться от его использования. Срок годности в чистом пластмассовом контейнере составляет 10 дней.

Раствор хлорида натрия (NaCl) с концентрацией 0.118 М: Раствор хлорида натрия (NaCl) с концентрацией 0,118 М применяют в качестве солевого раствора 1032. Используя бумагу для взвешивания или пробирку, взвешивают 6,90 г (±0,01 г) хлорида натрия и перемещают в количественном соотношении в мерную колбу объемом 1 литр; и колбу заполняют дистиллированной водой до необходимого объема. Мешалку вводят и раствор перемешивают на пластине для смешивания до растворения твердых веществ.

Подготовка к испытанию

С применением монолитного эталонного цилиндрического груза (не показан) (диаметром 40 мм; высотой 140 мм), измеритель (не показан) (например, марки Digimatic Height Gage компании Mitotoyo) устанавливают в нулевое положение. Данную операцию осуществляют удобным образом на гладкой и выровненной по уровню рабочей поверхности 1046 стола. Узел 1028 поршень/цилиндр без суперабсорбирующих полимерных частиц располагают под измерителем (не показан) и показание L₁ записывают с точностью до сотых долей мм.

Резервуар 1014 с постоянным гидростатическим напором наполняют солевым раствором 1032. Нижнюю часть 1034 трубы 1010 для подачи воздуха располагают таким образом, чтобы при измерениях верхняя часть мениска жидкости (не показан) устанавливалась на 5 см отметке 1156 в цилиндре 1120. Для анализа критично надлежащее совмещение по высоте трубы 1010 для подачи воздуха с отметкой 1156 с надписью 5 см на цилиндре 1120.

Приемный сосуд 1024 помещают на весы 1026 и цифровой вывод весов 1026 соединяют с компьютеризированной системой сбора данных (не показана). Кольцевой штатив 1040 с опорным ситом из нержавеющей стали (не показано) с размером ячейки 16 меш размещают над приемным сосудом 1024. Сито с размером ячейки 16 меш (не показано) должно быть достаточно жестким для поддерживания узла 1028 поршень/цилиндр в процессе измерений. Опорное сито (не показано) должно быть плоским и выровненным по уровню.

Процедура UPM

1,5 г (±0,05 г) суперабсорбирующих полимерных частиц взвешивают на подходящей бумаге для взвешивания или средстве для взвешивания с помощью аналитических весов. Содержание влаги в суперабсорбирующих полимерных частицах измеряют согласно методу испытания EDANA 430.1-99 на содержание влаги ("Superabsorbentmaterials - Polyacrylate superabsorbent powders - Moisture Content -weight loss upon heating" (Февраль 99)). Если содержание влаги в суперабсорбирующих полимерных частицах больше 5%, тогда масса суперабсорбирующих полимерных частиц должна быть скорректирована в зависимости от влажности (т.е., в данном конкретном случае масса добавляемых суперабсорбирующих полимерных частиц должна составлять 1,5 г сухой массы).

Пустой цилиндр 1120 располагают на выровненной по уровню рабочей поверхности 1046 стола, и суперабсорбирующие полимерные частицы перемещают в количественном соотношении в цилиндр 1120. Суперабсорбирующие полимерные частицы ровно распределяют по ситу (не показано), прикрепленному к нижней части 1148 цилиндра 1120, посредством легкого встряхивания, вращения и/или постукивания по цилиндру 1120. Для получения наиболее точных результатов важно достижение ровного распределения частиц по ситу (не показано), прикрепленному к нижней части 1148 цилиндра 1120. После того, как суперабсорбирующие полимерные частицы были ровно распределены по ситу (не показано), прикрепленному к нижней части 1148 цилиндра 1120, частицы не должны прилипать к внутренним стенкам 1150 цилиндра. Шток 1114 поршня вводят через первое отверстие 1134 крышки, причем фланец 1154 крышки 1116 обращен к головке 1118 поршня. Головку 1118 поршня осторожно вводят в цилиндр 1120 на глубину в несколько сантиметров. Крышку 1116 затем помещают на верхний обод 1144 цилиндра 1120, заботясь о том, чтобы удерживать головку 1118 поршня вдали от суперабсорбирующих полимерных частиц. Крышку 1116 и шток 1126 поршня затем бережно поворачивают таким образом, чтобы совместить третью, четвертую, пятую и шестую линейные отметки. Головку 1118 поршня (посредством штока 1114 поршня) затем плавно опускают до момента упора в сухие суперабсорбирующие полимерные частицы. Груз 1112 располагают на верхней части 1128 штока 1114 поршня таким образом, чтобы он опирался на плечо 1124 так, чтобы совмещались первая и вторая линейные отметки. Надлежащая установка крышки 1116 предотвращает слипание и обеспечивает ровное распределение веса по слою 1318 гидрогеля.

Фаза набухания: Пористый диск 1310 диаметром 8 см (толщиной 7 мм; например, диск компании Chemglass Inc. # CG 201-51 крупной пористости) насыщают посредством добавления избыточной JSU 1312 на пористый диск 1310 до насыщения пористого диска 1310. Насыщенный пористый диск 1310 помещают в широкую чашку 1314 Петри с плоским дном и JSU 1312 добавляют до тех пор, пока она не достигнет верхней поверхности 1316 пористого диска 1310. Уровень JSU не должен превышать высоту пористого диска 1310.

Сито (не показано), прикрепленное к нижней части 1148 цилиндра 1120 легко растягивается. Для предотвращения растягивания к штоку 1114 поршня указательным пальцем прикладывают боковое давление чуть выше крышки 1116 при захватывании рукой цилиндра 1120 узла 1028 поршень/цилиндр. Это "фиксирует" шток 1114 поршня на месте с крышкой 1116 таким образом, что узел 1028 поршень/цилиндр может быть поднят без прикладывания чрезмерного усилия к ситу (не показано).

Весь узел 1028 поршень/цилиндр поднимают таким образом и помещают на пористый диск 1310 в чашке 1314 Петри. JSU 1312 из чашки 1314 Петри проходит через пористый диск 1310 и поглощается суперабсорбирующими полимерными частицами (не показаны) с образованием слоя 1318 гидрогеля. JSU 1312, присутствующей в чашке 1314 Петри, должно быть достаточно для всей фазы набухания. При необходимости, в течение периода набухания в чашку 1314 Петри может быть добавлено большее количеств JSU 1312, с тем чтобы поддерживать уровень JSU 1312 у верхней поверхности 1316 пористого диска 1310. По прошествии периода в 60 минут, узел 1028 поршень/цилиндр удаляют от пористого диска 1310, заботясь о том, чтобы фиксировать шток 1114 поршня вместе с крышкой 1116, как описано выше, для обеспечения того, чтобы слой 1318 гидрогеля не терял JSU 1312, или не захватывал воздух в течение данной процедуры. Узел 1028 поршень/цилиндр располагают под измерителем (не показан) и показание L₂ записывают с точностью до сотых долей мм. Если показание изменяется со временем, то записывают только начальное значение. Толщину L₀ слоя 1318 гидрогеля определяли от L₂-L₁ с точностью до десятых долей мм.

Узел 1028 поршень/цилиндр перемещают на опорное сито (не показано), прикрепленное к кольцевому штативу 1040, заботясь о том, чтобы фиксировать шток 1114 поршня на месте с крышкой 1116. Резервуар 1014 с постоянным гидростатическим напором располагают таким образом, чтобы питающая труба 1018 проходила через второе отверстие 1136 крышки. Измерение начинают в следующей последовательности:

a) Запорный кран 1020 резервуара 1014 с постоянным гидростатическим напором открывают для обеспечения достижения отметки 1156 с надписью 5 см на цилиндре 1120 солевым раствором 1032. Данный уровень солевого раствора 1032 должен быть получен в течение 10 секунд после открытия запорного крана 1020.

b) Как только уровень солевого раствора достигает 5 см, запускают программу сбора данных.

С помощью компьютера (не показан), соединенного с весами 1026, количество солевого раствора 1032, проходящего через слой 1318 гидрогеля, записывают с интервалами в 20 секунд в течение периода времени, составляющего 10 минут. По истечении 10 минут запорный кран 1020 на резервуаре 1014 с постоянным гидростатическим напором закрывают.

Данные от 60-й секунды и до конца эксперимента применяют при расчете UPM. Данные, собранные за первые 60 секунд, не включают в расчет. Расход потока F_s (в г/с) представляет собой кривую линейного среднеквадратичного приближения для графика массы собранного солевого раствора 1032 (в граммах) в зависимости от времени (в секундах) от 60-й секунды до 600-й секунды.

Показатель (Q) проницаемости для мочи слоя 1318 гидрогеля рассчитывают с использованием следующего уравнения:

Q=[F_g×L₀]/[ρ×А×ΔР],

где F_g - скорость потока в г/с, определенная, исходя из регрессивного анализа результатов скорости потока, L₀ - начальная толщина слоя 1318 гидрогеля в см, ρ - плотность солевого раствора 1032 в г/см³. А (из указанного выше уравнения) - площадь слоя 1318 гидрогеля в см², ΔР - гидростатическое давление в дин/см², а показатель Q проницаемости для мочи указан в единицах, выраженных в см³·с/г. Должно быть записано среднее значение результатов трех дублей измерения.

- Метод испытания FSR

Данный метод определяет скорость набухания суперабсорбирующих полимерных частиц, в частности, полимерных частиц, превращающихся в гидрогель, таких как поперечно сшитые полиакрилаты, в 0,9% солевом растворе (водный раствор 0,9 масс % NaCl). Принцип измерения заключается в том, чтобы позволить суперабсорбирующим полимерным частицам поглотить известное количество жидкости и измерить время, которое потребовалось на поглощение. Результат затем может быть выражен в граммах поглощенной жидкости на грамм материала в секунду. Все испытания проводят при температуре 23±2°C.

Четыре грамма типичного образца суперабсорбирующих полимерных частиц высушивают в незакрытой чашке Петри диаметром 5 см в вакуумной камере при температуре 23±2°C и давлении 0,01 торра или ниже в течение 48 часов.

Приблизительно 1 г (+/-0,1 г) испытуемого образца извлекают из вакуумной камеры и немедленно взвешивают с точностью 0,001 г в пробирке объемом 25 мл, имеющей внутренний диаметр в пределах 32-34 мм и высоту 50 мм. Материал равномерно распределяли по дну. 20 г 0,9%-ного солевого раствора взвешивают с точностью +/-0,01 г в пробирке объемом 50 мл и затем осторожно заливают в пробирку, содержащую испытуемый материал. Таймер запускают сразу после контакта жидкости с материалом. В процессе набухания пробирку не перемещают и не трясут.

Таймер останавливают и время записывают с точностью до секунды (или более точно, если возможно), когда набухающие частицы достигают последней части невозмущенной жидкости. Для лучшей воспроизводимости определения конечной точки поверхность жидкости может освещаться небольшой лампой без нагрева поверхности данной лампой. Пробирку взвешивают повторно для определения реально собранной жидкости с точностью в пределах ±0,1 г.

Скорость свободного набухания рассчитывают путем деления массы суперабсорбирующих полимерных частиц на количество реально собранной жидкости и деления результата на время, требующегося для данного сбора, и результат выражают в "г/г/с". Осуществляют три дубля измерения и результаты усредняют, с тем чтобы получить значение FSR в г/г/с, указанное в пределах 3 значащих разрядов.

- Метод испытания поглощения в плоском состоянии

Данный метод определяет показатели времени поглощения применительно к детскому подгузнику, как правило, предназначенному для пользователей с весом в диапазоне от 8 до 13 кг±20% (например, "Pampers Active Fit" размер 4 или другие детские подгузники "Pampers" 4 размера, детские подгузники "Huggies" 4 размера или детские подгузники 4 размера других торговых марок).

Устройство

Испытательное устройство показано на фигуре 14 и содержит лоток 1411, выполненный из поликарбоната (например, марки Lexan®), номинальной толщиной 12,5 мм (0,5 дюйма). Лоток 1411 имеет прямолинейное горизонтальное основание 1412 длиной 508 мм (20 дюймов) и шириной 152 мм (6 дюймов). Две прямолинейные вертикальные стенки 1413 высотой 64 мм (2,5 дюйма) и длиной 508 мм (20 дюймов) прикреплены к длинным кромкам основания 1412 для образования U-образного лотка 1411 с длиной 508 мм (20 дюймов), внутренним диаметром 152 мм (6 дюймов) и внутренней глубиной 51 мм (2 дюйма). Передняя и задняя части лотка 1411 не видны. Плита открытоячеистого пенополиуретана 1414 с размерами 508×152×25 мм обернута полиэтиленовой пленкой и размещена в нижней части лотка 1411 таким образом, что края пенополиуретана 1414 и лотка 1411 совмещены, а верхняя поверхность полиэтиленовой пленки гладкая и не имеет швов, складок или других дефектов. Пенополиуретан 1414 имеет модуль упругости при сжатии, составляющий 0,48 фунта/кв. дюйм. По ширине верхней поверхности полиэтиленовой крышки диаметром 152 мм (6 дюймов) от одного конца (передней кромки) параллельно поперечной центровой линии с помощью нестираемого маркера нанесена нулевая линия.

Прямолинейная верхняя пластина 1415 из поликарбоната имеет номинальную толщину 12,5 мм (0,5 дюйма), длину 508 мм (20 дюймов) и ширину 146 мм (5,75 дюйма). В центре верхней пластины 1415 просверлено отверстие диаметром 51 мм (2 дюйма) (т.е. центр отверстия расположен в точке пересечения продольной и поперечной осей верхней поверхности верхней пластины 1415). А цилиндр 1416 из поликарбоната с внешним диаметром 51 мм (2 дюйма), внутренним диаметром 37,5 мм (1,5 дюйма) и высотой 102 мм (4 дюйма) вклеен в отверстие в верхней пластине 1415 таким образом, что нижняя кромка цилиндра 1416 располагается на одном уровне с нижней поверхностью верхней пластины 1415, при этом цилиндр 1416 выступает в вертикальном направлении на 89 мм (3,5 дюйма) над верхней поверхностью верхней пластины 1415, при этом стык между цилиндром 1416 и верхней пластиной 1415 является водонепроницаемым. Кольцевая выточка 1417 высотой 2 мм и диаметром 44,5 мм (1,75 дюйма) проточена в нижней внутренней кромке цилиндра 1416. Два отверстия диаметром 1 мм просверлены под углом 45° относительно верхней поверхности верхней пластины 1415 таким образом, что отверстия пересекают внутреннюю поверхность цилиндра 1416 непосредственно выше выточки 1417 и расположены на противоположных сторонах цилиндра 1416 (т.е. под углом 180° друг к другу). Две проволоки 1418 из нержавеющей стали диаметром 1 мм вклеены в отверстия водонепроницаемым образом так, что один конец каждой проволоки располагается на одном уровне с внутренней стенкой цилиндра, а другой конец выступает над верхней поверхностью верхней пластины 1415. Далее по тексту данные проволоки рассматриваются как электроды. По ширине верхней пластины 1415 диаметром 152 мм (6 дюймов) от передней кромки параллельно поперечной центровой линии нанесена нулевая линия. Узел верхняя пластина 1415/цилиндр 1416 имеет массу, составляющую приблизительно 1180 граммов.

Также необходимы два стальных груза, каждый массой 9 кг и размером 146 мм (5,75 дюйма) шириной, 76 мм (3 дюйма) глубиной, и приблизительно 100 мм (4 дюйма) высотой.

Процедура:

Все испытания проводят при температуре 23±2°C и относительной влажности 35±15%.

Лоток 1411 из поликарбоната, содержащий обернутую плиту 1414 пеноматериала располагают на подходящей плоской горизонтальной поверхности. Абсорбирующее одноразовое изделие извлекают из упаковки и эластичные манжеты разрезают с подходящими интервалами, с тем чтобы обеспечить плоское пролегание изделия. Изделие взвешивают с точностью в пределах ±0,1 грамма на подходящих весах с верхней загрузкой, затем располагают на закрытой плите 1414 пеноматериала в устройстве измерения поглощения, при этом переднюю кромку талии изделия совмещают с нулевой отметкой на полиэтиленовой крышке. Изделие центруют вдоль продольной центровой линии устройства таким образом, чтобы верхний лист (со стороны тела) изделия был направлен вверх, а задняя кромка талии была направлена в направлении заднего конца плиты 1414 пеноматериала. Верхнюю пластину 1415 располагают сверху изделия, причем выступающий цилиндр направлен вверх. Нанесенную нулевую линию совмещают с передней кромкой талии изделия, а задний конец верхней пластины 1415 совмещают с задней кромкой плиты 1414 пеноматериала. Два груза массой 9 кг затем осторожно помещают на верхнюю пластину 1415 таким образом, чтобы ширина каждого груза располагалась параллельно поперечной центровой линии верхней пластины, и каждый груз располагался на расстоянии 83 мм (3,25 дюйма) от передней и задней кромок верхней пластины 1415.

Подходящую электрическую схему подключают к двум электродам для определения наличия электропроводной жидкости между ними.

Подходящий насос; например, модель 7520-00 компании Cole Farmer Instruments, Чикаго, США или эквивалентный устанавливают на расход 0,9 масс % водного раствора хлорида натрия через гибкую пластмассовую трубку с внутренним диаметром 4,8 мм (3/16 дюйма), например, R-3603 марки Tygon® или эквивалентную. Конец трубки зажимают в вертикальном положении таким образом, чтобы он был отцентрован в цилиндре 1416, прикрепленном к верхней пластине 1415, и при этом выпускной конец трубки был направлен вниз и располагался на 50 мм (2 дюйма) ниже верхней кромки цилиндра 1416. Насос управляется таймером и предварительно откалиброван на выпуск потока, составляющий 75 мл 0,9%-ного солевого раствора со скоростью 15 мл/с.

Насос включают и сразу после включения запускают таймер. Насос подает 75 мл 0,9%-ного раствора NaCl в цилиндр 1416 со скоростью 15 мл/с и затем останавливается. По мере поступления жидкости в цилиндр 1416, она обычно в некоторой мере скапливается сверху абсорбирующей структуры. Жидкость замыкает электрическую цепь между двумя электродами в цилиндре. После подачи потока мениск раствора снижается по мере поглощения раствора структурой. Когда электрическая цепь разрывается вследствие отсутствия жидкости между электродами в цилиндре, время отмечают.

Время поглощения для конкретного потока представляет собой временной промежуток между включением насоса для образования данного потока и временем разрыва электрической цепи.

Таким способом на изделие подают четыре потока; каждый поток составляет 75 мл и подается со скоростью 15 мл/с. Временной промежуток между началами каждого потока составляет 300 секунд.

Время поглощения четырех потоков фиксируют. Таким способом испытывают три изделия и рассчитывают среднее время поглощения потока для каждого из соответствующих потоков (от первого до четвертого).

ПРИМЕРЫ

Абсорбирующие структуры согласно настоящему раскрытию были приготовлены для сравнения их свойств со свойствами абсорбирующих структур из уровня техники. Все испытуемые абсорбирующие структуры содержали суперабсорбирующие полимерные частицы, заключенные между двумя подлежащими слоями, выполненными из нетканого материала. Для данных, приведенных в таблице 1, все образцы были взяты из абсорбирующей сердцевины. Образцы относятся к части абсорбирующей сердцевины абсорбирующего изделия (4 размера), отцентрованной относительно продольной центровой линии изделия, на расстоянии 152 мм от передней кромки талии изделия. В части абсорбирующей сердцевины, где были взяты образцы, абсорбирующие структуры примеров 1 и 2 и сравнительных примеров 1 и 2 имеют одинаковую структуру. Они отличаются только в отношении используемых суперабсорбирующих полимерных частиц. Для данных, приведенных в таблице 2, все абсорбирующие структуры примера 2 и сравнительных примеров 1 и 2 имеют одинаковую структуру и отличаются лишь в отношении используемых суперабсорбирующих полимерных частиц.

- Сравнительный пример 1

Была приготовлена абсорбирующая структура, содержащая такие же суперабсорбирующие полимерные частицы, которые используются в подгузниках "Pampers Active Fit", коммерчески доступных в Великобритании в августе 2010 г. Данные суперабсорбирующие полимерные частицы обычно изготавливают в соответствии с документом US 2009/0275470 A1. Следует отметить, что суперабсорбирующие полимерные частицы могут существовать независимо от коммерчески доступных подгузников "Pampers Active Fit", как описано в европейской патентной заявке №10154618.2, озаглавленной "Method of separating superabsorbent polymer particles from a solidified thermoplastic composition comprising polymers".

Стандартное распределение по размеру суперабсорбирующих полимерных частиц составляет от 45 до 710 мкм, причем максимум 1% частиц имеет размер менее 45 мкм, и максимум 1% частиц имеет размер более 710 мкм.

- Сравнительный пример 2

300 г суперабсорбирующих полимерных частиц приготавливали в соответствии со сравнительным примером 1, раскрытым в патентной РСТ заявке WO 2010/095427 А1, озаглавленной "Polyacrylic acid-based water-absorbing resin powder and method for producing the same". Была приготовлена абсорбирующая структура, содержащая такие суперабсорбирующие полимерные частицы.

- Пример 1

4000 кг суперабсорбирующих полимерных частиц согласно сравнительному примеру 1 просеивали через проволочное сито из нержавеющей стали стандарта AISI 304 (Американского института черной металлургии) с размером ячеек 300 мкм на оборудовании для грубого просеивания с производительностью, составляющей приблизительно 100-150 кг в час, с получением в итоге 750 кг суперабсорбирующих полимерных частиц с медианным диаметром (D50), составляющим приблизительно 180-200 мкм, и распределением частиц от 45 до 300 мкм причем максимум 3% частиц имело размер менее 45 мкм, и максимум 3% частиц имело размер более 300 мкм. Была приготовлена абсорбирующая структура, содержащая такие суперабсорбирующие полимерные частицы.

- Пример 2

300 г суперабсорбирующих полимерных частиц приготавливали в соответствии с примером 9, раскрытым в патентной РСТ заявке WO 2010/095427 А1, озаглавленной "Polyacrylic acid-based water-absorbing resin powder and method for producing the same". Была приготовлена абсорбирующая структура, содержащая такие суперабсорбирующие полимерные частицы.

Было измерено несколько параметров абсорбирующих структур согласно примерам 1 и 2 и сравнительным примерам 1 и 2: время для достижения поглощения 20 г/г (T20), поглощение по прошествии 20 мин (U20), время, необходимое для достижения поглощения, составляющего 80% от U20 (Т80%), эффективная проницаемость по прошествии 20 минут (К20) и коэффициент временного блокирования гелем (Kmin/K20) были измерены в соответствии с методом испытания K(t), изложенным выше. UPM (показатель проницаемости для мочи) суперабсорбирующих полимерных частиц абсорбирующих структур согласно примерам 1 и 2 и сравнительным примерам 1 и 2 был измерен в соответствии с методом испытания UPM, изложенным выше. CRC (удерживающая способность на центрифуге) суперабсорбирующих полимерных частиц была измерена согласно методу EDANA WSP 241.2-05.

Фиг. 18А и 18B отображают поглощение в г/г в зависимости от времени для абсорбирующих структур сравнительных примеров 1 и 2 в сравнении с примерами 1 и 2, в соответствии с измерениями согласно методу испытания K(t), изложенному выше. Различные значения измеренных параметров подытожены ниже в таблице 1.

Таблица 1 Примеры Т20 (с) U20 (г/г) Т80% (г/г) К20 (см²) Kmin/K20 UPM (1×10^-7 (см³·с)/г) CRC (г/г) Сравнительный пример 1 495 23,8 414 3,43·10^-8 0,92 98 26,5 Сравнительный пример 2 477 24,1 410 4,75·10^-8 0,96 110 27,3 Пример 1 200 23,9 177 2,8·10^-8 0,72 66 24,1 Пример 2 344 25,0 343 3,13 10^-8 0,86 100 27,7

Как видно из фиг. 18А и 18B, а также из таблицы 1, время, необходимое для достижения поглощения 20 г/г (Т20), как было измерено согласно методу испытания K(t) для абсорбирующих структур, выполненных в соответствии с примерами 1 и 2, значительно меньше, чем в случае абсорбирующих структур, выполненных в соответствии со сравнительными примерами 1 и 2. Таким образом, данные абсорбирующие структуры могут быстро поглощать жидкость, даже в сухом состоянии, т.е. при начальном воздействии жидкости.

Из таблицы 1 можно также увидеть, что суперабсорбирующие полимерные частицы, имеющие высокую проницаемость в равновесном состоянии (высокое значение UPM), такие как суперабсорбирующие полимерные частицы абсорбирующих структур согласно сравнительным примерам 1 и 2, не приводят автоматически к высоким значениям Т20 для абсорбирующей структуры, содержащей такие суперабсорбирующие полимерные частицы, что означает, что проницаемость в равновесном состоянии суперабсорбирующих полимерных частиц не является надежным критерием при выборе абсорбирующих структур, способных поглощать жидкость при начальном воздействии жидкости.

- Показатели времени поглощения подгузников, содержащих абсорбирующую структуру, которая содержит суперабсорбирующие полимерные частицы согласно сравнительным примерам 1 или 2 в сравнении с подгузниками. содержащими абсорбирующую структуру, которая содержит суперабсорбирующие полимерные частицы согласно настоящему изобретению.

Показатели времени поглощения применительно к подгузникам "Pampers Active Fit" 4 размера, коммерчески доступным в Великобритании в августе 2010 г, были измерены в соответствии с методом испытания поглощения в плоском состоянии, изложенным выше. Данные подгузники содержат абсорбирующую сердцевину, содержащую суперабсорбирующие полимерные частицы согласно сравнительному примеру 1. Показатели времени поглощения таких же подгузников, в которых абсорбирующая сердцевина была заменена абсорбирующей сердцевиной с той же структурой, но в которой суперабсорбирующие полимерные частицы были заменены суперабсорбирующими полимерными частицами согласно сравнительному примеру 2 или примеру 2, были измерены в соответствии с методом испытания поглощения в плоском состоянии, изложенным выше. Абсорбирующие сердцевины всех подгузников имеют толщину в сухом состоянии в точке промежности, составляющую 1,7 мм, измеренную в соответствии с методом испытания измерения размера, изложенным выше. Значения времени поглощения, полученные для всех образцов, подытожены в таблице 2 ниже.

Таблица 2 Образцы Сравнительный пример 1 Сравнительный пример 2 Пример 2 Время поглощения первого потока (75 мл) в с 30 28 26

Как можно увидеть из таблицы 2 выше, показатели времени поглощения первого потока для подгузников, содержащих абсорбирующую сердцевину, которая содержит суперабсорбирующие полимерные частицы согласно сравнительным примерам 1 или 2, выше, чем показатели времени поглощения первого потока такого же подгузника, но в котором суперабсорбирующие полимерные частицы были заменены суперабсорбирующими полимерными частицами согласно примеру 2.

Таким образом, абсорбирующие изделия согласно настоящему изобретению, а именно абсорбирующие изделия, содержащие абсорбирующую структуру, в которой одна или несколько частей абсорбирующей структуры содержат по меньшей мере 90% суперабсорбирующих полимерных частиц и требуют времени для достижения поглощения 20 г/г (Т20), составляющего менее 440 с в соответствии с измерениями согласно методу испытания K(t), обладают улучшенными поглощающими свойствами, особенно при первом потоке, т.е. когда изделие начинает намокать.

Размеры и значения, раскрытые в данной заявке, не следует понимать как строго ограниченные указанными точными числовыми значениями. Наоборот, если не указано иначе, каждый такой размер следует подразумевать, и как указанное значение, и как функционально эквивалентный диапазон, охватывающий данное значение. Например, размер, указанный как "40 мм", следует понимать, как "приблизительно 40 мм".

Изобретение посвящено абсорбирующим изделиям, содержащим суперабсорбирующие полимерные частицы, таким как одноразовые подгузники, трусы для приучения к горшку и нижнее белье для взрослых, страдающих недержанием. Абсорбирующее изделие, содержащее абсорбирующую структуру, причем абсорбирующее изделие разделено на три области: переднюю область, заднюю область и область промежности, расположенную между передней областью и задней областью, при этом абсорбирующая структура содержит абсорбирующую сердцевину, абсорбирующая сердцевина имеет толщину в сухом состоянии в точке промежности изделия, составляющую от 0,2 до 5 мм. При этом одна или несколько областей абсорбирующей структуры содержат по меньшей мере 90% по весу суперабсорбирующих полимерных частиц и требуют времени для достижения поглощения 20 г/г, составляющего менее 440 с. 14 з.п. ф-лы, 20 ил., 3 табл.

1. Абсорбирующее изделие, содержащее абсорбирующую структуру, причем абсорбирующее изделие разделено на три области: переднюю область, заднюю область и область промежности, расположенную между передней областью и задней областью, при этом абсорбирующая структура содержит абсорбирующую сердцевину, абсорбирующая сердцевина имеет толщину в сухом состоянии в точке промежности изделия, составляющую от 0,2 до 5 мм, при этом одна или несколько областей абсорбирующей структуры содержат по меньшей мере 90% по весу суперабсорбирующих полимерных частиц и требуют времени для достижения поглощения 20 г/г, составляющего менее 440 с.

2. Абсорбирующее изделие по п. 1, характеризующееся тем, что одна из упомянутых одной или нескольких областей абсорбирующей структуры отцентрована по центру передней области изделия и/или одна из упомянутых одной или нескольких областей абсорбирующей структуры отцентрована по точке промежности изделия.

3. Абсорбирующее изделие по п. 1, характеризующееся тем, что абсорбирующее изделие дополнительно содержит верхний лист и нижний лист, причем абсорбирующая сердцевина заключена между верхним листом и нижним листом.

4. Абсорбирующее изделие по п. 1, характеризующееся тем, что одна или несколько областей абсорбирующей структуры характеризуются эффективной проницаемостью по прошествии 20 минут, составляющей по меньшей мере 2,9·10^-8 см².

5. Абсорбирующее изделие по п. 1, характеризующееся тем, что поглощение упомянутых одной или нескольких областей абсорбирующей структуры по прошествии 20 мин составляет по меньшей мере 24 г/г.

6. Абсорбирующее изделие по п. 1, характеризующееся тем, что абсорбирующая сердцевина содержит менее 5% по весу воздушного войлока.

7. Абсорбирующее изделие по п. 1, характеризующееся тем, что абсорбирующая сердцевина содержит среднее количество суперабсорбирующих полимерных частиц на площадь поверхности абсорбирующей сердцевины от 200 до 900 г/м² в области промежности изделия.

8. Абсорбирующее изделие по п. 1, характеризующееся тем, что абсорбирующее изделие характеризуется временем поглощения первого потока, составляющим менее 27 с в соответствии с измерениями согласно методу испытания поглощения в плоском состоянии.

9. Абсорбирующее изделие по п. 1, характеризующееся тем, что суперабсорбирующие полимерные частицы содержатся в абсорбирующей сердцевине таким образом, что суперабсорбирующие полимерные частицы нанесены между первым и вторым подлежащими слоями, причем первый подлежащий слой обращен к нижнему листу, а второй подлежащий слой обращен к верхнему листу.

10. Абсорбирующее изделие по п. 9, характеризующееся тем, что суперабсорбирующие полимерные частицы зафиксированы посредством термопластичного адгезивного материала.

11. Абсорбирующее изделие по п. 1, характеризующееся тем, что абсорбирующая сердцевина содержит первый подлежащий слой, причем по меньшей мере часть суперабсорбирующих полимерных частиц нанесена на первый подлежащий слой и термопластичный адгезивный материал фиксирует суперабсорбирующие полимерные частицы.

12. Абсорбирующее изделие по п. 11, характеризующееся тем, что абсорбирующая сердцевина дополнительно содержит второй подлежащий слой, причем по меньшей мере часть суперабсорбирующих полимерных частиц нанесена на второй подлежащий слой и термопластичный адгезивный материал фиксирует суперабсорбирующие полимерные частицы, при этом первый и второй подлежащие слои скомбинированы вместе таким образом, что по меньшей мере часть термопластичного адгезивного материала первого подлежащего слоя контактирует по меньшей мере с частью термопластичного адгезивного материала второго подлежащего слоя.

13. Абсорбирующее изделие по п. 10, характеризующееся тем, что термопластичный адгезивный материал образует волокнистую структуру поверх суперабсорбирующих полимерных частиц.

14. Абсорбирующее изделие по п. 1, характеризующееся тем, что по меньшей мере одна из упомянутых одной или нескольких областей абсорбирующей структуры имеет площадь поверхности, составляющую 30 см² или более.

15. Абсорбирующее изделие по п. 14, характеризующееся тем, что по меньшей мере одна из упомянутых одной или нескольких областей абсорбирующей структуры, имеющих площадь поверхности, составляющую 30 см² или более, охватывает круглую область.