DE60022871T2

DE60022871T2 - Superabsorbierende polymere enthaltende kompositmaterialien

Info

Publication number: DE60022871T2
Application number: DE60022871T
Authority: DE
Inventors: William G. Reeves; Patsy A. Hansen; Emmanuelle C. Damay; Heather A. Sorebo; Jack N. Lindon; Wendy L. Hamilton
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2020-04-18
Also published as: AU760265B2; CN1187099C; PH12000000949B1; AR042371A2; BR0009808A; KR20020013850A; EP1171171B1; US6387495B1; JP2003519245A; EP1171171A2; IN2001CH01371A; MX238612B; AR042370A2; AU4356500A; CZ20013564A3; CA2362314A1; RU2248221C2; PL364857A1; WO2000062825A3; IL144410A0

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoffe mit einer verbesserten Wirksamkeit bei der Behandlung von Komplex-Fluids. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoffe, die zum selektiven Entfernen wenigstens eines Teils einer Menge wenigstens einer spezifischen Komponente eines Komplex-Fluids geeignet sind.
Superabsorbierende Materialien besitzen eine Anzahl von Eigenschaften, die sie für viele verschiedene Anwendungen attraktiv machen. Infolge ihrer überlegenen Wasserabsorptionseigenschaften haben superabsorbierende Materialien viele der konventionellen Absorbentia in Einwegwindeln verdrängt und signifikante Verbesserungen der Leistung von Einweg-Hygieneartikeln für Damen und Einweg-Inkontinenzprodukten für Erwachsene erbracht. Die Grundeigenschaft der Wasserabsorption hat die Verwendung von superabsorbierenden Materialien in vielen anderen Anwendungen, einschließlich Papierhandtücher, chirurgischer Schwämme, Fleischschalen, Einwegmatten für Treppenhausflure und Badezimmer, Haustierstreu, Bandagen und Wundverbandstoffen nahe gelegt.
Am häufigsten finden superabsorbierende Materialien jedoch bei persönlichen Einweg-Hygieneartikeln Verwendung. Diese Produkte umfassen, in der Reihenfolge des verwendeten superabsorbierenden Materials, Windeln, Training-Pants, Inkontinenzprodukte für Erwachsene und Hygieneprodukte für Damen. Von diesen sind Windeln mit mehr als 90% der Gesamtmenge von superabsorbierenden Materialien, die im Jahre 1995 verkauft wurden, ausgewiesen. Aus diesem Grund hat sich die Weiterentwicklung der superabsorbierenden Eigenschaften generell auf das Optimieren des Aufnahmevermögens von Urin konzentriert.
Die Herausforderung für die Entwickler von Produkten, in die superabsorbierende Materialien eingebunden sind, besteht jedoch in dem sehr signifikanten Unterschied zwi schen den Fluids, die durch die verschiedenen saugfähigen Einwegprodukte zu absorbieren sind. Bei Windeln beispielsweise ist das Fluid typischerweise Urin, ein einfaches Fluid aus vorwiegend Wasser, Salzen und stickstoffhaltigen Materialien, wie zum Beispiel Harnstoff. Bei Hygieneprodukten für Damen ist das Fluid typischerweise Menses, ein Komplex-Fluid, das Wasser, Salz und Zellen enthält. In derartigen Komplex-Fluids sind die Zellen bei Weitem zu groß, um in die Netzwerkstruktur des superabsorbierenden Materials zu diffundieren und können stattdessen auf der Oberfläche der Partikel des superabsorbierenden Materials angelagert werden. Der hohe osmotische Druck von teilweise geschwollenem superabsorbierendem Material kann die Zellen, wenn diese in direktem Kontakt sind, entwässern und dies kann zu einer nahezu undurchlässigen Oberflächenschicht von Zellen, die das superabsorbierende Material umgeben, führen, woraus eine starke Verringerung der Wirksamkeit des superabsorbierenden Materials resultiert. Diese Faktoren legen nahe, dass die Art des superabsorbierenden Materials zum Absorbieren von Komplex-Fluids, wie zum Beispiel Menses, verschieden von der des superabsorbierenden Materials, das zum Absorbieren von einfachen Fluids, wie zum Beispiel Urin, verwendet wird, sein sollte. Im Ergebnis dieses Ansatzes wurden in Bezug auf die Entwicklung von superabsorbierenden Materialien, die geeignet sind Komplex-Fluids, wie zum Beispiel Menses zu absorbieren, viele Vorgehensweisen offen gelegt. Während diese in einem gewissen Umfang als effektiv betrachtet werden können, stellen diese Vorgehensweisen mitunter komplizierte Herstellungsverfahren, die unvermeidlich die Kosten des entstehenden superabsorbierenden Materials steigern, vor. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass einige dieser Verfahren die Tendenz aufweisen, die Möglichkeit, dass der Benutzer während der Verwendung des Artikels gesundheitsgefährdender Kontamination ausgesetzt ist, zu vergrößern.
Als eine Alternative zu der zuvor genannten chemischen Behandlung des superabsorbierenden Materials haben sich andere Vorgehensweisen auf die Entwicklung von superabsorbierenden Materialien, die speziell zum Aufnehmen von Komplex-Fluids ausgelegt sind, konzentriert. Leider ziehen alle Verbesserungen der Fähigkeit dieser speziell zum Absorbieren von Komplex-Fluids ausgelegten superabsorbierenden Materialien Komplex-Fluids zu absorbieren eine Verringerung ihrer Fähigkeit zum Absorbieren von einfachen Fluids nach sich. Darüber hinaus sind diese speziell ausgelegten superabsorbierenden Materialien im Vergleich mit den Kosten von massenproduzierten superab sorbierenden Materialien, die primär zum Aufsaugen einfacher Fluids, wie zum Beispiel Urin, entwickelt wurden, relativ teuer.
Zusammenfassung
Die hier vertretenen Erfinder haben die Schwierigkeiten und Probleme, die dem Stand der Technik inhärent sind, erkannt und in Reaktion darauf intensive Forschungen zur Entwicklung von superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffen mit verbesserter Wirksamkeit bei der Behandlung von Komplex-Fluids durchgeführt. Trotz Faktoren, die das Gegenteil suggerieren, haben die hier vertretenen Erfinder festgestellt, dass ein massenproduziertes, leicht erhältliches und kostengünstiges superabsorbierendes Material, das primär zum Absorbieren von einfachen Fluids, wie zum Beispiel Urin, entwickelt wurde, in einen superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff, der zum selektiven Entfernen wenigstens eines Teils wenigstens einer spezifischen Komponente eines Komplex-Fluids geeignet ist, inkorporiert werden kann. Durch das Verwenden eines in einem relativ einfachen Verfahren massenproduzierten, leicht erhältlichen, superabsorbierenden Materials sind die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit superabsorbierenden Materialien, die speziell ausgelegt sind, um Komplex-Fluids zu absorbieren, relativ kostengünstig. Während sie bei der Behandlung von Komplex-Fluids verbesserte Wirksamkeit beweisen, zeigen die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung überraschenderweise keine signifikante Verringerung der Fähigkeit, einfache Fluids zu absorbieren. Zusätzlich setzen die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der Erfindung den Benutzer während der Verwendung keinerlei gesundheitsgefährdender Kontamination aus.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein superabsorbierendes Polymer enthaltender Verbundwerkstoff, umfassend wenigstens ein Partikel eines fest gelierenden superabsorbierenden Materials, das mit wenigstens einer ersten Lage von wenigstens einem Partikel von wenigstens einem Beschichtungsmaterial bedeckt ist und die erste Lage des Partikelbeschichtungsmaterials in inniger Bindung mit dem superabsorbierenden Material ist und dessen Oberfläche bedeckt, wobei die innige Bindung wenigstens einen Teil der Oberfläche des wenigstens einen Partikels der Lage des Beschichtungsmaterials mit einem Teil der Oberfläche des wenigstens einen Partikels des superabsorbierenden Materials in Berührung bringt, die innige Bindung des Beschich tungsmaterials mit dem superabsorbierenden Material durch ein Bindemittel, das die Anhaftung unterstützt, durch mechanisches und/oder chemisches Bonding wenigstens dieses Teils der Oberfläche des superabsorbierenden Materials an einen Teil der Oberfläche des wenigstens einen Partikels des Beschichtungsmaterials erreicht wird, das superabsorbierende Material zum selektiven Entfernen wenigstens eines Teils einer Menge wenigstens einer spezifischen Komponente eines Komplex-Fluids, das eine viskoelastische Mischung, die Bestandteile mit inhomogenen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften enthält, und die Bestandteile Wasser zusammen mit Zellen- und/oder Proteinmolekülen enthalten, umfasst, geeignet ist, das Beschichtungsmaterial ein Cellulosematerial, ein Silicat oder ein unlösliches Protein, aus einer Gruppe, die aus Zein, aus strukturierten Pflanzenproteinen und aus Mischungen davon besteht, gewählt, umfasst, das Beschichtungsmaterial zum selektiven Entfernen wenigstens eines Teils einer Menge wenigstens einer spezifischen Komponente der Zellen- und/oder Proteinmoleküle des Komplex-Fluids geeignet ist und der superabsorbierendes Polymer enthaltende Verbundwerkstoff ein Komplex-Fluid-Rückhaltevermögen zwischen 5 Gramm und 20 Gramm Menses-Simulanz pro Gramm des superabsorbierenden Polymer enthaltenden Verbundwerkstoffs hat. Das Beschichtungsmaterial kann chemisch modifiziert sein.
Vorzugsweise verhindert das Beschichtungsmaterial im Wesentlichen, dass Komponenten eines Komplex-Fluids, deren Durchmesser größer als 5 Mikron sind, auf der Oberfläche des superabsorbierendes Polymer enthaltenden Materials adsorbiert werden.
Zeichnungen
Das zuvor Beschriebene und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung, die angehängten Patentansprüche und die begleitenden Zeichnungen besser verstanden werden, wobei in den Zeichnungen
1 eine mikrofotografische Aufnahme mit einer Originalvergrößerung von X170 ist, die einen superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 eine mikrofotografische Aufnahme mit einer Originalvergrößerung von X200 ist, die einen superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff der vorliegen den Erfindung darstellt. Das superabsorbierende Material ist Favor SXM 880 und das Beschichtungsmaterial ist Avicel 101.
3 eine mikrofotografische Aufnahme mit einer Originalvergrößerung von X700 ist, die einen superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung darstellt. Das superabsorbierende Materialien ist Favor SXM 880 und das Beschichtungsmaterial ist Avicel 101.
4 eine mikrofotografische Aufnahme mit einer Originalvergrößerung von X500 ist, die einen superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung darstellt. Das superabsorbierende Material ist Favor SXM 880 und das Beschichtungsmaterial ist Avicel 101.
5 eine mikrofotografische Aufnahme mit einer Originalvergrößerung von X55 ist, die einen Querschnitt des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs der vorliegenden Erfindung darstellt. Das superabsorbierende Material ist Favor SXM 880 und das Beschichtungsmaterial ist Avicel 101.
6 eine mikrofotografische Aufnahme mit einer Originalvergrößerung von X150 ist, die einen Querschnitt eines superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs der vorliegenden Erfindung darstellt. Das superabsorbierende Material ist Favor SXM 880 und das Beschichtungsmaterial ist Avicel 101.
8 eine mikrofotografische Aufnahme mit einer Originalvergrößerung von X220 ist, die einen Querschnitt eines superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs der vorliegenden Erfindung darstellt. Das superabsorbierende Material ist Favor SXM 880 und das Beschichtungsmaterial ist Avicel 101.
9 eine mikrofotografische Aufnahme mit einer Originalvergrößerung von X55 ist, die einen Querschnitt des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs der vorliegenden Erfindung darstellt. Das superabsorbierende Material ist Favor SXM 880 und das Beschichtungsmaterial ist EXCEL 110, ein im Handel erhältliches Cellulosepuder.
10 eine mikrofotografische Aufnahme mit einer Originalvergrößerung von X170 ist, die einen Querschnitt eines superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs der vorliegenden Erfindung darstellt. Das superabsorbierende Material ist Favor SXM 880 und das Beschichtungsmaterial ist EXCEL 110, ein im Handel erhältliches Cellulosepulver.
11 eine mikrofotografische Aufnahme mit einer Originalvergrößerung von X400 ist, die einen Querschnitt eines superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs der vorliegenden Erfindung darstellt. Das superabsorbierende Material ist Favor SXM 880 und das Beschichtungsmaterial ist EXCEL 110, ein im Handel erhältliches Cellulosepulver.
12 eine mikrofotografische Aufnahme mit einer Originalvergrößerung von X400 ist, die einen Querschnitt des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs der vorliegenden Erfindung darstellt. Das superabsorbierende Material ist Favor SXM 880 und das Beschichtungsmaterial ist EXCEL 110.
13 einen repräsentativen Fließbett-Beschichtungsapparat darstellt.
14 eine grafische Darstellung eines Datensatzes ist, der entsprechend der Prüfung der Aufnahme bei Bedarf erhalten wurde, wenn ein unbeschichtetes superabsorbierendes Material verwendet wurde.
15 eine grafische Darstellung eines Datensatzes ist, der entsprechend der Prüfung der Aufnahme bei Bedarf erhalten wurde, wenn der Test unter Verwendung eines superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde.
16 eine grafische Darstellung ist, die die Datensätze, die einzeln in den 14 und 15 dargestellt sind, kombiniert.
17 eine Darstellung von Geräten ist, die zum Bestimmen der Saugfähigkeit unter Belastung (AUL) von superabsorbierenden Materialien geeignet sind.
18 ein Gerät darstellt, das zum Durchführen der Prüfung der Aufnahme bei Bedarf dienlich ist.
19 eine grafische Darstellung der in dem Beispiel 9 in dieser Beschreibung erhaltenen Daten ist.
20 ein verwendetes Gerät ist, das zum Messen der Gelbettdurchlässigkeit geeignet ist.
21 eine Draufsicht auf das in der 20 dargestellte Gerät ist.
Beschreibung
Die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung enthalten wenigstens ein Partikel des superabsorbierenden Materials, das mit wenigstens einem Partikel des Beschichtungsmaterials bedeckt ist.
Mit „Partikel", „Partikeln", „Partikulat", „Partikulate" und dergleichen ist gemeint, dass das Material grundsätzlich in Form von diskreten Einheiten vorhanden ist. Die Partikel können Granulate, Pulverisierungen, Pulver oder Kugeln umfassen. Infolgedessen können die Partikel jeder erwünschten Form, wie zum Beispiel kubischer, stabartiger, vielflächiger, kugelförmiger oder halbkugelförmiger, runder oder halbrunder, eckiger oder unregelmäßiger Form usw., sein. Ebenso sind hierin Formen mit einem großen Länge-Durchmesser-Verhältnis wie Nadeln, Schnitzel und Fasern zur Verwendung vorgesehen. Die Verwendung von „Partikel" oder „Partikulate" kann ebenso eine Agglomeration, die mehr als ein Partikel, Partikulat oder dergleichen enthält, beschreiben.
Wie hierin verwendet, sind der Ausdruck „innige Bindung" und andere gleichartige Ausdrücke vorgesehen, um Konfigurationen zu umfassen, die das Folgende erfüllen: solche, bei denen wenigstens ein Teil der Oberfläche von wenigstens einem Partikel des Beschichtungsmaterials mit einem Teil der Oberfläche von wenigstens einem Partikel des superabsorbierenden Materials in Berührung ist, und/oder solche, bei denen wenigstens ein Teil der Oberfläche von wenigstens einem Partikel einer Lage von Beschichtungsmaterial mit einem Teil der Oberfläche von wenigstens einem weiteren Partikel der Lage von Beschichtungsmaterial in Berührung ist.
Wie hierin verwendet, beschreibt der Ausdruck „Komplex-Fluid" ein Fluid, das generell dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine viskoelastische Mischung, die spezifische Komponenten mit generell inhomogenen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften enthält, wobei diese Komponenten Wassermoleküle zusammen mit Zellen- und/oder Proteinmolekülen enthalten, ist. Es sind die inhomogenen Eigenschaften der spezifischen Komponenten, die die Wirksamkeit eines superabsorbierenden Materials beim Behandeln eines Komplex-Fluids, wie zum Beispiel Blut, Menses, lose Ausscheidungen, Nasenausscheidungen und dergleichen, herausfordern. Im Gegensatz zu Komplex-Fluids sind einfache Fluids, wie zum Beispiel Urin, physiologische Saline, Wasser und dergleichen, generell als New'tonsch gekennzeichnet und enthalten eine Komponente oder mehrere Komponenten mit generell homogenen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften. Im Ergebnis dessen, dass sie homogene Eigenschaften aufweisen, verhält sich die eine Komponente von einfachen Fluids oder verhalten sich die mehreren Komponenten von einfachen Fluids während der Absorption oder der Adsorption gleichartig.
Obwohl hierin ein Komplex-Fluid als generell spezifische Komponenten mit inhomogenen Eigenschaften enthaltend gekennzeichnet wird, weist jede spezifische Komponente eines Komplex-Fluids generell homogene Eigenschaften auf. Als Beispiel dient ein hypothetisches Komplex-Fluid mit drei spezifischen Komponenten: roten Blutzellen, Blutproteinmolekülen und Wassermolekülen. Durch Untersuchung könnte ein Fachmann auf diesem Gebiet jede der drei spezifischen Komponenten nach ihren generell inhomogenen Eigenschaften unterscheiden. Darüber hinaus könnte ein Fachmann auf diesem Gebiet beim Untersuchen einer bestimmten spezifischen Komponente, wie zum Beispiel der Komponente der roten Blutzellen, leicht die homogenen Eigenschaften der roten Blutzellen erkennen.
Eine große Vielzahl von Materialien, die fähig sind, wenigstens einen Teil einer Menge von wenigstens einer spezifischen Komponente eines Komplex-Fluids zu entfernen, kann als geeignetes superabsorbierendes Material der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Es ist jedoch vorzugsweise superabsorbierendes Material in Partikelform, das fähig ist, große Mengen von Flüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser, zu absorbieren und solche absorbierten Fluids unter moderaten Drücken zurückzuhalten, zu verwenden. Noch bevorzugter werden relativ kostengünstige und leicht erhältliche superabsor bierende Materialien, die typischerweise primär entwickelt wurden, um einfache Fluids aufzunehmen, verwendet.
Wie hierin verwendet, sind „superabsorbierendes Material" und „superabsorbierende Materialien" vorgesehen, um ein wasserquellfähiges, wasserunlösliches organisches oder anorganisches Material, das unter günstigsten Bedingungen in einer wässrigen Lösung, die 0,9 Gewichtsprozent Natriumchlorid enthält, wenigstens das Zehnfache und vorzugsweise das Fünfzehnfache seines Gewichtes absorbieren kann, zu bezeichnen. Solche Materialien enthalten, jedoch nicht darauf beschränkt, hydrogelbildende Polymere, die Alkalimetallsalze von: Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Copolymere von Acryl- und Methacrylsäure mit Acrylamid, Vinylalkohol, Acrylester, Vinylpyrrolidon, Vinylsulfonsäure, Vinylacetat, Vinylmorpholinon und Vinylether, hydrolysierte Acrylnitril gepfropfte Stärke, Acrylsäure gepfropfte Stärke, Maleinsäureanhydridcopolymere mit Ethylen, Isobutylen, Styrol und Vinylether, Polysaccharid, wie zum Beispiel Carboxymethylstärke, Carboxymethylcellulose, Methylcellulose und Hydroxypropylcellulose, Poly(acrylamid), Poly(vinylpyrrolidon), Poly(vinylmorpholinon), Poly(vinylpyridin) sind und Copolymere und Mischungen aus allen der oben genannten und dergleichen. Die hydrogelbildenden Polymere sind vorzugsweise leicht querverbunden, um sie im Wesentlichen wasserunlöslich zu machen. Die Querverbindung kann durch Bestrahlung oder durch unpolare ionische Vand-der-Waalsche-Anziehung oder durch hydrogene Bonding-Wechselbeziehungen erreicht werden. Ein erwünschtes superabsorbierendes Material ist ein leicht querverbundenes Hydrokolloid. Spezieller ist ein noch mehr zu bevorzugendes superabsorbierendes Material ein teilneutralisiertes Polyacrylatsalz.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten superabsorbierenden Materialien sollten fähig sein, eine Flüssigkeit unter einer angewendeten Belastung zu absorbieren. Für den Zweck dieser Anmeldung wird die Fähigkeit eines superabsorbierenden Materials eine Flüssigkeit unter einer angewendeten Belastung zu absorbieren und dabei wirksam zu werden, quantitativ als der Wert der Saugfähigkeit unter Belastung (AUL/Absorbency Under Load) bestimmt. Der AUL-Wert wird als die Menge (in Gramm) einer annähernd 0,9-Gewichtsprozent-Saline-Lösung (Natriumchloridlösung), die durch ungefähr 0,160 g superabsorbierenden Materials absorbiert wird, wenn das superabsorbierende Material unter Belastung ist, bestimmt. Die gewöhnlichen Lasten, die im Folgenden noch weiter beschrieben werden, enthalten solche von ungefähr 2000 Pascal (0,29 Pfund pro Quadratzoll), ungefähr 3900 Pascal (0,57 Pfund pro Quadratzoll) und ungefähr 6200 Pascal (0,90 Pfund pro Quadratzoll). Die für die Verwendung hierbei geeigneten superabsorbierenden Materialien sind erwünscht fest gelierende superabsorbierende Materialien mit einem AUL-Wert unter einer Belastung von ungefähr 2000 Pascal (0,29 Pfund pro Quadratzoll) von wenigstens ungefähr 7 g/g, alternativ wenigstens ungefähr 9 g/g, alternativ wenigstens ungefähr 15 g/g, wenigstens ungefähr 20 g/g, alternativ wenigstens 24 g/g und schließlich von wenigstens 27 g/g. (Obwohl den Fachleuten in dieser Technik bekannt, wird die Gelfestigkeit oder der Schermodul eines superabsorbierenden Materials in dem US-Patent Nr. 5.147.343 und in der europäischen Veröffentlichung Nr. 0339461 B1 ausführlicher beschrieben.)
Brauchbare superabsorbierende Materialien, die generell primär zum Absorbieren einfacher Fluids, wie zum Beispiel Urin, entwickelt wurden, sind üblicherweise von kommerziellen Händlern, wie zum Beispiel der Dow Chemical Company oder von Stockhausen, Inc., zu beziehen.
Im Folgenden wird das Verfahren mit dem die AUL bestimmt wird ausführlicher dargestellt. Die AUL ist eine Funktion der folgenden Faktoren: (1) der Gelfestigkeit beim Quellen, (2) der Fähigkeit, das Fluid durch osmotische und interne elektrostatische Repulsionskraft aufzusaugen, (3) der Oberflächenbenetzbarkeit des superabsorbierenden Materials und (4) der Partikelgrößenverteilung, wenn nass.
Zweckmäßigerweise ist das superabsorbierende Material in Form von Partikeln, die im nicht gequollenen Zustand maximale Querschnittsdurchmesser im Bereich zwischen ungefähr 50 Mikrometer und 1000 Mikrometer, erwünscht zwischen 100 Mikrometer und ungefähr 800 Mikrometer, erwünschter zwischen 200 Mikrometer und 650 Mikrometer und im besten Fall zwischen 300 Mikrometer und 600 Mikrometer haben, gemäß der Siebanalyse der Amerikanischen Gesellschaft für Materialprüfung (Prüfverfahren D-1291). Es versteht sich, dass die Partikel des superabsorbierenden Materials feste Partikel oder poröse Partikel enthalten können und agglomerierte Partikel, die viele kleinere Partikel, die in Partikeln, die in dem beschriebenen Größenbereich liegen, agglomeriert sind, enthalten, sein können.
Die superabsorbierenden Materialien der vorliegenden Erfindung enthalten außerdem wenigstens eine erste Lage aus wenigstens einem Partikel des wenigstens einen Beschichtungsmaterials. In einem solchen Fall ist die erste Lage des Beschichtungsmaterials in inniger Bindung mit dem superabsorbierenden Material und bedeckt dieses. Das Beschichtungsmaterial der ersten Schicht ist erwünscht in Partikelform und fähig, wenigstens einen Teil einer Menge wenigstens einer spezifischen Komponente der Zellen- und/oder Proteinmoleküle eines Komplex-Fluids selektiv zu entfernen.
Üblicherweise ist erwünscht, dass die eine spezifische Komponente oder die mehreren spezifischen Komponenten, die durch das Beschichtungsmaterial der ersten Schicht entfernt wird bzw. entfernt werden, verschieden von der einen spezifischen Komponente oder den mehreren spezifischen Komponenten ist bzw. sind, die durch das superabsorbierende Material des superabsorbierende Polymere enthaltenden Werkstoffs entfernt wird bzw. entfernt werden. Es ist jedoch innerhalb des Schutzanspruchs der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die eine spezifische Komponente oder die mehreren spezifischen Komponenten, die durch das Beschichtungsmaterial entfernt wird bzw. entfernt werden, der einen spezifischen Komponente oder den mehreren spezifischen Komponenten, die durch das superabsorbierende Material entfernt wird bzw. entfernt werden, gleich ist.
Die 1 bis einschließlich 12 stellen superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung mit einer einzelnen oder ersten Lage eines Beschichtungsmaterials dar.
Die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung können ebenso eine zweite Lage von wenigstens einem Partikel wenigstens eines Beschichtungsmaterials enthalten. In einem solchen Fall ist die zweite Lage des Beschichtungsmaterials wenigstens in inniger Bindung mit der ersten Lage des Beschichtungsmaterials und bedeckt diese. Das Beschichtungsmaterial der zweiten Lage ist erwünscht in Partikelform und fähig, wenigstens einen Teil einer Menge wenigstens einer spezifischen Komponente eines Komplex-Fluids selektiv zu entfernen. Üblicherweise ist erwünscht, dass die eine spezifische Komponente oder die mehreren spezifischen Komponenten, die durch das Beschichtungsmaterial der zweiten Lage entfernt wird bzw. entfernt werden, verschieden von der einen spezifischen Komponente oder den mehreren spezifischen Komponenten ist bzw. sind, die entweder durch die erste Lage Beschichtungsmaterial oder durch das superabsorbierende Material des superabsorbierende Polymere enthaltenden Werkstoffs entfernt wird bzw. entfernt werden. Es ist jedoch innerhalb des Schutzanspruchs der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die eine spezifische Komponente oder die mehreren spezifischen Komponenten, die durch das Beschichtungsmaterial der zweiten Lage entfernt wird bzw. entfernt werden, der einen spezifischen Komponente oder den mehreren spezifischen Komponenten, die entweder durch die erste Lage Beschichtungsmaterial oder durch das superabsorbierende Material der superabsorbierende Polymere enthaltenden Werkstoffe entfernt wird bzw. entfernt werden, gleich ist.
Die Verwendung von „Bedeckung", „Bedeckungen", „bedecken" und „bedeckt" in Bezug auf das Beschichtungsmaterial ist vorgesehen, um anzuzeigen, dass sich das Beschichtungsmaterial in einem Ausmaß über die Oberfläche des bedeckten Materials erstreckt, um viele der Vorteile der vorliegenden Erfindung zu realisieren. Ohne an Theorien gebunden zu sein, umfasst dies Situationen, in denen sich das Beschichtungsmaterial über wenigstens 20% der Oberfläche des bedeckten Materials erstreckt, alternativ über wenigstens 30% der Oberfläche des bedeckten Materials erstreckt, alternativ über wenigstens 40% der Oberfläche des bedeckten Materials erstreckt, alternativ über wenigstens 50% der Oberfläche des bedeckten Materials erstreckt, alternativ über wenigstens 60% der Oberfläche des bedeckten Materials erstreckt, alternativ über wenigstens 70% der Oberfläche des bedeckten Materials erstreckt, alternativ über wenigstens 80% der Oberfläche des bedeckten Materials erstreckt und sich schließlich alternativ über wenigstens 90% der Oberfläche des bedeckten Materials erstreckt. Der Ausdruck „Oberfläche" und dessen Plural bezeichnen hierbei generell die Außengrenze oder die oberste Grenze eines Gegenstandes.
Eine große Vielzahl von natürlichen und synthetischen Materialien, die fähig sind, wenigstens einen Teil einer Menge von wenigstens einer spezifischen Komponente eines Komplex-Fluids zu entfernen, kann als das Beschichtungsmaterial der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Geeignete Beschichtungsmaterialien enthalten deshalb adsorbierende oder absorbierende Materialien. Es ist selbstverständlich erwünscht, Beschichtungsmaterialien zu verwenden, die kostengünstig, leicht erhältlich und sicher sind – wichtige Attribute für ein Material, das in den saugfähigen Einwegartikeln, die hierin beschrieben werden, verwendet wird. Beispielhafte Beschichtungsmaterialien, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen Cellulosematerial. Diese beispielhaften Materialien, die zur Verwendung als Beschichtungsmaterial geeignet sind, enthalten, jedoch nicht darauf beschränkt, sowohl natürliche als auch synthetische cellulosehaltige Materialien, wie zum Beispiel Halbstoffe aus Wolle und Produkte, die daraus hergestellt werden, wie zum Beispiel pulverisierte Cellulose und nicht holzhaltige Cellulosematerialien, wie zum Beispiel Baumwolle, Linnen, Jute, Manilahanf, Ixtl und dergleichen, und Produkte, die aus solchen hergestellt werden, wie zum Beispiel Baumwolllinter und -flocken, regenerierte Cellulose, wie zum Beispiel Rayon, Cupram, Lyocell und dergleichen, und Cellulosederivate, wie zum Beispiel Hydroxyethylcellulose, Ethylcellulose, Celluloseacetat und dergleichen. Ein besonders erwünschtes Beschichtungsmaterial ist mikrokristallines Cellulosepulver. Ebenso sind als Beschichtungsmaterial sowohl natürliche als auch synthetische Silikate geeignet, wie zum Beispiel gefällte Kieselsäure, Fumed Silica, Siliciumdixoid, Zeolithgruppe, Tonerden, Vermiculit, Perlit und dergleichen. Ebenso wurden unlösliche Proteine, wie zum Beispiel texturierte Pflanzenproteine (beispielsweise Soyaprotein) und Zein, als zur Verwendung für Beschichtungsmaterial geeignet festgestellt.
Es sollte beachtet werden, dass cellulosehaltige Beschichtungsmaterialien, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, erwünscht keine chemisch verfestigten cellulosehaltigen Fasern enthalten. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Ausdruck „chemisch verfestigte cellulosehaltige Fasern" cellulosehaltige Fasern, die durch chemische Mittel verfestigt wurden, um die Festigkeit der Fasern sowohl unter trocknen als auch wässrigen Bedingungen zu verstärken. Derartige Mittel umfassen das Zusetzen von chemischen Verfestigungsmitteln, die die Fasern beispielsweise beschichten und/oder imprägnieren. Derartige Mittel umfassen außerdem das Verfestigen der Fasern durch das Ändern der chemischen Struktur der Fasern selbst, beispielsweise durch Querverbinden von Polymerketten.
Es sollte weiterhin beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung nur eines Beschichtungsmaterials beschränkt ist, sondern ebenso Mischungen von zwei oder mehreren Beschichtungsmaterialien umfassen kann.
Wie zuvor bereits beschrieben, ist das Beschichtungsmaterial in Partikelform. Es versteht sich, dass die Partikel des Beschichtungsmaterials feste Partikel und poröse Partikel enthalten können oder die Agglomeration von mehr als einem Partikel des Beschichtungsmaterials sein können.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird die innige Bindung eines Beschichtungsmaterials mit einem superabsorbierenden Material durch die Verwendung eines Bindemittels erreicht. Das Bindemittel enthält üblicherweise Substanzen, die in flüssiger oder halbflüssiger Form entweder auf das superabsorbierende Material oder das Beschichtungsmaterial aufgetragen werden können. Der Ausdruck „aufgetragen", wie hierin verwendet, ist vorgesehen um Situationen einzuschließen, in denen: wenigstens ein Teil der Oberfläche von wenigstens einem Partikel von superabsorbierendem Material eine effektive Menge von Bindemittel darauf hat, um durch mechanisches und/oder chemisches Bonding die Anhaftung wenigstens dieses Teils der Oberfläche des superabsorbierenden Materials an einem Teil der Oberfläche von wenigstens einem Partikel des Beschichtungsmaterials zu unterstützen, wenigstens ein Teil der Oberfläche von wenigstens einem Partikel des Beschichtungsmaterials eine effektive Menge von Bindemittel darauf hat, um durch mechanisches und/oder chemisches Bonding die Anhaftung wenigstens dieses Teils des Beschichtungsmaterials an einem Teil der Oberfläche von wenigstens einem Partikel des superabsorbierenden Materials zu unterstützen; und/oder wenigstens ein Teil der Oberfläche von wenigstens einem Partikel des Beschichtungsmaterials eine effektive Menge von Bindemittel darauf hat, um durch mechanisches und/oder chemisches Bonding die Anhaftung wenigstens dieses Teils der Oberfläche des Beschichtungsmaterials an einem Teil der Oberfläche von wenigstens einem weiteren Partikel des Beschichtungsmaterials zu unterstützen. Erwünscht wird das Bindemittel in einer Menge von ungefähr 90:10 Massenanteil bis zu ungefähr 10:90 Massenanteil auf das ausgewählte Material aufgebracht.
Die Auswahl eines bestimmten Bindemittels kann durch einen Fachmann in dieser Technik vorgenommen werden und wird typischerweise von der chemischen Zusammensetzung der Materialien, die in inniger Bindung miteinander zu halten sind, abhängig sein. Vorzugsweise ist das Bindemittel zur Verwendung bei Anwendungen, die Berührung mit dem Menschen involvieren, geeignet. Infolgedessen sollte das Bindemittel gegenüber Menschen ungiftig und nicht Allergie erregend sein. Ein zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignetes Bindemittel wird typischerweise durch das Bilden einer Flüssigkeit oder einer Halbflüssigkeit, die generell gleichmäßig gesprüht werden kann, hergestellt. Insbesondere kann eine Lösung, Dispergierung oder Emulsion, die wenigstens eines der hierin gekennzeichneten Bindemittel enthält hergestellt werden.
Obwohl das Bindemittel hierin als in fein zerstäubten Tröpfchen aufgetragen beschrieben wird, kann es durch jedes andere Verfahren auf das ausgewählte Material aufgebracht werden, beispielsweise dadurch, dass es in flüssiger oder halbflüssiger Form gespritzt wird oder in Form von Dampf geblasen wird und dergleichen.
In der vorliegenden Erfindung können verschiedene Bindemitteltypen verwendet werden. Die zur Verwendung in verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung geeigneten Bindemittel enthalten beispielsweise: Wasser, volatile Lösungen, wie zum Beispiel Alkohole, wässrige Lösungen oder schichtenbildende Materialien, wie zum Beispiel Trockenmilch, Lactose, lösliches Soyaprotein, Kasein, synthetische Klebestoffe, wie zum Beispiel Polyvinylalkohol, und Mischungen davon. Das Vorhandensein von Wasser in dem Bindemittel ist insbesondere effektiv, um das superabsorbierende Material für die Benetzung zu prädisponieren.
Der Ausdruck „saugfähiger Artikel", wie hierin verwendet, bezeichnet Einrichtungen, die Körperflüssigkeiten aufsaugen und aufnehmen, und bezeichnet spezieller Einrichtungen, die an oder nahe der Haut platziert werden, um die verschiedenen aus dem Körper ausgeschiedenen Fluids zu absorbieren und aufzunehmen. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Ausdruck „saugfähiger Einwegartikel" saugfähige Artikel, die nach einer einzelnen Verwendung nicht dafür vorgesehen sind, gereinigt oder anderweitig wieder hergestellt oder wieder verwendet zu werden. Beispiele derartiger saugfähiger Einwegartikel umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Produkte der Gesundheitspflege, einschließlich Darmöffnungsprodukte, chirurgische Überzüge, Umhänge und Sterilisationsumhüllungen, saugfähige Artikel der persönlichen Pflege, wie zum Beispiel Hygieneprodukte für Damen, Windeln, Training-Pants, Inkontinenzprodukte und dergleichen, sowie auch Gesichtspapiertücher.
Saugfähige Einwegartikel, wie zum Beispiel viele der saugfähigen Produkte für die persönliche Pflege, enthalten üblicherweise eine flüssigkeitsdurchlässige Decklage, eine flüssigkeitsundurchlässige rückwärtige Lage, die mit der Decklage verbunden ist, und einen zwischen der Decklage und der rückwärtigen Lage positionierten absorbierenden Kern. Saugfähige Einwegartikel und Komponenten dieser, einschließlich Decklage, rückwärtiger Lage, absorbierendem Kerns und aller Einzellagen dieser Komponenten, haben generell eine dem Körper zugewandte Oberfläche und eine der Bekleidung zugewandte Oberfläche. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „dem Körper zugewandte Oberfläche" auf diejenige Oberfläche des Artikels oder der Komponente, die vorgesehen ist, in Richtung auf den Körper des Trägers oder angrenzend an den Körper des Trägers getragen zu werden, während die „der Bekleidung zugewandte Oberfläche" die gegenüberliegende Seite ist und vorgesehen ist, in Richtung auf die Unterbekleidung des Trägers oder angrenzend an diese getragen zu werden, wenn der saugfähige Artikel verwendet wird.
Die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung sind zur Verwendung in einer Vielzahl von saugfähigen Einwegartikeln geeignet. Im Allgemeinen können die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe in einer Art und Weise gleichartig der, in der andere absorbierende Verbundwerkstoffe verwendet werden, verwendet werden, beispielsweise in Schichtstoffen, in Kernen mit relativ hoher Dichte (zum Beispiels kompaktierten Kernen, kalendrierten Kernen, verdichteten Kernen usw.) oder in Kernen mit relativ geringer Dichte (d. h. nicht kompaktiert, beispielsweise luftgelegten Kernen). Die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung stellen jedoch gegenüber den konventionellen absorbierenden Komponenten bestimmte Vorteile bereit. Insbesondere zeigen die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Wirksamkeit bei der Behandlung von Komplex-Fluids. Spezieller zeigen die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung verbesserte Wirksamkeit bei der Behandlung von Menses. Als Ergebnis dieser verbesserten Wirksamkeit resultiert die Verwendung der superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung in Hygieneprodukten für Damen, wie zum Beispiel Damenbinden und Slipeinlagen, darin, dass viele Anwender derartiger Produkte ein erhöhtes Trockenheitsgefühl verspüren.
Zusätzlich können die die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung einbindenden Hygieneprodukte für Damen dünner gefer tigt werden, während sie gleichzeitig im Wesentlichen dieselbe Menge von Menses absorbieren können, die von dickeren Hygieneprodukten für Damen, die die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung nicht enthalten, absorbieren.
Die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung können in einer Art und Weise, die dem Fließbettbeschichtungsverfahren gleichartig ist, hergestellt werden. In einem Ausführungsbeispiel eines solchen Verfahrens wird wenigstens ein Partikel eines Beschichtungsmaterials in eine Fließbettbeschichtungsvorrichtung, die eine starke Aufwärtsströmung oder einen starken Aufwärtsstrom von verflüssigtem Gas, üblicherweise Luft, typischerweise bei einer Einlasstemperatur, die annähernd gleich der Raumlufttemperatur ist, erzeugt, gehängt. Die starke Aufwärtsströmung von verflüssigtem Gas bewegt das Beschichtungsmaterial nach oben, bis das Beschichtungsmaterial den Aufwärtsstrom verteilt und in einen Fließzustand, der zu dem Aufwärtsstrom des verflüssigten Gases gegenströmig ist, übergeht. Das Beschichtungsmaterial kann erneut in den sich nach oben bewegenden Strom von verflüssigtem Gas eintreten. Wenn sich das Beschichtungsmaterial in dem sich nach oben bewegenden Strom befindet, geht es durch einen Bereich, in dem ein Bindemittel auf das Beschichtungsmaterial aufgebracht wird. Nachdem das Bindemittel auf das Beschichtungsmaterial aufgebracht wurde, wird wenigstens ein Partikel des superabsorbierenden Materials in die Vorrichtung eingeführt. Eine starke Aufwärtsströmung oder ein starker Aufwärtsstrom aus verflüssigtem Gas, üblicherweise Luft, wahlweise bei einer erhöhten Einlasstemperatur (d. h. einer Temperatur, die typischerweise höher als die Raumlufttemperatur ist), bewegt das Beschichtungsmaterial und das superabsorbierende Material aufwärts, bis das Beschichtungsmaterial und das superabsorbierende Material den Aufwärtsstrom verteilen und in einen Fließzustand, der zu dem Aufwärtsstrom des verflüssigten Gases gegenströmig ist, übergehen. Das Beschichtungsmaterial und das superabsorbierende Material können in den sich nach oben bewegenden Strom von verflüssigtem Gas eintreten, bis ein superabsorbierende Polymere enthaltender Verbundwerkstoff gebildet ist. Es ist typischerweise, nachdem das Bindemittel aufgebracht wurde, dass das Beschichtungsmaterial in innige Bindung mit dem superabsorbierenden Material kommt, um den superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff zu bilden. Der in dieser Art und Weise gebildete superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff enthält wenigstens ein Partikel von superabsorbierendem Mate rial, der mit wenigstens einer ersten Lage wenigstens eines Partikels von Beschichtungsmaterial bedeckt ist. Das Beschichtungsmaterial der ersten Lage ist in inniger Bindung mit dem superabsorbierenden Material und bedeckt dessen Oberfläche.
Die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung können ebenso durch ein anderes Ausführungsbeispiel des hierin beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird wenigstens ein Partikel eines superabsorbierenden Materials in eine Fließbettbeschichtungsvorrichtung, die eine starke Aufwärtsströmung oder einen starken Aufwärtsstrom von verflüssigtem Gas, üblicherweise Luft, typischerweise bei einer Einlasstemperatur, die annähernd gleich der Raumlufttemperatur ist, erzeugt, gehängt. Die starke Aufwärtsströmung von verflüssigtem Gas bewegt das superabsorbierende Material nach oben, bis das superabsorbierende Material den Aufwärtsstrom verteilt und in einen Fließzustand, der zu dem Aufwärtsstrom des verflüssigten Gases gegenströmig ist, übergeht. Das superabsorbierende Material kann wieder in den sich nach oben bewegenden Strom von verflüssigtem Gas eintreten. Wenn sich das superabsorbierende Material in dem sich nach oben bewegenden Strom befindet, geht es durch einen Bereich, in dem ein Bindemittel auf das superabsorbierende Material aufgebracht wird. Nachdem das Bindemittel auf das superabsorbierende Material aufgebracht wurde, wird wenigstens ein Partikel des Beschichtungsmaterials in die Vorrichtung eingeführt. Eine starke Aufwärtsströmung oder ein starker Aufwärtsstrom aus verflüssigtem Gas, üblicherweise Luft, wahlweise bei einer erhöhten Einlasstemperatur, bewegt das superabsorbierende Material und das Beschichtungsmaterial aufwärts, bis das superabsorbierende Material und das Beschichtungsmaterial den Aufwärtsstrom verteilen und in einen Fließzustand, der zu dem Aufwärtsstrom des verflüssigten Gases gegenströmig ist, übergehen. Das Beschichtungsmaterial und das superabsorbierende Material können in den sich nach oben bewegenden Strom von verflüssigtem Gas eintreten, bis ein superabsorbierende Polymere enthaltender Verbundwerkstoff gebildet ist. Es ist typischerweise, nachdem das Bindemittel aufgebracht wurde, dass das Beschichtungsmaterial in innige Bindung mit dem superabsorbierenden Material kommt, um einen superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff zu bilden. Der in dieser Art und Weise gebildete superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff enthält wenigstens ein Partikel von superabsorbierendem Material, der mit wenigstens einer ersten Lage wenigstens eines Partikels von Beschichtungsmaterial bedeckt ist. Das Beschichtungsmaterial der ersten Lage ist in inniger Bindung mit dem superabsorbierenden Material und bedeckt dessen Oberfläche.
Die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung können ebenso durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des hierin beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. In diesem Ausführungsbeispiel werden wenigstens ein Partikel eines Beschichtungsmaterials und wenigstens ein Partikel eines superabsorbierenden Materials in eine Fließbettbeschichtungsvorrichtung, die eine starke Aufwärtsströmung oder einen starken Aufwärtsstrom von verflüssigtem Gas, üblicherweise Luft, typischerweise bei einer Einlasstemperatur, die annähernd gleich der Raumlufttemperatur ist, erzeugt, gehängt. Die starke Aufwärtsströmung von verflüssigtem Gas bewegt sowohl das Beschichtungsmaterial als auch das superabsorbierende Material nach oben, bis das Beschichtungsmaterial und das superabsorbierende Material den Aufwärtsstrom verteilen und in einen Fließzustand, der zu dem Aufwärtsstrom des verflüssigten Gases gegenströmig ist, übergehen. Das Beschichtungsmaterial und das superabsorbierende Material können erneut in den sich nach oben bewegenden Strom von verflüssigtem Gas eintreten. Wenn sich das Beschichtungsmaterial und das superabsorbierende Material in dem sich nach oben bewegenden Strom befinden, gehen sie durch einen Bereich, in dem ein Bindemittel sowohl auf das Beschichtungsmaterial als auch auf das superabsorbierende Material aufgebracht wird. Nachdem das Bindemittel aufgetragen wurde, bewegt die starke Aufwärtsströmung aus verflüssigtem Gas, üblicherweise Luft, wahlweise bei einer erhöhten Einlasstemperatur, das Beschichtungsmaterial und das superabsorbierende Material aufwärts, bis das superabsorbierende Material und das Beschichtungsmaterial den Aufwärtsstrom verteilen und in einen Fließzustand, der zu dem Aufwärtsstrom des verflüssigten Gases gegenströmig ist, übergehen. Das Beschichtungsmaterial und das superabsorbierende Material können in den sich nach oben bewegenden Strom von verflüssigtem Gas eintreten, bis ein superabsorbierende Polymere enthaltender Verbundwerkstoff gebildet ist. Es ist typischerweise, nachdem das Bindemittel aufgebracht wurde, dass das Beschichtungsmaterial in innige Bindung mit dem superabsorbierenden Material kommt, um einen superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff zu bilden. Der in dieser Art und Weise gebildete superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff enthält wenigstens ein Partikel von superabsorbierendem Material, der mit wenigstens einer ersten Lage wenigstens eines Partikels von Beschichtungsmaterial bedeckt ist. Das Beschichtungsma terial der ersten Lage ist in inniger Bindung mit dem superabsorbierenden Material und bedeckt dessen Oberfläche.
Üblicherweise kann eine Fließbettbeschichtungsvorrichtung, die der in der 13 dargestellten gleich ist, verwendet werden, um die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung zu bilden. Bezug nehmend auf die 13, ist eine generell vertikal befestigte, generell zylindrische Kammer (221) an einem proximalen Ende der Kammer (222) offen und an einem distalen Ende der Kammer (223) geschlossen. Die Kammer (221) wird optional mit einer Innenkammer (224), die einen kleineren Durchmesser als die Kammer hat, bereitgestellt. Die Innenkammer (224) ist sowohl an dem proximalen Ende der Innenkammer (225) als auch an dem distalen Ende der Innenkammer (226) offen. Das proximale Ende der Kammer (222) ist mit einer Platte (227), die eine poröse Teilfläche hat und die generell mit dem Durchmesser der Innenkammer (224) übereinstimmt, versehen. Die Innenkammer (224) ist in einem Abstand über der Platte (227) angeordnet und ist generell entlang der vertikalen Achse der Kammer (221) ausgerichtet. Durch die poröse Teilfläche (228) wird eine Aufwärtsströmung oder ein Aufwärtsstrom (229) von verflüssigtem Gas, üblicherweise Luft, bei einer Einlasstemperatur von annähernd Raumlufttemperatur, beispielsweise von einem Ventil (230) aus einer Quelle von komprimiertem Gas (231), bereitgestellt. Der sich nach oben bewegende Strom (229) von verflüssigtem Gas strömt generell durch das Eintreten durch das proximale Ende der Innenkammer (225) und das Verlassen durch das distale Ende der Innenkammer (226) durch die Innenkammer (224). Wie in einem der zuvor erwähnten Ausführungsbeispiele der Verfahren beschrieben, wird wenigstens ein Partikel des Beschichtungsmaterials (233) in die Kammer (221) eingeführt. Der sich nach oben bewegende Strom (229) von verflüssigtem Gas ist so eingerichtet, dass er eine fluidartige Strömung an das Beschichtungsmaterial (233) anlegt. Der sich nach oben bewegende Strom (229) von verflüssigtem Gas bewegt das Beschichtungsmaterial (233) nach oben, bis das Beschichtungsmaterial den Aufwärtsstrom aufteilt und in einen Fließzustand, der zu dem Aufwärtsstrom des verflüssigten Gases gegenströmig ist, übergeht. Das Beschichtungsmaterial (233) kann dann erneut in den sich nach oben bewegenden Strom (229) von verflüssigtem Gas eintreten. Wenn es sich in dem sich nach oben bewegenden Strom befindet, geht das Beschichtungsmaterial durch einen Bereich, in dem ein Bindemittel (235) auf das Beschichtungsmaterial (233) aufgebracht wird. Dieser Bereich ist generell in der Nähe einer Sprüheinrichtung (234), die nahe der Mitte der Platte (227) positioniert ist, angeordnet. Nachdem das Bindemittel auf das Beschichtungsmaterial aufgebracht ist, wird wenigstens ein Partikel des superabsorbierenden Materials (232) in die Kammer (231) eingeführt. Falls erforderlich, wird der sich nach oben bewegende Strom (229) von verflüssigtem Gas so eingerichtet, dass er einen fluidartigen Strom an das superabsorbierende Material (232) und das Beschichtungsmaterial (233) anlegt. Nach dem Einführen des superabsorbierenden Materials (232) wird die Einlasstemperatur des sich nach oben bewegenden Stromes (229) von verflüssigtem Gas wahlweise auf eine Temperatur, die die Raumlufttemperatur übersteigt, erhöht. Dem zyklischen Strömen des superabsorbierenden Materials (232) und des Beschichtungsmaterials wird generell ermöglicht, sich in der Kammer (221) fortzusetzen, bis das Beschichtungsmaterial in eine innige Bindung mit dem superabsorbierenden Material kommt, um einen superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff zu bilden. Der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wird dann aus der Kammer (221) herausgenommen. Der in dieser Art und Weise gebildete superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff enthält wenigstens ein Partikel des superabsorbierenden Materials, das mit wenigstens einer ersten Lage von wenigstem einem Partikel des Beschichtungsmaterials bedeckt ist. Das Beschichtungsmaterial der ersten Lage ist in inniger Bindung mit der Oberfläche des superabsorbierenden Materials und bedeckt dessen Oberfläche.
Ein Fließbettbeschichtungsverfahren ist in seiner Wirkung relativ mild für das superabsorbierende Material, das in innige Bindung mit dem Beschichtungsmaterial gebracht wird, und ist deshalb im Gegensatz zu anderen Verfahren weniger schädigend für die Mikrostruktur des superabsorbierenden Materials. Obwohl so dargestellt, dass diese in einem Fließbettbeschichtungsverfahren gebildet werden, können die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Vielzahl von anderen Verfahren, die beispielsweise einen V-förmigen Trommelmischer oder eine andere Vorrichtung, die relativ mild in ihrer Wirkung auf das superabsorbierende Material ist, umfassen, gebildet werden.
Wahlweise kann der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung nach der Bildung in der Vorrichtung verbleiben und der starken Aufwärtsströmung oder dem starken Aufwärtsstrom von verflüssigtem Gas bei einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden, bis der Feuchtigkeitsgehalt des superabsorbie rende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs geringer als der, der das Wachstum von Mikroorganismen unterstützen würde, ist. Ohne dabei an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass zum Minimieren der Wahrscheinlichkeit des Wachstums von Mikroorganismen der Feuchtigkeitsgehalt der superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe ungefähr 15 Gewichtsprozent oder weniger, erwünscht ungefähr 10 Gewichtsprozent oder weniger, noch erwünschter ungefähr 5 Gewichtsprozent oder weniger und im besten Fall 3 Gewichtsprozent oder weniger sein sollte. Obwohl die Ausführungsbeispiele des Verfahrens hierin so beschrieben wurden, dass das wahlweise Trocknen eines superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs in der Vorrichtung erfolgen kann, könnte das wahlweise Trocknen gemäß jedem einer Anzahl von Trockenverfahren, die den Fachleuten in dieser Technik bekannt sind, entweder in der Vorrichtung oder außerhalb der Vorrichtung erfolgen.
In Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung eines superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs kann es erwünscht sein, eine zweite Lage von wenigstens einem Partikel von Beschichtungsmaterial zu einem superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff hinzuzufügen. Die zweite Lage Beschichtungsmaterial wie auch alle darauf folgenden zusätzlichen Lagen von Beschichtungsmaterial wird bzw. werden generell in der gleichen Art und Weise wie eine erste Lage von Beschichtungsmaterial gemäß wenigstens einem der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele der Verfahren hinzugefügt.
Obwohl der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff hierin zuvor als eine einlagige oder zweilagige Konfiguration aufweisend beschrieben wurde, schließt die vorliegende Erfindung ein, superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoffe zu bilden, die mehr als zwei Lagen aufweisen. Infolgedessen ist es innerhalb des Schutzanspruchs der vorliegenden Erfindung möglich, superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoffe mit einer einzelnen Lage von Beschichtungsmaterial zu bilden oder superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoffe mit zwei oder mehreren Lagen von Beschichtungsmaterial in einer Vielzahl von Mehrlagenkonfigurationen, wobei jede Lage ein Beschichtungsmaterial oder mehrere Beschichtungsmaterialien enthält, zu bilden.
Verschiedene Ausführungsbeispiele des vorliegenden Verfahrens können mit Einlasstemperaturen in einem Bereich von Raumlufttemperatur bis zu ungefähr 72 °C arbeiten. Die Einlasstemperatur kann jedoch beträchtlich höher als 72 °C sein, solange die Fließbetttemperatur in der Vorrichtung nicht eine Temperatur, die die Auflösung des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs oder eines Materials, das in dem superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff enthalten ist, verursacht, übersteigt. Die Auswahl einer bestimmten Einlasstemperatur wird von dem superabsorbierenden Material, dem Beschichtungsmaterial und dem Bindemittel abhängig sein und kann durch einen Fachmann auf diesem Gebiet leicht ausgewählt werden.
Es ist erwünscht, dass ein superabsorbierende Polymere enthaltender Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung ein Gewichtsverhältnis, basierend auf dem Gesamtgewicht des superabsorbierenden Materials und des Beschichtungsmaterials in dem superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff, von superabsorbierendem Material zu Beschichtungsmaterial von ungefähr 45:55 bis zu ungefähr 95:5, von ungefähr 60:40 bis zu ungefähr 80:20 und schließlich von ungefähr 65:35 bis zu 70:30 hat. Außerdem sollte der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung zweckmäßigerweise fähig sein, ein Komplex-Fluid aufzunehmen.
Die Fähigkeit des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs der vorliegenden Erfindung, ein Komplex-Fluid aufzunehmen wird hierin quantitativ als Komplex-Fluid-Aufnahmevermögen (CFRC – Complex Fluid Retention Capacity) bestimmt. Das Komplex-Fluid-Aufnahmevermögen ist eine quantitative Bestimmung des Komplex-Fluids, das ein superabsorbierende Polymere enthaltender Verbundwerkstoff aufnimmt, nachdem eine Kraft angewendet wurde. Die Menge des aufgenommenen Komplex-Fluids wird als ein Gramm pro Gramm Aufnahme berechnet. Ein superabsorbierende Polymere enthaltender Verbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung hat ein Komplex-Fluid-Aufnahmevermögen, wie im Folgenden definiert wird, von zwischen ungefähr 5 g/g und ungefähr 20 g/g, von zwischen ungefähr 12 g/g und ungefähr 20 g/g, alternativ von ungefähr 15 g/g und ungefähr 20 g/g und schließlich alternativ von ungefähr 18 g/g bis ungefähr 20 g/g.
Wie zuvor erwähnt, interagieren die derzeitig kommerziell erhältlichen massenproduzierten superabsorbierenden Materialien mit Komplex-Fluids, wie zum Beispiel Menses, in einer sehr ineffektiven Art und Weise. Die roten Blutzellen (die ungefähr 30% bis 50% der typischen Menses-Stichprobe ausmachen) können auf der Oberfläche eines Partikels des superabsorbierenden Materials anhaften (adsorbieren) und die Oberfläche des Partikels des superabsorbierenden Materials beschichten, wodurch sowohl der Fluss des Fluids an der Oberfläche behindert als auch eine physikalische Beschränkung bereitgestellt werden und infolgedessen das Quellen der Partikel des superabsorbierenden Materials verhindert wird. Selbst wenn keine roten Blutzellen vorhanden sind, wurde beobachtet, dass Blutproteine eine gleichartige, obwohl etwas weniger gravierende, Verringerung der Aufnahme verursachen und dies im Wesentlichen aus demselben Grund – der Ablagerung von Proteinen auf der Oberfläche eines Partikels des superabsorbierenden Materials. Beispielsweise enthält Menses unter anderem Mucus oder Muzinstoffe. Diese Muzinstoffe können zu einer im Wesentlichen flüssigkeitsundurchlässigen Sperre auf der Oberfläche eines Partikels eines superabsorbierenden Materials entwässert werden, was zu einer sehr gravierenden Verringerung des Aufnahmevermögens führt. Die 14 stellt die Saugfähigkeit eines unbeschichteten superabsorbierenden Materials (Favor SXM 880) in Bezug auf ein einfaches Fluid, wie zum Beispiel Saline und Komplex-Fluids, wie zum Beispiel Menses (Simulanz), Blut und Plasma, dar. Die 15 stellt die Saugfähigkeit eines superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs (mit Avicel beschichtetes Favor SXM 880) der vorliegenden Erfindung in Bezug auf Saline, Menses (Simulanz), Blut und Plasma dar. Die 16 ist eine Kombination der Daten, die einzeln in den 14 und 15 dargestellt sind. Die 16 stellt einen der Vorteile, der durch die superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann, dar; das bedeutet, eine verbesserte Wirksamkeit bei der Behandlung von Komplex-Fluids im Vergleich mit relativ kostengünstigen und leicht erhältlichen superabsorbierenden Materialien, die typischerweise primär zum Absorbieren einfacher Fluids entwickelt wurden.
Die relativ größeren Komponenten eines Komplex-Fluids, generell als diejenigen Komponenten berücksichtigt, die einen Durchmesser von mehr als ungefähr 5 Mikrometer haben, können auf der Oberfläche eines Partikels des superabsorbierenden Materials anhaften und diese beschichten und infolgedessen die Wirksamkeit eines superabsorbierenden Materials bei der Behandlung eines Komplex-Fluids verringern. In einem Ausführungsbeispiel des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Wirksamkeit bei der Behandlung eines Komplex-Fluids erreicht, wenn das Beschichtungsmaterial im Wesentlichen verhindert, dass solche Komponenten eines Komplex-Fluids mit einem Durchmesser von mehr als 5 Mikrometer auf der Oberfläche des superabsorbierenden Materials des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs adsorbiert werden.
Da die Anhaftung von Zellen und Molekülen generell auf der Oberfläche eines Beschichtungsmaterials stattfindet, würde ein Prozess, der entweder den Oberflächenbereich des Beschichtungsmaterials vergrößert oder die Oberflächenaktivität des Beschichtungsmaterials gegen das Adsorbieren bestimmter Zellen und Moleküle verstärkt, durch das Abgeben von weniger der störenden Substanzen auf die Oberfläche des superabsorbierenden Materials die Aufnahmefähigkeit des superabsorbierenden Materials vergrößern. Ein Mittel zum Vergrößern des Oberflächenbereichs eines geeigneten Beschichtungsmaterials wäre, die Oberfläche des Beschichtungsmaterials aufzurauen. Ein anderes Mittel zum Vergrößern des Oberflächenbereichs eines geeigneten Beschichtungsmaterials wäre, die Oberfläche des Beschichtungsmaterials zu ätzen. Unabhängig von dem Oberflächenbereich kann die Oberfläche aktiver gemacht werden und infolgedessen durch chemische Modifikation eine größere Anziehungskraft für spezifische Komponenten eines Komplex-Fluids aufweisen. Ein besonders einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Modifizieren der Oberflächenaktivität eines Materials ist das Zusetzen eines kationischen Ablösungsmittels. Typische kationische Ablösungsmittel enthalten quaternäre Ammoniumverbindungen, wie zum Beispiel ein quaternäres Ammoniumsalz einer Fettsäure. Es ist den Fachleuten, die Wollstofffasern bearbeiten, wohlbekannt, dass eine wässrige Lösung eines Ablösungsmittels eine Celluloseoberfläche spontan beschichten wird. In dem Fall eines kationischen Ablösungsmittels wird die Celluloseoberfläche anschließend positiv geladen sein und negativ geladene rote Blutzellen und Blutproteine adsorbieren. Ebenso könnte eine Celluloseoberfläche direkt derivatisiert werden, beispielsweise durch die Reaktion zum Bilden von Diethylaminocellulose, ein wohlbekanntes und leicht herzustellendes positiv geladenes Derivat. Wieder wird die positive Ladung auf der derivatisierten Celluloseoberfläche die Zellen effektiver aus Blut und Menses entfernen.
Prüfverfahren
Saugfähigkeit unter Belastung (AUL)
Die Fähigkeit eines superabsorbierenden Materials, eine Flüssigkeit unter Belastung zu absorbieren wird wie folgt bestimmt. Unter Bezugnahme auf die 17 wird ein Prüfgerät der Saugfähigkeit unter Belastung (DAT) (48), das gleichartig dem GATS (Gravimetric Absorbency Test System – erhältlich von M/K Systems, Danners, MA, USA) wie auch dem System, das durch Liechstein auf den Seiten 129–142 INDA Technological Symposium Proceedings, März 1974 beschrieben wird, verwendet. Verwendet wird eine poröse Platte (50) mit Anschlüssen (52), die auf eine Fläche mit 2,5 cm Durchmesser begrenzt sind und durch das AUL-Prüfgerät (54) bedeckt sind. Eine elektronische Waage (56) wird verwendet, um den Fluid-Strom in die superabsorbierenden Partikel (58) zu messen. Bei dieser Prüfung ist das verwendete Fluid eine wässrige Lösung, die 0,9 Gewichtsprozent Natriumchlorid bei Raumlufttemperatur enthält.
Das AUL-Prüfgerät (54), das verwendet wird, um die superabsorbierenden Partikel zu enthalten, enthält einen Zylinder (60), der aus einer thermoplastischen Rohrleitung besteht, die geringfügig ausgefräst ist, um die Konzentrizität sicherzustellen. Ein Drahtgewebe aus Edelstahl mit 100 Maschen (62) ist mittels eines Klebemittels auf dem Boden des Zylinders (60) befestigt. Alternativ kann das Drahtgewebe aus Edelstahl (62) mit dem Boden des Zylinders (60) verschweißt werden. Dies geschieht durch das Erhitzen des Drahtgewebes in einer Flamme bis zum Rotglühen, wonach der Zylinder bis zur Erkaltung auf dem Drahtgewebe gehalten wird. Wenn die Dichtung versagt oder abbricht, kann ein Lötkolben zur Nachbesserung verwendet werden. Es muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass ein flacher, glatter Boden erhalten bleibt und dass sich die Innenseite des Zylinders nicht verzieht. Aus festem Material (beispielsweise Plexiglas mit 2,5 cm Durchmesser wird ein Kolben von 4,4 g gefertigt und maschinell bearbeitet, um eng und ohne Blockierung in den Zylinder (60) zu passen. Der Kolben (64) wird verwendet, um die Einspannkraft von 69 Pascal (0,01 Pfund pro Quadratzoll) bereitzustellen. Zum Bereitstellen einer größeren Einspannkraft wird ein Gewicht (66) verwendet. Wie zuvor beschrieben, sind die größeren Einspannkräfte ungefähr 2000 Pascal (0,29 Pfund pro Quadratzoll), ungefähr 3900 Pascal (0,57 Pfund pro Quadratzoll) und ungefähr 6200 Pascal (0,90 Pfund pro Quadratzoll). Dementsprechend werden, zusätzlich zu dem Kolben von 4,4 g (64), Gewichte von 100 g, 200 g und 317 g verwendet, um die jeweiligen Einspannkräfte bereitzustellen. Zum Testen der AUL wird eine Probe eines superabsorbierenden Materials mit einem Gewicht von 0,160 g (± 0,005 g) verwendet. Die Probe sind Körnchen, die durch 30 Maschen (US-Standard) vorgesiebt sind und auf 50 Maschen (US-Standard) (300 Mikrometer bis 600 Mikrometer) zurückgehalten werden. Die Partikel haben, wenn sie geprüft werden, einen Feuchtegehalt von weniger als 5 Gewichtsprozent.
Die Prüfung wird durch das Platzieren eines GF/A-Hartfilterpapiers (68) von 3 cm Durchmesser auf der Platte (50) eingeleitet. Das Papier ist zu bemaßen, um größer als der Innendurchmesser und kleiner als der Außendurchmesser des Zylinders (60) zu sein, so dass guter Kontakt sichergestellt ist, während gleichzeitig Evaporation über den Anschlüssen (52) des DATs (48) ausgeschlossen ist und anschließend das Eintreten von Sättigung ermöglicht wird. Die Partikel (58) werden auf dem Wiegepapier gewogen und dann auf dem Drahtgewebe (62) am Boden des AUL-Prüfgerätes (54) platziert. Das Prüfgerät (54) wird anschließend geschüttelt, um die Partikel (58) auf dem Drahtgewebe (62) eben auszurichten. Es ist darauf zu achten, sicherzustellen, dass keine Partikel an der Wand des Zylinders (60) haften. Nach dem vorsichtigen Platzieren des Kolbens (64) (ohne Druck) (und wahlweise des Gewichts (66)) auf die Partikel (58) in dem Zylinder (60), wird das AUL-Prüfgerät auf das Hartfilterpapier (68) gesetzt. Die Menge des aufgenommenen Fluids wird als eine Funktion der Zeit entweder direkt von Hand mit einem Registrierstreifen kontrolliert oder direkt in ein Datenerfassungs- oder ein Personalcomputersystem eingegeben.
Die Menge (in Gramm) der nach 60 Minuten aufgenommenen Flüssigkeit, geteilt durch das Gewicht der Probe (0,160 g) ist der AUL-Wert in Gramm-Fluid, das pro Gramm Probe (g/g) aufgenommen wurde. Die Rate, mit der das Fluid aufgenommen wird, kann ebenso gemessen werden. Zwei Prüfungen können durchgeführt werden, um die Genauigkeit der sofortigen endgültigen Ablesung sicherzustellen. Zuerst sollte die Höhe, um die sich der Kolben (64) hebt, multipliziert mit der Querschnittsfläche des Zylinders (60) nahezu gleich der aufgenommenen Fluid-Menge sein. Zweitens kann das AUL-Prüfgerät (54) vor und nach der Prüfung gewogen werden und der Gewichtsunterschied sollte nahezu gleich der aufgenommenen Fluid-Menge sein. An einer gegebenen Probe werden mindestens drei Prüfungen durchgeführt und gemittelt, um einen AUL-Wert zuzuweisen.
Prüfverfahren Saugfähigkeitsrate und Rücknässverhalten
Wie hierin verwendet, misst das Prüfverfahren für die Saugfähigkeitsrate und das Rücknässverhalten wenigstens die folgenden zwei Eigenschaften des saugfähigen Materials:

1. Saugfähigkeitsrate – die Zeitmenge (in Sekunden), die eine bekannte Menge von saugfähigem Material braucht, um Mehrfachangriffe von bekannten Mengen eines Fluids zu absorbieren;
2. Rücknässen – die Fluid-Menge (in Gramm), die von dem saugfähigen Material freigesetzt wird, wenn auf dem saugfähigen Material Löschpapier platziert wird und für eine vorgegebene Zeitdauer ein bekannter Druck auferlegt wird.

Die Prüfung nach diesem Verfahren bestand aus dem Verwenden einer Stoppuhr, um die Zeitmenge (in Sekunden) zu ermitteln, die für 20 ml saugfähiges Material erforderlich war, um Mehrfachangriffe (von 3 ml oder 6 ml) von Fluid zu absorbieren. Eine Harvard-Spritzenpumpe ist programmiert, um 6 ml eines Fluids auf 30 ml saugfähiges Material abzugeben, während zum Zeitpunkt der Abgabe gleichzeitig eine Stoppuhr in Gang gesetzt wird. Die Stoppuhr wird angehalten, wenn die 6 ml Fluid in das saugfähige Material absorbiert sind. Anschließend wird ein zweiter Angriff von 6 ml abgegeben und zeitlich bestimmt. Auf den zweiten Angriff folgt ein dritter Angriff, der aus 3 ml besteht, der ebenso zeitlich bestimmt wird. Daraus ergeben sich insgesamt 15 ml und drei zeitlich bestimmte Angriffe. Von der Absorption des dritten Angriffs an ist ungefähr 60 Minuten zu warten, bevor ein vorher gewogenes Löschpapier auf dem saugfähigen Material von 20 ml platziert wird und ein Druck von 3450 Pascal (0,5 psi) für 60 Sekunden ausgeübt wird. Nach den 60 Sekunden wird das Löschpapier erneut gewogen und das Fluid (in Gramm), das von dem Papier absorbiert wurde, wird als die Rücknässmenge berücksichtigt. Die Prüfung wird üblicherweise unter TAPPI-Standardbedingungen durchgeführt.
Ausrüstung und Material

• Harvard-Gerät, programmierbare Spritzenpumpe, Model Nr. 44, kommerziell von Harvard Apparatus, South Natick, MA 01760, USA zu beziehen
• Das Fluid ist in diesem Fall, nur beispielhaft und nicht einschränkend, eine künstliche Menses (Simulanz), die in dem US-Patent mit der Nr. 5.888.231, am 16. März 1999 an Achter u. a. erteilt, offen gelegt ist. Die in dem genannten US- Patent offen gelegte und beanspruchte Simulanz ist kommerziell von Cocalico Biologicals, Inc., 449 Stevens Rd., P. O. Box 265, Reamstown, PA 17567, USA zu beziehen.
• Einweg-Wägeschiffchen, die kommerziell von NCL of Wisconsin, Inc., Birnamwood, WI 54414, USA, Einzelteilnummer W-D 80055 zu beziehen sind.
• 60-cc-Einwegspritze, kommerziell von Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ 07417, USA zu beziehen, Tygon-Rohrleitung, Größe 16, mit 0,13 cm (0,51 Zoll) Innendurchmesser, Einzelteilnummer 6409-16, kommerziell von Cole-Parmer Instrument Company, Chicago, IL 60648, USA zu beziehen, und Schlauchanschlussstück mit 0,32 cm (1/8 Zoll) Außendurchmesser, Einzelteilnummer R-3603 und ebenso kommerziell von Cole-Parmer Instrument Company zu beziehen.
• 5,5 cm Löschpapier, kommerziell von VWR Scientific Products, 1145 Conwell Ave., Willard, OH 44890, USA unter der Katalognummer 28310-015 zu beziehen.
• Gewichte, gefertigt durch das Anfüllen eines 100-ml-Pyrex-Bechers mit jeder geeigneten Substanz auf 717,5 Gramm, um einen Druck von 3450 Pascal (0,5 psi) zu erhalten.
• Waage, ablesbar auf 0,001 g (Bemerkung: Die Standards sollten NIST nachweisbar sein und sollten in einem Abstand, der angemessen ist, um Genauigkeit sicherzustellen, amtlich beglaubigt werden.)
• Stoppuhr, ablesbar auf 0,1 Sekunden (Bemerkung: Die Stoppuhr sollte NIST nachweisbar sein.)
• Messzylinder, bis auf 20 ml ablesbar.
• Durchsichtige Acrylplatte (einer Größe, die ausreichend ist, um auf dem Einweg-Wägeschiffchen aus Kunststoff getragen zu werden), mit einem Bohrloch ungefähr in der Mitte davon, um die Tygon-Rohrleitung einzuführen.

Fertigung der Proben
Die Simulanz wird einer Kühleinheit entnommen und auf einer Drehvorrichtung angeordnet und anschließend für ungefähr 30 Minuten schonend rotiert, um die Inhalte durchzumischen und um die Simulanz auf Raumlufttemperatur zu bringen.
Der Messzylinder wird auf die Waage gestellt und das Eigengewicht wird bestimmt. In den Messzylinder werden 20 ml saugfähiges Material gegeben. Der Messzylinder wird von der Waage genommen. Der Boden des Zylinders wird 10 Mal leicht gegen die Oberseite des Labortischs oder eine gleichartig harte Oberfläche gestoßen, um Absetzen herbeizuführen. Es wird eine visuelle Prüfung vorgenommen, um sicherzustellen, dass in dem Messzylinder 20 ml saugfähiges Material vorhanden sind. Die 20 ml saugfähiges Material werden in ein Wägeschiffchen geschüttet und das saugfähige Material wird behutsam geebnet.
Die Harvard-Spritzenpumpe wird in den Programmmodus geschaltet. Die Infusionsrate wird auf 12 ml/min eingestellt, wobei das Zielvolumen auf 6 ml eingestellt ist. Der Durchmesser wird auf die richtige Spritzengröße eingestellt. Die Harvard-Spritzenpumpe wird mit ungefähr 60 ml Simulanz gefüllt.
Die Schritte des Prüfverfahrens sind die folgenden:

1. Ein Ende der Tygon-Rohrleitung wird in das Bohrloch in der Acrylplatte einge führt.
2. Die Acrylplatte wird über einem Wägeschiffchen, das 20 ml saugfähiges Material enthält, angeordnet. Die Tygon-Rohrleitung sollte ungefähr über der Mitte des saugfähigen Materials platziert sein.
3. Das Starten der Stoppuhr und der Beginn der Abgabe des ersten 6-ml-Angriffs der Simulanz erfolgen simultan.
4. Die Stoppuhr wird angehalten, wenn die Simulanz von dem saugfähigen Material absorbiert ist. Das Ablesen der Stoppuhr wird als „Angriff 1" in Sekunden aufgezeichnet. Für den Fall, dass die Simulanz nicht innerhalb von 5 Minuten von dem saugfähigen Material, das geprüft wird, absorbiert wird (d. h., dass sich die Simulanz auf dem absorbierenden Material befindet), wird die Prüfung beendet und 300+ Sekunden werden aufgezeichnet.
5. Das Starten der Stoppuhr und der Beginn der Abgabe des zweiten 6-ml-Angriffs der Simulanz erfolgen simultan.
6. Die Stoppuhr wird angehalten, wenn die Simulanz von dem saugfähigen Material absorbiert ist. Das Ablesen der Stoppuhr wird als „Angriff 2" in Sekunden aufgezeichnet. Für den Fall, dass die Simulanz nicht innerhalb von 5 Minuten von dem saugfähigen Material, das geprüft wird, absorbiert wird (d. h., dass sich die Simu lanz auf dem absorbierenden Material befindet), wird die Prüfung beendet und 300+ Sekunden werden aufgezeichnet.
7. Die Stoppuhr wird simultan mit dem Beginn der Abgabe der Simulanz gestartet. In diesem Fall wird jedoch die Harvard-Spritzenpumpe unterbrochen, nachdem 3 ml der Simulanz abgegeben wurden.
8. Die Stoppuhr wird angehalten, wenn die 3 ml Simulanz von dem saugfähigen Material absorbiert ist. Das Ablesen der Stoppuhr wird als „Angriff 3" in Sekunden aufgezeichnet. Wieder wird für den Fall, dass die Simulanz nicht von dem saugfähigen Material, das geprüft wird, absorbiert wird (d. h., dass sich die Simulanz auf dem absorbierenden Material befindet), die Prüfung beendet und 300+ Sekunden werden aufgezeichnet.
9. Nach der Absorption des dritten Angriffs 60 Sekunden warten.
10. Zwei Teile Löschpapier abwiegen und das Gewicht als „Löschpapier trocken" aufzeichnen.
11. Nachdem die in Schritt 9 bezeichneten 60 Sekunden verstrichen sind, das Löschpapier behutsam auf dem saugfähigen Material platzieren und anschließend das 0,5-psi-Gewicht vorsichtig auf dem Löschpapier anordnen und die Stoppuhr starten.
12. Nach 60 Sekunden das Gewicht abnehmen und das Löschpapier erneut wiegen.

Dieses Gewicht des Löschpapiers wird als „Löschpapier nass" aufgezeichnet.
Die oben dargestellten Schritte 3 bis einschließlich 12 werden wiederholt, bis die Simulanz nicht mehr durch das saugfähige Material absorbiert wird (d. h., die Simulanz befindet sich auf dem saugfähigen Material und wird innerhalb von 5 Minuten nicht absorbiert).
Die Ergebnisse des Rücknässteils des Prüfverfahrens werden in Gramm aufgezeichnet und wie folgt errechnet: (Löschpapier nass) – (Löschpapier trocken) = Rücknässe
Verfahren zum Bestimmen des Aufnahmevermögens
Wie hierin verwendet, misst das Verfahren zum Bestimmen der Aufnahmefähigkeit die Menge der Prüf-Fluids, die eine Materialprobe aufnimmt, nachdem eine Zentrifugalkraft angewendet wurde. Die Menge des aufgenommenen Fluids wird als Gramm pro Gramm Aufnahme berechnet. Die Prüfung wird üblicherweise unter TAPPI-Standardbedingungen durchgeführt. Wenn das Prüf-Fluid ein Komplex-Fluid ist, wie zum Beispiel Blut, Menses, künstliche Menses (Simulanz), lose Ausscheidungen, Nasenausscheidungen usw., wird das Aufnahmevermögen eines Materials mitunter als Komplex-Fluid-Aufnahmevermögen (CFRC) bezeichnet.
Generell wird die Prüfung nach diesem Verfahren wie folgt durchgeführt: Eine Materialprobe von 0,5 g wird in einem modifizierten Zylinder angeordnet, in dem das Material für 60 Minuten einem erwünschten Fluid ausgesetzt wird und anschließend in einer Zentrifuge platziert wird, um überschüssiges Fluid zu entfernen. Die Ergebnisse werden berechnet, um die Gramm von Fluid, die pro Gramm des Probenmaterials aufgenommen werden, zu erhalten.
Ausrüstung und Materialien

• Künstliches Menses-Fluid (Simulanz-Fluid), wie in dem US-Patent mit der Nr. 5.888.231, am 16. März 1999 an Achter u. a. erteilt, offen gelegt. Die in dem genannten US-Patent offen gelegte und beanspruchte Simulanz ist kommerziell von Cocalico Biologicals, Inc., 449 Stevens Rd., P. O. Box 265, Reamstown, PA 17567, USA zu beziehen.
• Sorvall-RT-600-Zentrifuge, kommerziell von Global Medical Instrumentation, Inc., 3874 Bridgewater Dr. St. Paul, MN 55123, USA zu beziehen.
• Vier 200-ml-Zentrifugenflaschen mit Schraubverschluss, kommerziell von International Equipment Co., 300 Second Ave., Needham Heights, MA 02494, USA zu beziehen.
• Waage, ablesbar auf 0,001 g (Bemerkung: Die Standards sollten NIST nachweisbar sein und in einem Abstand, der angemessen ist, um Genauigkeit sicherzustellen, amtlich beglaubigt werden.)
• Vier 50-ml-Pyrex-Becher
• Laborzeitschalter, regelbar bis 60 Minuten, ablesbar auf eine Sekunde, kommerziell von VWR Scientific Products, 1145 Conwell Ave., Willard, OH 44890, USA zu beziehen.
• Vier modifizierte Lexan-Zylinder, 9 cm hoch, 3,1 cm Innendurchmesser, 4,8 cm Außendurchmesser, mit einem auf dem Boden befestigten Sieb, 4,7 Löcher/cm² (30 Löcher/Quadratzoll).
• US-Standard-30- und US-Standard-50-Stahlsieb, 20,3 cm (8 Zoll) Durchmesser, 5,1 cm (2 Zoll) hoch, kommerziell von VWR Scientific Products, 1145 Conwell Ave., Willard, OH 44890, USA, jeweils unter den Katalognummern 57334-456 und 57334-464 zu beziehen.
• Edelstahlsieb, 4 Löcher pro 2,5 cm (pro 1 Zoll) oder ausreichend großen Raum, um der Simulanz das Ablaufen zu ermöglichen.

Fertigung der Proben
Die Materialproben werden unter Verwendung von US-Standard-30- und US-Standard-50-Drahtsieben gesiebt, um eine Probe von 300 Mikrometer bis 600 Mikrometer Größe zu fraktionieren. Die fraktionierte Materialprobe wird in einem abgedichteten, im Wesentlichen luftdichten Behälter zur Verwendung bei der Fertigung der Materialprobe oder der Materialproben gelagert. Der modifizierte Zylinder wird auf die Waage gesetzt und das Eigengewicht wird bestimmt. Anschließend werden 0,5 g (± 0,005 g) der fraktionierten Probe in einen der modifizierten Zylinder gegeben. Der die Materialprobe enthaltende modifizierte Zylinder wird gewogen und sein Gewicht wird als Zylindertrockengewicht aufgezeichnet. Weitere Materialproben werden in die drei verbleibenden modifizierten Zylinder gegeben und die oben beschriebenen Schritte werden wiederholt.
Anschließend wird die Simulanz einer Kühleinheit entnommen, auf einer Drehvorrichtung angeordnet und für 30 Minuten schonend rotiert, um die Inhalte durchzumischen und um die Simulanz auf Raumlufttemperatur zu bringen.
Die Schritte des Prüfverfahrens sind die folgenden:

1. Ungefähr 10 ml der Simulanz werden in einen 50-ml-Pyrex-Becher gegeben.
2. Ein modifizierter Zylinder, der die Materialprobe enthält, wird in dem 50-ml-Pyrex-Becher platziert.
3. Ungefähr 15 ml der Simulanz werden in den modifizierten Zylinder geschüttet. Dies stellt sicher, dass die Materialprobe für die Simulanz sowohl von oben als auch von unten zugänglich ist.
4. Die Schritte 1 bis einschließlich 3 werden sooft wiederholt, wie es für erwünschte zusätzliche Materialproben erforderlich ist.
5. Nachdem der Schritt 4 abgeschlossen ist, wird die Zeitschaltung auf 60 Minuten eingestellt und eingeschaltet.
6. Nachdem 60 Minuten abgelaufen sind, werden die modifizierten Zylinder den Pyrex-Bechern entnommen und für 60 Sekunden auf dem Edelstahlsieb platziert.
7. Nach 60 Sekunden werden die modifizierten Zylinder dem Edelstahlsieb entnommen und in den 200-ml-Zentrifugenflaschen platziert.
8. Die Zentrifugenflaschen werden für 3 Minuten bei 1200 U/min in der Zentrifuge angeordnet.
9. Nach 3 Minuten werden die modifizierten Zylinder den Zentrifugenflaschen entnommen und die die Materialproben enthaltenden modifizierten Zylinder werden gewogen. Dieses Gewicht wird als Zylindernassgewicht aufgezeichnet.
10. Das Aufnahmevermögen jeder Probe des saugfähigen Materials wird dann gemäß der folgenden Formel berechnet:

Wenn in einem der folgenden Beispiele dargestellt, sind die Aufnahmevermögen ein Mittelwert von zwei Proben (d. h., n = 2).
Verfahren zum Prüfen der Aufnahme unter Belastung
Die Prüfung der Aufnahme unter Belastung („ODI-Prüfung") ermöglicht das Messen verschiedener Eigenschaften von saugfähigen Materialien und Systemen, die solche saugfähige Materialien enthalten. Diese Eigenschaften umfassen die Saugfähigkeitsrate (d. h. die Fluid-Menge, die ein saugfähiges Material als eine Funktion der Zeit absorbieren kann) und das Aufnahmevermögen (d. h. die Höchstmenge, die ein saugfähiges Material absorbieren kann, bevor es gesättigt ist). Die ODI-Prüfung zeigt außerdem indirekt die Fähigkeit der superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung an, das in der Probe, die getestet wird, verteilte Fluid aufzusaugen oder zu blockieren. Die Prüfung wird üblicherweise unter TAPPI-Standardbedingungen durchgeführt.
Speziell misst die ODI-Prüfung die Fähigkeit eines saugfähigen Materials, das Fluid als eine Funktion der Zeit aufzusaugen. Eine Pumpe liefert das Fluid mit einer feststehenden Durchflussmenge (bei den Beispielen hierin 400 ml/h) zu dem saugfähigen Material. Sobald das saugfähige Material kein zusätzliches Fluid mehr aufnehmen kann, sammelt sich das Fluid auf dem saugfähigen Material und kommt schließlich mit einer zweiten Elektrode in Verbindung, wodurch ein Schaltkreis geschlossen wird, der ermöglicht, dass ein Signal zum Anhalten der Pumpe gesendet wird. Wenn das Fluid durch das saugfähige Material absorbiert wird, ist das Fluid nicht länger in Verbindung mit der zweiten Elektrode und der Schaltkreis wird geöffnet. Das Öffnen des Schaltkreises sendet ein Signal, das die Pumpe erneut in Gang setzt. Während der Zuführung des Fluids wird die Pumpe als Funktion der Saugfähigkeitsrate des saugfähigen Materials einige Male anhalten und neu starten. Wenn die Pumpe nicht anhält, bedeutet dies, dass das saugfähige Material in der Lage ist, das Fluid mit der Rate, in der es zugeführt wird, aufzunehmen. Gelegentlich ist das saugfähige Material in der Lage, das Fluid für die ersten zwei bis fünf Millimeter mit der Zuführungsrate aufzunehmen, anschließend verringert sich die Saugfähigkeitsrate. Die Menge des durch die Pumpe zugeführten Fluids wird für den Zweck der grafischen Darstellung einer Kurve, die die Saugfähigkeitsrate des saugfähigen Materials darstellt, von einem Personalcomputer aufgezeichnet.
Ausrüstung und Materialien

• Harvard-Gerät, programmierbare Spritzenpumpe, Model-Nr. 44, kommerziell von Harvard Apparatus, South Natick, MA 01760, USA zu beziehen.
• Mindestsystemanforderungen an einen Personalcomputer ("PC"): mit INTEL^® kompatibler 486/33-Computer mit einem 8-MB-RAM und einem freien seriellen Übertragungsanschluss.
• WINDOWS^®-95-Software von Microsoft Corp., Redmond, WA, USA.
• Harvard-Gerät Symphonie, Pumpenmanagersoftware, Version 1,0, kommerziell von Harvard Apparatus, South Natick, MA 01760, USA zu beziehen.
• Serielles Kabel, kommerziell von Harvard Apparatus, South Natick, MA 01760, USA zu beziehen, zum Verbinden des Anschlusses Nummer 1 (RJ11-Pin) der Havard-Gerät-programmierbaren Spritzenpumpe mit dem seriellen PC-Anschluss (PC DB9-Pin).
• Flüssigkeitsstandregelungs-Relaisschalter, Model-Nr. LNC-NS132-120, beziehbar von AMETEK NCC – National Controls Corp., 1725 Western Dr., West Chicago, IL 60185, USA.
• Unverarbeitetes Schweineblut (Blut), kommerziell beziehbar von Cocalico Biologicals, Inc., 449 Stevens Rd., P. O. Box 265, Reamstown, PA 17567, USA.
• Schweineplasma (Plasma) kommerziell beziehbar von Cocalico Biologicals, Inc., 449 Stevens Rd., P. O. Box 265, Reamstown, PA 17567, USA.
• Künstliches Menses-Fluid (Simulanz), wie in dem US-Patent mit der Nr. 5.888.231, am 16. März 1999 an Achter u. a. erteilt, offen gelegt. Die in dem genannten US-Patent offen gelegte und beanspruchte Simulanz ist kommerziell von Cocalico Biologicals, Inc., 449 Stevens Rd., P. O. Box 265, Reamstown, PA 17567, USA zu beziehen.
• Blutbank-Saline (Saline) mit einem pH-Wert von 7,2, Katalognummer 8504, kommerziell von New England Reagent Laboratory, 14 Almeida Ave., East Providence, RI 02914, USA zu beziehen.
• Kreisförmige Petrischale mit 5,8 cm Außendurchmesser.
• 60-cc-Einwegspritze, kommerziell von Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ 07417, USA zu beziehen.
• Tygon-Rohrleitung, Größe 16, mit Schlauchanschlussstück 0,13 cm (0,51 Zoll) Innendurchmesser, Einzelteilnummer 6409-16, kommerziell von Cole-Parmer Instrument Company, Chicago, IL 60648, USA zu beziehen.
• Durchsichtige runde Acrylplatte (5,6 cm Durchmesser), die in die Petrischale passt, mit einem durchgehenden Bohrloch, das ungefähr in der Mitte der Platte angeordnet ist, zum Einführen der Tygon-Rohrleitung, und einem zweiten durchgehenden Bohrloch zum Einführen einer Elektrode. Das Gewicht der Acrylplatte ist ungefähr 24,9 g.
• Zwei Teile 0,4-mm-Platindraht (1/64 Zoll), die als Elektroden dienen.

In der 18 ist eine Vorrichtung (10) dargestellt, die zum Durchführen der ODI-Prüfung geeignet ist. Während der ODI-Prüfung bleibt eine erste Elektrode (12) in Verbindung mit dem Fluid, das durch die Probe des saugfähigen Materials (14) absorbiert wird. Eine zweite Elektrode (16) ist in Verbindung mit dem Fluid, sooft eine Ansammlung von Fluid, wie zum Beispiel eine Lache, auf der oberen Fläche (18) der Probe des saugfähigen Materials ausgebildet ist. Sobald ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Elektrode zirkuliert (d. h., wenn sich das Fluid auf der Probe gesammelt hat), öffnet der Relaisschalter (20) und sendet ein von 0 V auf 5 V ansteigendes Signal an den TTL-Anschluss (22) auf der Rückseite der programmierbaren Spritzenpumpe (24) („Pumpe"). Das Öffnen des Relaisschalters (20) verursacht das Beenden des Fluid-Stroms zu der Probe des saugfähigen Materials. Wenn die erste und die zweite Elektrode (12 und 16) getrennt werden (d. h., wenn sich kein Fluid auf der Probe sammelt), schließt der Relaisschalter (20) und ein von 5 V auf 0 V abfallendes Signal wird an den TTL-Anschluss (22) gesendet. Das Schließen des Relaisschalters (20) verursacht das Strömen von Fluid zu der Probe des absorbierenden Materials (14). Der Zweck des Relaisschalters (20) ist, ein sauberes quadratisch ansteigendes oder abfallendes Signal bereitzustellen, das die Fluid-Zuführungsbetätigung der Pumpe (24) auslöst.
Weiterhin Bezug nehmend auf die 18, wird ein gemessenes Gewicht oder eine Menge einer Probe saugfähigen Materials (14) in die Petrischale (26) gegeben. Die Probe des saugfähigen Materials, die geprüft wird, wird gleichmäßig auf der Petrischale (26) verteilt. Die erste Elektrode (18) wird auf der oberen Fläche (18) des saugfähigen Materials (14) unter der Acrylplatte (28) angeordnet. Die zweite Elektrode (16) wird ungefähr 2 mm über der oberen Fläche (18) der Probe des saugfähigen Materials (14) angeordnet. Die Tygon-Rohrleitung (32) sollte mit der oberen Fläche (18) der Probe des saugfähigen Materials in Berührung sein. Generell greift das Fluid mit einer Rate von 400 ml/h auf der Mitte der oberen Fläche (18) der Probe des saugfähigen Materials (14) an. Die Rate kann jedoch durch die Bedienperson gewählt werden. Sobald die Pumpe (24) gestartet wird, zeichnet der PC (nicht gezeigt) die Sequenz der Ereignisse auf. Wenn auf der oberen Fläche (18) der Probe des saugfähigen Materials (14) durch die erste und die zweite Elektrode (16 und 19) eine Fluid-Ansammlung detektiert wird, stellt die Pumpe (24) das Zuführen von Fluid ein. Sobald die Ansammlung von Fluid abgebaut wurde (d. h. absorbiert wurde), nimmt die Pumpe (24) das Zuführen von Fluid wieder auf. Die Zeit und die Menge werden für jede Sekunde, in der die Pumpe (24) Fluid zuführt, aufgezeichnet. Infolgedessen geben die Abstände zwischen den Punkten jeder sich daraus ergebenden Kurve einen Hinweis auf die Zeitmenge, die für das Fluid erforderlich ist, um durch die Probe des saugfähigen Materials (14) absorbiert zu werden. Die Prüfung wird beendet, wenn die Probe des saugfähigen Materials (14) mit Fluid gesättigt ist. Die Sät tigung gilt als eingetreten, wenn die Pumpe (24) für eine Zeitperiode von mehr als 10 Minuten angehalten wurde oder, wenn das Fluid in den Hohlraumbereich (30) zwischen der Petrischale (26) und der Acrylplatte (28) strömt.
Verfahren zum Prüfen der Gelbettdurchlässigkeit
In den 20 und 21 wird eine zur Prüfung der Gelbettdurchlässigkeit (GBP) geeignete Kolben/Zylinder-Vorrichtung gezeigt. Bezug nehmend auf die 20, besteht eine Vorrichtung (120) aus einem Zylinder (122) und einem Kolben (generell als 124 angezeigt). Wie in der 20 gezeigt, besteht der Kolben 24 aus einem zylindrischen LEXAN^®-Schaft (126) mit einem konzentrischen zylindrischen Loch (128), das in die Längsachse des Schaftes nach unten gebohrt ist. Beide Enden des Schaftes (126) sind bearbeitet, um ein erstes und ein zweites Ende (130 und 132) bereitzustellen. Ein Gewicht (134) liegt auf dem ersten Ende (130) auf und weist ein durch die Mitte davon gebohrtes zylindrisches Loch (136) auf. Auf das zweite Ende (132) ist ein ringförmiger Kolbenkopf (140) aufgesetzt. Der Kolbenkopf (140) ist so bemaßt, um sich vertikal in dem Zylinder (122) zu bewegen. Wie in der 21 gezeigt, ist der Kolbenkopf (140) mit inneren und äußeren konzentrischen Ringen versehen, die sieben und vierzehn jeweils ungefähr 0,374 Zoll (0,95 cm) große zylindrische Löcher (wie generell durch die Pfeile 142 und 144 angezeigt) enthalten. Die Löcher in jedem dieser konzentrischen Ringe sind von der Oberseite bis zu dem Boden des Kolbenkopfes (140) gebohrt. Der Kolbenkopf (140) weist außerdem ein in der Mitte davon gebohrtes zylindrisches Loch (146) auf, um das zweite Ende 132 des Schaftes (126) aufzunehmen.
An dem unteren Ende des Zylinders (122) ist ein Edelstahlgewebesieb Nr. 400 (148) befestigt, das vor dem Befestigen zweiachsig straft gespannt wird. Eine Probe des saugfähigen Materials (152) wird auf dem Sieb (148) gehalten.
Der Zylinder (122) wird aus einem transparenten LEXAN^®-Stab oder einem Äquivalent gebohrt und hat einen Innendurchmesser von 6,00 cm (Fläche = 28,72 cm²), eine Wanddicke von ungefähr 0,5 cm und eine Höhe von ungefähr 5,0 cm. Der Kolbenkopf (140) wird aus einem LEXAN^®-Stab gefräst. Er hat eine Höhe von ungefähr 0,625 Zoll (1,59 cm) und einen Durchmesser, der so bemaßt ist, dass er mit geringstem Spiel in den Zylinder (122) passt, jedoch noch immer frei gleitet. Ein Bohrloch (146) in der Mitte des Zylinderkopfes (140) hat eine Gewindeöffnung von 0,625 Zoll (1,59 cm), mit 7,1Threads/cm (18 Threads/Zoll), für das zweite Ende (132) des Schaftes (126).
Der Schaft (126) ist aus einem LEXAN^®-Stab gefräst und hat einen Außendurchmesser von 0,875 Zoll (2,22cm) und einen Innendurchmesser von 0,250 Zoll (0,64 cm). Das zweite Ende (132) ist ungefähr 0,5 Zoll (1,27 cm) lang und ist mit einem in das Bohrloch (146) in dem Kolbenkopf (140) passenden Gewinde versehen. Das erste Ende (130) ist ungefähr 1 Zoll (2,54 cm) lang, hat einen Durchmesser von 0,623 Zoll (1,58 cm), und bildet eine ringförmige Schulter, um das Edelstahlgewicht (134) zu tragen. Das ringförmige Edelstahlgewicht (134) hat einen Innendurchmesser von 0,625 Zoll (1,59 cm), so dass es auf das erste Ende (130) des Schaftes (126) gleitet und auf der ringförmigen Schulter, die darin ausgebildet ist, aufliegt. Das kombinierte Gewicht des Kolbens (124) und des Gewichts (134) ist ungefähr gleich 596 g, was einem Druck von 0,30 psi (20,685 Dyn/cm²) für einen Bereich von 28,27 cm² entspricht.
Wenn durch die Kolben/Zylindervorrichtung Fluide strömen, liegt der Zylinder (122) generell auf einem steifen 16-Maschen-Edelstahlstützdrahtgewebe (nicht gezeigt) oder gleichartigem auf.
Der Kolben und das Gewicht werden in einen leeren Zylinder gegeben, um eine Messung von der Unterseite des Gewichtes bis zu der Oberseite des Zylinders zu erhalten. Diese Messung wird unter Verwendung einer bis auf 0,01 mm ablesbaren Lehre vorgenommen. Diese Messung wird später verwendet, um die Höhe des Betts der Probe des saugfähigen Materials (152) zu berechnen. Es ist wichtig jeden Zylinder leer zu messen und die Übersicht zu behalten, welcher Kolben und welches Gewicht verwendet wurde. Derselbe Kolben und dasselbe Gewicht sollten verwendet werden, wenn die Probe des saugfähige Materials gequollen ist.
Die adsorbierende Schicht, die für die GBP-Messungen verwendet wird, wird durch das Quellen von ungefähr 0,9 g einer Probe des saugfähigen Materials in der GBP-Zylindervorrichtung (vor dem Quellen sollte trocknes saugfähiges Material gleichmäßig über das Sieb des Zylinders ausgebreitet werden) mit einem Fluid, typischerweise 0,9% (w/v) wässriges Natriumchlorid, für eine Zeitdauer von ungefähr 15 Minuten gebildet. Die Probe des saugfähigen Materials wird einem Bestand des saugfähigen Materials der durch US-Standard-30-Maschen vorgesiebt und auf US-Standard-50-Maschen zurück gehalten wurde, entnommen. Infolgedessen weist das saugfähige Material eine Partikelgröße zwischen 300 Mikrometer und 600 Mikrometer auf. Die Partikel können von Hand vorgesiebt sein oder beispielsweise durch einen mechanischen Ro-Tap-Siebschüttler, der kommerziell von W.S.Tyler, Inc, Mentor, USA zu beziehen ist.
Nach dem Ende der 15-Minuten-Zeitperiode wird der Zylinder aus der Flüssigkeit genommen und die Kolben/Gewichtanordnung wird auf der Probe des saugfähigen Materials platziert. Die Dicke der gequollenen Probe des saugfähigen Materials wird durch das Messen mit einer Messschraube vom Boden des Gewichtes bis zu der Oberseite des Zylinders bestimmt. Der beim Durchführen dieser Messung mit dem leeren Zylinder erhaltene Wert wird von dem Wert, der nach dem Quellen der Probe des saugfähigen Materials erhalten wurde, subtrahiert. Der sich daraus ergebende Wert ist die Höhe H des Betts der gequollenen Probe des saugfähigen Materials.
Die GPB-Messung wird durch das Zusetzen des Fluids in den Zylinder (122), bis das Fluid eine Höhe von 4,0 cm über dem Boden der Probe des saugfähigen Materials (152) erreicht, eingeleitet. Die Menge des Fluids, die durch die Probe des saugfähigen Materials (152) im Vergleich mit der Zeit hindurchgeht, wird gravimetrisch gemessen. In den ersten beiden Minuten der Prüfung werden jede Sekunde Datenpunkte gesammelt und in der verbleibenden Zeit jede zwei Sekunden. Wenn die Daten als die Menge des Fluids, die durch das Bett der Probe des saugfähigen Materials im Vergleich mit der Zeit hindurchgegangen ist, grafisch dargestellt werden, wird für einen Fachmann in dieser Technik offensichtlich, wann eine stabile Durchflussmenge erreicht wurde. Nur die Daten, die erfasst wurden, sobald die Durchflussmenge stabil wurde, werden bei der Berechnung der Durchflussmenge verwendet. Die Durchflussmenge Q durch die Probe des saugfähigen Materials (152) wird in Einheiten von g/s durch lineare Einfachregression des Fluids (in Gramm), das im Vergleich mit der Zeit (in Sekunden) durch die Probe des saugfähigen Materials geht, bestimmt.
Die Durchlässigkeit in cm² wird durch die folgende Gleichung erhalten: K = [Q·(H·Mu)]/[A·Rho·P]
Wobei K = Gelbettdurchlässigkeit (cm²), Q = Durchflussmenge (g/sec), H = Höhe des Betts der Probe des saugfähigen Materials (cm), Mu = Fluidviskosität (Poise), A = Querschnittfläche des Flüssigkeitsstroms (cm²), Rho = Flüssigkeitsdichte (g/cm³) und P = hydrostatischer Druck (Dyn/cm²) – normalerweise 3,923 Dyn/cm²).
Beispiele
Die folgenden Beispiele beschreiben verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Für die Fachleute dieser Technik sind durch die Berücksichtigung der Beschreibung oder durch die hierin offen gelegte Ausführung der Erfindung weitere Ausführungsbeispiele innerhalb des Schutzanspruches der Ansprüche denkbar. Es ist vorgesehen, dass die Beschreibung zusammen mit den Beispielen lediglich als beispielhaft angesehen wird, wobei der Schutzanspruch und der Sinn der Erfindung durch die Ansprüche, die den Beispielen folgen, gekennzeichnet werden.
Beispiel 1
Das in diesem Beispiel verwendete superabsorbierende Material war Favor SXM 880, ein superabsorbierendes Polyacrylatmaterial, das kommerziell von Stockhausen, Inc., Greensboro, NC, USA zu beziehen ist. Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels war Avicel 101, ein mikrokristallines Cellulosepulver, das kommerziell von FMC Corporation, Philadelphia, PA, USA zu beziehen ist. Der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff dieses Beispiels, Favor SXM 880, beschichtet mit Avicel 101, wurde von The Coating Place, Verona, W1, USA unter Verwendung eines hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels gefertigt. Das verwendete Bindemittel war destilliertes Wasser. Das superabsorbierende Material, das Beschichtungsmaterial und das Bindemittel wurden in gleichen Gewichtsteilen zugesetzt. Der Arbeitsvorgang zum Zusetzen von 1 Teil Avicel 101 wurde durch eine Fließbett-Beschichtungsvorrichtung bereitgestellt. Während das Avicel 101 verflüssigt wurde, wurde 1 Teil Wasser zugesetzt. Nachdem 1 Teil destilliertes Wasser zugesetzt war, wurde 1 Teil Favor SXM 880 zugesetzt. Während die Temperatur erhöht wurde, wurde das Verflüssigen fortgesetzt. Wenn die Austrittstemperatur ungefähr gleich 88 °C war, wurde der Ablauf als abgeschlossen betrachtet und der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wurde abgepackt. Der gemäß diesem Beispiel gefertigte superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wurde später gesiebt, um Partikel kleiner als 50 Maschen (Tyler- Äquivalent) zu entfernen. Die chemische Analyse des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs zeigte an, dass er ein Gewichtsverhältnis von superabsorbierendem Material zu Beschichtungsmaterial von ungefähr 69:31 hatte.
Eine Probe des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs (Probe A) dieses Beispiels wurde mit unbeschichtetem (d. h. superabsorbierendes Material, das nicht mit dem Beschichtungsmaterial der vorliegenden Erfindung beschichtet ist) oder Standard-Favor-SXM-880 (Probe B), in Bezug auf die Saugfähigkeitsrate und das-Rücknässverhalten verglichen. Die Ergebnisse dieses Vergleichs werden in der Tabelle 1, die folgt, gezeigt. Tabelle 1
Der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff der Probe A erhöht gegenüber dem superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff der Probe B die Saugfähigkeitsrate an jedem Messpunkt und erhöht die Menge der Simulanz, die absorbiert werden konnte, bevor die Gelblockierung eintritt, wesentlich. Außerdem erhöht das Beschichtungsmaterial die Wirksamkeit und die Ausnutzung des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs bei der Behandlung eines Komplex-Fluids. Der Ausdruck „Gelblockierung" bezieht sich auf die Situation, in der in einem fasrigen saugfähigen Kern eines saugfähigen Einwegartikels Blockierung in den zwischen den Partikeln gelegenen Zwischenräumen oder zwischen den Partikeln und den Fasern gelegenen Zwischenräumen eintritt, wodurch das Fliessen des Fluids durch die interstitiellen Räume verhindert wird.
Die berechnete CFRC für die Probe A war wenigstens ungefähr 18,4 g/g, während die berechnete CFRC für die Probe B ungefähr 15,9 g/g war.
Beispiel 2
Dieses Beispiel stellt dar, dass die vorliegende Erfindung nicht auf ein einzelnes superabsorbierendes Material oder ein einzelnes Verfahren begrenzt ist. Das in diesem Beispiel verwendete superabsorbierende Material war DRYTECH^® 2035, ein superabsorbierendes Material, das kommerziell von Dow Chemical Company, Midland, MI, USA zu beziehen ist. Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels war Avicel 101, ein mikrokristallines Cellulosepulver, das kommerziell von FMC Corporation, Philadelphia, PA, USA zu beziehen ist. Der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff dieses Beispiels, DRYTECH^® 2035, beschichtet mit Avicel 101, wurde von The Coating Place, Verona, W1, USA unter Verwendung eines hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels gefertigt. Das verwendete Bindemittel war destilliertes Wasser. Das superabsorbierende Material, das Beschichtungsmaterial und das Bindemittel wurden in Gewichtsteilen in einem Verhältnis von ungefähr 1:1:2 zugesetzt. Der Arbeitsvorgang zum Zusetzen von 1 Teil Avicel 101 wurde durch eine Fließbett-Beschichtungsvorrichtung bereitgestellt. Während das Avicel 101 verflüssigt wurde, wurde 1 Teil DRYTECH^®2035 zugesetzt. Nachdem DRYTECH^® 2035 zugesetzt war, wurden 2 Teile destilliertes Wasser zugesetzt. Während die Temperatur erhöht wurde, wurde das Verflüssigen fortgesetzt. Wenn die Austrittstemperatur ungefähr gleich 88 °C war, wurde der Ablauf als abgeschlossen betrachtet und der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wurde abgepackt. Ein Ablauf erzeugte ungefähr 400 g des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs.
Eine Probe des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs (Probe C) dieses Beispiels wurde mit unbeschichtetem DRYTECH^®2035 (Sample D) in Bezug auf die Saugfähigkeitsrate und das Rücknässen verglichen. Die Probe C wurde wie gefertigt, ohne Sieben, geprüft. Die Ergebnisse dieses Vergleichs werden in der Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
Wie in Beispiel 1 hat der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff der Probe C in diesem Beispiel gegenüber dem unbeschichteten Material der Probe D eine erhöhte Saugfähigkeit. Außerdem hatte die Probe C im Vergleich zur Probe D eine signifikante Verringerung der Gelblockierung. Außerdem erhöht das Beschichtungsmaterial die Wirksamkeit und die Ausnutzung des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs bei der Behandlung eines Komplex-Fluids.
Die berechnete CFRC für die Probe C war wenigstens ungefähr 13,1 g/g, während die berechnete CFRC für die Probe B ungefähr 19,1 g/g war.
Beispiel 3
Dieses Beispiel stellt dar, dass die Erfindung nicht auf die Auswahl eines einzelnen Cellulosepulvers oder eines einzelnen Verfahrens begrenzt ist. Das in diesem Beispiel verwendete superabsorbierende Material war Favor SXM 880, ein superabsorbierendes Polyacrylatmaterial, das kommerziell von Stockhausen, Inc., Greensboro, NC, USA zu beziehen ist. Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels war Sanacel 150, ein Cellulosepulver, das kommerziell von Cellulose Filter Factory, Chesterton, MD, USA zu beziehen ist. Der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff dieses Beispiels, Favor SXM 880, beschichtet mit Sanacel 150, wurde von The Coating Place, Verona, W1, USA unter Verwendung eines hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels gefertigt. Das verwendete Bindemittel war destilliertes Wasser. Das superabsorbierende Material, das Beschichtungsmaterial und das Bindemittel wurden in Gewichtsteilen von 2:1:1 zugesetzt. Der Arbeitsvorgang zum Zusetzen von 1 Teil Sanacel 150 wurde durch eine Fließbett-Beschichtungsvorrichtung bereitgestellt. Während 1 Teil Sanacel 150 verflüssigt wurde, wurde 1 Teil destilliertes Wasser zugesetzt. Nachdem 1 Teil destilliertes Wasser zugesetzt war, wurden 2 Teile Favor SXM 880 zugesetzt. Während die Temperatur erhöht wurde, wurde das Verflüssigen fortgesetzt. Wenn die Austrittstemperatur ungefähr gleich 88 °C war, wurde der Ablauf als abgeschlossen betrachtet und der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wurde abgepackt. Ein Ablauf erzeugte ungefähr 1850 g des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs.
Die chemische Analyse des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs zeigte an, dass er ein Gewichtsverhältnis von superabsorbierendem Material zu Beschichtungsmaterial von ungefähr 69:31 hatte.
Eine Probe des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs (Probe E) dieses Beispiels wurde mit unbeschichtetem Favor SXM 880 (Sample B) in Bezug auf die Saugfähigkeitsrate und das Rücknässen verglichen. Die Ergebnisse dieses Vergleichs werden in der Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
Die für die Probe E berechnete Aufnahmefähigkeit war wenigstens ungefähr 19,6 g/g.
Beispiel 4
Das Beispiel stellt dar, dass die Beschichtungsmaterialien nicht auf Cellulosematerialien begrenzt sind. Das in diesem Beispiel verwendete superabsorbierende Material war Favor SXM 880, ein superabsorbierendes Polyacrylatmaterial, das kommerziell von Stockhausen, Inc., Greensboro, NC, USA zu beziehen ist. Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels war Vermiculit, ein Bodenverbesserungsmittel, das kommerziell von Scotts Company, Marysville, OH, USA zu beziehen ist. Der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff dieses Beispiels, Favor SXM 880, beschichtet mit Vermiculit, wurde von The Coating Place, Verona, W1, USA unter Verwendung eines hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels gefertigt. Das verwendete Bindemittel war destilliertes Wasser. Das superabsorbierende Material, das Beschichtungsmaterial und das Bindemittel wurden in gleichen Gewichtsteilen zugesetzt. Der Arbeitsvorgang zum Zusetzen von 1 Teil Vermiculit wurde durch eine Fließbett-Beschichtungsvorrichtung bereitgestellt. Während 1 Teil Vermiculit verflüssigt wurde, wurde 1 Teil destilliertes Wasser zugesetzt. Nachdem 1 Teil destilliertes Wasser zugesetzt war, wurden 1 Teil Favor SXM 880 zugesetzt. Während die Temperatur erhöht wurde, wurde das Verflüssigen fortgesetzt. Wenn die Austrittstemperatur ungefähr gleich 88 °C war, wurde der Ablauf als abgeschlossen betrachtet und der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wurde abgepackt. Ein Ablauf erzeugte ungefähr 344 g des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs.
Die chemische Analyse des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs zeigte an, dass er ein Gewichtsverhältnis von superabsorbierendem Material zu Beschichtungsmaterial von ungefähr 69:31 hatte.
Eine Probe des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs (Probe F) dieses Beispiels wurde mit unbeschichtetem Favor SXM 880 (Sample B) in Bezug auf die Saugfähigkeitsrate und das Rücknässen verglichen. Die Ergebnisse dieses Vergleichs werden in der Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
Die für die Probe F berechnete CFRC war wenigstens ungefähr 14,9 g/g.
Beispiel 5
Dieses Beispiel stellt dar, dass das Bindemittel mehr als ein Material enthalten kann. Das in diesem Beispiel verwendete superabsorbierende Material war DRYTECH^® 2035, ein superabsorbierendes Material, das kommerziell von Dow Chemical Company, Midland, MI, USA zu beziehen ist. Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels war Avicel 101, ein mikrokristallines Cellulosepulver, das kommerziell von FMC Corporation, Philadelphia, PA, USA zu beziehen ist. Das Bindemittel enthielt fettfreie Trockenmilch, der Marke CARNATION^®, kommerziell von der Nestle Corporation, zu beziehen. Der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff dieses Beispiels, DRYTECH^® 2035, beschichtet mit Avicel 101, wurde von The Coating Place, Verona, W1, USA unter Verwendung eines hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels gefertigt. Das verwendete Bindemittel war eine wässrige Lösung einer fettfreien Trockenmilch mit einem Gewichtsverhältnis von destilliertem Wasser zu Trockenmilch von ungefähr 4:1. Das superabsorbierende Material, das Beschichtungsmaterial und das Bindemittel wurden in Gewichtsteilen in einem Verhältnis von ungefähr 1:1:2 zugesetzt. Der Arbeitsvorgang zum Zusetzen von 1 Teil Avicel 101 wurde durch eine Fließbett-Beschichtungsvorrichtung bereitgestellt. Während das Avicel 101 verflüssigt wurde, wurde 1 Teil DRYTECH^® 2035 zugesetzt. Nachdem DRYTECH^® 2035 zugesetzt war, wurden 2 Teile Bindemittel zugesetzt. Während die Temperatur erhöht wurde, wurde das Verflüssigen fortgesetzt. Wenn die Austrittstemperatur ungefähr gleich 88 °C war, wurde der Ablauf als abgeschlossen betrachtet und der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wurde abgepackt. Ein Ablauf erzeugte ungefähr 484 g des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs.
Eine Probe des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs (Probe G) dieses Beispiels wurde mit einem DRYTECH^®2035, wesentlich mit Avicel 101 bedeckt, enthaltenden superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff (Sample C) in Bezug auf die Saugfähigkeitsrate und das Rücknässen verglichen. Die Probe G wurde wie gefertigt, ohne Sieben, geprüft. Die Ergebnisse dieses Vergleichs werden in der Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5
Dieses Beispiel stellt des Weiteren dar, das das Vorhandensein der fettfreien Trockenmilch die Saugfähigkeitsrate verbessert und die Wirksamkeit und Ausnutzung (reduziert beispielsweise Gelblockierung) der Probe G im Vergleich zu der Probe C, die lediglich destilliertes Wasser als Bindemittel verwendet, erhöht.
Beispiel 6
Das Beispiel stellt dar, dass wässrige Lösungen des Bindemittels mit anderen Beschichtungsmaterialien anstelle von Cellulose verwendet werden können. Das in diesem Beispiel verwendete superabsorbierende Material war DRYTECH^® 2035, ein superabsorbierendes Material das kommerziell von Dow Chemical Company, Midland, MI, USA zu beziehen ist. Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels war Zeofree 5175B, eine granulierte, gefällte Kieselerde, die kommerziell von J. M. Huber, Havre de Grace, MD, USA zu beziehen ist. Das Bindemittel enthielt fettfreie Trockenmilch, der Marke CARNATION^®, kommerziell von der Nestle Corporation, zu beziehen. Der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff dieses Beispiels, DRYTECH^®2035, beschichtet mit Avicel 101, wurde von The Coating Place, Verona, W1, USA unter Verwendung eines hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels gefertigt. Das verwendete Bindemittel war eine wässrige Lösung einer fettfreien Trockenmilch mit einem Gewichtsverhältnis von destilliertem Wasser zu Trockenmilch von ungefähr 4:1. Das superabsor bierende Material, das Beschichtungsmaterial und das Bindemittel wurden in Gewichtsteilen in einem Verhältnis von ungefähr 1:1:2 zugesetzt. Der Arbeitsvorgang zum Zusetzen von 200 g Zeofree 5175B und 280 g DRYTECH^® 2035 wurde durch eine Fließbett-Beschichtungsvorrichtung bereitgestellt. Während Zeofree 5175B und DRYTECH^® 2035 verflüssigt wurden, wurde das Bindemittel zugesetzt. Während die Temperatur erhöht wurde, wurde das Verflüssigen fortgesetzt. Wenn die Austrittstemperatur ungefähr gleich 88 °C war, wurde der Ablauf als abgeschlossen betrachtet und der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wurde abgepackt. Ein Ablauf erzeugte ungefähr 528 g des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs.
Eine Probe des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs (Probe H) dieses Beispiels wurde mit Sample G in Bezug auf die Saugfähigkeitsrate und das Rücknässen verglichen. Die Probe H wurde wie gefertigt, ohne Sieben, geprüft. Die Ergebnisse dieses Vergleichs werden in der Tabelle 6 gezeigt. Tabelle 6
Dieses Beispiel stellt weiterhin dar, das das Vorhandensein der fettfreien Trockenmilch in Kombination mit Zeofree 5175B die Saugfähigkeitsrate verbessert und die Wirksamkeit und Ausnutzung (reduziert beispielsweise die Gelblockierung) der Probe H bei der Behandlung eines Komplex-Fluids wenigstens gegenüber den Proben G, D und C erhöht.
Die für die Probe F berechnete CFRC war wenigstens ungefähr 12,2 g/g.
Beispiel 7
Dieses Beispiel stellt den Effekt, der durch das Auswählen von sowohl wasserlöslichen als auch wasserunlöslichen Beschichtungsmaterialien erzielt werden kann, weitergehend dar. Das in diesem Beispiel verwendete superabsorbierende Material war DRYTECH^® 2035, ein superabsorbierendes Material das kommerziell von Dow Chemical Company, Midland, MI, USA zu beziehen ist. Die Beschichtungsmaterialien dieses Beispiels waren Zeofree 5175B, eine granulierte, gefällte Kieselerde, die kommerziell von J. M. Huber, Havre de Grace, MD, USA zu beziehen ist, und TWEEN^® 20, ein ethoxiliertes Polysorbat, das kommerziell von ICI Surfactants, Wilmington, DE, USA zu beziehen ist. Das Bindemittel war destilliertes Wasser. Das Das TWEEN^® 20 wurde in destilliertem Wasser gelöst, um eine Lösung von 20 Gewichtsprozent zu ergeben. Der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff dieses Beispiels, DRYTECH^® 2035, beschichtet mit TWEEN^® 20 und Zeofree 5175B, wurde von The Coating Place, Verona, W1, USA unter Verwendung eines hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels gefertigt. Der Arbeitsvorgang zum Zusetzen von 126 g Zeofree 5175B und 200 g DRYTECH^® 2035 wurde durch eine Fließbett-Beschichtungsvorrichtung bereitgestellt. Während Zeofree 5175B und DRYTECH^® 2035 verflüssigt wurden, wurden ungefähr 326 g der 20--Lösung TWEEN^® 20 zugesetzt. Während die Temperatur erhöht wurde, wurde das Verflüssigen fortgesetzt. Wenn die Austrittstemperatur ungefähr gleich 88 °C war, wurde der Ablauf als abgeschlossen betrachtet und der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wurde abgepackt. Ein Ablauf erzeugte ungefähr 392 g des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs.
Eine Probe des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs (Probe I) dieses Beispiels wurde mit Sample H in Bezug auf die Saugfähigkeitsrate und das Rücknässen verglichen. Die Probe I wurde wie gefertigt, ohne Sieben, geprüft. Die Ergebnisse dieses Vergleichs werden in der Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7
Beispiel 8
Dieses Beispiel stellt die Ergebnisse unter Verwendung des ODI-Prüfungsverfahrens dar. Die ODI-Prüfung wurde unter Verwendung der folgenden Fluids durchgeführt: Saline, Plasma, Blut und Simulanz. Für alle Prüfungen waren fünf Gramm der Probe des superabsorbierenden Materials vorhanden. Das in diesem Beispiel verwendete superabsorbierende Material war Favor SXM 880, ein superabsorbierendes Polyacrylatmaterial, das kommerziell von Stockhausen, Inc., Greensboro, NC, USA zu beziehen ist. Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels war Avicel 101, ein mikrokristallines Cellulosepulver, das kommerziell von FMC Corporation, Philadelphia, PA, USA zu beziehen ist. Der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff dieses Beispiels, Favor SXM 880, beschichtet mit Avicel 101, wurde von The Coating Place, Verona, W1, USA unter Verwendung eines hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels gefertigt. Das verwendete Bindemittel war destilliertes Wasser. Das superabsorbierende Material, das Beschichtungsmaterial und das Bindemittel wurden in gleichen Gewichtsteilen zugesetzt. Der Arbeitsvorgang zum Zusetzen von 1 Teil Avicel 101 wurde durch eine Fließbett-Beschichtungsvorrichtung bereitgestellt. Während das Avicel 101 verflüssigt wurde, wurde 1 Teil Wasser zugesetzt. Nachdem 1 Teil destilliertes Wasser zugesetzt war, wurde 1 Teil Favor SXM 880 zugesetzt. Während die Temperatur erhöht wurde, wurde das Verflüssigen fortgesetzt. Wenn die Austrittstemperatur ungefähr gleich 88 °C war, wurde der Ablauf als abgeschlossen betrachtet und der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wurde abgepackt. Der gemäß diesem Beispiel gefertigte superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wurde später gesiebt, um Partikel kleiner als 50 Maschen (Tyler-Äquivalent), von denen angenommen wird, dass sie prinzipiell nicht an dem Cellulosepulver befestigt waren, zu entfernen. Die chemische Analyse des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs zeigte, dass er ein Gewichtsverhältnis von superabsorbierendem Material zu Beschichtungsmaterial von ungefähr 69:31 hatte. Für die Konsistenz der Prüfung wurde das Standard- oder unbeschichtete Favor SXM 880 ebenso durch 50 Maschen/cm² gesiebt.
Für Saline zeigte sowohl das unbeschichtete superabsorbierende Material als auch der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff ungefähr gleiche Absorptionskurven. Bei den drei anderen geprüften Fluids absorbiert der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff größere Menge von Fluid mit einer schnelleren Rate und über einen längeren Zeitraum als das unbeschichtete superabsorbierende Material. Der Unterschied zwischen der Saugfähigkeitsrate des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs und der Saugfähigkeitsrate des unbeschichteten superabsorbierenden Materials erhöht sich, während das Fluid komplexer wird, d. h., der Unterschied zwischen dem superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoff und der Saugfähigkeitsrate seines entsprechenden unbeschichteten superabsorbierenden Materials ist für Blut größer als für Plasma und für Simulanz größer als für Blut. Während das Fluid komplexer wird, verringert sich jedoch die Saugfähigkeitsrate sowohl des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs als auch seines entsprechenden unbeschichteten superabsorbierenden Materials. Bei den drei superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffen wurden die drei Fluids, außer Saline, im Wesentlichen bis zu 15 ml sofort absorbiert (d. h. Durchflussmenge 400 ml/h), dann verlangsamt sich die Aufnahme. Am Ende der Prüfung war ein wesentlicher Teil des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs in das Fluid eingetaucht. Bei dem unbeschichteten superabsorbierenden Material tritt jedoch bei Blut und Simulanz relativ schnell Gelblockierung ein. Dies wird durch das Anhalten des Fluid-Flusses, wenn Anstieg eintritt, bewiesen. Darüber hinaus haben die unbeschichteten superabsorbierenden Materialien auf dem Boden der Petrischale gemeinsam, wegen der Gelblockierung nicht mit dem Fluid in Kontakt zu kommen.
Die genannten ODI-Prüfergebnisse werden in den 14 bis einschließlich 16 grafisch abgebildet und stellen dar, dass die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung eine Anzahl von Vorteilen, einschließlich der Verringerung der Gelblockierung und verbessertes Absorbieren von Komplex-Fluids, wie zum Beispiel Protein (Plasma), roten Blutzellen (Blut) und Muzin (Simulanz), bereitstellen.
Beispiel 9
Dieses Beispiel dient der Darstellung der verbesserten Aufnahme von Komplex-Fluids, die durch die superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung gezeigt werden, wenn diese mit einer Mischung von superabsorbierendem Material und mit Beschichtungsmaterial, das wie hierin beschrieben gefertigt wird, verglichen werden. Das in diesem Beispiel verwendete superabsorbierende Material war Favor SXM 880, ein superabsorbierendes Polyacrylatmaterial, das kommerziell von Stockhausen, Inc., Greensboro, NC, USA zu beziehen ist. Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels war EXCEL 110, ein mikrokristallines Cellulosepulver, das kommerziell von Functional Foods, Elizabthtown, NJ, USA zu beziehen ist. Der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff dieses Beispiels, Favor SXM 880, beschichtet mit EXCEL 110, wurde von The Coating Place, Verona, W1, USA unter Verwendung eines hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels gefertigt. Das verwendete Bindemittel war destilliertes Wasser. Das superabsorbierende Material, das Beschichtungsmaterial und das Bindemittel wurden in Gewichtsteilen von 2:1:1 zugesetzt. Der Arbeitsvorgang zum Zusetzen von 1 Teil EXCEL 110 wurde durch eine Fließbett-Beschichtungsvorrichtung bereitgestellt. Während ein Teil EXCEL 110 verflüssigt wurde, wurde 1 Teil destilliertes Wasser zugesetzt. Nachdem destilliertes Wasser zugesetzt war, wurden 2 Teile Favor SXM 880 zugesetzt. Während die Temperatur erhöht wurde, wurde das Verflüssigen fortgesetzt. Wenn die Austrittstemperatur ungefähr gleich 44 °C war, wurde der Ablauf als abgeschlossen betrachtet und der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wurde abgepackt. Die Mischung des superabsorbierenden Materials und des Beschichtungsmaterials wurde durch das Platzieren von 2 Teilen Favor SXM 880 und 1 Teil EXCEL 110 in einen Hobart-Mischer und durch das schonende Mischen bis eine generell gleichförmige Mischung sowohl von Favor SXM 880 als auch von EXCEL 110 erreicht wurde, vorgenommen. Danach wurde die ODI-Prüfung an Proben des superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffs, an der Mischung und an einem superabsorbierenden Standardmaterial (in diesem Fall Favor SXM 880 – in der 19 als unbeschichtetes SAP bezeichnet) durchgeführt. Das in diesem Beispiel verwendete Fluid war entfasertes Schweineblut, mit einem Hämatokritwert von ungefähr 33%, kommerziell von Coalico Biologicals, Inc., 449 Stevens Rd., P. O. Box 265, Reamstown, PA 17567, USA zu beziehen. Die Ergebnisse dieser Prüfung werden in der 19 grafisch dargestellt.
Beispiel 10
Dieses Beispiel dient, um den Effekt darzustellen, den verschiedene Beschichtungsmaterialien auf die Durchlässigkeit der superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung haben. Das in diesem Beispiel verwendete superabsorbierende Material war entweder DRYTECH^® 2035, ein superabsorbierendes Material das kommerziell von Dow Chemical Company, Midland, MI, USA zu beziehen ist, oder Favor SXM 880, ein superabsorbierendes Polyacrylatmaterial, das kommerziell von Stockhausen, Inc., Greensboro, NC, USA zu beziehen ist. Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels war entweder EXCEL 110, ein mikrokristallines Cellulosepulver, das kommerziell von Functional Foods, Elizabethtown, NJ, USA zu beziehen ist, oder Zeofree 5175B, eine granulierte, gefällte Kieselerde, die kommerziell von J. M. Huber, Havre de Grace, MD, USA zu beziehen ist, oder Kombinationen oder EXCEL 110 und Zeofree 5175A. Die superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoffe dieses Beispiels wurden von The Coating Place, Verona, W1, USA unter Verwendung eines hierin beschriebenen Ausführungsbeispiels gefertigt. Das verwendete Bindemittel war destilliertes Wasser. Das superabsorbierende Material bzw. die superabsorbierenden Materialien, das Beschichtungsmaterial und das Bindemittel wurden in den in der Tabelle 8 angezeigten Mengen zugesetzt. Der Arbeitsvorgang zum Zusetzen den Beschichtungsmaterials bzw. der Beschichtungsmaterialien wurde durch eine Fließbett-Beschichtungsvorrichtung bereitgestellt. Während das Beschichtungsmaterial bzw. die Beschichtungsmaterialien beschichtet wurde bzw. wurden, wurde das Bindemittel zugesetzt. Nachdem das Bindemittel zugesetzt war, wurden das superabsorbierende Material zugesetzt. Während die Temperatur erhöht wurde, wurde das Verflüssigen fortgesetzt. Wenn die Austrittstemperatur ungefähr gleich 44 °C war, wurde der Ablauf als abgeschlossen betrachtet und der superabsorbierende Polymere enthaltende Verbundwerkstoff wurde abgepackt. Die Gelbettdurchlässigkeit wurde unter Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens zum Prüfen der Gelbettdurchlässigkeit bestimmt. Tabelle 8
Die Fertigungsschritte für die in der Tabelle 9 angegebenen Proben waren dieselben wie in den vorherigen Beispielen, mit der Ausnahme, dass das Verflüssigen, nachdem das superabsorbierende Material zugesetzt war, bis zu einer Auslasstemperatur, die ungefähr der Einlasstemperatur (d. h. Raumlufttemperatur) gleich war, fortgesetzt wurde. Die Gelbettdurchlässigkeit wurde unter Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens zum Prüfen der Gelbettdurchlässigkeit bestimmt. Tabelle 9
Wie hierin gezeigt, liegt die Gelbettdurchlässigkeit der superabsorbierende Polymere enthaltenden Verbundwerkstoffe der vorliegenden Erfindung erwünscht in einem Bereich zwischen 80 cm² bis zu größer als 2000 cm².
In Anbetracht dessen wird verstanden werden, dass die verschiedenen Vorteile der Erfindung realisiert wurden und dass weitere vorteilhafte Ergebnisse erzielt wurden.
Obwohl verschiedene Änderungen des oben dargestellten Verfahrens und der Verbundwerkstoffen vorgenommen werden könnten, ohne den Schutzanspruch der Erfindung zu verlassen, ist beabsichtigt, dass alle in der Beschreibung oben enthaltenen und in den begleitenden Zeichnungen gezeigten Gegenstände als darstellend und nicht einschränkend interpretiert werden sollten.

Claims

Superabsorbierendes Polymer enthaltender Verbundwerkstoff, umfassend wenigstens ein Partikel eines steif gelierenden superabsorbierenden Materials, das mit wenigstens einer ersten Lage von wenigstens einem Partikel von wenigstens einem Beschichtungsmaterial bedeckt ist und die erste Lage des Partikelbeschichtungsmaterials in inniger Bindung mit dem superabsorbierenden Material ist und dessen Oberfläche bedeckt, wobei die innige Bindung wenigstens einen Teil der Oberfläche des wenigstens einen Partikels der Lage des Beschichtungsmaterials mit einem Teil der Oberfläche des wenigstens einen Partikels des superabsorbierenden Materials in Berührung bringt, die innige Bindung des Beschichtungsmaterials mit dem superabsorbierenden Material durch ein Bindemittel, das die Anhaftung unterstützt, durch mechanisches und/oder chemisches Bonding wenigstens dieses Teils der Oberfläche des superabsorbierenden Materials an einen Teil der Oberfläche des wenigstens einen Partikels des Beschichtungsmaterials erreicht wird, das superabsorbierende Material zum selektiven Entfernen wenigstens eines Teils einer Menge wenigstens einer spezifischen Komponente eines Komplex-Fluids, das eine viskoelastische Mischung, die Komponenten mit inhomogenen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften enthält, wobei die Komponenten Wassermoleküle zusammen mit Zellen- und/oder Proteinmolekülen enthalten, umfasst, geeignet ist, das Beschichtungsmaterial ein Cellulosematerial, ein Silicat oder ein unlösliches Protein aus einer Gruppe, die aus Zein, aus strukturierten Pflanzenproteinen und aus Mischungen davon besteht, gewählt, umfasst, das Beschichtungsmaterial zum selektiven Entfernen wenigstens eines Teils einer Menge wenigstens einer spezifischen Komponente der Zellen- und/oder Proteinmoleküle des Komplex-Fluids geeignet ist und der superabsorbierendes Polymer enthaltende Verbundwerkstoff ein Komplex-Fluid-Rückhaltevermögen zwischen 5 Gramm und 20 Gramm Menses-Simulanz pro Gramm des superabsorbierendes Polymer enthaltenden Verbundwerkstoffs hat.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, wobei das Beschichtungsmaterial durch Adsorption chemisch modifiziertes Cellulosematerial ist.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 2, wobei das Cellulosematerial durch die Verwendung eines kationischen Debonders modifiziert ist.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, wobei das Beschichtungsmaterial durch Derivatisierung chemisch modifiziertes Cellulosematerial ist.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 4, wobei das Cellulosematerial durch Umwandlung in Diethylaminocellulose chemisch modifiziert ist.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, wobei das Beschichtungsmaterial aus einer Gruppe, die aus gefälltem Silizium, Fumed Silica, Siliziumdioxid, Zeolithgruppe, Tonerden, Vermiculit, Perlit und Mischungen davon besteht, ausgewählt ist.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, wobei das Beschichtungsmaterial Soyaprotein umfasst.
Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel aus einer Gruppe, die aus Wasser, flüchtigen organischen Lösungsmitteln, wässrigen Lösungen schichtbildender Materialien, synthetischen Klebstoffen und Mischungen davon besteht, ausgewählt ist.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 9, wobei das Bindemittel aus einer Gruppe, die aus Wasser, Trockenmilch, Lactose, Soyaprotein, Kasein, Polyvinylalkohol und Mischungen davon besteht, ausgewählt ist.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 8, wobei das Bindemittel Wasser und Trockenmilch umfasst.
Verbundwerkstoff nach Anspruch 9, wobei das Bindemittel Wasser umfasst.
Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der superabsorbierendes Polymer enthaltende Verbundwerkstoff ein Komplex-Fluid-Rückhaltevermögen von wenigstens ungefähr 13 g/g hat.
Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beschichtungsmaterial zum selektiven Entfernen wenigstens eines Teils einer Menge wenigstens einer weiteren spezifischen Komponente des Komplex-Fluids geeignet ist.
Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beschichtungsmaterial im Wesentlichen diejenigen Komponenten eines Komplex-Fluids, die einen größeren Durchmesser als 5 Mikron haben, daran hindert, auf der Oberfläche des superabsorbierenden Materials des Verbundwerkstoffs adsorbiert zu werden.
Saugfähiger Einwegartikel, der einen Verbundwerkstoff nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.
Saugfähiger Einwegartikel nach Anspruch 15, der ein Hygieneerzeugnis für Frauen ist.
Saugfähiger Einwegartikel nach Anspruch 15, der eine Damenbinde oder eine Slipeinlage ist.