PL174363B1

PL174363B1 - Wkład chłonny do wyrobu absorpcyjnego i sposób wytwarzania wkładu chłonnego do wyrobu absorpcyjnego

Info

Publication number: PL174363B1
Application number: PL93309035A
Authority: PL
Inventors: Urban Widlund; Eje Oesterdahl; Roy Hansson; Milan Kolar
Original assignee: Moelnlycke Ab
Priority date: 1992-11-17
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1998-07-31
Also published as: SK281520B6; FI952407A; DE69327855D1; PL309007A1; CA2149028A1; JPH08503394A; SK65395A3; EP0773768B1; JPH08503393A; HUT72386A; DK0773767T3; DE69327673T2; HU9501450D0; CZ283404B6; NO951915D0; WO1994010955A1; JP3589461B2; GB2272916A; NO951931D0; AU674041B2

Abstract

1. Wklad chlonny do wyrobu absorpcyjnego, zawierajacy material czasteczkowy zawierajacy co najmniej 30% wlókien celulozowych uformo- wanych na sucho we wstege i sprasowanych do ge- stosci wstegi pomiedzy 0,3-1,0 g/cm3, znamienny tym, ze zawiera wlókna celulozowe (61, 62) suszone pneumatycznie, a koncowy wklad chlonny stanowi uformowana pneumatycznie wstega (11, 51), o gra- maturze pomiedzy 100-2000 g/m2. F I G . 1 3 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wkład chłonny do wyrobu absorpcyjnego i sposób wytwarzania wkładu chłonnego do wyrobu absorpcyjnego. Wynalazek dotyczy wkładu chłonnego stosowanego w wyrobie absorpcyjnym, takim jak podpaska higieniczna, tampon, ochraniacz majtek, wyrób absorpcyjny dla osób nie będących w stanie opanować wydalania, pielucha, opatrunki na rany lub owrzodzenia, pochłaniacz śliny i podobne.

Znanych jest wiele różnych odmian wyrobów absorpcyjnych tego typu. Wkłady chłonne do takich wyrobów zazwyczaj wytwarza się, przykładowo, techniką suchego

17-4363 rozwłókniania lub spulchniania pulpy celulozowej w postaci zwojów, bel lub arkuszy, w wyniku czego powstaje mata, czasami z domieszką tak zwanego materiału superchłonnego, którym są polimery zdolne do wchłaniania wody lub płynów ustrojowych w ilościach wielokrotnie przewyższających ich własną wagę. Często pulpę prasuje się w celu zwiększenia jej własności związanych z przesączaniem płynów, a także w celu zmniejszenia jej wymiarów, a tym samym uzyskania w miarę możliwości zwartego wyrobu.

W wyrobie absorpcyjnym mogą również znajdować się inne składniki, na przykład poprawiające jego własności do wnikania w niego płynów lub do ich przesączania, albo zwiększające jego spoistość, tj. spójność, ijego odporność na odkształcanie się podczas użytkowania.

Jedną z poważnych wad wyrobów tego typu jest ich całkowita chłonność, a także przeciekanie przez nie płynów przed pełnym wykorzystaniem ich całkowitej chłonności. Wynika to między innymi z tego, że wydalane przez użytkowniczkę płyny ustrojowe nie są w stanie wniknąć w materiał chłonny i dostatecznie szybko rozprzestrzenić się w nie wykorzystane strefy wyrobu, w związku z czym przeciekają bokami podpaski, pieluchy, wyrobu absorpcyjnego dla osób nie będących w stanie opanować wydalania lub opatrunku założonego na ranę. Jak zatem widać, bardzo istotne znaczenie ma zdolność materiałów, używanych w wyrobach absorpcyjnych, do rozprowadzania wchłoniętych płynów po całym wyrobie absorpcyjnym.

Innym problemem jest tak zwana zwilżalność powrotna, tj. przepływ wchoniętych już płynów ustrojowych z powrotem ku skórze użytkowniczki w wyniku działania sił zewnętrznych, na przykład podczas jej siadania. Generalnie, pożądane jest, żeby powierzchnia wyrobu, znajdująca się podczas jego noszenia w pobliżu skóry użytkowniczki, była możliwie sucha. Do ważnych własności materiału stosowanego do produkcji wyrobów higienicznych należy jego pojemność chłonna, szybkość wchłaniania, pojemność nasączenia, zdolność do rozprowadzania płynów, pojemność retencji, zwilżalność powrotna, miękkość i gładkość.

Płyny, o jakie chodzi w tym przypadku, to mocz, krew pochodzenia menstruacyjnego, płyny wydzielane z ran i wrzodów, płyny do płukania i ślina.

Innym wymogiem stawianym większości wyrobów higienicznych jest to, żeby były możliwie cienkie, a tym samym można je było nosić możliwie dyskretnie.

Dużą część instalacji do produkcji wspomnianych wyrobów higienicznych zajmują urządzenia do rozwłókniania, pneumatyczne urządzenia do transportu i urządzenia do formowania mat. Urządzenia te są również źródłem poważnych awarii instalacji produkcyjnych. Ponadto urządzenia do prasowania gotowych mat z pulpy lub gotowych wyrobów higienicznych często instaluje się za instalacjami produkcyjnymi.

Oddzielny problem stanowi stosowanie materiału superchłonnego w wyrobach absorpcyjnych. Zazwyczaj materiał superchłonny ma postać granulek, które trudno związać z wkładem chłonnym, zwłaszcza jeśli zawartość procentowa materiału superchłonnego jest wysoka, to znaczy wynosi co najmniej 50% całkowitej wagi wkładu chłonnego w stanie suchym.

Z międzynarodowego zgłoszenia patentowego PCT, publikacja nr WO 90/05808, znane jest wytwarzanie wstęgi z pulpy celulozowej techniką formowania suchego, następnie rozwłóknianej, tak zwanej formowanej pneumatycznie pulpy w zwojach. Suszone pneumatycznie włókna pulpy papierowej, którą może być roztwarzana termomechanicznie, chemotermomechanicznie, lub chemicznie, pulpa papierowa, pulpa siarczynowa lub siarczanowa, zawierająca około 80% cząstek stałych, doprowadza się za pomocą strumienia powietrza o regulowanym przepływie do głowicy formującej znajdującej się nad sitem formującym i formuje z niej wstęgę o gramaturze pomiędzy 300-1500 g/m² i gęstości pomiędzy 550-1000 kg/m3. Powietrze odsysa się za pomocą skrzynki ssącej znajdującej się pod sitem. Ilość wilgoci w tej technologii wynosi pomiędzy 5-30%.

Następnie wstęgę prasuje się wstępnie do gęstości pomiędzy 550-1000 kg/m³ w celu nieznacznego zmniejszenia jej wymiarów przed prasowaniem końcowym. Wytrzymałość mechaniczna sprasowanej wstęgi jest na tyle duża, iż można ją składować lub transportować w postaci zwojów lub arkuszy. Wstęgę można łatwo rozwłóknić i przetworzyć na spulchnioną masę z przeznaczeniem do produkcji wyrobów absorpcyjnych lub wkładów do pieluch, podpasek higienicznych i podobnych artykułów.

174 363

Inny sposób wytwarzania wkładów chłonnych opisano w europejskim opisie patentowym 0 122 042, według którego z mieszanki włókien hydrofitowych i nierozpuszczalnych w wodzie cząstek nierozpuszczalnego hydrożelu wytwarza się za pomocą strumienia powietrza wstęgę, którą następnie prasuje się do gęstości 0,15 do około 1,0 g/cm³. Jednakże sposób ten składa się z kilku etapów, podczas których suchy materiał wyjściowy najpierw rozdrabnia się w młynie bijakowym we włókna celulozowe, a te z kolei osadza na sicie i wytwarza z nich wkład chłonny, prasowany w następnym etapie. Tego typu etapy produkcyjne komplikują i podrażają te technologię.

Jeden ze sposobów zmiękczania arkusza z materiału chłonnego ujawniono w europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP 0 360 472, według którego sprasowany materiał chłonny obrabia się pomiędzy częściowo ponacinanymi walcami nadającymi mu miękkość. Jednakże skutkiem takiego sposobujest między innymi zmniejszenie wytrzymałości mechanicznej zmiękczonego materiału.

Wkład chłonny do wyrobu absorpcyjnego, zawierający materiał cząsteczkowy zawierający co najmniej 30% włókien celulozowych uformowanych na sucho we wstęgę i sprasowanych do gęstości wstęgi pomiędzy 0,3-1,0 g/cm3, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera włókna celulozowe suszone pneumatycznie, a końcowy wkład chłonny stanowi uformowana pneumatycznie wstęga o gramaturze pomiędzy 100-2000 g/cm².

Korzystnymjest, że gramatura wkładu wynosi pomiędzy 150-1500 g/cm^, korzystnie 200-1000 g/m2

Włókna celulozowe wkładu składają się głównie z włókien pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie.

Korzystnym jest, że włókna pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie mają wskaźnik skędzierzawienia wynoszący pomiędzy 0,20-0,40.

W innym wariancie włókna celulozowe wkładu składają się głównie z włókien pulpy roztwarzanej chemicznie.

Korzystnym jest, że co najmniej pewną ilość włókien wkładu stanowią chemicznie usztywniane włókna celulozowe.

W pewnych wariantach w skład wkładu wchodzi pomiędzy 20-70% materiału superchłonnego, korzystnie pomiędzy 30-60%, a najkorzystniej 40-50%, obliczonego w stosunku do całkowitej wagi wkładu w stanie suchym.

W innych wariantach w skład wkładu wchodzą środki wzmacniające, na przykład środek wiążący, włókna wzmacniające lub termoplastyczne włókna wiążące.

Sposób wytwarzania wkładu chłonnego do wyrobu absorpcyjnego, w którym z materiału cząsteczkowego zawierającego co najmniej 30% włókien celulozowych, formuje się na sucho wstęgę i prasuje się ją do gęstości pomiędzy 0,3-1,0 g/cm3, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przed uformowaniem wstęgi suszy się pneumatycznie włókna celulozowe, a następnie formuje się je pneumatycznie we wstęgę o gramaturze pomiędzy 100-2000 g/m2, po czym wstęgę, bez dalszego rozwłókniania i spulchniania, wprowadza się jako wkład chłonny do wyrobu absorpcyjnego.

Korzystnym jest, że wstęgę prasuje się do gęstości pomiędzy 0,4-0,9 g/cm3, korzystnie 0,5-0,85 g/cm³.

Korzystnym jest, że wstęgę, przed wprowadzeniem jako wkład chłonny do wyrobu absorpcyjnego, rozwarstwia się, poprzez zmiękczanie mechanicznie, na liczne, częściowo oddzielone cienkie warstwy włókien, których gęstość odpowiada pierwszej gęstości.

Wkład chłonny wytwarzany sposobem według wynalazku ma znakomite własności chłonne, zarówno z punktu widzenia szybkiego wchłaniania przez niego płynów jak również zdolności do ich rozprowadzania w materiale. Materiał ten wykazuje słabą tendencję do zwilżania porowatego, jak również daje się formować z niego wyroby bardzo cienkie. Sposób wytwarzania wkładu chłonnego jest uproszczony.

Stwierdzono, że nie rozwłókniona, uformowana na sucho pulpa jest znakomitym materiałem chłonnym i można ją bezpośrednio używać jako materiał chłonny w artykułach higienicznych, bez konieczności rozwłókniana. Materiał ten ma również dobre własności z punktu widzenia przesączania płynów i spęczania, co ma istotne znaczenie dla funkcji, jakie

174 363 spełnia wyrób. Mata z pulpy tego typu jest bardzo cienka, dzięki czemu nie trzeba jej dalej prasować w wyrobie lub artykule.

W przypadku pewnych zastosowań w produkcji artykułów higienicznych, wygodne jest zmiękczanie formowanej na sucho pulpy przed jej użyciem jako materiału chłonnego. Tego typu proces zmiękczania nie wpływa w znaczniejszym stopniu na wspomniane wcześniej dobre własności chłonne, własności przesączające ani spęczanie.

Gotowy materiał chłonny w postaci zwoju, można stosować bez konieczności rozwłókniania, co zmniejsza również częściowo zapotrzebowanie na wspomniane już urządzenia do rozwłókniania, pneumatyczne urządzenia transportowe i urządzenia do wytwarzania mat.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia własności chłonne formowanej na sucho pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie po obróbce pomiędzy walcami o różnym rozstawie, dla porównania przedstawiono odpowiednie własności formowanych w sposób konwencjonalny, a następnie prasowanych mat z pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie i chemicznie, fig. 2 - własności chłonne formowanej na sucho pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie po zmiękczaniu, dla porównania przedstawiono odpowiednie własności formowanych w sposób konwencjonalny, a następnie prasowanych mat z pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie i chemicznie, fig. 3 - własności chłonne gotowego wyrobu absorpcyjnego z wkładem chłonnym wykonanym z formowanej na sucho pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie, dla porównania przedstawiono odpowiednie własności wyrobów produkowanych konwencjonalnie o odpowiednich składach, fig. 4 - czas wchłaniania płynów przez gotowy wyrób absorpcyjny zawierający wkład chłonny z formowanej na sucho pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie, dla porównania przedstawiono odpowiednie własności wyrobów produkowanych konwencjonalnie o odpowiednich składach, fig. 5 stopień wykorzystania gotowego wyrobu absorpcyjnego z wkładem chłonnym z formowanej na sucho pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie, dla porównania przedstawiono odpowiednie własności wyrobów produkowanych konwencjonalnie o odpowiednich składach, fig. 6 - własności chłonne gotowego wkładu z wkładem z formowanej na sucho pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie z domieszką i bez domieszki materiału superchłonnego, dla porównania przedstawiono odpowiednie własności wkładów z pulpy produkowanej konwencjonalnie z domieszką i bez domieszki materiału superchłonnego, fig. 7 - zwilżalność powrotną gotowego wyrobu absorpcyjnego z wkładem chłonnym wykonanym z formowanej na sucho pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie, dla porównania przedstawiono odpowiednie własności wyrobów produkowanych konwencjonalnie o odpowiednich składach, fig. 8 - odpowiednią zwilżalność powrotną nie zmiękczanego i zmiękczanego wkładu chłonnego, który wchłonął krew, z wkładem wykonanym z formowanej na sucho pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie, zarówno z domieszką jak i bez domieszki materiału superchłonnego, fig. 9 - odpowiednią zwilżalność powrotną gotowego wyrobu absorpcyjnego, który wchłonął krew, z wkładem wykonanym z formowanej na sucho pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie, dla porównania przedstawiono odpcwiednie własności dla wyrobów produkowanych konwencjonlanie o odpowiednich składach, fig. 10-11 przedstawiają schematycznie skład wyrobów absorpcyjnych według niniejszego wynalazku dla różnych przykładów wykonania, fig. 12 - przekrój poprzeczny przez wkład chłonny w stanie nie zmiękczonym, zaś fig. 13 przedstawia przekrój poprzeczny przez wkład chłonny w stanie zmiękczonym.

Sposób wytwarzania wkładu chłonnego według wynalazku polega na tym, że z materiału w postaci cząstek, zawierającego 30-100%, korzystnie co najmniej 50%, a najbardziej korzystnie co najmniej 70%, suszonych pneumatycznie włókien celulozowych, formuje się wstęgę o gramaturze z przedziału wartości pomiędzy 100-2000 g/m² i prasuje do gęstości rzędu 0,3-1,0 g/m³, a następnie utworzoną w ten sposób wstęgę, bez rozwłókniania i spulchniania, układu jako wkład chłonny do elementu absorpcyjnego.

Według wynalazku, wkład chłonny formuje się na sucho z materiału rozdrobnionego, takiego jak pulpa roztwarzana mechanicznie lub pulpa roztwarzana chemotermomecha6

174 363 nicznie (CTMP) lub z pulpy siarczynowej lub siarczanowej, stanowiącej pulpę celulozową roztwarzaną chemicznie. Można również stosować usztywnione chemicznie włókna celulozowe. Do formowanego na sucho wkładu korzystnie dodaje się również inne surowce o strukturze rozdrobnionej, takie jak materiały superchłonne, spoiwa termoplastyczne w postaci włókien i inne typy włókien.

Nie obrabiana, formowana na sucho pulpa ma znakomite własności chłonne, przesączalność i zdolność do pęcznienia, i stwierdzono, że istnieje możliwość bezpośredniego jej użycia jako materiału chłonnego w wyrobach higienicznych, bez konieczności rozwłókniania. W przypadku pewnych materiałów chłonnych, stwierdzono użyteczność lekkiego ich zmiękczania przed zastosowaniem. Poniżej przedstawiono jeden ze sposobów takiego zmiękczania.

Mata z formowanej na sucho pulpy ma dobrą spoistość, co oznacza, że w przypadku wprowadzania do niej materiałów superchłonnych, granulki takich materiałów dobrze zwiążą się z wkładem chłonnym i nie będą rozprzestrzeniały się podczas dalszej obróbki i przetwarzania na chłonne wyroby higieniczne.

Formowaną na sucho pulpę celulozową można wytwarzać, przykładowo, formując wstęgę z suszonych pneumatycznie włókien pulpy papierowej sposobem ujawnionym w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym WO 90/05808.

Włókna pulpy celulozowej mają tak zwany wskaźnik skędzierzawienia, definiujący ich zakrzywienie. Wskaźnik skędzierzawienia można mierzyć sposobem opisanym przez B.D. Jordana i N.G. Nguyena w Papper och Tra 4/1986, strona 313.

Zmiękczanie materiału

Materiał można zmiękczyć, dzięki czemu bardzo dobrze nadaje się do stosowaniajako materiał chłonny w większości wyrobów higienicznych, obrabiając uformowaną na sucho pulpę pomiędzy, na przykład, walcami fałdującymi. Materiał można zmiękczać w różnym stopniu w zależności od zastosowań, obrabiając go pomiędzy różnymi typami walców i stosując różne rozstawy walców.

Zmiękczona w ten sposób, uformowana na sucho pulpa, ma bardzo dobre własności materiałowe, a proces zmiękczania nie wpływa w istotniejszy sposób na wspomniane wcześniej jej znakomite własności chłonne.

Na figurze 12 przedstawiono fragment wkładu chłonnego przed procesem zmiękczania, a na fig. 13 - po procesie zmiękczania. Jak widać na fig. 12 i 13, podczas procesu zmiękczania materiał wkładu chłonnego rozwarstwia się. Wkład chłonny nie zmiękczony ma włókna 61 ułożone zazwyczaj z równomierną gęstością wzdłuż całej grubości. W wyniku procesu zmiękczania materiał wkładu chłonnego ulega rozwarstwieniu na liczne, częściowo oddzielne cienkie warstwy włókien 62, pomiędzy którymi są odstępy 63. Zmiękczanie i rozwarstwianie materiału zmniejsza w pewnym stopniujego gęstość całkowitą, ale w zasadzie bez zmiany wartości jego gęstości pierwotnej w każdej poszczególnej warstwie. W związku z tym, że każda pojedyncza warstwa zachowuje bardzo wysoką gęstość, utrzymują się dobre własności przesączalne materiału pomimo wzrostu objętości materiału wwyniku procesu zmiękczania. Rezultatem procesu zmiękczania jest wzrost całkowitej objętości o około 300%, zazwyczaj do 100%, w zależności od zastosowanego sposobu oraz intensywności zmiękczania.

Rozumie się samo przez się, że wspomniany sposób zmiękczania materiału przytoczono wyłącznie dla przykładu oraz że podobne wyniki można uzyskać innymi sposobami. Przykładowo, materiał można zmiękczać za pomocą ultradźwięków, mikrofal, zwilżając go albo za pomocą dodatków chemicznych.

Badanie własności materiałowych

Do określania własności chłonnych wkładu chłonnego stosowano urządzenia opisane poniżej.

Test 1. Własności chłonne w płaszczyźnie pochylonej

Z badanego materiału wycięto prostokątny wkład testowy i wjego poprzek, w punkcie odległym o 11 cm od jego krótszego boku poprowadzono linię. W pobliżu wagi laboratoryjnej umieszczono naczynie z cieczą, po czym zarówno wagę jak i naczynie wyregulowano do położenia poziomego. Następnie na wadze umieszczono pod kątem 30° do poziomu płytkę

174 363 z pleksiglasu w taki sposób, że jeden jej swobodny koniec wchodził lekko do naczynia. W odległości 11 cm od dolnej krawędzi płytki poprowadzono poprzecznie linię. Do naczynia nalano ciecz testową (0,9% roztwór NaCl) w takiej ilości, żeby 20 mm płytki z pleksiglasu znalazło się pod jej powierzchnią. Do płytki z pleksiglasu przymocowano testowany wkład w taki sposób, żeby narysowana na nim linia pokryła się z linią narysowaną na płytce, podwijając równocześnie jego dolną część w taki sposób, żeby nie stykała się z cieczą testową. Równocześnie z położeniem wkładu testowego na płytce i zanurzeniem go w roztworze na taką samą głębokość jak płytka, uruchomiono zegar. Rejestrowano wzrost wagi wkładu testowego w funkcji czasu.

Test 2. Pomiar pojemności chłonnej i stopnia jej wykorzystania

Badany wkład umieszczono w uchwycie. Ciecz testową (0,9% roztwór NaCl) doprowadzano do punktu zwilżania wyrobu w ciągu 60 minut z prędkością, zjaką była wchłaniana. Ciągle mierzono ilość wchłanianej cieczy, a łączna ilość cieczy wchłoniętej przez testowany wyrób stanowi jego użyteczną pojemność chłonną. Następnie badany wyrób umieszczano w kąpieli z cieczą, w której miał on możliwość maksymalnego wchłonięcia cieczy testowej. Następnie, po wyjęciu z kąpieli, ponownie ważono badany wyrób i obliczano jego łączną pojemność chłonną. Stopień wykorzystania określano jako iloraz wykorzystanej pojemności chłonnej testowanego wyrobu i całkowitej pojemności chłonnej.

Test 3. Pomiary zwilżalności powrotnej, przesiąkalności cieczy i czasu wchłaniania

Do wyrobu doprowadzano w odstępach co 20 minut cztery partie cieczy testowej (0,9% roztworu NaCl), każda o wielkości 28 ml. Pomiar czasu prowadzono do chwili całkowitego wchłonięcia cieczy. Po doprowadzeniu każdej partii cieczy rejestrowano stopień rozprzestrzenienia się jej w pielusze. Po doprowadzeniu ostatniej partii cieczy, w miejscu zwilżania umieszczano bibułę filtracyjną i obciążano ją odważnikiem o masie 1,1 kg przez 15 sekund. Bibułę filtracyjną ważono zarówno przed jak i po przyłożeniu odważnika i rejestrowano zwilżalność powrotną.

Test 4. Pomiary zwilżalności powrotnej

Ważono pieluchę przeznaczoną dla dzieci o wadze z danego przedziału wartości, a następnie umieszczano ją na płaskiej powierzchni nośnej. Do punktu zwilżania pieluchy doprowadzano określoną ilość cieczy testowej (0,9% roztworu NaCl, 100 ml w przypadku pieluch dla dzieci i wadze zakresie 7-15 kg). Po 20 minutach doprowadzano kolejne 100 ml cieczy. Po wchonięciu całej cieczy, w miejscu zwilżania umieszczano bibułę filtracyjną i obciążano ją w przeciągu 15 sekund odważnikiem o masie 1,1 kg. Bibułę filtracyjną ważono zarówno przed jak i po obciążeniu, a uzyskane wyniki rejestrowano jako zwilżalność powrotną pierwszego rzędu. Po kolejnych 20 minutach do pieluchy doprowadzano następnie 100 ml cieczy i po jej całkowitym wchłonięciu całą procedurę powtarzano używając do tego celu świeżą bibułę filtracyjną, a uzyskane wyniki rejestrowano jako zwilżalność powrotną drugiego rzędu.

Test 5. Wyznaczanie wchłanialności krwi

Z materiału wycięto wkład testowy o wymiarach 65 x 200 mm. Do miejsca zwilżania wkładu testowego doprowadzono 5 ml cieczy testowej (0,9% roztwór NaCl). Po około 30 minutach mierzono stopień rozprowadzenia cieczy. Następnie do miejsca zwilżania doprowadzono kolejne 5 ml cieczy testowej (0,9% roztwór NaCl) i po dalszych około 30 minutach mierzono stopień rozprowadzenia cieczy. Po ostatnim zwilżaniu, w miejscu zwilżania umieszczono osiem bibuł filtracyjnych i obciążono je odważnikiem o masie 4,875 kg na czas 15 sekund. Zarówno przedjak i po obciążeniu mierzono wagę bibuł filtracyjnych i rejestrowano zwilżalność powrotną.

Wyniki badań

Zmiękczanie

W celu określenia wpływu na materiał różnego rozstawienia walców zmiękczających używanych do jego zmiękczania, badano go w różnych warunkach zmiękczania. Przykładowo, w przypadku formowanej na sucho pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie o gramaturze 900 g/m² i gęstości 0,63 g/cm³, właściwe rozstawienie walców podczas ' procesu zmiękczania wynosi 1,7 - 2,4 mm. Dla tych rozstawień walców proces zmiękczania nie ma istotniejszego wpływu na własności materiału. Na fig. 1 przedstawiono własności chłonne dla różnych rozstawień walców. Przedstawione wyniki uzyskano podczas pomiarów w Teście 1.

A Materiał według wynalazku, rozstawienie walców 1,7 mm.

B Materiał według wynalazku, rozstawienie walców 2,0 mm.

C Materiał według wynalazku, rozstawienie walców 2,4 mm.

D Materiał według wynalazku, rozstawienie walców 2,0 mm, dwukrotnie zmiękczany.

E Materiał według wynalazku, rozstawienie walców 2,0 mm, czterokrotnie zmiękczany.

F Pulpa roztwarzana chemotermomechanicznie, gęstość 0,125 g/cm³.

G Pulpa siarczanowa roztwarzana chemicznie, gęstość 0,125 g/cm3.

Własności chłonne wkładów chłonnych

Na figurze 2 przedstawiono własności chłonne pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie według wynalazku posiadającej gramaturę 900 g/m² i gęstość 0,63 g/cm3 w porównaniu z własnościami odpowiadającymi wkładom z pulpy wytwarzanym z rozwłóknionej i mającej postać wstęgi pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie i odpowiedniej pulpy roztwarzanej chemicznie. Wobec braku materiału superchłonnego pojemność chłonna wynosi około 9 g cieczy na każdy gram materiału chłonnego. Wyniki uzyskano w Teście 1.

A Materiał według wynalazku.

B Pulpa roztwarzana chemotermomechanicznie, gęstość 0,125 g/cm3.

C Pulpa siarczanowa roztwarzana chemicznie, gęstość 0,125 g/cm3.

Własność gotowego wyrobu absorpcyjnego

W celu zbadania pozostałych własności gotowych wyrobów absorpcyjnych, sporządzono wyroby testowe w postaci konwencjonalnych pieluch dla dzieci, zawierających wkład chłonny w kształcie litery T (wkład T-owy) oraz prostokątny wkład chłonny (wkład R-owy), przy czym prostokątny wkład chłonny w testowanych wyrobach był wykonany z pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie według wynalazku. W wyrobach konwencjonalnych, T-owy wkład chłonny (wkład T-owy) i prostokątny wkład chłonny (wkład R-owy) były wykonane z konwencjonalnej rozwłóknionej pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie i pulpy chemicznej.

Pomiary pojemności chłonnej

Wyroby zawierające pulpę roztwarzaną chemotermomechanicznie według wynalazku posiadały chłonność w gramach równą wyrobom porównawczym z odpowiednimi wkładami z pulpy wykonanymi z konwencjonalnie rozwłóknionej i mającej postać pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie i pulpy roztwarzanej chemicznie. Uzyskane wyniki przedstawiono na fig. 3. Wyniki uzyskano w Teście 2.

A Porównawcza pielucha Libero Girl.

B Porównawcza pielucha Libero Boy.

C Pielucha dla dzieci zawierająca materiał według wynalazku.

Pomiary czasu wchłaniania cieczy

Czas wchłaniania cieczy przez wyroby zawierające układ R-owy wykonany z pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie według wynalazku był krótszy niż czas wchłaniania dla wyrobów porównawczych. Skutkiem tego jest również większa skuteczność wkładu R-owego, wykonanego z pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie według wynalazku, z punktu widzenia odprowadzania cieczy z wkładu T-owego. Uzyskane wyniki można obejrzeć na fig. 4. Wyniki uzyskano w Teście 3.

A Porównawcza pielucha Libero Girl.

B Porównawcza pielucha Libero Boy.

C Pielucha dla dzieci zawierająca materiał według wynalazku.

Pomiary wykorzystania wkładu chłonnego

Porównanie stopnia wykorzystania wkładu chłonnego w wyrobie absorpcyjnym zawierającego pulpę roztwarzaną chemotermomechanicznie według wynalazku oraz wkładu chłonnego w odpowiednim wyrobie absorpcyjnym zawierającego konwencjonalną pulpę roztwarzaną chemotermomechanicznie i pulpę roztwarzaną chemicznie, wykazały prawie

174 363 taki sam stopień wykorzystania, chociaż z lekką przewagą wyrobów z pulpą roztwarzaną chemotermomechanicznie według wynalazku. Wyniki, które uzyskano w Teście 2, przedstawiono na fig. 5.

A Porównawcza pielucha Libero Girl.

B Porównawcza pielucha Libero Boy.

C Pielucha dla dzieci zawierająca materiał według wynalazku.

Domieszkowanie materiałem superchłonnym

Obecność materiału superchłonnego we wkładzie chłonnym wpływa najego własności chłonne. Materiał superchłonny można wprowadzać do wkładu chłonnego na różne sposoby. Przykładowo, można go domieszkować do materiału, z jakiego jest wykonany wkład, układać w nim warstwowo, albo umieszczać w nim w dowolny inny sposób. Domieszkowanie materiału superchłonnego można wykonać na etapie produkcji materiału formowanego na sucho, ale również podczas niektórych innych etapów procesu produkcji. Własności chłonne porównano z pulpą roztwarzaną chemotermomechanicznie według wynalazku, do której dodano materiał superchłonny, a także z odpowiednimi wkładami z pulpy zawierającymi konwencjonalną rozwłóknioną pulpę roztwarzaną chemotermomechanicznie i pulpę roztwarzaną chemicznie. Wyniki tych porównań, uzyskane w Teście 1, przedstawiono na fig. 6.

A Pulpa siarczanowa roztwarzana chemicznie, zawierająca 30% materiału superchłonnego i posiadająca gęstość 0,125 g/cm3.

B Materiał według wynalazku zawierający 30% materiału superchłonnego.

C Pielucha porównawcza zawierająca 30% materiału superchłonnego.

D Materiał według wynalazku nie zawierający materiału superchłonnego.

Pomiary zwilżalności powrotnej

Wyroby zawierające pulpę roztwarzaną chemotermomechanicznie według wynalazku we wkładzie R-owym posiadały lepsze własności z punktu widzenia zwilżalności powrotnej niż wyrób porównawczy. Wynika z tego również, że wkład R-owy zawierający pulpę roztwarzaną chemotermomechanicznie według wynalazku, jest w stanie bardziej skutecznie odprowadzać ciecz z wkładu T-owego. Wyniki te, uzyskane w Teście 4, przedstawiono na fig. 7.

A Porównawcza pielucha Libero Girl.

B Porównawcza pielucha Libero Boy.

C Pielucha dla dzieci zawierająca materiał według wynalazku.

Pomiary zwilżalności powrotnej dla wchłaniania krwi

W przypadku wchłaniania krwi, wyroby, zawierające zmiękczoną pulpę roztwarzaną chemotermomechanicznie według wynalazku, miały lepsze własności z punktu widzenia zwilżalności powrotnej niż wyroby nie zmiękczone. Z uzyskanych rezultatów wynika, że w przypadku wchłaniania krwi wyroby bez materiału superchłonnego wykazywały niższe wartości zwilżalności powrotnej niż materiał zawierający materiał superchłonny. Materiał, w którym nie było materiału superchłonnego, również skuteczniej rozprowadzał krew. Uzyskane wyniki przedstawiono na fig. 8 i 9. Wyroby porównawcze zawierały dwa różne produkty często znajdujące się na rynku. Wyniki uzyskiwano w Teście 5. Wstępnym warunkiem takiego zjawiskajest istnienie co najmniej jednej warstwy maty z pulpy nie zawierającej materiału superchłonnego. Oczywiście nie wyklucza to obecności takiego materiału w innych częściach wkładu.

Figura 8

A Materiał według wynalazku o gramaturze 350 g/m2.

B Materiał według wynalazku o gramaturze 350 g/m2, zmiękczany.

C Materiały według wynalazku o gramaturze 350 g/m2 + 5% materiału superchłonnego.

D Materiał według wynalazku o gramaturze 350 g/m2 + 5% materiału superchłonnego, zmiękczany.

Figura 9

A Wyrób porównawczy 1.

B Wyrób porównawczy 2.

C Wyrób zawierający materiał według wynalazku.

174 363

Wytrzymałość mechaniczna siatki

Zazwyczaj wytrzymałość mechaniczna maty wykonanej z formowanej na sucho pulpy jest wystarczająca z punktu widzenia rozważanych tu zastosowań. W przypadku stwierdzenia niedostatecznej wytrzymałości mechanicznej siatki dla pewnych typów zastosowań, można ją zwiększyć wzmacniając jej strukturę w odpowiedni sposób, dodając do mieszanki włókien celulozowych włókna wzmacniające, włókna spajające lub środek wiążący. Wytrzymałość mechaniczną siatki można również zwiększyć wprowadzając do wkładu chłonnego warstwę wzmacniającą z, na przykład, tworzywa sztucznego, włókniny, siatki lub nitek, albo mocując warstwę wzmacniającą lub arkusz zewnętrzny z jednej lub z obu stron materiału.

Gęstość i gramatura

Zmiękczona mata z pulpy jest nadal bardzo cienka, w związku z czym w wielu przypadkach nie ma potrzeby dalszego jej prasowania przed zastosowaniem w wyrobie chłonnym. Odpowiednia gęstość wynosi 2pomiędzy 0,3-1,0 g/cm³, korzystnie 0,4-0,9 g/cm³, a najbardziej korzystnie 0,5-0,85 g/cm³. Odpowiednia gramatura wynosi pomiędzy 100-2000 g/m², korzystnie 150-1500 g/m,a najbardziej korzystnie, 200-1000 g/m^. Do obliczania gęstości grubości materiału mierzono za pomocą grubościomierza Mitutoyo.

Na figurze 10 przedstawiono przykład wykonania pieluchy zawierającej wkład chłonny według wynalazku. Wkład chłonny 11 jest zawarty pomiędzy przepuszczalną dla płynów warstwą wierzchnią 12, składającą się, wygodnie, z miekkiej włókniny, perforowanej folii z tworzywa sztucznego lub podobnego materiału, który podczas noszenia ma znajdować się w pobliżu użytkowniczki, a nieprzepuszczalną dla płynów warstwą spodnią 13. Warstwy 12 i 13 mają pewne części wystające poza wkład chłonny w postaci wstęgi 11 i są ze sobą spojone w strefie tych wystających części. Warstwa spodnia 13 zawiera odpowiedni materiał z tworzywa sztucznego, na przykład polietylenu. Rozumie się jednak samo przez się, że warstwę wierzchnią i spodnią można wykonać z innych znanych materiałów w zakresie według wynalazku.

Wkład chłonny stanowiący wstęgę 11 składa się z dwóch lub więcej warstw, górnej warstwy 14 odbierającej płyny oraz jednej lub dwóch dolnych warstw przesiąkalnych i warstw magazynujących 15 i 16. Materiału według wynalazku używa się głównie na warstwę odbierającą 14, ale również na warstwę przesiąkalną 15 lub warstwę magazynującą 16 albo na kilka spośród tych warstw. Te warstwy, w których nie używa się materiału według wynalazku, można wykonać z innych typów materiałów, na przykład z materiału z konwencjonalnych włókien celulozowych.

Zadaniem warstwy odbierającej 14 jest szybkie odebranie danej ilości cieczy. Ciecz ta może być tylko luźno utrzymywana w strukturze włókien i szybko z niej odprowadzana. Warstwa odbierająca 14 składa się z formowanego na sucho materiału według 'wynalazku i ma stosunkowo otwartą strukturę włókien o stosunkowo małej gęstości oraz zawiera 1-10% materiału superchłonnego. Korzystnie, materiałsuperchłonny stosowany w warstwie odbierającej 14 ma wysoką odporność żelu na ścinanie, dzięki czemu warstwa ta po zwilżeniu zachowuje otwartą trójwymiarową strukturę włókien.

Głównym zadaniem warstwy przesiąkalnej 15 jest skuteczny transport cieczy, odebranej przez warstwę odbierającą 14, do warstwy magazynującej 16 znajdującej się pod warstwą przesiąkalną 15 oraz zapewnienie wykorzystania możliwie największej części warstwy magazynującej 16 do celów wchłaniania. Dlatego warstwa przesiąkalna 15 zawiera stosunkowo mało materiału superchłonnego. Optymalnie warstwa przesiąkalna 15 zawiera 0-20% materiału superchłonnego, odpowiedni przedział wartości jej gęstości wynosi pomiędzy 0,3-1,0 g/cm³, a odpowiednia gramatura - pomiędzy 50-1500 g/m2

Zadaniem warstwy magazynującej 16 jest wchłonięcie i związanie cieczy doprowadzonej do niej przez wstęgę przesiąkalną 15. Warstwa magazynująca 16 może zawierać stosunkowo dużo materiału superchłonnego i mieć stosunkowo wysoką gęstość. Odpowiedni zakres gęstości dla warstwy magazynującej 16 wynosi 0,4-1,0 g/cm³, a odpowiednia zawartość materiału superchłonnego 30-70%. Odpowiedni zakres wartości gramatury dla warstwy magazynującej 16 wynosi 100-1500 g/m2

174 363

Opcjonalnie, warstwę przesiąkalną 15 można połączyć w jedną warstwę z warstwą magazynującą 16. W takim przypadku, zarówno zawartość materiału superchłonnego w pojedynczej warstwie jak i jej gęstość będą stosunkowo duże. Odpowiednie zakresy gęstości dla takiej warstwy wynoszą 0,3-1,0 g/cm3, natomiast odpowiednia zawartość materiału superchłonnego 20-70%. W przypadku kombinowanej warstwy składającej się z warstwy przesiąkalnej 15 i warstwy magazynującej 16, odpowiedni zakres wartości gramatur wynosi 150-2000 g/m2

W przypadku połączenia warstwy przesiąkalnej 15 z warstwą magazynującą 16 w jedną warstwę pojedynczą, zawartość materiału superchłonnego w warstwie można zmieniać w całym wyrobie w taki sposób, żeby uzyskać pewien jego gradient wzdłuż głębokości, długości i/lub szerokości wyrobu.

Różne warstwy mogą mieć różne kształty i wymiary. Zazwyczaj w celu poprawy skuteczności wyrobu, wkładowi chłonnemu nadaje się pewien stopień elastyczności, między innymi w krokowej części wyrobu.

Na figurze 11 przedstawiono przykład wykonania pochłaniacza śliny zawierającego wkład chłonny według wynalazku. Pochłaniacz ten zawiera, w układzie konwencjonalnym, wkład chłonny w postaci wstęgi 51 mający postać warstwy umieszczonej pomiędzy przepuszczalną dla płynów warstwą wierzchnią 52, składającą się odpowiednio z perforowanej folii z tworzywa sztucznego lub podobnego materiału i znajdującą się podczas noszenia w pobliżu ciała użytkownika, oraz nieprzepuszczalnej dla płynów warstwy spodniej 53. Warstwa spodnia 53 składa się z odpowiedniego materiału z tworzywa sztucznego, na przykład z polietylenu. Rozumie się jednak samo przez się, że warstwę wierzchnią 52 i spodnią 53 można wykonać z innych znanych materiałów, w zakresie wynalazku.

Wkład chłonny stanowiący wstęgę 51 składa się wyłącznie z jednej pojedynczej warstwy. Warstwa ta może być wykonana z formowanego na sucho materiału według wynalazku o stosunkowo wysokiej gęstości i zawartości materiału superchłonnego w zakresie 20-80%. Odpowiedni przedział wartości gęstości w przypadku wkładu chłonnego wynosi 0,4-0,8 g/cm3.

Rozumie się samo przez się, że zastosowania mniejszego wynalazku nie ograniczają się do pokazanych i opisanych przykładów wykonania oraz, że w zakresie niniejszych zastrzeżeń możliwa jest również realizacja innych przykładów wykonania. Celem wynalazku jest uzyskanie wyrobu absorpcyjnego, takiego jak podpaska higieniczna, tampon, ochraniacz majtek, wkład chłonny dla osób nie będących w stanie opanować wydalania, pielucha, ochraniacz bielizny pościelowej, opatrunki do ran lub owrzodzeń, wchłaniacz śliny i podobne wyroby, zawierający wkład chłonny o bardzo dobrych własnościach chłonnych, zarówno z punktu widzenia szybkości wchłaniania przez niego płynów, jak i zdolności do ich rozprowadzania w całym materiale, a także korzystnie, o niskiej skłonności do zwilżania powrotnego oraz nadającego się do wytwarzania z niego wyrobów bardzo cienkich.

Zastosowania niniejszego wynalazku nie ograniczają się do wyrobów higienicznych, ale można go również stosować do wchłaniania wody lub innych płynów.

174 363

174 363 ¹² 1 108g/g 6 42-

A,B,C,D,E

-ę-.-1--1-1-1

10 20 30

FIG.3

174 363

FIG. 4

FIG.5

FIG.7

0,20 ;

0,00

Ponowne zmiękczanie

FIG.9

174 363

FIG.11

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Wkład chłonny do wyrobu absorpcyjnego, zawierający materiał cząsteczkowy zawierający co najmniej 30% włókien celulozowych uformowanych na sucho we wstęgę i sprasowanych do gęstości wstęgi pomiędzy 0,3-1,0 g/cm3, znamienny tym, że zawiera włókna celulozowe (61, 62) suszone pneumatycznie, a końcowy wkład chłonny stanowi uformowana pneumatycznie wstęga (11,51), o gramaturze pomiędzy 100-2000 g/m².
2. Wkład chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że gramatura wkładu wynosi pomiędzy 150-1500 g/cm2, korzystnie 200-1000 g/m²
3. Wkład chłonny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że włókna celulozowe (61,62) składają się głównie z włókien pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie.
4. Wkład chłonny według zastrz. 3, znamienny tym, że włókna (61, 62) pulpy roztwarzanej chemotermomechanicznie mają wskaźnik skędzierzawienia wynoszący · pomiędzy 0,20-0,40.
5. Wkład chłonny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że włókna celulozowe (61,62) składają się głównie z włókien pulpy roztwarzanej chemicznie.
6. Wkład chłonny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że co najmniej pewną ilość włókien (61, 62) stanowią chemicznie usztywniane włókna celulozowe.
7. Wkład chłonny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w jego skład wchodzi pomiędzy 20-70% materiału superchłonnego, korzystnie pomiędzy 30-60%, a najkorzystniej 40-50%, obliczonego w stosunku do całkowitej wagi wkładu w stanie suchym.
8. Wkład chłonny według zastrz. 1, znamienny tym, że w jego skład wchodzą środki wzmacniające, na przykład środek wiążący, włókna wzmacniające lub termoplastyczne włókna wiążące.
9. Sposób wytwarzania wkładu chłonnego do wyrobu absorpcyjnego, w którym z materiału cząsteczkowego zawierającego co najmniej 30% włókien celulozowych, formuje się na sucho wstęgę i prasuje się ją do gęstości pomiędzy 0,3-1,0 g/cm³, znamienny tym, że przed uformowaniem wstęgi (11,51) suszy się pneumatycznie włókna celulozowe, a następnie formuje się je pneumatycznie we wstęgę (11,51) o gramaturze pomiędzy 100-2000 g/m, po czym wstęgę (11,51), bez dalszego rozwłókniania i spulchniania, wprowadza się jako wkład chłonny do wyrobu absorpcyjnego.

zastrz. 9, znamienny tym, że wstęgę (11,51) prasuje się do gęstości korzystnie 0,5-0,85 g/cm3.

11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że wstęgę (11, 51), przed wprowadzeniem jako wkład chłonny do wyrobu absorpcyjnego, rozwarstwia się, poprzez zmiękczanie mechanicznie, na liczne, częściowo oddzielone, cienkie warstwy włókien (62), których gęstość odpowiada pierwszej gęstości.
10. Sposob według pomiędzy 0,4-0,9 g/cm3