SE512405C2 - Absorberande materialstruktur, dess tillverkningsförfarande och användning, samt en absorberande engångsartikel innefattande en sådan materialstruktur - Google Patents

Description

10 512,4o5 2 tunnare produkt lägre distributionskostnad samt en lägre miljöbelastning per artikel i samband med de transporter som krävs för att produkten skall nå slutanvändaren.

Möjligheterna att tillhandahålla allt tunnare absorberande artiklar är avhängiga av förmågan att kunna utveckla allt tunnare absorptionskärnor eller absorptionsstrukturer som kan emottaga och lagra stora.mängder av kroppsutsöndringar, såsom urin eller andra kroppsvätskor.

Därvid har partikelformiga absorberande polymerer, ofta benämnda superabsorbenter, varit av särskilt stort värde för att möjliggöra utveckling. En förekomande typ av superabsorbenter är polyakrylater med relativt låg tvärbindningsgrad. denna vanligt Absorptionsmekanismen hos superabsorbenter av polyakrylat- typ bygger på att de lätt tvärbundna polymererna innefattar en mångfald av anjoniska karboxylatgrupper som sitter fästade vid polymerkedjan. Dessa laddade karboxylatgrupper gör det möjligt för polymeren att absorbera vätskor med hjälp av osmotiska krafter.

En annan viktig mekanism, när' det gäller absorberande artiklar, är absorption som är baserad på kapillärkrafter.

Exempel på kapillära absorbenter är olika fiberbaserade material såsom fluffmassa, mjukpapper eller olika typer av nonwovenmaterial. Kapillära absorbenter kan under vissa förhållanden vara överlägsna de tidigare nämnda absorbenterna som verkar genom osmotiska krafter. Sålunda är absorptions- och spridningshastigheten.i allmänhet högre för kapillära absorbenter än för superabsorbenter. Genom att placera kapillära absorbenter med en viss fiberorientering, kapillärstorlek eller hydrofilitet på lämpliga ställen i en absorberande artikel, kan dessutom den absorberade vätskan styras i önskad riktning. ,12 405 3 Många tidigare kända absorberande artiklar kombinerar därför kapillära absorbenter med superabsorbenter som verkar genom osmotiska krafter.

I det följande exemplifieras en sådan kombination enligt känd teknik med hjälp av en tänkt absorptionskropp avsedd för användning i en barnblöja.

Den tänkta absorptionskroppen är, på den sida som är avsedd att vändas mot en bärare, klädd med ett hydrofobt ytmaterial med förhållandevis stora kapillärer. Detta ytskikt har förmågan att snabbt släppa igenom exempelvis urin till underliggande materialskikt, och förblir på grund av sin hydrofoba natur torrt, vilket är en fördel bland annat ur komfortsynpunkt.

Innanför ytmaterialet hos den tänkta absorptionskroppen finns anordnat ett nwttagningsskikt, exempelvis en cellulosavadd. Mottagningsskiktets uppgift är att släppa igenom vätska till absorptionskärnan.

Innanför nwttagningsskiktet hos den tänkta absorptions- kroppen följer en absorptionskärna bestående av en blandning av fluffmassafibrer och superabsorbent. I kärnan kan massafibrerna sägas bilda en fibermatris, vilken med hjälp av kapillärkrafter fördelar ut vätskan i kärnan så att superabsorbentpartiklarna efterhand kan absorbera och lagra vätskan genom osmotiska krafter.

Absorberande artiklar av den i ovanstående exempel beskrivna "kombinationstypen" är dock förhållandevis dyra och komplicerade att tillverka, eftersom de innehåller ett flertal olika materialtyper. En annan nackdel är att problem med absorptionskärnans integritet lätt kan uppstå under användning, så att den småningom brister eller klumpar ihop sig. En annan svårighet är kunna fördela och i V å' U HHIIIIHUI H H U '\ FH H I s12,4os 4 kvarhålla superabsorbenten på önskat sätt i absorptions- kärnan ända tills den absorberande artikeln har använts.

Ytterligare ett problem som kan uppstå med kombinationsprodukter, innefattande både fluffmassa och superabsorbenter , är så kallad ge lblockering . Detta genom att superabsorbentpartiklar, vilka har absorberat vätska, lokalt bildar en gel. Detta får till följd att den kapillära vätsketransporten via fibermatrisen blockeras och ger därför upphov till en ansamling av vätska i vissa partikelformiga problem uppstår partier av absorptionskroppen, medan absorptionskapaciteten i andra partier förblir mer eller mindre outnyttjad.

Mot bakgrund av de ovannämnda problemen har det tidigare föreslagits att man skulle kunna använda en annan typ av absorptionsmaterial i absorberande artiklar, nämligen polymera skum med öppna celler.

Sådana skummaterial enligt känd teknik kan tillverkas med användning av den tillverkningsprocess som beskrivs i patentskriften WO 93 /2 12 34 . Den däri beskrivna tillverkningsprocessen tillhandahåller porösa, tvärbundna, polymera skummaterial med låg densitet.

Tillverkningsprocessen enligt WO 93/21234 uppges innefatta en "vatten-i-olja" emulsionspolymerisation av monomerer som innefattar minst en vinylmonomer, en di-funktionell omättad tvärbindande monomer, minst 90 vikt-i: vatten räknat på emulsionen , en första tens id innefattande en sorbitanmonoester med en fettsyraandel av åtminstone 6 kolatomer, och åtminstone en annan sorbitanester som har åtminstone en annan fettsyraandel än den första tensiden, samt en polymerisationskatalysator. Processen uppges på detta sätt tillhandahålla öppencelliga skum med låg 512 405 densitet, hög absorptionskapacitet och goda fysikaliska egenskaper.

I nämnda WO 93/21234 anges att den inre vattenfasen vid polymerisationen företrädesvis innehåller en vattenlöslig elektrolyt, bland annat med syfte att göra skummet mera vätbart för vatten. Lämpliga elektrolyter för detta ändamål uppges vara oorganiska salter (monovalenta, divalenta, trivalenta eller blandningar därav), såsom alkalimetall- salter, alkaliska metallsalter och tungmetallsalter såsom halider, sulfater, karbonater, fosfater och blandningar därav. Elektrolyterna uppges även kunna innefatta natriumklorid, natriumsulfat, kaliumklorid, kaliumsulfat, litiumklorid, magnesiumklorid, kalciumklorid, magnesium- sulfat, aluminiumklorid och blandningar av dessa. Mono- eller divalenta metallsalter med monovalenta anjoner anges vara föredragna. ' Skumaterial av den typ som beskrivs i WO 93/21234 kan tillhandahålla både kapillär vätskeupptagning, transport och lagring och torde därför kunna lämpa sig för användning som absorptionskärnor i absorberande artiklar, exempelvis blöjor.

Sålunda beskriver patentskriften WO 93/04092 absorberande skummaterial för absorption av'vattenhaltiga kroppsvätskor.

De i WO 93/04092 beskrivna skummaterialen anges vara lämpliga för användning i absorptionskärnor hos absorberande artiklar, exempelvis blöjor.

Skummaterialen enligt WO 93/04092 innefattar hydrofila, flexibla strukturer med öppna celler vilka företrädesvis framställs genom att polymerisera “vatten-i-olja“- emnlsioner. Sådana emulsioner med hög andel vattenfas, d.v.s. mer än 70 volym-% "internal phase", och låg andel \ WH 'vi nu 51,2 4:15 6 oljefas benämns HIPE-emulsioner (High Internal Phase Emulsions) .

Enligt WO 93/04092 uppges HIPE-emulsioner kunna bildas genom häftig omrörning av en blandning innehållande en relativt liten mängd av en polymeriserbar monomer- innehållande oljefas och en, relativt sett, större mängd av en relativt monomer-fri vattenfas. Denna diskontinuerliga, "interna" vattenfas bildar i emulsionen ett nätverk av dispergerade "droppar", vilka omges av den kontinuerliga, polymeriserbara oljefasen med däri lösta tensider. Vid polymerisation av monomererna i den kontinuerliga oljefasen bildas en cellulär skumstruktur. Efter polymerisationen kan vattenhaltig vätska som har blivit kvar i den vid polymerisationen bildade skumstrukturen avlägsnas genom pressning och/eller torkning av skumet. Det polymeriserade skummaterialet kan, om så nödvändigt, utsättas för olika former av efterbehandling, exempelvis hydrofilisering.

(Komentar: I samband med detta kan nämnas att uppfinnarna av föreliggande uppfinning har upptäckt att HIPE-emulsioner kan bildas även utan någon häftig omrörning).

I WO 93/04092 anges ett antal olika parametrar som är väsentliga när det gäller att bestämma strukturella, mekaniska och funktionella parametrar hos ett skummaterial.

Sålunda uppges att de relativa mängderna av vatten- och oljefas som används för att bilda det polymera skummet kan påverka skumdensitet, cellstorlek och specifik yta hos skummet, samt, dimensionerna hos de hålrum som bildar skummet. I WO 93/04092 anges att förhållandet vatten- till oljefas lämpligen ligger mellan l2:1 och 100:1, mera föredraget mellan 20:1 och 70:1, mest föredraget 2S:1 till 50:1. 512 405 7 Enligt WO 93/04092 innefattar den kontinuerliga oljefasen hos emulsionerna de nwnomerer som skall bilda den fasta skumstrukturen. Monomererna uppges inkludera tre olika komponenter; huvudmonomer, co-monomer samt tvärbindnings- medel. Huvudmonomeren uppges innefatta en eller flera monomerer som tenderar att ge glasliknande egenskaper åt den slutgiltiga skumstrukturen. Sådana monomera material sägs efter polymerisation ge homopolymerer med hög molekylvikt (> 6000) och en glasomvandlingstemperatur T: omkring 40 °C eller högre. Som föredragna "glasartade" monomerer anges bl.a. osubstituerade eller substituerade styrener. Inblandningen anges normalt ligga mellan 3-41%, mera föredraget 7-40 vikt-% av oljefasen.

Den tidigare nämnda co-monomer komponenten uppges innefatta en eller flera co-monomerer, vilka tenderar att ge "gummiliknande" egenskaper åt den slutgiltiga skumstrukturen. Denna typ av co-monomerer uppges vara monomerer vilka skulle ge homopolymerer med hög molekylvikt (> 10000) med en glasomvandlingstemperatur av omkring 40°C eller lägre. Mono-funktionella, “gummiartade" co-monomerer av denna typ uppges exempelvis innefatta; alkyl-akrylater, alkyl-metakrylater, allyl-akrylat, butadien, substituerade butadiener, vinyliden-halider och kombinationer av sådana.

Föredragna “gummiartade" co-monomerer uppges innefatta; butyl-akrylat, 2-etylhexyl-akrylat, butadien, isopren och kombinationer av dessa. Som mest föredragna anges butyl- akrylat och 2-etylhexyl-akrylat. Den monofunktionella “gummiartade" co-monomer komponenten uppges i allmänhet uppgå till 27-73 %, næra föredraget från omkring 27-66 vikt-% av oljefasen.

(I samband med detta kan nämnas att det är allmänt vedertaget att glasomvandlingstemperaturer TS < 25%2 ger gummiartade egenskaper vid rumstemperatur, exempelvis har vx \| \H1n |w¶~w 512 4:15 8 polymerer innefattande 2-etylhexylakrylat Tg= -70°C och är därför tydligt gummiartade vid rumstemperatur).

I WO 93/04092 anges att molförhållandet mellan den "glasartade" huvudmonomerkomponenten och den "gummiartade" co-monomeren i allmänhet ligger nællan 1:25 till 1,5:1, mera föredraget från omkring 1:9 till 1,5:1.

De i WO 93/04092 beskrivna HIPE-emulsionerna uppges även kräva närvaro av ett flerfunktionellt tvärbindningsmedel i olje-fasen, för att en polymerisation skall kunna erhållas.

Valet av tvärbindningsmedel uppges därvid vara av stor vikt för att önskade egenskaper hos det färdiga skumet skall uppnås. Tvärbindningsmedlet uppges kunna väljas från ett stort antal av polyfunktionella, företrädesvis difunktionella monomerer, exempelvis divinylaromater såsom divinyltoluen diallylftalat. tvärbindningsmedel av divinylbensen, eller Alternativt uppges divinyltyp kunna användas, såsom diakrylsyraestrar av polyoler. Det næst föredragna tvärbindningsmedlet anges dock vara divinylbensen. Lämplig tillsatsnivå uppges vara 8- 40%, mera föredraget 10 till 25 vikt-% av olje-fasen. alifatiska Enligt WO 93/04092 är det av största vikt att de tidigare nämnda monomererna, co-monomererna och tvärbindningsmedlen är väsentligen vattenolösliga så att de primärt är lösliga i oljefasen och ej i vattenfasen. Vidare betonas vikten av att de råvaror som används vid skumframställningen ej är toxiska och att de är kemiskt stabila.

Enligt WO 93/04092 är ytterligare en väsentlig komponent av olje-fasen hos HIPE-emulsioner ett emulgeringsmedel, vilket tillåter bildningen av en stabil HIPE-emulsion. Sådana emulgeringsmedel är lösliga i oljefasen, vilken används vid bildandet av emulsionen, och uppges kunna vara nonjoniska, katjoniska eller anjoniska, bara de förmår bilda en stabil 5121405 9 emulsion. Föredragna emulgeringsmedel uppges vara sorbitanfettsyraetrar, polyglycerolfettsyraestrar, polyoxi- etylen (POE), fettsyror och estrar. Som särskilt föredragna anges sorbitanmonolaurat, sorbitanmonooleat och kombinationer av sorbitantrioleat och sorbitanmonooleat.

Andra föredragna emulgeringsmedel uppges vara polyglycerolester och sorbitansesquioleat. Emulgerings- medlet uppges i allmänhet utgöra omkring 2-33 vikt-%, mera föredraget 4-25 vikt-% av oljefasen.

I WO 93/04092 uppges att oljefasen, förutom de tidigare nämnda monomererna och emulgeringsmedlen, även kan innehålla ytterligare valfria komponenter. Exempel på sådana uppges vara oljelösliga polymerisationsinitiatorer eller lösningsmedel för att lösa monomerer och emulgeringsmedel i oljefasen.

Enligt WO 93/04092 är den diskontinuerliga, interna vattenfasen i en HIPE-emulsion en vattenhaltig lösning, vilken i allmänhet innehåller en eller flera lösta komponenter. En väsentlig sådan komponent uppges vara en vattenlöslig elektrolyt, vars uppgift är att minska tendensen hos monomerer och tvärbindningsmedel, vilka huvudsakligen är oljelösliga, att även lösa sig i vattenfasen. Detta uppges vara viktigt för att minimera risken för att polymert material fyller de celler som bildas av vattenfasdropparna i emulsionen, vilket skulle kunna leda till att den slutgiltiga skumkvaliteten försämras.

Den tidigare nämnda elektrolyten uppges kunna vara av vilken typ som helst som ger jonstyrka åt vattenfasen.

Föredragna elektrolyter uppges vara mono-, di- eller tri- valenta oorganiska salter såson\ vattenlösliga halider, t.ex. klorider, nitrater och sulfater av alkalimetaller eller alkaliska jordartsmetaller. Som exempel anges \|||\|H\ H I WHHHHM H H n* w n m! 512 405 natriumklorid, kalciumklorid, natriumsulfat och magnesiumsulfat, med kalciumklorid som mest föredragen.

Elektrolyttillsatsen uppges i allmänhet ligga mellan 0,2- 40%, mera föredraget från omkring 0,5-20 vikt-% av vattenfasen.

Ur WO 93/04092 framgår vidare att man vanligen även tillsätter en polymerisationsinitiator till vattenfasen. En sådan initiator uppges kunna vara vilken konventionell vattenlöslig initiator av fria radikaler som helst.

Initiatorn uppges kunna bestå av föreningar såson\natrium-, ammonium- och kaprylylperoxid, bensoylperoxid,väteperoxid,kumen-hydroperoxider,tertiärt butyl-diperftalat, tertiärt butylperbensoat, natrium- natriumperkarbonat och ammoniumpersulfater, peracetat, liknande. Även konventionella redox-initiatorsystem uppges kunna användas genom att kombinera de nämnda peroxygen- föreningarna med reduktionsmedel såsom natriumbisulfit, l- tidigare askorbinsyra eller järnsalter. Initiatorn uppges kunna utgöra upp till omkring 5 mol-%, mera föredraget 0,001-0,5 mol-%, baserat på totala antalet mol polymeriserbara monomerer i oljefasen. Vid tillsats i vattenfasen anges detta innebära halter av 0,02-0,4 %, mera fördelaktigt från omkring 0,1-0,2 vikt-% av vattenfasen.

WO 93/04092 uppger att de tidigare nämnda olje- och vattenfaserna kombineras under omrörning för att bilda en stabil utsätts för polymerisationsbetingelser som är förorsaka polymerisation av nwnomererna i oljefasen och därigenom bilda en fast cellulär skumstruktur. emulsion, varefter emulsionen lämpliga för att Ur WO 93/04092 framgår att det däri beskrivna skummaterialet har en hydrofob karaktär omedelbart efter polymerisationen. Eftersom det tilltänkta användnings- området kräver ett hydrofilt material måste skummaterialet 512 405 ll behandlas efter polymerisationen med syfte att göra materialets ytor næra hydrofila. Denna så kallade hydrofilisering uppges kunna åstadkommas genonlatt behandla skumstrukturen med ett lämpligt hydrofiliseringsmedel.

Enligt WO 93/04092 kan hydrofiliseringsmedlet vara vilket material som helst, med förmågan att förhöja vätbarheten för vatten hos polymerytorna. Sådana kända medel uppges inkludera ytaktiva material, tensider, av anjonisk, katjonisk.eller nonjonisk:typ. Hydrofiliseringsmedel uppges vanligen användas i vätskeform, därvid lösta i vatten för att bilda en vattenhaltig hydrofiliseringslösning vilken appliceras på skumaterialets ytor. På detta sätt uppges en lämplig mängd hydrofiliseringsmedel kunna adsorberas för att ge skumytorna tillräcklig hydrofilitet, utan att skummaterialets flexibilitets- och kompressionsegenskaper påverkas. Halten hydrofiliseringsmedel som inkorporerats i skumstrukturen anges lämpligen kunna ligga mellan 0,1-10 vikt-% av skummet.

Lämpliga hydrofiliseringsmedel uppges innefatta milda, icke-irriterande tensider som appliceras på skumstrukturen i mängder som är tillräckliga för att ge en tensidhalt av från omkring 0,5-5,0%, mera föredraget från omkring 1-3 vikt-% av skummet.

Som. exempel på lämpliga tensider nämns i WO 93/04092 alkylsulfater och alkyletoxylerade sulfater av den typ som används i kommersiella diskmedel. Vattenhaltiga lösningar av sådana tensider uppges vanligen användas för att tvätta skumstrukturen, antingen kvarblivet vattenmaterial efter skumpolymerisationen eller mera föredraget som en del av en tvättbehandling som tjänar till att avlägsna detta resterande vattenfasmaterial.

\ W lv H H1 |\ 'l H WIN! “I WH” UI \ Il W _512 4-05 12 En annan föredragen typ av hydrofiliseringsmedel uppges vara hydratiserbara, och företrädesvis hygroskopiska eller delikvescenta; vattenlösliga oorganiska salter, såsom alkaliska jordmetallsalter. Föredragna salttyper uppges vara kalcium- och magnesiumhalider, såsom kalciumklorid.

Salter av denna typ uppges lätt kunna inkorporeras i de genom att behandla skummaterialen med lösningar av sådana salter. På sama sätt som tidigare nämnts när det gäller tensider, anges att hydrofiliseringbehandlingen antingen kan utföras efter att vattenfasrester från polymerisationen har avlägsnats, eller absorberande skummaterialen som en del av processen av att avlägsna restvattenfasen från det nyligen polymeriserade skummet. Föredragna halter uppges från omkring 0,1-7% skummaterialet. av salt vara vikt-% av Ur WO 93/04092 framgår att hydrofiliseringsbehandling utförs i den mån det är nödvändigt på HIPE-skummaterial som efter polymerisationen är relativt hydrofoba till sin natur.

I WO 93/04092 uppges även att en del HIPE-skumaterial kan vara tillräckligt hydrofila direkt efter polymerisationen och att sådana material behöver någon efterföljande hydrofiliseringsbehandling. Som exempel på sådana material omnämns HIPE-skum vari sorbitanfettsyra- som emulgeringsmedelstillsats till oljefasen, och vari kalciumklorid har elektrolyt i vattenfasen. I sådana material påstås halten av kalciumklorid i restvattenfasen, efter polymerisationen, vara tillräckligt hög för att ge skummaterialets inre ytor, vilka även innehåller emulgeringsmedelsrester, lämplig hydrofilitet även efter att det polymeriserade skummet har därför ej estrar har använts använts som avvattnats. 512 405 13 Det finns ytterligare ett antal patentskrifter som beskriver framställning av hydrofila skummaterial av den ovan diskuterade typen eller material av liknande typ.

Bland dessa kan omnämnas patentskriften WO 93/04093, vilken beskriver en process för kontinuerlig framställning av HIPE-emulsioner som är lämpliga för efterföljande polymerisation till polymera skummaterial, vilka efter avvattning tjänar som absorbenter för vattenhaltiga kroppsvätskor. Processen involverar kontinuerlig tillsats av en viss typ av monomer-innehållande oljefas och en viss typ av elektrolyt-innehållande vattenfas till en dynamisk blandningszon vid relativt låga vattenzolja-förhållanden.

Flödeshastigheterna regleras stabilt för att öka vattenzolja-förhållandet hos strömmarna som matas till den kontinuerliga blandningszonen, medan innehållet i den dynamiska blandningszonen utsätts för en skjuvande omrörning som är tillräcklig för att bilda en HIPE-emulsion som efter en efterföljande polymerisation tillhandahåller ett skum som har en medelcellstorlek från omkring 5 till 100 mikrometer. Bildningen av en sådan stabil HIPE-emulsion slutförs genom att mata innehållet i den dynamiska blandningszonen till och igenom en statisk blandningszon.

I WO 93/04093 omnämns ett antal olika emulgeringsmedel som uppges kunna användas för att skapa en stabil HIPE- emulsion. Emulgeringsmedlen anges vara nonjoniska, katjoniska, anjoniska eller amfotära beroende på övriga förhållanden. Speciellt föredragna emulgeringsmedel uppges vara sorbitanfettsyraestrar, polyglycerolfettsyraestrar, poly-oxietylenfettestrar och estrar.

I WO 93/04093 uppges vidare att skummaterialen som framställs genom den däri beskrivna processen i allmänhet bör efterbehandlas för att göra skummaterialen lämpliga som vätskeabsorbenter. En sådan efterbehandling uppges kunna ll lll I' lll l ll l l Il ll II *l l” ll ll ll Il l lll I llll lllll l* Illll | lll ll I ll lllll l ll 512405 14 innefatta en tvättning med syfte att avlägsna restvattenfas från skummets celler, följt av en hydrofiliserings- behandling med syfte att göra skummets ytor mera hydrofila.

Kalciumklorid anges därvid vara ett lämpligt hydro- filiseringsmedel.

Ytterligare en patentskrift inom området för hydrofila skumaterial är WO 93/04113. I denna skrift beskrivs ett förfarande för att göra hydrofoba skum hydrofila genom behandling med enkla tensider och salt som hydrofiliseringsmedel. I det beskrivna förfarandet behandlas ett tensid-innehållande skum med en lösning av exempelvis kalciumklorid och torkas därefter för att kvarlämna en jämnt fördelad rest av hydratiserad eller hydratiserbar kalciumklorid på de tensid-innehållande inre skumytorna. Även andra hydratiserbara kalcium- eller magnesiumsalter - såsom magnesiumklorid uppges kunna användas. De resulterande hydrofila skummen påstås vara lämpliga för användning i absorberande anordningar inkluderande blöjor, dambindor, bandage och liknande.

En annan patentskrift inonx det diskuterade området är W093/04115. Denna beskriver ett förfarande för hydrofilisering av hydrofoba skum, sâson1polyuretanskun1och polymeriserade "vatten-i-olja" emulsionsskum, vilka uppges kunna hydrofiliseras med sorbitanmonolaurat, vilket efter torkning uppges lämna en väsentligen jämn rest av sorbitanmonolaurat på de inre skumytorna. De resulterande behandlade skummen påstås bli hydrofila och blir sålunda absorptionsanordningar lämpliga för användning i inkluderande blöjor, dambindor, bandage och liknande.

Ytterligare en patentskrift, WO 94/13704, avser ett absorberande skummaterial för vattenhaltiga kroppsvätskor och en tillverkningsprocess för detsamma. I patentskriften beskrivs ett relativt tunt, kollapsat / icke-expanderat 2512 405 polymert skummaterial som vid kontakt med vattenhaltiga kroppsvätskor expanderar och absorberar vätskorna. Dessutom beskrivs en process för att på ett stabilt sätt kunna erhålla sådana skummaterial, genonl att polymerisera. en specifik typ av "vatten-i-olja" emulsion, vanligen känd som HIPE-emulsion.

De i WO 94/13704 beskrivna skummaterialen uppges vara hydrofila till sin karaktär. Hydrofila skumytor uppges erhållas genom att rester av hydrofiliseringsmedel blivit kvar i skumstrukturen efter polymerisationen, eller genom en speciell efterbehandlingsprocedur med syfte att förändra skumaterialets ytenergi.

Ett exempel på kvarblivna rester av hydrofiliseringsmedel i skumstrukturen som anges i WO 94/13704 är ett toxikologiskt acceptabelt, hygroskopiskt, hydratiserat salt vilket företrädesvis är kalciumklorid.

Ytterligare exempel på sådana rester av hydrofiliseringsmedel är enligt WO 94/13704 vissa oljelösliga emulgeringsmedel, exempelvis sorbitanlaurat.

I WO 94/13704 uppges att båda typerna av hydrofiliseringsmedel antingen kan tillsättas som.en råvara för skumningsprocessen eller i ett efterföljande behandlingssteg.

Patentskriften US 5 500 451 beskriver en process för att preparera HIPE-emulsioner vilka kan polymeriseras för att tillhandahållaflexibla,ndkroporösa,öppencelligapolymera skummaterial. De framställda skumaterialen uppges kunna absorbera vattenhaltiga'vätskor såsonlurin. HIPE-emulsioner uppges kunna framställas genon1att använda vissa alifatiska polyglyceroletrar som emulgeringsmedel. Dessa påstås vara mindre komplexa kemiskt sett och variera mindre i H U! W I l' H H I! H I V H '! 2512 405 16 samansättning än många tidigare använda emulgeringsmedel för HIPE-emulsioner. Polyglyceroletrarna uppges dessutom ha högre halter av ytaktiva komponenter och lägre halter av oönskade komponenter än tidigare använda emulgeringsmedel.

Polyglyceroletrarna påstås tillhandahålla emulsioner med vattendroppar av förhållandevis jämn storlek som är dispergerade i den kontinuerliga oljefasen.

De i US 5 500 451 beskrivna alifatiska polyglyceroletrarna, vilka används som emulgeringsmedel, uppges vara valda från gruppen bestående av alifatiska glyceroletrar innefattande åtminstone omkring 40% linjära, diglyceroletrar och åtminstone omkring 60% alifatiska polyglyceroletrar som har alifatiska grupper inom området Cm-Cu. Genom att använda alifatiska polyglyceroletrar med alifatiska Cu-Cm, påstås en hydrofiliseringseffekt kvarstå.hos det färdiga.HIPE-skummet även efter tvättning och avvattning. mono-alifatiska grupper inom området Sålunda är flexibla, öppencelliga skummaterial, vilka är hydrofila direkt efter polymerisationen, kända sedan tidigare, liksonzskumaterial sonlhar hydrofiliserats genom efterbehandling med, olika tensider eller elektrolyter.

Vidare har även användning av sådana skummaterial i absorberande engångsartiklar föreslagits tidigare.

Vidare är det tidigare känt att utnyttja partikelformiga absorberande polymerer eller superabsorbenter tillsamans med fluffmassa i absorberande engångsartiklar.

Skumaterial enligt känd teknik, vilka huvudsakligen absorberar vätska genom kapillär absorption, kan upplevas ha vissa brister när det gäller användning i absorberande engångsartiklar, exempelvis otillräcklig absorptions- kapacitet och vätskehållande förmåga. 512 405 17 Användning av partikelformiga superabsorbenter som verkar genonxosmotiska krafter i absorberande engångsartiklar, ger förvisso hög absorptionskapacitet och hållandeförmåga men kan ge upphov till problem med gelblockering och ojämn vätskedistribution.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Sålunda har föreliggande uppfinning som sitt första syfte att tillhandahålla en absorberandelnaterialstruktur, vilken kombinerar fördelarna med kapillär absorption med de fördelar son\ uppnås genom absorption som verkar genom osmotiska krafter.

Detta första syfte med uppfinningen uppnås, i enlighet med efterföljande patentkrav 14 genom att den absorberande materialstrukturen enligt uppfinningen innefattar en mångfald celler som bildas av en mångfald av inre ytor hos en polymer skumstruktur innefattande en gummiartad polymerkomponent, varvid cellerna väsentligen är öppna och väsentligen står i förbindelse med varandra när uppsugning av en vätska påbörjas, och att därvid genom basisk hydrolys har skapats joniska grupper på de inre ytorna hos den polymera skumstrukturen, varvid nämnda joniska grupper tillhandahåller absorption genom osmotiska krafter.

Ytterligare särdrag och utföringsformer framgår av de efterföljande patentkraven.

Föreliggande uppfinning har som sitt andra syfte att tillhandahålla ett tillverkningsförfarande för en sådan absorberande materialstruktur.

Detta andra syfte med uppfinningen uppnås, i enlighet med uppfinningen, genom att förfarandet innefattar; att med användning av ett emulgeringsmedel emulgera en oljefas och v nnunnnn * m | | f' il W *IIH 512 4-05 18 en vattenfas för att bilda en stabil emulsion, varvid volymen av oljefasen är mindre än volymen av vattenfasen och oljefasen innefattar minst en första polymeriserbar monomer med glasartade egenskaper och/eller minst en andra polymeriserbar monomer med gummiartade egenskaper samt ett tvärbindningsmedel, medan vattenfasen innefattar initiator och elektrolyt ett eller flera hydrofiliseringsmedel; och att polymerisera den och/eller polymeriserbara monomeren eller monomererna i den väsentligen kontinuerliga oljefasen hos den stabila emulsionen för att bilda en polymer skumstruktur vilken är elastiskt formbar och innefattar en mångfald celler med en mångfald inre ytor, och att därvid den polymera skumstrukturen hydrolyseras för att ge upphov till joniska grupper på de inre ytorna hos cellerna i den polymera därvid tillhandahålla en absorberande materialstruktur med förmåga till kapillärabsorption sanm absorption genon1osmotiska.krafter. skumstrukturen för att Ett tredje syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en fördelaktig användning av materialstrukturen enligt uppfinningen.

Detta tredje syfte uppnås, i enlighet med uppfinningen, genom att använda en absorberande materialstruktur enligt uppfinningen, vilken har hydrolyserats för att skapa joniska grupper i en i materialstrukturn ingående polymer skumstruktur för att därigenom möjliggöra absorption genom osmotiska krafter, för uppsugning av vätskor vilka företrädesvis är kroppsvätskor.

Slutligen är ett fjärde syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en absorberande engångsartikel som materialstruktur enligt innefattar en absorberande uppfinningen i sin absorptionskropp. 512 405 19 Detta syfte uppnås, i enlighet med uppfinningen, genom att den absorberande engångsartikeln innefattar en absorptionskärna, och att absorptionskärnan därvid innefattar en absorberande materialstruktur med en polymer skumstruktur i vilken joniska grupper har skapats genom hydrolys, och att den absorberande engångsartikeln därvid har förmågan att absorbera vätskor både genom kapillärabsorption och genom absorption som sker genom osmotiska krafter.

Den absorberandeInaterialstrukturen enligt uppfinningen kan tillverkas med användning av de huvudprinciper för tillverkning av så kallade HIPE-emulsioner med efterföljande polymerisation av oljefasen, såsom tidigare har beskrivits häri i samband med den kända tekniken.

Den absorberande nmterialstrukturen enligt uppfinningen skiljer sig dock ifrån den tidigare beskrivna kända tekniken genom att materialstrukturen enligt uppfinningen med hjälp av hydrolys förses med joniska grupper, vilket möjliggör att.materialstrukturen enligt uppfinningen kommer att kunna absorbera vätska både genom kapillärabsorption och genom absorptionsmekanismer som verkar genom osmotiska krafter.

Vid framställning av materialstrukturer enligt uppfinningen blandas, på liknande sätt som tidigare beskrivits i samband med den kända tekniken, monomerer, tvärbindningsmedel, vatten, och eventuella andra tillsatser med varandra i närvaro av ett emulgeringsmedel, för att bilda en HIPE- emulsion med en oljefas och en vattenfas.

Emulgeringsmedlet utgörs därvid av en eller flera tensider.

Exempel på lämpliga tensider är sorbitanmonooleat respektive sorbitantrioleat, vilka bland annat tillhandahålls under varumärkena SPAN 80 respektive SPAN FWIHIWWI\|H\|1||\\\l!\'\\|\\ |wwrrxv 512 405 85. Många andra tensider är dock tänkbara som emulgeringsmedel vid utövande av uppfinningen.

Vid framställning'avlnaterialstrukturer enligt uppfinningen används i oljefasen fördelaktigt akrylnitril som "glasartad" nmnomerråvara, men även andra lämpliga monomerer kan användas, t. ex. styren. Till den glasartade monomeren tillsätts även fördelaktigt en monomer som förmår ge “gummiartade" egenskaper åt det färdiga materialstrukturen. Denna monomer är företrädesvis 2- etylhexylakrylat, men många andra monomerer är tänkbara. materialstrukturer enligt Man kan även framställa monomerråvara, enbart “gummiartad" uppfinningen ned exempelvis 2-etylhexylakrylat.

Med "glasartad" avses i detta sammanhang att flera sådana monomerer ihoplänkade i en polymerkedja skulle ge upphov till ett så kallat hårt segment (eng. “hard segment"), medan "gummiartad" avser att flera sådana ihoplänkade monomerer skulle resultera i ett mjukt segment (eng "soft segment " ) .

Analogt med detta skulle flera närliggande polymerkedjor av vardera av de tvâ olika typerna ge upphov till en materialstruktur med hårda eller glasartade regioner, respektive en materialstruktur med mjuka eller gummiartade regioner.

Genonlvalet av glasartad respektive gummiartad monomer, och deras inbördes blandningsförhållande, kan mjukhet, styrka och flexibilitet hos den färdiga materialstrukturen enligt uppfinningen styras. framställning av en Monomererna som används vid materialstruktur enligt uppfinningen är företrädesvis mono- 512 405 21 funktionella och innehåller en vinylbindning, d.v.s. en C=C bindning. Vid polymerisation bildar monomererna polymerkedjor genom att en C=C bindning hos en nwnomer övergår till en C-C bindning, vilken i sin tur reagerar med en C=C bindning hos en annan monomer o.s.v.

Vid framställning avlnaterialstrukturen enligt uppfinningen tillsätts i oljefasen även ett tvärbindningsmedel, vilket fördelaktigt utgörs av en kemisk förening med en eller flera di-funktionella grupper. Detta innebär att föreningen innehåller minst två stycken C=C bindningar. Exempel på tvärbindningsmedel som kan användas vid utövande av uppfinningen är divinylbensen och etylenglykoldimetakrylat men även andra tidigare kända tvärbindningsmedel kan användas, exempelvis tvärbindningsmedel med högre funktionalitet än två. Tvärbindningsmedlets uppgift är att tvärbinda olika polymerkedjor för att bilda en förnätad polymerstruktur.

Vid framställning av skummaterial enligt uppfinningen innefattar vattenfasen en initiator, exempelvis kaliumpersulfat. Ugsgk) eller azoisobutyronitril (AIBN).

Initiatorns uppgift är att vid förhöjd temperatur, eller när den utsätts för UV-strålning, initiera polymerisation av komponenterna i oljefasen.

Vidare innefattar vattenfasen fördelaktigt ett salt, vilket kan vara av vilken konventionell, känd typ som helst, såsom beskrivet i samband med den kända tekniken.

Vid framställning av en emulsion i samband med utövande av uppfinningen emulgeras vattenfasen och oljefasen i närvaro av det tidigare nämnda emulgeringsmedlet, varvid förhållandet vatten : olja alltid är större än 1. 512 405 22 Efter emulgeringen bildas en stabil emulsion vilken uppvärms i en värmeugn till ca. 60 °C, varvid polymerisation av de i oljefasen ingående komponenterna initieras. Efter ungefär 12 timmar har en polymer, porös skumstruktur bildats.

Enligt uppfinningen hydrolyseras därefter den polymeriserade skumstrukturen med hjälp av Na0H eller annan lämplig bas. Vid hydrolysen omvandlas andelar av akrylnitrilgrupperna hos skumstrukturen till karboxylsyra- grupper, akrylamidgrupper samt karboxylatjongrupper næd natrium som motjon (COO“Na*) . Samtliga dessa grupper är mera hydrofila än de ursprungliga akrylnitrilgrupperna. tillhandahåller dessutom vilka ger (C001 polymerkedjorna, Karboxylatjongrupperna grupper nöjligheter till absorption som verkar genom osmotiska krafter. Sålunda har de glasartade eller hårda regionerna hos skumstrukturen hydrofiliserats och erhållit joniska grupper. joniska längs Genom hydrolys av estrar i. de mjuka eller gummiartade regionerna kan under hydrolysbehandlingen även en del av sidogrupperna, i regioner som härrör ifrån exempelvis 2- etylhexylakrylat, omvandlas till karboxylsyragrupper (COOH) eller karboxylatgrupper (C001.

Sammantaget tillhandahåller dessa reaktionsmekanismer egenskaper hos materialstrukturen enligt uppfinningen, vilka gör det möjligt att erhålla både kapillärabsorption och absorption genom osmotiska krafter.

Hydrolysbehandlingen enligt uppfinningen resulterar även i en ändring av glasomvandlingstemperaturerna Tg hos polymererna i skumstrukturen. Hydrolysen tros därvid ge en höjning av TS i de glasartade eller hårda regionerna U1 .A BJ 4> CD (Il 23 eftersom polyakrylsyra, polyakrylat, och polyakrylamid var för sig har lika hög eller högre Tgän för polyakrylnitril.

I de gunmmiartade eller mjuka regionerna har Tg næd säkerhet höjts efter hydrolysen eftersom Tg för polyakrylsyra och polyakrylat ligger över rumstemperatur, nædan Tgför poly(2-etylhexylakrylat) ligger vid ungefär - 70 °C.

Den av hydrolysen förorsakade omvandlingen av de tidigare nämnda kemiska grupperna ger upphov till en ökad mjukhet och flexibilitet hos den färdiga materialstrukturen enligt uppfinningen. Hydrolysen får även till följd att cellväggarna i materialstrukturen blir tunnare, varför den för*absorption'tillgängliga.porvolymeni.materialstrukturen ökar.

Om så är önskvärt eller nödvändigt tvättas skummaterialet före och/eller efter hydrolysen med för ändamålet lämplig känd teknik, vilken tidigare beskrivits häri. Även om hydrolysbehandlingen enligt uppfinningen, såsom tidigare nämnts, ger upphov till en ökning av antalet hydrofila grupper i materialstrukturen, kommer materialstrukturen enligt uppfinningen, liksonx tidigare kända skummaterial, i grunden att ha en materialstruktur med relativt hydrofoba ytor.

Såsom tidigare nämnts i samband med beskrivningen av den kända tekniken kan hydrofobiciteten elimineras genom olika hydrofiliseringsbehandlingar. Enligt känd teknik kan sådan hydrofilisering ske genom tillsatser av tensider eller andra kemiska tillsatser, både före och efter polymerisation av oljefasen hos en HIPE-emulsion.

För att största möjliga hydrofiliseringseffekt skall erhållas, och för att sönderspjälkning av IU IUIII_II\IIII IH' HH 512 405 24 hydrofiliseringsmedlet skall undvikas under' hydrolysen, hydrofiliseras ytorna hos den högabsorberande materialstrukturen enligt uppfinningen företrädesvis efter den tidigare nämnda hydrolysbehandlingen.

Hydrofilisering kan dock även ske genom att exempelvis hydroxy-etylcellulosa, polyakrylat eller polyakrylsyra tillsätts till vattenfasen före polymerisation. Även andra hydrofiliseringsbehandlingar, vilka tidigare beskrivits i samband med den kända hydrofilisering av materialstrukturer enligt uppfinningen. tekniken, kan användas för Efter hydrolysbehandlingen och eventuell hydrofiliserings- behandling torkas det polymeriserade skummaterialet med för ändamålet lämplig känd teknik, varefter en högabsorberande materialstruktur enligt uppfinningen erhålls.

Genom att materialstrukturen enligt uppfinningen utsatts för den ovan beskrivna hydrolysen erhålls en högabsorberande materialstruktur, i form av ett flexibelt, öppencelligt skummaterial. Materialstrukturen enligt uppfinningen tillhandahåller förutom konventionell kapillärabsorption även absorption genom osmotiska absorptionsmekanismer. Detta nßjliggörs tack vare de med hjälp av hydrolysbehandlingen skapade joniska grupperna.

Den av hydrolysen förorsakade minskningen av cellväggarnas tjocklek hos materialstrukturen ökar den för absorption tillgängliga porvolymen.

Materialstrukturen enligt uppfinningen kommer därför att erhålla både förhöjd absorptionskapacitet, samt absorption genonnosmotiska krafter tack var de tidigare nämnda införda joniska grupperna. Det är ett känt faktum att absorption som verkar genom osmotiska krafter i allmänhet ger högre vätskekvarhållande (hållandeförmåga) än vad kapillärabsorption ger. Såsom tidigare framkommit i samband förmåga Cfl __; DD CD UI med den kända tekniken verkar partikelformiga superabsorbenter huvudsakligen genom osmotiska krafter och erbjuder därför i allmänhet hög hållandeförmåga.

De joniska grupperna hos materialstrukturen enligt uppfinningen sitter, till skillnad från hos konventionella partikelformiga superabsorbenter, bundna i materialstrukturen, varför svällning och totalabsorption i någon mån begränsas jämfört med konventionella superabsorbenter. Å andra sidan ger detta fördelen att risken för gelblockering och försvårad eller ojämn vätskedistribution elimineras av materialstrukturen enligt uppfinningen.

Den absorberande materialstrukturen enligt uppfinningen tillhandahåller, jämfört med skummaterial enligt känd teknik, således hög hållandeförmåga.vid uppsugning och lagring av vattenhaltiga absorptionskapacitet och vätskor, exempelvis kroppsvätskor.

Den högabsorberande materialstrukturen enligt uppfinningen lämpar sig därför utmärkt i tillämpningar där god hållandeförmäga och stor lagringskapacitet är nödvändiga.

Exempel på sådana fördelaktiga tillämpningar är användning i absorptionskroppar för barnblöjor, inkontinensskydd och produkter för feminin hygien.

Den höga absorptionskapaciteten och hållandeförmågan hos materialstrukturen enligt uppfinningen kan dock även utnyttjas i andra absorberande artiklar, såsom exempelvis i olika avtorkningsmaterial, förbandsmaterial och andra liknande produkter.

Absorberande nwterialstrukturer enligt uppfinningen har således fördelaktiga egenskaper för användning i absorberande engângsartiklar. Sådana absorberande lll I I H' W IH V H f H \ I' CH -__\ BJ $> CD U1 26 engångsartiklar kan tillverkas med användning av känd teknik för framställning av denna typ av produkter, men med den skillnaden att materialstrukturer enligt uppfinningen helt eller konventionella absorptionskroppar eller olika absorberande skikt som delvis ersätter de tidigare använts.

Sålunda ger materialstrukturen enligt uppfinningen även möjligheter att tillverka absorberande engångsartiklar på ett mera rationellt och ekonomiskt fördelaktigt sätt än vad som tidigare varit möjligt.

Absorberande engångsartiklar enligt uppfinningen kan, förutom högabsorberande materialstrukturer enligt uppfinningen, även innefatta de övriga delkomponenter som finns i tidigare kända produkter, exempelvis ett vätskepermeabelt ytmaterial på den sida som är avsedd att vändas mot en bärare, och ett icke-vätskepermeabelt ytmaterial på den sida som är avsedd att vändas bort från bäraren.

Vidare innefattar absorberande engångsartiklar enligt uppfinningen fördelaktigt elastikmedel, exempelvis i form av midjeband och elastiska benresårer. Därutöver kan absorberande engångsartiklar enligt uppfinningen, när så är önskvärt, innefatta fastsättningsarrangemang för att underlätta påklädning på en bärare, avklädning eller justering av den absorberande engångsartikelns storlek till bärarens storlek. Exempel på sådana fastsättnings- arrangemang är olika systenmmed kardborreband, tejp, hakar, hyskor eller liknande.

Såsom tidigare nämnts lämpar sig hydrofila materialstrukturer enligt uppfinningen även för användning i andra typer av absorberande artiklar än blöjor och bindor, exempelvis i torkdukar för rengöring och liknande.

CW ._\ NJ CD (J1 27 Genom pressning, vakuumförpackning eller andra kompakteringsförfaranden kan högabsorberande material- strukturer enligt uppfinningen, eller absorberande engångsartiklar i vilka dessa ingår, komprimeras för att underlätta förvaring och transport. När materialstrukturer enligt uppfinningen används i exempelvis absorberande engångsartiklar för uppsugning och lagring av kroppsvätskor levereras artiklarna med fördel i komprimerad form. Efter att en sådan engångsartikel har avlägsnats ur sin transportförpackning och anbringats i kontakt med en bärares hud kommer cellerna hos den i. engångsartikeln ingående materialstrukturen enligt uppfinningen, på grund av strukturens elastiska natur, att återigen ha expanderat till sina väsentligen öppna lägen, från att under transporten väsentligen ha varit komprimerade.

FIGURBESKRIVNING: De bifogade figurerna 1 och 2 illustrerar några av de skillnader i materialstruktur som kan uppnås genom uppfinningen, varvid fig. 1 i förstoring visar ett parti av ett polymert skummaterial som framställts enligt känd teknik, och fig. 2 i förstoring visar ett parti av en absorberande materialstruktur enligt uppfinningen som har erhållits genom att hydrolysbehandla skumaterialet av vilket ett parti visas på figur 1. uTFöRINGsExEMPEL= I det följande komer ett antal laboratorieförsök att skildras, med syfte att åskådliggöra uppfinningen. 0512 405 28 Under laboratorieförsöken framställdes skummaterial næd användning av de huvudprinciper för framställning av HIPE- emulsioner som tidigare beskrivits häri.

Därvid var den principiella arbetsgången vid framställning av hydrofila materialstrukturer enligt uppfinningen enligt följande: 1) emulgering, 2) polymerisation, 3) tvättning, 4) hydrolys, ) tvättning + pH-reglering 6) torkning.

Från varje försöksserie undantogs hälften av det erhållna skummaterialet från hydrolysbehandling, med efterföljande tvättning/pH-reglering innan torkning, d.v.s. stegen 4 och utgick. De icke-hydrolyserade skumaterialen kan därvid sägas utgöra skumaterial enligt teknik, medan motsvarande skumaterial i hydrolyserat skick utgör absorberande materialstrukturer enligt uppfinningen.

Vid emulgeringen utgicks ifrån en standardvattenfas enligt: 100 g CaCl2 (i form av 137,75 g CaCl2*2 Hgn 1: 5 9 K2Sz0s dest. vatten till 1000 ml och en standardoljefas enligt: 0,927 g akrylnitril 6 ml 2-etylhexylakrylat 2 ml divinylbensen 2 g tensid (emulgeringsmedel) 512405 29 Därvid.utgjordes emulgeringsmedlet hos standardoljefasen.av en tensidblandning innefattande 1,8 g sorbitanmonooleat (SPAN 80) + 0,2 g sorbitantrioleat (SPAN 85).

Under laboratorieförsöken hälldes 300 ml av standardvattenfasen i en polyetenflaska och uppvärmdes i vattenbad till 62°C.

Därefter blandades akrylnitril, divinylbensen och akrylat i ett emulgeringskärl av polyeten. Efter tillsats av tensiden (emulgeringsmedlet) uppvärmdes emulgeringskärlet under 5 minuter i vattenbadet med temperaturen 62 °C för att bilda en standardoljefas.

Efter detta påbörjades tillförsel av standardvattenfas till standardoljefasen i emulgeringskärlet via en på emulgeringskärlet anordnad ~tillsatstratt. Därvid sattes emulgeringskärlet under N,-atmosfär. En för ändamålet anordnad omrörare i emulgeringskärlet startades' med varvtalet 200 rpm. Därefter tillsattes i en dos 10 ml standardvattenfas till emulgeringskärlet, varefter 90 ml standardvattenfas tillsattes droppvis. Därefter tillsattes resterande 100 ml standardvattenfas via tillsatstratten i en snabbare takt än tidigare.

Efter nâgra minuters ytterligare omröring erhölls en stabil HIPE-emulsion. Emulsionen hälldes i en därför avsedd polymerisationsform, bestående av en rektangulär låda av polyeten, och fick polymerisera däri under 18 h vid 62 °C.

Det färdigpolymeriserade skummaterialet tvättades därefter med 1%-ig CaClP Efter överskottsvätska ut ur skummaterialet med användning av tvättningen pressades absorberande papper. 1 M H H F' _07 -à PO I-IÄ (__ (fl Efter tvättningen torkades halva provet vid 62 °C under 4 h för att tillhandahålla ett skummaterial enligt känd teknik, för användning som referens.

I försök som syftade till framställning av absorberande materialstrukturer enligt utsattes det polymeriserade skumaterialet efter tvättningen för ett hydrolyssteg, i vilket den hälften av det polymeriserade skumaterialet hydrolyserades med 17,5 ml 0,5 M NaOH under 16 h vid 95'T. uppfinningen, andra Därefter tvättades det hydrolyserade skummaterialet i ett kombinerat tvätt- och pH-regleringssteg till pH 7.

Slutligen torkades det hydrolyserade och pH-justerade skummaterialet vid 62 °C under 4 h för att tillhandahålla en absorberande materialstruktur enligt uppfinningen.

Med det ovan beskrivna grundreceptet och grundförfarandet som utgångspunkt genomfördes en försöksserie genom vilken olika parametrars inverkan på processbarheten och den färdiga materialstrukturen utvärderades. Därvid valdes följande parametrar för utvärdering; tvärbindningsmedel, emulgeringsmedel, omröring och utformning av omrörare, HLB- övriga värde ("Hydrophilic/Lipophilic Balance“), tillsatser, monomer och hydrolysbetingelser.

I samtliga försöksserier jämfördes de olika parametrarnas inverkan på skummaterial enligt känd teknik, respektive på absorberande materialstrukturer enligt uppfinningen, genom att undantaga hälften av varje polymeriserad materialsats från hydrolys (känd teknik), respektive utsätta den andra hälften av varje polymeriserad materialsats för hydrolys (enligt uppfinningen). 31 De färdiga skumaterialen utvärderades med användning av ett antal testmetoder. Bland de mätmetoder från vilka resultat komer att redovisas häri kan nämnas; densitet; bestämdes genonlen gravimetrisk procedur i vilken vikten och volymen hos ett skummaterialprov bestäms varefter densiteten beräknas och uttrycks i enheten g/cnP, våt densitet; bestämdes på motsvarande sätt som densitet men utgående från våt vikt och våt volym efter absorption av syntetisk urin, absgrptionskapacitet; bestämdes genom att väga ett skummaterialprov i torrt tillstånd och att därefter sänka ned materialprovet under 1 11 i en vätskebehållare næd syntetisk urin av konventionell typ. Efter att materialprovet avlägsnats ur vätskebehållaren tilläts överskottsvätska rinna av, varefter'det våta.materialprovet vägdes . Absorptionskapaciteten beräknades slutligen enligt; absorberad vätska (g) / materialprovets torra vikt (g) och angavs i enheten g/g.

Den syntetiska urin som användes vid testningen av skummaterial var av konventionell typ innefattande olika salter avsedda att efterlikna den kemiska sammansättningen hos människourin. I princip torde liknade mätresultat kunna uppnås med användning av vilken som helst av de för fackmannen välkända typerna av kommersiellt tillgänglig syntetisk urin.

Några av resultaten ifrån de olika försöksserierna framgår ur den efterföljande tabell 1. I tabellen redovisas försök baserade på den tidigare nämnda standardemulsionen, samt försök baserade på emulsioner med endast "gummiartad” 2- etylhexylakrylat som monomer. 32 Ur resultaten i tabell 1 framgår att skummaterial som har hydrolysbehandlats, d.v.s. uppfinningen, ger lägre torr och våt densitet, samt klart materialstrukturer enligt högre absorptionskapacitet än motsvarande, icke- hydrolyserade skumaterial enligt känd teknik.

En del av den förhöjda absorptionskapacitet som uppmättes hos materialstrukturerna enligt uppfinningen härrör ifrån ökad tillgänglig porvolym för absorption, huvudsakligen förorsakad av den minskning av väggtjockleken hos cellerna i materialstrukturen som hydrolysbehandlingen gett upphov till.

Det har även visat sig att hydrolysbehandlingen enligt uppfinningen förmår skapa nya porer i partier som innan hydrolys utgörs av kompakt, polymert skummaterial. Detta bidrag till den förhöjda materialstrukturer ger ett ytterligare absorptionskapaciteten hos enligt uppfinningen. Denna effekt kan skönjas vid en jämförelse mellan de två bilagda figurerna 1 och 2. uppmätt Vidare kan en del av ökningen av absorptionskapacitet hos materialstrukturerna enligt uppfinningen härledas från ökad hållandeförmåga, beroende på absorption genom osmotiska krafter som förorsakats av de vid hydrolysen skapade nämnda joniska grupperna.

Såsom tidigare nämnts, utfördes med syfte att illustrera uppfinningen även en försöksserie olika HLB-värden (HLB = Hydrophilic/Lipophilic Balance). HLB-värdet kan därvid sägas vara ett mått på balansen mellan hydrofilitet och hydrofobitet hos det vid respektive försök använda emulgeringsmedlet. HLB-värdet för blandningar av olika tensider som användes som emulgeringsmedel beräknades enligt: :12 v4os 33 HLBw, = m, / mo, * (HLB, - HLBZ) + HLB, vari HLBM: är tensidblandningens totala HLB-värde, mg är mängden (d.v.s. vikten) i g som tillsätts av tensid 1 mm: är totala mängden tillsatt tensid i g (tensid 1 + 2), HLB,: är av tillverkaren angivet HLB-värde för tensid 1, och HLB,: är av tillverkaren angivet HLB-värde för tensid 2.

Resultaten från försöksserien med syfte att utvärdera HLB- värdets inverkan på den erhållna skumstrukturen, mätt som porvolym tillgänglig för absorption (absorptionskapacitet) , framgår ur nedanstående tabell 2. I försöksserien utgicks ifrån de tidigare definierade standardfaserna, varvid mängderna och proportionerna av tensiderna SPAN 80 och SPAN 85 i emulgeringsmedlet varierade för att erhålla olika HLB- värden. Därvid hade SPAN 80 ett av tillverkaren uppgivet HLB-värde om 4,3, medan motsvarande värde för SPAN 85 var 1,8. Beräkningen av emulgeringsmedlets totala HLB-värde skedde på tidigare redovisat sätt.

Såsom framgår ur tabell 2, gav hydrolysbehandling materialstrukturer enligt uppfinningen med lägre våt densitet och klart högre absorptionskapacitet än motsvarande icke-hydrolyserade skummaterial enligt känd teknik.

Vidare framgår att HLBM-värdet är av stor betydelse för vilka egenskaper sonlerhålls hos de färdiga skummaterialen, både när det gäller materialstrukturer som hydrolyserats enligt uppfinningen och när det gäller icke-hydrolyserade skumaterial enligt känd teknik. *r H I *| 512_4os 34 Resultat från de häri redovisade försöken, samt från ytterligare försök, har visat att de næst fördelaktiga HLBM-värdena för den aktuella tillämpningen ligger inom intervallet 3,8 till 4,3. Med ett HLBM-värde i detta område erhålls den högsta materialstrukturer enligt uppfinningen. absorptionskapaciteten hos Vad det gäller de övriga faktorer som studerades under de olika laboratorieförsöken, kan nämnas att den totala mängden tensid i emulgeringsmedlet påverkar egenskaperna hos de framställda materialstrukturerna. Vad det gäller de tensider som huvudsakligen användes i de häri beskrivna försöken, SPAN 80 och 85, erhölls de mest fördelaktiga resultatet när den totala tensidmängden låg mellan 1,5 och 2,5 g i den tidigare nämnda standardoljefasen. Såsom torde vara uppenbart för fackmannen måste dock tensidsatsningen anpassas till de specifika förhållanden som råder vid varje enskilt utövande av uppfinningen.

Typen av tvärbindningsmedel som används och doseringen visade sig också påverka de erhållna materialstrukturerna.

Därvid kan nämnas att divinylbensen gav de næst fördelaktiga resultaten för den aktuella tillämpningen.

Vidare visade sig omrörningshastigheten, inom intervallet 150 - 350 rpm, ha förhållandevis liten inverkan, medan däremot omrörarens utformning hade relativt stor betydelse för egenskaperna hos de erhållna materialstrukturerna enligt uppfinningen.

De bästa resultaten, för den aktuella tillämpningen, erhölls med platta omrörare med utskurna partier. Försöken visade att det är väsentligt att dimensionerna hos omröraren vid emulgering är avpassade till dimensionerna hos emulgeringskärlet, så att god turbulens erhålls i hela emulgeringsvolymen. Propelleromrörare gav sämre resultat i 512. 405 avseende på absorptionskapaciteten hos de färdiga materialstrukturerna enligt uppfinningen.

Emulgeringstemperaturens inverkan på materialstrukturen var tydlig på sådant sätt att rumstemperatur gav förhållandevis kompakta strukturer med medan temperaturer omkring hög densitet och låg absorptionskapacitet, eller högre än 60 °C gav densitet och högre temperaturer omkring materialstrukturer med lägre absorptionskapacitet. Sålunda gav högre temperaturer materialstrukturer med mera fördelaktiga egenskaper för den aktuella tillämpningen. Emulgeringstemperaturen vid framställning av nmterialstrukturer enligt uppfinningen ligger fördelaktigt mellan 25 och 65°C, och företrädesvis mellan 60 och 65°C.

Med syfte att öka hydrofiliteten hos den färdiga materialstrukturen gjordes ett antal försök med tillsats av hydroxi-etylcellulosa, polyakrylsyra och polyakrylat till emulgeringsblandningen.

Resultaten från dessa försök gav ej några större skillnader i hydrofilitet eller absorptionsförmåga, utan effekten av den efterföljande hydrolysbehandlingen enligt uppfinningen tydligt den kemiska överskuggade effekt som andra tillsatser gav.

Försök med olika monomerer visade att uppfinningen kan utövas framgångsrikt med flera olika monomerer eller blandningar av* monomerer sonx bas. Exempel på lämpliga nwnomerråvaror för framställning av högabsorberande materialstrukturer enligt uppfinningen är akrylnitril, etylhexylakrylat, akrylnitril + etylhexylakrylat, styren, styren -+ etylhexylakrylat, men även andra nwnomerer är tänkbara. 512. 405 36 Försök med olika hydrolysförfaranden visade att goda materialegenskaper kan erhållas med ett hydrolysförfarande enligt vad som tidigare beskrivits, med användning av 0,5 M NaOH, men även andra starka baser kan användas för hydrolysbehandlingen.

Det måste förstås att de i utföringsexemplen angivna volymerna av olika råvaror och övriga angivna försöksbetingelser bör ses som tänkbara exempel på vad som gör det möjligt att utöva uppfinningen, och att en industriell framställning av högabsorberande materialstrukturer enligt uppfinningen kräver en anpassning till därvid rådande förhållanden. En sådan anpassning är dock fullt genomförbar för en fackman inom området.

Föreliggande uppfinning skall ej anses vara begränsad till vad som har angivits i form av tidigare exempel, bilagda tabeller eller figurer, utan dess omfattning definieras av de bilagda patentkraven. 4-05 .512 37 ___ ~ 2.2 Qbå mmoá 5325 å. mmwawupøâvuønamum + woå oem... mwflå ßwwomm hmz mæ zæmm m m6 _ _ _ . 3 zäm w m; mm Ä H2. o mmo e mfwfiwomm en :mmcwnaæcfiëwu m Næå åé Små 305 123,3 Ez »øïhêmflkflxwnïpmå m 2:. e~.>~ wæm.o mmo.o mwunwmomm mb mw.w >om.o -~.° Numwwoma nuz ÉJN 2.55 mwoå æflmwæomm mb mmwcwuum>uumucmum mm.m mmo.H oom.o flunwæomm hwz + mmuwfiflouumvcmum Amin.. AfiE0\mv Anënšmv .mama .acw uøufluømøx uøuflmcøu ucfluaønon umcowumuomå um> »wuflmcwn . Hz lmæaouvæm xmmuom I n "ï "vy .H .HHNQGB , . Y . , 4 512 405 38 å .h i ~«.o mwm.o ß.< æmuflflmomm dh mm.° wHfl.H ß.« mufifimomm wmz «H.H m-.° w.w =~“HHm°mm aa ~o.w~ ~«o.~ æ.m m«"«~womm mh mw.m mmm_o ~m.m Nuwwæomm bmz _ _ mm zmmm zoo om s n ~w_@ >°@.° m°_« ~"m~@°m« nmz »@~v@smm=«uw@H:aw « _ av >m øcumcofluuomøum zoo \ S I «w «~ »om Q mo q m«.m~w°mm an mcuwvvawa øuvcmumw »pm -.w mm°.H m°.« H"m~w°mm »az eocwu mwv@~w«-> :mun - Ãïs s h u än wmm o m w æfi æfiæomm æn mmw:wuum>vuøucmum æH.w mmm.o m.< Huæomomm nmz + mmwmfifloflumucøum ^m\m. $ëo\mV .mama .acw umuflummmx umuwmcwv mcflflucmnwn nmcoflvmuomnæ »«> ëmqm .uz |w>Houfl>m rn xßmummï N HAWQGB

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 107691 SBN 1999-01-28 39 PATENTKRAV :

1. Absorberande materialstruktur för uppsugning av vätskor, innefattande en mångfald celler som bildas av en mångfald av inre ytor hos en polymer skumstruktur innefattande en gummiartad polymerkomponent, varvid nämnda celler väsentligen är öppna och väsentligen står i förbindelse med varandra när uppsugning av vätska påbörjas, k ä n n e t e c k n a d a v att genom basisk hydrolys har skapats joniska grupper på de inre ytorna hos den polymera skumstrukturen, joniska grupper tillhandahåller absorption genom osmotiska krafter. varvid nämnda

2. Absorberande materialstruktur enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att de joniska grupperna innefattar karboxylatjongrupper.

3. Absorberande materialstruktur enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att den absorberande materialstrukturen innefattar en glasartad polymerkomponent, varvid den glasartade polymerkomponenten och den gummiartade innefattar akrylnitril polymerkomponenten innefattar 2-etylhexylakrylat.

4. Absorberande materialstruktur enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att den glasartade polymerkomponenten innefattar styren. materialstruktur

5. Absorberande enligt något av patentkraven 1 till 4, 10 15 20 25 30 35 512 405 #0 k ä n n e t e c k n a d a v att materialstrukturen innefattar ett tvärbindningsmedel, vilket fördelaktigt är en divinylförening, och företrädesvis är divinylbensen.

6. Förfarande för tillverkning av en absorberande materialstruktur för uppsugning av vätskor, innefattande; att med användning av emulgeringsmedel emulgera en oljefas och en vattenfas för att bilda en stabil emulsion, varvid volymen av nämnda oljefas är mindre än volymen av nämnda vattenfas, och nämnda oljefas innefattar minst en första polymeriserbar monomer med glasartade egenskaper och/eller minst en andra polymeriserbar monomer med gummiartade egenskaper samt ett tvärbindningsmedel, medan nämnda vattenfas innefattar initiator och elektrolyt; och att polymerisera nämnda polymeriserbara.monomer eller'monomerer i den väsentligen kontinuerliga oljefasen hos den stabila emulsionen för att bilda en polymer skumstruktur vilken är elastiskt formbar och innefattar en mångfald celler med en mångfald inre ytor, kännetecknat av attdenpolymera skumstrukturen hydrolyseras på basisk väg för att ge upphov till joniska grupper på de inre ytorna hos cellerna i den polymera skumstrukturen för att därvid tillhandahålla en förmåga till absorberande materialstruktur med kapillärabsorption sanm absorption genon1osmotiska.krafter.

7. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t a v att vattenfasen innefattar ett eller flera polymera hydrofiliseringsmedel.

8. Förfarande enligt patentkrav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t a v att emulgering sker med användning av en plattformig omrörare med utskurna partier och att överensstämmer med dimensionerna, hos ett. emulgeringskärl så att turbulens omrörarens dimensioner uppstår i väsentligen hela vätskevolymen i nämnda emulgeringskärl. 10 15 20 25 30 35 512 405 41

9. Förfarande enligt patentkrav 6, 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a t a v att emulgering sker vid en temperatur inom intervallet 25 till 65 °C, och företrädesvis inom intervallet 60 till 65°C.

10. Förfarande enligt något av patentkraven 6 till 9, k ä n 11 e t e c l< n a t a v att den absorberande materialstrukturen efter slutförd hydrolys utsätts för tvättning och/eller pH-reglering.

11. Användning av en absorberande materialstruktur enligt något av patentkraven 1-5, vilken nmterialstruktur har hydrolyserats på basisk väg för att skapa joniska grupper i en i nämnda materialstruktur ingående flexibel polymer skumstruktur för att därigenom möjliggöra absorption genom osmotiska krafter, för uppsugning av vätskor vilka företrädesvis är kroppsvätskor.

12. Absorberande engångsartikel, innefattande en absorptionskärna, k ä n n e t e c k n a d a v att absorptionskärnan innefattar en absorberande materialstruktur enligt något av kraven 1-5, med en flexibel polymer skumstruktur i vilken joniska grupper har skapats genom basisk hydrolys, och att nämnda absorberande engångsartikel därvid har förmågan att absorbera vätskor både genom kapillärabsorption och genom absorption som sker genom osmotiska krafter.

13. Absorberande engångsartikel enligt patentkrav 10, k ä n n e t e c k n a d a v att den absorberande engângsartikeln innefattar ytmaterial och elastiska medel och att nämnda absorberande engångsartikel är avsedd att fungera som en barnblöja, ett inkontinensskydd, en blöjbyxa eller en binda för feminin hygien. 10 15 512 495 42

14. Absorberande engångsartikel enligt patentkrav 10 eller 11, k ä n n e t e c k n a d a v innefattar karboxylatjongrupper. att de joniska grupperna

15. Absorberande engångsartikel enligt något av patentkraven 12 - 14, nämnda artikel levererad i en transportförpackning till en bärare, kännetecknad av att cellerinutiden skumstrukturen hos den absorberande befinner sig i ett polymera materialstrukturen väsentligen komprimerat läge när den absorberande artikeln befinner sig i nämnda transportförpackning, och att nämnda celler väsentligen befinner sig i ett expanderat läge när den absorberande engångsartikeln står i kontakt med bärarens hud, samt att nämnda celler väsentligen är öppna och väsentligen står i förbindelse med varandra när uppsugning av vattenhaltig vätska påbörjas.