Поглощающая структура и поглощающее изделие

Поглощающая структура и поглощающее изделие

Реферат

 

Изобретение относится к поглощающим структурам, используемым в поглощающих изделиях однократного применения, таких, как пеленки, прокладки для взрослых. Поглощающая структура содержит множество частиц в основном гидрогельобразующего полимерного материала, полученного полимеризацией в растворе. Частицы материала имеют узкое распределение размеров частиц, так по крайней мере около 70% указанных частиц (по массе) пройдут через сита американского стандарта с отверстиями в 297 мкм и задержатся на сите американского стандарта 170 меш с отверстиями 88 мкм. Неорганический порошок, такой, как аморфный кремнезем, смешивается с частицами гидрогельобразующего материала в количестве между 0,1 - 5 ч. на 100 ч. материала. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 4 табл., 16 ил.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

A. Составы материалов в виде частиц.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Другим способом выражения размеров частиц является выражение через результаты просеивающего анализа на языке указателей, используемых для сит. Например, считается, что частица, которая проходит через сито 50 меш американского стандарта и удерживается на сите 100 меш этого стандарта, имеет величину меш 50/100. В предпочтительных осуществлениях настоящего изобретения специфические распределения размеров частиц, которые используются, включают, но не ограничиваются, следующие: 35/170 меш, 35/140 меш, 35/120 меш, 40/100 меш, 40/120 меш, 40/140 меш, 40/170 меш, 50/170 меш, 50/140 меш, 50/120 меш, 50/100 меш, 45/120 меш, 45/140 меш, 45/170 меш, 45/100 меш, 60/100 меш, 60/120 меш, 50/70 меш, 60/80 меш, 70/100 меш.

В наиболее предпочтительных осуществлениях используются распределения размеров частиц: 50/100 меш, 50/120 меш, 50/140 меш, 50/170 меш, 45/120 меш, 45/140 меш, 60/100 меш, 60/120 меш, 50/70 меш, 60/80 меш.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Неорганический порошок предпочтительно смешивается с частицами сверхпоглощающего материала в количестве между около 0,1 и около 5% (то есть, между около 0,1 и около 5 ч. неорганического порош