Впитывающее изделие - RU2125860C1

Чертежи

Показать все 12 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится к впитывающим изделиям, предназначенным для ношения лицами, страдающими недержанием, с целью сбора и хранения водных жидкостей тела, выделяемых носителем впитывающего изделия. Впитывающие изделия этого типа включают детские одноразовые пеленки, пеленочные вкладыши, мягкие подкладки и трусы для взрослых, страдающих недержанием, и тому подобное, которые требуются для того, чтобы справиться с относительно большими количествами жидкостей, выделяемых из тела больного.

В изделиях для оказания помощи при недержании, таких как нетканые одноразовые пеленки, традиционно используются поглощающие структуры, которые включают спутанные массы волокон, т.е. нетканые волокнистые полотна, для обеспечения требуемой поглощающей характеристики. Эти структуры могут поглощать жидкости, такие как жидкости, выделяемые телом, как путем абсорбции, когда жидкость впитывается самим волокнистым материалом, так и путем капиллярного действия, когда жидкость распределяется по нему и хранится в капиллярных каналах между волокнами.

Одна цель в разработке улучшенных изделий для оказания помощи при недержании уже многие годы состоит в том, чтобы повысить как общую поглотительную способность таких изделий, так и прочность удерживания такими изделиями поглощенной ими из организма водной нагрузки. Одно средство достижения этой цели и улучшения поглощающих характеристик волокнистых сплетенных структур состоит в том, чтобы внедрить в них так называемые сверхпоглощающие полимеры, которые впитывают поглощенную жидкость, образуя таким образом набухший гидрогелевый материал. Образовавшийся в результате гидрогель служит для удержания жидкости, такой как жидкость, выделенная из организма, в пределах структуры. Поглощающая структура этого типа, в которой гидрогельобразующие материалы в форме частиц внедряются в волокнистые сплетения, раскрыта в патенте США 4610678, выданном на имя Вайсмана и Гольдмана 3 сентября 1986 года.

Другое средство реализации изделий для оказания помощи при недержании, обладающих улучшенными поглощающими характеристиками, состоит в том, чтобы использовать во впитывающих сердцевинах таких изделий различные типы полимерных пеноматериалов в качестве элемента, поглощающего жидкость. Например, патент США 3563243, выданный на имя Линдквиста 16 февраля 1971 года, раскрывает поглотительные подушечки для пеленок и тому подобных изделий, в которых первичный поглотитель представляет собой гидрофильное пенополотно, образованное из гидрофильных полимеров плотностью от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,8 г/см³. В патенте США 3563243 умалчивается о численном значении плотности пенопласта. Также патент США 4554297, выданный на имя Даби 19 ноября 1985 года, раскрывает ячеистые полимеры, поглощающие жидкость из организма, которые могут быть использованы в пеленках или менструальных изделиях. Даби перечисляет использование ряда пенопластов, имеющих плотности в диапазоне от 0,14 до 0,67 г/см³, и один пенопласт, имеющий более низкую плотность (0,08 г/см³).

Хотя обе впитывающие структуры как на основе волокно-сверхпоглотитель, так и на основе полимерного пенопласта, способны обеспечить улучшенную поглощающую характеристику, обе эти структуры могут представлять проблемы при транспортировке или распределении впитанной жидкости от одного участка или зоны впитывающей структуры к другой. Это может доставлять беспокойство в изделиях для оказания помощи при недержании, когда жидкость организма, которая подлежит впитыванию, выделяется часто отдельными порциями в течение всего периода времени ношения изделия. Каждый поток жидкости, выделяемой таким образом, будет, как правило, встречать впитывающую структуру на том же месте или в той же области. Так, впитывающая способность структуры в целом может быть уменьшена, если не предусмотреть механизм эффективного перемещения жидкости в пределах структуры к другим неиспользованным или относительно сухим частям впитывающей структуры.

Разработаны разнообразные конфигурации впитывающих структур с целью улучшения распределения поглощенной жидкости по всей впитывающей структуре или впитывающему материалу, использованному в ней. Например, заявка на патент Великобритании GB-А-2215609 и патент США 4673402, выданный на имя Вайсмана, Хьютона, Геллерта 16 июня 1987 года, раскрывают впитывающие изделия, имеющие двухслойную конфигурацию впитывающей сердцевины. При такой конфигурации структура, содержащая первичный "верхний" поглощающий слой, расположена над "нижним" поглощающим слоем-вкладышем, который служит для того, чтобы дренировать поглощенную жидкость из впитывающей структуры верхнего слоя.

Другая конфигурация впитывающей структуры для впитывающих изделий, таких как пеленки, предназначенных для улучшения обработки жидкости, описана в патенте США 4834735, выданном на имя Алемани и Берга 30 мая 1989 года. Этот патент раскрывает изделия с поглощающим элементом, имеющим относительно низкую плотность, относительно малого базисного веса зону приема жидкости, окруженную зоной накопления жидкости. Эти зоны поглощающего элемента расположены к переду впитывающего изделия с тем, чтобы наиболее целесообразно и эффективно принимать, распределять и накапливать жидкость, выделенную из организма.

К другим впитывающим изделиям для быстрого приема и накопления жидкости, выделенной из организма, относятся изделия, описанные в патентах США 4988345 и 4988344, оба выданных 29 января 1991 года на имя Райзинга, Бергмана, Клеара, Гуина и Гомес-Сантьяго. Оба эти патента раскрывают впитывающие изделия, такие как пеленки, имеющие многослойные впитывающие сердцевины. Эти впитывающие сердцевины содержат накопительные слои, в которых жидкость, выделенная из организма, направляется отверстиями приема жидкости или зонами приема жидкости в других слоях сердцевин.

Несмотря на существование продуктов, описанных в вышеуказанных патентах, продолжает существовать потребность в разработке еще дополнительных предпочтительных конфигураций для впитывающих изделий, которые позволяют более целесообразно и эффективно использовать впитывающие материалы и структуры, применяемые в них. Изделиями, которые допускают более полное использование их поглощающего материала путем улучшения их характеристик по транспорту и распределению жидкости, будут изделия, в которых могут применяться лишь минимальные количества такого поглощающего материала. Эти изделия в свою очередь наиболее рентабельны и могут предоставить их носителю преимущества меньшей громоздкости, лучшего соответствия фигуре и большего комфорта. Поэтому цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать впитывающие изделия, которые позволяют более эффективно справиться с жидкостями, выделяемыми из человеческого организма в них, и более эффективно использовать поглощающие материала, из которых они сделаны.

Настоящее изобретение относится к впитывающим изделия, применяемым для поглощения водных жидкостей организма, выделяемых лицами, стражающими недержанием, которые пользуются такими изделиями. Такие впитывающие изделия включают относительно не проницаемое для жидкости подкладочное полотно, относительно проницаемое для жидкости верхнее полотно и впитывающую сердцевину, расположенную между подкладочным полотном и верхним полотном. Сама впитывающая сердцевина включает в себя компонент приема/распределения жидкости, расположенный так, чтобы принимать выделяемую организмом жидкость, проходящую через верхнее полотно изделия, и компонент накопления/перераспределения жидкости, поддерживаемый в сообщении с компонентом приема и распределения жидкости.

Компонент накопления/распределения жидкости впитывающей сердцевины включает в себя пористую гидрофильную впитывающую структуру, обеспечивающую начальную скорость приема жидкости не менее прибл. 2,0 мл синтетической мочи в секунду. Пористая гидрофильная впитывающая структура компонента приема/распределения жидкости также будет обеспечивать 30-минутную высоту вертикального капиллярного подъема не менее прибл. 2 см. Компонент накопления/перераспределения жидкости впитывающей структуры включает в себя полимерный пеноматериал в форме гидрофильной гибкой структуры с открытыми порами. Такая пенопластовая структура имеет свободную поглощающую способность при 37^oC не менее прибл. 12 мл синтетической мочи на грамм сухого пеноматериала. Этот пенопласт также имеет поглощающую способность по синтетической моче при удерживающем давлении 5,1 кПа, поддерживаемом в течение 15 минут при 37^oC, которое по меньшей мере составляет прибл. 5% от свободной поглощающей способности пенопласта, а пеноматериал имеет в момент использования его в качестве абсорбента плотность от 0,01 до 0,05г/см³ в пересчете на сухое вещество.

В предпочтительной конфигурации впитывающей сердцевины компонент приема/распределения жидкости включает в себя "верхний" слой на основе волокна или на основе пенопласта, который расположен на находящемся под ним "нижнем" слое, выполненном на основе пенопласта и предназначенном для накопления и перераспределения жидкости. Предпочтительным материалом для использования при отделке принимающего и распределяющего жидкость верхнего слоя в такой предпочтительной конфигурации впитывающей сердцевины является нетканый волокнистый холст, содержащий от прибл. 50% до 100% по весу химически усиленных, закрученных, завитых целлюлозных волокон и до прибл. 50% связующего агента для этих волокон. Волокнистый холст, образованный из таких материалов, имеет предпочтительно определенную характеристику плотности во влажном и сухом состоянии и базисного веса.

Предпочтительные поглощающие пенопластовые материалы для использования в нижнем накапливающем/перераспределяющем жидкость слое предпочтительной конфигурации впитывающей сердцевины (или в качестве такого слоя) включают пенопласты, которые могут быть приготовлены полимеризацией особой эмульсии типа "вода-в-масле", имеющей относительно меньшее количество масляной фазы и относительно большее количество водной фазы. Этот тип полимеризуемой эмульсии в общем известен в науке и технике как эмульсия с высоким содержанием дисперсной фазы (HIPE = high internal phase emulsion). Предпочтительные пенопласты на основе HIPE для использования в настоящем изобретении включают такие пенопласты, которые имеют определенные характеристики по объему пор, удельной площади поверхности капиллярного всасывания и сопротивлению прогибу при сжатии.

Фигура 1 является фотографией пустот в поглощающем пенопластовом материале на основе HIPE того типа, который предпочтительно используется в накопительно-перераспределительном компоненте впитывающей сердцевины в предлагаемых изделиях.

Фигура 2 является изображением с разрезом одноразовой пеленки, в которой поглощающий пенопластовый материал используется в виде имеющего форму песочных часов компонента накопления и перераспределения жидкости, лечащего под прямоугольным волокнистым компонентом приема и распределения жидкости во впитывающей пеленочной сердцевине двуслойной конфигурации.

Фигуры 3 и 4 представляют соответственно вид сверху и вид сбоку на альтернативную конфигурацию всасывающей сердцевины, в которой компонент приема/распределения жидкости окружен компонентом накопления/перераспределения жидкости, выполненных на основе пенопласта.

Фигуры 5 и 6 представляют соответственно вид сверху и вид сбоку на другую альтернативную конфигурацию всасывающей сердцевины, в которой используется компонент накопления/перераспределения жидкости в форме дискретных полос пенопластового материала.

Фигуры 7 и 8 представляют соответственно вид сверху и вид сбоку на еще одну альтернативную конфигурацию сердцевины, в которой компонент накопления/перераспределения жидкости расположен сверху лежащего под ним компонента приема/распределения жидкости.

Фигура 9 представляет разъемный вид компонентов пеленочной структуры также двуслойной конфигурации сердцевины, которая имеет принимающий/распределяющий жидкость слой в форме песочных часов, лежащий на накапливающем/перераспределяющем жидкость слое из поглощающего пенопласта в модифицированной форме песочных часов.

Впитывающие изделия согласно настоящему изобретению могут быть изготовлены в конфигурации носимых одноразовых продуктов, способных впитывать значительные количества водных выделений организма (т.е. жидкостей), таких как моча и фекалии. Иными словами, такие изделия, например, могут быть изготовлены в форме одноразовых пеленок, пеленочных вкладышей, трусов для взрослых, страдающих недержанием, подушечек для взрослых, страдающих недержанием, и тому подобных изделий, используемых лицами, страдающими недержанием.

Элементы впитывающих изделий
Впитывающие изделия в соответствии с настоящим изобретением в общем включают в себя три основных структурных компонента. Один такой компонент представляет собой удлиненное не проницаемое для жидкости подкладочное полотно. Сверху этого подкладочного полотна размещена впитывающая сердцевина, которая сама содержит два или более отличных друг от друга компонентов или слоев. Сверху такой впитывающей сердцевины размещено проницаемое для воды верхнее полотно. Верхнее полотно является элементом изделия, которое расположено ближе всего к коже или же на коже носителя.

Особо предпочтительными впитывающими изделиями согласно настоящему изобретению являются одноразовые пеленки. Изделия в форме одноразовых пеленок полностью описаны в патенте США Re 26151, выданном 31 января 1967 года на имя Данкена и Бейкера; в патенте США 3532194, выданном 13 июля 1971 года на имя Данкена; в патенте США 3489148, выданном 13 января 1970 года на имя Данкена и Геллерта; в патенте США 3860003, выданном 14 января 1975 года на имя Бюлля; в патенте США 4610678, выданном 9 сентября 1986 года на имя Вейсмана и Голдмена; в патенте США 4673402, выданном 16 июня 1987 года на имя Вейсмана, Хьютона и Геллерта, и в патенте США 4874735, выданном 30 мая 1989 года на имя Алемани и Берга, каковые патенты все включены в настоящее описание в виде ссылок. Предпочтительная одноразовая пеленка для целей настоящего изобретения содержит впитывающую сердцевину, верхнее полотно, наложенное на одну поверхность сердцевины или сопротяженное с ней, и не проницаемое для жидкости подкладочное полотно, наложенное на поверхность сердцевины, противоположную той, которая покрыта верхним полотном, или сопротяженное с этой поверхностью. Как подкладочное, так и верхнее полотно предпочтительно должны иметь ширину, большую, чем ширина сердцевины, благодаря чему образуются боковые каемочные участки подкладочного и верхнего полотен, которые простираются за пределы сердцевины. Часто подкладочное и верхнее полотна склеиваются вместе в указанных боковых краевых участках. Пеленка предпочтительно конструируется в конфигурации песочных часов или модифицированной конфигурации песочных часов.

Подкладочное полотно изделий согласно настоящему изобретению может быть сконструировано, например, из тонкой пленки полиэтилена, полипропилена или другого гибкого влагозадерживающего материала, который существенно водонепроницаем. Особенно предпочтителен полиэтилен, имеющий тисненую толщину прибл. 1,5 мила.

Верхнее полотно изделий согласно настоящему изобретению может быть изготовлено частично или полностью из синтетических волокон или пленок, содержащих такие материалы, как сложный полиэфир, полиолефин, вискозное волокно или тому подобное, или из натуральных волокон, таких как хлопок. В нетканых верхних полотнах волокна обычно соединены одно с другим способом термического связывания или с помощью полимерного связующего, такого как полиакрилат. Это полотно существенно пористое и позволяет жидкости легко проходить через него в подлежащую впитывающую сердцевину. Материалы верхнего полотна предпочтительно не имеют сродства к удерживанию водных жидкостей организма в зоне контакта между верхним полотном и кожей носителя.

Другой подходящий тип верхнего полотна включает в себя верхние полотна, образованные из не проницаемого для жидкости полимерного материала, такого как полиолефины. Такие верхние полотна могут иметь сужающиеся на конус капилляры определенного диаметра и конусности, расположенные в верхнем полотне, чтобы дать возможность жидкости, выделяющейся из организма, проходить через верхнее полотно в подлежащую впитывающую сердцевину изделия.

Все верхние полотна, используемые в изделиях согласно настоящему изобретению, относительно гидрофобны в сравнении со впитывающей сердцевиной указанных изделий. Конструкция верхнего полотна в общем виде раскрыта в патенте США 2905176, выданном 22 сентября 1953 года на имя Дэвидсона; в патенте США 3063452, выданном 13 ноября 1962 года на имя Дель Герсио; в патенте США 3113570, выданном 10 декабря 1963 года на имя Холидея, и в патенте США 3929135, выданном на имя Томпсона 30 декабря 1975 года, каковые патенты включены в настоящее описание в виде ссылок. Предпочтительные верхние полотна конструируются из сложного полиэфира, вискозного волокна, смесей вискоза/полиэфир, полиэтилена или полипропилена.

Элементы впитывающей сердцевины
Впитывающая сердцевина, которая сама содержит два или более отличных один от другого компонентов, зон или слоев и которая предпочтительно является гибкой, расположена между удлиненным подкладочным полотном и верхним полотном, образуя впитывающие изделия. Эта сердцевина существенно включает в себя как компонент приема/распределения жидкости, так и компонент накопления/перераспределения жидкости. Компонент приема/распределения жидкости расположен во впитывающем изделии таким образом, что он принимает водную жидкость организма (или контактирует с ней), выделяемую во впитывающее изделие носителем изделия. Компонент накопления/перераспределения жидкости в свою очередь расположен в изделии так, чтобы быть в сообщении по жидкости с компонентом приема/распределения жидкости. В контексте настоящего изобретения следует указать, что термин "флюид" (текучая среда) обозначает "жидкость".

Пока компоненты приема/распределения жидкости и накопления/перераспределения жидкости находятся в сообщении по жидкости друг с другом, они могут быть расположены один относительно другого в широком разнообразии конфигураций. Наиболее предпочтительны впитывающие сердцевины, где компоненты приема/распределения и накопления/перераспределения жидкости расположены в послойной конфигурации. Однако могут рассматриваться и другие позиционные соотношения между этими компонентами. Предпочтительные послойные расположения, а также другие альтернативные конфигурации впитывающей сердцевины более подробно описаны ниже. Природа самих компонентов приема/распределения жидкости в накоплении/перераспределении жидкости подробно описана следующим образом.

Компонент приема/распределения жидкости впитывающей сердцевины
Одним существенным элементом впитывающей сердцевины является компонент приема/распределения жидкости, включающий в себя пористую гидрофильную впитывающую структуру, которая имеет определенную характеристику перемещения жидкости, т.е. перемещения выделяемой организмом водной жидкости, например мочи, которая попадает на нее и в нее через верхнее полотно изделия. Этот компонент приема/распределения жидкости служит для быстрого сбора и временного удержания такой выделенной организмом жидкости. Так как такая жидкость часто выделяется потоком, компонент приема/распределения жидкости должен быть способен быстро ее принять и также должен быстро переместить жидкость, например, по капиллярному или другому механизму, из точки начального контакта с жидкостью к другим частям компонента приема/распределения для возможного впитывания в соседний компонент накопления/перераспределения жидкости.

Как указывалось, главная функция компонента приема/распределения жидкости впитывающей сердцевины состоит в том, чтобы принять жидкости, проходящие через проницаемое для жидкости верхнее полотно, и транспортировать такие жидкости к другим зонам компонента приема/распределения и возможно к удерживающему жидкость накопительному/перераспределительному компоненту впитывающей сердцевины, выполненному на основе пенопласта. Соответственно компонент приема/распределения жидкости следовало бы изготовлять из впитывающего материала, который проявляет начальную скорость приема жидкости по меньшей мере прибл. 2 мл синтетической мочи в секунду. Более предпочтительно, компонент приема/распределения жидкости включает в себя поглощающий материал, который проявляет начальную скорость приема жидкости по меньшей мере прибл. 6 мл синтетической мочи в секунду. Для целей настоящего изобретения скорость приема жидкости может быть определена по методу, описанному более подробно ниже в разделе МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ, согласно которому производятся замеры времени, потребного для того, чтобы аликвотные количества мочи в качестве анализируемой жидкости, осажденные на поверхность поглощающего материала, впитывались во внутреннюю структуру поглощающего материала. "Начальная" скорость приема жидкости есть время, потребное для того, чтобы первое аликвотное количество такой испытуемой жидкости впиталось в поглощающий материал, прежде чем такой материал будет уже содержать сколько-нибудь синтетической мочи в качестве испытательной жидкости.

Как отмечалось выше, материал, включающий компонент приема/распределения жидкости изделий в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно будет также подходящим образом эффективен в транспортировке поглощенной жидкости от одной части или участка компонента приема/распределения жидкости к другому. Такой транспорт жидкости будет часто возникать благодаря склонности поглощающего материала компонента приема/распределения капиллярно проводить жидкость через его структуру. В соответствии с этим, одна мера эффективности распределения жидкости поглощающим материалом, используемым для образования компонента приема/распределения жидкости, относится к способности такого поглощающего материала капиллярно поднимать синтетическую мочу вертикально.

Эффективность вертикального капиллярного подъема может быть измерена количественно различными способами, но одним типичным показателем эффективности вертикального капиллярного подъема является высота, до которой вертикально установленная испытательная полоска поглощающего материала может капиллярно поднять синтетическую мочу из резервуара в течение обусловленного периода времени. Компонент приема/распределения жидкости описываемых здесь изделий предпочтительно может быть изготовлен из поглощающего материала, который обеспечивает 30-минутную высоту вертикального капиллярного подъема не менее чем прибл. 2 см. Более предпочтительно компонент приема/распределения жидкости включает поглощающий материал, который способен обеспечить 30-минутную высоту вертикального капиллярного подъема не менее чем прибл. 4,5 см. Для целей настоящего изобретения высота вертикального капиллярного подъема определяется по методу, описанному более подробно ниже в разделе МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ.

Любой пористый гидрофильный поглощающий материал, впитывающий и транспортирующий водные жидкости организма в той мере, в какой это установлено выше в смысле скорости приема жидкости и предпочтительно высоты вертикального капиллярного подъема, может быть использован в качестве (или в качестве части) компонента приема/распределения жидкости описываемых здесь впитывающих изделий. Часто такие поглощающие материалы по своей природе изготовлены на основе пенопласта или на основе волокон.

Один тип поглощающего материала, рассматриваемого для использования в компоненте приема/распределения жидкости (или в качестве такого компонента) в описываемых здесь изделиях включает гидрофильный, гибкий, с открытыми порами, поглощающий пенопласт, имеющий определенную структурную характеристику. В частности, поглощающие пенопласты, применяемые в компоненте приема/распределения жидкости или в качестве такого компонента - это такие материалы, которые имеют объем пор от прибл. 2 до 10 мл/г, удельную площадь поверхности капиллярного всасывания от прибл. 0,2 до 1 м²/г; размер ячеек от прибл. 10 до 300 микрон и плотность от прибл. 0, 01 до 0,5 г/см³, при условии, что значения этих параметров выбраны так, чтобы поглощающие пенопласты превосходили вышеупомянутый минимум скорости приема жидкости. Концепция гибкости пенопласта, гидрофильности, объема пор, удельной площади поверхности капиллярного всасывания, размера пор и плотности описаны с большей подробностью ниже в связи с описанием пеноматериалов, которые могут быть использованы в компоненте накопления/перераспределения жидкости в описываемых здесь изделиях или в качестве такого компонента.

Более предпочтительный тип поглощающей структуры для использования в компоненте приема/распределения жидкости или в качестве такового компонента включает нетканые волокнистые структуры, которые обеспечивают установленные выше характеристики обработки жидкости. В частности, с успехом могут применяться нетканые структуры, изготовленные из гидрофильных или гидрофилизированных волокон, в качестве компонента приема/распределения жидкости или в таком компоненте. Наиболее обычные структуры такого типа - это волокнистые холсты, образованные из целлюлозных, например древесно-целлюлозных волокон. Такие холсты, например, обычно представляют собой структуры, полученные аэродинамическим способом в воздушном потоке, и имеющие плотность в сухом состоянии от прибл. 0,04 до 0,3 г/см³ и базисный вес от прибл. 0,015 до 0,35 г/см². Указанные нетканые холсты древесно-целлюлозных волокон этого типа известны из уровня техники как "Airfelt" (воздушный войлок). Один обычный тип воздушно-войлочного материала, изготовленного из крафтцеллюлозы южных хвойных пород дерева, продается на рынке фирмой Дзе Проктен энд Гэмбл Селлюлозуз Компэни под названием Фоули Флафф (Foley Fluff).

Другие типы нетканых структур, подходящих для использования в качестве компонента приема/распределения жидкости, включают структуры, такие как обработанные поверхностно-активным веществом связанные прочесанные ватки, холсты синтетических макро- или микроволокон, полученных выдуванием из расплава, целлюлозно-конформные полотна, штапельно-волокнистые конформные полотна и тому подобное. Структуры этого типа описаны подробно в Европейской патентной публикации N ЕР-А-397 110 на имя Латимера и др., опубликованной 14 ноября 1990 года, которая включена в настоящее описание в виде ссылки на нее.

Наиболее предпочтительными неткаными структурами для использования в качестве компонента приема/распределения жидкости во впитывающих изделиях согласно настоящему изобретению являются такие структуры, которые образованы из обработанных целлюлозных волокон, сообщающих этим структурам определенные характеристики полотна и плотности в сухом состоянии, и используются в подходящих базисных весах. Конкретнее, участки или области такого предпочтительного компонента приема/распределения жидкости на основе волокон, которые встречают жидкости, выделяющиеся из организма, имеют предпочтительно среднюю плотность в сухом состоянии менее чем прибл. 0,30 г/см³ в точке его использования в качестве абсорбента и среднюю плотность после смачивания до насыщения синтетической мочой (Джейко, как описано ниже), считая на сухую массу, менее чем прибл. 0,20 г/см³, предпочтительнее менее чем прибл. 0,02 г/см³. Еще предпочтительнее средняя плотность в сухом состоянии и плотность после смачивания до насыщения составляет в обоих случаях от прибл. 0,02 г/см³ до прибл. О, 0,20 г/см³ , наиболее предпочтительно от прибл. 0,02 г/см³ до прибл. 0,15 г/см³. Средний сухой базисный вес участка или области предпочтительных компонентов приема/распределения жидкости на основе волокон, которые встречаются с жидкостью, выделяющейся из организма, находится обычно в пределах от прибл. 0, 001 до прибл. 0,10 г/см², предпочтительнее от прибл. 0,01 до прибл. 0, 08 г/с², наиболее предпочтительно от прибл. 0,015 до прибл. 0,04 г/см².

Все вышеприведенные значения плотности и базисного веса рассчитаны на сухое вещество (равновесные уровни влаги не превышают прибл. 6%). Обычно плотность и базисный вес существенно равномерны по всему компоненту приема/распределения жидкости, однако вполне возможны и неравномерности в плотности и/или базисном весе и градиенты плотности и/или базисного веса. Таким образом, поглощающие жидкость участки компонента приема/распределения жидкости могут содержать области относительно более высоких или относительно более низких значений плотности и базисного веса в пределах вышеупомянутых интервалов.

Средние значения плотности в сухом состоянии и средние значения плотности после увлажнения до насыщения синтетической мочой определяются из базисного веса сухой структуры и измерения толщины сухой или влажной структуры. Как сухая толщина, так и толщина после смачивания до насыщения замеряются под сжимающим давлением на структуру, равным 0,2 фунта на кв. дюйм (1,43 кПа). Средняя плотность после смачивания до насыщения рассчитывается из сухого базисного веса и толщины насыщенного слоя. Толщина насыщенной структуры замеряется после того, как структура будет насыщена (в условиях отсутствия ограничивающего давления) синтетической мочой в качестве испытательной жидкости и приведена в равновесное состояние.

Нетканые волокнистые поглощающие структуры, из которых получаются компоненты приема/распределения жидкости, имеющие вышеприведенные характеристики плотности и базисного веса, наиболее предпочтительно конструируются в основном из гидрофильных химически усиленных целлюлозных волокон. Такие целлюлозные волокна - это обычно древесно-целлюлозные волокна, которым придана жесткость с помощью межволоконного химического агента-усилителя и которые подвергнуты и другой обработке так, что они образуют завитую закрученную конфигурацию. Такие весьма предпочтительные варианты компонента приема/распределения жидкости содержат, таким образом, нетканый волокнистый холст, образованный прибл. на 50% - 100%, более предпочтительно на прибл. 75% - 100% по весу из ватки химически усиленных завитых закрученных целлюлозных волокон и на 0% - прибл. 50%, более предпочтительно на 0% - прибл. 25% по весу из связующего агента для таких волокон.

Для целей настоящего изобретения термин "химически усиленные волокна" обозначают любые волокна, которые обработаны химическими средствами для повышения жесткости таких волокон как в сухих, так и в водных условиях. Такие химические средства включают добавление химического агента жесткости, которым, например, покрывают и/или пропитывают волокна. Такие химические средства также включают придание жесткости волокнам путем подвергания старению химической структуры самих волокон, например, путем сшивания полимерных цепей в пределах волокон.

Примеры полимерных агентов-усилителей, которые могут покрывать или пропитывать целлюлозные волокна, включают: катионно-модифицированный крахмал, имеющий азотсодержащие группы (например, аминогруппы), такие как те, что можно приобрести у фирмы Нейшнл Старч энд Кемикл Корп., Бриджуотер, Нью-Джерси, США; латекс; смолы, прочные во влажном состоянии, такие как полиамидэпихлоргидринные смолы (например, Каймен^ТМ 557Н, фирмы Геркьюлес Инк., Уилмингтон, Делавэр, США), полиакриламидные смолы (описанные, например, в патенте США 3556932, выданном 19 января 1971 года на имя Кошия и др., и также, например, коммерчески доступный полиакриламид, продаваемый фирмой Америкэн Сайенамайд Ко., Станфорд, СТ, США, под торговым названием Парез^ТМ 631 NC); формальдегидмочевинные и меламинформальдегидные смолы; и полиэтилениминные смолы. Общее рассмотрение смол, обладающих прочностью во влажном состоянии, используемых в бумажной промышленности, включая те, которые применяются в качестве агентов-усилителей, можно найти в монографии TAPPI, серийный N 29 "Wet Strength in Paper and Paperboard", Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York, 1965).

Более предпочтительно придавать жесткость химически усиливаемым волокнам, которые могут быть использованы в компоненте приема/распределения жидкости путем химической реакции. В частности, можно воздействовать агентами сшивания на волокна, которые в результате такого воздействия химически образуют внутриволоконные поперечные связи. Эти поперечные связи служат для усиления жесткости волокон.

Волокна, усиленные поперечными связями в индивидуализированной (т.е. распущенной) форме раскрыты, например, в патенте США 3224926, выданном на имя Бернардина 21 декабря 1965 года; в патенте США 3440135, выданном на имя Чанга 22 апреля 1969 года; в патенте США 3932209, выданном на имя Чаттерджи 13 января 1976 года и в патенте США 4035147, выданном на имя Садженис и др. 12 июля 1977 года. Более предпочтительные волокна раскрыты в патенте США 4822453, выданном на имя Дина и др. 18 апреля 1989 года, в патенте США 4888093, выданном на имя Дина и др. 19 декабря 1989 года, в патенте США 4898642, выданном на имя Мура и др. 6 февраля 1990 года, и в патенте США 4935022, выданном на имя Лэша и др. 19 июня 1990 года. Все указанные патенты включены в настоящее описание в виде ссылок. В дополнение к гидрофильности эти усиленные волокна остаются жесткими даже после увлажнения. Так, предпочтительные холсты, изготовленные из этих волокон, не слипаются, как это имеет место у холстов, изготовленных из обычных неусиленных волокон во влажном состоянии. Эта склонность таким образом создает слой приема/распределения с улучшенной способностью принимать и распределять жидкости вторичного и последующих выделений, которые попадают на компонент приема и распределения.

К подходящим агентам-усилителям волокон сшивающего типа относятся мономерные сшивающие агенты, включающие, но не ограничивающиеся этим, C₂ -C₈-диальдегиды и C₂ -C₈-моноальдегиды, которые имеют кислотную функциональность. Эти соединения способны реагировать с по меньшей мере двумя гидроксильными группами в одной целлюлозной цепи или на расположенных вблизи целлюлозных цепях в одном волокне. Конкретные сшивающие агенты, рассматриваемые для использования в приготовлении усиленных целлюлозных волокон, включают, но не ограничиваются ими, глутаральдегид, глиоксаль, формальдегид и глиоксиловую кислоту. Другие подходящие агенты-усилители охватывают поликарбоксилаты, такие как лимонная кислота. Поликарбоксиловые агенты-усилители и способ изготовления усиленных волокон с использованием указанных агентов описаны в патентной заявке США 596606, поданной 17 октября 1990 года (соответствует описанию к канадскому патенту N 2028977-5, доступно с 8 мая 1991 года), включенной в настоящее описание в виде ссылки.

Для наиболее предпочтительных усиленных целлюлозных волокон химическая обработка включает внутриволоконное сшивание с помощью сшивающих агентов вышеуказанного типа в то время, когда такие волокна находятся в относительно обезвоженном, дефибрированном (т.е. индивидуализированном), завитом, скрученном состоянии. Действие сшивания при таких условиях состоит в том, что образуются волокна, которые приобретают жесткость и которые имеют тенденцию сохранять свою скрученную завитую конфигурацию во время использования в компоненте приема/распределения описываемых здесь впитывающих изделий.

Степень, до которой предпочтительные химически усиленные волокна также скручиваются и завиваются, может быть количественно определена с помощью "числа круток" волокна и "коэффициента завивки" волокна. В принятом здесь словоупотреблении термин "число круток" относится к числу крутильных узлов, присутствующих на определенной длине волокна. Число круток используется как средство измерения степени, до которой волокно закручено вокруг его продольной оси. Термин "крутильный узел" относится к существенно осевому повороту на 180^o вокруг продольной оси волокна, при котором участок волокна (т. е. "узел") кажется темным относительно остального волокна, если смотреть под микроскопом в проходящем свете. Крутильный узел кажется темным в местах, где проходящий свет проходит через дополнительную стенку волокна благодаря вышеупомянутому вращению. Расстояние между узлами соответствует осевому повороту на 180^o. Число крутильных узлов на определенной длине волокна (т.е. число крутов) является прямым показателем степени крутки волокна, являющимся физическим параметром волокна. Методы измерения крутильных узлов и полного числа круток описаны в вышеупомянутом патенте США 4898642.

Предпочтительные усиленные целлюлозные волокна имеют обычно среднее число круток сухого волокна не менее 2,7, предпочтительно прибл. 4,5 крутильных узлов на миллиметр. Далее, среднее число круток такого волокна во влажном состоянии должно быть предпочтительно не менее прибл. 1,8, предпочтительно но менее прибл. 3,0 и также предпочтительно должно быть не менее чем на прибл. 0,5 крутильных узлов на миллиметр меньше, чем среднее число круток сухого волокна. Еще более предпочтительно, среднее число круток сухого волокна должно быть не менее прибл. 5,5 крутильных узлов на миллиметр, а среднее число круток влажного волокна должно быть не менее прибл. 4,0 крутильных узлов на миллиметр и также должно быть не менее чем на 1,0 крутильный узел на миллиметр меньше, чем число круток этого волокна в сухом состоянии. Наиболее предпочтительно, среднее число круток сухого волокна должно быть не менее прибл. 6,5 крутильных узлов на миллиметр, а среднее число круток влажного волокна должно быть не менее чем прибл. 5,0 крутильных узлов на миллиметр и также должно быть не менее чем на 1,0 крутильный узел на миллиметр меньше, чем среднее число круток сухого волокна.

В дополнение к их закрученности, предпочтительные волокна, используемые в компоненте приема и распределения жидкости в описываемых здесь впитывающих изделиях, также завиты. Завивка волокна может быть описана как доля, на которую укорачивается волокно благодаря узлам, скручиванию и/или загибам в волокне. Степень завивки волокна может быть количественно определена с помощью коэффициента завивки волокна. Коэффициент завивки волокна, двумерное измерение завивки определяются рассмотрением волокна в двумерной плоскости. Чтобы определить коэффициент завивки, замеряют проецируемую длину волокна как наиболее длинный размер двумерного прямоугольника, окружающего волокно, L_R, и действительную длину волокна, L_A. Коэффициент завивки волокна может быть затем подсчитан из следующего уравнения:
Коэффициент завивки = (L_A/L_R) - 1.

Метод анализа изображений, который может быть использован для измерения L_R и L_A, описан в вышеупомянутом патенте США 4898642. Предпочтительно волокна, используемые в принимающих и распределяющих слоях описываемых здесь впитывающих изделий, имеют обычно коэффициент завивки не менее прибл. 0,30 и предпочтительнее коэффициент завивки не менее прибл. 0,50.

Степень придания жесткости, зависящая от типа и количества усиливающего агента (т. е. сшивающего агента), степени дегидратации волокон во время термостабилизации сшивающего агента и времени и условий термостабилизации, оказывает влияние на способность волокна вбирать жидкость и на тенденцию волокна к набуханию.

Жесткость волокон может быть количественно определена с помощью показателя водоудержания (WRV) усиленных целлюлозных волокон, используемых в компонентах приема и распределения описываемых здесь впитывающих структур. WRV является мерой количества воды, удерживаемой массой волокон после того, как удалена в основном вся межволоконная вода. Другим параметром, который может быть использован для характеристики природы усиленных волокон, образованных сшиванием волокон в относительно обезвоженной форме, является показатель спиртоудержания (ARV), ARV есть мера той степени, до которой жидкость, например изопропиловый спирт, который не вызывает существенного набухания волокна, поглощается усиленными волокнами. ARV усиленных волокон непосредственно связан со степенью, до которой волокна набухали бы раствором сшивающего агента во время операции сшивания. Относительно более высокие ARV означают, что волокна в общем набухали во время сшивания до относительно большей степени. Методы определения WRV и ARV описаны в цитированном выше патенте США 4898642.

WRV для усиленных, скрученных, завитых волокон, которые могут быть использованы в описываемых здесь предпочтительных слоях приема и распределения жидкости, колеблятся от прибл. 28% до прибл. 50%. В более предпочтительных вариантах значение может колебаться от прибл. 30% до 45%. Волокна, имеющие WRV в указанных пределах, считаются обеспечивающими оптимальный баланс между вызванным набуханием раскручиванием и волоконной жесткостью.

Усиленные целлюлозные волокна, предпочтительные для использования в описываемом здесь компоненте приема/распределения, - это те, которые имеют ARV (изопропиловый спирт) меньше чем прибл. 30%. Ограничение ARV (изопропиловый спирт) волокон значением меньше чем прибл. 30% является показателем относительно обезвоженного ненабухшего состояния этих волокон во время процесса придания им жесткости. Более предпочтительно, чтобы ARV (изопропиловый спирт) волокон, используемый для компонента приема и распределения, был меньше чем приб. 27%.

Описываемые здесь усиленные целлюлозные волокна, имеющие предпочтительные характеристики по числу круток, коэффициенту завивки, WRV и ARV, установленные выше, могут быть получены путем внутреннего сшивания таких волокон в относительно обезвоженной форме во время или после сушки и дефибрирования (т. е. "распушения") таких волокон, как описано в цитированном выше патенте США 4898642. Альтернативные методы приготовления гидрофильных, химически усиленных волокон описаны в цитированных выше патентах США 3224926, 3440135, 3932209 и 4035147.

В сравнении с обычными неусиленными целлюлозными волокнами сшитые, скрученные, завитые волокна, как они описаны выше, образуют полотна или холсты относительно низкой прочности на растяжение, в частности в невысушенном состоянии. Поэтому, чтобы облегчить обработку и повысить целостность тех вариантов компонентов приема и распределения, которые изготовляются из усиленных, скрученных, завитых целлюлозных волокон, может быть интегрально введен связующий агент в структуру или на структуру холста, образующего компонент приема/распределения. Это может быть сделало добавлением связующего агента к усиленным волокнам до образования холста (мокрые или воздушные способы образования холста), нанесением связующего агента (например, химического связующего вещества) на холст, полученный мокрым способом, после осаждения холста на формующую сетку и перед сушкой, нанесением связующего вещества на высушенный холст (после получения мокрым способом) или комбинацией указанных методов нанесения связующего вещества.

Подходящие связующие агенты для добавления к усиленным целлюлозным волокнам или для комбинации с ними либо в процессах воздушного получения, либо перед образованием мокрого холста из целлюлозной пульпы включают, не ограничиваясь этим, разнообразные целлюлозные и синтетические волокнистые материалы. Такие волокнистые материалы включают не усиленные целлюлозные волокна (например, обычные целлюлозные волокна древесной массы), высокоочищенные неусиленные целлюлозные волокна, измельченные до Канадской Стандартной степени помола (CSF) менее чем прибл. 200 CSF, более предпочтительно от прибл. 100 CSF до прибл. 200 CSF, целлюлозный материал с большой площадью поверхности, такой как растянутые целлюлозные волокна. Волокнистые связующие агенты этого типа описываются более полно в патентной заявке США 07/625776, поданной 17 декабря 1990 года и включенной в настоящее описание в виде ссылки.

Другие типы связующих веществ, которые могут быть использованы в комбинации с усиленными целлюлозными волокнами в компоненте приема/распределения жидкости, включают химические связующие агенты, такие как смолы, латексные материалы, крахмалы и модифицированные крахмалы и термопластические связующие агенты. Эти типы химических связующих добавок также описываются более подробно в вышеупомянутой патентной заявке США 07/625776. Как отмечено выше, связующий агент, если он присутствует, может составлять до прибл. 50% по весу от принимающего распределяющего компонента. Более предпочтительно, чтобы связующий агент составлял от прибл. 1% до 25% по весу от принимающего/распределяющего компонента.

Предпочтительные нетканые волокнистые структуры принимающего/распределяющего компонента, содержащие усиленные, скрученные, завитые целлюлозные волокна со связующим агентом или без него, могут быть получены аэродинамическим или гидродинамическим способом образования холстов любой данной плотности и базисного веса. Усиленные волокносодержащие структуры для использования в настоящем изобретении могут быть получены аэродинамическим способом, хорошо известным специалисту. В общем, аэродинамическая укладка холстов может быть осуществлена дозированной подачей потока воздуха, содержащего усиленные волокна в существенно сухом состоянии, на формующую сетку и, по выбору, спрессовыванием образующегося холста до нужной плотности. Альтернативно волокна могут быть уложены аэродинамически до желаемой плотности без спрессовывания. Холст, полученный аэродинамическим способом, обычно содержит не менее прибл. 50% усиленных целлюлозных волокон, как описано выше, и может содержать до 100% включительно таких волокон. Холст может, но необязательно, содержать связующие средства, также описанные выше, или другие оптимальные компоненты, такие как ингредиенты, модифицирующие свойства холстов по перемещению жидкости (например, гидрофильные поверхностно-активные вещества) или улучшающие абсорбционную способность (например, полимерные гелеобразующие агенты) и тому подобное.

Предпочтительные нетканые волокнистые структуры принимающего/распределяющего компонента, содержащие усиленные, скрученные, завитые целлюлозные волокна, могут также быть получены гидродинамическим способом. Методы мокрой укладки целлюлозного волокнистого материала для образования полотен, таких как сухой лист массы и бумаги, известны в практике. Эти методы в общем применимы к мокрой укладке усиленных волокон для образования мокроуложенных полотен, пригодных для использования в настоящем изобретении. Подходящие гидродинамические методы включают ручное листование и мокрую укладку с использованием бумагоделательных машин, как раскрыто, например, в патенте США 3301746, выданном 31 января 1967 года на имя Сэнфорда и др. Вследствие поведения усиленных волокон, в особенности их тенденции к флокуляции в водных суспензиях, мокрая укладка с помощью бумагоделательных машин проводится предпочтительно при определенных модификациях процесса обработки, описываемых ниже.

В общем мокроуложенные холсты могут быть изготовлены осаждением водной суспензией волокон на формующую сетку и сушкой мокрого холста. Предпочтительно водные суспензии волокон для мокрой укладки обычно имеют консистенцию волокон от прибл. 0,05% до прибл. 2,0%, предпочтительно от прибл. 0,05% до прибл. 0,2% от полного базисного веса суспензии. Осаждение суспензии обычно осуществляется с использованием аппарата, известного в технике как напорный ящик. Напорный ящик имеет отверстие, известное как выходная щель напорного ящика, для напуска водной суспензии волокон на формующую сетку. Формующую сетку часто обозначают как сетка Фурдринье. Сетка Фурдринье может иметь конструкцию и размер ячеек, которые используются для сухого напуска или другой бумагоделательной технологии обработки. Предпочтительно используются размеры ячеек от прибл. 70 до прибл. 100 (стандартная шкала Тейлора для сеток). (Все размеры в меш, на которые здесь делаются ссылки, основаны на стандартной шкале Тейлора для сеток, если специально не оговорено иное). Могут быть использованы обычные конструкции напорных ящиков, известных в технике сухого напуска или образования тонкого листа. Подходящие коммерчески доступные напорные ящики включают, например, напорные ящики с фиксированной крышей, двойной сеткой и барабанным формователем.

Однажды сформированный холст затем обезвоживают и сушат. Обезвоживание может быть осуществлено с помощью всасывающих ящиков или других вакуумных устройств. Обычно обезвоживание повышает консистенцию волокон до величины от прибл. 8% до прибл. 55% полного базисного веса влажного холста, предпочтительно до значения от прибл. 8% до прибл. 22%. Обезвоживание до консистенций выше прибл. 22% может потребовать влажного прессования и менее предпочтительно. После обезвоживания холст может быть, но не обязательно, передан с формующей сетки на сушильную ткань, которая транспортирует холст к сушильному аппарату. Сушильная ткань предпочтительно грубее, чем формующая сетка, для повышения эффективности сушки. Сушильная ткань предпочтительно имеет прибл. от 30% до прибл. 50% открытой площади и прибл. от 15% до прибл. 25% кулачковой площади, как, например, ткань 31 х 25,3 (сатиновое переплетение), которая была пропесочена для повышения площади кулачков до предпочтительных пределов. Микроусадка во влажном состоянии предпочтительно осуществляется во время передачи с формующей сетки на сушильную ткань. Микроусадка во влажном состоянии может осуществляться при скорости формующей сетки, превышающей прибл. на 5 - 20% скорость, при которой перемещается ткань.

Сушка может проводиться термической проточной сушилкой или вакуумным устройством, таким как всасывающий ящик, хотя предпочтительнее термические проточные сушилки. Мокроуложенные холсты предпочтительно сушат до полного высыхания (в общем случае до консистенции волокон между прибл. 90% и прибл. 95%) с помощью термических проточных сушилок. Проточная сушка, как считается, эффективно сушит холсты усиленных волокон благодаря большому объему пустот в холсте. Паровые барабанные сушильные аппараты, известные в технике, такие как барабанные сушилки Янки, могут быть использованы, но они менее предпочтительны. Барабанные сушилки считаются менее эффективными для сушки холстов усиленных волокон и могут также сжимать холсты. Высушенные холсты предпочтительно не крепируют.

Структуры холстов, содержащие усиленные, скрученные, завитые целлюлозные волокна, полученные аэродинамическим или гидродинамическим способами, могут быть обработаны с получением из них впитывающих сердцевин впитывающих изделий согласно настоящему изобретению методом, полностью описываемым ниже. Этот метод предпочтительно включает объединение нетканого холста усиленных целлюлозных волокон в качестве слоя приема/распределения с наложением его на поглощающую структуру на основе пенопласта, которая образует слой накопления/перераспределения рассматриваемых здесь впитывающих изделий.

Компонент накопления/перераспределения жидкости впитывающей сердцевины
В дополнение к верхнему компоненту приема/распределения жидкости впитывающие сердцевины впитывающих изделий согласно настоящему изобретению также существенно содержат компонент накопления/перераспределения, содержащий пенопластовый поглощающий материал. Этот компонент накопления/перераспределения жидкости поддерживается в сообщении по жидкости с компонентом приема/распределения жидкости так, что моча или другие водные выделения организма, присутствующие в компоненте приема/распределения, могут быть поглощены полимерным пеноматериалом в компоненте накопления/перераспределения жидкости.

Пенопласты, которые применяются в компоненте накопления/перераспределения жидкости, могут в целом быть охарактеризованы как структуры, которые получаются, когда относительно свободный от мономера газ или относительно свободную от мономера жидкость распределяют в виде пузырьков в жидкости, содержащей способный полимеризоваться мономер, с последующей полимеризацией полимеризуемых мономеров в мономерсодержащей жидкости, окружающей пузырьки. Получающаяся полимеризованная дисперсия может быть в форме пористой отвержденной структуры, которая представляет собой агрегат ячеек, границы или стенки между которыми включают твердый полимеризованный материал. Сами ячейки содержат относительно свободный от мономера газ или относительно свободную от мономера жидкость, которая перед полимеризацией образовала "пузырьки" в жидкой дисперсии.

Как более полно описывается ниже, предпочтительные пенопластовые материалы, пригодные для использования в качестве компонента накопления/перераспределения жидкости впитывающей сердцевины, - это материалы, полученные полимеризацией определенного типа эмульсии "вода-в-масле". Такая эмульсия образуется из относительно небольшого количества масляной фазы, содержащей способный полимеризоваться мономер, и относительно большего количества относительно свободной от мономера водной фазы. Относительно свободная от мономера дисперсия - "внутренняя" водная фаза образует таким образом диспергированные "пузырьки", окруженные сплошной масляной фазой, содержащей способный полимеризоваться мономер. Последующая полимеризация мономеров в сплошной масляной фазе приводит к образованию ячеистой пенной структуры. Водная жидкость, остающаяся в пенной структуре, образованной в результате полимеризации, может быть удалена путем прессования и/или сушки пенопласта.

Пенопласты, включая предпочтительные пенопласты, образованные из эмульсий "вода-в-масле", могут быть по своей природе пенопластами с относительно закрытыми порами или пенопластами с относительно открытыми порами, в зависимости от того, заполнены или соответственно заняты или нет полимерным материалом стенки или перегородки ячейки, т.е. окна ячейки, и/или до какой степени. Полимерные пеноматериалы, пригодные для использования в качестве впитывающих изделий и структур в соответствии с настоящим изобретением, - это материалы с относительно открытыми порами, такие, в которых индивидуальные поры пенопласта большей частью полностью изолированы одна от другой полимерным материалом стенок ячеек. Таким образом, ячейки в таких пенопластовых структурах с существенно открытыми порами имеют межячейковые отверстия или "окна", которые достаточно велики, чтобы позволить жидкости легко перемещаться из одной ячейки в другую в пределах пенопластовой структуры.

В структурах с существенно открытыми порами такого типа, который пригоден для использования в данном изобретении, пена в общем имеет сетчатый характер, и индивидуальные ячейки очерчены множеством взаимно соединенных трехмерно разветвленных перепонок. Нити полимерного материала, которые образуют разветвленные перепонки пенопластовой структуры с открытыми порами, могут быть обозначены как "распорки". Для целей настоящего изобретения пенный материал является материалом с "открытыми порами", если по меньшей мере 80% ячеек в пенной структуре находятся в сообщении по жидкости с по меньшей мере одной соседней ячейкой. Альтернативно пенный материал может рассматриваться как существенно открытоячеистый, если он имеет располагаемый объем пор, как описано ниже, который превышает минимальное значение для этого параметра, также устанавливаемое ниже.

В дополнение к тому, что они являются открытопористыми, пенопластовые абсорбенты, существенно используемые в компоненте накопления/перераспределения жидкости описываемых здесь изделий, являются гидрофильными по своей природе. Упоминаемые здесь пенопласты должны быть существенно гидрофильны, чтобы обеспечить поглощение водных жидкостей человеческого организма этими пенопластами в количествах, определяемых ниже. Как обсуждается ниже в отношении предпочтительных типов пенопластов и методов их приготовлении, внутренним поверхностям пенопластов может быть сообщена гидрофильность в силу выбора специальных мономеров для использования в получении пенопластов, в силу остаточных агентов полимеризации, оставшихся в пенной структуре после полимеризации, или в силу выбранных послеполимеризационных методов обработки пенопласта, которые могут быть использованы для изменения поверхностной энергии материала, образующего пенную структуру.

Степень, до которой пенопластовые структуры, такие как те, что используются в настоящем изобретении, "гидрофильны", может быть количественно определена с помощью "адгезионного напряжения", проявляемого такими пенопластами в контакте со способной поглощаться аналитической жидкостью. Адгезионное напряжение определяется по формуле
AT = γcosθ,
где AT - адгезионное напряжение, дин/см;
γ - поверхностное натяжение исследуемой жидкости, поглощенной пенопластовым материалом, дин/см;
θ - угол контакта в градусах между поверхностью пенопластового материала и вектором, касательным к исследуемой жидкости в точке, где исследуемая жидкость контактирует с поверхностью пенопласта.

Для любого данного гидрофильного пенопластового материала адгезионное натяжение, проявляемое пенопластом, может быть определено экспериментально с помощью методики, согласно которой весовое количество поглощенной исследуемой жидкости, т. е. синтетической мочи, замеряется для образца пенопласта известных размеров и удельной площади поверхности капиллярного всасывания. Такая методика описана более подробно ниже в разделе МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ. Пенопласты, пригодные в качестве абсорбентов в компоненте накопления и перераспределения жидкости в соответствии с настоящим изобретением, - это как правило материалы, которым сообщена гидрофильность до такой степени, что они проявляют адгезионное напряжение в пределах от прибл. 15 до 65 дин/см, более предпочтительно от прибл. 20 до 65 дин/см, определенное по поглощению капиллярным всасыванием синтетической мочи, имеющей поверхностное натяжение 65±5 дин/см.

В дополнение к тому, что они "с открытыми порами" и "гидрофильны", пенопластовые материалы, пригодные для применения в компоненте накопления/перераспределения жидкости впитывающих изделий согласно настоящему изобретению, обладают еще свойством, например свойством перемещения жидкости, которое делает такие пенопласты особенно пригодными и полезными в качестве абсорбентов для водных жидкостей организма, поступающих в компонент накопления/перераспределения жидкости. Эти характеристики по перемещению жидкости в свою очередь связаны со структурно-механическими характеристиками поглощающих пенопластовых материалов, используемых в нем, и определяются этими последними. Пенопласты, имеющие специфический набор структурных и механических свойств, могут в действительности быть использованы в компоненте накопления и перераспределения жидкости, потому что они обеспечивают требуемые характеристики по перемещению жидкости.

1) Характеристики по перемещению и поглощению жидкости
Характеристики по перемещению и поглощению жидкости, которые идентифицированы как релевантные для реализации подходящих поглощающих пенопластов для компонента накопления/перераспределения жидкости, суть: А) Равновесная поглотительная способность пены, особенно под давлением, Б) Скорость вертикального капиллярного подъема жидкости через пенную структуру, В) Поглотительная способность пены при специфических эталонных высотах капиллярного всасывания и Г) Способность поглощающих пенных структур дренировать (разделять) жидкость из конкурирующих поглощающих структур, таких как компонент приема/распределения жидкости, с которым пенопласт находится в сообщении по жидкости. Каждая из этих характеристик описывается подробнее следующим образом:
А) Поглотительная способность и поглотительная способность под давлением
Поглотительная способность есть полное количество исследуемой жидкости (синтетической мочи), которое данный образец пенопласта впитывает в его ячеистую структуру на единицу массы твердого материала в образце. Поглотительная способность под давлением относится к количеству такой жидкости, удерживаемому при отсутствии сжимающего давления (свободная способность), которое пена удержит внутри ее ячеистой структуры, когда пенопластовый образец будет подвергнут сжимающей силе. Такие измерения поглотительной способности проводятся и результаты рассчитываются для целей настоящего измерения при равновесии, т.е. после того, как пенопластовому образцу будет дана возможность набрать и/или удержать всю ту жидкость, которую он может набрать или удержать, в течение любого периода времени, необходимого для образования полностью насыщенного испытательной жидкостью образца. Пеноматериалы, которые особенно пригодны в качестве абсорбентов в компоненте накопления/перераспределения жидкости мгновенно впитывающих изделий, таких как пеленки, обычно превышают минимум свободной поглощающей способности и также превышают минимум поглощающей способности под давлением.

Используя методику, описанную более подробно ниже в разделе МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ, можно определить как свободную поглотительную способность, так и поглотительную способность под давлением для любого данного образца пенопласта методом гравиметрического анализа. В таком методе образец пенопласта определенного известного размера и веса помещают в чашку с исследуемой жидкостью (синтетической мочой) и дают ему впитать исследуемую жидкость до равновесия. После удаления насыщенного образца из жидкости подсчитывают количество жидкости, удерживаемой на грамм пенопласта, т.е. измеряют свободную способность. Этот насыщенный образец пенопласта затем подвергают постепенно действию увеличивающегося сжимающего давления несколькими порциями, дренируя выдавленную жидкость на каждой стадии. Количество жидкости, удерживаемой в образце при каждом нагружении давлением до прибл. 1 фунта на кв. дюйм (6,9 кПа), определяется гравиметрически.

Чтобы быть особенно полезной в поглощении мочи в компоненте накопления и перераспределения жидкости, пенопластовый поглощающий материал должен иметь равновесную свободную способность не менее приб. 12 мл, предпочтительно не менее прибл. 20 мл, синтетической мочи на грамм сухого пенопластового материала. Далее, поглотительная способность таких пенопластовых материалов под сжимающим давлением прибл. 0,74 фунта на кв. дюйм (5,1 кПа), поддерживаемым в течение 15 минут при 37^oC, должна быть не менее прибл. 5%, предпочтительнее не менее прибл. 20%, от равновесной свободной поглотительной способности таких пенопластов.

Б) Производительность вертикального капиллярного подъема
Еще один атрибут поглощающих пенопластов, относящийся к обработке и перемещению жидкостей, полезный в компоненте накопления и перераспределения жидкости, касается их способности относительно быстро перемещать и транспортировать через их пенопластовые структуры приемлемые количества жидкостей из человеческого тела. Вертикальный капиллярный подъем, т.е. капиллярный подъем жидкости в направлении, противоположном действию силы тяжести, есть одна мера особенно желательного эксплуатационного свойства транспорта жидкости, которым должны обладать поглощающие пенопластовые материалы, используемые в компоненте накопления/перераспределения жидкости. Причина этого состоит в том, что такие материалы часто используются в компонентах накопления/перераспределения жидкости таким образом, что поглощенная жидкость должна быть удалена, т.е. "перераспределена" в пределах пенопласта из относительно более низкого положения к относительно более высокому положению в пределах компонента накопления/перераспределения жидкости впитывающей сердцевины. Вертикальный капиллярный подъем, как считается, способствует склонности пенопластов к такому перераспределению жидкости, что в данном случае весьма полезно.

Производительность вертикального капиллярного подъема связана с величиной движущейся силы капиллярного всасывания, которая движет жидкость через пенопласт и удерживает ее в пенопластовой структуре. Характеризующие пену параметры, относящиеся к склонности к вертикальному капиллярному подъему, служат таким образом указанием на то, насколько хорошо будут работать предпочтительные пенопласты, упоминаемые здесь, в качестве абсорбентов компонента накопления/перераспределения жидкости во впитывающих изделиях. Для пенных абсорбентов компонента накопления/перераспределения жидкости в соответствии с настоящим изобретением склонность к вертикальному капиллярному подъему может быть определена количественно с помощью как теста на скорость вертикального капиллярного подъема, так и теста на поглотительную способность вертикального капиллярного подъема.

1) Скорость вертикального капиллярного подъема
Тест на скорость вертикального капиллярного подъема измеряет время, необходимое для окрашенной испытательной жидкости (например, синтетической мочи), из резервуара для того, чтобы подняться вертикально на расстояние 5 см по испытательной полоске пенопласта определенного размера, когда тест проводится при 37^oC. Такой тест на скорость вертикального капиллярного подъема более подробно описывается ниже в разделе МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ. Чтобы быть особенно пригодным для поглощения мочи в компоненте накопления/перераспределения жидкости, пенопластовые абсорбенты компонента накопления/перераспределения жидкости предпочтительно имеют 5-сантиметровую скорость вертикального капиллярного подъема не более чем прибл. 30 минут, когда испытания проводятся с синтетической мочой (65±5 дин/см). Предпочтительнее, чтобы предпочтительные пенопластовые абсорбенты согласно настоящему изобретению имели 5-сантиметровую скорость вертикального капиллярного подъема не более чем приб. 5 минут при проведении испытаний капиллярного подъема с синтетической мочой.

2) Поглотительная способность вертикального капиллярного подъема
Тест на поглотительную способность вертикального капиллярного подъема проводится в связи с тестом на скорость вертикального капиллярного подъема. Поглотительная способность вертикального капиллярного подъема измеряет количество испытательной жидкости на грамм поглощающего пенопласта, которое капиллярно поднимается к каждой однодюймовой (2,54 см) вертикальной секции того же стандартного размера пенопластового образца, использованного в тесте на скорость вертикального капиллярного подъема. Такое определение производится в общем после того, как образцу дали капиллярно поднять в вертикальном направлении испытательную жидкость до равновесия (т.е. после прибл. 18 часов). Подобно тесту на скорость вертикального капиллярного подъема, тест на поглотительную способность вертикального капиллярного подъема описан более подробно ниже в разделе МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ.

Чтобы быть особенно пригодным для поглощения мочи в компоненте накопления/перераспределения, предпочтительные пенопластовые абсорбенты компонента накопления/перераспределения согласно настоящему изобретению должны обладать такой поглотительной способностью вертикального капиллярного подъема, чтобы при высоте вертикального капиллярного подъема 11,4 см (4,5 дюйма) пенопластовая испытательная полоска имела поглотительную способность не менее прибл. 10 мл синтетической мочи (65±5 дин/см) на грамм пенопластового абсорбента. Предпочтительнее, чтобы предпочтительные пенопластовые абсорбенты компонента накопления/перераспределения жидкости имели поглотительную способность вертикального капиллярного подъема при высоте подъема 11,4 см (4,5 дюйма) от прибл. 20 до 45 мл синтетической мочи на грамм пенопласта.

В) Разделение
Конечно, желательно, чтобы пенопласты компонента накопления/перераспределения согласно настоящему изобретению имели склонность оттягивать жидкости организма в пенопластовую структуру из других поглощающих компонентов изделия, таких как компонент приема и распределения жидкости, которые также поглощают такие жидкости. Такая склонность дренировать жидкость из других поглощающих компонентов изделия известна из уровня техники как "разделение" (Partitioning). Концепция разделения и некоторые методы определения характеристик разделения описываются, например, в патенте США 4610678, выданном 9 сентября 1986 года на имя Вейзмана и Голдмэна. При испытании эффективности разделения с использованием методик, подобных раскрытой в патенте США 4610678, поглощающие пенопластовые структуры компонента накопления/перераспределения должны проявить особенно желательные характеристики по разделению жидкости по отношению к поглощающим материалам, используемым в компоненте приема/распределения жидкости описываемых здесь изделий.

II) Структурные признаки предпочтительных пенопластов компонента накоплениях и перераспределения
Специфические в какой-то мере взаимосвязанные и взаимозависимые свойства пенопластовых абсорбентов идентифицированы как весьма желательные в пенопластах, которые особенно пригодны для поглощения водных жидкостей организма в компоненте накопления/перераспределения описываемых здесь впитывающих изделий. Необходимо понимать, что пенопластовые материалы компонента накопления/перераспределения жидкости могут иметь структурные свойства, отличные от тех, которые приведены конкретно ниже, в некоторый момент времени перед контактом между пенопластом и водной жидкостью из организма, которая подлежит поглощению в компоненте накопления/перераспределения. Например, во время их изготовления, отгрузки, хранения на складе и т.д. указанные пенопласты могут иметь значения объема пор, удельной площади поверхности, плотности и/или размера ячейки вне пределов, установленных ниже для этих параметров. Однако такие пенопластовые поглощающие структуры тем не менее все еще находятся в пределах объема данного изобретения, если они позже будут подвергнуты физическим или реологическим изменениям так, что они затем будут иметь значения, определяемые ниже для этих свойств по меньшей мере в некоторый момент времени в течение периода последующего контакта между пенопластом и водной жидкостью из организма, которую он встречает в компоненте накопления и перераспределения. Некоторые структурные свойства пенопластовых абсорбентов, предпочтительных для использования в компоненте накопления и перераспределения описываемых здесь изделий, могут быть суммированы следующим образом.

А) Объем пор
Объем пор есть мера объема отверстий или ячеек в пористой пенопластовой структуре на единицу массы твердого материала (полимерная структура плюс некоторые остаточные твердые вещества), который образует пенопластовую структуру. Объем пор может быть важным фактором, оказывающим влияние на эксплуатационные и механические свойства поглощающих пенопластов. Такие эксплуатационные и механические свойства включают поглотительную способность пенопластов по отношению к водным жидкостям организма, степень и скорость распределения жидкости в пределах структуры благодаря капиллярному перемещению поглощенных водных жидкостей организма из одной чисти абсорбента к другой, характеристику гибкости пенопласта и упругой деформации его при сжатии.

Объем может быть определен любым подходящим методом, дающим точные указание о действительном объеме пор структуры. Такие экспериментальные методы обычно включают измерения объема и/или массы испытательной жидкости, которая может быть введена в пенопластовую структуру и которая вследствие этого является представительной для объема, занимаемого открытыми порами пенопласта. По этой причине параметр объема пор пенопласта, применяемый в компоненте накопления/перераспределения жидкости в соответствии с настоящим изобретением, может быть обозначен как "располагаемый объем пор".

Один обычный путь экспериментального определения располагаемого объема пор включает введение жидкости, имеющей низкое поверхностное натяжение, такой как изопропанол, в структуру пенопласта извне этой структуры. Метод определения располагаемого объема пор с использованием изопропанола описывается ниже в разделе МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ. Следует понимать, однако, что могут использоваться также и альтернативные испытательные жидкости и методы для определения располагаемого объема пор.

На объем пор поглощающих пенопластов, используемых в компоненте накопления и перераспределения жидкости, можно влиять и его можно регулировать, подбирая соответствующий состав пенопласта и условия его обработки. Например, для предпочтительных пенопластов на основе эмульсии HIPE в соответствии с настоящим изобретением признаки воздействия на объем пор могут включить соотношения вода-к-маслу в эмульсии HIPE, тип и количество используемого воднофазного электролита, тип и количество используемого маслофазного эмульгатора, послеполимеризационные стадии сжатия пенопласта для промывки и/или уплотнения пенопласта и степень восстановления упругих свойств полимеризованной пенопластовой структуры после таких стадий сжатия.

Пенопластовые материалы, используемые в компоненте накопления/перераспределения жидкости описываемых здесь изделий, имеют обычно объем пор в пределах от прибл. 12 до 100 мл/г, более предпочтительно от прибл. 20 до 70 мл/г и наиболее предпочтительно от прибл. 25 до 50 мл/г. Такие пределы объема пор понимаются как "включающее" определение теоретического объема пор для пенопластов, охватываемых настоящим изобретением. Так, если какой-либо экспериментальный метод, от которого вполне разумно можно ожидать получения результатов измерений, приближающихся к теоретическому объему пор, даст значения в вышеуказанных пределах, тогда пенопластовые материалы, испытанные любым таким методом, подпадают под пределы настоящего изобретения.

Б) Удельная площадь поверхности капиллярного всасывания
Другим структурным признаком предпочтительных пенопластовых материалов, подходящих для использования в компоненте накопления/перераспределения жидкости, является определенная удельная площадь поверхности капиллярного всасывания. Удельная площадь поверхности капиллярного всасывания есть в общем мера доступной для испытательной жидкости площади поверхности полимерной сетки, образующей конкретный пенопласт, на единицу массы всего пенопластового материала (материал полимерной структуры плюс материал твердых остатков). Удельная площадь поверхности капиллярного всасывания определяется как по размеру (т.е. диаметру) ячеистых единиц в пенопласте, так и по величине (длине, ширине и толщине) распорок, которые образуют такие ячеистые единицы. Удельная площадь поверхности капиллярного всасывания есть таким образом путь количественного определения полной величины твердой поверхности, обеспечиваемой полимерной сеткой пенопласта до такой степени, что такая поверхность участвует в поглотительной способности.

Удельная площадь поверхности капиллярного всасывания пенопластовой структуры с открытыми порами, такой как поглощающие пенопласты компонента накопления/перераспределения жидкости, есть признак пенопласта, который оказывает влияние на капиллярность (или капиллярное всасывание), проявляемую пенопластом. Было найдено, что капиллярность пенопласта должна регулироваться и выбираться так, чтобы пенопластовые материалы накопительного слоя имели достаточную капиллярность для обеспечения приемлемого удержания жидкости и при этом допускали бы некоторый транспорт, например вследствие капиллярного действия, жидкости, которая оказывается в пределах пенопластовой структуры компонента накопления и перераспределения жидкости. Установка удельной площади поверхности капиллярного всасывания, а также регулировка гидрофильности поверхностей пенопласта являются таким образом средством обеспечения требуемой степени капиллярности поглощающих пенопластов компонента накопления и перераспределения жидкости в соответствии с настоящим изобретением. Пенопласты относительно большой удельной площади поверхности капиллярного всасывания обеспечивают как раз такую желаемую комбинацию высокой способности (и низкой плотности) и высокой капиллярности. Большая удельная площадь поверхности является следствием тонкости распорок, образующих структуру пенопласта.

Воздействие на удельную площадь поверхности капиллярного всасывания пенопластов компонента накопления/перераспределения жидкости и регулирование ее осуществляются путем корректировки многих из тех самых параметров состава и обработки, которые оказывают влияние на объем пор пенопласта. Для пенопластов, основанных на эмульсии HIPE, такие параметры состава включают соотношение вода-к-маслу эмульсии HIPE и тип и количества мономеров, эмульгаторов и электролитов, использованных в эмульсии HIPE. Параметры процесса, влияющие на удельную площадь поверхности капиллярного всасывания, включают энергию и температуру смещения.

Как отмечалось, для целей настоящего изобретения удельная площадь поверхности любого данного пенопластового материала, рассматриваемого на предмет изпользования в качестве компонента (или в компоненте) накопления/перераспределения жидкости во всасывающих изделиях согласно настоящему изобретению, может быть определена и обычно определяется по методу, который включает принцип капиллярного всасывания. В этом методе удельная площадь поверхности капиллярного всасывания определяется путем измерения количества капиллярно вбираемой жидкости с низким поверхностным натяжением (например, этанола), которая оказывается в пределах образца пенопласта известной массы и размеров. Подробное описание такого метода определения удельной площади приводится ниже в разделе МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ. Может быть использован также любой разумный альтернативный метод определения удельной площади поверхности капиллярного всасывания.

Пористые поглощающие пенопласты с открытыми порами, пригодные для использования в компоненте накопления и перераспределения жидкости, - это обычно те, которые изготовлены с определенными характеристиками удельной площади поверхности капиллярного всасывания. В частности, пенопласты компонента накопления/перераспределения, рассматриваемые здесь, должны иметь удельную площадь поверхности капиллярного всасывания в пределах от прибл. 0,5 до 5,0 м²/г, более предпочтительно от прибл. 0,75 до 4,5 м²/г и наиболее предпочтительно от прибл. 1,0 до 4,0 м²/г. Было обнаружено, что гидрофильные пенопласты, имеющие такие значения удельной площади поверхности капиллярного всасывания, обладают особенно желательным балансом характеристик поглотительной способности, удержания жидкости и капиллярного подъема жидкости или распределения для водных жидкостей организма, таких как моча, что делает такие пенопласты особенно пригодными для использования в компоненте накопления/перераспределения жидкости.

В) Дополнительные или альтернативные структурные признаки
Два дополнительных структурных признака рассматриваемых здесь поглощающих пенопластов компонента накопления/перераспределения жидкости, которые взаимосвязаны с объемом пор и удельной площадью поверхности капиллярного всасывания и которые могут быть использованы в качестве дополнительных или альтернативных путей характеризования предпочтительных пенопластов компонента накопления/перераспределения жидкости в соответствии с настоящим изобретением, суть плотность пенопласта и средний размер или диаметр ячеек, составляющих пенопласт. Каждый из этих двух дополнительных или альтернативных структурных признаков описывается следующим образом.

1. Плотность пенопласта
Плотность рассматриваемых здесь пенопластовых материалов компонента накопления/перераспределения жидкости, подобно объему пор и удельной площади поверхности капиллярного всасывания, может влиять на целый ряд эксплуатационных и механических характеристик этих пенопластов. Эти параметры включают поглотительную способность по отношению к водным жидкостям организма, степень и скорость распределения жидкости в пенопласте и характеристики гибкости пенопласта и деформации пенопласта под влиянием сжатия. Важно также, что плотность рассматриваемых здесь пенопластовых поглощающих материалов компонента накопления/перераспределения жидкости может определять рентабельность впитывающих изделий в соответствии с настоящим изобретением.

Плотность пенопласта в граммах пенопластового материала на кубический сантиметр объема пенопласта в воздухе определяется в пересчете на сухое вещество. Таким образом, количество поглощенной водной жидкости, например той остаточной жидкости, которая может оставаться в пенопласте, например, после полимеризации эмульсии HIPE, промывки и/или гидрофилизации, не учитывается в расчете и выражении плотности пенопласта.

Плотность пенопласта, указываемая здесь, не включает, однако, остаточного твердого материала, такого как электролит, эмульгаторы, агенты гидрофилизации и т. п. в полимеризованной пене. Такой остаточный материал может, в действительности, вносить значительный вклад в массу пенопластового материала.

Для измерения плотности пенопласта годится любой подходящий гравиметрический метод, который обеспечивает определение массы твердого пеноматериала на единицу объема пенной структуры.

Например, гравиметрический метод Американского общества по испытанию материалов (А ТМ), более подробно описываемый ниже в разделе МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ, является одним из методов, который можно использовать для определения плотности. Для тех ситуаций, когда метод приготовления пенопластового образца (сушка, старение, предварительный прогиб и т.д.) мог бы повлиять на полученные результаты измерения плотности, можно также пользоваться альтернативными методами определения плотности. Такие альтернативные методы, например, могут включать гравиметрические измерения плотности с использованием испытательной жидкости, поглощенной пенопластовым материалом. Этот тип методов определения может быть пригоден для характеризования пенопластов с очень низкой плотностью, таких как рассматриваемые здесь пенопласты, у которых плотность в сухом состоянии приближается к обратной величине объема пор пенопласта (см. Chatterjee "Absorbency", Textile Science and Technology, vol. 7, 1985, p. 41). Так же, как с объемом пор и удельной площадью поверхности капиллярного всасывания, пределы для плотности пенопласта, указанные ниже, рассматриваются как "включающие", т.е. предполагается, что они охватывают значения плотности, которые могут быть определены любым разумным экспериментальным методом исследования.

Пенопластовые абсорбенты компонента накопления/перераспределения жидкости в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно должны иметь значения плотности, в пересчете на сухое вещество, в пределах от прибл. 0,01 до 0,05 г/см³, более предпочтительно от прибл. 0,014 до прибл. 0,05 г/см³ и наиболее предпочтительно от прибл. 0,02 до 0,04 г/см³, в то время, когда пенопластовый абсорбент встречает подлежащую поглощению водную жидкость. Плотность пенопластовых материалов компонента накопления/перераспределения может быть доведена до вышеуказанных пределов путем корректировки многих из параметров состава пенопласта и его технологии получения, приведенных выше, для корректировки объема пор. Плотность поглощающих пенопластовых структур компонента накопления/перераспределения не должна быть обязательно однородной по всей структуре. Некоторые участки или зоны пенопластовой структуры могут иметь относительно более высокую или относительно более низкую плотность, чем другие участки или зоны ее.

2) Размер ячейки
Другим дополнительным или альтернативным структурным признаком рассматриваемых здесь поглощающих пенопластов компонента накопления/перераспределения жидкости, который не является существенно установленным параметром, но который может быть полезен при характеризовании предпочтительных пенопластовых материалов компонента накопления/перераспределения согласно настоящему изобретению, является размер ячеек. Ячейки пенопласта, и особенно ячейки, которые образованы полимеризацией мономерсодержащий масляной фазы, которая окружает пузырьки относительно свободной от мономера водной фазы, часто имеют существенно сферическую форму. Размер или "диаметр" таких существенно сферических ячеек является таким образом еще одним обычно применяемым параметром для характеризования пенопластов в общем виде, а также для характеризования некоторых предпочтительных поглощающих пенопластов типа, используемого в настоящем изобретении. Так как ячейки в данном образце пенопласта не обязательно будут приблизительно одного и того же размера, часто указывается средний диаметр ячейки, т.е. средний диаметр ячейки.

Так же как для плотности пенопласта, удельной площади поверхности капиллярного всасывания и объема пор, размер ячеек является параметром пенопласта, который может также оказывать влияние на ряд важных механических и эксплуатационных признаков поглощающего пенопластового материала компонента накопления/перераспределения в соответствии с настоящим изобретением. Так как размер ячеек является фактором, вместе с удельной площадью поверхности капиллярного всасывания, объемом пор и гидрофильностью пенопласта, которые определяет капиллярность пенопласта, то размер ячеек является параметром пенопластовой структуры, который может прямо влиять как на поглотительную способность рассматриваемых здесь пенопластовых абсорбентов компонента накопления и перераспределения жидкости, так и на свойства этих пенопластовых абсорбентов по внутреннему транспорту жидкости. Размер ячеек может также влиять на механические свойства рассматриваемых здесь пенопластов компонента накопления и перераспределения, включая такие признаки, как гибкость и сопротивление прогибу при сжатии и восстановление первоначального состояния.

Существует ряд методов определения среднего размера ячеек в пенопластах. Эти методы включают методы ртутной порозиметрии, хорошо известные в науке и технике. Однако наиболее полезным методом определения размера ячеек в пенопластах является простое фотографическое измерение пенопластового образца. Фигура 1, например, представляет собой фотографию поверхности излома типичной поглощающей структуры на основе пенопласта HIPE, используемой в настоящем изобретении. На фотографию наложен масштаб, представляющий размер 10 микрон. Такой масштаб может быть использован для определения среднего размера ячеек путем анализа изображения. Анализ фотографий образцов пенопласта по изображению является на деле обычно применяемым аналитическим инструментом, который может быть использован для определения среднего размера ячеек пенных структур компонента накопления и перераспределения, рассматриваемых здесь. Такой метод описан более подробно в патенте США 4788225, выданном 29 ноября 1988 года на имя Эдвардса и др. Этот патент включен в настоящее описание в виде ссылки.

Как определено посредством прямого фотографического измерения, пенопласты, пригодные в качестве абсорбентов для водных жидкостей организма в компоненте накопления/перераспределения в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно имеют средний размер ячеек, колеблющийся от прибл. 5 до 100 микрон. Более предпочтительно размер ячеек находится в пределах от прибл. 10 до 90 микрон. Наиболее предпочтительный размер ячеек будет в пределах от прибл. 15 до 80 микрон.

На размер или диаметр ячеек в рассматриваемых здесь пенопластовых абсорбентах компонента накопления/перераспределения можно воздействовать и их регулировать, изменяя того же типа признаки состава и технологии получения пенопласта, которые влияют на удельную площадь поверхности капиллярного всасывания и располагаемый объем пор. Для предпочтительных пенопластов на базе HIPE эти включают главным образом такие факторы, которые определяют размер "пузырьков" водной фазы в HIPE-эмульсионном предшественнике рассматриваемых здесь пенопластовых структур. Так, размер ячеек можно варьировать, устанавливая соотношение вода-к-маслу в HIPE-эмульсии и подбирая тип и количество эмульгатора, используемого для образования HIPE-эмульсии. Размер ячеек может быть изменен простым сжатием пенных структур, после того как они получены.

Как указано выше, размеры ячеек в поглощающих пенопластах компонента накопления/перераспределения по настоящему изобретению в общем случае не будет однородными, так что приходится вычислять средний размер ячеек для любого данного образца пенопласта или зоны в образце пенопласта. Конечно, возможно использовать поглотительные пенопласты в компоненте накопления/перераспределения, имеющие дискретные, идентифицируемые зоны относительно большего или относительно меньшего среднего размера ячеек.

III) Механические признаки
Поглощающие пенопласты, имеющие подходящие полимерный состав и структурные признаки, описанные выше, обладают в общем механическими свойствами, например, сопротивлением прогибанию при сжатии, гибкости, восстановлением первоначальной формы после прогибания при сжатии, целостностью, мягкостью и т. д., которые делают такие пенопласты пригодными для использования в компоненте накопления/перераспределения жидкости впитывающих изделий, таких как одноразовые пеленки. В пределах вышеуказанных структурных ограничений, однако, возможно выбрать некоторые комбинации параметров и/или некоторые методы и условия приготовления пенопласта, которые позволят получить пенопластовые абсорбенты компонентов накопления/перераспределения, которые проявят особенно желательные механические свойства. Специфические, в какой-то мере взаимозависимые механические свойства, которые идентифицированы как вносящие вклад в реализацию поглощающих пенопластов, особенно подходящих для использования во впитывающих изделиях для оказания помощи при недержании, могут быть суммированы следующим образом.

А) Сопротивление прогибанию при сжатии
Наиболее важным механическим свойством пенопластов, используемых в компоненте накопления и перераспределения жидкости (или в качестве такового) является прочность пенопластового абсорбента, определяемая его сопротивлением прогибанию при сжатии. Сопротивление прогибанию при сжатии, оказываемое пенопластовыми абсорбентами компонента накопления/перераспределения, рассматриваемыми здесь, является функцией модуля упругости полимера и размеров "распорок", которые образуют полимерную сетку пенопласта. Модуль упругости распорок в свою очередь определяется а) полимерным составом распорок и б) степенью, до которой могут быть пластифицированы распорки остаточным материалом, например эмульгаторами, водной фазой синтеза и добавляемыми впоследствие гидрофилизирующими агентами, оставшимися в пенопластовой структуре после процесса получения ее.

Чтобы быть пригодными в качестве поглощающих структур во впитывающих изделиях, например пеленках, поглощающие пенопласты компонента накопления/перераспределения должны быть достаточно устойчивы к деформации или сжатию силами, которые возникают, когда такие поглощающие материалы вовлечены в поглощение и удержание жидкостей. Пенопласты, которые не обладают достаточной прочностью в смысле сопротивления прогибанию при сжатии, могут быть способны принимать и хранить приемлемые количества жидкости организма в компоненте накопления/перераспределения в условиях отсутствия нагрузки, но они будут слишком легко отдавать такую жидкость под напряжением сжатия, вызванным движением и деятельностью носителя впитывающих изделий, содержащих пенопласты в компоненте накопления/перераспределения.

Сопротивление прогибанию при сжатии, оказываемое пенопластовыми абсорбентами, используемыми в компоненте накопления/перераспределения согласно настоящему изобретению, может быть оценена количественно путем определения величины деформации, возникающей в образце насыщенного пенопластового материала, поддерживаемого под определенным сжимающим давлением в течение известного периода времени. Для целей настоящего изобретения такие измерения могут проводиться в пенопластовом образце стандартного размера (цилиндры толщиной 0,8 см и площадью кругового поперечного сечения 6,5 см²). Такие образцы насыщают синтетической мочой, имеющей поверхностное натяжение 65±5 дин/см, и затем подвергают сжимающему давлению 5,1 кПа в течение 15 минут при температуре 37^oC. Величина деформации, возникающая при таком испытании, сообщается как процент, который составляет толщина сжатого образца от толщины первоначального образца. Метод проведения такого рода конкретного испытания для количественного определения сопротивления прогибанию при сжатии более подробно описывается ниже в разделе МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ.

Поглощающими пенопластами компонента накопления/перераспределения являются материалы, которые обладают таким сопротивлением прогибанию при сжатии, что сжимающее давление 5,1 кПа производит деформацию в пределах от прибл. 5% до 95% сжатия пенопластовой структуры, когда она насыщена до ее свободной поглотительной способности синтетической мочой, имеющей поверхностное натяжение 65±5 дин/см. Предпочтительно, чтобы деформация, производимая при таких условиях, была бы в пределах от прибл. 5% до 75%, наиболее предпочтительно в пределах от прибл. 5% до 50%. Для предпочтительных HIPE-пенопластов компонента накопления/перераспределения согласно настоящему изобретению сопротивление прогибанию при сжатии может быть доведено до значений деформации в вышеуказанных пределах путем соответствующего подбора типов мономера, сомономера и сшивателя и концентраций в сочетании с подбором подходящих условий и методов образования и полимеризации эмульсии. Таким образом, такие предпочтительные пенопласты могут быть образованы из материалов с модулем упругости, достаточно большим, чтобы обеспечить необходимое сопротивление прогибанию при сжатии, даже если такие пенопласты имеют низкую плотность и очень тонкие распорки, создающие большую удельную площадь поверхности.

Б) Гибкость
Поглощающие пенопласты компонента накопления/перераспределения согласно настоящему изобретению должны быть достаточно гибкими с тем, чтобы они могли быть использованы во впитывающих изделиях, соответствующих по форме телу носителя. Характеризование рассматриваемых здесь поглощающих пенопластов компонента накопления/перераспределения жидкости как "гибкие" означает, следовательно, что эти пенопласты могут быть деформированы или изогнуты до степени, необходимой для использования таких впитывающих изделий, без значительного урона для их целостности или без значительной потери их впитывающих свойств.

Предпочтительные поглощающие пенопласты компонента накопления/перераспределения должны также быть достаточно гибкими, чтобы противостоять сжимающим или деформирующим силам, которым подвергаются во время своего получения, обработки, упаковки, отгрузки и хранения впитывающие изделия, содержащие такие пенопластовые материалы. Одноразовые пеленки, например, как правило, упаковываются и продаются в сложенном виде, при котором сердцевина пеленки сложена как в продольном, так и в поперечном направлениях. Одноразовые пеленки также, как правило, продаются в форме стопок сложенных пеленок, каковые стопки ограничиваются и сжимаются окружающей их упаковкой. В соответствии с этим сжимающие и деформирующие силы, которым могут подвергаться рассматриваемые здесь пенопластовые абсорбенты компонента накопления/перераспределения во время обработки и реализации на рынке, могут быть даже больше, чем силы, прилагаемые к пенопластовым материалам во время их использования.

Учитывая характер обращения с ними, которое рассматриваемым здесь поглощающим пенопластам компонента накопления/перераспределения приходится выдерживать, предпочтительные поглощающие пенопластовые материалы компонента накопления/перераспределения согласно настоящему изобретению обычно имеют характеристики по гибкости, которые могут быть определены количественно с помощью их способности противостоять изгибанию без значительного повреждения их структурной целостности. Ниже в разделе МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ описан метод определения гибкости рассматриваемых здесь поглощающих пенопластов компонента накопления/перераспределения, заключающийся в том, что определяют, может ли пенопластовый образец данного установленного размера быть изогнут вокруг цилиндрической оправки с установленной скоростью и сколько раз без разрушения. К предпочтительным пенопластам компонента накопления/порераспределения согласно настоящему изобретению относятся такие материалы, которые достаточно гибки, чтобы в месте их применения в качестве поглотителя для жидкостей организма насыщенный пенопластовый материал при 37^oC мог бы быть подвергнут такому изгибательному испытанию без разрушения (т.е. показал бы прочность на изгиб по меньшей мере один цикл). Предпочтительнее, чтобы предпочтительные пенопласты могли бы быть изогнуты по меньшей мере 2 раза и еще более предпочтительно по меньшей мере 5 раз без разрушения, когда они подвергаются такой испытательной процедуре.

В) Предпочтительные или дополнительные механические свойства
В дополнение к их характеристикам по сопротивлению прогибанию при сжатии и гибкости предпочтительные пенопластовые абсорбенты, используемые в качестве накопления/перераспределения жидкости, также должны обладать некоторыми дополнительными типами механических свойств. Эти предпочтительные механические свойства включают желательное восстановление первоначальной формы после деформации сжатия (т.е. эластичность), целостность пенопласта и мягкость на ощупь. Каждая из этих предпочтительных механических свойств описывается более подробно следующим образом.

1) Восстановление первоначальной формы после деформации сжатия
Восстановление первоначальной формы после деформации сжатия относится к тенденции или склонности куска пенопластового материала возвращаться к его первоначальным размерам после деформации или сжатия, обусловленных силами, действующими на него во время изготовления, хранения или использования. Для целей настоящего изобретения восстановление первоначальной формы после деформации сжатия рассматриваемых здесь предпочтительных пенопластовых абсорбентов компонента накопления/перераспределения должно было бы определяться на пенопластах, имеющих плотность, соответствующую ее плотности по месту использования, и часто при таких условиях, когда пенопласт будет содержать поглощенную жидкость организма. В соответствии с этим восстановление первоначальной формы после деформации сжатия может быть измерено на пенопластах, которые либо сухие, либо насыщены синтетической мочой.

Подходящий метод определения восстановления первоначальной формы после деформации сжатия излагается ниже в разделе МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ. Такой метод в общем включает сжатие и отпуск образца пенопласта стандартного размера, который является либо сухим, либо насыщен до его свободной поглотительной способности синтетической мочой. Образцы поддерживаются при 50%-ном сжатии в течение установленного периода времени и затем освобождаются от сжимающей нагрузки. Степень, до которой образец восстанавливает свою толщину в течение одноминутного периода после снятия с сжимающей нагрузки, принимается за меру его способности восстанавливать свою первоначальную форму после деформации сжатия (эластичность).

Предпочтительные поглощающие пенопласты, пригодные для применения в компоненте накопления/перераспределения жидкости, будут в общем показывать восстановление не менее 85% первоначальной толщины, когда они сухие, и/или не менее 75% первоначальной толщины, когда они мокрые, спустя одну минуту. Более предпочтительно, чтобы такие предпочтительные пенопластовые материалы компонента накопления/перераспределения имели бы процент восстановления первоначальной формы не менее 90% в сухом виде и/или 80% в мокром виде.

2) Целостность и мягкость пенопласта
Хотя это не является абсолютно существенным для реализации работоспособных или пригодных поглощающих структур, предпочтительно, чтобы пенопластовые абсорбенты компонента накопления/перераспределения согласно настоящему изобретению обладали бы дополнительными механическими атрибутами структурной целостности при использовании и мягкости (отсутствие раздражения). Например, пенопластовые материалы компонента накопления/перераспределения, предназначенные для применения в таких впитывающих изделиях, как детские пеленки, будут часто подвергаться действию как динамических, так и статических сил, которые возникают, когда носитель ходит, бегает, ползает или прыгает. Такие силы имеют тенденцию не только сжимать пенопластовые абсорбенты компонента накопления/перераспределения и выталкивать из них жидкость, но также такие силы могут иметь тенденцию разрывать или раздирать или как-либо иначе фрагментировать пенопластовую структуру. Очевидно, было бы выгодно, если бы пенопластовые структуры, предназначенные для использования таким образом, имели бы достаточную структурную целостность для минимизации случаев разрыва или фрагментации пенопласта во время использования.

Пенопластовые элементы компонента накопления/перераспределения согласно настоящему изобретению могут также использоваться во впитывающих изделиях в конфигурациях, когда даже поверхность пенопластового материала компонента накопления/перераспределения может оказываться в непосредственной близости от кожи носителя. В соответствии с этим, было бы весьма желательно, если бы поверхность рассматриваемых здесь пенопластовых абсорбентов компонента накопления/перераспределения была приемлемо мягкой и нераздражающей на ощупь.

IV) Предпочтительные поглощающие HIPE-пенопласты для использования в компоненте накопления/перераспределения
Как указано выше, особенно предпочтительные пенопластовые материалы компонента накопления/перераспределения, которым могут быть сообщены при их изготовлении требуемые характеристики по перемещению жидкости и предпочтительные структурно-механические свойства, описанные выше, - это те продукты, которые получаются в результате полимеризации определенных эмульсий типа вода-в-масле, имеющих относительно высокое соотношение водной фазы к масляной фазе. Эмульсии этого типа, которые имеют такие высокие соотношения относительно водной фазы к масляной фазе известны из уровня техники как эмульсии с высоким содержанием внутренней фазы ("HIPEs" или "HIPE" emulsions = high internal phase emulsions). Предпочтительные пенопластовые материалы компонента накопления/перераспределения, получающиеся в результате полимеризации таких эмульсий, ниже обозначаются как "HIPE-пенопласты".

Относительные количества водной и масляной фаз, используемых для образования HIPE-эмульсий - предшественников пенопластов, имеют важное значение, наряду с многими другими параметрами, для определения структурных, механических и эксплуатационных свойств получающихся в результате предпочтительных пенопластов для компонента накопления/перераспределения. В частности, отношение воды к маслу в пенообразующей эмульсии может влиять на плотность пенопласта, размер ячеек, удельную площадь поверхности пенопласта и размеры распорок, которые образуют пенопласт. Эмульсии, используемые для приготовления предпочтительных HIPE-пенопластовых материалов для компонента накопления/перераспределения жидкости, будут в общем иметь соотношение водной фазы к масляной фазе в пределах от прибл. 12:1 до 100:1, более предпочтительно от прибл. 20:1 до 70:1 и наиболее предпочтительно от прибл. 25:1 до 50:1.

Сплошная масляная фаза эмульсий, используемых для получения рассматриваемых здесь предпочтительных HIPE-пенопластов компонента накопления/перераспределения жидкостей, содержит мономеры, которые подлежат полимеризации для образования твердой пенистой структуры. Такие мономеры включают компоненты, главный мономер, сомономер и сшивающий агент. Выбор конкретных типов и количеств монофункционального мономера (мономеров) и сомономера (сомономеров) полифункционального сшивающего агента (агентов) может быть важным для реализации поглощающих HIPE-пенопластовых материалов, имеющих желательную комбинацию структурных, механических свойств и свойств перемещения жидкости, которые делают такие материалы пригодными для использования в компоненте накопления/перераспределения жидкости.

Главный монофункциональный мономерный компонент, используемый в масляной фазе предпочтительных HIPE-эмульсий - предшественников пенопластов, содержит один или более чем один мономер, имеющих тенденцию сообщить стекловидные свойства получающейся в результате пенопластовой структуры. Такие мономеры далее по тексту обозначаются как "стекловидные" (glassy) и для целей настоящего изобретения определяются как мономорные материалы, которые позволяют получить высокомолекулярные (молекулярный вес более 6000) гомополимеры, имеющие температуру стеклования Tg выше прибл. 40^oC. Предпочтительным типом монофукционального стекловидного мономера является мономер на стирольной основе, причем сам стирол является наиболее предпочтительным мономером этого вида. Замещенный, например монозамещенный, стирол, такой как п-метилстирол, также может быть применен. Монофункциональный стекловидный мономерный компонент составляет нормально от прибл. 3% до 41%, более предпочтительно от прибл. 7% до 40% по весу от масляной фазы, используемой для образования подлежащей полимеризации HIPE-эмульсии.

Монофункциональный сомономерный компонент, который также присутствует в масляной фазе HIPE-эмульсии вместе со стекловидным главным мономерным материалом, содержит один или более чем один сомономер, которые имеют тенденцию сообщать каучукоподобные свойства эвентуально получающейся пенопластовой структуре. Такие сомономеры обозначаются ниже по тексту как "каучуковые" сомономеры и для целей настоящего изобретения определяются как мономерные материалы, которые позволяют получить высокомолекулярные (молекулярный вес более чем 10000) гомополимеры, имеющие температуру стеклования, Tg, прибл. 40^oC или ниже. Монофункциональные каучуковые сомономеры этого типа включают, например, алкилакрилаты, алкилметакрилаты, аллилакрилаты, бутадиен, замещенные бутадиены, винилиденгалоиды и комбинации таких сомономеров и типов сомономоров. Из всех этих видов наиболее предпочтительны бутилакрилат и 2-этилгексилакрилат. Монофункциональный каучуковый сомономерный компонент будет в общем составлять от прибл. 27% до 73%, более предпочтительно от прибл. 27% до 66% по весу масляной фазы.

В HIPE-эмульсиях, используемых для образования рассматриваемых здесь предпочтительных поглощающих пенопластов компонента накопления/перераспределения жидкости, как монофункциональный стекловидный главный мономер (мономеры), так и монофункциональный каучуковый сомономер (сомономеры) должны присутствовать в масляной фазе в вышеприведенных пределах. Кроме того, молярное отношение монофункционального стекловидного мономерного компонента к монофункциональному каучуковому компоненту будет в общем составлять от прибл. 1:25 до 1,5:1, предпочтительнее от прибл. 1:9 до 1,5:1.

Так как полимерные цепи, образованные стекловидным мономером (мономерами) и каучуковым сомономером (сомономерами), должны быть сшиты поперечными связями, масляная фаза эмульсий, используемых для образования рассматриваемых здесь предпочтительных HIPE-пенопластов компонента накопления/перераспределения, должна также содержать полифункциональный сшивающий агент. Как в случае с монофункциональными мономерами и сомономерами, выбор конкретного типа и количества сшивающего агента очень важен для эвентуальной реализации предпочтительных пенопластов, имеющих заданное сочетание структурных, механических и жидкостьпоглотительных свойств.

В зависимости от типа и количеств применяемых монофункциональных мономеров и сомономеров и в зависимости, далее, от заданных характеристик эвентуально реализуемых предпочтительных пенопластов компонента накопления/перераспределения, полифункциональный сшивающий агент как компонент для использования в предпочтительной HIPE-эмульсии, являющейся предшественником пенопласта, может быть выбран из широкого разнообразия полифункциональных, предпочтительно дифункциональных, мономеров. Так, сшивающий агент может быть дивинилароматическим материалом, таким как дивинилбензол, дивинилтолуол или диаллилфталат. Альтернативно годятся также дивинилалифатические сшиватели, такие как любой из диакрилкислотных эфиров полиолов. Для получения наиболее приемлемого пенопласта из предпочтительных HIPE-эмульсий подходящим сшивателем оказался дивинилбензол.

Сшивающий агент, все равно какого типа, применяется в общем в масляной фазе рассматриваемых здесь предпочтительных пенообразующих эмульсий в количестве от прибл. 8% до 40%, предпочтительнее от прибл. 10% до 25% по весу. Количества сшивающего агента (агентов) в пределах этих границ, как правило, обеспечивают молярную концентрацию сшивающего агента от прибл. 5 мольных процентов до прибл. 60 мольных процентов, считая на общее количество мономеров, присутствующие в масляной фазе.

Основная часть масляной фазы рассматриваемых здесь предпочтительных HIPE-эмульсий содержит вышеупомянутые мономеры, сомономеры и сшивающие агенты, образующие предпочтительные пенопластовые абсорбенты компонента накопления/перераспределения жидкости. Существенно поэтому, чтобы эти мономеры, сомономеры и сшивающие агенты были бы в основном водонерастворимы, то есть, чтобы они были бы растворимы в первую очередь в масляной фазе и не растворялись в водной фазе. Применение таких в основном водонерастворимых мономерных материалов обеспечивает реализацию предпочтительных HIPE-эмульсий подходящих характеристик и стабильности.

Конечно, предпочтительно, чтобы мономеры, сомономеры и сшивающие агенты, применяемые для образования предпочтительных пенопластовых материалов для рассматриваемого здесь компонента накопления/перераспределения, были такого типа, чтобы образующийся пенопласт был бы существенно нетоксичен и обладал достаточной химической стойкостью. Так, указанные мономеры, сомономеры и сшивающие агенты должны предпочтительно иметь малую токсичность или не иметь ее вовсе в очень низких остаточных концентрациях, которые могут встречаться во время послеполимеризационной обработки пенопласта и/или во время его использования.

Другой существенный компонент масляной фазы HIPE-эмульсий, используемых для образования предпочтительных пенопластов компонента накопления/перераспределения жидкости в соответствии с настоящим изобретением, содержит эмульгатор, который позволяет получить устойчивую HIPE-эмульсию. Такими эмульгаторами являются те, которые растворимы в масляной фазе, применяемой для образования эмульсии. Применяемые эмульгаторы могут быть неионогенными, катионогенными, ионогенными или амфотерными при условии, что эмульгатор или комбинация эмульгаторов образует устойчивую эмульсию. Предпочтительные типы эмульгаторов, которые могут быть использованы для образования эмульгаторного компонента, имеющего подходящие характеристики, включают сорбитановые жирнокислотные эфиры, полиглицериновые жирнокислотные эфиры, полиоксиэтиленовые (ПОЭ) жирные кислоты и эфиры. Особенно предпочтительны сорбитановые жирнокислотные эфиры, такие как сорбитанмонолаурат (SPAN^® 20), сорбитанмонолаурат (SPAN^® 80) и сорбитантриолеат (SPAN^® 85). Одна такая особенно предпочтительная комбинация эмульгаторов включает комбинацию сорбитанмоноолеата и сорбитантриолеата в весовом соотношении, большем чем или равном прибл. 3,1, более предпочтительно прибл. 4:1. Другие работоспособные эмульгаторы включают TRIODAN^® 20, представляющий собой коммерчески доступный полиглицериновый эфир, продаваемый фирмой Гринстед, и EMSORB 2502, представляющий собой сорбитансесквиолеат, продаваемый фирмой Хенкель.

Эмульгаторный компонент обычно составляет от прибл. 2% до 33% по весу масляной фазы, используемой для образования HIPE-эмульсий, которые в свою очередь используются для получения рассматриваемых здесь предпочтительных пенопластов компонента накопления/перераспределения. Более предпочтительно, чтобы эмульгаторный компонент составляет от прибл. 4% до 25% по весу масляной фазы.

В дополнение к мономерному и эмульгаторному компонентам, описанным выше, масляная фаза, используемая для образования рассматриваемых здесь полимеризуемых HIPE-эмульсий, может также содержать дополнительные компоненты по выбору. Один из таких выбираемых по желанию компонентов масляной фазы может быть маслорастворимым инициатором полимеризации общего типа, описываемого ниже. Другим возможным компонентом масляной фазы, выбираемым по желанию, может быть существенно водонерастворимый растворитель для мономерного и эмульгаторного компонентов масляной фазы. Растворитель этого типа, конечно, не должен быть в состоянии растворять соответствующие полимеризованные мономеры, образовавшиеся в процессе полимеризации. Использование такого растворителя не является предпочтительным, но если такой растворитель применяется, он обычно содержится в количестве не более прибл. 10% по весу от масляной фазы.

Как указано выше, масляная фаза HIPE, описанная выше, является сплошной фазой в эмульсиях, полимеризуемых для реализации предпочтительных пенопластов компонента накопления/перераспределения в соответствии с настоящим изобретением. Дисперсная внутренняя фаза полимеризуемых HIPE-эмульсий представляет собой водную фазу, которая в общем может быть водным раствором, содержащим один или более растворенных компонентов. Одним существенным растворенным компонентом водной фазы является водорастворимый электролит. Растворенный электролит в водной фазе HIPE-эмульсий служит для того, чтобы свести к минимуму склонность мономеров и сшивателей, которые преимущественно маслорастворимы, растворяться также и в водной фазе. Это, в свою очередь, может свести к минимуму степень, до которой во время полимеризации эмульсии полимерный материал заполняет окна ячеек на поверхностях раздела масло/вода, образованных пузырьками водной фазы. Таким образом, присутствие электролита и получающаяся ионная сила водной фазы могут определять, будут ли и до какой степени полученные предпочтительные пенопласты компонента накопления/перераспределения пенопластами с открытыми порами.

Может быть использован любой электролит, который выделяет ионы, сообщающие ионную силу водной фазе. Предпочтительными электролитами являются одно-, двух- и трехвалентные неорганические соли, такие как водорастворимые галогениды, например хлориды, нитриты и сульфаты щелочных металлов и щелочноземельных металлов. Примеры включают хлорид натрия, хлорид кальция, сульфат натрия и сульфат магния. Хлорид кальция наиболее предпочтителен для использования в этих предпочтительных вариантах настоящего изобретения.

В общем случае электролит применяется в водной фазе HIPE-эмульсий, являющихся предшественниками для рассматриваемых здесь предпочтительных пенопластов компонента накопления/перераспределения жидкости, в концентрации, находящейся в пределах от прибл. 0,2% до прибл. 40% по весу от водной фазы. Более предпочтительно, чтобы электролит составлял от прибл. 0,5% до 20% по весу от водной фазы.

HIPE-эмульсии, используемые для получения предпочтительных пенопластов компонента накопления/перераспределения жидкости, обычно содержат также инициатор полимеризации. Такой инициаторный компонент, как правило, добавляется к водной фазе HIPE-эмульсий и может быть любым обычным водорастворимым свободнорадикальным инициатором. Материалы этого типа включают перкислородные соединения, такие как персульфаты натрия, калия и аммония, пероксид каприлила, пероксид бензоила, перокcид водорода, пероксиды кумола, третичный бутил-диперфталат, третичный бутил-пербензоат, перацетат натрия, перкарбонат натрия и тому подобное. Обычные инициаторные редокс-системы также могут быть использованы. Такие системы образуются путем комбинирования вышеприведенных перкислородных соединений с восстановительными агентами, такими как бисульфат натрия, L-аскорбиновая кислота или соли двухвалентного железа.

Инициаторный материал может составлять до прибл. 5 мольных процентов, считая на общее число молей полимеризуемых мономеров, присутствующих в масляной фазе. Более предпочтительно, чтобы инициатор составлял от прибл. 0,001 до 0,5 мольных процентов, считая на общее число молей полимеризуемых мономеров, присутствующих в масляной фазе. Когда он используется в водной фазе, концентрации такого инициатора могут быть реализованы путем добавления инициатора в водной фазе в количестве от прибл. 0,02% до 0,4% более предпочтительно от прибл. 0,1% до 0,2% по весу от водной фазы.

Масляную и водную фазы, описанные выше, объединяют способом, более подробно описываемым ниже, при перемешивании для образования эмульсии в форме стабильной пены. HIPE-пена затем подвергается полимеризации в условиях, которые достаточны и подходящи для осуществления полимеризации мономеров в масляной фазе и образования таким образом твердой ячеистой пенной структуры.

Химическая природа, состав и морфология полимерного материала, образующего рассматриваемые здесь предпочтительные пенопластовые структуры компонента накопления/перераспределения жидкости, определяются как типом, так и концентрацией мономеров, сомономеров и сшивателей, используемых в HIPE-эмульсии, и условиями полимеризации эмульсии. Такой полимерный материал не набухает в водных жидкостях, в которых сам материал значительно не пластифицируется или не поглощает водные жидкости, с которыми он контактирует. Однако, какими бы ни были конкретный мономерный состав, молекулярный вес или морфология полимерного материала, получающийся предпочтительный полимерный материал будет в общем вязкоэластичным по характеру. Так, полимер рассматриваемых здесь предпочтительных пенных структур компонента накопления/перераспределения жидкости будет обладать как вязкими, т.е. жидкотекучими, свойствами, так и эластичными, т.е. упругими свойствами. Важно, чтобы полимерный материал, который образует ячеистую пенную структуру, имел физические, реологические и морфологические свойства, которые в условиях применения сообщают достаточную гибкость, сопротивление прогибу при сжатии и размероустойчивость поглощающему пенопластовому материалу.

Сшитый полимерный материал, который образует рассматриваемые здесь предпочтительные пенопластовые поглощающие структуры компонента накопления/перераспределения, предпочтительно существенно свободен от полярных функциональных групп на его полимерной структуре. Так, сразу же после стадии полимеризации, полимер, образующий поверхности пенной структуры таких предпочтительных поглощающих пенопластов, будет относительно гидрофобен по своему характеру. В соответствии с этим предпочтительные свежеполимеризованные пены могут потребовать дальнейшей обработки, чтобы сделать поверхности пенопластовной структуры относительно более гидрофильными, так чтобы такие пенопласты могли быть использованы в качестве абсорбентов для водных жидкостей организма в компоненте накопления/перераспределения рассматриваемых здесь изделий. Гидрофилизация поверхностей пенопластов, если она необходима, в общем может быть осуществлена путем обработки HIPE-пенопластовых структур, заключающийся в том, что полимеризацию проводят с гидрофилизирующим агентом способом, более полно описываемым ниже.

Гидрофилизирующие агенты - это любые материалы, которые усиливают смачиваемость водой полимерных поверхностей, с которыми они приводятся в соприкосновение и на которых они осаждаются. Гидрофилизирующие агенты хорошо известны из уровня техники. Такие известные агенты обычно включают поверхностно-активные материалы анионогенного, катионогенного или неионогенного типа. Гидрофилизирующие агенты как правило применяются в жидкой форме, обычно растворенные в воде, для образования водного гидрофилизирующего раствора, который наносится на поверхности HIPE-пенопласта. В этом способе гидрофилизирующие агенты могут быть адсорбированы на полимерных поверхностях предпочтительных HIPE-пенопластовых структур в количествах, подходящих для того, чтобы сделать такие поверхности существенно гидрофильными, но без изменения желательных характеристик пенопласта по гибкости и сопротивлению прогибу при сжатии. В предпочтительных пенопластах, обработанных гидрофилизирующими агентами, гидрофилизирующий агент внедряется в пенопластовую структуру так, что остаточные количества агента, остающиеся в пенопластовой структуре, составляют не менее прибл. 0,05% по весу, предпочтительные от прибл. 0,1% до 10% по весу от пенопласта.

Один тип подходящего гидрофилизирующего агента содержит мягкие относительно нераздражающие поверхностно-активные вещества, наносимые на пенопластовую структуру в количествах, достаточных для обеспечения количества остаточного поверхностно-активного вещества в пенопласте в пределах от прибл. 0,5% до 5,0% по весу, предпочтительнее от прибл. 1% до 3% по весу, считая на вес пенопласта. Такие поверхностно-активные вещества могут включать, например, алкилсульфаты и алкилэтоксилированные сульфаты типа, используемого в имеющихся на рынке посудомоечных жидкостях, таких как Джой Ликуид Детерджент. Водные растворы таких поверхностно-активных веществ обычно используются для промывки HIPE-пенопластовых структур либо после удаления остаточного материала водной фазы, остающегося после операции полимеризации пены, или, более предпочтительно, как часть промывочной обработки, которая служит для удаления этого остаточного материала водной фазы.

Еще один предпочтительный тип гидрофилизирующего агента содержит гидратируемые и предпочтительно гигроскопические или расплывающиеся на воздухе, водорастворимые неорганические соли. Такие материалы включают, например, токсикологически приемлемые соли кальция и магния. Материалы этого типа и их использование в сочетании с водонерастворимыми поверхностно-активными веществами в качестве гидрофилизирующих агентов описаны более подробно в патентной заявке США на имя Томаса А. ДеМарэ N 743951^* (Дело Проктер энд Гэмбл N 4454) (см. ссылку в конце текста), поданной одновременно с настоящей заявкой и включенной в последнюю как ссылка. Предпочтительные соли этого типа включают галогениды кальция и магния, такие как хлорид кальция, который, как отмечается ниже, может также быть использован в качестве электролита в водной фазе HIPE-эмульсий, служащих для приготовления предпочтительных поглощающих пенопластов компонента накопления/перераспределения. Гидрофилизирующие агенты в форме гидратируемых неорганических солей могут быть легко внедрены в рассматриваемые здесь поглощающие пенопласты компонента накопления/перераспределения жидкости путем обработки пенопластов водными растворами таких солей. Как и в случае поверхностно-активных веществ, используемых в качестве гидрофилизирующих агентов, растворы гидратируемых неорганических солей могут быть в общем использованы для обработки и гидрофилизации гидрофобных пенопластов после окончания процесса (или его части) удаления остаточной водной фазы из свежеполимеризованных пенопластов. Контакт пенопластов с такими растворами предпочтительно используется для равномерного осаждения гидратируемых неорганических солей, таких как хлорид кальция, в остаточных количествах, которые колеблются от прибл. 0,1% до 7% по весу от пенопласта.

Гидрофилизирующая обработка тех из предпочтительных пенных структур компонента накопления/перераспределения жидкости, которые являются относительно гидрофобными в полимеризованном состоянии, обычно продорится до степени, которая необходима и достаточна, чтобы сообщить подходящую гидрофильность предпочтительным HIPE-пенопластам компонента накопления/перераспределения согласно настоящему изобретению. Некоторые пенопласты предпочтительного HIPE-эмульсионного типа, однако, могут быть достаточно гидрофильными при их получении и таким образом не нуждаются в дополнительной обработке гидрофилизирующими агентами. В частности, к таким предпочтительным HIPE-пенопластам относятся те, в которых используются сорбитановые жирнокислотные эфиры в качестве эмульгаторов, добавляемых в масляную фазу, и хлорид кальция в качестве электролита в водной фазе предшественников HIPE-эмульсионных пенопластов. В этом случае, остаточная водно-фазная жидкость, удерживаемая внутри пенопласта после полимеризации, может содержать или осаждать достаточные количества хлорида кальция, чтобы сделать содержащие остаточный эмульгатор внутренние поверхности пенопласта достаточно гидрофильным, даже после того как пенопласты, полученные полимеризацией эмульсии, обезвожены.

V) Методы получения поглощающих пенопластов
Поглощающие пенопластовые материалы, используемые в компоненте накопления/перераспределения рассматриваемых здесь впитывающих изделий, могут быть получены с использованием подходящих стадий процесса полимеризации и послеполемиризационной обработки и с использованием любой подходящей комбинации мономерных материалов, при условии, что будут получаться гидрофильные пенопласты, имеющие вышеописанные существенные и, если желательно, предпочтительные характеристики по перемещению жидкости и структурные и механические свойства. Как указано, предпочтительный метод реализации пенопластов, имеющих требуемые свойства перемещения жидкости и желательные структурные и механические характеристики, предусматривает полимеризацию HIPE-эмульсий. Ниже будет описано получение поглощающих пенопластов компонента наполнения/перераспределения с использованием этого предпочтительного метода с целью проиллюстрировать, как могут быть изготовлены пенопласты рассматриваемого здесь типа.

Предпочтительный метод получения пенопластов включает стадии:
А) образования устойчивой эмульсии с высоким содержанием внутренней фазы (HIPE);
Б) последующей полимеризации этой устойчивой эмульсии в условиях, подходящих для образования твердой пенопластовой структуры;
В) промывки и, если нужно, гидрофилизации твердой пенопластовой структуры обработкой структуры водой и/или гидрофилизирующими агентами в жидкой форме для удаления первоначальной остаточной водной фазы из пенопластовой структуры и для осаждения любого требуемого гидрофилизирующего агента;
Г) последующего обезвоживания этой пенопластовой структуры до степени, необходимой, чтобы сделать пенопластовый материал пригодным в качестве абсорбента для водных жидкостей организма, применяемого в компоненте накопления. Каждая из этих основных стадий процесса описывается более подробно следующим образом.

А) Образование HIPE-эмульсии
HIPE-эмульсионный предшественник рассматриваемых здесь предпочтительных пенопластовых поглощающих материалов может быть образован путем объединения масляной фазы, описанной выше, с водной фазой, также описанной выше. Весовое соотношение водной фазы к масляной фазе находится, и такое объединение производится в пределах от прибл. 12: 1 до 100:1, более предпочтительно от прибл. 20:1 до 70:1.

Масляная фаза, используемая для образования рассматриваемых здесь HIPE-эмульсий, содержит указанные выше существенные компоненты, такие как остаточные мономеры, сомономеры, сшивающие агенты и эмульгаторы. Масляная фаза также содержит необязательные компоненты, такие как растворители и инициаторы полимеризации. Водная фаза, используемая для образования рассматриваемых здесь HIPE-эмульсий, содержит вышеуказанный электролит в качестве существенного компонента и может также содержать необязательные компоненты, такие как водорастворимые эмульгаторы и/или инициаторы полимеризации.

HIPE-эмульсия может быть образована из объединенных масляной и водной фаз путем подвергания этих объединенных фаз сдвигающему перемешиванию. Сдвигающее перемешивание обычно применяется до такой степени и в течение такого периода времени, который необходим для образования устойчивой эмульсии из объединенных масляной и водной фаз. Такой способ может проводиться кик периодически, так и непрерывно, и он обычно проводится в условиях, подходящих для образования эмульсии, в которой капельки масляной фазы распределены до такой степени, что полимеризованная пена, которая образуется из эмульсии, будет иметь требуемые объем пор и другие структурные характеристики. Эмульгирование объединенных масляной и водной фаз часто сопровождается применением устройств смещения и перемешивания, таких как штыревая мешалка.

Один предпочтительный метод образования HIPE-эмульсий, который может быть применен здесь, включает непрерывный процесс объединения и эмульгирования требуемых масляной и водной фаз. В таком процессе образуется и поступает со скоростью течения в пределах от прибл. 0,08 до 1,5 мл/с, жидкий поток, содержащий вышеописанную масляную фазу. Одновременно также образуется и поступает со скоростью течения в пределах от прибл. 4 до 50 мл/с, жидкий поток, содержащий вышеописанную водную фазу. При скоростях течения в вышеуказанных пределах эти два потока затем объединяются в подходящей для этого камере или зоне смещения таким образом, что достигаются и поддерживаются требуемые отношения водной фазы к масляной фазе, установленные выше. В камере или зоне смещения объединенные потоки обычно подвергаются сдвигающему перемешиванию, обеспечиваемому, например, штыревой мешалкой подходящих конфигурации и размеров. Сдвиг обычно применяется до величины от прибл. 1000 до 4000 с^-1. Времена пребывания в камере смещения колеблются от прибл. 5 до 30 с. Однажды образовавшаяся устойчивая HIPE-эмульсия в жидкой фирме может быть отобрана из камеры или зоны смещения со скоростью течения от прибл. 4 до 52 мл/с.

Этот предпочтительный метод образования пригодных HIPE-эмульсий через непрерывный процесс описан более подробно в патентной заявке США на имя Томаса А. ДеМарэ, Стивена, Т. Дика и Томаса М. Шивли, имеющей порядковый номер 743947^* (Дело Проктер энд Гэмбл N 4453) (см. ссылку в конце текста). Эта заявка, которая подана одновременно с настоящей заявкой, включена в настоящее описание в виде ссылки.

В) Полимеризация HIPE-эмульсии
HIPE-эмульсия, образованная вышеописанным способом, обычно помещается в подходящий реакционный сосуд, контейнер или зону для полимеризации. В одном варианте данного изобретения реакционный сосуд содержит ванну, из которой полимеризованный твердый материал легко может быть удален для дальнейшей переработки, после того как полимеризация проведена до желаемой степени.

Условия полимеризации, которым подвергается HIPE-эмульсия, меняются в зависимости от мономерного и другого состава масляной и водной фаз эмульсии и типа и количеств применяемых инициаторов полимеризации. Часто, однако, условия полимеризации предусматривают поддержание HIPE-эмульсии при повышенных температурах от приб. 55^oC до 90^oC, более предпочтительно от прибл. 60^o до 66^oC, в течение периода времени в пределах от прибл. 4 до 24 часов, более предпочтительно от прибл. 4 до 12 часов.

В) Промывка и гидрофилизация HIPE-пенопласта
Твердый HIPE-пенопласт, образовавшийся по окончании вышеописанных стадий полимеризации, как правило, представляет собой гибкую пористую, с открытыми порами структуру, в которой ее ячейки заполнены остаточным водно-фазным материалом, использовавшимся для приготовления HIPE-эмульсии перед полимеризацией. Этот остаточный воднофазный материал, обычно включающий в себя водный раствор электролита, остаточный эмульгатор и инициатор полимеризации, должен быть удален из пенопластовой структуры в этот момент перед дальнейшей обработкой и использованием пенопласта. Удаление первоначального водно-фазного материала обычно осуществляется сжиманием пенопластовой структуры с целью выдавить остаточную жидкость и/или промывкой пенопластовой структуры водой или другими водными промывочными растворами. Часто проводят несколько стадий сжимания и промывки, например 2 цикла.

После того как первоначальный воднофазный материал удален из пенопластовой структуры до требуемой степени, возможно потребуется обработка HIPE-пенопласта, например, продолжением промывки водным раствором подходящего гидрофилизирующего агента. Гидрофилизирующие агенты, которые могут применяться, перечислены выше. Как указано, обработка HIPE-пенопластовой структуры раствором гидрофилизирующего агента продолжается, если необходимо, до тех пор, пока не будет внедрено желаемое количество гидрофилизирующего агента и пока пенопласт не будет показывать желаемой величины адгезионного напряжения для любого выбранного жидкого водного абсорбата.

Г) Обезвоживание пенопласта
После того как HIPE-пенопласт обработан в такой мере, которая необходима, чтобы высушенный пенопласт обладал достаточной гидрофильностью, пенопласт обычно обезвоживают перед тем, как его разрезать или каким-либо другим способом сделать готовым к употреблению в качестве поглощающей структуры в компоненте накопления/перераспределения впитывающих изделий. Обезвоживание может производиться путем сжимания пенопласта с целью выдавить из него остаточную воду путем подвергания пенопласта или воды в нем повышенным температурам, например температурам от прибл. 60^oC до 200^oC, или микроволновой обработке, или комбинацией методов сжимания и нагревания воды. Обезвоживающая стадия обработки HIPE-пенопласта обычно проводится до тех пор, пока готовый к употреблению HIPE-пенопласт не будет настолько сухой, насколько это практично. Часто такие обезвоженные сжатием пенопласты имеют содержание воды (влаги) от прибл. 50% до 500%, более предпочтительно от прибл. 50% до 200%, считая на вес сухого вещества. В последующем, нагретые пенопласты могут быть осушены до содержания влаги от прибл. 5% до 40%, более предпочтительно от прибл. 5% до 15% по весу.

Взаимное расположение компонентов приема/распределения и накопления/перераспределения во всасывающей сердцевине
Как указывалось, верхний компонент приема/распределения жидкости и компонент накопления/перераспределения жидкости объединены во впитывающую сердцевину, расположенную между верхним полотном и подкладочным полотном, образуя рассматриваемые здесь впитывающие изделия. Нет никакой критичности в отношении взаимного расположения компонента приема/распределения и компонента накопления/перераспределения жидкости в пределах впитывающей сердцевины, при условии, что эти компоненты находятся в эффективном сообщении по жидкости друг с другом, и при условии, что каждый компонент достаточно велик, чтобы эффективно удерживать и/или транспортировать то количество водной жидкости организма, которого можно ожидать во впитывающее изделие.

Как указывалось ранее, наиболее предпочтительное соотношение между компонентом приема/распределения жидкости и компонентом накопления/перераспределения жидкости в пределах впитывающей сердцевины рассматриваемых здесь изделий является такое, когда эти компоненты размещаются в послойной конфигурации. В такой послойной конфигурации компонент приема/распределения жидкости составляет верхний слой, который лежит на лежащем ниже его компоненте накопления/перераспределения жидкости, являющемся нижним слоем. Следует понимать, что для целей настоящего изобретения эти два типа слоев относятся лишь к верхней и нижней зонам впитывающей сердцевины и не обязательно являются отдельными или даже физически разделенными слоями или полотнами материала. Как зона приема/распределения жидкости, например верхний слой, так и зона накопления/перераспределения жидкости, например нижний слой, могут просто быть областями различных характеристик в пределах одного и того же материала или могут заключать в себе слоистые материалы или комбинации нескольких полотен, или холстов, или пенопластов требуемого типа материалов, описанных выше. Так, в соответствии с принятым здесь словоупотреблением термин "слой" включает термины "слои" и "слоистый". Для целей настоящего изобретения необходимо понимать, что термин "верхний" относится к слою впитывающей сердцевины, который расположен относительно ближе к верхнему полотну изделия; и наоборот, термин "нижний" относится к слою впитывающей сердцевины, который расположен относительно ближе к подкладочному полотну изделия.

В слоистых структурах, конечно, желательно по соображениям экономии использовать как можно меньше поглощающего материала в каждом компоненте впитывающей сердцевины, обеспечивая при этом достаточное поглощение жидкости организма с минимальной утечкой такой жидкости из изделия. Взаимодействие конкретных типов приемно/распределительного и накопительно/перераспределительного слоев, используемых в предпочтительных слоистых изделиях в соответствии с настоящим изобретением, дает в результате возможность особенно эффективно справляться с выделяемой из организма жидкостью и это в свою очередь позволяет использовать относительно небольшие количества поглощающего материала в каждым слое. В предпочтительных впитывающих изделиях в соответствии с настоящим изобретением верхний слой приема/распределения жидкости предпочтительно содержит от прибл. 1 до 25 г, более предпочтительно от прибл. 2 до 20 г поглощающего жидкость материала. Нижний слой накопления/перераспределения жидкости рассматриваемых здесь предпочтительных впитывающих изделий содержит в себе от прибл. 2 до 20 г, более предпочтительно от прибл. 3 до 17 г поглощающего материала на основе пенопласта. Весовое отношение слоя приема/распределения жидкости к слою накоплениях/перераспределения жидкости обычно лежит в пределах от прибл. 1:4 до 1:5, более предпочтительно от приб. 1:3 до 1:4 в предпочтительных впитывающих изделиях, рассматриваемых здесь.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения слой приема/распределения жидкости впитывающей сердцевины размещен в специфическом позиционном отношении к верхнему полотну изделия и накопительному/перераспределительному слою впитывающей сердцевины. Более конкретно, приемно/распределительный слой сердцевины предпочтительно расположен так, что он эффективно может принимать выделяемую из организма жидкость и транспортировать эту жидкость в другие области сердцевины. Таким образом, слой приема/распределения должен предпочтительно охватывать окрестности точки, где происходит выделение жидкостей организма. Эти области включают промежность и предпочтительно для изделий, предназначенных для ношения мужчинами, также область, где происходит мочеиспускание в передней части пеленки. Для пеленки передняя часть впитывающих изделий, рассматриваемых здесь, означает ту часть впитывающего изделия, которая предназначена быть расположенной на передней части тела носителя. Кроме того, для пациентов-мужчин желательно, чтобы слой приема/распределения простирался до участков вблизи передней поясной области носителя, чтобы эффективно принимать относительно высокую жидкостную нагрузку, которая имеет место в передней части пеленки для носителей-мужчин, и чтобы скомпенсировать вариации направления, в которых происходит выделение жидкости. Соответствующие области впитывающего изделия меняются в зависимости от того, как впитывающие изделия сконструированы и как оно сидит на теле носителя.

Для изготовления пеленки слой приема/распределения сердцевины предпочтительно располагают относительно удлиненного верхнего полотна и/или слоя накопления/перераспределения так, чтобы слой приема/распределения был бы достаточной длины и составлял бы по протяженности не менее чем до прибл. 50%, предпочтительно 75%, от длины верхнего полотна и/или слоя накопления/перераспределения. Слой приема/распределения должен иметь ширину, достаточную для приема потоков жидкостей организма и для предотвращения непосредственного выделения жидкости на слой накопления/перераспределения. В общем, для пеленок ширина слоя приема/распределения составляет не менее прибл. 5 см, предпочтительно не менее прибл. 6 см.

Для целей определения такого предпочтительного расположения слоя приема/распределения, как описано выше, длина впитывающего изделия принимается на нормальное наибольшее продольное измерение удлиненного подкладочного полотна изделия. Это нормальное наибольшее измерение удлиненного подкладочного полотна может быть точно установлено по отношению к изделию, когда оно прикладывается к пациенту. При носке противоположные концы подкладочного полотна скрепляются друг с другом так, что эти соединенные концы образуют окружность вокруг пояса пациента. Нормальная длина подкладочного полотна будет таким образом длиной линии, идущей через подкладочное полотно от а) точки на конце подкладочного полотна в середине пояса со спины носителя, через промежность, к б) точке на противоположном конце подкладочного полотна в середине пояса пациента спереди. Размер и форма верхнего полотна будут в общем существенно соответствовать подкладочному полотну.

Обыкновенно форму впитывающего изделия в целом определяет слой накопления/перераспределения предпочтительных впитывающих изделий, и нормальная длина удлиненного верхнего полотна изделия определяется наиболее длинным продольным размером накопительно/перераспределительного слоя сердцевины. Однако в некоторых случаях применения (например, изделия для взрослых лиц, страдающих недержанием), когда уменьшение массы изделия и минимальная стоимость приобретают важное значение, слой накопления/перераспределения не принимает обшей формы пеленки или структуры для лиц, страдающих недержанием. Наоборот, слой накопления/перераспределения в общем располагаются так, чтобы покрывать только генитальную область носителя и некоторую область в разумной близости от генитальной области. В этом случае как слой приема/распределения, так и слой накопления/перераспределения располагаются впереди изделия, как определено верхним полотном, так, что слои приема/распределения и накопления/перераспределения будут обычно находиться в передних двух третях длины изделия.

Как отмечено, относительный размер слоя приема/распределения и слоя накопления/перераспределения жидкости в предпочтительных изделиях может варьировать в широких пределах. Предпочтительно, однако, чтобы слой приема/распределения предпочтительной конфигурации впитывающей сердцевины имел меньшую площадь поверхности (в плоской несложенной конфигурации), чем слой накопления/перераспределения, и в действительности имел бы площадь поверхности, существенно меньшую, чем площадь поверхности слоя накопления/перераспределения. Часто площадь поверхности слоя приема/распределения находится в пределах от прибл. 15% до прибл. 95%, предпочтительно от прибл. 30% до прибл. 85%, более предпочтительно от прибл. 30% до прибл. 75%, от площади поверхности слоя накопления/перераспределения.

Слой приема/распределения может иметь желательную форму, совместимую с удобством прилегания изделия к телу и с теми ограничениями по размеру, которые обсуждены выше. Эти формы включают, например, следующие: круглую, прямоугольную, трапецеидальную или продолговатую, например в форме песочных часов, собачьей кости, половинной собачьей кости, овальную или неправильной формы. Слой приема/распределения может быть подобной же формы или иметь отличную от слоя накопления/перераспределения форму. Слой накопления/перераспределения предпочтительной конфигурации впитывающей сердцевины может также быть любой желательной формы, совместимой с удобством прилегания изделия к телу, включая, например, круглую, прямоугольную, трапецеидальную или продолговатую, например в форме песочных часов, собачьей кости, половинной собачьей кости, овальную или неправильной формы. Слой накопления/перераспределения не обязательно должен физически быть отделен от слоя приема/распределения или совершенно не присоединен к слою накопления/перераспределения.

Предпочтительный вариант одноразовой пеленки согласно настоящему изобретению показан на фигуре 2. Такая пеленка включает впитывающую сердцевину 50, содержащую верхний принимающий жидкость слой 51 и лежащий под ним слой накопления/перераспределения жидкости 52, содержащей пенопластовую поглощающую структуру. На одну сторону сердцевины наложено верхнее полотно 53, сопротяженное с ней, а на сторону, противоположную стороне, покрытой верхним полотном, наложено не проницаемое для жидкости подкладочное полотно 54, сопряженное с ней. Подкладочное полотно наиболее предпочтительно имеет ширину, большую, чем ширина сердцевины, благодаря чему образуются боковые краевые участки подкладочного полотна, выходящие за пределы сердцевины. Пеленка предпочтительно сконструирована, как показано, в конфигурации песочных часов.

Как отмечено, компонент приема/распределения и компонент накопления/перераспределения впитывающей сердцевины совсем не обязательно должны располагаться в послойном соотношении в рассматриваемых здесь изделиях. Альтернативная конфигурация впитывающей сердцевины, не являющейся слоистой, показана на фигурах 3 и 4. На фигурах 3 и 4 компонент приема/распределения жидкости содержит вставку 60 низкой плотности из упругого композитного материала, уложенную в компонент 61 накопления/перераспределения жидкости, выполненный на основе пенопласта, и окруженную им. Приемно-распределяющая композитная вставка 60 расположена в точке в пределах впитывающей сердцевины, где она принимает жидкость, выделяемую из организма носителя впитывающего изделия.

Фигуры 5 и 6 показывают другую альтернативную конфигурацию впитывающей сердцевины. В этой конфигурации полотно 62 в форме песочных часов из волокнистого материала на основе целлюлозы расположено сверху компонента накопления/перераспределения жидкости на основе пенопласта, который содержит две параллельных в общем случае прямоугольных полоски 63.

Фигуры 7 и 8 показывают еще одну альтернативную конфигурацию, в которой компонент накопления/перераспределения жидкости на основе пенопласта содержит верхний слой 64, имеющий в общем прямоугольную форму, который расположен над подлежащим нижним слоем 65 приема/распределения, имеющим форму песочных часов. Слой накопления/перераспределения жидкости содержит отверстие 66 для приема жидкости, через которое жидкость, выбрасываемая из организма, попадает на нижний слой 65 приема/распределения, расположенный непосредственно под отверстием.

Методы испытаний
При описании настоящего изобретения излагается ряд характеристик по перемещению жидкости, структурах и механических характеристик материалов или структур, используемых в двух компонентах впитывающей сердцевины, рассматриваемых здесь впитывающих изделий. В некоторых случаях приводятся ссылки на методы определения и измерения некоторых из этих характеристик из других патентов или публикаций. В остальных случаях такие характеристики могут быть определены и измерены с использованием следующих испытательных жидкостей и методов испытаний.

I) Испытательные жидкости и приготовление образцов структур
A) Испытательная жидкость - синтетическая моча
Некоторые из измерений, описываемых в этих испытаниях, включают использование испытательной жидкости, такой как синтетическая моча, этанол или изопропанол. Синтетическая моча, используемая в ряде испытаний, описанных ниже, получается из коммерчески доступной синтетической мочи, изготовляемой фирмой Джейко Фармасьютикалз (Мекэниксберг, Пенсильвания, 17055). Синтетическая моча фирмы Джейко, изготовленная из препаратов, содержит KCl 0,2%, Na₂SО₄ 0,2%, NH₄H₂ PO₄ 0,085%; (NH₄)₂HPO₄ 0,015%; CaCl₂•2H₂О 0,025% и MgCl₂•6H₂О 0,05% (процентное содержание по весу). Образцы синтетической мочи готовятся в соответствии инструкциями на этикетках с использованием дистиллированной воды. С целью ускорения растворения в воде медленно прибавляют смесь солей Джейко. Образец фильтруют, если необходимо, для удаления каких-либо частиц. Любая неиспользованная синтетическая моча выбрасывается через одну неделю. Для улучшения видимости жидкости можно добавлять 5 капель синего пищевого красителя на литр раствора синтетической мочи. Используемая синтетическая моча Джейко имеет поверхностное натяжение 65±5 дин/см.

Б) Приготовление образца поглощающей структуры
Ряд следующих испытаний включают приготовление и испытание поглощающей структуры, например образцов пенопласта, определенного конкретного размера. Если не указано иное, образцы поглощающей структуры требуемого размера могут быть вырезаны из более крупных блоков того же материала с помощью пилы с острым возвратно-поступательным ножом. Использование этого или равноценного типа режущего инструмента позволяет существенно избежать краевых трещин образца и эффектов уплотнения краев, что могло бы иметь неблагоприятное влияние на точность некоторых измерений, выполняемых при проведении некоторых процедур испытаний, указанных ниже.

Спецификация на размер образца обычно включает размер калибра или толщину образца. Измерения калибра или толщину для целей настоящего изобретения должны проводиться, когда образец поглощающей структуры находится под сжимающим давлением 0,05 фунта на кв. дюйм (350 Па).

II) Определение характеристики по перемещению жидкости для слоя приема/распределения
A) Скорость приема жидкости
Скорость, с которой конкретный тип поглощающего материала на волокнистой или пенопластовой основе принимает жидкость в его внутреннюю структуру, может быть определена для целей настоящего изобретения с помощью теста на скорость приема жидкости. В этом тесте точно установленное количество испытательной жидкости подают на верхнюю поверхность испытываемой структуры и замеряют время, которое потребуется для того, чтобы вся эта испытательная жидкость впиталась в структуру.

Организация испытания скорости приема жидкости предусматривает приготовление кусочка материала поглощающей структуры подходящего калибра толщиной 4'' х 4'' (10,16 см х 10, 16 см). Этот испытательный образец взвешивается и помещается сверху на плексигласовую пластинку размером 5'' х 5'' (12,7 см х 12,7 см). Сверху на поглощающую структуру помещают прибор проникания (Strike Through Device), представляющий собой плексигласовую пластину размером 4'' х 4'' (10,16 см х 10,16 см), имеющую цилиндрическое отверстие диаметром 1'' (2,54 см) и глубиной 3/4'' (1,9 см), служащее загрузочной ячейкой. Загрузочная ячейка оснащена электрическими сенсорами, которые обнаруживают присутствие испытуемой жидкости в загрузочной ячейке. Сенсоры присоединены к таймеру так, что количество времени, в течение которого жидкость остается в загрузочной ячейке, может быть автоматически определено. Прибор, в котором сенсоры расположены в загрузочной ячейке, ограничивает площадь поперечного сечения, через которое жидкость может течь, величиной прибл. 0,33 см дюйма (2,13 см²). Сверху на прибор проникания положены разновески, так что испытуемый образец поглощающей структуры поддерживается при сжимающем давлении 0,2 фунта на кв. дюйм (1,43 кПа).

В расходную воронку, находящуюся над загрузочной ячейкой прибора проникания, помещают количество синтетической мочи фирмы Джейко в качестве испытательной жидкости, равное двукратному (2Х) весу испытательного образца поглощающей структуры. В момент времени нуль пускают таймер, и испытательная жидкость начинает течь из расходной воронки в загрузочную ячейку прибора проникания (когда вентиль на расходной воронке полностью открыт, жидкость течет в загрузочную ячейку со скоростью прибл. 11 мл/с). Таймер останавливают, когда электрические сенсоры обнаружат, что вся испытательная жидкость вытекла из загрузочной ячейки и поглотилась испытательной структурой.

Количество времени, потребовавшееся для впитывания первой аликвотной доли испытательной жидкости в испытуемую структуру, принимается за начальную скорость приема жидкости. Последующие 2Х аликвотные доли испытательной жидкости могут быть поданы в загрузочную ячейку с интервалами 2 - 3 минуты. Таким образом может быть также определена скорость приема жидкости как функции жидкостной нагрузки структуры.

Б) Высота капиллярного вертикального подъема
Характеристика вертикального капиллярного подъема для материала, подходящего для использования в качестве компонента или в компоненте приема/распределения жидкости рассматриваемых здесь изделий, может быть определена тестом на высоту вертикального капиллярного подъема. В таком тесте используют полоску испытуемого образца поглощающей структуры размером 10'' х 1'' (25,4 см х 2,54 см) любого подходящего калибра (например, 0,15 дюйма /0,38 см/ для структур на волокнистой основе; 0,25 дюйма /0,13 см/ для структур на пенопластовой основе). Испытуемую полоску располагают вертикально над резервуаром с испытательной жидкостью - синтетической мочой фирмы Джейко. В момент времени нуль испытательную полоску опускают в резервуар до точки на полоске, отмеченной как нулевая точка. Через 30 минут замеряют уровень, до которого испытательная жидкость капиллярно поднялась над нулевой точкой на испытуемый полоске. Это расстояние затем принимают на 30-минутную высоту вертикального капиллярного подъема.

III) Определение характеристики по перемещению жидкости для поглощающей пенопластовой структуры компонента накоплениях/перераспределения жидкости
A) Поглотительная способность пенопласта
Как свободная поглотительная способность пенопластовых структур, так и их поглотительная способность под давлением может быть определена гравиметрическим методом с использованием синтетической мочи в качестве жидкости, для которой должна подсчитываться поглотительная способность пенопласта.

1) Принцип испытания на поглотительную способность
В этом испытании пенопластовый образец насыщают синтетической мочой в качестве испытательной жидкости для измерения поглотительной способности в отсутствие нагрузки или свободной поглотительной способности образца пенопласта. Затем прикладывают давление различными порциями для определения поглотительной способности под нагрузкой. Эта поглотительная способность под давлением заменяется, после того как образец пенопласта поддерживался в сжатом состоянии в течение фиксированного периода времени.

2) Пределы испытаний
В этом испытании измеряется поглотительная способность образца пенопласта под требуемым давлением, а именно от 0 до 1,0 фунта на квадратный дюйм (от 0 до 6,9 кПа) и требуемой температуре, т.е. 99^oF (37^oC).

3) Оборудование
Сетка, 25 меш, 8 см в диаметре; кристаллизатор, 15 см в диаметре и 7,5 см высотой; химический стакан, 50 мл; аналитические весы; циферблатный манометр, оснащенный опорой по меньшей мере 1 кв. дюйм (6,5 см²) и способный измерять до 0,001 дюйма (0,025 мм), например Эймз модель 452 (Эймз Ко, Уолтхэм, Мессачузеттс) или Оно-Сокки модель EG-225, Оно-Сокки Ко., Лтд. (Япония); разновес для циферблатного манометра, способный производить давление 0,2; 0,74 и 1,0 фунт на кв. дюйм (1,4; 5,1 и 6,9 кПа).

4) Материалы
Синтетическая моча фирмы Джейко; образцы пенопласта.

5) Методика
1) Оборудование и материалы, описанные выше, приводятся в равновесие в комнате постоянной температуры, нагретой до 99^oF (37^oC), измерения также проводятся в этой комнате.

II) Образцы пенопласта разрезаются на цилиндры 1 дюйм² (6,5 см²) х 0,3 дюйма (0,8 см) толщиной или эквивалентные размеры. Эти образцы взвешиваются для получения среднего сухого веса (DW).

III) Свободная поглотительная способность (FAC) каждого образца пенопласта определяется следующим образом:
а) образец пенопласта погружают в синтетическую мочу в кристаллизаторе и дают ему насытиться. Образец может быть выжат несколько раз для удаления воздуха.

б) Пенопласт вынимают, не выжимая жидкость из него. Избыточной жидкости дают скапать с образца в плоском положении в течение прибл. 30 секунд, и затем мокрый образец взвешивают.

в) Стадии а) и б) повторяют еще два раза и подсчитывают средний мокрый вес (WW).

г) Свободная поглотительная способность (FAC, г/г) подсчитывается как:
FAC = вес синтетической мочи в насыщенном пенопласте/сухой вес пенопласта
WW = /WW(г) - DW(г)/: DW(г)
IV) Поглотительная способность под давлением (десорбция под давлением) для каждого пенопластового образца определяется следующим образом:
а) 50-миллилитровый химический стакан с сеткой наверху помещают под центр опоры циферблатного манометра с опорой, покоящейся на сетке.

б) Насыщенный образец помещают наверх сетки, удостоверившись, что образец находится над центром стакана, и устанавливают циферблатный манометр так, чтобы оказать сжимающее давление на образец.

в) Разновес помещают на манометр для приложения давления 0,2 фунта на кв. дюйм (1,4 кПа) на образец.

г) Через 15 минут образец пенопласта взвешивают (WW, 0,2).

д) Тот же образец повторно насыщают и затем повторяют стадии а) - г) за исключением того, что применяют давления 0,74 и 1,0 фунт на кв. дюйм для определения WW, 0,74 и WW 1,0.

е) Используя новые образцы, повторяют стадии а) - д) еще два раза для определения средних мокрых весов, после того как образцы поддерживались под различными давлениями.

ж) Поглотительные способности под давлением (X - нагрузка, г/г) подсчитываются, как показано (X - нагрузка под данным давлением есть вес синтетической мочи в мокром пенопласте, деленный на сухой вес пенопласта).

Поглотительная способность под давлением 0,2 фунта на кв. дюйм:
X,0,2 (г/г) = /WW, 0,2 (г) - DW (г)/: DW (г)
Поглотительная способность под давлением 0,74 фунта на кв. дюйм:
X,0,74 (г/г) = /WW, 0,74 (г) - DW (г)/:DW (г)
Поглотительная способность под давлением 1,0 фунт на кв. дюйм
X,1,0 (г/г) = /WW, 1,0 (г)) - DW (г)/:DW (г)
Значения поглотительной способности в мл синтетической мочи на грамм сухого пенопласта могут быть получены делением значений FAC и Х-нагрузки на удельный вес синтетической мочи Джейко, который приблизительно равен 1 г/мл.

Б) Скорость вертикального капиллярного подъема и поглотительная способность вертикального капиллярного подъема пенопласта
Скорость вертикального капиллярного подъема и поглотительная способность вертикального капиллярного подъема и суть меры способности сухого пенопласта капиллярно поднимать жидкость вертикально из резервуара. Время, необходимое фронту жидкости, чтобы капиллярно подняться по вертикальной полоске пенопласта длиной 5 см, замеряется и характеризует скорость вертикального капиллярного подъема. После того как жидкость капиллярно поднимется до своей равновесной высоты, количество жидкости, удерживаемое полоской пенопласта на конкретной высоте вертикального капиллярного подъема (например, 4,5 дюйма или 11,4 см), определяется и является характеристикой поглотительной способности вертикального капиллярного подъема.

В нижеследующих методах по определению скорости вертикального капиллярного подъема и поглотительной способности вертикального капиллярного подъема использовалась синтетическая моча фирмы Джейко, окрашенная синим пищевым красителем. В этом испытании материалы уравновешивались при 37^oC и испытание проводилось при этой же температуре.

1) Приготовление образца
I) Из родительского куска пенопласта вырезают образец в виде полоски пенопласта размерами прибл. 25 см х 2,0 см х 0,8 см.

II) На верх лабораторного домкрата помещают резервуар для жидкости и образец пенопласта зажимают одним концом так, что он подвешен над резервуаром.

III) Рядом с образцом пенопласта занимают линейку так, что низ (0 см) линейки находится прибл. на 1 - 2 мм выше низа образца пенопласта.

IV) Резервуар заполняют прибл. на 3/4 объема окрашенным раствором синтетической мочи.

2) Скорость вертикального капиллярного подъема
1) Резервуар поднимают до низа пенопластового образца с помощью лабораторного домкрата. Пускают таймер, как только жидкость коснется низа образца пенопласта.

II) Резервуар немедленно поднимают, пока жидкость не коснется низа линейки.

III) Записывают время, которое требуется, чтобы жидкость достигла 5 см.

IV) Пенопласту дают капиллярно поднимать жидкость, пока он не достигнет равновесия (напр. прибл. 18 часов). Лабораторный подъемник может потребовать настройки, чтобы держать 1 - 2 мм образца погруженным, и образец должен быть экранирован для предотвращения испарения.

3) Поглотительная способность (мл/г) на вертикальную длину пенопласта
I) Образец пенопласта удаляют и помещают на невпитывающую поверхность.

II) Образец немедленно разрезают на отдельные 1-дюймовые (2,54 см) куски, используя инструмент достаточно острый, чтобы не сжать пенопластовый образец, и каждый такой кусок взвешивают.

III) Избыточную жидкость выдавливают из каждого куска, и каждый кусок помещают на впитывающее полотенце.

IV) Каждому куску дают высохнуть окончательно.

V) Каждый сухой кусок затем взвешивают и подсчитывают поглотительную способность для каждого куска на основе разницы между мокрым и сухим весом.

Для целей настоящего изобретения поглотительная способность однодюймового отрезка, которая представляет 4,5 дюймов (11, 4 см) высоты капиллярного подъема, является наиболее предпочтительным параметром.

В) Характеристика пенопласта по адгезионному напряжению
Адгезионное напряжение, проявляемое гидрофилизированными пенопластовыми образцами, которые впитывают испытательные жидкости через капиллярное всасывание, есть произведение поверхностного натяжения γ испытательной жидкости на косинус краевого угла θ, образуемого испытательной жидкостью при контакте с внутренними поверхностями пенопластового образца. Адгезионное напряжение может быть определено экспериментально путем измерения равновесного количества капиллярно всасываемой жидкости, показываемого двумя испытуемыми образцами одного и того же пенопласта, при использовании двух различных испытательных жидкостей. На первой стадии такого метода определяют удельную площадь поверхности пенопластового образца с использованием этанола в качестве испытательной жидкости, как описано ниже при обсуждении удельной площади поверхности этого раздела МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ.

Метод поглощения капиллярным всасыванием затем повторяется один к одному в этанольном методе, за исключением того, что в качестве испытательной жидкости используют синтетическую мочу Джейко и что испытание проводится при 37^oC. Краевой угол синтетической мочи затем подсчитывается следующим образом из известной удельной площади поверхности и данных поглощения синтетической мочи:

Когда присутствует поверхностно-активное вещество (на поверхностях пенопластового образца и/или в поступательно движущейся испытательной жидкости), определение характеристики фронта движущейся жидкости производится с применением уравнения адгезионного напряжения (AT);

При определении адгезионного напряжения для любой данной испытательной жидкости никакого допущения о численном значении поверхностного натяжения в любой точке времени не делается, так что возможные изменения в концентрации поверхностно-активного вещества на поверхностях образца и/или в поступательно движущейся жидкости во время капиллярного подъема не имеют значения. Экспериментальное значение адгезионного напряжения (γcosθ) особенно полезно, когда оно рассматривается как процент от максимального адгезионного напряжения, которое есть поверхностное натяжение испытательной жидкости (например, максимальное адгезионное напряжение с использованием синтетической мочи Джейко было бы /65±5 / /cos 0^o/ = 65±5 дин/см).

IV) Определение структурных характеристик поглощающих пенопластовых структур компонента накопления/перераспределения жидкости
А) Располагаемый объем пор пенопласта
Метод определения располагаемого объема пор включает в себя измерение количества изопропанола (температура воспламенения 12^oC), которое может быть введено в структуру поглощающего пенопластового образца. Оборудование и материалы, используемые при проведении таких измерений, уравновешиваются при 22±2^oC. Измерения также проводятся при этой температуре.

Сухие пенопластовые образцы нарезаются на цилиндры 1 кв. дюйм (6,5 см²) х 0,3 дюйма (0,8 см) толщины или эквивалент. Такие цилиндрические образцы могут быть приготовлены с использованием острого пробойника 1,13 дюйма (2,87 см) в диаметре на 0,3-дюймовом (0,8 см) листе пенопласта. Эти сухие пенопластовые образцы взвешиваются каждый с целью определения их сухого веса (dW). Три из таких образца взвешиваются для определения среднего сухого веса (DW).

Измеренная свободная емкость (МFС) этих образцов затем определяется в следующих стадиях:
1) Пенопластовые образцы погружают в изопропанол в кристаллизаторе и дают насытиться. В этот момент образец может быть несколько раз отжат для выдавливания воздуха.

2) Каждый образец удаляют без выжимания изопропанола их него. Избыточную жидкость дают стекать с образца в плоском положении в течение прибл. 30 с. Затем каждый образец взвешивают в мокром состоянии для определения мокрого веса (WW).

3) Стадии 1) и 2) повторяют еще два раза и подсчитывают средний мокрый вес (WW).

Измеренная свободная емкость (МFС, г/г) есть вес изопропанола в насыщенном пенопласте на единицу массы сухого пенопласта. МFС подсчитывается в соответствии с формулой:

Б) Удельная площадь поверхности капиллярного всасывания пенопласта
Удельная площадь поверхности капиллярного всасывания пенопластовых абсорбентов, пригодных для применения в рассматриваемом здесь компоненте накопления/перераспределения жидкости, может быть определена из равновесного количества поглощенной испытательной жидкости известного низкого поверхностного натяжения. В этом случае используется абсолютных этанол (температура воспламенения 10^oC).

Для проведения испытаний взвешенную полоску пенопластового образца подходящих размеров (например, 25 см длины х 2 см ширины х 0,8 см толщины) уравновешивают при 22±2^oC, помещают вертикально и погружают одним концом на 1 - 2 мм в резервуар этанола с помощью лабораторного подъемника. Этанолу дают капиллярно подняться по полоске пенопласта до его равновесной высоты, которая должна быть меньше, чем длина образца. Этанолсодержащую полоску затем взвешивают, все еще касаясь резервуара, для определения веса всего поглощенного количества этанола. Во время этой процедуры образец должен быть экранирован, например, стеклянным цилиндром с крышкой для предотвращения испарения этанола.

Удельная площадь поверхности пенопластового образца может быть подсчитана из следующей формулы:

Полученные значения затем можно разделить на 10000 см²/м² и получить удельную площадь поверхности капиллярного всасывания в м²/г.

В) Плотность пенопласта
Один метод, который может быть использован для определения плотности пенопласта, - это метод, описанный в ASTM Method N D 3574-86, Test A, который предназначен главным образом для испытаний пеноуретанов, но может быть также использован для измерения плотности предпочтительных поглощающих пенопластов компонента накопления/перераспределения жидкости XIPE-типа согласно настоящему изобретению. В частности, измерения плотности, выполненные согласно этому методу ASTM, проводятся на пенопластовых образцах, подготовленных и обработанных заранее согласно прописи, указанной в этом тесте.

Плотность определяется путем измерения как сухой массы данного образца пенопласта, так и его объема при 22±2^oC. Определение объема на более крупных образцах производится путем измерения размеров образца под сжимающим давлением. Размеры меньших образцов пенопласта могут быть определены с использованием циферблатного манометра с давлением на опору циферблата 350 Па (0,05 фунта на квадратный дюйм). Плотность рассчитывается как масса на единицу объема. Для целей настоящего изобретения плотность выражается обычно в единицах г/см³.

V) Определение механических характеристик поглощающих пенопластовый структур компонента накопления/перераспределения жидкости
А) Сопротивление пенопласта прогибанию при сжатии
Сопротивление прогибанию при сжатии, проявляемое пенопластом компонента накопления/перераспределения жидкости, может быть количественно определено для целей настоящего изобретения путем измерения величины деформации (% уменьшения калибра), производимой в образце пенопласта, который был насыщен синтетической мочой, после приложения к образцу напряжения в форме сжимающего давления, равного 0,74 фунта на кв. дюйм (5,1 кПа).

Испытание для выполнения таких измерений может проводиться на пенопластовых образцах, приготовленных, как описано выше, для измерений располагаемого объема пор. Таким образом, синтетическая моча в качестве испытательной жидкости и оборудование, используемое для выполнения таких измерений, уравновешиваются в комнате постоянной температуры, нагретой до 99^oF (37^oC). Измерения также проводятся в этой комнате.

Образцы пенопласта помещают в кристаллизатор и насыщают до их свободной поглотительной способности синтетической мочой Джейко. Данный насыщенный образец, подлежащий испытанию, затем помещают на сетку с размером ячеек 25 меш над химическим стаканом и на образец помещают циферблатный прибор, пригодный для измерения калибра. Можно использовать любой прибор, оснащенный ножкой, имеющей площадь поверхности не менее 1 кв. дюйм (6,5 см²) и способный измерять калибры до 0,001 дюйма (0,025 см). Примерами таких приборов являются Эймз модель 482 (Эймз Ко., Уолтхэм, Массачусеттс) или Оно-Сокки модель ЕG-225 (Oно-Coкки Ко. , Лтд, Япония). Также используются разновески, которые служат вместе с циферблатным манометром для создания давления ножки на образец до 1,0 фунта на квадратный дюйм (6,9 кПа).

Насыщенный пенопластовый образец на сетке подвергают сжимающему давлению 0,74 фунта на квадратный дюйм (5,1 кПа) в течение 15 минут. В конце этого времени циферблатным прибором измеряют изменение калибра образца, которое происходит как следствие приложения сжимающего давления. По результатам измерения начального и конечного калибра рассчитывают процент деформации, возникшей на образце.

Б) Гибкость пенопласта
Гибкость пенопласта может быть количественно определена с помощью метода испытаний, являющегося модификацией ASTM D3574-86, 3,3 теста, используемого для определения гибкости ячеистых органических пенопластовых продуктов. Такой модифицированный метод использует образец пенопласта размером 7 х 0,8 х 0,8 см, насыщенный до его свободной поглотительной способности синтетической мочой Джейко при 37^oC. Важно, чтобы применяемый для изготовления образцов процесс резания не оставлял дефектов на краях образца. Пенопластовую полоску, насыщенную синтетической мочой, изгибали вокруг цилиндрической оправки диаметром 0,8 см с постоянной скоростью 1 виток за 5 секунд, пока края полоски не сойдутся. Пенопласт считается гибким, если он не рвется или ломается во время этого испытания, т.е. если он выдерживает один цикл.

В) Восстановление первоначальной формы пенопласта после прогибания от сжатия
Для испытания способности образца восстанавливать свою первоначальную форму после прогибания от сжатия используют пенопластовые образцы, подобные тем, которые готовятся для определения располагаемого объема пор, описанного ниже. Такие образцы представляют собой цилиндры толщиной 0,8 см, имеющие круговую площадь поперечного сечения, равную 6,45 см² (1 квадратный дюйм). Указанные образцы пенопласта могут испытываться либо в сухом состояния, либо после их насыщения до их свободной поглотительной способности синтетической мочой Джейко.

С помощью циферблатного манометра испытуемый образец, сухой или мокрый, сжимают в течение 10 секунд до 50% его первоначальной толщины и держат в сжатом состоянии 1 минуту. Давление затем отпускают, и пенопласту дают восстанавливать свою толщину в течение 1 минуты. Процент восстановления определяется на основе первоначальной высоты несжатого пенопласта.

Испытание сухих образцов производится при окружающей температуре, например при 22± 2^oC. Для испытания мокрых образцов пенопластовый образец насыщают до его свободной поглотительной способности синтетической мочой Джейко при температуре 37^oC в чашке диаметром 5 см. Чашка служит резервуаром для содержания в нем жидкости, выжимаемой из образца во время сжатия, и также резервуаром, из которого образец может вновь абсорбировать жидкость после восстановлении его первоначальной формы после сжатия.

Примеры
В нижеследующих примерах иллюстрируется приготовление волокносодержащих и пенопластсодержащих поглощающих структур, пригодных для использования в качестве компонента приема/распределения жидкости, и поглощающей структуры на основе HIPE- пенопласта, пригодной для использования в качестве компонента накопления/перераспределения жидкости, а также одноразовой пеленки, в которой применяются указанные два типа структур в качестве слоев в ее впитывающей сердцевине. Также приводятся в качестве примера результаты испытания утечки из пеленки, при котором эксплуатационные качества предпочтительного согласно настоящему изобретению пеленочного изделия со слоистой сердцевиной сравниваются с эксплуатационными качествами конфигурированного обычным образом пеленочного продукта, имеющегося на рынке.

Пример I
Слой приема/распределения
Этот пример иллюстрирует приготовление волокнистого поглощающего холста, полученного гидродинамическим способом, пригодного для применения в качестве компонента приема/распределения жидкости во впитывающей сердцевине пеленочного продукта, в соответствии с настоящим изобретением. Такой холст содержит 92% по весу химически усиленных, вкрученных, завитых целлюлозных волокон и 8% по весу тонко размолотых неусиленных целлюлозных волокон (Foley Fluffcrill), имеющих Канадскую Стандартную Степень помола (CSF), равную прибл. 200.

Сами усиленные, скрученные, завитые целлюлозные волокна изготовлены из крафтцеллюлозы мягкой древесины южных пород (Foley fluff продается на рынке фирмой Дзе Проктер энд Гэмбл Селлюлоуз Компани, Мемфис, Теннесси, США). Эти волокна сшиваются с помощью глутаральдегида до степени прибл. 2,5 мольных процента, считая на ангидроглюкозу целлюлозы сухих волокон. Это сшивание производится в соответствии с "сухим процессом образования поперечных связей", описанным в вышецитированном патенте США 4822453.

Усиленные, скрученные, завитые волокна, получающиеся в результате, существенно подобны волокнам, имеющим характеристики, приводимые в таблице 1.

Таблица 1
Усиленные, скрученные, завитые целлюлозные (STCC) волокна
Тип = Крафтцеллюлоза из мягкой древесины южных пород, сшитая глутаральдегидом до степени 2,5 мольных процента, считая на ангидроцеллюлозу сухих волокон.

Число крутки, сухое = 6,8 узлов/мм
Число крутки, мокрое = 5,1 узлов/мм
Величина удержания изопропилового спирта = 24%
Величина удержания воды = 37%
Коэффициент завивки = 0,63
Пульпа усиленных и неусиленных распущенных волокон, как они описаны выше, приготовляется с консистенцией волокон от 0, 1 до 0,2%. Эта пульпа перекачивается в бумагоделательную машину ФОРМАР с линейной скоростью 25 м/с и с расходом прибл. 95 литров в минуту. Пульпа распределяется напорным ящиком с фиксированной крышей на 5-зевную формующую сетку 84М шириной 12 дюймов (30,5 см) непрерывно со скоростью 1,5 м/мин. Линейная скорость пульпы по выходе из напорного ящика составляет от 50 до 100 м/с. Поток и движение сетки регулируются так, что образуется равномерное влажное полотно, имеющее сухой базисный вес прибл. 0,03 г/см² и среднюю плотность в сухом состоянии прибл. 0,06 - 0,07 г/см³. Консистенция полотна возрастает до прибл. 16% - 22% при применении двух вакуум-боксов последовательно снизу сетки. Такие вакуум-боксы работают при 75 мм рт. ст. и 100 мм рт. ст. соответственно с временем, в течение которого полотно подвергается действию вакуум-бокса, равным прибл. 1 с. Полотно затем удаляют вручную с формующей сетки и сушат периодически в нагреваемой паром печи с принудительной конвекцией в течение прибл. 4 ч при прибл. 110^oC.

Как указано, получающийся мокроуложенный холст имеет среднюю плотность в сухом состоянии прибл. 0,06 - 0, 07 г/см³ и базисный вес прибл. 0,03 г/см². После насыщения синтетической мочой этот холст имеет среднюю плотность прибл. 0,08 г/см³, считая на сухое вещество. Благодаря своей характеристики по перемещению жидкости холст этого типа обнаруживает начальную скорость приема жидкости прибл. 11 мл синтетической мочи в секунду. Он имеет 30-минутную высоту вертикального капиллярного подъема прибл. 14,9 см. Как описано более подробно ниже в примере III, этот холст может быть вработан в верхний слой приема/распределения жидкости во впитывающей сердцевине пеленочного изделия.

Пример II
Слой накопления/перераспределения жидкости
Этот пример иллюстрирует приготовление HIPE-пенопластового поглощающего материала в масштабе полуопытной установки. Этот поглощающий пенопластовый материал пригоден для использования в качестве слоя накопления/перераспределения жидкости во впитывающей сердцевине пеленочного продукта в соответствии с настоящим изобретением.

Приготовление эмульсии
Хлорид кальция (320 г) и персульфат калия (48 г) растворяют в 32 литрах дистиллированной воды. Это дает водную фазу, используемую для образования HIPE-эмульсии. К мономерной комбинации, содержащей стирол (420 г), дивинилбензол (660 г) и 2-этилгексилакрилат (1920 г), прибавляют сорбитанмоноолеат (480 г в виде SPAN^® 80) и сорбитантриолеат (120 г в виде SPAN^® 85). После перемешивания смесь служит масляной фазой, используемой для образования HIPE-эмульсии.

При температурах жидкостей в пределах от 55^oC до 65^o отдельные потоки масляной фазы и водной фазы направляют в камеру динамического смешения. Тщательное смешение объединенных потоков в динамической смесительной камере обеспечивается штыревой мешалкой. При этом масштабе производства подходящая штыревая мешалка состоит из цилиндрического вала прибл. 18 см длиной с диаметром прибл. 1,9 см. На валу имеются два ряда 17 и два ряда 18 цилиндрических штырей, каждый имеющий диаметр 0,5 см, выступающих радиально наружу от центральной оси вала на длину 1,6 см. Четыре ряда расположены под углом 90^o по окружности вала мешалки. Ряды, которые перпендикулярны один к другому, смещены вдоль длины вала так, что ни один из штырей, перпендикулярных один другому, не находится в той же радиальной плоскости, выступающей от оси вала. Штыревая мешалка смонтирована в цилиндрической втулке, образующей камеру динамического смещения, и штыри мешалки имеют зазор 0,8 мм стенки цилиндрической втулки. Мешалка работает при скорости 850 оборотов в минуту.

Далее вниз по потоку от динамической смесильной камеры смонтирована спиральная статическая мешалка (длиной 14 дюймов, наружным диаметром 3/4 дюйма и внутренним диаметром 0,315 дюйма), чтобы помочь обеспечить некоторое противодавление. Это помогает поддерживать камеру динамического смешения, включающую в себя цилиндрическую втулку с ее штыревой мешалкой, полной. Это также помогает обеспечивать достаточное и полное смешивание масляной и водной фаз.

Эмульсия, имеющая требуемое отношение водной-к-масляной фазе, получается постепенно. Вначале скорости потоков устанавливают так, что 3 весовые части водной фазы и 1 весовая часть масляной фазы входят в камеру динамического смещения со штыревой мешалкой. В течение периода времени в несколько минут отношение водной фазы к масляной возрастает, пока в камеру динамического смешения не будет входить со скоростью 15 мл/с отношение водной фазы на 1 часть масляной фазы. Постепенно скорость потока масла уменьшается настолько, что весовое отношение водной фазы к масляной будет близко к 25:1. На этой стадии вязкость эмульсии, вытекающей из статического смесителя, падает (визуально в этом момент беловатая смесь становится более полупрозрачной).

Скорость потока масляной фазы затем уменьшается еще более до точки, когда отношение водной фазы к масляной фазе станет прибл. 31:1. Визуально эмульсия в этот момент вытекает из отверстия статического смесителя с консистенцией взбитых сливок и "садится" до консистенции, напоминающей сливочный йогурт.

Полимеризация эмульсии
В этот момент выходящая из статического смесителя эмульсия готова для полимеризации. Эмульсию подают в форму, обычно прямоугольную, выполненную из полиэтилена и имеющую размеры: 38 см в длину, 25 см в ширину и 22 см в высоту. Эмульсию опорожняют в такие формы, пока каждая форма не будет содержать прибл. 20000 мл эмульсии, подлежащей полимеризации. Полимеризация осуществляется путем помещения форм, содержащих эмульсию, в полимеризационную печь при температуре 66^oC на период прибл. 16 часов. После полимеризации полученный твердый полимеризованный пенный материал содержит до 98% воды и на ощупь мягок и пропитан влагой.

Промывка и гидрофилизация пенопласта
Мокрый полимеризованный пенный материал удаляют из полимеризационной формы и подвергают дальнейшей обработке. Остаточную водную фазу в пенопласте выжимают, прикладывая достаточное давление к пенопласту или к тонким ломтикам пенопласта, для выдавливания не менее чем 90% удерживаемой первоначальной остаточной водной фазы. Примечательно, что когда пенопласт, приготовленный согласно вышеприведенной методике, подвергают выжиманию, края пенопласта не выступают наружу и ячейки пенопласта не разрываются. Скорее наоборот, пенопласт сплющивается под давлением в направлении Z и затем быстро возвращается в первоначальную форму либо после впитывания воды, либо после нагревания, как более полно описано ниже.

Образец пенопласта затем промывают в течение 20 секунд в воде с температурой 60^oC, содержащей хлорид кальция в качестве гидрофилизирующего агента. Такой гидрофилизирующий раствор содержит 1% по весу хлорида кальция. Во время обработки этим гидрофилизирующим раствором пенопласт возвращается к своей первоначальной форме.

Хлорид кальция, применяемый при первой промывке, снова выжимают с помощью давления, и пенопласт затем промывают второй раз раствором хлорида кальция при 60^oC. Эта вторая промывка производится для того, чтобы создать в пенопласте остаток хлорида кальция и благодаря этому сделать внутренние поверхности пенопласта относительно гидрофильными.

Обезвоживание пенопласта
Дважды гидрофилизированный пенопласт затем снова подвергается давлению для выжимания гидрофилизирующего раствора из его пористой структуры. Затем пенопласт сушат в печи в течение 12 часов при 60^oC. После сушки пенопласт разрезается на куски или ломтики для получения слоя накопления/перераспределения жидкости впитывающей сердцевины пеленочного продукта типа, описанного ниже в примере III.

Характеристика пенопласта
HIPE-пенопластовый материал для слоя накопления/перераспределения жидкости, приготовленный вышеуказанным способом, имеет характеристики и признаки, приведенные в таблице II.

Пример III
Конструкция и конфигурация пеленки
Одноразовая пеленка изготавливается с использованием конфигурации и компонентов, показанных в разъемном и растянутом виде на фигуре 9. Такая пеленка включает в себя термически соединенное полипропиленовое верхнее полотно 70, не проницаемое для жидкости полиэтиленоное подкладочное полотно 71 и двуслойную впитывающую сердцевину, расположенную между верхним полотном и подкладочным полотном. Двуслойная впитывающая сердцевина включает в себя модифицированный, имеющий форму песочных часов слой накопления/перераспределения жидкости 72, содержащий HIPE-пенопласт показанного в примере II типа, расположенный ниже имеющего форму модифицированных песочных часов слоя приема/распределения жидкости 73, содержащего мокроуложенный холст усиленных, скрученных, завитых целлюлозных волокон, описанный выше в примере I.

Верхнее полотно содержит две существенно параллельные барьерные брючно-манжетные полоски 74 с эластиком. К подкладочному полотну пеленки приклепляются два прямоугольных эластифицированных поясных элемента 75. Также крепятся к каждому концу полиэтиленового подкладочного полотна два поясных щитковых элемента 76, выполненных из полиэтилена. Также крепятся к подкладочному полотну две параллельные брючные эластичные полоски 77. Лист полиэтилена 78 крепится к наружной стороне подкладочного полотна как специализированная крепежная поверхность для двух деталей 79 У-типа, которые можно использовать для закрепления пеленки вокруг ее носителя.

Слой приема/распределения жидкости типа, показанного в примере I, во впитывающей сердцевине содержит прибл. 9,2 грамма впитывающего жидкость материала. Площадь поверхности слоя приема/распределения жидкости составляет прибл. 46,8 квадратных дюйма (302 см²). Он имеет калибр прибл. 0,44 см.

Слой накопления/перераспределения жидкости пеленочной сердцевины содержит модифицированный, в форме песочных часов элемент HIPE-пенопласта типа, описанного выше в примере II. На изготовление слоя накопления/перераспределения жидкости, имеющего площадь поверхности прибл. 65, 9 квадратных дюйма (425 см²) и калибр прибл. 0,325 дюймов (0,826 см), расходуется приб. 12 граммов указанного HIPE-пенопласта.

В пеленке, имеющей данную конкретную конфигурацию сердцевины, последняя проявляет особенно желательные и эффективные свойства удержания выделяемой мочи и соответственно особо низкий уровень утечки при обычном ношении ее ребенком.

Пример IV
Оценка утечки в пеленке
Пеленки, существенно подобные той, которая описана в примере III, испытывались на эффективность путем опроса участников испытания, в котором 75 детей мужского пола использовали как пеленки типа, описанного в примере III, так и контрольную группу пеленочных продуктов обычной конфигурации в условиях ношения в течение одной ночи. В таком испытании каждый участник получал для пользования в течение 7 ночей подряд пеленки среднего размера, 4 из них типа примера III и 3 типа, соответствующего продукту, продаваемого на рынке под маркой LUVS Delux для мальчиков. Продукт LUVS имеет конфигурацию зоны поглощения, рассчитанную на пользование мальчиками, и содержит 33,1 грамм поглощающего материала.

Родителей (или соответственно других лиц, осуществляющих заботу о ребенке) просили использовать одну пеленку в ночь, записывать и сообщать случаи появления протекания каждой использовавшейся пеленки. Результаты по протеканию затем собирались от участников теста и анализировались. В результате этого анализа было установлено, что при таком испытании путем опроса протечку показывали 13,0% пеленок типа, описанного в примере III, и 14,0% пеленок LUVS.

Это опросное испытание показывает, что пеленки, в которых используется особая конфигурация двухслойной сердцевины согласно настоящему изобретению, обеспечивает характеристику по протеканию, сравнимую с характеристикой контрольных пеленок, имеющихся на рынке, хотя пеленки согласно настоящему изобретению содержат значительно меньше поглощающего материала, чем пеленки из контрольной группы.

Пример V
Пленки с альтернативными слоями приема/распределения
Пеленки, существенно подобные по их конфигурации тем, которые описаны в примере III, изготавливаются с использованием альтернативных структур в качестве слоев приема/распределения жидкости в них. Эти альтернативные структуры описываются следующим образом:
А) Воздушно-уложенные усиленные целлюлозные волокна
Усиленные, скрученные, завитые целлюлозные (STCC) волокна типа, описанного в таблице 1 примера I настоящего описания, но сшитые лимонной кислотой вместо глутаральдегида, аэродинамически укладываются с образованием впитывающей полотняной структуры, имеющей сухую плотность прибл. 0,075 г/см³ и сухой базисный вес прибл. 0,03 г/см². Такая воздушно-уложенная полотняная структура показывает начальную скорость приема жидкости прибл. 7,5 мл синтетической мочи в секунду и 30-минутную высоту вертикального капиллярного подъема прибл. 4,8 см.

Б) Воздушно-уложенные целлюлозные волокна (Foley Fluff)
Неусиленные древесно-целлюлозные волокна укладываются аэродинамически с образованием впитывающей полотняной структуры (Foley Fluff), имеющей сухую плотность прибл. 0,084 г/см³ и сухой базисный вес прибл. 0,03 г/см². Такая воздушно-уложенная структура показывает начальную скорость приема жидкости прибл. 4,5 мл синтетической мочи в секунду и 30-минутную высоту вертикального капиллярного подъема прибл. 4,2 см.

В) Меламин-формальдегидный пенопласт (BASOTEST)
Поглощающую пенопластовую структуру получают из меламин-формильдегидного пеноматериала, описанного в патенте США 4540717, выданного 10 сентября 1985 года на имя Манке и др., продаваемого фирмой БАСФ под торговой маркой. Такой пеноматериал имеет объем пор прибл. 80 - 90 мл/г, удельную площадь поверхности капиллярного всасывания прибл. от 0,2 до 0,5 м²/г, средний размер ячеек прибл. 200-300 микрон с отверстиями между ячейками прибл. 90 микрон и сухой плотностью прибл. 0,01 г/см³. Пеноматериал такого типа показывает начальную скорость приема жидкости прибл. 7,0 мл синтетической мочи в секунду и 30-минутную высоту вертикального капиллярного подъема менее чем 2 см.

Пример VI
Приготовление альтернативного материала для слоя накопления/перераспределения жидкости
Этот пример иллюстрирует приготовление другого типа HIPE-пеноматериала, пригодного для использования в качестве слоя или в слое накопления/перераспределения жидкости в предпочтительных впитывающих изделиях со слоистой сердцевиной в соответствии с настоящим изобретением.

Приготовление эмульсии
Хлорид кальция (36, 32 кг) и персульфат калия (568 г) растворяют в 378 литрах воды. Это обеспечивает воднофазный поток используемый в непрерывном процессе образования HIPE-эмульсии.

К мономерной комбинации, содержащей стирол (1600 г), дивинилбензола 55%, технического (1600 г) и 2-этилгексилакрилата (4800 г), прибавляют сорбитанмонолаурата (960 г в виде SPAN^® 20). После смешения этой комбинации материалов дают отстаиваться в течение ночи. Надосадочную жидкость сливают и используют в качестве масляной фазы в непрерывном процессе образования HIPE-эмульсии. (Выбрасывается прибл. 75 г липкого осадка).

Отдельными потоками при температуре водной фазы 48-50^oC и при температуре масляной фазы 22^o C водная и масляная фазы подаются в аппарат динамического смешения. Тщательное смешение объединенных потоков в аппарате динамического смешения достигается с помощью штыревой мешалки. При данном масштабе производства подходящая штыревая мешалка состоит из цилиндрического вала прибл. 21,6 см длины с диаметром прибл. 1,9 см. Вал, как описано в примере II, имеет 4 ряда штырей, из них 2 ряда имеют 17 штырей и 2 ряда имеют 16 штырей, каждый штырь имеет диаметр 0,5 см и выступает наружу от центральной оси вала на длину 1,6 см. Штыревая мешалка смонтирована в цилиндрической втулке, образующей аппарат динамического смешения, а штыри имеют зазор 0,8 мм от стенок цилиндрической втулки.

Вниз по потоку от аппарата динамического смешения смонтирован спиральный статический смеситель, предназначенный для того, чтобы обеспечить противодавление в аппарате динамического смешения и чтобы лучше внедрять в образующуюся эмульсию компоненты. Такой статический смеситель имеет 14 дюймов в длину (35,6 см) и 0,5 дюйма (1,3 см) в наружном диаметре. Статический смеситель представляет собой ТАH Industres Model 070-821, модифицированный тем, что срезан на 2,4 дюйма (6,1 см).

Объединенная система аппаратов смешения заполняется масляной фазой и водной фазой в отношении 2 части воды на 1 часть масла. Аппарат динамического смешения снабжен отдушкой, чтобы воздух мог выходить из аппарата при полном заполнении последнего. Скорости потоков во время заполнения суть 1,127 г/с масляной фазы и 2,19 см³/с водной фазы.

При заполнении системы аппаратов начинается перемешивание в динамическом смесителе при числе оборотов мешалки 1800 в минуту. Скорость потока водной фазы затем постоянно растет до величины 35,56 см³/с в течение периода времени 130 с. Обратное давление, создаваемое динамическим и статическим смесителями в этот момент, равно 7,5 фунта на квадратный дюйм (51,75 кПа). Скорость мешалки затем постепенно уменьшают до значения 1200 оборотов в минуту в течение периода 60 секунд. Обратное давление падает до 4,5 фунта на квадратный дюйм (31,05 кПа). В этот момент скорость мешалки резко увеличивают до 18000 оборотов в минуту. Обратное давление системы остается после этого постоянным при 4,5 фунта на квадратный дюйм (31,05 кПа).

Полимеризация эмульсии
Образовавшуюся эмульсию, вытекающую из статического смесителя, в этот момент собирают в баки для хранения холодных продуктов Rubbermaid Economy Cold Food Storage Boxes, Model 3500. Эти баки выполнены из полиэтилена пищевого качества и имеют номинальные размеры 18" х 26" х 9" (45,7 см х 66 см х 22,9 см). Истинные внутренние размеры этих баков составляют 15" х 23" х 9" (38,1 см х 58,4 см х 22,9 см). Эти баки предварительно подогревают пленкой раствора, содержащего 20%-ный раствор SPAN^® 20 в равновесовой смеси растворителей ксилола и изопропанола. Смеси растворителей дают испариться, после чего остается один только SPAN^® 20. В каждый бак собирают сорок семь литров эмульсии.

Баки, содержащие эмульсию, хранят в помещении, поддерживаемом при температуре 65^oC в течение 18 часов для проведения в них полимеризации эмульсии и образования таким образом полимерного пеноматериала.

Промывка, гидрофилизация и обезвоживание пенопласта
После того как полимеризация закончилась, мокрый пенопласт удаляют из полимеризационных баков. Пена в этот момент содержит остаточной водной фазы, содержащей растворенные эмульгаторы, электролит и инициатор прибл. в 30 - 40 раз больше, чем вес полимеризованного материала (30 - 40Х). Пеноматериал разрезают острой ленточной пилой, совершающей возвратно-поступательные движения, на листы калибром 0,350 дюйма (0,89 см). Эти листы затем подвергают сжатию в серии из трех отжимных валов, которые постепенно уменьшают содержание остаточной водной фазы в пенопласте до прибл. 6-кратного (6X) от веса полимеризованного материала. В этот момент листы затем снова насыщаются 1%-ным раствором CaCl₂ при 60^oC, сжимаются в захвате валков до содержания водной фазы прибл. 10Х, снова насыщаются 1%-ным раствором CaCl₂ и затем снова сжимаются в зажиме валков до содержания водной фазы прибл. 10Х.

Листы пенопласта, содержащие теперь прибл. 10Х в основном 1%-ного раствора CaCl₂, пропускаются через последний зажим валков, оснащенный вакуумной щелью. Последний зажим уменьшает содержание раствора CaCl₂ до количества, приблизительно в 5 раз (5X) превращающего вес полимера. Пена после последнего зажима остается сжатой на калибр прибл. 0,080 дюйма (0,2 см). Затем пенопласт сушат в печи с циркуляцией воздуха при температуре прибл. 60^oC в течение прибл. трех часов. Такая сушка снижает содержание влаги до прибл. 5 - 7% от веса полимеризованного материала. В этот момент листы пенопласта имеют калибр прибл. 0,075 дюйма (0,19 см) и легко допускают их вытяжку. Пенопласт также содержит прибл. 11% по весу остаточного сорбитанмонолауратного эмульгатора и прибл. 5% по весу (на безводной основе) остаточного гидратированного хлорида кальция в качестве гидрофилизирующих агентов. В сплющенном состоянии пенопласт имеет плотность прибл. 0,17 г/см³ . Когда он увеличен в объеме до его свободной поглотительной способности (26,5 мл/г) в синтетической моче Джейко, расширенный пенопласт имеет удельную площадь поверхности капиллярного всасывания прибл. 2,24 м²/г, объем пор прибл. 29,5 см³>/г и средний размер ячеек прибл. 15 микрон.

Листы пенопласта, полученные способом, описанным в примере VI, представляют собой предпочтительный вариант выполнения слоя накопления/перераспределения жидкости согласно настоящему изобретению ("thin-until-wet" = тонкий - пока не мокрый"), так как эти пенопластовые листы находятся в форме сплющенного пеноматериала, который будет расширяться при контакте с водными жидкостями организма. Расширившись, пеноматериалы будут удерживать жидкости организма, которые вызвали их расширение. Такими предпочтительными сплющенными пенопластами являются те, которые образованы из дегидролизованного полимерного материала, имеющего удельную площадь поверхности капиллярного всасывания прибл. от 0,5 до 5,0 м²/г и содержащего прибл. от 0,5 до 20%, считая на вес пеноматериала, остаточного водонерастворимого эмульгатора и прибл. от 0,1% до 7%, считая на вес (в безводном состоянии) пеноматериала, токсикологически приемлемой, гигроскопической, гидратированной соли, предпочтительно хлорида кальция или хлорида магния, в качестве гидрофилизирующего агента.

В его сплющенном состоянии такой пеноматериал имеет обычно остаточное водосодержание прибл. от 4% до 15% по весу от полимеризованного материала, когда он хранится в условиях окружающей среды с температурой 72^oF (22^oC) и относительной влажностью 50%. Это водосодержание включает как воду гидратации, связанную с гигроскопической гидратированной солью, так и свободную воду, поглощенную пенопластом. Такой сплющенный пеноматериал также будет иметь плотность в сухом состоянии в пределах прибл. от 0,08 до 0,3 г/см³.

В его расширенном состоянии такие предпочтительные (тонкие-пока-немокрые) пеноматериалы для слоя накопления/перераспределения жидкости имеют объем пор прибл. от 12 до 100 мл/г и показывают сопротивление прогибанию такое, что сжимающее давление 5,1 кПa производит после 15 минут деформации прибл. от 5% до 95%-ное сжатие структуры, когда она насыщена при 37^oC до ее свободной поглотительной способности синтетической мочой, имеющей поверхностное натяжение 65±5 дин/см. Средний размер ячеек этих предпочтительных тонких-пока-немокрые материалов слоя накопления/перераспределения жидкости в расширенном состоянии находится в пределах от прибл. 5 и до 30 микрон. Плотность, считая на сухое вещество, расширенного материала слоя накопления/перераспределения после насыщения до его свободной поглотительной способности в этой синтетической моче находится в пределах от прибл. 9% до 28 % его плотности, считая на сухое вещество, в сплющенном состоянии.

Пример VII
Пеленка, существенно подобная в ее конфигурации той, что описана в примере VI, изготовляется с использованием в качестве слоя накопления/перераспределения жидкости листа "тонкого-пока-немокрый" сплющенного поглощающего пенопласта типа, описанного в примере VI. В такой пеленке применяемый слой приема/распределения жидкости, содержащий усиленные, скрученные, завитые целлюлозные волокна, весит прибл. 13 грамм. Применяемый тонкий-пока-немокрый слой накопления/перераспределения жидкости также весит 13 грамм.

Пеленка, имеющая данную конкретную конфигурацию, проявляет особенно высокую эффективность используемой впитывающей сердцевины в удержании выделяемой организмом мочи и соответственно обеспечивает особенно низкий процент случаев протекания, при нормальном ношении младенцем.

*/ Эквивалентные заявки
USS N 743951 и USS N 743947 - эквиваленты соответствующим международной (PCT) заявкам, указывающим, по меньшей мере ЕПВ поданным в ПB США одновременно с данной Международной (PCT) заявкой 12 августа 1992 года или ранее этой даты.

Реферат

Предложены впитывающие изделия, такие как пеленки, для оказания помощи при недержании. Такие изделия содержат в своей впитывающей сердцевине компонент приема/распределения жидкости и компонент накопления/перераспределения жидкости, поддерживаемый в сообщении по жидкости с компонентом приема/распределения жидкости. Компонентом приема/распределения жидкости может быть любой пористый гидрофильный, например волокнистый, материал или материал на пенопластовой основе, который обеспечивает начальную скорость приема жидкости не менее 2 мл синтетической мочи в 1 с и также предпочтительно обеспечивает 30-минутную высоту вертикального капиллярного подъема по меньшей мере 2 см. Компонент накопления/перераспределения жидкости включает в себя гидрофильный, гибкий пенопласт с открытыми порами, имеющий свободную поглотительную способность по меньшей мере 12 мл синтетической мочи на 1 г сухого пенопласта и поглотительную способность под сжимающим давлением 5,1 кПа, составляющую не менее 5% от указанной свободной способности. Предпочтительные материалы для компонента приема/распределения жидкости включают химически усиленные, скрученные, завитые целлюлозные волокна. Предпочтительные материалы для компонента накопления/перераспределения жидкости включают впитывающие пенопласты, приготовленные полимеризацией эмульсии с высоким содержанием дисперсной фазы (НИРЕ). Изделие имеет высокую эффективность впитывания выделения и обеспечивает особенно низкий процент случаев протекания. 45 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.

Формула