DK167952B1 - Absorbentstruktur, som er en blanding af hydrofile fibre og vanduoploeselig hydrogel i form af saerskilte partikler af tvaerbundet polumert materiale, fremgangsmaade til fremstilling af samme samt engangsble fremstillet heraf - Google Patents

Description

i DK 167952 B1

Opfindelsen angår en absorbentstruktur, som er en blanding af hydrofile fibre og vanduopløselig hydrogel i form af særskilte partikler af tværbundet polymert materiale, hvorhos vægtforholdet mellem fiber og hydrogel ligger på fra 30:70 til 98:2.

5 Bøjelige, absorberende strukturer, almindeligvis ikke-vævede ark eller fibrøse væv, har evnen til at absorbere væsentlige mængder af væsker, såsom vand og legemsekssudater. De anvendes f.eks. ofte som engangshåndklæder, ansigtsservietter, toiletservietter, eller som 10 adsorberende kerner i absorberende produkter, såsom engangsbleer og hygiejnebind. Sådanne strukturer fremstilles almindeligvis ud fra billige hydrofile fibre, typisk træfibermassefibre.

Vanduopløselige hydrogeler er polymere materialer, som er i stand *5 til at absorbere store mængder vand, typisk mere end 20 gange deres egen vægt. Da disse materialer første gang blev introduceret blev det forventet, at de skabte et stort gennembrud i verden angående absorberende brugsprodukter til engangsbrug (dvs. produkter såsom engangsbleer, hygiejnebind, bind til urenlige og lignende). Indtil i 20 dag er vanduopløselige hydrogeler dog ikke blevet anvendt i stor skala i absorberende engangsprodukter. Grunden er, at hydrogel ernes ydeevne ved anvendelse i absorberende engangsprodukter har været uacceptabel på trods af deres meget høje vandabsorptionskapacitet.

25 En grund til hydrogel ernes dårlige funktion er et fænomen kaldet gel blokering (eng: gel blocking). Udtrykket "gel blokering" beskriver et fænomen, som finder sted, når en hydrogel parti kel, -film, -fiber m.v. befugtes; overfladen kvælder og hæmmer væsketransmission til det indre. Befugtning af det indre finder derefter sted ved en meget ^0 langsom diffusionsproces. I praksis betyder dette, at absorptionen er meget langsommere end udskillelsen af den væske, der skal absorberes, og en engangsble eller et hygiejnebind eller en anden absorberende struktur kan svigte længe før hydrogel materi al et i den absorberende struktur er fuldt befugtiget.

35

Vanduopløselige hydrogeler har en vandabsorberende kapacitet, som langt overstiger, almindeligvis langt mere end én størrelsesorden, fibrøse træfibervævs absorberende kapacitet over for vand, hvilke fibrøse træfibervæv typisk anvendes i absorberende engangs- DK 167952 Bl 2 brugsprodukter. Absorptionskapaciteten for en elektrolytholdig væske, såsom urin, er meget mindre, men stadig op til en størrelsesorden større end absorptionskapaciteten af fibrøse væv. Det er derfor ofte blevet forsøgt på en eller anden måde at inkorporere 5 hydrogel materi al er i træfibervæv for at forøge sådanne vævs væskeabsorptionskapacitet. Tidligere forsøg involverede en simpel blanding af hydrogel pul ver i det fibrøse væv. Denne fremgangsmåde førte ikke til nogen stigning i vævets bulkabsorptionskapacitet (se f.eks. R.E.Ericson, "First International Absorbent Products Conference Proceedings", nov. 1980, sektion 6 på side 3). Ericson angiver, at "væskeretention under tryk forøges, men bulkkapaciteten forbliver stort set den samme". Der er blevet givet adskillige forklaringer på dette fænomen. Ericson tilskriver det det faktum, at den fibrøse matrix forhindrer kvældning af hydrogel parti kl erne. Andre tror, at 1® hydrogelernes meget dårlige vægeegenskaber er ansvarlig for den skuffende ydeevne. Hvad end grunden måtte være, er det fastslået, at simple blandinger af hydrofile fibre og hydrogel parti kl er ikke har den absorberende kapacitet, som man ville forvente på basis af de respektive bidrag fra komponenterne i sådanne blandinger.

20

Baseret på den antagelse, at det er hydrogelernes dårlige vægefunktion, der fører til deres dårlige ydeevne i absorberende engangsstrukturer, har nogle udviklingsarbejder inden for feltet forsøgt at forbedre hydrogelernes ydeevne ved at indføre fibre i ^ hydrogel partikl erne. Dette kan opnås ved vådlægning af blandinger af hydrogel parti kl er og hydrofile fibre. Under det våde trin af en sådan proces kvælder hydrogel en. Under tørretrinnet har hydrogel en tendens til at trække sig sammen. Som følge heraf spredes gelen over fiberoverfladen og skaber fiber-fiber bindinger på en måde, som ikke er ulig den binding, som finder sted, når der anvendes bindemidler (f.eks. latex). Som følge af den våde behandling og hydrogelens binding er den fremkomne absorberende struktur meget stiv. Det har været omtalt, at stivheden af sådanne strukturer kan nedsættes ved at udsætte strukturen for et højt tryk. Selv om sådanne strukturer behandles på denne måde, er stivheden stadig forholdsvis høj, navnlig når der anvendes fiber/hydrogelforhold på over 50:50. Sådanne fiber/hydrogel-forhold er imidlertid meget ønskværdige ud fra et omkostningssynspunkt; hydrogel er f.eks. langt dyrere end træfibermasse. Desuden involverer de kendte processer håndteringen DK 167952 B1 3 af store mængder af vand og efterfølgende tørring. Dette forøger fremstillingsomkostningerne for de absorberende strukturer betragtelig.

5 En anden fremgangsmåde har været at frembringe laminerede strukturer, hvorved der placeres et lag af hydrogelmateri ale med et lag af et materiale med gode vægeegenskaber. Vægelaget spreder væsken over et større overfladeareal af hydrogen åget, således at mere af hydrogel en udsættes for den væske, der skal absorberes. Det 10 er blevet anført, at sådanne strukturer tilvejebringer en højere absorptionskapacitet end f.eks. blandinger af hydrogel parti kl er i fibrøse, hydrofile væv. Vægelaget tilvejebringer spredning af væsken over hydrogellagets overflade, men sikrer ikke indtrængning i hydrogellaget. Sidstnævnte væskebevægelse er stadig alvorlig hæmmet 1^ af gel blokering. Med andre ord udnytter de kendte absorberende strukturer ikke hydrogelers absorptionspotentiale fuldt ud.

Det gel bl okerende fænomen er veldokumenteret, og de resulterende dårlige egenskaber hos absorberende strukturer omfattende hydrogel er er blevet diskuteret: se f.eks. E.Carus, "First International Absorbent Products Conference Proceedings", nov.1980, sektion V-l, og J.H.Field, "Pulp Parameters Affecting Product Performance", TAPPI, 65(7) 1982, s.93-97.

^ I japansk patentbeskrivelse 56-65630 publiceret 3. juni 1981, omtales en fremgangsmåde til fremstilling af "tuftede klumper" af cellulosefiberholdige, vanduopløselige harpikser. Klumperne fremstilles ved, at fibrene og harpiksen dispergeres i methanol, at blandingen vådlægges, og at opløsningsmidlet fjernes ved tørring. Vævet presses derefter til en densitet på mere end 0,1 g/cm , 3 fortrinsvis ca. 0,6 g/cm. Det således opnåede ark skæres i stykker som hver er mindre end 0,5 g. En lignende fremgangsmåde er beskrevet i US patentskrift nr. 4.354.901. I dette skrift omtales en fremgangsmåde, hvorved der fremstilles en opslæmning med mindre end ^ ca. 0,1 vægt% tørstof i vand, idet tørstoffet er en blanding af cellulosefibre og parti kel formigt, hydrokolloidt materiale. Der frembringes et vådt væv ud fra opslemningen, hvilket væv derefter tørres og komprimeres mindst 10%, fortrinsvis mindst 50%. Det anføres, at komprimeringstrinnet resulterer i en nedsættelse af den DK 167952 Bl 4 absorberende strukturs stivhed (Gurley-stivhedsværdier på mindre end 40 g).

Der er derfor fortsat behov for absorberende strukturer, som er 5 bøjelige, og som i højere grad udnytter hydrogel ernes absorberende kapacitet end det hidtil har været muligt. De absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringer forbedret absorberende kapacitet og udmærket vægeegenskab og dog er de bøjelige, elastiske og har god lateral integritet, dvs. større modstandsdyg-^ tighed mod udskillelse af fibrene i langstrakte klumper forårsaget af indadrettet og udadrettet sideværts bevægelse. Disse strukturer er særligt egnede til brug i engangsbleer, som er yderst tynde og komfortable, men som har en absorberende kapacitet, som mindst er lig med kapaciteten af de kendte, meget mere fyldige produkter. De absorberende strukturer kan fremstilles ved en fremgangsmåde, som ikke involverer vand eller et andet opløsningsmiddel. Fremgangsmåden involverer derfor ikke håndtering af opløsningsmidler eller tørring. Fremgangsmådens enkelthed tillader brugen af standardudstyr, som for tiden anvendes til fremstilling af absorberende væv; det er muligt ^ at virkeliggøre fremstillingen af de absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse uden store anlægsomkostninger og ved lave fremstillingsomkostninger pr. enhed.

Det er således et formål med den foreliggende opfindelse at tilveje- or bringe en fleksibel, absorberende struktur, som omfatter en vand- uopløselig hydrogel og som har forbedrede absorptionsegenskaber.

Endvidere tilvejebringes forbedrede, absorberende engangsprodukter, såsom bleer, som er væsentligt tyndere og mindre fyldige end de traditionelle absorberende engangsprodukter.

30

Dette formål opnås med absorbentstrukturen af den indledningsvis angivne art, og som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at blandingen er blevet luftlagt, og at strukturen er en fleksibel i alt væsentligt ubundet struktur med et fugtindhold på mindre end 10 35 * vægt% af det tørre absorptionsmateriale og en densitet på fra 0,15 til 1 g/cm^.

Opfindelsen angår desuden en fremgangsmåde til fremstilling af en absorbentstruktur ifølge opfindelsen, hvilken fremgangsmåde er DK 167952 B1 5 ejendommelig ved (a) at en tør blanding af hydrofile fibre og vanduopløselige hydrogel parti kl er luftlægges til dannelse af en bane, og (b) at banen komprimeres til en densitet på fra 0,15 til 1 g/cm3.

5

Den foreliggende opfindelse bygger på den iagttagelse, at blandinger af hydrofile fibre og partikler af vanduopløselige hydrogel er kan formes til bøjelige, stærkt absorberende strukturer, forudsat at vægtforhold mellem fiber og hydrogel ligger mellem 30:70 og 98:2, og forudsat at strukturen komprimeres til en densitet på fra 0,15 til 1 g/cm . De absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse er basalt væv af hydrofile fibre, hvori der er dispergeret særskilte partikler af den vanduopløselige hydrogel. Hydrogel parti kl erne kan være tilfældigt dispergeret eller i et mønster af områder med et lavt forhold mellem fibre og hydrogel og områder med et højt forhold mellem fibre og hydrogel (hvilket inkluderer områder med fibre alene).

Med udtrykket "stort set ubundet" menes, at antallet af fiber/fiber- 20 bindinger, fiber/hydrogelparti kel bindinger og hydrogel parti kel/ hydrogel parti kel bindinger holdes så lavt som det med rimelighed er muligt. Bindinger, som kan forekomme, inkluderer hydrogenbindinger (som papirfremstillingsbindinger), andre typer kemiske bindinger som kan forekomme mellem fibre og hydrogel parti kl er, mellem hydrogel -25 partikler og mellem visse typer fibre (f.eks. termoplasti ske fibre) samt mekaniske bindinger. Dette er vigtigt, eftersom de store absorptionskapaciteter hos de absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse i væsentlig grad skyldes deres evne til hurtigt at genvinde volumenet efter initiel befugtning. Et stort 30 antal bindinger blandt strukturens bestanddele ville i høj grad svække denne evne.

Det er praktisk talt umuligt helt at forhindre, at der dannes bindinger. En moderat grad af binding synes imidlertid ikke på 35 negativ måde at påvirke strukturernes evne til hurtigt at genvinde volumenet efter i ni ti el befugtning. Bindingsgraden gøres almindeligvis mindst mulig ved at undgå at udsætte fibrene og hydrogel-partiklerne eller de absorberende strukturer for vand i flydende form og ved at undgå forlænget udsættelse for luft, som har en DK 167952 B1 6 forholdsvis høj fugtighed. Disse procesparametre diskuteres mere detaljeret herefter.

Med det her anvendte udtryk "hydrogel" menes et uorganisk eller 5 organisk, vanduopløseligt, tværbundet materiale, som er i stand til at absorbere vandige væsker og tilbageholde dem under moderat tryk. Eksempler på uorganiske materialer er siliciumoxidgeler, og eksempler på organiske materialer er tværbundne polymerer. Tværbinding kan ske ved kovalent binding, ionisk binding, van der Waals binding 10 eller hydrogenbinding. Eksempler på organiske polymerer indbefatter polyacrylamider, polyvinyl al kohol, ethylenmaleinsyreanhydridcopo-lymerer, polyvinylethere, hydroxypropylcellulose, carboxymethyl- cellulose, polyvinylmorpholinon, polymerer og copolymerer af vinyl-sulfonsyre, polyacrylater, polyacrylamider, polyvinyl pyridin og 15 lignende. Andre egnede hydrogeler omtales i beskrivelsen til US patent nr. 3.901.236. Specielt foretrukne polymerer til brug ved den foreliggende opfindelse er hydrolyseret, acrylonitrilpodet stivelse, acrylsyrepodet stivelse, polyacrylater samt isobutylenmaleinsyreanhydri dcopolymerer eller blandinger heraf.

20

Fremgangsmåder til fremstilling af hydrogeler omtales i beskrivelsen til US patenterne nr. 4.076.663, nr. 4.286.082, og ydermere i nr. 3.734.876, nr. 3.661.815, nr. 3.670.731, nr. 3.664.343 og nr.

3.783.871, samt i beskrivelsen til belgisk patent nr. 785.858.

25

Det her anvendte udtryk "partikler" inkluderer partikler af enhver form, f.eks. færiske eller semi-færiske, kubiske, stavlignende, polyedriske osv; men der kan også anvendes former, som har et stort forhold mellem den største dimension og den mindste dimension, såsom 5° nåle, flager og fibre. Med det her anvendte udtryk "partikel størrelse" menes vægtgennemsnittet af den mindste dimension af de individuelle partikler. Der kan også anvendes konglomerater af hydrogel parti kl er, forudsat at vægtgennemsnitstørrelsen af sådanne konglomerater ligger inden for de nedenfor anførte grænser.

35

Skønt de absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse forventes at fungere godt med hydrogel parti kl er med en partikelstørrelse, der varierer over et stort område, kan andre forhold udelukke anvendelse af meget små eller meget store partikler. Af DK 167952 B1 7 hensyn til industriel hygiejne er gennemsnitlige partikelstørrelser på mindre end ca. 30 mikrometer mindre ønskværdig. Partikler med en mindste dimension større end ca. 4 mm kan frembringe en fornemmelse af grynethed i den absorberende struktur, hvilket er uønskeligt ud 5 fra en brugers synspunkt. Ved den foreliggende opfindelse foretrækkes partikler med en gennemsnitspartikelstørrelse på fra ca. 50 mikrometer til ca. 1 mm.

Typen af hydrofile fibre er ikke kritisk for brug ved den fore- 10 liggende opfindelse. En hvilken som helst hydrofil fiber, som er egnet til brug i traditionelle absorberende produkter, er også egnet til brug i den absorberende struktur ifølge den foreliggende opfindelse. Specifikke eksempler inkluderer cellulosefibre, rayon, polyesterfibre. Andre eksempler på egnede hydrofile fibre er hydro-15 filiserede, hydrofobe fibre, såsom overfladebehandlede eller sil ιοί umoxidbehandlede, termoplasti ske fibre. Fibre, som ikke tilvejebringer væv med tilstrækkelig absorberende kapacitet til at være nyttige i de traditionelle absorberende strukturer, men som tilvejebringer gode vægeegenskaber, er også egnede til brug i de 20 absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse. Dette skyldes, at for den foreliggende opfindelse er fibrenes væge egenskaber langt vigtigere end deres absorberende kapacitet. På grund af tilgængelighed og pris foretrækkes cellulosefibre, navnlig tørfi bermassefi bre.

25

Den relative mængde af hydrofile fibre og hydrogel parti kl er udtrykkes mest hensigtsmæssigt i vægtforholdet mellem fibre og hydrogel. Disse forhold skal ligge i området fra 30:70 til 98:2.

Lave forhold mellem fibre og hydrogel, dvs. fra 30:70 til 50:50 er 30 kun praktisable, når den anvendte hydrogel har en lav kvældnings-kapacitet, dvs. hydrogel er med en absorberende kapacitet for urin og andre legemsvæsker på mindre end ca. 15 gange deres egen vægt (15X), (data vedrørende absorberende kapacitet er almindeligvis tilgængelige fra hydrogelens producent eller kan hensigtsmæssigt bestemmes 35 ved hjælp af den herefter beskrevne absorption/desorptionsprøve). Hydrogel er, som har en meget høj absorptionskapacitet (dvs. 25X, og som derfor udviser en meget stor grad af kvældning efter befugtning) har tendens til gel blokering, når den anvendes i absorberende strukturer med et lavt forhold mellem fibre og hydrogel, hvilket DK 167952 B1 8 fremkalder uønsket, langsom absorptionskinetik af diffusionstypen. Meget høje forhold mellem fibre og hydrogel, f.eks. over 95:5, tilvejebringer på den anden side kun meningsfuld ydeevnefordele, hvis den anvendte hydrogel har en meget høj absorptionskapacitet 5 (f.eks. 25X for urin og andre 1 egernsvæsker). For de fleste kommercielt tilgængelige hydrogeler ligger det optimale forhold mellem fiber og hydrogel i området fra 50:50 til 95:5.

Baseret på en pris/funktionsanalyse foretrækkes forhold mellem fibre og hydrogel på fra 75:25 til 90:10. Denne præference baseres naturligvis på den relative pris af hydrofile fibre (f.eks.

træfibermassefibre) og hydrogel. Hvis f.eks. træfibermassepriserne ville gå op og/eller hydrogel priserne ville gå ned, ville lavere forhold mellem fibre og hydrogel være mere priseffektive.

15

Densiteten af den absorberende struktur er af kritisk vigtighed. Når hydrogel parti kl er dispergeres i et absorberende væv af hydrofile fibre med en densitet på ca. 0,1 g/cm , resulterer ti Iblandingen af hydrogel en kun i en lille forøgelse i den mængde væske, som 20 absorberes inden for en praktisk rimelig tid (f.eks. 10 minutter), fordi væskeoptagelsen i sådanne væv er langsom. Når den absorberende 3 struktur komprimeres til en densitet pa mindst ca. 0,15 g/cm observeres en betragtelig forøgelse i absorberende kapacitet. Desuden blev væskeoptagelsen meget hurtigere ved komprimering.

^ Kapacitetsforøgelsen er overraskende, eftersom komprimeringen af vævet vil resultere i en nedsættelse af den tørre strukturs "tomme" volumen. Det formodes, at komprimering af vævet resulterer i en bedre vægeoptagelse af væske i vævet, således at flere hydrogel-partikler deltager i absorptionsprocessen, hvilket resulterer i en ^ højere faktisk absorptionskapacitet. Det formodes ydermere, at et komprimeret væv kan være mere effektivt til at holde hydrogel-partiklerne isoleret fra hinanden. Yderligere komprimering af vævet fra ca. 0,15 g/cm til ca. 1 g/cm resulterer i en nedsættelse af strukturens fylde (hvilket er ønskeligt ud fra et brugersynspunkt af ^ æstetiske grunde) uden tab af absorptionskapacitet. Over en densitet på ca.0,6 g/cm reducerer yderligere komprimering imidlertid næppe fylden mere, på grund af det omvendte forhold mellem fylde og densitet. Densiteten af de absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse ligger derfor fortrinsvis i området fra ca.

DK 167952 B1 9

O

0,15 til ca. 0,6 g/cm og mere fortrinsvis i området fra ca. 0,25 3 til ca. 0,4 g/cm.

De kontinuerlige, bøjelige absorberende strukturer ifølge den 5 foreliggende opfindelse kan fremstilles ved en fremgangsmåde, som er ejendommelig ved (a) at en tør blanding af hydrofile fibre og partikler af vanduopløselig hydrogel i et vægtforhold på fra 30:70 til 98:2 luftlægges, og (b) at banen komprimeres til en densitet på fra 0,15 til 1 g/cm . Trin (a) kan udføres ved at dosere en ^ luftstrøm indeholdende hydrofile fibre og en luftstrøm indeholdende hydrogel parti kl er på et trådnet. Fibrene og partiklerne bliver blandet på grund af turbulens i de to luftstrømme, når de mødes.

Alternativt kan fibrene og hydrogel en blandes i et separat blandingskammer før luftlægning.

15

Ved den foreliggende opfindelse er det vigtigt, at der anvendes tørre hydrogel parti kl er. Hverken fibrene, partiklerne eller blandingen af fibre og partikler bør ej heller udsættes for vand i flydende form eller et andet opløsningsmiddel på et hvilket som ?o helst tidspunkt under fremstillingen eller herefter. Når der anvendes våde hydrogelpartikler har fibrene tendens til at blive viklet ind i og/eller bundet til partiklerne, hvilket resulterer i en uønsket stivhed af den absorberende struktur. Når cellulosefibre, f.eks. træfibermassefibre, anvendes som de hydrofile fibre i de 25 absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse, kan blødheden af disse strukturer forbedres ved til fibrene at sætte små mængder af kemiske afbindingsmidler (kationiske, ikke-ioniske eller anioniske overfladeaktive midler). Eksempler på egnede afbindingsmidler omtales i beskrivelsen til US patent nr. 3.821.068. Specielt egnede afbindingsmidler er kvaternære ammoniumforbindelser af den type, der omtales i beskrivelsen til US patent nr. 3.554.862. Foretrukne kvaternære ammoniumforbindelser er de forbindelser, der har den almene formel 35. r -i R.-0-(C?H.0) -CH.-CHOH-CH., . /R, 1 2 “ n 2 2\©/ 3 „

Rj-O-iC^O^-C^-CHOH-CH^ DK 167952 B1 10 hvor Rj og Rg betegner hydrocarbylgrupper indeholdende fra ca. 8 til ca. 22 carbonatomer, R^ og R^ betegner al kyl med fra 1 til 6 carbon-atomer, n og m er hele tal på fra 2 til ca. 10, og X betegner halogen. Eksempler på sådanne forbindelser omtales i beskrivelsen 5 til US patent nr. 4.144.122.

Mængden af kemisk afbindingsmiddel i de absorberende strukturer ligger typisk fra ca. 0,01 vægt% til ca. 0,5 vægt% af de hydrofile fibre.

10

Det her anvendte udtryk "tør" betyder ikke "absolut vandfri". Under normal oplagring og håndteringsbetingelser optager hydrogel partiklerne f.eks. nogen fugt. De hydrofile fibre optager ligeledes nogen fugt under opbevaring. Ydermere kan det også være ønskeligt at 15 anvende fugtholdig luft til 1ufttransport af fibrene og hydrogel-partiklerne for at undgå støvning. Under sådanne procesbetingelser vil hydrogel parti kl erne og fibrene optage endnu mere fugtighed, men dette påvirker ikke på negativ måde udøvelsen af den foreliggende opfindelse. Kontakttiden mellem hydrogelen og den fremførende luft er imidlertid kort, og hydrogelens begrænsede vandoptagelse under luftfremføring med fugtholdig luft vil ikke resultere i væsentlig binding af strukturen. Det vigtige kriterie er, at hydrogel partiklerne ikke får lov til at kvælde væsentligt, og de bør ikke udvikle en overfladeklæbrighed i en sådan udstrækning, at det resulterer i sammenfiltring og/eller binding af fibrene. Dette kan generelt opnås ved kun at udsætte de hydrofile fibre og hydrogelparti kl erne for vanddamp og ikke for vand i flydende form. Selv udsættelse af hydrogel en for fugtholdig luft kan resultere i væsentlig binding af strukturen under den efterfølgende behandling, navnlig under 30 glitning, hvis en sådan eksponering forlænges. F.eks. består hele fremskridtet ifølge US patent nr. 4.252.761 i at eksponere specifikke hydrogelmaterialer for vandniveauer, som resulterer i bundne strukturer, hvilket er uacceptabelt ifølge den foreliggende opfindelse på grund af uacceptabel initiel absorptionskinetik. For 35 at sikre at strukturen forbliver stort set ubundet, må fugtindholdet i den absorberende struktur være mindre end ca. 10 vægt% af den tørre, absorberende struktur.

De absorberende strukturer kan hensigtsmæssigt fremstilles ved at DK 167952 B1 11 anvende traditionelt udstyr beregnet til luftlægning af hydrofile, fibrøse væv, I et sådant udstyr formes væv typisk ved at optage hydrofile fibre i en luftstrøm og aflejre fibrene på et trådnet. Ved at dosere de ønskede mængder hydrogel parti kl er i luftstrømmen på et 5 sted umiddelbart opstrøms trådnettet, kan der fremstilles den ønskede blanding af hydrofile fibre og hydrogel parti kl er. Det væv, der er dannet på nettet, føres derefter gennem glittevalser, som er sat til et klem-tryk, der resulterer i den ønskede densitet af den absorberende struktur. Det er klart, at denne udførelsesform for 10 fremgangsmåden kun kræver mindre modifikationer af traditionelt udstyr til fremstilling af absorberende strukturer, dvs. installering af en doseringsanordning for tilsætning af hydrogel parti kl er.

I visse tilfælde kan det være nødvendigt at erstatte standardtråd-sigtenettet på udstyret med et net med en finere sigtestørrelse. Dette behov vil opstå, når der anvendes forholdsvis små hydrogel -partikler og/eller når sigtestørrelsen af standardnettet er forholdsvis grov.

De absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse er yderst egnede til brug i absorberende engangsprodukter på grund af strukturernes specielle egenskaber. Med udtrykket "absorberende produkt" menes et forbrugsprodukt, som er i stand til at absorbere væsentlige mængder af vand eller andre væsker, f.eks. legemsvæsker. Eksempler på absorberende produkter indbefatter engangsbleer, pr hygiejnebind, bind til urenlige, papirhåndklæder, ansigtsservietter og lignende. Sammenlignet med traditionelle, hydrofile, fibrøse væv har de absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse en høj absorptionskapacitet, en stor densitet og en fleksibilitet, som mindst er lig med fleksibiliteten af de traditionelle, fibrøse væv.

30

Af disse grunde er de absorberende strukturer navnlig egnede til brug i produkter, såsom bleer, bind til urenlige og hygiejnebind.

Den store absorptionskapacitet og den store densitet gør det muligt at udforme absorberende produkter, som er tynde og dog har mere end tilstrækkelig absorptionskapacitet til at undgå den forlegenhed, der oc opstår ved svigt. Strukturens fleksibilitet sikrer komfort for bæreren og en god pasform af det absorberende produkt. Produktets store forhold mellem densitet og lille volumen vil også resultere i vigtige besparelser for producenten ved emballering og transport.

DK 167952 B1 12

Engangsbleer omfattende de absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse kan fremstilles under anvendelse af traditionelle blefremstillingsmetoder, men under erstatning af træfiber-massevævkernen ("luftfilt"-kernen), som typisk anvendes i tradi-5 tionelle bleer, med en absorberende struktur ifølge den foreliggende opfindelse. En engangsble kan således omfatte (fra top til bund) et toplag (et ikke-vævet, hydrofobt væv, f.eks. nåleperforeret polyester), den absorberende struktur og et vandtæt, bøjeligt bagsidelag (f.eks. hårdt polyethylen med en præget kaliber på ca. 0,058 mm).

10 Den absorberende struktur kan eventuelt være indhyllet i et indhyl -ningsvæv (vådstyrkevævspapir). Engangsbleer af denne type omtales mere detaljeret i beskrivelsen til US patenterne nr. 3.952.745 og nr. 3.860.003.

15 Eftersom de absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse har en større absorptionskapacitet end traditionelle træ-fibermassevæv, kan træfibermassevævet erstattes med en absorberende struktur ifølge den foreliggende opfindelse med en vægt, der er mindre end vægten af træfibermassevævet. Den reducerede vægt og den 20 større densitet giver tilsammen en reduktion i fylden med en faktor på fra 3 til 12 eller mere (afhængig af den anvendte hydrogel type, det anvendte forhold mellem fiber og hydrogel og densiteten).

Mængden af absorberende struktur, som anvendes i engangsbleer,

or O

c3 udtrykkes hensigtsmæssigt som fladevægten (i g/cm ) af strukturen.

Typisk ligger fladevægten for de i engangsbleer anvendte absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse i området ? 2 fra ca. 0,01 g/cm til ca. 0,05 g/cm . En måde, hvorpå den foreliggende opfindelse kan anvendes, er ved fremstilling af bleer med både forøget absorptionskapacitet og nedsat fylde sammenlignet med traditionelle bleer. Dette kan opnås ved at anvende absorberende 2 strukturer med en fladevægt på fra ca. 0,018 til ca. 0,03 g/cm .

2

Gramvægte på fra ca. 0,019 til ca. 0,021 g/cm foretrækkes. En anden fremgangsmåde er at stræbe efter en absorptionskapacitet, der stort ^5 set er ækvivalent med traditionelle bleers absorptionskapacitet, men under fuld udnyttelse af det med den foreliggende opfindelse frembragte potentiale for nedsættelse af fylden. Dette opnås almindeligvis ved at anvende fladevægte på ca. 0,01 til ca. 0,017 o g/cm . Fladevægte i området fra ca. 0,014 til ca. 0,017 foretrækkes.

DK 167952 Bl 13

De absorberende strukturer, der anvendes ved engangsbleer, har fortrinsvis en tykkelse på fra ca. 0,3 mm til ca. 2 mm, mere fortrinsvis fra ca. 0,5 til ca. 1 mm.

5 Traditionelle engangsbleer omfatter sædvanligvis (fra top til bund) et toplag (et ikke-vævet, hydrofobt væv, f.eks. nåleperforeret polyester), en absorberende træfibermassekerne og et vandtæt, bøjeligt bagsidelag (f.eks. hård polyethylen med en præget kaliber på ca. 0,058 mm). Sådanne bleers absorptionskapacitet forøges 10 væsentligt, når en absorberende struktur ifølge den foreliggende opfindelse anbringes mellem træfibermassekernen og bagsidelaget. Når de absorberende strukturer anvendes på denne måde har de fortrinsvis en tykkelse på fra ca. 0,1 mm til ca. 1 mm. Den absorberende struktur, der anvendes som et indført lag, kan have samme størrelse ^ og form som træfibermassekernen eller være forskellig herfra. I en specifik udførelsesform er træfibermassen timeglasformet (dvs. bredden i centrum af kernen er væsentlig mindre end bredden i enderne), og den absorberende struktur er rektangulær med en længde, der er ca. den samme som længden af træfibermassekernen, og med en 20 bredde, der er fra ca. 1 cm til ca. 5 cm mindre end bredden af træfibermassekernen på det snævreste sted på "timeglasset".

Da de absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse er meget absorberende og dog tynde og bøjelige, er de yderst egnede til 25 brug i hygiejnebind. Som det er tilfældet med engangsbleer kan de hygiejnebind, hvortil anvendes de foreliggende absorberende strukturer, fremstilles ud fra traditionelle hygiejnebind ved simpelthen at erstatte den absorberede kerne heraf (typisk et væv af træfibermassefibre) med en absorberende struktur ifølge den 30 foreliggende opfindelse. En sådan erstatning kan ske på vægt-ti 1-vægt basis, hvilket resulterer i en nedsættelse af volumen og en forøgelse af kapacitet, eller erstatningen kan ske på mindre end samme vægtbasis, hvorved man ofrer det, der er vundet i absorptionskapacitet, til gunst for en endnu større nedsættelse i fylde.

OC

De absorberende strukturer, der anvendes i hygiejnebind, har fortrinsvis en tykkelse på fra ca. 0,1 mm til ca. 2 mm, mere fortrinsvis fra ca. 0,3 mm til ca. 1 mm.

Et eksempel på et hygiejnebind omfatter en pude af den absorberende DK 167952 B1 14 struktur ifølge den foreliggende opfindelse, et hydrofobt toplag og et væskeuigennemtrængeligt bundlag. Toplaget og bagsidelaget anbringes på modstående sider af den absorberende struktur. Den absorberende struktur indhylles eventuelt i et indhyl ningsvæv. Egnede 5 materialer til toplag, bagsidelag og indhyl ningsvæv er velkendte inden for området. En mere detaljeret beskrivelse af hygiejnebind og egnede materialer til brug hertil findes i beskrivelsen til US patent nr. 3.871.378.

Funktionsafprøvning A. Fordel ingsprøve

Prøver af absorberende strukturer blev udsat for en fordelingsprøve, I5. der beskrives mere detaljeret herefter. Denne prøve er blevet udformet til måling af de absorberende strukturers absorptionsevne i konkurrence med traditionelle fibrøse cellulosevæv, både under betingelser med lav væskebelastning og høj væskebelastning. Absorptionsvæsken var "syntetisk urin" (en opløsning af 1% NaCl i 20 destilleret vand; opløsningens overfladespænding var indstillet til 45 dyn/cm med ca. 0,0025% af et overfladeaktivt middel, octylphen-oxypolyethoxyethanol (Triton X-100, fra Rohm og Haas Co.). Denne prøve har vist sig at kunne anvendes til at forudsige absorptionskapaciteten under typiske brugsbetingelser af de absorberende 25 strukturer, når de anvendes som absorberende kerner i bleer.

Absorberende strukturer fremstilledes ved at dosere forud bestemte mængder af hydrogel parti kl er i en strøm af luft indeholdende "sydlige" nåletræskvasfibre; blandingen blev luftlagt på et 30 trådsigtenet, og det fremkomne væv blev komprimeret mellem glittevalser til den ønskede densitet. Strukturerne havde en fladevægt på 0,04 g/cm . På samme udstyr fremstilledes væv af "sydlige" nåletræskvasfibre ligeledes med en fladevægt på 0,04 g/cm , og de blev glittet til en densitet på 0,1 g/cm. Der blev 35 ikke tilsat hydrogel parti kl er til sidstnævnte væv. Sidstnævnte væv tjente som reference i alle prøverne. Der blev udstukket runde prøve med en diameter på 6 cm fra arkene af det absorberende materiale til fordel i ngsafprøvni ng.

DK 167952 B1 15

Fordelingsafprøvningen udførtes på følgende måde. Et stykke polyethylenlag (den slags materiale, der almindeligvis anvendes i et bagsidelag i engangsbleer) anbragtes på en flad, ikke-absorberende overflade. En rund prøve (6 cm i diameter) af den absorberende 5 struktur, der skal afprøves, anbragtes oven på dette bagsidelag.

Oven på dette anbragtes et stykke papirvæv af den type, der almindeligt anvendes som indhylningsvæv i engangsbleer. Oven på indhyl ningsvævet anbragtes en prøve af referencematerialet (et væv af "sydlige" nåletræskvasfibre, 0,1 g/cm densitet). Topprøven blev ^ befugtet med en forudbestemt mængde (ca. 1 g) af syntetisk urin, dækket med et andet stykke bagsidelag, hvorpå der anbragtes en vægt på ca. 2 kg. Denne vægt udøvede et begrænsende tryk (eng: a 3 2 confining pressure) på ca. 70x10 N/m ). Efter 5 minutters ækvilibrering blev vægten fjernet, og de to prøver af absorberende ^ materiale blev vejet separat. "Belastningen", defineret som mængden af syntetisk urin (i gram), som var absorberet pr. g absorberende materiale, blev beregnet for hver prøve. Prøven blev derefter givet en yderligere dosis af syntetisk urin, anbragt igen under den begrænsende vægt, ækvilibreret og vejet. Dette blev gentaget 20 adskillige gange (typisk af en størrelsesorden på 8-10 gange), således at der opnåedes den relevante absorptionsevne for test materialet over et bredt område af total belastning. Belastningen af bundprøvelaget blev derefter afbildet som en funktion af belastningen af referencetoplaget.

25

Af speciel interesse er belastningerne af prøvelaget ved punkterne, hvor belastningen af referencen er 2,0 g/g henholdsvis 4,5 g/g.

Belastningen af prøvelaget ved referencebelastningen på 4,5 g/g har vist sig at kunne bruges til at forudsige belastningen ved svigt ved 30 normal brug, når forsøgsmaterialet anvendes som en kerne i en engangsble. Belastningen af prøvelaget ved en belastning af referencelaget på 2,0 g/g er repræsentativt for belastningen af bleen under typiske brugsbetingelser. Alle de angivne forsøgsresultater er gennemsnitsresultater af dobbelt- eller 35 tri pel forsøg.

DK 167952 B1 16 B. Absomt i ons/desorpt i onsprøve

De absorberende strukturers absorptionsegenskaber bestemtes ved absorption og desorption af "syntetisk urin". Den basale frem-5 gangsmåde og udformningen af apparaturet er beskrevet af Burgeni og Kapur, "Capillary Sorption Equilibria in Fiber Masses", Textile Research Journal. 37, (1967) 362. Undersøgelsen er navnlig brugbar til bestemmelse af absorptionskinetik.

10 Absorptionsapparatet bestod af et horisontalt kapillarrør, ca. 120 cm langt, forbundet via en ventil til et væskereservoir. Enden af røret blev ved en tygonslange forbundet til en glastragt indeholdende en ASTM 4-8 micrometerfritte, hvorpå den absorberende vævsprøve er anbragt. GI asfrittetragten var anbragt på en lodret stang. Højden af fritten over kapillarrøret bestemte det hydrostatiske sug, der blev udøvet på prøven. I et typisk absorptions/desorptionsforsøg blev volumenet af absorberet, syntetisk urin bestemt som en funktion af det hydrostatiske sug, begyndende ved 100 cm (svarende til et hydrostatisk tryk på -100 cm).

20

Der blev udviklet en forenklet prøve til at bestemme den udnyttelige kapacitet af et absorberende væv. I denne prøve blev det absorberende volumen ved -25 cm hydrostatisk tryk målt ("25 cm, absorption"). Derefter blev fritten indeholdende prøven sænket til et hydrostatisk tryk på 0, og ligevægt sværd i en for sorptionsvol urnenet blev målt ("0 cm, tomvolumen). Derefter blev fritten igen hævet til 25 cm mærket, og det absorberede volumen ved -25 cm i desorpt i onsmåden blev bestemt ("25 cm, desorption").

C. Gurlev-stivhedsprøve

Stivheden af de absorberende strukturer blev bestemt under anvendelse af et Gurley-stivhedsmåleapparat (fremstillet af W. og L.E. Gurley fra Troy, New York). Anvendelsen af dette måleapparat

OC

omtales i beskrivelsen til US patent nr. 4.354.901. I hovedtræk måler dette instrument den ydre påførte kraft, der kræves for at frembringe en given afbøjning af en strimmel af materialet med bestemte dimensioner, og som er fikseret i den ene ende og har en belastning påført på den anden ende. Resultaterne blev opnået som DK 167952 B1 17 "Gurley-stivheds"-værdier i gramenheder. Hver strimmel af absorberende materiale var ca. 8,9 cm x 2,5 cm.

De absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse har en 5 Gurley-stivhedsværdi på mindre end 2 g, fortrinsvis mindre end 1 g, når de måles på en strimmel med en basisvægt på 0,03 g pr. cm .

EKSEMPEL 1

For at afprøve virkningen af forholdet mellem fibre og hydrogel på de absorberende strukturers fordelingsevne fremstilledes følgende absorberende strukturer.

"Sydlige" nåletræskvasfibre blev tørblandet med en acrylsyrepodet 15 stivelseshydrogel med en vægtgennemsnitspartikelstørrelse på ca. 250 mikrometer ("Sanwet IM 1000" fra Sanyo Co., Ltd., Japan) i forhold mellem fibre og hydrogel på 100:0 (ingen hydrogel), 95:5, 90:10, 85:15 og 80:20. Væv med dimensioner på 41x30 cm og med en fladevægt på 390 g/cm blev fremstillet i et luftlægningsudstyr af batchtypen. Vævene blev komprimeret til en densitet i tør tilstand på 0,3 g/cm under anvendelse af en flad, hydraulisk presse, hvilket svarer til en tykkelse på 1,3 mm.

Prøver af disse væv blev udsat for ovennævnte fordelingsprøve. Der or opnåedes følgende resultater:

TABEL I

Absorberende strukturers fordelingsevne som en funktion af forholdet 30 mellem fiber og hydrogel.

Fiber: hydrogel Belastning (g/g) ved Belastning (g/g) ved forhold reference =2,0 g/o reference =4,5 q/q 35 100:0 2,0 3,6 95:5 2,4 4,5 90:10 3,4 5,9 85:15 3,7 6,5 80:20 4,0 7,2 DK 167952 Bl

TABEL II

18

Absorptions/desorptions-resultater*) som en funktion af forholdet mellem fiber og hydrogel.

5

Fiber: hydrogel 25 cm 0 cm 25 cm forhold Absorption Tomvolumen Desorption 100:0 2,5 3,0 2,9 10 95:5 2,9 3,8 3,5 90:10 3,8 4,9 4,5 85:15 4,3 5,9 5,3 80:20 4,8 6,2 5,8 *^ 1) i ml/g efter 10 min. ækvilibreringstid.

Resultaterne viser den med de absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse opnåede store forøgelse i absorptionskapacitet over et bredt område af betingelser sammenlignet med 20 strukturer helt af fibre og med samme densitet.

EKSEMPEL II

Til sammenligning fremstilledes absorberende strukturer under pc anvendelse af den i beskrivelsen til U$ patent nr. 4.354.901 beskrevne vådlægningsmetode:

En blanding af "sydlige" nåletræskvasfibre og et acrylsyrepodet stivelseshydrogelmateri ale (Sanwet IM 1000, fra Sanyo Co., Ltd., 30 Japan) (fiber:hydrogel forhold = 80:20) opslemmedes i vand ved en konsistens på 0,7%. Der blev frembragt et væv ved at afvande opslemningen på et trådsigtenet. Mængden af opslemning var således, 2 at der opnåedes en fladevægt på 0,034 g/cm . Vævet blev tørret i en

A

ovn ved 100°C. Densiteten af det tørrede væv var ca. 0,2 g/cm .

or Vævet blev derefter komprimeret i en hydraulisk presse til en 3 densitet på 0,38 g/cm . Den fremkomne struktur var stiv og brætlignende.

Absorptionsevnen af denne prøve blev bestemt ved hjælp af DK 167952 B1 19 ovenbeskrevne fordelingsprøve. Resultaterne sammenlignes med de resultater, der opnås med en luftlagt struktur fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen (tabel III).

5 TABEL III

Absorberende strukturers fordelingsevne, som påvirket ved fremstillingsmetoden.

Fiber: hydrogel forhold Metode ved Ref. =2.0 g/g ved Ref. =4.5 q/q 80:20 Luftlægning2) 4,0 7,2 80:20 Vådlægning3) 3,4 4,5 15 3 1) densitet af begge strukturer var 0,3 g/cm .

2) ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

3) ved den i beskrivelsen til US patent nr. 4.354.901 beskrevne fremgangsmåde.

20

Resultaterne viser, at der ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstilles absorberende strukturer med absorptionsegenskaber, som er langt bedre end egenskaberne hos de strukturer, der fremstilles ved en vådlægningsmetode.

25

EKSEMPEL III

Der fremstilledes følgende strukturer under anvendelse af ovenbeskrevne luftlægningsmetode: Et væv helt af fibre (sydlig" nåle-træskvas), densitet 0,1 g/cm3 (prøve A); et væv helt af fibre ("sydlig" nåletræskvas), densitet 0,3 g/cm3 (prøve B); en struktur af fibre ("sydlig" nåletræskvas) og hydrogel (forhold mellem fibre og hydrogel lig med 80:20), densitet 0,3 g/cm3 (prøve C). Hydrogelen var den samme som blev anvendt i eksemplerne I og II. Alle struk-35 turer var bløde og bøjelige.

Disse prøvers fordelingsevne blev bestemt under anvendelse af ovenfor beskrevne fordelingsprøve med den undtagelse, at ækvi-libreringstiderne var 1 minut.

TABEL IV

20 DK 167952 B1

Forskellige absorberende strukturers fordelingsevne.

5 Belastning (g/g) ved Belastning (g/g) ved

Prøve nr. reference = 2.0 g/g reference = 4.5 g/g A 1,1 4,4 B 2,1 3,9 10 C1 3,4 7,1 * struktur ifølge den foreliggende opfindelse.

Fordelingsresultaterne illustrerer, at komprimering af en struktur 15 helt af fibre (A-B) resulterer i en større fordelingskapacitet ved lav belastning (på grund af bedre vægedannelse), men en lavere kapacitet ved høj belastning (på grund af reduceret tomvolumen). En 3 blanding af 80:20 fiber:hydrogel med høj densitet (0,3 g/cm , prøve C) udviser meget bedre fordelingsegenskaber, både ved lave og høje 20 belastninger.

EKSEMPEL IV

Der blev fremstillet absorberende strukturer indeholdende forskellig 25 type hydrogel ved i produktionslinien at dosere tørre hydrogelpar-tikler i en strøm af "sydlige" nåletræskvasfibre. Alle hydrogel-prøverne havde en vægtgennemsnitspartikelstørrelse i området fra ca.

100 mikrometer til 1 mm. Blandingerne blev formet til ark, med en basisvægt på ca. 0,035 g/cm , på et trådsigtenet. Arkene blev 3 2ø komprimeret til en densitet i tør tilstand på 0,3 g/cm .

Hvert arks fordelingsevne blev undersøgt med ovenbeskrevne fordelingsprøve. Resultaterne er opsummeret i tabel V.

35 DK 167952 B1 21

TABEL V

Type af Fiber:hydrogel Belastning Belastning hvdroael forhold ved ref.=2,0 g/g ved ref.= 4,5 g/g 5

Ingen (kontrol) 100:0 2,05 3,60

Stivelse, acrylonitril1) 81,2:18,8 3,45 5,35

Stivelse, acrylonitril3) 84,6:15,4 2,30 5,40

Polyacrylat3) 75,0:25,0 5,75 8,65

Polyacrylat3) 80,8:19,2 5,10 8,10

Stivelse, acrylonitril4) 82,7:17,3 4,25 6,10 13 Stivelse, acrylonitril4) 78,7:21,3 4,25 6,10

Stivelse, acrylonitril3) 82,6:17,4 4,00 5,40

Cellulose, 20 carboxyl6^ 86,0:14,0 2,95 5,14

Cellulose, carboxyl6) 77,9:22,1 3,20 5,40

Stivelse, carboxyl7) 82,1:17,9 2,20 4,40 26 Stivelse, acrylsyre8) 80,1:19,9 3,55 7,00

Stivelse, acrylsyre8) 77,7:22,3 4,40 7,40

Isobutylen/ 30 -i .

maleinsyre anhydrid- copolymer9) 77,6:22,4 4,25 7,75

Isobutylen/ maleinsyre-35 anhydrid- copolymer9) 80,0:20,0 4,25 7,45 1 a-100, fra Grain Processing ^)A-200, fra Grain Processing DK 167952 B1 22 3^J-500, fra Grain Processing 4)SGP 147, fra Henkel, USA.

5W 502SB, fra Henkel, USA.

^Akucell 3019, fra Enka, Tyskland ^Foxorb 15, fra Avebe, Frankrig.

8^Sanwet IM 1000, fra Sanyo, Japan.

Kl Gel 201, fra Kuraray, Japan.

Som resultaterne indicerer, resulterer tilstedeværelsen af hydrogel -partikler i et komprimeret, hydrofilt, fibrøst væv i en væsentlig forøgelse i fordelingskapacitet, både ved lav belastning og ved høj belastning.

10

Der fremstilledes lignende strukturer, hvor de "sydlige" nåletræs kraftpul pf i bre erstattes med løvtræskraftpulpfibre, mekaniske chemo-termonåletræsfibre, eucalyptuskraftpulpfibre, bomuldsfibre og polyesterfibre. Der opnåedes stort set samme resultater.

EKSEMPEL V

Der fremstilledes absorberende strukturer ved den i eksempel I 2jj beskrevne fremgangsmåde af batch-typen. Der anvendtes "sydlige" nåletræskraftpulpfibre i iblanding med en acrylsyrepodet stivelses-hydrogel ("Sanwet IM 1000", fra Sanyo Co., Ltd., Japan). Denne type hydrogel har en mætningskapacitet for "syntetisk urin" på ca. 25 X.

2ø Der fremstilledes prøver med forskellige forhold mellem fibre og hydrogel. Kinetikken for absorption af syntetisk urin i disse prøver blev undersøgt i det tidligere beskrevne absorptions/desorptions-apparat. Den syntetiske urin, der anvendtes i denne prøve, var en opløsning af 1% NaCl, 0,06¾ MgC^'SHgO og 0,03% CaCl2*2H20 i 25 destilleret vand; opløsningens overfladespænding indstilledes til 45 dyn/cm med ca. 0,0025% overfladeaktivt middel, octylphenoxy-polyethoxyethanol (Triton X-1000, flra Rohm & Haas Co.). Alle 3 absorberende strukturer havde en densitet på 0,3 g/cm og en fladevægt på ca. 0,04 g/cm . Absorptionskinetikken blev målt under 3 2 et begrænsende tryk på 70 x 10 N/m , hvilket ligner de faktiske DK 167952 B1 23 brugsbetingelser for en ble meget.

TABEL VI

5 Absorptionskinetik; hydrostatisk tryk -25cm; absorptionsmåde

Tid Absorption (ml/g) (min. 1 _Fiber/hvdroael-forhold (q/q)_ 100:0 88:12 73:27 48:52 34:56 10 5 2,8 3,8 4,9 3,8 2,7 10 2,8 4,2 5,8 4,6 3,2 30 2,8 4,4 6,4 5,9 4,5 60 - 4,5 6,6 7,0 5,7 360 - 4,6 7,0 9,8 9,1 15 720 - - 7,2 11,0 10,6

Resultaterne indicerer, at ligevægtsabsorptonskapaciteten stiger med stigende mængder af hydrogel. Resultaterne viser imidlertid også, at den hastighed, med hvilken ligevægtsabsorptionskapaciteten nås, ^ bliver tiltagende langsommere med stigende mængde hydrogel.

Det optimale forhold mellem fibre og hydrogel i dette specifikke fiber-hydrogel-system under disse forsøgsbetingelser synes at være omkring 75:25.

25

Et lignende billede opnås ved 0 cm-tomvolumenabsorptionskinetik, men der er interessante forskelle (tabel VII). Eftersom vægeegenskaberne under disse forsøgsbetingelser er mindre vigtige bestemmes de absorberende strukturers relative ydeevne i højere grad af disse 30 strukturens ligevægtsabsorptionskapaciteter. En struktur, som har meget dårlig absorptionskinetik (dvs. fiber/hydrogelforhold på 40:60) er mangelfuld ved tiden 60 minutter sammenlignet med 61:39 og 53:47 fiber/hydrogel-prøverne selv under betingelser med 0 cm hydrostatisk tryk.

35 DK 167952 B1 24

TABEL VII

Absorptionskinetik; hydrostatisk tryk på 0 cm 5 Tid Absorption (ml/g) (min.) _Fiber/hvdroael-forhold fa/a)_ 100:0 88:12 78:22 61:39 53:47 40:60 5 4,2 5,9 6,8 7,7 7,5 6,6 10 10 4,2 6,3 7,5 8,8 8,6 7,6 30 4,2 6,5 8,3 10,2 10,0 9,3 60 - 6,6 8,5 10,7 10,7 10,5 360 - 6,8 8,9 11,7 12,1 13,8 ^ Det forventes, at når lignende prøver fremstilles med "sydlige" nåletræskraftpulpfiber og en hydrogel, som har en mætningskapacitet for "syntetisk urin" på ca. 10X, vil absorptionskapaciteterne være lavere for hvert fiber/hydrogel-forhold end de værdier, der er angivet i tabel VII. For disse blandinger forventes det imidlertid, at 2^ et fiber/hydrogel forhold på 40:60 vil fungere bedre end et fiber/hydrogel-forhold på 50:50 ved 5 og 10 minutters ækvilibreringstid, i modsætning til det billede, der er opnået med ovennævnte hydrogel med en mætningskapacitet på 25x.

25 EKSEMPEL VI

Der fremstilledes absorberende strukturer ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse som beskrevet i eksempel I. Vægtforhold mellem fibre og hydrogel var 80:20. Disse strukturers Gurley-stiv-hedsværdier blev bestemt. Til sammenligning bestemtes Gurley-stiv-hedsværdierne for strukturer fremstillet ved den i beskrivelsen til US patent nr. 4.354.901 beskrevne vådlægningsmetode (se eksempel II) før og efter komprimering. (Tabel VIII).

35

TABEL VIII

DK 167952 Bl 25

Densitet Fladevægt Gurley-stivhed

Prøve (g/cm3) (g/cm3) (ql 5 Våd-lægning 0,1 0,037 24,4 Våd-lægning 0,1 0,037 27,2 Våd-lægning 0,3 0,033 5,4 Våd-lægning 0,3 0,033 3,8

Luft-lægning 0,3 0,032 0,24 10 Luft-lægning 0,3 0,032 0,25

Luft-lægning 0,3 0,035 0,64

Luft-lægning 0,3 0,035 0,56

Resultaterne bekræfter, at Gurley-stivhedsværdien af en vådlagt ^ struktur, hvilken værdi i begyndelsen er meget høj, kan reduceres ved at komprimere strukturen til en større densitet, hvilket er omtalt i beskrivelsen til US patent nr. 4.354.901. Resultaterne viser ydermere, at Guriey-stivhedsværdierne for de luftlagte strukturer ifølge den foreliggende opfindelse er af en størrelsesorden lavere end værdierne for komprimerede vådlagte strukturer, og op til 2 størrelsesordener lavere end værdierne for ikke-komprimerede, vådlagte strukturer.

EKSEMPEL VII 25

Der fremstilledes en engangsble under anvendelse af en absorberende struktur ifølge den foreliggende opfindelse:

En absorberende struktur fremstillet som i eksempel 1 blev presset 30 3 til en tykkelse på ca. 0,1 cm og en densitet på ca. 0,3 g/cm målt under et begrænsende tryk på ca. 7 x 10 N/m . Vævet blev skåret i puder på ca. 30x40 cm. Puderne blev indviklet i vådstyrkevævspapir 2 med en fladevægt på ca. 20 g/m , en brudstyrke i tør tilstand på ca.

700 g/inch i maskinretningen og ca. 300 g/inch på tværs af 35 maskinretningen.

Den indhyllede pude blev limet på et ca. 33x43 cm stort bagsidelag af præget polyethylenfolie med et smelteindex på ca. 3 og en densitet på ca. 0,92 g/cm . Enderne af bagsidelaget blev foldet over DK 167952 B1 26 den indhyllede pude og fæstnet med lim. Dernæst blev den absorberende pude dækket med et toplag af et hydrofobt, men vand- og uringennemtrængeligt materiale. (Webline No. F 6211 fra Kendall Co., Walpole, Massachusetts, bestående af ikke-vævet rayon bundet med en 5 acryl1atex).

Bleerne har forbedrede egenskaber hvad angår absorption af vand og syntetisk urin, vægefunktion og rummelighed.

1° EKSEMPEL VIII

Hygiejnebind, hvortil anvendes en absorberende struktur ifølge den foreliggende opfindelse, fremstilledes som følger: 15 En absorberende struktur fremstillet som i eksempel 1 blev presset 3 til en tykkelse på ca. 0,07 cm og en densitet på ca. 0,4 g/cm målt under et begrænsende tryk på ca. 7 x 10 N/m . Vævet blev skåret i en pude på ca. 20x5 cm med tilspidsede ender. Oven på denne pude anbragtes en anden pude (rektangulær) på ca. 13 cm x 5 cm. Den ^ kombinerede pudestruktur anbragtes mod et vandtæt bagsidelag (20 x 5 cm, tilspidset) af præget, hårdt polyethylen med en prægetykkelse på 0,0584 mm. Strukturen dækkedes med et toplag af ikke-vævet, 3 dernier, nåleperforeret polyesterstof med en densitet på ca. 0,03 3 g/cm og en tykkelse på ca. 2,3 mm. Den således dækkede struktur pc anbragtes på et ca. 23 x 7,5 cm stort bundlag af hydrofobt, spindbundet, ikke-vævet polyester med en målt vægt på ca. 15 g/m .

Bundlaget foldes på forhånd opad ved hjælp af varme og tryk, hvilket binder de overliggende lag sammen. Den resulterende absorberende struktur er nyttig som et hygiejnebind og har forbedrede egenskaber 30 med hensyn til absorption og rummelighed af menstruationseksudat.

EKSEMPEL IX

Bleer indeholdende de absorberende strukturer ifølge den fore-35 liggende opfindelse fremstilledes som beskrevet i eksempel VII. Der fremstilledes kontrol bleer af samme udformning under anvendelse af træfibermassevæv med en densitet på 0,1 g/cm i stedet for de ab- 3 sorberende strukturer med en densitet på 0,3 g/cm .

DK 167952 B1 27

Bleene blev båret af normale spædbørn. Spædbørnene fik lov til at lege i en vuggestue under prøven. Bleerne blev efterladt på spædbørnene, indtil der skete lækage. For at sætte hastigheden op på prøven blev bleerne på forhånd påfyldt en forudbestemt mængde 5 syntetisk urin.

Efter lækage blev bleerne taget af og vejet for at bestemme mængden af absorberet væske. Belastningen X, defineret som mængden af væske (i gram) absorberet på det tidspunkt, hvor svigt forekom, pr. gram absorberet materiale, blev beregnet. Resultaterne angives i tabel IX.

Den absorberende kerne af traditionelle bleer (prøverne A, G og I) indeholdt ca. 5 gange deres egen vægt af væske på lækagetidspunktet.

1® De absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse indeholdt fra 8,0 til 12,7 gange deres egen vægt af væske på det tidspunkt, hvor lækage fandt sted. Resultaterne viser ydermere, at med den foreliggende opfindelse er det muligt at nedsætte volumenet af blekernen med en faktor 7 (sammenlignet med traditionelle luft-filtblekerner) under bevaring af bleens absorptionskapacitet (sammenlign prøve J med prøverne A, G og I).

25 30 35 DK 167952 B1 28

O

- fo N o o co r-- cm-ct ~>l in - - - - i— co - -

r CM CM CO r- \ 00 CO r~ O CVJ

^ t- CM CM r- ϊ— Γ ΟΟ tn 'to o cn t r- cn — i in - i - - i t— - - oo ld i cd t— i oo «3· tr w cd

co i «3· i r~ C\J

o - co ro o cn co or co m XI co'-- - i- o - - ϊ LO OO CD -3- \ 00 CD r— o in ^ r- CM CM CM r— Γ ΟΟ cn

,-ι - CD o cn 00 CO CD

U| in - i - - i cd - - -

CO in i CD i— I r- ^J· «3" CM CD

^ CO I Μ" I t— CM

rs o

. - f- t— O CO LO r— o CD

U_| t— - - - - Γ- M· - - cm o- ro cd tn \ «3- cd r-o r- r- CM in CM t— Γ ΟΟ

.·--N

o

- OD CO O t 00 CM Γ" LD

lu| co--- - t— m - - r tf ίο tn vr \ «3· o cm o m CM CM CM t— t— Γ ΟΟ

S N

o - co co o r- co cd o r- Q| in--- - r- oo - - -

N Dl tf CD O \ O CD co o O

^ r- CO CM CM CM

oo

X

_l O

m.,. - CD LO O r- CO «er CD Γ- “rU| m - - - - r- co - -

□3 CM O «3- CD r— \ CO CO CDO O

< '-'CM CO CM CM CM

• h

O

- r- CD O CO O 00 O γ- Ώ I m - - - - cm oo - -- CM O) tf (D O \ CO r- CDO o

^ «— CO O CM CM

00 s~\

CD

i 'CD O CD r- r- CD

<1 in - i - - i tj- - co «er i en o i cd «3· incM cd

^ co i «3- I r- X CM

_ - S ^ ω 5 T3 ^ § i , i? j_ X ro c * rti ^ Ϊ .2 (U C5-— (D^rtjCJ) -g O) -Qt-O) ~ ? x 4: ® S f8 c O S £ *coX Εσ)ω> (Ux^n — in ro -τϊ » m <uv3,'^CJ)0)ix)C:>--0Ri'tljQ O -*-* X. ro cm

-Q t P ^ _ ro cF 7c ^ ro ^ οι O) ^ X) E

PF ro u r > ro X ^ _c .-σι— σιω> <u u ^^vætiCffltEiiniroCiccx D-Q<ULLX>h-D~>£E-iu0a)<U — roofc 29 UK lt>/^bZ b l

Alternativt kan man reducere fylden af blekernen med mindre end en faktor 7 (f.eks. med en faktor 4, prøverne B, C og D; med en faktor 5, prøve F; eller med en faktor 6, prøverne E og H) og dog opnå en væsentlig gevinst i absorptionskapacitet sammenlignet med 5 traditionelle engangsbleer.

EKSEMPEL X

Der fremstilledes en ble som beskrevet i beskrivelsen til US patent 10 nr. 3.860.003, med den undtagelse, at ud over det heri omtalte absorberende legeme (f.eks. fremstillet ud fra luftlagt træpulp) indføjes der mellem det absorberende legeme og bagsidelaget en timeglasformet absorberende struktur ifølge den foreliggende opfindelse. Den absorberende struktur fremstilledes som beskrevet i ir 9 3 13 eksempel 1. Gramvægten var 0,035 g/cm , densiteten var 0,3 g/cm , hvilket resulterede i en tykkelse på 1,17 mm.

EKSEMPEL XI

20 Der fremstilledes bleer som beskrevet i US patent nr. 3.860.003. De timeglasformede løvtræspulpkerner havde følgende dimensioner: længde: ca. 40 cm, bredde ved flipperne: ca. 27 cm og bredde i centrum: ca. 9,5 cm.

OC

Absorberende strukturer ifølge den foreliggende opfindelse fremstilledes ud fra løvtræsfibre og acrylsyrepodet stivelseshydrogel ved en vægtgennemsnitlig partikelstørrelse på ca. 25 mikrometer ("Sanwet 1M 1000" fra Sanyo Co., Japan) i et forhold mellem fiber og hydrogel på 85:15 og under anvendelse af den i eksempel I beskrevne . fremgangsmåde. De absorberende strukturer havde en fladevægt pa o 0,019 g/cm og en tykkelse på 0,076 cm, hvilket svarer til en o densitet på 0,25 g/cm . Strukturerne blev dækket med et ark af indhyl ni ngsvæv og skåret i en størrelse på ca. 9 x 40 cm. Strukturerne blev indført på langs i ovennævnte bleer, ind mellem den

OC

timeglasformede kerne og polyethylenbagsidelaget, med indhylnings-vævet mod den timeglasformede kerne.

Der fremstilledes yderligere bleer ved samme metode med den undtagelse, at dimensionerne af den absorberende strukturindsats var 5 ca. 6 x 40 cm.

30 DK 167952 B1

Indsatsstykkerne forhøjede i høj grad bleernes absorptionskapacitet overfor urin.

EKSEMPEL XII

En løvtræsfibertørlap opnået ved en traditionel papirfremstil-lingsproces blev sprøjtet med en 10% opløsning af en kvaternær 10 ammoniumforbindelse med formlen: R. O-(Cf-LG-LO) CH-CHOHO-L R, ' 1 2 2 n 2 2. Θ , 2 X N / Cl~ R.-O-(CH-CH.O) CHoCH0HCH.X NR, & i l L m l 2 2 15 hvor n og m er hele tal på fra 2 til 10, Rj betegner alkylaryl, og Rg betegner al kyl med fra 1 til 6 carbonatomer (Berocell 579, fra Berol Chemicals, Inc., Metarie, LA).

20 Tørlappen blev sprøjtet med en hastighed på 10 g opløsning pr. kg tørfiber svarende til 0,1% kvaternær ammoniumforbindelse på fiberen. Tørlappen blev derefter di s integreret, og fibrene blev blandet med en acrylsyrepodet stivelseshydrogel med en vægtgen nemsnitsparti kel større! se på ca. 250 mikrometer ("Sanwet 1M 1000" 2^ fra Sanyo Co., Ltd., Japan) i et forhold mellem fibre og hydrogel på 80:20.

Blandingen af fiber og hydrogel blev formet til et luftlagt væv med 2 en fladevægt på ca. 200 g/m . Vævet blev presset til en densitet på on 2 ca. 0,2 g/cm , svarende til en tykkelse på ca. 2 mm. Den således opnåede absorberende struktur havde udmærket absorptionsegenskaber og blødhed. Der fremstilledes lignende strukturer under erstatning af den kvaternære ammoniumforbindelse med ikke-ioniske og anioniske blødgøringsmidler. Der opnåedes strukturer med stort set lignende 35 egenskaber. Vævet indeholdende den kvaternære ammoniumforbindelse blev skåret i stykker på ca. 30 x 41 cm. Stykkerne blev anvendt til fremstilling af engangsbleer som beskrevet i eksempel VII.

Claims (16)

1. Absorbentstruktur, som er en blanding af hydrofile fibre og vanduopløselig hydrogel i form af særskilte partikler af tværbundet 5 polymert materiale, hvorhos vægtforholdet mellem fiber og hydrogel ligger på fra 30:70 til 98:2, kendetegnet ved, at blandingen er blevet luftlagt, og at strukturen er en fleksibel i alt væsentligt ubundet struktur med et fugtindhold på mindre end 10 vægt% af det tørre absorptionsmateriale og en densitet på fra 0,15 10 til 1 g/cm3.

2. Absorbentstruktur ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den har en Gurley-stivhedsværdi på mindre end 2 g. 1® 3. Absorbentstruktur ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at vægtforholdet mellem fiber og hydrogel ligger mellem 50:50 og 95:5.

4. Absorbentstruktur ifølge krav 3, kendetegnet ved, at 20 vægtforholdet mellem fiber og hydrogel ligger mellem 75:25 og 90:10.

5. Absorbentstruktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at den har en densitet på fra 0,15 til 0,6 g/cm3. 25

6. Absorbentstruktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at den har en densitet på fra 0,25 til 0,4 g/cm3.

7. Absorbentstruktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at de hydrofile fibre er træpulpfibre.

8. Absorbentstruktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-7, kendetegnet ved, at den vanduopløselige hydrogel udvælges OC blandt hydrolyseret, acrylonitril podet stivelse, acrylsyrepodet stivelse, polyacrylater, copolymerer af isobutylen og malein-syreanhydrid og blandinger heraf.

9. Absorbentstruktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-8, DK 167952 B1 kendetegnet ved, at hydrogel parti kl erne har en gennemsnitspartikelstørrelse på fra 30 mikrometer til 4 mm, fortrinsvis fra 50 mikrometer til 1 mm. 5 lo. Absorbentstruktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-9, kendetegnet ved, at den i forhold til vægten af de hydrofile fibre yderligere omfatter fra 0,01 til 0,5 vægt% af en kvaternær ammoniumforbindelse med formlen 10 r -i R1-0-(C2H1J0)n-CH2-CH0H-CH2 K3 R2 -O- (C2HqO) m-CH2 -CHOH-CH2^^ ^ R„ *5 hvor Rj og R2 betegner hydrocarbylgrupper indeholdende fra 8 til 22 carbonatomer, R3 og R^ betegner al kyl grupper med fra 1 til 6 carbonatomer, n og m er hele tal på fra 2 til 10, og X betegner hal ogen.

11. Fremgangsmåde til fremstilling af en absorbentstruktur med en sammensætning ifølge et hvilket som helst af kravene 1-10, kendetegnet ved, (a) at en tør blanding af hydrofile fibre og vanduopløselige hydrogel parti kl er luftlægges til dannelse af en bane, og (b) at banen komprimeres til en densitet på fra 0,15 25 til 1 g/cm3.

12. Absorberende produkt til engangsbrug, især en engangsble, kendetegnet ved, at det har (a) et væskeuigennemtrængeligt bagsidelag, (b) et hydrofobt toplag, og (c) 30 en absorberende struktur ifølge et hvilket som helst af kravene 1-8, hvilken struktur er anbragt mellem bagsidelaget og toplaget.

13. Engangsble ifølge krav 12, kendetegnet ved, at den O absorberende struktur har en fladevægt på fra 0,01 til 0,05 g/cm. 35

14. Engangsble ifølge krav 12, kendetegnet ved, at den absorberende struktur har en tykkelse på fra 0,3 mm til 2 mm, fortrinsvis fra 0,5 mm til 1 mm. DK 167952 B1

15. Engangsble ifølge krav 13 eller 14, kendetegnet ved, at den yderligere omfatter en absorberende kerne af træpulpfibre, som er anbragt mellem det hydrofobe toplag (b) og den absorberende struktur (c). 5

16. Engangsble ifølge krav 15, kendetegnet ved, at den absorberende kerne af træpulpfibre er timeglasformet, og at den absorberende struktur (c) er rektangulær.

17. Engangsble ifølge et hvilket som helst af kravene 13-16, kendetegnet ved, at den absorberende struktur er indpakket i et indhyl ningsvæv.

18. Engangsble ifølge et hvilket som helst af kravene 13-17, 15 kendetegnet ved, at den absorberende struktur er timeglasformet. 20 25 30 35