поглощающая структура и поглощающее изделие

Формула изобретения

1. Поглощающая структура, включающая основную структуру и множество частиц в основном водонерастворимого поглощающего гидрогельобразующего полимерного материала в основной структуре, причем частицы полимерного материала образуются методами полимеризации в растворе, отличающаяся тем, что частицы имеют такой размер, что по крайней мере около 70% частиц, по массе, будут проходить через стандартное американское сито 50 меш с отверстиями 297 мкм и будут удерживаться на стандартном американском сите 170 меш с отверстиями 88 мкм.

2. Структура по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере 95% частиц имеют размер частицы в пределах диапазона приблизительно 100 мкм и средний размер частицы не меньше чем приблизительно 100 мкм и не более чем приблизительно 300 мкм.

3. Структура по п.1 или 2, отличающаяся тем, что средний размер частицы не меньше чем приблизительно 125 мкм и не больше чем приблизительно 250 мкм.

4. Структура по п.1, отличающаяся тем, что частицы, которые проходят через и удерживаются на названных ситах, соответственно расположены в концентрации между около 25 - 90%, предпочтительно между около 35 - 90%, более предпочтительно между около 50 - 90%, и наиболее предпочтительно между около 70 - 90% по массе в по крайней мере участке площадью 25 кв. см соответствующей поглощающей структуры, если проводить измерения в соответствии с массовым процентным анализом.

5. Структура по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что частицы, которые проходят через и удерживаются на ситах соответственно, смешаны с неорганическим порошком с образованием состава материалов; в виде частиц неорганический порошок выбирается из группы, состоящей из кремнезема, двуокиси кремния, двуокиси титана, окиси алюминия или глин, таких, как каолиновая или монтмориллонитовая глина, или любых сочетаний перечисленных неорганических материалов, а предпочтительно является аморфным кремнеземом.

6. Структура по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что основная структура, по крайней мере частично, включает волокнистый материал, полимерный материал либо (а) смешан с волокнистым материалом, либо (б) основная структура включает две или более прослойки из нетканого волокнистого материала, а частицы полимерного материала расположены между неткаными волокнистыми прослойками.

7. Структура по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что соответствующая поглощающая структура имеет массовое отношение всего волокна ко всему составу полимерного материала от около 95:5 до около 2:98 или, более предпочтительно, от около 75:25 до около 2:98.

8. Структура по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что полимерный материал выбирается из группы, состоящей из частично нейтрализованной полиакриловой кислоты, гидролизованных крахмало-акрилонитриловых графт-сополимеров, частично нейтрализованных крахмало-акрилонитриловых графт-сополимеров, графт-сополимеров крахмала и акриловой кислоты, частично нейтрализованных графт-сополимеров крахмала и акриловой кислоты, омыленных сополимеров винилацетата и акрилового эфира, гидролизованных сополимеров акрилонитрила или акриламида и слабо сетчатых поперечно-сшитых продуктов любых из перечисленных сополимеров.

9. Структура по п.8, отличающаяся тем, что по крайней мере некоторые частицы полимерного материала поверхностно поперечно сшиты.

10. Структура по п.2 или 3, отличающаяся тем, что дополнительно включает по крайней мере одно из следующего: (1) зону впитывания и зону сохранения, причем зона сохранения, по крайней мере частично, по бокам окружает периметр названной зоны впитывания так, чтобы жидкость могла сообщаться по крайней мере с участком боковой области названной зоны впитывания; зона впитывания имеет более низкую среднюю плотность и более низкий средний основной вес на единицу площади, чем зона сохранения; (2) поглощающий впитывающий слой, накладывающийся на поглощающую структуру; (3) поглощающий впитывающий слой, по крайней мере частично, включающий химически упрочненные целлюлозные волокна, накладывающийся на поглощающую структуру; (4) напыленный слой, состоящий по существу из гидрофильного волокнистого материала, расположенный ниже поглощающей структуры; (5) впитывающий участок, по крайней мере частично, включающий поперечно-сшитые целлюлозные волокна, причем поглощающая структура имеет сторону, обращенную к телу, и сторону, обращенную к одежде, а названный участок впитывания расположен на стороне, обращенной к телу, поглощающей структуры.

11. Поглощающее изделие, включающее верхний лист, пропускающий жидкость, и непропускающую жидкость подложку, соединенную с верхним листом, поглощающую структуру, помещенную между верхним листом и подложкой, отличающееся тем, что в качестве поглощающей структуры содержит поглощающую структуру по пп.1-3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к поглощающим структурам, которые содержат сверхпоглощающие гидрогельобразующие материалы в виде частиц. Поглощающие структуры настоящего изобретения особенно полезны в поглощающих изделиях однократного применения, таких как пеленки, прокладки для взрослых, страдающих недержанием, и им подобных. Более специально, настоящее изобретение относится к поглощающим структурам, которые имеют специфические распределения размеров частиц из сверхпоглощающих гидрогельобразующих материалов, смешанных с неорганическими порошками.

Термин "сверхпоглощающие гидрогельобразующие материалы", который используется здесь, относится к, по существу, нерастворимым в воде, поглощающим полимерным составам, которые способны поглощать большие количества жидкостей, таких как вода или эксудаты тела, по отношению к их весу и посредством этого образовывать гидрогели. Такие материалы обычно также способны удерживать эти поглощенные жидкости под умеренными давлениями. Сверхпоглощающие гидрогельобразующие материалы также могут быть отнесены к материалам под другими названиями, такими как "сверхпоглощающие материалы", "гидроколлоиды" или "поглощающие желатинирующие материалы".

Характеристики поглощения таких сверхпоглощающих гидрогельобразующих материалов и стоимость таких материалов делают их особенно полезными для включения в поглощающие изделия, в особенности, в поглощающие изделия однократного применения, такие как одноразовые пеленки. Некоторые примеры использования частицеобразных сверхпоглощающих гидрогельобразующих материалов в поглощающих изделиях раскрыты в американском патенте 3699103, выданном Харперу и пр. 13 июня 1972 г. и в американском патенте 3670731, выданном Хармону 20 июня 1972 г.

В случае некоторых поглощающих изделий однократного применения желательно произвести тонкий продукт. Тонкие продукты могут предоставить пользователю преимущества в удобстве и в ощущениях. Одним способом производства тонких продуктов при сохранении в таких продуктах всего объема накопившейся жидкости является уменьшение весового содержания волокон в поглощающей сердцевине продукта, причем в то же самое время увеличивается количество частицеобразного сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала в сердцевине.

Однако, в исторически установившейся практике изготовления поглощающих изделий, содержащих сверхпоглощающие материалы (особенно тех изделий, которые обладают высокими концентрациями сверхпоглощающих материалов, то есть равными или большими, чем около 25% по весу), торговым предпринимателям неизбежно приходится выбирать между включением сверхпоглощающих материалов в поглощающие изделия и скоростями поглощения и распределения жидкости в поглощающих изделиях. Поглощающие изделия однократного применения, содержащие стандартные распределения размеров частиц в нефракционированных, сыпучих, частицеобразных, сверхпоглощающих, гидрогельобразующих (материалах) материалах (особенно, если эти материалы присутствуют в высоких концентрациях), имеют то ограничение, что скорость поглощения ими жидкости может быть намного меньшей, чем таковая у обычных прокладок из волокон целлюлозы. Термин "скорость поглощения жидкости" относится к скорости, с которой жидкости впитываются в поглощающее изделие в направлении, направленном в плоскость поглощающего изделия (то есть, в "z-направлении"). Это особенно верно в случае частицеобразных сверхпоглощающих гидрогельобразующих материалов, которые имеют относительно крупные средние размеры частиц.

Скорость поглощения жидкости такими поглощающими изделиями может быть существенно увеличена путем уменьшения среднего размера частиц сверхпоглощающего материала в продукте.

Однако, когда очень маленькие частицы (или "мелкие") набухают при контакте с жидкостями, эти частицы, будучи включенными в волокнистую прокладку, имеют склонность легко втягиваться в межволоконные капилляры этой прокладки. Набухшие или частично набухшие мелкие частицы могут также образовывать массу коагуляционного геля, удерживаемую вместе силами поверхностного натяжения жидкости, и, таким образом, формировать гелевый барьер. В любом случае сопротивление потоку жидкости через структуру увеличивается, поскольку каналы, по которым течет жидкость, блокированы изнутри волокнистой прокладки или же массой геля, что приводит к значительному уменьшению проницаемости. Эти явления, которые препятствуют главным образом передвижению жидкостей в плоскости поглощающей структуры (в "x-y" плоскости), обычно относят к "гель-блокированию". Далее, из-за того, что эти поглощающие изделия неспособны проводить жидкости (то есть, впитывать, распределять и сохранять жидкости) быстро или эффективно, велика вероятность, что это может быть недостатком продукта.

Приложено много усилий, направленных на разрешение проблем, связанных с включением сверхпоглощающих материалов в поглощающие изделия. Например, публикация Европейской патентной заявки No 0339461 на имя Келленбергера, вышедшая 10 ноября 1985 г., описывает усилия, направленные на выбор размера сверхпоглощающего материала, который имеет специфические взаимоотношения с размером пор поглощающего продукта. Американский патент 4699832, выпущенный 13 октября 1987 г. на имя Келленбергера и др., направлен на распределение сверхпоглощающего материала с положительным концентрированным градиентом сквозь по крайней мере часть толщины поглощающего слоя. Другие усилия направлены на размер частиц, например, американский патент 4105033, Чаттержи и др. Многие другие касаются размеров частиц в различных контекстах, например американский патент 4102340, Мезек и др., американский патент 4604313, Макферланд и др. и американский патент 4666975, Ямасаки др.

По-прежнему, усилия многих других направлены на попытки улучшить различные характеристики частиц сверхпоглощающего материала такими методами, как добавление неорганических порошков или других материалов к частицам сверхпоглощающего материала. Некоторые примеры таких усилий описаны в американском патенте 3932322, выданном Дучану; американском патенте 4055184, выданном Карами; американском патенте 4286082, выданном Тсубакимото и др.; и американском патенте 4500670, выданном Мак Кинли и др. Ближайшим аналогом предложенного изобретения является Европейская заявка No 0389015, кл. A 61 F 13/15, опубл. 26.09.90 [1] , где описано поглощающее изделие, включающее верхнюю обшивку, проницаемую для жидкости, нижнюю обшивку, непроницаемую для жидкости и соединенную с верхней обшивкой, поглощающую сердцевину, расположенную между верхней обшивкой и нижней обшивкой, представляющую собой основную структуру - гидрофильный волокнистый материал (хлопок, целлюлозные волокна, поверхностно-абсорбирующие полимеры) и множество частиц гидрофобного поглощающего гидрогельобразующего полимерного материала - слабосетчатого поперечно-связанного продукта частично нейтрализованных полиакриловых кислот и их крахмальных производных, полученных методами полимеризации в растворе (размер частиц от 30 мкм до 2 мм).

Однако описанное в EP-A-0389015 изделие не обладает достаточно высокой скоростью поглощения жидкости.

Задачей настоящего изобретения является повышение скорости поглощения жидкости изделием за счет улучшенных поглощающих структур и создание поглощающих изделий, содержащих частицеобразный сверхпоглощающий гидрогельобразующий материал с улучшенными скоростями впитывания и распределения жидкости.

Настоящее изобретение предлагает высокоэффективные поглощающие структуры, содержащие специфические, относительно узкие распределения размеров частиц из сверхпоглощающих гидрогельобразующих материалов в виде частиц, предпочтительно смешанных с неорганическими порошками. Поглощающие структуры настоящего изобретения особенно полезны для поглощающих изделий однократного применения.

Поглощающие изделия настоящего изобретения включают верхнюю обшивку, проницаемую для жидкости, нижнюю обшивку, непроницаемую для жидкости, соединенную с верхней обшивкой, и поглощающую сердцевину, расположенную между верхней обшивкой и нижней обшивкой. Поглощающая сердцевина по крайней мере частично включает поглощающую структуру настоящего изобретения. Поглощающая структура включает основную структуру и частицеобразный состав материалов, состав материалов в виде частиц включает по существу нерастворимый в воде поглощающий гидрогельобразующий полимерный материал, получаемый методами полимеризации растворов, смешанный с неорганическим порошком. Частицы полимерного материала имеют такой размер, что по крайней мере около 70% частиц (по весу) пройдут через сита 50-меш американского стандарта с отверстиями в 297 мкм и задержатся на сите 170-меш американского стандарта с отверстиями в 88 мкм, если эти частицы полимерного материала проверяются в соответствии с просеивающим тестом, описанным здесь. Неорганическим порошком предпочтительно является мелкий аморфный кремнезем. Неорганический порошок смешивается с частицами полимерного материала в количестве между около 0,1% и около 5% (по весу) частиц полимерного материала.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения частицы полимерного материала распределяются в концентрации между около 25% и около 90% (по весу) частиц полимерного материала в по крайней мере одном участке (площадь 25 см²) поглощающей сердцевины, выбранном в соответствии с весовым (массовым) процентным анализом, описанным здесь.

Настоящее изобретение преодолевает многие ограничения продвижения жидкости в поглощающих структурах, содержащих сверхпоглощающие гидрогельобразующие материалы.

Не желая ограничиваться никакой специальной теорией, заявитель предполагает, что отсутствие у крупных частиц сверхпоглощающего материала способности обеспечивать подходящие скорости проведения жидкости объясняется малым отношением площади поверхности к массе, характерным для крупных частиц сверхпоглощающего материала.

Отношение площади поверхности к массе и, следовательно, скорость поглощения жидкости могут быть существенно увеличены путем уменьшения среднего размера частиц в нефракционированных сыпучих составах сверхпоглощающего материала. Из-за того, что узкие - по размеру частиц - фракции, включенные в поглощающие структуры настоящего изобретения, не содержат крупных частиц, поглощающие структуры настоящего изобретения способны быстро впитывать и сохранять жидкости. Дополнительно, поскольку количество очень мелких частиц сверхпоглощающего материала уменьшено, то скорости распределения жидкости существенно улучшены по сравнению с распределениями размеров частиц в сыпучих нефракционированных сверхпоглощающих материалах.

Опять-таки не желая ограничиваться никакой специальной теорией, заявитель предполагает, что добавление неорганического порошка в частицы сверхпоглощающего материала увеличивает скорости продвижения жидкости посредством одного или более механизмов. Неорганический порошок может увеличить эффективную прочность геля из частиц сверхпоглощающего материала. Альтернативно или дополнительно, неорганический порошок может действовать в качестве поверхностно-активного вещества, которое способствует распределению жидкости. Специфически высокая площадь поверхности (площадь поверхности/единица массы) мелкого неорганического порошка также может обеспечивать высокие движущие силы для перемещения жидкости через поглощающую структуру. Возможны также другие механизмы.

Изобретение будет лучше понятно из следующего описания в соединении с сопровождающими чертежами.

Фиг. 1 является фрагментарным, увеличенным видом поперечного разреза слоистой поглощающей структуры настоящего изобретения.

Фиг. 2 является схематическим изображением осуществления настоящего изобретения в виде прокладки однократного применения, где большая часть верхней обшивки удалена для того, чтобы более ясно было видно лежащую под ней поглощающую сердцевину (осуществление поглощающей структуры настоящего изобретения) прокладки.

Фиг. 3 является изображением продольного разреза только поглощающей сердцевины прокладки однократного применения, сделанного вдоль секущей линии 3-3 на фиг. 2.

Фиг. 4 является изображением поперечного разреза только поглощающей сердцевины прокладки однократного применения, сделанного вдоль секущей линии 4-4 на фиг. 2.

Фиг. 5 является перспективным изображением поглощающей структуры настоящего изобретения, используемой в качестве поглощающей сердцевины в прокладке однократного применения, показанной на фиг. 2.

Фиг. 6 является перспективным изображением альтернативного осуществления изобретения - двухслойной поглощающей сердцевины.

Фиг. 7 является изображением разреза двухслойной поглощающей сердцевины на фиг. 5, сделанного вдоль секущей линии 7-7 на фиг. 6.

Фиг. 8 является схематическим изображением следующего альтернативного осуществления настоящего изобретения - поглощающей сердцевины.

Фиг. 9 является схематическим изображением другого альтернативного осуществления поглощающей сердцевины настоящего изобретения.

Фиг. 10 является перспективным изображением осуществления настоящего изобретения в виде прокладки однократного применения, содержащей поглощающую сердцевину, показанную на фиг. 9, с частично удаленной верхней обшивкой.

Фиг. 11 является видом сверху участка поглощающей сердцевины в соответствии с настоящим изобретением, показывающим одно осуществление формы для зоны впитывания.

Фиг. 12 и 13 являются схематическими изображениями приборов, используемых в методе проверки поглотительной способности.

Фиг. 14A и B являются увеличенными схематическими изображениями различных аспектов передвижения жидкости, которые представляют интерес в настоящем изобретении.

Фиг. 15 является графическим изображением, которое описывает характеристики передвижения жидкости в сверхпоглощающих материалах с различными распределениями частиц по размерам и с отношением 50% сверхпоглощающего материала /50% (по весу) целлюлозной волокнистой структуры.

Фиг. 16 описывает данные для примеров 1 - 3 и сравнительных примеров C¹-C³ в табл. 4 в графической форме.

Настоящее изобретение предоставляет поглощающие структуры, которые могут быть использованы в поглощающих продуктах однократного применения.

Поглощающие структуры настоящего изобретения содержат либо частицы сверхпоглощающего материала, либо частицеобразный состав материалов в виде частиц. Состав материалов в виде частиц включает частицы сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала, смешанного с небольшими количествами неорганического порошка. Сверхпоглощающий материал, используемый в поглощающих структурах настоящего изобретения, имеет специфическое, относительно узкое распределение частиц по размерам.

Поглощающие структуры настоящего изобретения имеют более высокие скорости поглощения и распределения жидкости, чем поглощающие структуры со стандартными распределениями размеров частиц в сыпучем, нефракционированном, частицеобразном сверхпоглощающем материале. Поглощающие структуры настоящего изобретения также имеют более высокие скорости поглощения и распределения жидкости, чем поглощающие структуры, которые содержат только сверхпоглощающий материал (с тем же самым распределением размеров частиц). Термин "стандартные распределения размеров частиц в сыпучем, нефракционированном материале", который используется здесь, относится к тем диапазонам размеров частиц, которые в типичном случае присылаются от торговых поставщиков сверхпоглощающих материалов.

1. Составы материалов в виде частиц и поглощающие структуры настоящего изобретения.

A. Составы материалов в виде частиц.

Составы материалов в виде частиц включают частицы сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала, смешанные с небольшими количествами неорганического порошка.

Сверхпоглощающие гидрогельобразующие материалы, используемые в настоящем изобретении, являются по существу нерастворимыми в воде, поглощающими полимерными материалами, которые способны к поглощению больших количеств жидкостей, таких, как вода и эксудаты тела, по отношению к их весу (массе) и к образованию гидрогелей в этом процессе. Такие материалы обычно также способны удерживать такие поглощенные жидкости под умеренными давлениями. Сверхпоглощающие гидрогельобразующие материалы также могут быть отнесены к веществам под другими названиями, такими как просто "сверхпоглощающие материалы", "полимерные материалы", "гидроколлоиды" или "поглощающие желатинирующие материалы". Типы сверхпоглощающих гидрогельобразующих полимерных материалов, применимых в настоящем изобретении, могут широко варьироваться.

Сверхпоглощающие гидрогельобразующие материалы, которые предпочтительны для использования в настоящем изобретении, имеют поглотительную емкость, (которую измеряют способом, описанным здесь далее), по крайней мере около 18 - 20 г, более предпочтительно по крайней мере около 25 г синтетической мочи на 1 г сверхпоглощающего материала (в его сухом состоянии). В типичном случае сверхпоглощающие гидрогельобразующие материалы, используемые в настоящем изобретении, будут иметь поглотительную емкость от около 30 до около 45 г синтетической мочи на грамм сверхпоглощающего материала. Сверхпоглощающие гидрогельобразующие материалы, имеющие поглотительные емкости в этом диапазоне, являются особенно полезными в поглощающих структурах и поглощающих изделиях, поскольку они могут удерживать большие количества выделяемых телесных эксудатов, таких, как моча, под умеренными ограниченными давлениями, что похоже на условия, в которых используются эти предметы.

Некоторые общие типы подходящих сверхпоглощающих гидрогельобразующих полимерных материалов в виде частиц и методы их изготовления, применяемые в настоящем изобретении (хотя не ограниченные специфическими распределениями размеров частиц, описанными здесь), представлены более подробно в американском патенте Re 32.649, озаглавленном "Гидрогельобразующие полимерные составы для использования в поглощающих структурах", который был повторно выдан Брандту и др. 19 апреля 1988 г.

Общие типы частиц, подходящих для использования в настоящем изобретении, также могут быть теми частицами, которые относятся к частицам - "предшественникам" в следующих американских патентных заявках: номер серии 07/502942, озаглавленный "Полимерные составы в виде частиц, содержащие агрегаты мелких предшественников, соединенных поперечными связями между частицами", зарегистрированный на имена Дональда Кэролла Ро и др.; номер серии 07/503393, озаглавленный "Пористые поглощающие полимерные макроструктуры и методы их изготовления", зарегистрированный на имена Дональда Кэролла Ро и др. ; номер серии 07/503499, озаглавленный "Метод для получения полимерных составов, содержащих агрегаты, в которых частицы связаны поперечными связями между собой", зарегистрированный на имена Франка Генри Лармана и др.; номер серии 07/503500, озаглавленный "Поглощающие элементы, содержащие агрегаты, в которых частицы связаны поперечными связями между собой", зарегистрированный на имена Чарльза Джона Берга и др.; номер серии 07/503501, озаглавленный "Поглощающие изделия, содержащие агрегаты, в которых частицы связаны поперечными связями между собой", зарегистрированный на имена Франка Генри Лармана и др.; номер серии 07/503506, озаглавленный "Частицеобразные поглощающие полимерные составы, содержащие агрегаты, в которых частицы связаны поперечными связями между собой", зарегистрированный на имена Чарльза Джона Берга и др., все (заявки) зарегистрированы 2 апреля 1990 г. Эти сделанные патентные заявки могут быть отнесены к коллективной патентной заявке "Агрегаты, в которых частицы соединены поперечными связями между собой". Сущности патента Брандта и др. и всех этих сделанных заявок приводятся здесь в качестве ссылки.

Частицы сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала могут быть по желанию поверхностно обработаны, как описано в вышеупомянутой патентной заявке "Агрегаты, в которых частицы соединены между собой поперечными связями". Таким же образом частицы сверхпоглощающего материала могут быть поверхностно обработаны, как описано в американском патенте 4824901, выданном Александеру и др. 25 апреля 1989 г., сущность которого здесь приводится в качестве ссылки. Если произведена поверхностная обработка, то частицы сверхпоглощающего материала предпочтительно связаны поверхностными поперечными связями, как показано в американском патенте 4566983, озаглавленном "Поглощающие изделия", выданном Тсубакимото и др. 19 мая 1987 г., и в американском патенте 4734478, озаглавленном "Агент, поглощающий воду", выданном Тсубакимото и др. 29 марта 1988 г., сущности которых здесь приводятся в качестве ссылок. Как показано в патенте "983 Тсубакимото и др., частицы сверхпоглощающего материала могут быть связаны по поверхности поперечными связями путем применения к частицам агента, вызывающего образование поверхностных поперечных связей, и реакции агента, вызывающего образование поверхностных поперечных связей, с полимерным материалом на поверхности частиц.

Сверхпоглощающие гидрогельобразующие материалы также могут иметь уровень экстрагируемого полимерного материала, описанного в вышеуказанном патенте, выданном Брандту и др.

Предпочтительные полимерные материалы для использования в качестве частиц сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала обладают карбоксильными группами. Эти полимеры включают гидролизованные крахмало-акрилонитриловые графт-сополимеры, частично нейтрализованные крахмало-акрилонитриловые графт-сополимеры, графт-сополимеры крахмала и акриловой кислоты, частично нейтрализованные графт-сополимеры крахмала и акриловой кислоты, омыленные сополимеры винилацетата и акрилового эфира, сополимеры гидролизованного акрилонитрила или акриламида, слабосетчатые поперечносвязанные продукты любых из упомянутых выше сополимеров, частично нейтрализованная полиакриловая кислота и слабосетчатые поперечносвязанные продукты частично нейтрализованной полиакриловой кислоты. Эти полимеры могут быть использованы либо независимо, либо в форме смеси двух или более мономеров, соединений или им подобных. Примеры таких полимерных материалов показаны в американских патентах 3661875, 4076663, 4093776, 4666983 и в 4734498, суть которых приводится здесь в качестве ссылок.

Наиболее предпочтительными полимерными материалами для использования в качестве частиц сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала являются слабосетчатые поперечносвязанные продукты частично нейтрализованных полиакриловых кислот и их крахмальных производных. Наиболее предпочтительно, если частицы включают от около 50% до около 95%, предпочтительнее около 75%, нейтрализованной слабосетчатой поперечносвязанной полиакриловой кислоты (например, поли(акрилатнатрия/акриловая кислота)).

Индивидуальные частицы полимерного материала могут быть получены любым традиционным способом. Типичные и предпочтительные процессы для производства частиц описаны в: американском патенте Re. 32649, повторно выданном Брандту и др. 19 апреля 1988 г. ; американском патенте 4666983, озаглавленном "Поглощающее изделие", выданном Тсунео Тсубакимото, Тадао Шимомура и Йошио Ири 19 мая 1987 г.; и американском патенте 4625001, озаглавленном "Метод для непрерывного производства поперечносшитых полимеров", выданном Тсунео Тсубакимото, Тадао Шимомура и Йошио Ири 25 ноября 1986 г. Сущности этих патентов приводятся здесь в качестве ссылок.

Предпочтительными методами для образования полимерных частиц является те, которые вовлекают методы полимеризации водных растворов или других растворов, которые противопоставляются обратнофазовой полимеризации (последняя также называется "полимеризация в инверсивной фазе" или "эмульсионная полимеризация"). Как показано в американском патенте Re 32649, на который ссылались выше, полимеризация водных растворов вовлекает использование водной реакционной смеси для выполнения полимеризации с образованием частиц.

Сверхпоглощающие гидрогельобразующие материалы, включенные в поглощающие структуры настоящего изобретения, находятся в виде частиц. Термин "в виде частиц" используется здесь для обозначения такого, что сверхпоглощающие гидрогельобразующие материалы находятся в форме отдельных единиц, названных "частицами". Частицы могут включать гранулы, пылинки, сферы, агрегаты или агломераты. Однако, в типичном случае частицы, описанные здесь, не будут агрегированы в значительной степени. Частицы могут иметь любую желаемую форму, такую как кубическая, многогранная, сферическая, округлая, угловатая, неправильная или неправильная форма со случайным размером (например, пылеобразные продукты размалывающего или распыляющего этапов).

Распределение размеров частиц сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала имеет решающую важность для эффективности поглощающих структур. Это особенно верно в случае поглощающих структур, содержащих относительно высокие концентрации частицеобразного гидрогельобразующего материала. Влияние частиц сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала на полное поглощение и распределение жидкости в поглощающей структуре значительно возрастает при высоких концентрациях из-за того, что становится меньше волокон для компенсации любых неблагоприятных воздействий на скорости впитывания и распределения жидкости, а также на удерживающую емкость, вызванных сверхпоглощающим материалом.

Крупные частицы сверхпоглощающих гидрогельобразующих материалов набухают очень медленно и значительно снижают возможную скорость поглощения жидкости (то есть, скорость, с которой жидкость впитывается в поглощающую структуру в Z - направлении). Очень маленькие частицы (или "мелкие") имеют тенденцию набухать быстро, но легко втягиваются в капиллярное пространство, уменьшая проницаемость структуры и искусственно сокращая скорость распределения жидкости по всей структуре, особенно в x-y плоскости. Также, высокие концентрации мелких частиц часто могут коагулировать в гелевую массу, что действует как препятствие для распределения жидкости. Эти явления, связанные с мелкими частицами, относятся к вышеупомянутому "гельблокированию".

Путем использования специфического, относительно узкого распределения размеров частиц в поглощающих структурах, содержащих сверхпоглощающий гидрогельобразующий материал, вышеупомянутые ограничения перемещения жидкости, связанные как с крупными, так и с мелкими частицами, могут быть значительно уменьшены или устранены. Не желая ограничиваться какой-либо специальной теорией, заявитель предполагает, что средний размер частиц в значительной степени определяет возможную скорость поглощения жидкости в поглощающем изделии. Это верно из-за того, что скорость поглощения жидкости зависит от общей площади поверхности, приходящейся на единицу массы сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала. Диапазон размеров частиц (или "ширина распределения" размера частиц) влияет как на возможную скорость поглощения, так и на возможную скорость распределения жидкости в структуре. В идеале, ширина распределения размеров частиц должна быть очень малой.

Настоящее изобретение относится к использованию распределений размеров частиц, сосредоточенных в диапазоне около 100-300 мкм, со средним размером частиц около 125-250 мкм, который является наиболее предпочтительным. Ширина должна быть такой, чтобы по крайней мере средний размер около 95% частиц находился в пределах 100 мкм (но со средним размером частиц в пределах 50 мкм в нижнем крае вышеупомянутых диапазонов). Наиболее предпочтительное исполнение должно вовлекать по крайней мере около 95% (по весу) сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала со средним размером частиц в пределах 75 мкм (и в пределах 50 мкм в нижнем крае вышеупомянутых диапазонов).

Специфическое распределение размеров частиц сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала, использованного в настоящем изобретении, может быть выражено путем использования действительных размеров частиц. Метод, подходящий для определения действительных размеров частиц, описан далее более подробно в нескольких патентных заявках "Агрегаты, в которых частицы связаны между собой поперечными связями", суть которых выше приводилась в качестве ссылки. Однако определение действительных размеров частиц может быть относительно сложным процессом, благодаря тому, что такие частицы могут иметь различные формы и размеры. Поэтому для простоты размеры частиц в поглощающих структурах настоящего изобретения выражены другим способом.

Для целей настоящего изобретения термин "размер частиц" обозначает размер частицы, который определяется путем анализа по размерам сит в соответствии с просеивающим тестом, описанным здесь более подробно. Образец частиц просеивается, как описано, и результаты регистрируются. Следует понимать, что для частиц, которые не являются сферическими, просеивающий тест может определить величину только определенных размеров этих специфических частиц. Результаты такого анализа по размерам сит, однако, в достаточной степени определяют размер частиц для целей настоящего изобретения. Результаты просеивающего анализа могут быть выражены с помощью двух равных условий на языке характеристик сит, которые для этого использовались.

Одним способом выражения размера частиц является выражение через размер отверстий сит. Например, в основном, частица, которая задерживается на сите с отверстиями в 149 мкм, имеет размер между 149 мкм и 297 мкм. Считается, что частица, которая проходит через сито с отверстиями в 149 мкм, имеет размер меньше, чем 149 мкм.

Другим способом выражения размеров частиц является выражение через результаты просеивающего анализа на языке указателей, используемых для сит. Например, считается, что частица, которая проходит через сито 50 меш американского стандарта и удерживается на сите 100 меш этого стандарта, имеет величину меш 50/100. В предпочтительных осуществлениях настоящего изобретения специфические распределения размеров частиц, которые используются, включают, но не ограничиваются, следующие:

35/170 меш, 35/140 меш, 35/120 меш,

40/100 меш, 40/120 меш, 40/140 меш,

40/170 меш, 50/170 меш, 50/140 меш,

50/120 меш, 50/100 меш, 45/120 меш,

45/140 меш, 45/170 меш, 45/100 меш,

60/100 меш, 60/120 меш, 50/70 меш,

60/80 меш, 70/100 меш.

В наиболее предпочтительных осуществлениях используются распределения размеров частиц:

50/100 меш, 50/120 меш, 50/140 меш, 50/170 меш,

45/120 меш, 45/140 меш, 60/100 меш, 60/120 меш,

50/70 меш, 60/80 меш.

Результаты, выраженные любым из предшествующих способов, могут быть легко выражены другим способом путем соотнесения с таблицей размеров сит и определением соответствующих значений. Такая таблица размеров сит находится в таблице 21-6 в химико-инженерном справочнике Перри, шестое издание (Книжная компания МакГро-Хилл, 1984) на странице 21-15; данная публикация здесь приводится в качестве ссылки.

Таким образом, предпочтительные размеры частиц, относящиеся к выраженным выше через размеры отверстий сит, могут быть суммированы в следующей таблице. (Следует понимать, однако, что нижние числа в каждом из обозначений зернистости в левой колонке следующей таблицы соответствуют крупным размерам частиц в диапазонах, перечисленных в колонке с правой стороны таблицы).

Распределение частиц по размерам должно быть в пределах определенных границ, так, чтобы не более чем 5% материала были вне диапазона шириной 100 микрометров. Конечно, этот интервал в 100 микрометров включает средний размер частицы материала, но средняя величина не обязательно должна быть в середине этого диапазона. Так, следующие примеры (все в микрометрах) удовлетворяют этим пределам, и аналогичные примеры для наиболее предпочтительного диапазона могли бы быть легко составлены.

Дополнительно, при работе с относительно мелким материалом, предъявляют следующее требование, исключая использование очень мелких материалов, а именно, что для фракций частиц малых размеров более низкий конец 95%-ного диапазона должен быть менее чем на 50 микрометров меньше, чем средний размер частицы. Это означает, что последний приведенный выше пример не удовлетворяет этому критерию, поскольку более низкий 95%-ный предел расположен вне диапазона 50 микрометров от среднего размера частицы.

Хорошо известно, что в большинстве просеивающих анализов определенные частицы могут проходить через сито или удерживаться на сите в одном тесте, и не повторить этого в другом идентичном тесте. Это может происходить по причине того, что допустима различная ориентация формы частиц относительно отверстий сита в разных тестах. Из-за этого результаты проверки в общем выражаются через процент частиц (по весу), которые просто пройдут через сито одного размера и будут задержаны на сите второго размера. Предпочтительно, в настоящем изобретении не более чем около 20%, более предпочтительно не более чем около 10%, и наиболее предпочтительно не более чем около 5% (по весу) частиц должны быть крупнее, чем 50 меш сита или мельче, чем 170 меш сита.

Специфические распределения размеров частиц, описанные выше, могут быть получены любым подходящим способом. Специфические распределения размеров частиц можно приготовить по крайней мере в относительно небольших количествах процедурой просеивания.

Частицы сверхпоглощающего материала в любом из специфических распределений размеров частиц, описанных выше, затем могут быть смешаны с мелким неорганическим порошком. Частицы мелкого неорганического порошка в типичном случае могут прилипать к поверхности полимерных частиц с образованием сложных поглощающих частиц или же быть свободно связанными с полимерными частицами в физических смесях.

Мелкий неорганический порошок или просто "неорганический порошок" может включать любой неорганический порошок. Подходящие неорганические порошки включают, но не ограничиваются, кремнезем, двуокись кремния, аморфный кремнезем, окись алюминия, двуокись титана, глины - такие, как каолиновая и монтмориллонитовая глины, любой из неорганических материалов, описанных в вышеупомянутом американском патенте 4286082, выданном Тсубакимото 25 августа 1981 г. , или в американском патенте 4500670, выданном МакКинли и др. 19 февраля 1981 г. , суть которых здесь приводится в качестве ссылки, или же любое сочетание вышеупомянутых неорганических материалов. (Однако ясно, что не допускается, что в вышеупомянутых патентах описаны поглощающие структуры настоящего изобретения). Предпочтительно, неорганический порошок, используемый здесь, включает мелкий аморфный кремнезем, такой как форма продукта, относящегося к AEROSIL 200, выпускаемого компанией "Nippon Aerosil", Япония.

Размер частиц неорганического порошка предпочтительно составляет менее чем около 1 мкм, более предпочтительно менее чем около 0,1 мкм. Размер частиц неорганического порошка можно измерять любыми точными и надежными методами. (Однако следует понимать, что размер частиц неорганического порошка в основном не измеряется в соответствии с просеивающим тестом, описанным здесь, поскольку частицы неорганического материала слишком малы).

Неорганический порошок предпочтительно смешивается с частицами сверхпоглощающего материала в количестве между около 0,1 и около 5% (то есть, между около 0,1 и около 5 ч. неорганического порошка на 100 ч.) (по весу) частиц сверхпоглощающего материала. Неорганический порошок может быть смешан с частицами сверхпоглощающего материала по существу в сухом состоянии или с добавлением воды в количестве до около 10 ч. (по весу) воды на 100 ч. (по весу) сверхпоглощающих полимерных частиц.

Неорганический порошок и частицы сверхпоглощающего материала могут быть смешаны любым подходящим способом. Подходящие способы включают, но не ограничиваются, физическое смешивание и методы, описанные в вышеупомянутых американском патенте 4286082, выданном Тсубакимото и американском патенте 4500670, выданном МакКинли и др.

Смесь частиц сверхпоглощающего материала и неорганического порошка здесь называется "состав материалов в виде частиц". Если частицы неорганического порошка прилипают к поверхности полимерных частиц, они могут образовывать агрегаты или агломераты. Название "состав материалов в виде частиц" подразумевает включение всех сочетаний, в которых полимерные частицы и неорганический порошок могут быть смешаны, включая и такие агрегаты. В случае агрегации частицы в составе материалов в виде частиц могут быть отнесены к "сложным поглощающим частицам".

Частицеобразные составы материалов обеспечивают поглощающие изделия определенными выгодными свойствами по сравнению с поглощающими изделиями, содержащими сверхпоглощающие материалы, которые не смешаны с неорганическим порошком, описанным выше. Выгодные свойства наиболее очевидны, когда состав материалов в виде частиц включен в поглощающие структуры.

Специфические распределения размеров частиц, описанные здесь, обеспечивают поглощающие структуры увеличенными скоростями перемещения жидкости. Добавление неорганического порошка к частицам, имеющим специфические узкие распределения размеров частиц, предоставляет дополнительный прирост к увеличению скоростей перемещения жидкости в таких поглощающих структурах. Выгодные свойства, относящиеся к описанному выше, очевидны, если сравнивать поглощающие структуры, содержащие только распределения размеров частиц в нефракционированных сыпучих сверхпоглощающих материалах (то есть, без добавления неорганического порошка). Выгодные свойства также очевидны при сравнении с поглощающими структурами, содержащими только сверхпоглощающие материалы (со специфическими распределениями размеров частиц, описанными здесь).

Использование неорганического порошка также позволяет использовать в поглощающих структурах более широкий диапазон размеров частиц, при этом достигаются результаты, сходные с теми результатами, которые достижимы в поглощающих структурах, содержащих более узкие распределения размеров частиц в частицеобразном сверхпоглощающем материале, не смешанном с неорганическим порошком.

Преимущества, предоставляемые сложными поглощающими структурами, обнаружены в поглощающих структурах, имеющих многие различные концентрации сверхпоглощающего материала. Однако выгоды особенно очевидны в поглощающих структурах, содержащих высокие концентрации частиц сверхпоглощающего материала (например, если некоторые участки поглощающего изделия имеют концентрацию сверхпоглощающего материала большую, чем или равную около 25% (по весу)). Далее, по-видимому, осуществляется увеличение преимуществ в поглощающих структурах, имеющих даже более высокие концентрации (например, 50% (по весу)) частиц сверхпоглощающего материала.

B. Поглощающие структуры настоящего изобретения.

Сверхпоглощающие материалы или состав материалов в виде частиц, описанных выше, можно применить в сочетании с другими материалами с образованием улучшенных поглощающих структур, таких как те, что показаны на фиг. 1-11. Поглощающие структуры настоящего изобретения будут описаны здесь в отношении их использования в поглощающих изделиях, однако следует понимать, что возможные применения поглощающих структур не следует ограничивать специфическими поглощающими изделиями, описанными здесь.

Поглощающими структурами настоящего изобретения являются изделия, которые способны к поглощению и удерживанию жидкостей. Такими жидкостями могут быть, хотя их круг не ограничен, вода и определенные телесные эксудаты. Предпочтительно, при использовании в поглощающих изделиях типа, описанного ниже в разделе 2, поглощающие структуры являются в основном сжимаемыми изменяющими форму и нераздражающими кожу.

Материалы, используемые для образования поглощающих структур настоящего изобретения, могут быть любой структурной формы, при условии, что эти структуры должны обладать способностью к перемещению жидкостей между их структурными элементами. Термин "структурные элементы", который используется здесь, относится к индивидуальным волокнам, нитям, прядям, несвязанным между собой частицам и тому подобным, которые могут включаться в такие структуры.

В типичном случае поглощающие структуры настоящего изобретения, по крайней мере частично, включают некоторый тип основной структуры. Термин "основная структура", который используется здесь, обозначает структуру или матрицу, которая служит для расположения или распределения на ней или внутри нее либо сверхпоглощающего материала, либо частицеобразного состава материалов при включении их в поглощающую структуру.

Основная структура будет в типичном случае определять размеры поглощающей структуры настоящего изобретения. Поэтому, когда либо сверхпоглощающий материал, либо состав материалов в виде частиц описывается здесь как распределенный особым образом относительно поглощающей структуры, он будет, в общем, распределен подобным образом относительно основной структуры.

Поглощающие структуры настоящего изобретения предпочтительно включают основную структуру, такую как ткань, ватин или другие смеси волокнистых материалов с частицеобразным составом материалов, описанным здесь. Такие ткани обычно включают спутанные массы волокон (другими словами, волокно или волокнистый материал). Однако, следует понимать, что для целей настоящего изобретения необязательно ограничение поглощающей структуры тканью или ей подобным в форме одного слоя или куска материала. Таким образом, поглощающие структуры могут в действительности включать пластины, прокладки или сочетания нескольких кусков или прокладок разных типов материалов, как описано здесь далее. Таким образом, при использовании здесь, термин "структура" включает термин "структуры" и термины "слои" или "слоистость".

Различные типы волокнистых материалов могут быть использованы в поглощающих структурах настоящего изобретения. Любой тип волокнистого материала, который подходит для использования в обыкновенных поглощающих продуктах, также подходит и для использования в поглощающих структурах, описанных здесь. Специфические примеры таких волокнистых материалов включают целлюлозные волокна, модифицированные целлюлозные волокна, искусственный шелк, полипропилен и волокна полиэстера, такие как полиэтилен терефталат (DACRON), гидрофильный найлон (HYDROFIL), и тому подобные. Другие волокнистые материалы включают ацетат целлюлозы, поливинил фторид, поливинилиден хлорид, акрилы, поливинилацетат, полиамиды (такие как найлон), двукомпонентные волокна, трехкомпонентные волокна, их смеси и тому подобные. Однако, предпочтительными являются гидрофильные волокнистые материалы.

Термин "гидрофильные", который используется здесь, описывает волокна или поверхности волокон, которые увлажняются при нанесении на эти волокна жидкостей. (То есть, считается, что волокно или его поверхность являются гидрофильными, если вода или водные телесные жидкости легко распространяются на поверхности или на поверхности волокна безотносительно к тому, действительно или нет волокно впитывает жидкость или образует гель). Правилами, установленными в данной области техники, в отношении увлажнения материалов гидрофильность определяется (и увлажнение) через углы контакта с плотными телами, вовлеченными в соприкосновение, и поверхностным натяжением жидкостей. Это подробно обсуждается в публикации американского химического общества, озаглавленной "Контактные углы, увлажняемость и прилипание", выпущенной Робертом Ф. Гоулдом с подтверждением авторских прав в 1964 г., данная публикация приводится здесь в качестве ссылки.

Примерами подходящих гидрофильных волокнистых материалов, в дополнение к некоторым уже упоминавшимся, являются гидрофилизованные гидрофобные волокна. Они включают обработанные поверхностно-активным веществом или обработанные кремнием термопластичные волокна, полученные, например, из полиолефинов, таких как полиэтилен или полипропилен, полиакрилов, полиамидов, полистиролов, полиуретанов и им подобных. Действительно, гидрофилизованные гидрофобные волокна, находящиеся внутри, сами по себе не очень хорошо поглощают и, следовательно, не обеспечивают прокладкам достаточную поглотительную емкость для того, чтобы быть использованными в обыкновенных поглощающих продуктах, но они могут подходить для использования в поглощающих структурах настоящего изобретения благодаря своим хорошим капиллярным свойствам. Это происходит из-за того, что капиллярная склонность волокон является очень важной, если не более важной, чем сама по себе поглотительная емкость волокнистого материала. Это происходит благодаря высокой скорости впитывания жидкости и отсутствию свойств гельблокирования у сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала в виде частиц, используемого в поглощающих структурах настоящего изобретения. Гидрофобные синтетические волокна также могут быть использованы, но они менее предпочтительны.

По причинам доступности и стоимости целлюлозные волокна, в основном, предпочтительны для использования в качестве гидрофильного волокнистого материала в поглощающих структурах, описанных здесь. Наиболее предпочтительными являются волокна древесной массы, которые относятся к "воздушному войлоку".

Другими целлюлозными волокнистыми материалами, которые могут быть полезны в некоторых поглощающих структурах, описанных здесь, являются химически ужесточенные целлюлозные волокна. Предпочтительными химически ужесточенными целлюлозными волокнами являются ужесточенные, скрученные, перевитые целлюлозные волокна, которые можно получить путем внутреннего поперечного связывания целлюлозных волокон с помощью поперечно-связывающего агента. Типы ужесточенных, скрученных, перевитых целлюлозных волокон, применимых в качестве гидрофильного волокнистого материала в поглощающих структурах, описанных здесь, представлены более подробно в следующих патентах: американском патенте 4822453, озаглавленном "Поглощающие структуры, содержащие индивидуализированные поперечно-связанные волокна", выданном Дину и др. 18 апреля 1989 г. , американском патенте 4888093, озаглавленном "Индивидуализированные, поперечно-связанные волокна и способ производства таких волокон", выданном Дину и др. 19 декабря 1989 г. , американском патенте 4888695, озаглавленном "Способ получения индивидуализированных, поперечно-связанных волокон, имеющих уменьшенные остатки, и волокна как таковые", выданном Херрону и др. 26 декабря 1989 г., американском патенте 2889596, озаглавленном "Способ получения индивидуализированных поперечно-связанных волокон и волокна как таковые", выданном Шоггену и др. 26 декабря 1989 г., американском патенте 4889597, озаглавленном "Способ получения влагопропускающих структур, содержащих индивидуализированные ужесточенные волокна", выданном Бурбону и др. 26 декабря 1989 г. и американском патенте 4898642, озаглавленном "Скрученные, химически ужесточенные целлюлозные волокна и поглощающие структуры, изготовленные из них", выданном Муру и др. 6 февраля 1990 г. Суть каждого из этих патентов приводится здесь в качестве ссылки.

Относительные количества волокнистого (или другого подходящего типа) материала и сверхпоглощающего материала или частицеобразного состава материалов, используемых в поглощающих структурах, могут быть выражены самым обычным способом через весовой процент различных компонентов в поглощающей структуре.

Для простоты и легкости измерения весовые проценты, используемые здесь, лучше выражать через вес только полимерных частиц, чем через вес частицеобразного состава материалов. Это условие соблюдается также потому, что небольшие количества неорганического порошка имеют такой маленький вес, что вес полимерных частиц приближается к весу частиц в частицеобразном составе материалов.

Поглощающие структуры предпочтительно содержат от около 5% до около 98%, предпочтительно от около 10% до около 98% (от всего веса поглощающей структуры) частиц полимерного или сверхпоглощающего материала. Эта концентрация полимерных частиц также может быть выражена через весовое отношение волокон (или другого материала) к полимерным частицам. Это отношение может колебаться от около 90:10 до около 2:98. Для большинства поглощающих структур оптимальное весовое соотношение всего волокна и частицеобразного материала находится в диапазоне от около 90:10 до около 15:85.

Сверхпоглощающий материал или состав материалов в виде частиц может быть по существу равномерно распределен (тщательно распределен) во всех направлениях всей поглощающей структуры, как показано для обыкновенных сверхпоглощающих материалов в американском патенте 4610678, озаглавленном "Поглощающие структуры с высокой плотностью", выданном Паулю Т. Вейсману и Стефану А. Голдману 9 сентября 1988 г., суть которого здесь приводится в качестве ссылки.

В других поглощающих структурах сверхпоглощающий материал или состав материалов в виде частиц может быть распределен в различных весовых соотношениях во всех различных участках и во всей толщине поглощающей структуры. Например, смесь волокнистого материала и сверхпоглощающего материала или состава материалов в виде частиц может быть расположена только в определенном участке поглощающей структуры.

Сверхпоглощающий материал или состав материалов в виде частиц альтернативно может быть распределен в участках или зонах, которые обладают более высокими концентрациями частиц, чем другие участки или зоны. Например, публикация европейской патентной заявки номер 0198683, вышедшая 22 октября 1986 г. , на имя Дуенка и др. и американский патент 4699823, выданный Калленбергеру и др. 13 октября 1987 г., показывают поглощающие структуры, имеющие сверхпоглощающий материал, распределенный с положительным градиентом сквозь, по крайней мере часть, толщины поглощающей структуры. Такое распределение может быть использовано в поглощающих структурах настоящего изобретения. Суть обеих вышеупомянутых патентных публикаций здесь приводится в качестве ссылки.

Независимо от однородности распределения сверхпоглощающего материала или состава материалов в виде частиц в специфической конструкции изделия желательный весовой (массовый) процент полимерного материала в настоящем изобретении находится между около 5 и около 98%, предпочтительно между около 10 и около 98%, и наиболее предпочтительно между около 25% и около 98% по крайней мере на некотором участке поглощающей структуры. Весовой процент полимерного материала может находиться в пределах любого более узкого диапазона, который лежит внутри вышеназванного диапазона. Такие более узкие диапазоны включают, но не ограничиваются, диапазоны: между около 5, 10, 15 или 25% и около любого из 70, 75, 80, 85 или 90%. Некоторые специфические проценты полимерного материала, применимые в настоящем изобретении, которые находятся в пределах вышеназванных диапазонов, включают, но не ограничены весовые проценты 35, 50 и 70%.

Для целей настоящего изобретения будет считаться, что поглощающая структура имеет весовой процент, определенный в прилагаемой формуле изобретения, если этот весовой процент можно обнаружить по крайней мере на одном участке в 25 см² поглощающей структуры. Участок в 25 см² выбирается в соответствии с тестом для определения весового процента сверхпоглощающего материала, приведенным ниже.

Весовой процент измеряется путем вырезания штампом показательного участка поглощающей структуры для получения образца. Термин "показательный участок", который используется здесь, относится к участку структуры, которая содержит сверхпоглощающий материал, и является характеристикой участка поглощающей структуры, содержащего самую высокую концентрацию сверхпоглощающего полимерного материала.

Показательный участок вырезается штампом, способным вырезать образцы площадью в 25 см². Штамп может быть любой формы и такого размера, чтобы ни один поперечник площади, вырезаемой этим штампом, не превышал 8,5 см.

Показательный участок поглощающей структуры может быть расположен в самых различных местах данной поглощающей структуры. Например, если поглощающая структура находится в сердцевине (или другом поглощающем компоненте) прокладки или другого поглощающего изделия, показательный участок в типичном случае будет выбран в области сердцевины, которую можно определить в пределах области прямоугольной формы, которая сосредоточена около продольной центральной линии поглощающего изделия и имеет размеры около 2,5 дюйма х 10 дюймов (около 6,4 см х 25 см).

Область прямоугольной формы расположена так, что более длинные стороны области прямоугольной формы направлены в ту же сторону, что и продольная центральная линия поглощающего изделия. Один из более коротких краев области прямоугольной формы (здесь и далее называемый "верхним краем") будет примыкать к переднему концевому краю сердцевины. "Передний концевой край" сердцевины является поперечным краем сердцевины, который находится спереди от носителя, если поглощающее изделие использовано для ношения на теле. Этот верхний край области прямоугольной формы должен быть расположен на расстоянии около 1 дюйма (около 2,54 см) от переднего концевого края сердцевины. Однако, следует понимать, что расположение показательного участка прокладки или другого поглощающего изделия не ограничено этой областью прямоугольной формы.

Часть поглощающей структуры, из которой берется образец в 25 см², должна быть прорезана полностью насквозь, чтобы получить образец. Однако, если поглощающая структура включает более, чем один отдельный слой или зону (так, как только в качестве примера, это представлено в случае осуществления настоящего изобретения, показанного на фиг. 7, где имеется впитывающий слой, расположенный над сохраняющим слоем), следует получить отдельные образцы соответствующих слоев или зон.

Если образец, полученный из одного - любого - таких слоев или зон, содержит сверхпоглощающий материал, который находится в пределах специфического весового процента, то будет считаться, что поглощающая структура имеет участок, который находится в пределах этого весового процента. В данном случае не имеет значения, содержат ли другие слои или зоны специфический весовой процент. Представленный выше метод подразумевает применение приемлемым образом для получения достоверного показательного образца поглощающей структуры, имеющее результатом пресечение каких-либо преднамеренных попыток исключить участки данной поглощающей структуры, которые в противном случае должны попасть в пределы области прилагаемой формулы изобретения.

Плотность поглощающих структур, описанных здесь, также может быть важна в нескольких отношениях. Она может быть важна для определения поглощающих свойств поглощающих структур как таковых и поглощающих свойств изделия, в котором такие поглощающие структуры могут применяться. Плотность поглощающих структур, описанных здесь, в основном будет находиться в диапазоне от около 0,06 г/см³ до около 0,5 г/см³, более предпочтительно в пределах диапазона от около 0,08 г/см³ до около 0,35 г/см³. Значения плотности для этих структур рассчитывается на основании их основного веса и толщины. Толщина измеряется под "мягкой" нагрузкой в 10 г/см². Основной вес измеряется путем вырезания штампом образца определенного размера и взвешивания образца на стандартной чашке весов. Вес и площадь образца определяют основной вес. Значения плотности и основного веса включают вес частицеобразного состава материалов.

Поглощающие структуры настоящего изобретения могут содержать разнообразные необязательные материалы в дополнение к волокнистому (или другому подходящему) материалу и частицеобразному составу материалов. Такие необязательные материалы могут включать, например, вспомогательные средства для распределения жидкости, антимикробные, pH-контролирующие агенты, агенты, контролирующие запах, душистые вещества и др. Если они используются, то эти необязательные компоненты должны, в общем, составлять не более, чем около 30% от веса поглощающей структуры.

Предпочтительные волокнистые поглощающие структуры, описанные здесь, можно получить любым технологическим процессом или приемом, который предоставляет прокладки, включающие сочетание волокон и сверхпоглощающего материала или частицеобразного состава материалов. Эти поглощающие структуры предпочтительно получают путем воздушной укладки по существу сухой смеси волокон и сверхпоглощающего материала или частицеобразного состава материалов, и если желательно или необходимо, уплотнения получающейся ткани. Такая процедура (для частиц сверхпоглощающего материала без добавления неорганического порошка) описана более полно в американском патенте 4610678, суть которого была предварительно представлена здесь в качестве ссылки. Как указывается в американском патенте 4610678, уложенная воздухом ткань, полученная путем этой процедуры, будет предпочтительно включать по существу несвязанные волокна. Такие ткани будут предпочтительно иметь содержание влаги 10% или менее.

В одном альтернативном осуществлении настоящего изобретения поглощающая структура может включать плоскость (слоистую поглощающую структуру), которая содержит, по крайней мере, один, и, необязательно, два или более, слоев распределенного сверхпоглощающего материала или частицеобразного состава материалов. Такая плоскость предпочтительно включает слои или тканевые прокладки из волокнистых материалов.

Термин "ткань из волокнистого материала", который используется здесь, обозначает кусок тонкого, по существу непрерывного материала, имеющего две по существу параллельные поверхности. Хотя ткани из волокнистого материала нет надобности быть ровной или гладкой, теоретически она является или может быть расположенной в, по существу, плоской двумерной конфигурации неопределенной длины и неопределенной ширины, простирающейся в двух измерениях. Примеры тканей из волокнистого материала, использованных в слоистых поглощающих структурах настоящего изобретения, включают многие бумажные и нетканые материалы. Ткани из волокнистого материала, использованные в настоящем изобретении, предпочтительно являются тканями из поглощающих материалов, более предпочтительно, тканями из поглощающих бумаг, наиболее предпочтительно, поглощающими тканями. Ткани из волокнистого материала могут быть все из одного волокнистого материала или же могут быть из различных волокнистых материалов.

Несколько типов слоистых поглощающих структур более полно описаны в американском патенте 4578068, озаглавленном "Поглощающие плоские структуры", выданном Тимоти А. Кремеру, Геральду А. Янгу и Ренальду У. Коку 25 марта 1986 г., суть которого здесь приводится в качестве ссылки. Методы и приборы для производства таких плоскостей описаны в американском патенте 4551191, озаглавленном "Метод для равномерного распределения отдельных частиц на движущейся пористой ткани", выданном Рональду У. Коку и Джону А. Эспозито 5 ноября 1985 г., суть которого здесь также приводится в качестве ссылки.

Предпочтительно, если поглощающая структура настоящего изобретения включает плоскость, сверхпоглощающий материал или частицеобразный состав материалов распределяется в, по крайней мере, участке такой поглощающей структуры в концентрации, по крайней мере, около 35% (по весу) только полимерного материала или частицеобразного состава материалов от веса поглощающей структуры, более предпочтительно, по крайней мере, около 40% от веса поглощающей структуры.

Фиг. 1 показывает примерное осуществление плоскости настоящего изобретения, слоистой поглощающей структуры 70. Слоистая поглощающая структура 70 настоящего изобретения имеет верхнюю поверхность 71 и нижнюю поверхность 72. Предпочтительная слоистая поглощающая структура 70, показанная на фиг. 1, включает четыре прослойки из волокнистого материала: самая верхняя прослойка 81, самая нижняя прослойка 84 и две промежуточные прослойки 82 и 83. Слоистая поглощающая структура 70 имеет поверхности раздела 86, 87 и 88 между прилегающими прослойками с частицами сверхпоглощающего материала или частицеобразного состава материалов 75, образующими прерывистый слой на каждой из поверхностей раздела 86, 87 и 88. Как показано на фиг. 1, слоистая поглощающая структура 70 далее предпочтительно имеет конические выступы 90 на верхней поверхности 71 и соответствующие конические вогнутости 91 на нижней поверхности 72.

Прослойки из волокнистых материалов предпочтительно хрупко связаны вместе в слоистую поглощающую структуру 70 настоящего изобретения (то есть, связи относительно легко разрушаются). Связывание может быть, по существу, полным при помощи переплетения волокон между соприкасающимися поверхностями прилегающих прослоек на поверхностях раздела, где находятся частицы 75.

Частицы сверхпоглощающего материала или частицеобразного состава материалов 75 могут удерживаться на месте самыми различными способами. Например, частицы 75 могут быть иммобилизованы на поверхностях раздела 86, 87 и 88 путем запутывания волокон. Альтернативно, частицы 75 могут быть связаны несколькими различными способами на одной или более прослоек. Предпочтительно, при любом способе удерживания частиц 75 на месте они должны иметь способность свободно набухать. Это позволит использовать самую большую величину емкости сверхпоглощающего материала. Примерный процесс для производства такой слоистой поглощающей структуры описан в американском патенте 4578068, предварительно приводившемся здесь в качестве ссылки.

Другим альтернативным осуществлением слоистых поглощающих структур настоящего изобретения является "мешок", содержащий сверхпоглощающий материал или частицеобразный состав материалов. Мешок может являться слоистой поглощающей структурой, как описано выше, в которой количество волокнистых прослоек равно двум. Волокнистые прослойки соединены друг с другом по всему периметру с образованием большого кармана в середине мешка. Частицы сверхпоглощающего материала или частицеобразного состава материалов 75 вставлены между волокнистыми прослойками в кармане. Этот мешок, таким образом, является сходным с чайным пакетиком, в котором частицы сверхпоглощающего материала могут свободно набухать и поглощать (жидкость) в пределах кармана. Волокнистые прослойки кармана предпочтительно состоят из любого нетканого материала, известного в этой области техники. Нетканые прослойки могут быть запечатаны с помощью тепла по всей периферии, хотя любые другие способы для соединения вместе волокнистых прокладок, известные в данной области техники, такие как оклеивание или ультразвуковое связывание, также могут быть использованы.

2. Использование поглощающих структур в поглощающих изделиях

A. Общая часть

Поглощающие структуры настоящего изобретения, такие как поглощающая структура 70, особенно подходят для использования как в поглощающих сердцевинах, так и в качестве поглощающих сердцевин в поглощающих изделиях, особенно в поглощающих изделиях однократного применения.

Термин "поглощающие изделия", который используется здесь, относится к изделиям, которые поглощают и сохраняют эксудаты тела и другие жидкости. Более специально, термин "поглощающие изделия", который используется здесь, в основном относится к изделиям, которые располагаются на или вблизи тела носителя для поглощения и сохранения различных эксудатов, выделяемых из тела. Термин "поглощающие изделия однократного применения", который используется здесь, относится к тем поглощающим изделиям, которые предназначены на выброс после одного использования (то есть, исходное поглощающее изделие в целом не предназначено для стирки или восстановления другим способом, или повторного использования в качестве поглощающего изделия, хотя определенные материалы или даже все поглощающее изделие может быть возвращено в повторный цикл, повторно использовано или пущено на удобрение).

Предпочтительное осуществление поглощающего изделия (прокладка 20 показана на фиг. 2). Термин "прокладка", который используется здесь, относится к предмету одежды, который в основном носится младенцами и взрослыми, страдающими недержанием, около нижней части туловища носителя. Однако изобретение также применимо в других поглощающих изделиях, таких, как короткие прокладки для страдающих недержанием, подушечки для страдающих недержанием, предметы для дорожных неожиданностей, вкладыши в прокладки, санитарные пеленки, салфетки для лица, бумажные полотенца и т.п.

Фиг. 2 является схематическим изображением прокладки 20 настоящего изобретения в распределенном несжатом состоянии, то есть когда удалены все резинки, вызывающие стягивание. Участки прокладки удалены, чтобы более ясно показать конструкцию прокладки 20. Телесная поверхность 20а прокладки 20 - участок прокладки 20, который соприкасается с носителем. Прокладка 20, как показано на фиг. 2, имеет передний опоясывающий участок 22, задний опоясывающий участок 24, участок промежности 26 и периферию 28. Периферия 28 определяется внешними краями прокладки 20. Прокладка имеет продольные края 30 и концевые края 32. Прокладка 20 дополнительно имеет поперечную центральную линию и продольную центральную линию 36.

Прокладка 20 предпочтительно включает верхнюю обшивку 38, проницаемую для жидкости, нижнюю обшивку 40, непроницаемую для жидкости, соединенную с верхней обшивкой 38; поглощающую сердцевину 42 (в которой одна или более поглощающих структур 70 могут образовывать по крайней мере часть), расположенную между верхней обшивкой 38 и нижней обшивкой 40; эластичные элементы 44 и застежки из ленточных петель 46. Верхняя обшивка 38, нижняя обшивка 40, поглощающая сердцевина 42 и эластичные элементы 44 могут быть смонтированы в разнообразных хорошо известных конфигурациях.

Предпочтительные конфигурации прокладки, однако, описаны в общем американском патенте 3860003, озаглавленном "Сжимающиеся боковые участки для прокладок однократного применения", который был выдан Кеннету В. Буеллу 14 января 1975 г. Альтернативные предпочтительные конфигурации для прокладок однократного применения, рассматриваемых здесь, описаны в следующих патентах: американском патенте 4808178 "Поглощающие изделия однократного применения, имеющие эластичные клапаны, снабженные участками, препятствующими протеканию", выданном Мохамеду И. Азизу и Тэду Л. Блани 28 февраля 1989 г., американском патенте 4695278 "Поглощающие изделия, имеющие двойные манжеты", выданном Михаэлю И. Лаусону 22 сентября 1987 г., американском патенте 4816025 "Поглощающие изделия, имеющие вмещающий карман", выданном Джону Х. Фореману 28 марта 1989 г. Суть всех этих патентов здесь представлена в качестве ссылки.

Фиг. 2 показывает предпочтительное осуществление прокладки 20, в котором верхняя обшивка 38 и нижняя обшивка 40 являются одинаково обширными и имеют размеры длины и ширины в общем большие, чем размеры поглощающей сердцевины 42. Верхняя обшивка 38 связана с нижней обшивкой 40 и накладывается на нее, таким образом формируя периферию 28 прокладки 20.

Передний и задний опоясывающие участки 22 и 24, соответственно, прокладки 20 простираются от концевых краев 32 периферии 28 прокладки 20 в направлении поперечной центральной линии 34 прокладки 20. Передний и задний опоясывающие участки 22 и 24 предпочтительно простираются на расстояние около 5% длины прокладки 20. Опоясывающие участки включают верхние области прокладки 20, которые, когда надеты, окружают талию носителя. Участок промежности 26 является той частью прокладки 20, которая располагается между опоясывающими участками 22 и 24. Участок промежности включает часть прокладки 20, которая во время носки располагается между ногами носителя и прикрывает нижнюю часть туловища носителя. Участок промежности 26, таким образом, определяет область, где обычно удерживается жидкость для прокладки 20 или других поглощающих изделий однократного применения.

Верхняя обшивка является податливой, нежной на ощупь и нераздражающей кожу носителя. Далее верхняя обшивка 38 проницаема для жидкости, что позволяет жидкостям легко проникать через ее толщину. Подходящая верхняя обшивка 38 может быть произведена из широкого диапазона материалов, таких, как пористые пены, сетчатые пены, перфорированные пластичные пленки, натуральные волокна (например, древесные или хлопковые волокна), синтетические волокна (например, волокна полиэстера или полипропилена) или из сочетания натуральных и синтетических волокон. Предпочтительно, верхняя обшивка 38 сделана из гидрофобного материала, чтобы изолировать кожу носителя от жидкостей в поглощающей сердцевине 42.

Особенно предпочтительная верхняя обшивка 38 включает штапельные длинные полипропиленовые волокна, имеющие денье около 1,5, такие, как полипропилен типа 151 Геркулес, продаваемый фирмой Геркулес. Инк. Вилмингтон, Делавэр. Термин "штапельные длинные волокна", который используется здесь, относится к тем волокнам, которые имеют длину по крайней мере около 15,9 мм (0,62 дюйма).

Имеется ряд производящих технологий, которые можно использовать для изготовления верхней обшивки 38. Например, верхняя обшивка может быть тканой, нетканой, со штапельным переплетением нитей, кардовая или тому подобная. Предпочтительной верхней обшивкой является кардовая, которую можно прикреплять термически посредством хорошо известных технологий, с успехом применяющихся в промышленном производстве. Предпочтительно, верхняя обшивка 38 имеет вес от около 18 до около 25 г на 1 м², минимальная прочность на растягивание в сухом состоянии по крайней мере составляет около 400 грамм на сантиметр в направлении действия станка и прочность на растягивание во влажном состоянии по крайней мере составляет около 55 г на 1 см в поперечном направлении действия станка.

Нижняя обшивка 40 является непроницаемой для жидкостей и предпочтительно изготовляется из тонкой пластичной пленки, хотя и другие гибкие влагонепроницаемые материалы также могут быть использованы. Термин "гибкие", который используется здесь, относится к материалам, которые податливы и которые будут легко приспосабливаться к общей форме и очертаниям тела носителя. Нижняя обшивка 40 предотвращает просачивание эксудатов, которые поглощены и сохраняются в поглощающей сердцевине 42, на изделия, которые соприкасаются с прокладкой 20, такие как постельное белье и нижнее белье. Предпочтительно, нижняя обшивка 40 является полиэтиленовой пленкой, имеющей толщину от около 0,012 мм (0,5 мил) до около 0,051 см (2,0 мил).

Подходящая полиэтиленовая пленка производится фирмой "Химическая корпорация Монсанто" и поставляется в торговлю как пленка No 8020. Нижняя обшивка 40 предпочтительно делается гофрированной или матовой, чтобы ее внешний вид был наиболее похож на вид одежды. Далее нижняя обшивка 40 может пропускать пары, выходящие из поглощающей сердцевины 42, что также препятствует просачиванию эксудатов через ее толщину.

Размер нижней обшивки 40 диктуется размером поглощающей сердцевины 42 и точной конструкцией прокладки, которая выбрана. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения нижняя обшивка 40 имеет модифицированную форму песочных часов, простираясь за пределы поглощающей сердцевины 42 на минимальное расстояние по крайней мере от около 1,3 до около 2,5 см (от около 0,5 до около 1,0 дюйма) вокруг всей периферии 28 прокладки 20.

Верхняя обшивка 38 и нижняя обшивка 40 соединены вместе любым подходящим способом. Термин "соединены", который используется здесь, заключает конфигурации, в которых верхняя обшивка 38 прямо соединена с нижней обшивкой путем прикрепления верхней обшивки 38 прямо к нижней обшивке 40, и конфигурации, в которых верхняя обшивка 38 непрямо присоединена к нижней обшивке 40 путем прикрепления верхней обшивки 38 к промежуточной структуре, которая в свою очередь прикреплена к нижней обшивке 40. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения верхняя обшивка 38 и нижняя обшивка 40 прямо соединены друг с другом по периферии 28 прокладки 20 с помощью прикрепляющих средств, таких, как клей или любое другое прикрепляющее средство, известное в данной области техники. Примеры таких прикрепляющих средств могут включать однородный непрерывный слой клея, модельный слой или множество отдельных линий или пятен клея.

Застежки из ленточных петель 46 обычно прилагаются к заднему опоясывающему участку 24 прокладки 20 для обеспечения застегивающихся средств, удерживающих прокладку 20 на носителе. На фиг. 2 показана только одна застежка из ленточных петель. Застежки из ленточных петель 46 могут быть любыми из тех, что хорошо известны в данной области техники, такие, как ленточные застежки, показанные в американском патенте 3848594, выданном Кеннету В. Буелу 19 ноября 1974 г., суть которого приводится здесь в качестве ссылки. Застежки из ленточных петель 46 или другие застегивающиеся средства для прокладки обычно располагаются недалеко от углов прокладки 20.

Эластичные элементы 44 расположены примыкающими к периферии 28 прокладки 20, предпочтительно вдоль каждого продольного края 30, так что эластичные элементы 44 будут иметь тенденцию к натягиванию и поддерживанию прокладки 20 у ног носителя. Альтернативно, эластичные элементы 44 могут быть расположены примыкающими либо к одному, либо к обоим концевым краям 32 прокладки 20 для обеспечения пояса, аналогично (в слабой степени) манжету для ног. Например, подходящий пояс показан в американском патенте 4515595, озаглавленном "Прокладки однократного применения с эластично сжимающимися поясами", выданном Дэвиду З. Киевиту и Томасу Ф. Остерхаге 7 мая 1985 г., суть которого здесь приводится в качестве ссылки. Методы и приборы, подходящие для производства прокладок однократного применения, имеющих эластично сжимающиеся резиновые элементы, показаны в американском патенте 4081301, озаглавленном "Метод и прибор для непрерывного прикрепления отдельных натягивающих эластичных тканей к предназначенным для этого отдельным участкам поглощающих продуктов однократного применения", выданном Кеннету В. Буелу 28 марта 1978 г., суть которого здесь приводится в качестве ссылки.

Эластичные элементы 44 прикрепляются к прокладке 20 в эластично сжатом состоянии так, чтобы в нормальной, неудерживаемой конфигурации эластичные элементы 44 эффективно натягивали или присборивали прокладку 20. Эластичные элементы 44 могут быть растянуты и прикреплены в то время, как прокладка 20 находится в несжатом состоянии. Альтернативно, прокладка 20 может быть сжата, например с помощью складок, а эластичные элементы 44 могут быть прикреплены и соединены с прокладкой 20 в то время, как эластичные элементы 44 находятся в расслабленном или ненатянутом состоянии.

В осуществлении настоящего изобретения, иллюстрируемом на фиг. 2, эластичные элементы 44 тянутся по существу по всей длине участка промежности 26 прокладки 20. Альтернативно, эластичные элементы 44 могут тянуться по всей длине прокладки 20 или любой другой длине, подходящей для обеспечения эластично сжимающейся линии. Длина эластичных элементов 44 диктуется конструкцией прокладки.

Эластичные элементы 44 могут иметь множество конфигураций. Ширина эластичных элементов 44 может, например, изменяться от около 0,25 мм (0,01 дюйма) до около 25 мм (1,0 дюйм) или более. Эластичные элементы 44 могут включать один тяж эластичного материала или могут включать несколько параллельных или непараллельных тяжей эластичного материала. Эластичные элементы 44 могут быть прямоугольными или криволинейными. Более того, эластичные элементы 44 могут быть прикреплены к прокладке любым из нескольких способов, которые известны в данной области техники. Например, эластичные элементы 44 могут быть связаны ультразвуком, припечатаны нагреванием или давлением к прокладке 20 с использованием разнообразных связывающих моделей, или просто приклеены к прокладе 20.

Поглощающая сердцевина 42 прокладки 20 располагается между верхней обшивкой 38 и нижней обшивкой 40. Поглощающая сердцевина 42 может быть изготовлена в широком разнообразии размеров и форм (например, прямоугольная, форма песочных часов, асимметрическая и др.) и из широкого разнообразия материалов. Общая поглощающая емкость поглощающей сердцевины 42 должна, однако, быть совместима с запланированной загрузкой жидкостью при использовании по прямому назначению поглощающего изделия или прокладки. Далее, величина поглощающей емкости у поглощающей сердцевины 42 может изменяться для приспособления к носителю в диапазоне от младенца до взрослого. Поглощающая сердцевина 42 предпочтительно, по крайней мере частично, включает некоторые осуществления поглощающих структур настоящего изобретения (таких, как поглощающая структура 70), которые включают смесь волокнистого материала и сверхпоглощающего материала или частицеобразного состава материалов, описанных здесь.

Предпочтительное осуществление прокладки 20 имеет поглощающую сердцевину 42 в модифицированной форме песочных часов. Поглощающая сердцевина 42 предпочтительно является поглощающей структурой 70, включающей ткань или ватин из воздушного войлока, волокон древесной массы и сверхпоглощающего материала или частицеобразного состава материалов, представленных здесь.

В других альтернативах поглощающая сердцевина 42 может включать только сверхпоглощающий материал или частицеобразный состав материалов, описанные здесь; сочетание слоев, включающих сверхпоглощающий материал или частицеобразный состав материалов (включая плоскости, описанные здесь); или любые другие конфигурации поглощающей сердцевины, которые известны в данной области техники, если в них включены сверхпоглощающий материал или частицеобразный состав материалов, описанные здесь. Примеры таких конфигураций поглощающих сердцевин описаны в американском патенте 3670731, выданном Хармону 20 июня 1972 г., американском патенте 3699114, выданном Морану 15 июня 1972 г., американском патенте 3888257, выданном Куку и др. 10 июня 1975 г., американском патенте 3901236, выданном Ассорссону и др. 26 августа 1975 г., американском патенте 4102340, выданном Мезеку и др. 26 июля 1978 г., американском патенте 4500315, выданном Пиениаку и др. 19 февраля 1985 г. Суть всех этих патентов здесь приводится в качестве ссылки.

Примерным осуществлением поглощающей сердцевины 42, которая может быть обеспечена сверхпоглощающим материалом или частицеобразным составом материалов, описанными выше, является поглощающая структура, описанная в американском патенте 4610678, озаглавленном "Поглощающая структура с высокой плотностью", выданном Паулю Т. Вейсману и Стефану А. Голдману 9 сентября 1986 г. (Хотя патент Вейсмана и др., как и последующие патенты, не ориентирован на специфическое изобретение, описанное здесь). Альтернативное осуществление поглощающей сердцевины 42 может быть двухслойной поглощающей сердцевиной, имеющей верхний слой асимметричной формы и нижний слой такой, как в общем описанный в американском патенте 4673402, озаглавленном "Поглощающие изделия с двухслойной сердцевиной", выданном Паулю Т. Вейсману, Дауну И. Хоугтону и Дейлу А. Геллерту 16 июня 1987 г. Представление всех этих патентов здесь приводится в качестве ссылки.

Особенно предпочтительное осуществление поглощающей сердцевины 42, применимое в настоящем изобретении, показано на фиг. 5. Это осуществление и указывающие числа, которые показаны на фиг. 5, описаны в американском патенте 4834735 "Поглощающие элементы с высокой плотностью, имеющие впитывающие зоны с более низкой плотностью и более низким основным весом", выданном Мигелю Адемани и Чарльзу Ж. Бергу 30 мая 1989 г, который показывает поглощающие структуры, имеющие зону сохранения и зону впитывания. Зона впитывания имеет более низкую среднюю плотность и более низкий средний основной вес на единицу площади, чем зона сохранения, так что зона впитывания может эффективно и действительно быстро впитывать выделяющиеся жидкости. Суть этого патента также приводится здесь в качестве ссылки.

Поглощающая сердцевина 42, показанная на фиг. 5, предпочтительно изготавливается путем добавления сверхпоглощающего материала или частицеобразного состава материалов к разреженному воздухом потоку волокон для получения равномерного распределения сверхпоглощающего материала или частицеобразного состава материалов. Разреженный воздухом поток волокон с помощью воздуха же укладывается в виде слоя - предшественника поглощающей сердцевины. Сформированный таким образом слой поглощающей сердцевины первоначально имеет участки с более высоким основным весом, которые определяют зону сохранения 58, и участки с более низким основным весом, которые определяют зону впитывания 56. Предшественник поглощающей сердцевины разглаживается предпочтительно до по крайней мере равномерной толщины в участке сохранения прокатыванием пресса-катка с фиксированным интервалом для эффективного уплотнения поглощающей сердцевины 42. Это приводит к более низкой средней плотности и более низкому среднему основному весу на единицу площади зоны впитывания 56 по отношению к таковым зоны сохранения 58.

В. Некоторые альтернативные варианты осуществления.

Фиг. 6 и 7 показывают дальнейшие альтернативные предпочтительные осуществления поглощающей сердцевины 642 настоящего изобретения. В осуществлениях, показанных на фиг. 6 и 7, поглощающий впитывающий слой 674 расположен над поглощающей структурой 670 с образованием двухслойной поглощающей сердцевины 642. Поглощающая структура 670 находится в форме поглощающей сердцевины 42, описанной выше по отношению к фиг. 2-5 (хотя в другой конфигурации). Пример двухслойной поглощающей сердцевины (хотя не направленный на специфическое изобретение, описанное здесь) более подробно обсуждается в вышеупомянутом американском патенте 4673402, суть которого приводится здесь в качестве ссылки.

Фиг. 8 показывает следующее альтернативное осуществление поглощающей сердцевины 842, включающее поглощающую структуру 870 настоящего изобретения. Поглощающая сердцевина 842 имеет модифицированную форму песочных часов, которая является асимметричной относительно поперечной центральной линии. Поглощающая сердцевина 842 может быть разделена на участки, которые, в основном, соответствуют участкам поглощающей сердцевины 42, показанным на фиг. 2-5. (Эти участки описаны более подробно в вышеупомянутом американском патенте 4834735, суть которого приводилась там в качестве ссылки). В осуществлении, показанном на фиг. 8, однако, плотность и основной вес "ушных" участков 860 и 862 и заднего отдела 848 отличаются от таковых зоны сохранения 858, которая расположена в центральном участке 864.

В данном осуществлении стоимость такой поглощающей сердцевины 842 снижена из-за того, что добавочный материал, убранный из "ушных" участков и заднего отдела не обеспечивает существенного увеличения выгод в защите от просачивания. (Следует понимать, что весь или участками задний отдел 848 и "ушные" участки 860 и 862 альтернативно могут быть разглажены до меньшей толщины, чем центральный участок 864 так, чтобы они имели приблизительно равную или большую среднюю плотность, чем зона сохранения 858). Далее, хотя, как показано на фиг. 8, задний отдел 848 предпочтительно содержит "уши", нет необходимости, чтобы он содержал такие "уши".

Фиг. 9 показывает следующее альтернативное предпочтительное осуществление настоящего изобретения, в котором поглощающая сердцевина 942 содержит поглощающую структуру 970, включающую волокнистую матрицу из волокнистого материала и смесь волокнистого материала и сверхпоглощающего материала или частиц частицеобразного состава материалов 75. Поглощающая сердцевина 942 включает зону сохранения 958 и слой впитывания-распределения в виде напыленного слоя 902, такого, как описан в американском патенте 4888231, озаглавленном "Поглощающая сердцевина, имеющая напыленный слой", выданном Джону Ангстадту 19 декабря 1989 г. (суть которого здесь приводится в качестве ссылки). В этом осуществлении большая по величине площадь с капиллярными градиентами существует между зоной сохранения 958 и другими участками поглощающей сердцевины 942, так что зона сохранения 958 и, в особенности, частицы сверхпоглощающего материала используются более эффективно.

Фиг. 10 показывает перспективное изображение альтернативного осуществления прокладки в настоящем изобретении, в котором поглощающая сердцевина 942 с фиг.9 вставлена между верхней обшивкой 1002 и нижней обшивкой 1004 с образованием прокладки 1000 однократного применения. Поглощающая сердцевина 942 предпочтительно расположена так, что напыленный слой 902 располагается примыкающим к нижней обшивке 1004, при этом поглощающая сердцевина 942 может функционировать, как описано в американском патенте 4888231.

Фиг. 11 показывает следующее альтернативное осуществление настоящего изобретения, в котором зона впитывания 1156 (показана в пределах пунктирных линий) имеет форму "лисьей головы". (Так названо, потому что она напоминает очертания головы лисицы спереди). Зона впитывания 1156, имеющая форму лисьей головы, повышает распределение жидкости для носителей-женщин.

В других альтернативных осуществлениях настоящего изобретения, описанных выше, размер пор в волокнах поглощающей сердцевины можно изменить без необходимости изменять плотность волокон для получения зоны впитывания и зоны сохранения. Например, для получения преимуществ можно использовать волокна мелкого размера из пуха древесины твердых пород путем замещения, по крайней мере, 50%-ми, предпочтительно от около 80% до 100%, пуха древесины твердых пород, имеющего такую же плотность, как менее плотные волокна пуха древесины мягких пород, волокон пуха древесины мягких пород в зоне сохранения. Это можно сделать, потому что пух древесины твердых пород имеет более мелкий размер пор, чем пухообразный материал древесины мягких пород. В результате разность в капиллярности будет получена по-прежнему в пределах области изобретения, даже если плотность каждой зоны будет такой же. Таким образом, например, поглощающая сердцевина может быть получена путем использования преимущественно древесной массы мягких пород с мелкопористой структурой для определения зоны впитывания и преимущественно пухообразной массы древесины твердых пород для определения зоны сохранения. Для использования прокладка 20 прикладывается к носителю путем расположения заднего опоясывающего участка 24 под спиной носителя и вытягивания оставшейся прокладки 20 между ногами носителя, так что передний опоясывающий участок 22 располагается поперек передней поверхности тела носителя. Застежки из ленточных петель 46 затем застегиваются предпочтительно снаружи лицевой поверхности прокладки 20.

Методы проверки

Следующие методики проводятся в стандартных лабораторных условиях при 23^oC (73^oF) и относительной влажности 50%.

A. Поглотительная способность

Поглотительная способность сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала определяется путем помещения сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала внутри "чайного пакетика", погружения чайного пакетика в избыток синтетической мочи на определенный период времени и затем центрифугирования чайного пакетика в течение определенного периода времени, после чего он удаляется из синтетической мочи. Отношение конечного веса сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала после центрифугирования минус исходный вес (чистая прибавка жидкости) к исходному весу определяет поглотительную емкость.

Материал чайного пакетика разрезается с использованием вырезающего штампа 6 см х 12 см, складывается на половине длины и запечатывается вдоль двух сторон стержневым Т-образным запечатывающим устройством для получения квадратных чайных пакетиков размером 6 см х 6 см. Используемый материал чайного пакетика является материалом сорта 1234, который запечатывается при нагревании, поставляемым К. Х. Декстером, отделение корпорации Декстера, Виндзорский Замок, Коннектикут, США, или ему подобным. Следует использовать материал чайного пакетика с более низкой пористостью, если требуется удерживать мелкие частицы. После того, как сконструирован чайный пакетик, 0,200 г плюс-минус 0,005 г сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала взвешивается на специальной бумаге для взвешивания и переносится в чайный пакет, вершина (открытый край) чайного пакета запечатывается. Незаполненный ничем чайный пакет запечатывается по верхнему краю и используется в качестве пустого. Приблизительно 300 мл синтетической мочи наливается в 1,000-мл химический стакан.

Специфическая синтетическая моча, используемая в методах проверки в настоящем изобретении, здесь называется "синтетической мочой". Обычно синтетическая моча известна как Jayco SynUrine и поставляется фармацевтической компанией Jayco, Комп. Хилл, Пенсильвания. Синтетическая моча имеет следующую формулу: 2,0 г/л KCl; 2,0 г/л Na₂SO₄; 0,85 г/л (NH₄)H₂PO₄; 0,15 г/л (NH₄)₂HPO₄; 0,19 г/л CaCl₂ и 0,23 г/л MgCl₂. Все химикаты имеют сорт химического реактива. pH синтетической мочи находится в диапазоне от 6,0 до 6,4.

Пустой чайный пакетик погружается в химический стакан, содержащий синтетическую мочу. Чайный пакетик, содержащий сверхпоглощающий гидрогельобразующий материал (чайный пакетик с образцом) поддерживается горизонтально для распределения материала равномерно по всему пакетику. Чайный пакетик с образцом затем кладут на поверхность синтетической мочи. Чайному пакету с образцом дают намокнуть в течение периода не более, чем одна минута, а затем полностью погружают и отмачивают в течение 60 минут.

Приблизительно через две минуты после того, как погружен первый образец, второй набор чайных пакетиков, приготовленный одинаково с первым набором из пустого чайного пакетика и чайного пакетика с образцом, погружается и отмачивается в течение 60 минут таким же образом, как и первый набор. После того, как прошло предписанное время отмачивания для каждого набора образцов в чайных пакетиках, их быстро удаляют (используя щипцы) из синтетической мочи. Затем образцы центрифугируют, как описано ниже.

Используемой центрифугой является центрифуга Delux Dynac, Фишер, модель No 05-100-26, поставляемая компанией, производящей научное оборудование, "Фишер", Питтсбург РА, или ей подобные. Центрифуга должна быть снабжена тахометром с прямым считыванием и электрическим тормозом. Далее центрифуга снабжается цилиндрическим вставляющим бакет-ротором, имеющим высоту наружной стенки приблизительно 2,5 дюйма (6,35 см), с наружным диаметром 8,435 дюйма (21,425 см), внутренним диаметром 7,935 дюйма (20,155 см) и 9 рядов круглых отверстий, диаметр каждого приблизительно 106 3/32 дюйма (0,238 см), равномерно расположенных по окружности внешней стенки; на дне бакет-ротора расположено шесть круглых дренажных отверстий с диаметром 1/4 дюйма (0,635 см), равномерно расположенных по окружности дна бакет-ротора на расстоянии 1/2 дюйма (1,27 см) от внутренней поверхности наружной стенки до центра дренажных отверстий, или ему подобным. Бакет-ротор закрепляется в центрифуге для вращения, так же как и тормоз, в соответствии с центрифугой.

Чайные пакетики с образцами располагаются в центрифужном бакет-роторе согнутым концом чайного пакетика в направлении вращения центрифуги для амортизации начального ускорения. Пустые чайные пакетики располагаются с любой стороны от соответствующего чайного пакетика с образцом. Чайный пакетик с образцом второго набора должен быть расположен напротив чайного пакетика с образцом первого набора; и пустой чайный пакетик второго набора напротив пустого чайного пакетика первого набора для равновесия центрифуги. Центрифугу запускают и позволяют ей быстро разогнаться до постоянной скорости 1.500 об/мин. После того, как центрифуга достигла скорости 1.500 об/мин, время устанавливается на 3 мин. Через 3 мин центрифугу выключают и применяют тормоз.

Первый чайный пакетик с образцом и первый пустой чайный пакетик извлекают и взвешивают по отдельности. Процедуру повторяют для второго чайного пакетика с образцом и второго пустого чайного пакетика.

Поглотительная способность (ПС) для каждого из образцов рассчитывается следующим образом: ПС = (вес чайного пакетика с образцом после центрифугирования минус вес пустого чайного пакетика после центрифугирования минус вес сухого сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала) разделить на (вес сухого сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала). Значение поглотительной способности, которое используется здесь, является средней поглотительной способностью двух образцов.

B. Определение размера частиц просеивающим анализом ("Просеивающий тест").

Размер частиц сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала, используемого в поглощающих структурах настоящего изобретения, определяется путем разделения с помощью канавок показательного образца частиц сверхпоглощающего материала и затем пропускания образца через набор из ряда сит с уменьшающимся размером просеивающих отверстий.

Процедура проверки состоит в следующем. 100 г показательного образца сверхпоглощающего гидрогельобразующего материала разделяют при помощи канавок на 4 - 8 приблизительно одинаковых фракций.

Одна из фракций затем переносится на набор сит. Все сита, используемые в этом тесте, являются американскими стандартными ситами. В набор следует включать размеры сит, которые интересны для данных экспериментов. Для анализа распределения размеров частиц в нефракционированном сыпучем материале в последующих сравнительных примерах набор сит включает сверху вниз: сито стандарта 20 (отверстия 841 мкм), сито стандарта 30 (595 мкм), сито стандарта 50 (297 мкм), сито стандарта 100 (149 мкм), сито стандарта 325 (44 мкм) и поддон под сита.

Для анализа специфических, гораздо более узких распределений размеров в последующих примерах (так же, как и распределений размеров частиц, установленных далее в прилагаемой формуле изобретения), набор сит включает сверху вниз: сито стандарта 50 (297 мкм), сито стандарта 70 (210 мкм), сито стандарта 100 (149 мкм), сито стандарта 140 (105 мкм) сито стандарта 170 (88 мкм) и поддон под сита.

Разделенные с помощью канавок фракции сверхпоглощающего материала просеивают с помощью опытного просеивающего шейкера RO-TAP, модель SS-5 в соответствии с рекомендациями производителя. Просеивающий шейкер RO-TAP показан на фиг. 21-17 на стр. 21-19 в опубликованном химико-инженерном справочнике Перри (книжная компания МакГро, 1984), который предварительно был приведен в качестве ссылки. Просеивающий шейкер RO-TAP содержит серии сит; он вращает и слегка постукивает серии сит механическим движением, сходным с движением, используемым при просеивании руками. Постукивающее движение осуществляется молоточко-подобным компонентом по "пробке" в центре крышки, которая прикрывает набор сит.

Просеивающий шейкер, все сита и поддон под сита поставляются VWR Scientific of Chicago, IL. Разделенные с помощью канавок фракции встряхиваются в течение 10 мин при следующих условиях. Просеивающий шейкер должен производить между около 140-160 ударов в 1 мин. Просеивающий шейкер должен качаться со скоростью приблизительно 270-300 оборотов в 1 мин. Пробка в центре крышки шейкера над ситами должна выступать точно на 3/16 дюйма (0,48 см) в начале теста. Сверхпоглощающий материал, задерживающийся на каждом сите и на поддоне под ситами, после окончания процесса взвешивается и регистрируется.

C. Метод проверки потребности поглощения.

Этот метод представляет собой вариант стандартной проверки потребности в смачивании. Для ссылки, стандартные проверки потребности поглощения описаны в книге Чаттержи Р. К. (ред.) "Поглощение", глава II, стр. 60-62, Научное книгоиздательство Элзивер B.V., Амстердам, Нидерланды (1985).

Прибор, используемый для проведения этой проверки, показан схематически на фиг. 12 и 13. Прибор 100 состоит из квадратной корзины для образца 102, подвешенной к раме 104. Внутренние размеры корзины составляют 4 дюйма х 4 дюйма (10,2 см х 10,2 см). Высота корзины 102 регулируется через зубчатый механизм 106. Резервуар для жидкости 108 располагается на электронных весах 110, прямо под корзиной для образца 102. Весы 110 соединены с компьютером 112.

Имеется два различных типа корзин для образца, которые могут использоваться в зависимости от варианта проверки, который проводится. Двумя вариантами проверки являются вариант Z-направления и вариант x-y плоскости. Различные варианты проверки используются для измерения скорости, с которой образец поглощающей сердцевины или другой поглощающей структуры может поглощать жидкости, которые движутся через образец в различных направлениях, в Z-направлении и в направлении x-y плоскости.

Термин "Z-направление", который используется здесь, является ориентацией в отношении поглощающего изделия 20 настоящего изобретения, если поглощающее изделие 20 помещено в Декартову систему координат своей плоскостью, как она представлена на фиг. 2; при этом поверхность, обращенная к одежде, 20б поглощающего изделия 20 располагается в плоскости, образуемой осями X и Y (то есть горизонтально). Продольная и поперечная центральные линии (например, 36 и 34) поглощающего изделия лежат в x-y плоскости. "Z-направление" представляет собой направление, которое перпендикулярно плоскости любой поверхности поглощающего изделия 20, когда оно находится в такой плоско-спланированной конфигурации.

Проверка Z-направления схематически показана на фиг. 14А. В проверке Z-направления вся площадь дна (4 дюйма х 4 дюйма) корзины 102 состоит из проволочной сетки с крупными ячейками 114. Образец 116 следовательно, соприкасается с жидкостью Ж, как показано на фиг. 12. В этой проверке образцу 116 требуется провести жидкость через толщину образца в вертикальном или Z-направлении. Этот вариант проверки предоставляет измерение возможной скорости впитывания жидкости в образец.

Проверка x-y плоскости схематически показана на фиг. 14В. В проверке x-y плоскости сетка 114 присутствует только на площади 1 дюйм х 4 дюйма (2,54 см х 10,2 см) 118 вдоль края 120 дна корзины для образца. Остаток дна корзины для образца, обозначенный 122, сделан из плексигласа и является непроницаемым для жидкости. Стенки корзины для образца, которые находятся в соприкосновении с образцом, также сделаны из плексигласа и являются непроницаемыми для жидкости. (В проверке x-y плоскости и в проверке Z-направления). Как показано на фиг. 14B, в этой проверке требуется, чтобы образец 116 сначала впитал жидкость в Z-направлении, а затем провел ее самое большее на 3 дюйма (7,62 см) в горизонтальной (x-y) плоскости. Результаты проверки x-y плоскости предоставляют измерение способности образца распределять жидкость в условиях возможного применения. Обе проверки Z-направления и x-y плоскости проводятся с образцом поглощающей структуры 116, находящимся под грузом в 0,2 фунта на квадратный дюйм, прикладываемом равномерно по верхней поверхности образца 116.

Процедура проверки состоит в следующем. Сначала вырезается образец поглощающей структуры площадью 4 дюйма х 4 дюйма (10,2 см х 10,2 см). В резервуар для жидкости 108 наливается около 6800 мл синтетической мочи, он устанавливается на электронных весах 110 под проверяющим прибором 100. Затем корзина для образца 102 снижается до тех пор, пока уровень жидкости не будет находиться прямо на уровне рядом с верхом проволочной сетки 114. Кусок бумажного полотенца 124 площадью 4 дюйма х 4 дюйма (Z-направление) или 1 дюйм х 4 дюйма (x-y плоскость), в зависимости от проверки, которую проводят помещают на проволочную сетку 144 на дне корзины 102 выпускаемые промышленностью бумажные полотенца 2-ply BOUNTY Полотенце 124 BOUNTY гарантирует, что тесное соприкосновение жидкости с нижней стороной образца сердцевины 116 будет поддерживаться в течение всей проверки.

Прикладываемый вес 126 прикреплен к квадратной металлической пластине 128 с размерами, немного меньшими, чем внутренние размеры корзины для образца 102. Далее, верхняя сторона образца сердцевины 116 прикреплены к дну вышеупомянутой пластины 128 через двустороннюю клеящую ленту или распыленным клеем. Во время "0" образец 116 помещается в корзину для образца 102 и включаются данные программы впитывания на компьютере. Через 30 минут проверка заканчивалась, данные анализировались и представлялись в виде графиков.

Одним из важных измерений при анализе данных является способность поглощения образцом синтетической мочи за 30 минут. 30-минутная способность образца выражается в граммах синтетической мочи, поглощенной образцом за 30 минут, на грамм сверхпоглощающего материала в образце. Количество синтетической мочи, поглощенной образцом за 30 минут, определяется путем вычитания веса синтетической мочи в резервуаре в начале проверки.

Другими важными свойствами образца являются скорости поглощения и распределения им жидкости. Время, которое требуется образцу для достижения 90% его 30-минутной способности предоставляет простое измерение средней скорости потребления жидкости поглощающей структурой, которая проверяется. Это относится к времени t90 и имеет единицей измерения секунды. Время t90 можно измерить, используя как проверку Z-направления для определения скорости поглощения жидкости образцом, так и проверку x-y плоскости для определения скорости распределения жидкости в образце.

Примеры

Следующие примеры показывают различия между временами t90 в проверках Z-направления и x-y плоскости для поглощающих структур, распадающихся на три основных категории: (1) поглощающие структуры, которые содержат распределения размеров частиц в нефракционированном сыпучем сверхпоглощающем материале без неорганического порошка; (2) поглощающие структуры, которые содержат специфические распределения размеров частиц сверхпоглощающего материала без неорганического порошка; и (3) поглощающие структуры, которые содержат специфические распределения размеров частиц сверхпоглощающих материалов с неорганическим порошком, добавленным к частицам сверхпоглощающего материала.

Поглощающие структуры для примеров, представленных ниже, изготовлены с использованием измельченной целлюлозной массы, частицеобразных гидрогелей от различных поставщиков и аморфного кремнезема AEROSIL 200. Поглощающие структуры, в общем, можно изготовить методом и на приборе, описанными в американском патенте 4610678, выданном Вейсману и др., суть которого приводится здесь в качестве ссылки.

Для каждого примера, описанного ниже, частицы сверхпоглощающего материала с распределениями размеров частиц, показанными в таблице 3 ниже, смешиваются с 1,0% (по весу) аморфного кремнезема AEROSIL 200 (либо не смешиваются с аморфным кремнеземом) в по существу сухом состоянии. Частицы сверхпоглощающего материала (с кремнеземом, если указано) и целлюлозные волокна в желаемом весовом процентном соотношении однородно смешиваются в воздушном потоке и с помощью воздуха укладываются на движущемся конвейере для получения поглощающих структур с желаемым основным весом. Поглощающие структуры затем сжимаются до желаемой плотности между тисками движущихся катков. Плотности, описанные в примерах, измеряются под приложенным давлением в 0,1 фунт на квадратный дюйм (около 7 г/см²).

Распределение размеров частиц сверхпоглощающего материала для каждого примера очень важно. Сделаны некоторые сравнительные примеры с использованием распределений размеров частиц в нефракционированном сыпучем сверхпоглощающем материале без кремнезема и специфических распределений размеров частиц без кремнезема. Сверхпоглощающий материал, использованный в поглощающих структурах, которые описаны в примерах, получен от трех различных поставщиков продаваемых сверхпоглощающих материалов (образцы 1, 2 и 3). Поставляемые сверхпоглощающие материалы имеют уровни экстрагируемого полимерного материала, описанные в американском патенте Re. 32649, выданном Брандту и др. 19 апреля 1988 г.

Распределения размеров частиц в нефракционированном сыпучем материале (определенные просеивающим анализом) для каждого проверенного образца перечислены ниже.

Узкие распределения размеров частиц сверхпоглощающих материалов получали просеиванием сравниваемого нефракционированного сыпучего материала. Материал, имеющий специфические распределения размеров частиц, используемый в поглощающих структурах, является таким, который проходит через первое сито, указанное в таблице 3, и задерживается на втором сите, также указанном в таблице 3.

Поглотительные способности некоторых выбранных образцов как из распределений размеров частиц нефракционированного сыпучего материала, так и некоторых предпочтительных специфических распределений размеров частиц представлены далее в следующей таблице (таблица 2A):

Другие специфические условия для каждого из примеров и сравнительных примеров описаны более подробно в таблице 3. Результаты проверок поглотительной способности в Z-направлении и в x-y плоскости, проведенных с каждым примером поглощающей структуры, представлены далее в таблице 4. (В таблице 3 и 4 пример, обозначенный только цифрой, включает поглощающую структуру настоящего изобретения (поглощающую структуру, содержащую частицеобразный состав материалов). Это относится к тому, что называется примерами. Пример, обозначенный буквой C, относится к сравнительным примерам. Сравнительные примеры в общем включают поглощающие структуры без кремнезема. Сравнительные примеры могут, таким образом, содержать либо распределения размеров частиц в нефракционированном сыпучем полимерном материале, либо специфические распределения размеров частиц полимерного материала, показанные в таблице 3).

Результаты проверок Z-направления и x-y плоскости для сравнительных примеров (которые все содержат 50% по весу целлюлозных волокон и 50% по весу сверхпоглощающего материала) могут быть суммированы на графике, показанном на фиг.15. (Следует понимать, что фиг.15 показывает не только данные, представленные в таблице 4 для 50%-ных смесей, но также данные, связанные с поглощающими структурами, имеющими другие различные распределения размеров частиц в 50%-ных смесях).

Ось X графика представляет время в секундах, которое нужно, чтобы проверяемый образец достиг 90% способности в проверке Z-направления. Ось Y графика представляет время в секундах, которое нужно, чтобы образец достиг 90% своей емкости в проверке x-y плоскости.

Распределение размеров частиц в верхнем правом углу графика представляют те относительно широкие распределения размеров частиц в материалах, присылаемых обычно от производителей. График показывает, что прокладки, содержащие такие частицы, тратят относительно много времени на достижение своей емкости как в Z-направлении, так и в x-y плоскости.

Распределение размеров частиц в верхнем левом углу графика представляет относительно мелкие частицы. График показывает, что в то время, как прокладки, содержащие мелкие частицы, быстро впитывают жидкости в Z-направлении, они относительно медленно достигают своей емкости в x-y плоскости. Это является результатом проблем гельблокирования, описанных предварительно.

Идеальными распределениями размеров частиц являются те, которые находятся в нижнем левом углу графика. Это прокладки, содержащие такие размеры частиц, которые быстрее всех достигают 90% своей емкости в Z-направлении и емкости в x-y плоскости. Эти распределения размеров частиц являются показательными специфическими узкими распределениями размеров частиц сверхпоглощающих гидрогельобразующих материалов, использованных в настоящем изобретении.

Поглощающими структурами настоящего изобретения являются те, по крайней мере часть которых обычно имеет время (или скорости) поглотительной способности t90 в Z-направлении и в x-y плоскости, меньшее или равное, чем около 500 с, если поглощающую структуру проверяют в соответствии с методом проверки поглотительной способности (в проверке как Z-напраления, так и x-y плоскости). При проверке поглотительной способности испытываемый участок сердцевины выбирается в соответствии с критериями, установленными при весовом процентном анализе, за исключением тех случаев, когда размер участка образца является стандартным - 4 дюйма х 4 дюйма (10,2 см х 10,2 см), либо участок в 25 см².

Предпочтительно, поглощающие структуры, описанные здесь, имеют время (или скорости) t90 поглотительной способности в Z-направлении и в x-y плоскости менее чем или равные около 500 с, предпочтительно менее чем или равные около 400 с, более предпочтительно менее чем или равные около 300 с, и наиболее предпочтительно менее чем или равные около 225 с в каждой проверке.

Время поглотительной способности приближенно соотносится с концентрациями сверхпоглощающего материала, используемыми в поглощающих структурах. Например, поглощающие структуры с тремя последними значениями t90, описанными выше (то есть, 400, 300 и 225 с) в основном имеют концентрации сверхпоглощающего материала около 50, 35 и 25% соответственно.

Фиг. 16 изображает данные поглотительной способности для примеров 1 - 3 и для сравнительных примеров C¹ - C³ из таблицы 4 в графической форме. Эта фиг. ясно показывает, что включение мелкого неорганического порошка (в данном случае, AEROSIL 200 в примерах 1 - 3) улучшает скорости поглощения жидкости как в Z-направлении, так и в x-y плоскости. Фиг. 16 также ясно показывает, что преимущества, извлекаемые из использования специфических размеров частиц сверхпоглощающего материала с кремнеземом, даже больше по сравнению с включением сверхпоглощающего материала в поглощающие изделия в высоких концентрациях.

Настоящее изобретение, таким образом, предоставляет поглощающие структуры, которые способны быстро впитывать, распределять и сохранять жидкости. Проблемы, встречающиеся во многих предшествующих поглощающих структурах, существенно уменьшены или устранены в поглощающих структурах настоящего изобретения. Поглощающие структуры содержат уменьшенные количества относительно крупных частиц сверхпоглощающего материала, которые впитывают жидкость относительно медленно так же, как и уменьшенные количества относительно мелких частиц, которые имеют склонность к гельблокированию и к медленному продвижению жидкости в x-y плоскости. Неорганический порошок, который смешивается с частицами сверхпоглощающего материала, еще более увеличивает скорости проведения жидкости, в особенности когда в поглощающие структуры включаются высокие концентрации сверхпоглощающего материала.

Поглощающие структуры настоящего изобретения обладают улучшенным осуществлением сохранения жидкостей (и, таким образом, уменьшенной склонностью к протеканию), поскольку они способны быстро проводить жидкости, которые в них же накапливаются.

Поскольку специальные осуществления настоящего изобретения проиллюстрированы и описаны, для квалифицированного в данной области техники специалиста должно быть ясно, что другие различия и модификации могут быть сделаны без отступления от смысла и области настоящего изобретения. Поэтому имеется в виду, что в прилагаемой формуле изобретения охвачены все подобные изменения и модификации, которые находятся в пределах сферы настоящего изобретения.