DE69132930T2

DE69132930T2 - Poröse absorbierende polymermakrostrukturen und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE69132930T2
Application number: DE69132930T
Authority: DE
Inventors: John Berg; Henry Lahrman; Carroll Roe
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1990-04-02
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 2002-09-05
Anticipated expiration: 2011-03-26
Also published as: KR100198377B1; EG19208A; CS9100895A2; FI924423A0; AU643778B2; RU2099093C1; BR9106315A; IE911051A1; MY106362A; CN1056109A; HUT63953A; NZ237617A; PE30191A1; JPH05506681A; US5124188A; PH31586A; SA91110387B1; CN1043416C; SG55037A1; TW213860B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft absorbierende polymere Zusammensetzungen, welche bei Kontakt mit Flüssigkeiten, wie Wasser oder Körperausscheidungen, anquellen und solche Flüssigkeiten einsaugen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf polymere Zusammensetzungen, die Makrostrukturen sind, wie ein Flächengebilde, Film oder Streifen. Solche absorbierenden polymeren Makrostrukturen sind porös, um so flüssigkeitsdurchlässig zu sein. Diese porösen, absorbierenden, polymeren Makrostrukturen sind nützlich an sich oder in absorbierenden Artikeln, wie Windeln, Erwachsenen-Inkontinenzeinlagen, Damenbinden und dergleichen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren zum Herstellen solcher poröser, absorbierender, polymerer Makrostrukturen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Teilchenförmige, absorbierende, polymere Zusammensetzungen sind in der Lage, große Mengen an Flüssigkeiten, wie Wasser und Körperausscheidungen, zu absorbieren und sind ferner in der Lage, solche absorbierten Flüssigkeiten unter moderaten Drücken zurück zu halten. Diese Absorptionseigenschaften solcher polymeren Zusammensetzungen machen diese besonders nützlich zum Einbau in absorbierenden Artikeln, wie Windeln. Zum Beispiel offenbaren US Patent 3,699,103, veröffentlicht für Harper et al. am 13. Juni 1972 und US Patent 3,670,731, veröffentlicht für Hormon am 20. Juni 1972 beide Verwendung von teilchenförmigen, absorbierenden, polymeren Zusammensetzungen (auch als Hydrogele, Superabsorbentien oder hydrokolloide Materialien bezeichnet) in absorbierenden Artikeln.
EP 349 241 und EP 312 952 beschreiben speziell wasserabsorbierende Harze in Form von freien Teilchen und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Herkömmliche teilchenförmige, absorbierende polymere Zusammensetzungen haben jedoch die Beschränkung, daß die Teilchen nicht immobilisiert sind und während des Verarbeitens und/oder der Benutzung frei migrieren können.
Eine Migration der Teilchen während des Verarbeitens kann zu Material- Handhabungsverlusten während der Herstellungsvorgänge wie auch zu einer nicht homogenen Eingliederung der Teilchen in die Strukturen, in welchen die Teilchen verwendet werden, führen. Ein signifikanteres Problem tritt aber auf, wenn diese Teilchenmaterialien während oder nach einem Quellen migrieren. Eine solche Mobilität führt zu einem hohen Widerstand gegenüber einem Flüssigkeitsstrom durch das Material, und zwar aufgrund des Mangels einer stabilen interpartikulären Kapillarität oder Flüssigkeitstransportkanälen. Dieses Phänomen ist eine Form dessen, was allgemein als "Gelsperre" bezeichnet wird.
Ein Versuch, die Leistungsbeschränkungen, die mit der Teilchenmobilität im Kontext ihrer Verwendung in absorbierenden Artikeln verbunden ist, zu überwinden, war der Einbau der teilchenförmigen, absorbierenden polymeren Zusammensetzungen in Tissuelaminate (geschichtete absorbierende Elemente). Durch Einkapseln der Teilchen zwischen Tissueschichten wird die gesamte Teilchenmobilität innerhalb eines absorbierenden Elements vermindert. Bei Flüssigkeitskontakt können sich die Teilchen innerhalb des Laminats jedoch häufig frei in Bezug zueinander bewegen, was zu einem Zusammenbruch vorher bestehender interpartikulärer Kapillarkanäle führt.
Eine weitere versuchte Lösung war, die teilchenförmigen, absorbierenden, polymeren Zusammensetzungen durch die Hinzugabe von großen Mengen flüssiger Polyhydroxiverbindungen zu immobilisieren, die als Haftmittel wirken, um die Teilchen aneinander und an einem Substrat zu halten. Ein Beispiel dieser Technologie ist offenbart in US Patent 4,410,571, veröffentlicht für Korpman am 18. Oktober 1983. Obwohl dieser Ansatz die Migration vor und in gewissem Maße auch während des Quellens beschränkt, werden die Teilchen bei Lieferung einer übermäßigen Flüssigkeit an solche polymeren Zusammensetzungen möglicherweise gelöst, was wieder zu dem Zusammenbruch vorher bestehender kapillarer Kanäle zwischen den Teilchen führt.
Ein weiterer Ansatz zum Überwinden des Problems war, einen superabsorbierenden Film über den Weg der Extrusion einer Lösung eines linearen Polymers und eines nachfolgenden Vernetzens des Polymers zu erzeugen. Ein Beispiel dieser Technologie ist offenbart in US Patent 4,861,539, veröffentlicht für Allen et al. am 29. August 1989. Obwohl diese superabsorbierenden Filme signifikante Mengen von Flüssigkeiten absorbieren können, haben sie begrenzte Flüssigkeits- Transporteigenschaften und sind anfällig für eine Gelsperre aufgrund ihres Mangels an inneren Kapillarkanälen.
Deshalb versucht die vorliegende Erfindung, die obigen Probleme durch Bereitstellen einer porösen, absorbierenden, polymeren Makrostruktur zu lösen.
Somit ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, absorbierende polymere Makrostrukturen zu schaffen, die porös sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, absorbierende polymere Makrostrukturen zu schaffen, die intakt bleiben und eine Flüssigkeit selbst bei Sättigung mit übermäßiger Flüssigkeit transportieren.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, absorbierende polymere Makrostrukturen zu schaffen, in welchen die Komponenten-Vorläuferteilchen und Poren ihre relative Geometrie und ihre räumlichen Beziehungen selbst bei Sättigung mit übermäßiger Flüssigkeit beibehalten.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, absorbierende polymere Makrostrukturen zu schaffen, deren Flüssigkeitsdurchlässigkeit beim Quellen zunimmt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Herstellen solcher absorbierenden polymeren Makrostrukturen zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, verbesserte absorbierende Produkte, absorbierende Elemente und absorbierende Artikel (wie Windeln oder Damenbinden) zu schaffen, in denen die absorbierenden polymeren Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung eingebaut sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung liefert eine absorbierende polymere Makrostruktur, die porös ist. Die poröse, absorbierende, polymere Makrostruktur umfaßt ein interpartikulär vernetztes Aggregat mit einem umschriebenen Trockenvolumen, das größer ist, als etwa 10,0 mm³. Das interpartikulär vernetzte Aggregat umfaßt eine Vielzahl von Vorläuferteilchen aus im wesentlichen wasserunlöslichem, absorbierendem, Hydrogel bildenden Polymermaterial; und ein interpartikulär vernetzendes Mittel, das mit dem Polymermaterial der Vorläuferteilchen in Reaktion gebracht ist, um Vernetzungsbindungen zwischen unterschiedlichen Vorläuferteilchen zu bilden. Wegen der teilchenförmigen Natur der Vorläuferteilchen hat die Makrostruktur zwischen benachbarten Vorläuferteilchen Poren. Die Poren sind durch interkommunizierende Kanäle miteinander verbunden, derart, daß die Makrostruktur flüssigkeitsdurchlässig ist (das heißt, kapillare Transportkanäle hat).
Aufgrund der interpartikulären Vernetzungsbindungen, die zwischen den das interpartikulär vernetzte Aggregat bildenden Vorläuferteilchen gebildet sind, hat die resultierende Makrostruktur eine verbesserte strukturelle Integrität, erhöhte Flüssigkeitsannahme- und Verteilungsgeschwindigkeiten und minimale Gelsperre- Eigenschaften. Es hat sich heraus gestellt, daß, wenn die Makrostruktur mit Flüssigkeiten in Kontakt kommt, die Makrostruktur im wesentlichen selbst unter moderaten Grenzdrücken isotropisch quillt, solche Flüssigkeiten in die Vorläuferteilchen einsaugt und solche Flüssigkeiten in die Poren absorbiert. Das isotropische Quellen der Makrostruktur erlaubt den Vorläuferteilchen und den Poren, ihre relative Geometrie und räumlichen Beziehungen selbst im gequollenen Zustand beizubehalten. Auf diese Weise sind die Makrostrukturen relativ "fluidstabil" dahin gehend, daß sich die Vorläuferteilchen nicht voneinander lösen, wodurch der Fall einer Gelsperre minimiert wird und die Kapillarkanäle beibehalten werden und im gequollenen Zustand vergrößert werden können, so daß die Makrostruktur nachfolgende Frachten von Flüssigkeit, selbst übermäßige Flüssigkeit annehmen und transportieren kann.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf verbesserte absorbierende Produkte, absorbierende Elemente und absorbierende Artikel, in denen die porösen, absorbierenden, polymeren Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung eingebaut sind. Die Makrostrukturen steigern die Flüssigkeits-Handhabungseigenschaften solcher Produkte durch ein schnelles Annehmen von Fluiden, effizientes Verteilen und Speichern solcher Fluide, erlauben die Annahme und den Transport nachfolgender Flüssigkeitsaufträge und minimieren eine Gelsperre und eine Gelmigration innerhalb solcher Produkte.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren zum Herstellen solcher porösen, absorbierenden, polymeren Makrostrukturen. Die Makrostrukturen werden hergestellt durch Aufbringen eines interpartikulären Vernetzungsmittels auf die Vorläuferteilchen, ein physikalisches Verbinden der Vorläuferteilchen zu einem Aggregat und ein In-Reaktion-Bringen des interpartikulären Vernetzungsmittels mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen, um Vernetzungsbindungen zwischen unterschiedlichen Vorläuferteilchen zu bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Makrostrukturen hergestellt, indem das Aggregat aus den verbundenen Vorläuferteilchen geformt wird, um Makrostrukturen einer gewünschten Gestalt, Größe und/oder Dichte zu bilden. Die Komponenten- Vorläuferteilchen der Makrostruktur können auch oberflächenvernetzt sein.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Obwohl die Beschreibung mit den Ansprüchen konkludiert, welche die vorliegende Erfindung besonders herausstellen und deutlich beanspruchen, wird angenommen, daß die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden wird, in welchen:
Fig. 1 eine etwa 40-fach vergrößerte Mikrophotographie ist, die eine perspektivische Ansicht (bei 15º aus der Horizontalen) des Randes einer porösen, absorbierenden, polymeren Makrostruktur der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine etwa 120-fach vergrößerte Mikrophotographie einer Draufsicht eines Bereichs der in Fig. 1 gezeigten Makrostruktur ist;
Fig. 3 eine etwa 30-fach vergrößerte Mikrophotographie ist, die eine perspektivische Ansicht (bei 45º zur Horizontalen) der Ecke der in Fig. 1 gezeigten Makrostruktur zeigt;
Fig. 4 eine etwa 20-fach vergrößerte Mikrophotographie einer Draufsicht eines Bereichs einer alternativen Ausführungsform einer porösen, absorbierenden, polymeren Makrostruktur ist, die in der Makrostruktur verwendete superabsorbierende Fasern hat;
Fig. 5 eine etwa 50-fach vergrößerte Mikrophotographie einer Draufsicht eines Bereichs der Makrostruktur aus Fig. 4 ist;
Fig. 6 eine etwa 75-fach vergrößerte Mikrophotographie einer Draufsicht eines Bereichs der Makrostruktur aus Fig. 4 ist;
Fig. 7 eine etwa 100-fach vergrößerte Mikrophotographie einer perspektivischen Ansicht (45º zur Horizontalen) eines Bereichs einer alternativen Ausführungsform einer porösen, absorbierenden, polymeren Makrostruktur mit in der Makrostruktur eingebetteten Polyesterfasern ist;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Einwegwindel ist, in welcher Bereiche der Oberschicht weggeschnitten sind, um den darunter liegenden absorbierenden Kern (eine Ausführungsform eines absorbierenden Elements der vorliegenden Erfindung) deutlicher zu zeigen, wobei das absorbierende Element eine poröse, absorbierende, polymere Makrostruktur der vorliegenden Erfindung umfaßt;
Fig. 9 eine Ansicht im Querschnitt des absorbierenden Kerns aus der in Fig. 8 gezeigten Windel entlang der Schnittlinie 9-9 in Fig. 8 ist; und
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Einwegwindel ist, in welcher Bereiche der Oberschicht weggeschnitten sind, um eine alternative Ausführungsform des absorbierenden Kerns deutlicher zu zeigen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Poröse, absorbierende, polymere Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung sind Strukturen, die in der Lage sind, große Mengen an Flüssigkeiten, wie Wasser und/oder Körperausscheidungen (z. B. Urin oder Menstruationsfluide) zu absorbieren, und welche in der Lage sind, solche Flüssigkeiten unter moderaten Drücken zurück zu halten. Typischerweise werden die porösen, absorbierenden, polymeren Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung im wesentlichen isotropisch quellen und die Flüssigkeiten schnell absorbieren.
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck "Makrostruktur" ein Produkt mit einem umschriebenen Volumen, wenn dies im wesentlichen trocken ist (das heißt, umschriebenen Trockenvolumen), von wenigstens etwa 10,0 mm³, vorzugsweise wenigstens etwa 100 mm³, ganz bevorzugt wenigstens etwa 500 mm³. Typischerweise werden die Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung ein umschriebenes Trockenvolumen von viel mehr als etwa 500 mm³ haben. In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben die Makrostrukturen ein umschriebenes Trockenvolumen von zwischen 1000 mm³ und 100.000 mm³.
Obwohl die Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung eine Anzahl von Formen und Größen haben können, liegen die Makrostrukturen typischerweise in Form von Flächengebilden, Filmen, Zylindern, Blöcken, Kugeln, Fasern, Filamenten oder anderen geformten Elementen vor. Die Makrostrukturen werden im wesentlichen eine Dicke oder einen Durchmesser zwischen 0,25 mm und 10,0 mm haben. Vorzugsweise liegen die Makrostrukturen zur Verwendung in absorbierenden Produkten in Form eines Flächengebildes vor. Der Ausdruck "Flächengebilde", wie hier verwendet, beschreibt Makrostrukturen mit einer Dicke von mehr als etwa 250 Micron. Die Flächengebilde haben vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,5 mm und 3 mm, typischerweise etwa 1 mm.
Die Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung sind geformt aus polymeren Materialien, die in der Lage sind, große Mengen an Flüssigkeiten zu absorbieren. (Solche polymeren Materialien werden allgemein bezeichnet als Hydrogel, Hydrokolloid oder superabsorbierende Materialien.) Die Makrostrukturen umfassen vorzugsweise im wesentlichen ein wasserunlösliches, absorbierendes, Hydrogel bildendes, polymeres Material. Die spezifischen polymeren Materialien werden hier mit Bezug auf die polymeren Materialien diskutiert, welche die Vorläuferteilchen bilden.
Wie in den Fig. 1 und 3 gezeigt, umfassen die porösen, absorbierenden, polymeren Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung ein interpartikulär vernetztes Aggregat. Das interpartikulär vernetzte Aggregat ist die poröse Struktur, die durch ein miteinander Verbinden von zwei oder mehreren, typischerweise zehn oder mehr in der vorliegenden Erfindung, vorher unabhängiger Vorläuferteilchen gebildet wird. Die Vorläuferteilchen werden durch auf diese aufgebrachte, interpartikulär vernetzende Mittel miteinander verbunden und Bedingungen ausgesetzt, während sie die physikalische Verbindung der Vorläuferteilchen beibehalten, welche ausreichend sind, um das interpartikulär vernetzende Mittel mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen in Reaktion zu bringen, um Vernetzungsbindungen zwischen den Vorläuferteilchen zu bilden, die das Aggregat bilden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das interpartikulär vernetzte Aggregat aus einer Mehrzahl von Vorläuferteilchen geformt. Aufgrund der bevorzugten Größe der hier verwendeten Vorläuferteilchen, ist das interpartikulär vernetzte Aggregat typischerweise aus zehn oder mehr, vorzugsweise etwa 50 oder mehr, Vorläuferteilchen gebildet. Die Vorläuferteilchen der vorliegenden Erfindung liegen in Form von diskreten Einheiten vor. Die Vorläuferteilchen können Körnchen, Stäube, Kügelchen, Flocken, Fasern, Aggregate oder Agglomerate umfassen. So können die Vorläuferteilchen irgendeine gewünschte Form haben, die beispielsweise kubisch; stabartig; polyedrisch; sphärisch; gerundet; winkelig; unregelmäßig; mit zufallsgroßen unregelmäßigen Formen (z. B. staubförmige Produkte eines Mahl- oder Pulverisierungsschrittes) oder Formen mit einem großen Verhältnis von größter Abmessung/kleinster Abmessung, wie nadelartige, flockenartige oder faserige Formen und dergleichen sind. Vorzugsweise, wie in den Fig. 1-3 gezeigt, liegen die Vorläuferteilchen in einer fein zerteilten Pulverform von zufallsgroßen, unregelmäßig geformten, pulverartigen Körnchen oder Flocken vor.
Obwohl die Vorläuferteilchen eine Größe haben können, die über einen breiten Bereich variiert, sind spezifische Teilchengrößenverteilungen und Größen bevorzugt. Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung ist die Teilchengröße für die Vorläuferteilchen so definiert, daß diese kein großes Verhältnis von größter Abmessung/kleinster Abmessung, wie Fasern, als Abmessung eines Vorläuferteilchens hat (z. B. Körnchen, Flocken oder Pulverstoffe), welche durch Siebgrößenanalyse bestimmt wird. So wird z. B. ein Vorläuferteilchen, das auf einem #30 Standardsieb mit 600 Micron Öffnungen zurück gehalten wird, so angesehen, daß dieses eine Teilchengröße größer als 600 Micron hat, ein Vorläuferteilchen, das durch das #30 Sieb mit 600 Micron Öffnung hindurch paßt und auf einem #35 Standardsieb mit 500 Micron Öffnungen zurück gehalten wird, wird so angesehen, daß dieses eine Teilchengröße zwischen 500 und 600 Micron hat, und ein Vorläuferteilchen, daß durch ein #35 Sieb mit 500 Micron Öffnungen hindurch paßt, wird so angesehen, daß dieses eine Teilchengröße von weniger als 500 Micron hat. In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Vorläuferteilchen im allgemeinen in einem größeren Bereich liegen von zwischen 1 Micron bis 2000 Micron, vorzugsweise zwischen 20 Micron bis 1000 Micron.
Ferner ist zu Zwecken dieser Erfindung die mittlere Massenteilchengröße der Vorläuferteilchen wichtig beim Bestimmen der Charakteristika und Eigenschaften der resultierenden Makrostrukturen. Die mittlere Massenteilchengröße einer gegebenen Probe von Vorläuferteilchen ist definiert als die Teilchengröße, welche die mittlere Teilchengröße der Probe auf Massenbasis ist. Ein Verfahren zum Bestimmen der mittleren Massenteilchengröße einer Probe wird hier nachfolgend im Kapitel Testverfahren beschrieben. Die mittlere Massenteilchengröße der Vorläuferteilchen wird im wesentlichen von 20 Micron bis 1500 Micron, vorzugsweise von 50 Micron bis 1000 Micron betragen. In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben die Vorläuferteilchen eine mittlere Massenteilchengröße von weniger als etwa 1000 Micron, vorzugsweise weniger als etwa 600 Micron, ganz bevorzugt weniger als etwa 500 Micron. In besonders bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die mittlere Massenteilchengröße der Vorläuferteilchen relativ klein (das heißt, die Vorläuferteilchen sind fein). In diesem Ausführungsformen beträgt die mittlere Massenteilchengröße der Vorläuferteilchen weniger als etwa 300 Micron, vorzugsweise weniger als etwa 180 Micron. In einer beispielhaften Ausführungsform haben wenigstens etwa 95 Gew.-% der Vorläuferteilchen eine Teilchengröße zwischen 150 Micron und 300 Micron. In einer alternativen Ausführungsform haben wenigstens etwa 95 Gew.-% der Vorläuferteilchen eine Teilchengröße zwischen 90 Micron und 180 Micron. Engere Vorläuferteilchen- Größenverteilungen werden bevorzugt, weil diese aufgrund ihrer höheren Lückenfunktion bei Verdichtung zu einer höheren Porosität der Makrostruktur führen, im Gegensatz zu breiteren Vorläuferteilchen-Größenverteilungen mit äquivalenten mittleren Massenteilchengrößen.
Die Teilchengröße der Materialien mit einem großen Verhältnis von größter Abmessung/kleinster Abmessung, wie Fasern, ist typischerweise definiert durch ihre größte Abmessung. Zum Beispiel werden, falls sie absorbierend sind, polymere Fasern (das heißt, superabsorbierende Fasern) in den Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung verwendet, wobei die Länge der Fasern dazu verwendet wird, die "Teilchengröße" zu definieren. (Das Denier und/oder der Durchmesser der Fasern kann auch spezifiziert werden.) In beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben die Fasern eine Länge von mehr als etwa 5 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 100 mm, ganz bevorzugt zwischen 10 mm und 50 mm.
Die Vorläuferteilchen umfassen im wesentlichen ein wasserunlösliches, absorbierendes, Hydrogel bildendes polymeres Material. Beispiele von polymeren Materialien, die zur Verwendung als die hier verwendeten Vorläuferteilchen geeignet sind, umfassen solche, welche aus polymerisierbaren, ungesättigten, Säure enthaltenden Monomeren hergestellt werden. So umfassen solche Monomere die olefinisch ungesättigten Säuren und Anhydride, welche wenigstens eine olefinische Kohlenstoff- Doppelbindung enthalten. Insbesondere können diese Monomere ausgewählt sein aus olefinisch ungesättigten Carboxylsäuren und Säureanhydriden, olefinisch ungesättigten Sulfonsäuren und Mischungen daraus.
Einige nicht saure Monomere können auch verwendet werden, um die hier vorliegenden Vorläuferteilchen herzustellen. Solche nicht saure Monomere können z. B. umfassen die wasserlöslichen oder wasserdispersiblen Ester der Säure enthaltenden Monomere sowie Monomere, welche überhaupt keine Carboxyl- oder Sulfonsäuregruppen enthalten. Optional können nicht saure Monomere somit Monomere umfassen, die die folgenden Typen von funktionalen Gruppen enthalten: Carboxylsäure- oder Sulfonsäureester, Hydroxylgruppen, Amidgruppen, Aminogruppen, Nitrilgruppen und quartäre Ammoniumsalzgruppen. Diese nicht sauren Monomere sind allgemein bekannte Materialien und werden in größerem Detail z. B. beschrieben in US Patent 4,076,663, veröffentlicht für Masuda et al. am 28. Februar 1978 und in US Patent 4,062,817, veröffentlicht für Westerman am 13. Dezember 1977.
Olefinisch ungesättigte Carboxylsäure- und Carboxylsäure-Anhydridmonomere umfassen Diacrylsäuren, die typifiziert werden durch Acrylsäure selbst, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, Alpha-Chloracrylsäure, Alpha-Cyanoacrylsäure, Betamethylacrylsäure (Crotonsäure), Alpha-Phenylacrylsäure, Betaacryloxipropionsäure, Sorbinsäure, Alpha-Chlorsorbinsäure, Angelicasäure, Zimtsäure, P-Chlorzimtsäure, Beta-Sterylacrylsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure, Glutaconsäure, Aconitsäure, Maleinsäure, Fumarinsäure, Tricarboxyethylen- und Maleinsäureanhydrid.
Olefinisch ungesättigte Sulfonsäuremonomere umfassen alliphatische und aromatische Vinylsulfonsäuren, Vinylsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Vinyltoluolsulfonsäure und Styrensulfonsäure; acrylische und methacrylische Sulfonsäure, wie Sulfoethylacrylat, Sulfoethylmethacrylat, Sulfopropylacrylat, Sulfopropylmethacrylat, 2- hydroxy-3-acryloxypropylsulfonsäure, 2-hydroxy-3methacryloxypropylsulfonsäure und 2-acrylamid-2-methylpropansulfonsäure.
Bevorzugte polymere Materialien zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung besitzen eine Carboxylgruppe. Diese Polymere umfassen ein hydrolysiertes mit Stärke-Acrylnitril gepfropftes Copolymer, ein teilweise neutralisiertes mit Stärke- Acrylnitril gepfropftes Copolymer, ein mit Stärke-Acrylsäure gepfropftes Copolymer, ein teilweise neutralisiertes, mit Stärke-Acrylsäure gepfropftes Copolymer, versteifte Vinylacetat-Acrylestercopolymere, hydrolysierte Acrylnitril- oder Acrylamidcopolymere, leicht vernetzte Produkte aus einem der vorstehenden Copolymere, teilweise neutralisierte Polyacrylsäure und leicht vernetzte Produkte aus teilweise neutralisierter Polyacrylsäure. Diese Polymere können entweder unabhängig oder in Form eines Gemisches von zwei oder mehreren Monomeren, Verbindungen oder dergleichen verwendet werden. Beispiele dieser polymeren Materialien sind offenbart in US Patent 3,661,875; US Patent 4,076,663, US Patent 4,093,776; US Patent 4,666,983 und US Patent 4,734,478.
Am meisten bevorzugte polymere Materialien zur Verwendung als die Vorläuferteilchen sind leicht vernetzte Produkte aus teilweise neutralisierten Polyacrylsäuren und Stärkederivaten davon. Am meisten bevorzugt umfassen die Vorläuferteilchen von 50 bis 95%, vorzugsweise etwa 75% neutralisierte, leicht vernetzte Polyacrylsäure (das heißt, Poly(Natriumacrylat/Acrylsäure)).
Wie oben beschrieben, sind die Vorläuferteilchen vorzugsweise polymere Materialien, die leicht vernetzt sind. Das Vernetzen dient dazu, die Vorläuferteilchen im wesentlichen wasserunlöslich zu machen, und dient teilweise dazu, die Absorptionskapazität und die dehnbaren Polymergehalteigenschaften der Vorläuferteilchen und die resultierende Makrostruktur zu bestimmen. Verfahren zum Vernetzen der Polymere und typische Vernetzungsmittel sind beschrieben in größerem Detail in dem vorgenannten US Patent 4,076,663.
Die individuellen Vorläuferteilchen können in irgendeiner herkömmlichen Art und Weise gebildet werden. Typische bevorzugte Verfahren zum Herstellen der einzelnen Vorläuferteilchen sind beschrieben in: US Patent Re. 32,649, unter der Bezeichnung "Hydrogel-Forming Polymer Compositons For Use In Absorbent Structures", wieder veröffentlicht für Kerryn A. Brandt, Steven A. Goldman und Thomas A. Inglin am 19. April 1988; US Patent 4,666,983, unter der Bezeichnung "Absorbent Article", veröffentlicht für Tsuneo Tsubakimoto, Tadao Shimomura und Yoshüo Irie am 19. Mai 1987 und US Patent 4,625,001, unter der Bezeichnung "Method For Continuous Production Of Cross-Linked Polymer", veröffentlicht für Rsuneo Tsubakimoto, Tadao Shimomura und Yoshio Irie am 25. November 1986.
Bevorzugte Verfahren zum Bilden der Vorläuferteilchen sind solche, die Polymerisationsverfahren in wäßriger Lösung oder einer anderen Lösung umfassen. Wie in dem vorgenannten US Patent Re 32,649 beschrieben, umfaßt eine Polymerisation in wäßriger Lösung die Verwendung eines wäßrigen Reaktionsgemisches, um die Polymerisation auszuführen, um die Vorläuferteilchen zu bilden. Das wäßrige Reaktionsgemisch wird dann den Polymerisationsbedingungen unterzogen, welche ausreichend sind, um in dem Gemisch ein im wesentlichen wasserunlösliches, leicht vernetztes polymeres Material zu produzieren. Die Masse des dadurch gebildeten polymeren Materials wird dann pulverisiert oder zerhackt, um die einzelnen Vorläuferteilchen zu bilden.
Insbesondere umfaßt das Polymerisationsverfahren in wäßriger Lösung zum Herstellen der einzelnen Vorläuferteilchen die Präparierung eines wäßrigen Reaktionsgemisches, in welchem die Polymerisation zur Bildung der gewünschten Vorläuferteilchen ausgeführt wird. Ein Element eines solchen Reaktionsgemisches ist das die Säuregruppe enthaltende Monomermaterial, welches das "Rückgrat" der zu produzierenden Vorläuferteilchen bilden wird. Das Reaktionsgemisch wird im wesentlichen etwa 100 Gewichtsteile des monomeren Materials umfassen. Eine weitere Komponente des wäßrigen Reaktionsgemisches umfaßt ein Vernetzungsmittel. Vernetzungsmittel, die beim Bilden der Vorläuferteilchen nützlich sind, sind in größerem Detail beschrieben im oben genannten US Patent Re 32, 649, veröffentlicht für Brandt et al.; US Patent 4,666,983, veröffentlicht für Tsubakimoto et al. und US Patent 4,625,001, veröffentlicht für Tsubakimoto et al.. Das Vernetzungsmittel wird im wesentlichen in dem wäßrigen Reaktionsgemisch in einer Menge vorliegen von 0,001 Molprozent bis 5 Molprozent, basierend auf der gesamten Molzahl des in dem wäßrigen Gemisch vorliegenden Monomers (0,01 bis 20 Gewichtsteile, basierend auf 100 Gewichtsteilen des monomeren Materials). Ein optionale Komponente des wäßrigen Reaktionsgemisches umfaßt einen Initiator auf einem freien Radikal, der z. B. Persauerstoffverbindungen enthält, wie Natrium-, Kalium- und Ammoniumpersulfate, Caprylylperoxid, Benzoylperoxid, Wasserstoffperoxid, Cumenhydroperoxide, tertiäre Butyldiperephthalat, tertiäres Butylperbenzoat, Natriumperacetat, Natriumpercarbonat und dergleichen. Weitere optionale Komponente des wäßrigen Reaktionsgemisches umfassen die verschiedenen nicht sauren Comonomermaterialien, einschließlich Ester der im wesentlichen ungesättigten eine saure funktionale Gruppe enthaltende Monomere oder andere Comonomere, die überhaupt keine Carboxyl- oder Sulfonsäurefunktionalitäten enthalten.
Das wäßrige Reaktionsgemisch wird Polymerisationsbedingungen unterzogen, welche ausreichend sind, um in dem Gemisch im wesentlichen wasserunlösliche, absorbierende, Hydrogel bildende, leicht vernetzte polymere Materialien zu produzieren. Die Polymerisationsbedingungen werden auch in größerem Detail in den drei oben genannten Patent diskutiert. Solche Polymerisationsbedingungen umfassen im wesentlichen ein Erwärmen (thermische Aktivierungstechniken) auf eine Polymerisationstemperatur von 0ºC bis 100ºC, vorzugsweise von 5ºC bis 40ºC. Die Polymerisationsbedingungen, unter welchen das wäßrige Reaktionsgemisch gehalten wird, können auch z. B. Beispiel ein Unterziehen des Reaktionsgemisches oder Teilen davon einer herkömmlichen Form einer die Polymerisation aktivierenden Strahlung umfassen. Eine radioaktive, elektronische, ultraviolette oder elektromagnetische Strahlung sind alternative herkömmliche Polymerisationstechniken.
Die sauren funktionalen Gruppen in dem wäßrigen Reaktionsgemisch gebildeten polymeren Materialien sind auch vorzugsweise neutralisiert. Die Neutralisierung kann in irgendeiner herkömmlichen Art und Weise ausgeführt werden, welche zu wenigstens etwa 25 Molprozent und vorzugsweise wenigstens etwa 50 Molprozent des insgesamt verwendeten Monomers führt, um das polymere Material so zu bilden, daß dieses zu Säuregruppen enthaltenden Monomeren wird, die mit einem Salz bildenden Kation neutralisiert sind. Solche Salz bildenden Kationen umfassen z. B. Alkalimetalle, Ammonium, gesättigtes Ammonium und Amine, wie weiterem Detail im oben genannten US Patent Re 32,649, veröffentlicht für Brandt et al., diskutiert wird.
Obwohl es vorgezogen wird, daß die Vorläuferteilchen unter Verwendung eines Polymerisationsprozesses in wäßriger Lösung hergestellt werden, ist es auch möglich, den Polymerisationsprozeß unter Verwendung von mehrphasigen Polymerisations-Prozeßtechniken auszuführen, wie Vorgängen einer inversen Emulsionspolymerisation oder einer inversen Suspensionspolymerisation. Bei den Vorgängen einer inversen Emulsionspolymerisation oder inversen Suspensionspolymerisation wird das vorstehend beschriebene wäßrige Reaktionsgemisch in Form von feinen Tröpfchen in einer Matrix eines mit Wasser nicht vermischbaren, inerten, organischen Lösungsmittels, wie Cyclohexan, in Suspension gebracht. Die resultierenden Vorläuferteilchen sind von im wesentliche sphärischer Form. Inverse Suspensionspolymerisationsvorgänge sind beschrieben in größerem Detail in US Patent 4,340,706, veröffentlicht für Obaysashi et al. am 20. Juli 1982; US Patent 4,506,052, veröffentlicht für Flesher et al. am 19. März 1985 und US Patent 4,735,987, veröffentlicht für Morita et al. am 05. April 1988.
In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die verwendeten Vorläuferteilchen zur Bildung des interpartikulär vernetzten Aggregats im wesentlichen trocken. Der Ausdruck "im wesentlichen trocken" wird hier verwendet, um auszudrücken, daß die Vorläuferteilchen einen Flüssigkeitsgehalt haben, typischerweise Wasser oder einen anderen Lösungsmittelgehalt, von weniger als etwa 50 Gew.-%, vorzugsweise weniger als etwa 20 Gew.-%, ganz bevorzugt weniger als etwa 10 Gew.-% der Vorläuferteilchen. Im allgemeinen liegt der Flüssigkeitsgehalt der Vorläuferteilchen im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 5 Gew.-% der Vorläuferteilchen. Die einzelnen Vorläuferteilchen können durch irgendein herkömmliches Verfahren getrocknet werden, wie durch Erwärmen. Alternativ kann, wenn die Vorläuferteilchen unter Verwendung eines wäßrigen Reaktionsgemisches geformt werden, Wasser aus dem Reaktionsgemisch durch eine azeotropische Destillation entfernt werden. Das Polymer enthaltende wäßrige Reaktionsgemisch kann auch mit einem entwässernden Lösungsmittel, wie Methanol, behandelt werden. Kombinationen dieser Trocknungsvorgänge können auch verwendet werden. Die entwässerte Masse des polymeren Materials kann dann zerhackt oder pulverisiert werden, um im wesentlichen trockene Vorläuferteilchen aus im wesentlichen wasserunlöslichem, absorbierendem, Hydrogel bildenden polymerem Material zu bilden.
Bevorzuge Vorläuferteilchen der vorliegenden Erfindung sind solche, welche eine hohe Absorptionskapazität zeigen, so daß die aus solchen Vorläuferteilchen gebildete, resultierende Makrostruktur auch eine hohe Absorptionskapazität hat. Die Absorptionskapazität bezieht sich auf die Kapazität eines gegebenen polymeren Materials, Flüssigkeiten zu absorbieren, mit welchen dieses in Kontakt kommt. Die Absorptionskapazität kann mit der Natur der absorbierten Flüssigkeit und mit der Art und Weise, in welcher die Flüssigkeit das polymere Material berührt, signifikant variieren. Für Zwecke dieser Erfindung ist die Absorptionskapazität definiert durch die Menge synthetischen Urins (wie hier definiert), das durch ein gegebenes Polymermaterial in Gramm synthetisches Urin pro Gramm polymeres Material in einem hier nachfolgend im Kapitel Testverfahren definierten Verfahren absorbiert wird. Bevorzugte Vorläuferteilchen der vorliegenden Erfindung sind solche, welche eine Absorptionskapazität von wenigstens etwa 20 Gramm, vorzugsweise wenigstens etwa 25 Gramm, synthetisches Urin pro Gramm polymeres Material haben. Typischerweise haben die polymeren Materialien der hier vorliegenden Vorläuferteilchen eine Absorptionskapazität von 40 Gramm bis 70 Gramm synthetisches Urin pro Gramm polymeres Material. Vorläuferteilchen mit dieser hohen Absorptionskapazität-Charakteristik produzieren Makrostrukturen, die besonders nützlich in absorbierenden Produkten, absorbierenden Elementen und absorbierenden Artikeln sind, da die aus solchen Vorläuferteilchen gebildeten, resultierenden Makrostrukturen definitionsgemäß wünschenswerte hohe Mengen an abgegebenen Körperausscheidungen, wie Urin, halten.
Die einzelnen Vorläuferteilchen können optional oberflächenbehandelt sein. Zum Beispiel offenbart US Patent 4,824,901, veröffentlicht für Alexander et al. am 25. April 1989, die Oberflächenbehandlung polymerer Teilchen mit einem polyquartären Amin. Oberflächenbehandelt sind die Vorläuferteilchen vorzugsweise oberflächenvernetzt, wie dies offenbart ist in US Patent 4,666,983, unter der Bezeichnung "Absorbent Article", veröffentlicht für Tsubakimoto et al. am 19. Mai 1987 und US Patent 4,734,478, unter der Bezeichnung "Water Absorbing Agent", veröffentlicht für Tsubakimoto et al. am 29. März 1988. Wie in dem Patent '983 von Tsubakimoto et al. offenbart ist, können die einzelnen Vorläuferteilchen oberflächenvernetzt sein, indem ein Oberflächen-Vernetzungsmittel auf die Vorläuferteilchen aufgebracht wird und das Oberflächen-Vernetzungsmittel mit dem polymeren Material auf der Oberfläche der Vorläuferteilchen in Reaktion gebracht wird.
Obwohl alle der Vorläuferteilchen des interpartikulär vernetzten Aggregats vorzugsweise aus dem gleichen polymeren Material mit den gleichen Eigenschaften gebildet sind, muß dies nicht der Fall sein. Zum Beispiel können einige Vorläuferteilchen ein polymeres Material aus einem mit Stärkeacrylsäure gepfropften Copolymer umfassen, während andere Vorläuferteilchen ein polymeres Material aus leicht vernetzten Produkten aus einer teilweise neutralisierten Polyacrylsäure umfassen. Ferner können die Vorläuferteilchen des interpartikulär vernetzten Aggregates in ihrer Form, ihrer Absorptionskapazität oder einer anderen Eigenschaft oder Charakteristik der Vorläuferteilchen variieren. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die Vorläuferteilchen ein polymeres Material, das im wesentlichen aus leicht vernetzten Produkten aus teilweise neutralisierter Polyacrylsäure besteht, wobei jedes Vorläuferteilchen gleiche Eigenschaften hat.
Das interpartikulär vernetzte Aggregat der vorliegenden Erfindung umfaßt auch ein interpartikulär vernetzendes Mittel. Das interpartikulär vernetzende Mittel wird auf die Vorläuferteilchen aufgebracht und mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen in Reaktion gebracht, während eine physikalische Verbindung zwischen den Vorläuferteilchen beibehalten wird. Diese Reaktion bildet Vernetzungsbindungen zwischen den Vorläuferteilchen. Auf diese Weise sind die Vernetzungsbindungen in ihrer Natur interpartikulär (das heißt, zwischen unterschiedlichen Vorläuferteilchen). Ohne durch Theorie gebunden sein zu wollen oder den Schutzbereich der Erfindung zu beschränken, wird davon ausgegangen, daß die Reaktion des interpartikulär vernetzenden Mittels mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen Vernetzungsbindungen zwischen den polymeren Ketten unterschiedlicher Vorläuferteilchen bildet (das heißt, interpartikuläre Vernetzungsbindungen). Für die hier vorliegenden bevorzugten Polymere wird angenommen, daß das interpartikulär vernetzende Mittel dahin gehend reagiert, daß Vernetzungsbindungen zwischen den Carboxylgruppen der vorher unabhängigen Vorläuferteilchen gebildet werden. Ohne durch Theorie gebunden sein zu wollen oder den Schutzbereich der Erfindung zu beschränken, wird für die bevorzugten Polymermaterialien, die Carboxylgruppen besitzen, angenommen, daß das interpartikulär vernetzende Mittel mit den Carboxylgruppen der polymeren Materialien reagiert, um covalente chemische Vernetzungsbindungen zwischen den polymeren Ketten unterschiedlicher Vorläuferteilchen zu bilden. Die kovalenten chemischen Vernetzungsbindungen entstehen im allgemeinen als Ergebnis von Ester-Amid(Imid)- oder Urethangruppen durch Reaktion der funktionalen Gruppen der Vernetzungsmittel mit den Carboxylgruppen des polymeren Materials. In bevorzugten Ausführungsformen wird angenommen, daß Esterbindungen gebildet werden. So sind bevorzugte interpartikulär vernetzende Mittel solche Mittel, die in der Lage sind, mit den Carboxylgruppen in den bevorzugten Polymeren zu reagieren, um Esterbindungen zu bilden.
Interpartikulär vernetzende Mittel, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind solche, die mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen reagieren, das verwendet wird, um die interpartikulär vernetzten Aggregate zu bilden. Geeignete interpartikulär vernetzende Mittel können umfassen eine Anzahl von unterschiedlichen Mitteln, wie z. B. Verbindungen mit wenigstens zwei polymerisierbaren Doppelbindungen; Verbindungen mit wenigstens einer polymerisierbaren Doppelbindung und wenigstens einer funktionalen Gruppe, die mit dem polymeren Material reaktiv ist; Verbindung mit wenigstens zwei funktionalen Gruppen, die mit dem polymeren Material reaktiv sind; oder mehrwertige Metallverbindungen. Spezifische Vernetzungsmittel, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind beschrieben in größerem Detail in dem vorgenannten US Patent 4,076,663, und US Patent Re. 32,649. Die interpartikulär vernetzenden Mittel können auch Monomere (solche, wie vorher beschrieben) umfassen, die mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen reaktiv sind, um polymere Vernetzungsbindungen zu schaffen.
Dort, wo Carboxylgruppen auf oder in dem polymeren Material (das heißt, den polymeren Ketten) der Vorläuferteilchen vorhanden sind, sind bevorzugte interpartikuläre vernetzende Mittel Lösungen, die wenigstens zwei funktionale Gruppen pro Molekül besitzen, die in der Lage sind, mit der Carboxylgruppe zu reagieren. Bevorzugte interpartikulär vernetzende Mittel umfassen mehrwertige Alkohole, wie Ethylenglycol, Diethylengylcol, Triethylenglycol, Tetraethylenglycol, Polyethylenglycol, Glycerol (1,2,-propandiol), 1,2,3-propandiol, Trimethylolpropan, Diethanolamin, Triethanolamin, Polyoxipropylen, Oxiethylen-Oxipropyl-Blockcopolymer, Sorbitan-Fettsäureester, Polyoxiethylensorbitan-Fettsäureester, Pentaerithritol und Sorbitol; Polyglycidylether-Verbindungen, wie Ethylenglycoldiglycidylether, Polyethylenglycoldiglycidylether, Glycerolpolyglycidylether, Diglycerolpolyglycidylether, Polyglycerolpolyglycidylether, Sorbitolpolyglycidylether, Pentaeritritolpolyglycidylether, Propylenglycoldiglycidylether und Propylenglycoldiglycidylether; Polyaciridinverbindungen, wie 2,2-bishydroximehtylbutanol-tris[3-(i-aziridin) propionat], 1,6-hexamethyltoluoldiethylenurea und Diphenylmethan-bis-4,4'-N,N'- diethylenurea; Haloepoxiverbindungen, wie Epichlorhydrin und α- Methylfluorhydrin; Polyaldehydverbindung, wie Glutaraldehyd und Glyoxazol, Polyaminverbindungen, wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin und Polyethylenimin; und Polyisocyanatverbindungen, wie 2-4-toluoldiisocyanat und Hexamethylendiisocyanat.
Ein interpartikulär vernetzendes Mittel oder zwei oder mehr im wesentlichen gegenseitig nicht reagierende interpartikulär vernetzende Mittel, ausgewählt aus der oben erwähnten Gruppe, können verwendet werden. Besonders bevorzugte interpartikulär vernetzende Mittel zur Verwendung mit hier vorliegendem Carboxyl enthaltenden polymerem Material sind Ethylenglycol; Glycerol; Trimethylolpropan; 1,2-propandiol; und 1,3-Propandiol.
Das Verhältnis des in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden interpartikulär vernetzenden Mittels liegt im Bereich von 0,01 Gewichtsteile zu 30 Gewichtsteilen, vorzugsweise von 0,5 Gewichtsteilen zu 10 Gewichtsteilen, ganz bevorzugt von 1 Gewichtsteil bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Vorläuferteilchen.
In der vorliegenden Erfindung können andere Materialien oder Mittel mit dem interpartikulär vernetzenden Mittel (den interpartikulär vernetzenden Mitteln) als Hilfe beim Produzieren des interpartikulär vernetzten Aggregats oder beim Fördern oder Unterstützen der Reaktion des interpartikulär vernetzenden Mittels mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen oder als Assoziierungsmittel verwendet werden.
Zum Beispiel kann Wasser in Verbindung mit dem interpartikulär vernetzenden Mittel verwendet werden. Das Wasser funktioniert dahin gehend, eine gleichförmige Dispersion des interpartikulär vernetzenden Mittels auf der Oberfläche der Vorläuferteilchen und eine Permeation des interpartikulär vernetzenden Mittels in den Oberflächenbereich der Vorläuferteilchen zu unterstützen. Das Wasser unterstützt auch eine stärkere physikalische Verbindung zwischen den Vorläuferteilchen der vorreagierten Aggregate und die trockene und gequollene Integrität der resultierenden interpartikulär vernetzten Aggregate. In der vorliegenden Erfindung wird Wasser verwendet in einem Verhältnis von weniger als etwa 20 Gewichtsteilen (0 Gewichtsteilen bis etwa 20 Gewichtsteilen), vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gewichtsteilen bis 20 Gewichtsteilen, ganz bevorzugt im Bereich von 0,1 Gewichtsteilen bis 10 Gewichtsteilen, basierend auf 100 Gewichtsteile der Vorläuferteilchen. Die tatsächlich zu verwendende Menge Wasser wird abhängig von der Art des Polymermaterials und der Teilchengröße der Vorläuferteilchen variieren.
Organische Lösungsmittel können auch in Verbindung mit dem interpartikulär vernetzenden Mittel verwendet werden. Die organischen Lösungsmittel werden verwendet, um eine gleichförmige Dispersion des interpartikulär vernetzenden Mittels auf der Oberfläche der Vorläuferteilchen zu unterstützen. Die organischen Lösungsmittel sind vorzugsweise hydrophile organische Lösungsmittel. Die hydrophilen organischen Lösungsmittel, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen niedere Alkohole, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n- Butanol, Isobutanol, sec-Butanol, und t-Butanol; Ketone, wie Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon; Ether, wie Dioxan, Tetrahydrofuran und Diethylether; Amide, wie N,N-Dimethylformamid und N,N-Diethylformamid; und Schwefeloxide, wie Dimethylschwefeloxid. Das hydrophile organische Lösungsmittel wird in der vorliegenden Erfindung in einem Verhältnis verwendet von weniger als etwa 60 Gewichtsteilen (0 Gewichtsteile bis etwa 60 Gewichtsteile), vorzugsweise im Bereich vom 0,01 Gewichtsteilen bis 60 Gewichtsteilen, ganz bevorzugt von 1 Gewichtsteil bis 20 Gewichtsteilen, basierend auf 100 Gewichtsteile der Vorläuferteilchen. Die tatsächliche Menge des zu verwendenden hydrophilen organischen Lösungsmittels wird abhängig von der Art des polymeren Materials und der Teilchengröße der Vorläuferteilchen variieren.
Das interpartikulär vernetzende Mittel kann auch in einem Gemisch mit Wasser und ein oder mehreren hydrophilen organischen Lösungsmitteln verwendet werden. Es hat sich herausgestellt, daß die Verwendung einer Lösung Wasser/interpartikulär vernetzendes Mittel die größte Durchdringung des Vernetzungsmittels in den Oberflächenbereich der Vorläuferteilchen liefert, während eine Lösung aus hydrophilem organischen Lösungsmittel/interpartikulär vernetzenden Mittel eine minimale Durchdringung des Vernetzungsmittels liefert. Es wird jedoch ein Gemisch aus allen drei Mitteln bevorzugt, um den Betrag der Durchdringung des interpartikulär vernetzenden Mittels in den Oberflächenbereich der Vorläuferteilchen zu kontrollieren. Speziell hat sich herausgestellt, daß je höher das Verhältnis von Wasser zur organischen Lösungsmittelkomponente ist, desto tiefer die Vernetzerdurchdringung ist, desto großer die Fluidstabilität der Makrostruktur unter Spannung ist und desto größer die Reduktion der resultierenden Absorptionskapazität der Makrostruktur ist. Typischerweise liegt das Verhältnis von Wasser zu hydrophilem organischen Lösungsmittel in der Lösung im Bereich von 10 : 1 bis 1 : 10. Die Lösung aus hydrophilem organischem Lösungsmittel/Wasser/interpartikulär vernetzendem Mittel wird in einem Verhältnis von weniger als etwa 60 Gewichtsteilen (0 Gewichtsteile bis etwa 60 Gewichtsteile), vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gewichtsteilen bis 60 Gewichtsteilen, ganz bevorzugt von 1 Gewichtsteil bis 20 Gewichtsteilen, basierend auf 100 Gewichtsteile der Vorläuferteilchen verwendet.
Weitere optionale Komponenten können auch mit der das interpartikulär vernetzende Mittel enthaltenden Lösung vermischt werden. Zum Beispiel kann ein Initiator, ein Katalysator oder nicht saure Comonomermaterialien hinzu gegeben werden. Beispiele dieser Materialien, die hier zur Verwendung geeignet sind, sind beschrieben im vorgenannten US Patent Re. 32,649.
Das Verfahren zum Herstellen der porösen, absorbierenden, polymeren Makrostruktur mit einem interpartikulär vernetzten Aggregat umfaßt die Schritte des Bereitstellens von Vorläuferteilchen des hier beschriebenen Typs; das Aufbringen eines interpartikulär vernetzenden Mittels auf einen Bereich der Vorläuferteilchen; ein physikalisches Verbinden der Vorläuferteilchen, um ein Aggregat zu bilden; ein Formen des Aggregats; und ein Reagieren des interpartikulär vernetzenden Mittels mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen des Aggregats unter gleichzeitiger Beibehaltung der physikalischen Verbindung der Vorläuferteilchen, um Vernetzungsbindungen zwischen den polymeren Ketten unterschiedlicher Vorläuferteilchen zu bilden.
Das interpartikulär vernetzende Mittel wird auf die Vorläuferteilchen aufgetragen. Das interpartikulär vernetzende Mittel kann durch beliebige verschiedene Techniken und Vorrichtungen aufgetragen werden, die zum Aufbringen von Lösungen auf Materialien verwendet werden, einschließlich Beschichten, Austragen, Ausgießen, Auftropfen, Aufsprühen, Atomisieren, Kondensieren oder Immergieren des interpartikulär vernetzenden Mittels auf die Vorläuferteilchen. Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck "darauf aufgebracht", daß wenigstens ein Bereich der Oberfläche von wenigstens einem der zu verbindenden Vorläuferteilchen das interpartikulär vernetzende Mittel auf sich trägt. So kann das interpartikulär vernetzende Mittel nur auf einige der Vorläuferteilchen, auf alle der Vorläuferteilchen, nur auf einem Bereich der Oberfläche einiger oder aller der Vorläuferteilchen oder auf der gesamten Oberfläche einiger oder aller der Vorläuferteilchen aufgebracht sein. Vorzugsweise ist das interpartikulär vernetzende Mittel auf der gesamten Oberfläche der meisten, vorzugsweise aller, Vorläuferteilchen aufgebracht, um so die Effektivität, die Festigkeit und die Dichte der interpartikulären Vernetzungsbindungen zwischen den Vorläuferteilchen zu stärken.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird, nachdem das interpartikulär vernetzende Mittel auf die Vorläuferteilchen aufgebracht wurde, das interpartikulär vernetzende Mittel mit den Vorläuferteilchen durch irgendeines eine Anzahl von Mischtechniken gemischt, um sicher zu stellen, daß die Vorläuferteilchen durch und durch mit dem interpartikulär vernetzenden Mittel beschichtet sind. Weil die Vorläuferteilchen mit dem interpartikulär vernetzenden Mittel durch und durch beschichtet sind, wird die Effektivität, Festigkeit und Dichte der Vernetzungsbindungen zwischen den Vorläuferteilchen verstärkt. Das Mischen kann unter Verwendung verschiedener Techniken und Vorrichtungen durchgeführt werden, einschließlich verschiedener Mixer oder Kneter, wie sie im Stand der Technik allgemein bekannt sind.
Vor, während oder nach dem Aufbringen des interpartikulär vernetzenden Mittels auf die Vorläuferteilchen werden die Vorläuferteilchen physikalisch miteinander verbunden, um eine Aggregat-Makrostruktur zu bilden. Der Ausdruck "physikalisch verbunden" wie hier verwendet, bedeutet, daß die Vorläuferteilchen zusammen gebracht werden und miteinander als Komponententeile in irgendeiner von einer Anzahl von verschiedenen Wegen und räumlichen Beziehungen in Kontakt gehalten werden, um so eine einzelne Einheit zu bilden (eine Aggregat-Makrostruktur).
Die Vorläuferteilchen werden vorzugsweise physikalisch miteinander verbunden, indem ein Assoziierungsmittel auf die Vorläuferteilchen aufgebracht wird und die Vorläuferteilchen an wenigstens dem Bereich der Oberfläche der Vorläuferteilchen mit dem darauf aufgebrachten Assoziierungsmittel physikalisch in Kontakt gebracht werden. Bevorzugte Assoziierungsmittel veranlassen das polymere Material der Vorläuferteilchen, wenn dies zusammen gebracht wird, durch die Wirkung der Oberflächenspannungen der Fluidoberfläche und/oder der Verhedderung der polymeren Ketten aufgrund externer Quellung aneinander zu haften. Assoziierungsmittel, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfassen hydrophile organische Lösungsmittel, typischerweise Alkohole mit geringerem Molekulargewicht, wie Methanol, Ethanol oder Isopropanol; Wasser; ein Gemisch aus hydrophilen organischen Lösungsmitteln und Wasser; gewisse interpartikuläre vernetzende Mittel, wie vorstehend beschrieben; flüchtige hydrophobe organische Verbindungen, wie Hexan, Octan, Benzol oder Toluol; oder Mischungen daraus. Bevorzugte Assoziierungsmittel sind Wasser, Methanol, Isopropanol, Ethanol, interpartikulär vernetzende Mittel, wie Glycerol oder Mischungen daraus. Typischerweise umfaßt das Assoziierungsmittel ein Gemisch mit einem interpartikulär vernetzenden Mittel, derart, daß der Schritt des Aufbringens eines interpartikulär vernetzenden Mittels gleichzeitig mit dem Schritt des Aufbringens eines Assoziierungsmittels ausgeführt wird.
Die Assoziierungsmittel können auf die Vorläuferteilchen durch irgendeine von verschiedenen Techniken und Vorrichtungen aufgebracht werden, die zum Aufbringen von Lösungen auf Materialien verwendet werden, einschließlich Beschichten, Aufdampfen, Aufgießen, Sprühen, Atomisieren, Kondensieren oder Immergieren des Assoziierungsmittels auf den Vorläuferteilchen. Das Assoziierungsmittel wird auf wenigstens einen Bereich der Oberfläche von wenigstens einem der Vorläuferteilchen aufgebracht, um pro Aggregat verbunden zu werden. Vorzugsweise wird das Assoziierungsmittel auf der gesamten Oberfläche der meisten, vorzugsweise aller, Vorläuferteilchen aufgebracht. Das Assoziierungsmittel wird im allgemeinen mit den Vorläuferteilchen durch irgendeine von einer Anzahl von Mischtechniken und Mischvorrichtungen gemischt, um zu gewährleisten, daß die Vorläuferteilchen durch und durch mit dem Assoziierungsmittel beschichtet sind.
Wenn ein Assoziierungsmittel auf die Vorläuferteilchen aufgebracht wurde, können die Vorläuferteilchen in einer Anzahl von unterschiedlichen Wegen physikalisch miteinander in Kontakt gebracht werden. Zum Beispiel kann das Assoziierungsmittel allein die Teilchen in Kontakt zusammen halten. Alternativ können Schwerkräfte verwendet werden, um ein Kontakt zwischen den Vorläuferteilchen sicher zu stellen. Ferner können die Teilchen in einem Behälter mit einem fixierten Volumen angeordnet werden, um so einen Kontakt zwischen den Vorläuferteilchen sicher zu stellen.
Die Vorläuferteilchen können alternativ physikalisch miteinander assoziiert sein, indem die Vorläuferteilchen physikalisch angezwängt werden, derart, daß diese miteinander in Kontakt sind. Zum Beispiel können die Vorläuferteilchen dicht in einem Behälter mit einem festgelegten Volumen derart gepackt sein, daß die Vorläuferteilchen miteinander physikalisch in Kontakt sind. Alternativ oder in Kombination mit dem obigen Vorgang können Schwerkräfte verwendet werden, um die Vorläuferteilchen physikalisch zu assoziieren. Die Vorläuferteilchen können auch über eine elektrostatische Attraktion oder durch die Einführung eines Haftmittel (z. B. eines Haftmittels, wie ein wasserlösliches Haftmittel), um diese miteinander zu verkleben, physikalisch miteinander assoziiert werden. Die Vorläuferteilchen können auch an einem dritten Element (einem Substrat) derart angebracht sein, daß die Vorläuferteilchen miteinander durch das Substrat in Kontakt gebracht werden.
In einem alternativen und bevorzugten Schritt beim Bilden der Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung ist das Aggregat der Vorläuferteilchen in verschiedenen Geometrien, räumlichen Beziehungen und Dichten geformt, um ein Aggregat mit einer definierten Form, Größe und/oder Dichte zu bilden. Das Aggregat kann durch beliebige herkömmliche Formungstechniken, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, geformt sein. Bevorzugte Verfahren zum Formen des Aggregats umfassen ein Gießen, Formen oder Formungsvorgänge. Gieß- und Formungstechniken umfassen im allgemeinen das Einführen der Vorläuferteilchen in einen präparierten Formhohlraum und das Aufbringen von Druck auf das Aggregat (Komprimieren), um das Aggregat zu veranlassen, die Form des Formhohlraumes anzunehmen. Beispiele spezifischer Formungstechniken zur Verwendung hierin umfassen ein Komprimierungformen, ein Injektionsformen, eine Extrusion oder Laminierung. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von Vorläuferteilchen einem Behälter mit einem Formhohlraum mit festem Volumen hinzu gegeben werden und das Aggregat komprimiert werden, um die Form des Formhohlraumes anzunehmen, so daß die resultierende Makrostruktur die durch die Form des Formhohlraumes begrenzte Form hat. Formungstechniken umfassen die Durchführung verschiedener Vorgänge an dem Aggregat, um seine Form und/oder Größe und/oder Dichte zu modifizieren. Beispiele spezifischer Formungstechniken zur Verwendung hierin umfassen ein Rollen, Furchen, Extrudieren, Spinnen, Beschichten oder Ziehvorgänge. Zum Beispiel kann ein Aggregatgemisch der Vorläuferteilchen und wenigstens das interpartikulär vernetzende Mittel zwischen einem Paar von Kompaktionswalzen hindurch bewegt werden, um ein blattförmiges Aggregat zu bilden. Alternativ kann das Aggregatgemisch durch eine Öffnung hindurch extrudiert werden, um ein Aggregat mit einer Form zu bilden, das der Form der Öffnung entspricht. Ferner kann das Aggregatgemisch auf eine Oberfläche gegossen werden, um ein Aggregat mit einer gewünschten Form oder Oberflächenmorphologie zu bilden. Eine oder alle dieser Techniken können auch in Kombination verwendet werden, um das geformte Aggregat zu bilden. Irgendeine geeignete Vorrichtung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, kann verwendet werden, um solche Vorgänge auszuführen, und der Vorgang kann mit heißem und/oder kaltem Material oder heißen oder kalten Teilen der Vorrichtung ausgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden ein Aggregatgemisch aus Vorläuferteilchen, ein interpartikulär vernetzendes Mittel, Wasser und ein hydrophiles organisches Lösungsmittel dem Trichter einer herkömmlichen Extrudervorrichtung hinzu gegeben. Ein Beispiel einer Extrudervorrichtung ist in Fig. 12-14 aus Principles of Polymer Materials, Zweite Ausgabe (McGraw-Hill Book Company, 1982) auf Seite 331 dargestellt, wobei diese Publikation hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist. Das Aggregatgemisch wird durch der Öffnung der Extrudervorrichtung extrudiert, um einem Paar angetriebener Kompaktionswalzen zugeführt zu werden, die eine fixierte (aber variable) Spalte zwischen den Walzen aufweisen, um so das Aggregat in die Form eines Flächengebildes zu komprimieren. Das Flächengebilde wird dann auf spezifische Längen verarbeitet, um Makrostrukturen zu schaffen, die eine spezifisch ausgebildete Große, Form oder Dichte haben.
Gleichzeitig oder nachdem das interpartikulär vernetzende Mittel aufgebracht wurde, wurden die Vorläuferteilchen miteinander physikalisch verbunden, um ein Aggregat zu bilden, und wurde das Aggregat geformt, wobei das interpartikulär vernetzende Mittel mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen des Aggregats in Reaktion gebracht wird, während die physikalische Assoziierung der Vorläuferteilchen beibehalten wird, um zwischen den Vorläuferteilchen Vernetzungsbindungen zu bilden, um eine interpartikulär vernetzte Aggregat-Makrostruktur zu bilden.
Die Reaktion zwischen dem interpartikulär vernetzenden Mittel und dem polymeren Material muß aktiviert und beendet werden, um die Vernetzungsbindungen zwischen den unterschiedlichen Vorläuferteilchen zu bilden, um das interpartikulär vernetzte Aggregat zu bilden. Obwohl die Vernetzungsreaktion durch Strahlung aktiviert werden kann/z. B. Ultraviolett-, Gamma- oder X-Strahlung) oder durch einen Katalysator, wie einen Initiator und einen Aktivator, wird die Vernetzungsreaktion vorzugsweise thermisch aktiviert (Erwärmung). Erwärmung aktiviert und treibt die Reaktion an und treibt in dem Gemisch vorhandene flüchtige Bestandteile aus. Solche Reaktionsbedingungen umfassen im allgemeinen das Erwärmen der assoziierten Vorläuferteilchen und des interpartikulär vernetzenden Mittels für bestimmte Zeiten und bei bestimmten Temperaturen. Der Wärmungsschritt unter Verwendung einer Anzahl von unterschiedlichen Vorrichtungen, wie sie bekannt sind, einschließlich der verschiedenen Öfen oder Trockner, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, ausgeführt werden.
Im allgemeinen wird die Reaktion ausgeführt durch Erwärmen auf eine Temperatur oberhalb von 90ºC für eine ausreichende Zeit, um die Vernetzungsreaktion abzuschließen. Für jeden Satz spezifischer interpartikulär vernetzender Mittel und eines polymeren Material der verwendeten Vorläuferteilchen, wird, falls die Temperatur zu niedrig ist oder die Zeit zu kurz ist, die Reaktion nicht ausreichend angetrieben, was zu weniger und schwächeren interpartikulären Vernetzungsbindungen führt, wodurch etwas Verlust von Flüssigkeitsdurchlässigkeit der Makrostruktur beim Quellen bewirkt wird. Falls die Temperatur zu hoch ist, kann die Absorbierfähigkeit der Vorläuferteilchen degradiert werden oder können die Vernetzungen dieser Vorläuferteilchen in Abhängigkeit von den spezifischen polymeren Materialien so weit degradiert werden, daß die resultierende Makrostruktur zum Absorbieren großer Mengen von Flüssigkeiten nicht nützlich ist. Zudem können, falls die Zeit und die Temperaturen nicht richtig sind, die dehnbaren Niveaus der resultierenden Aggregate zunehmen, wodurch das Vorliegen dieser Form von Gelsperre erhöht wird. Deshalb wird die Reaktion im allgemeine bei einer Temperatur im Bereich von 120ºC bis 300ºC, vorzugsweise von 100ºC bis 250ºC ausgeführt. Die Zeit zum Beenden der Reaktion wird bei Nichtvorhandensein von Katalysatoren im wesentlichen von 5 Minuten bis 6 Stunden, vorzugsweise von 10 Minuten bis 4 Stunden betragen.
Für das bevorzugte polymere Material der Vorläuferteilchen, nämlich leicht vernetzten Produkten aus teilweise neutralisierter Polyacrylsäure, und die bevorzugten interpartikulär vernetzenden Mittel, wie Glycerol oder Trimethylolpropan, solche Reaktionsbedingungen eine Temperatur von 170ºC bis 220ºC für 3 Stunden bis bzw. 30 Minuten umfassen. Insbesondere wird die Reaktion ausgeführt bei einer Temperatur zwischen 190ºC bis 210ºC für 75 Minuten bis bzw. 45 Minuten. Die verwendete tatsächliche Zeitdauer und Temperaturen ist abhängig von den spezifischen polymeren Materialien, die für die Vorläuferteilchen verwendet werden, die verwendeten spezifischen interpartikulär vernetzenden Mittel, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Katalysators, der zum Antreiben der Reaktion verwendet wird, und die Dicke oder den Durchmesser der Makrostruktur.
Die Vernetzungsreaktion kann durch Hinzugabe eines Initiators und/oder eines Katalysators zu dem interpartikulär vernetzenden Mittel unterstützt werden, um die Zeit und/oder die Temperatur und/oder die Menge des interpartikulär vernetzenden Mittels zu verringern, das benötigt wird, um die Vorläuferteilchen miteinander zu verbinden. Im allgemeinen wird die Reaktion jedoch unter Abwesenheit eines Katalysators durchgeführt.
Die physikalische Assoziierung der Vorläuferteilchen muß während des Reaktionsschrittes beibehalten werden, so daß ausreichende interpartikulare Vernetzungsbindungen gebildet werden. Als Kräfte oder Spannungen, die ausreichen, die Vorläuferteilchen zu dissoziieren, während des Reaktionsschrittes vorhanden sind, können die Vernetzungsbindungen zwischen den Vorläuferteilchen (interpartikulären Vernetzungsbindungen) nicht gebildet werden. Die physikalische Assoziierung der Vorläuferteilchen wird typischerweise durch Sicherstellung minimaler Dissoziationskräfte beibehalten, oder es werden Spannungen während des Reaktionsschritts eingebracht.
Als ein optionaler und bevorzugter Schritt im Verfahren zum Bilden der porösen, absorbierenden, polymeren Makrostruktur sind die Komponenten-Vorläuferteilchen der Makrostruktur oberflächenbehandelt. Zum Beispiel offenbart US Patent 4,824,901, veröffentlicht für Alexander et al., am 25. April 1989, die Oberflächenbehandlung von polymeren Teilchen mit einem polyquartären Amin. In einem beispielhaften Verfahren wird das polymere Material, das wenigstens in der Nähe der Oberfläche der Vorläuferteilchen vorhanden ist, oberflächenvernetzt, wie dies offenbart ist in US Patent 4,666,983, unter der Bezeichnung "Absorbent Article", veröffentlicht für Tsubakimoto et al. am 19. Mai 1987 und US Patent 4,734,478, unter der Bezeichnung "Water Absorbing Agent", veröffentlicht für Tsubakimoto et al. am 29. März 1988. Durch Verwenden eines Oberflächenvernetzungsschrittes in der vorliegenden Erfindung wird der Widerstand gegenüber einer Verformung der resultierenden Makrostruktur im gequollenen Zustand verbessert. Vorzugsweise dient das interpartikulär vernetzende Mittel, das auf die Vorläuferteilchen aufgebracht ist, als oberflächenvernetzendes Mittel, derart, daß die Makrostruktur vorzugsweise gleichzeitig gebildet und oberflächenvernetzt wird.
Wie vorher diskutiert wurde, müssen die Schritte im Verfahren zum Erzeugen der Makrostruktur nicht in einer speziellen Reihenfolge ausgeführt werden. Zudem können die Schritte gleichzeitig ausgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das interpartikulär vernetzende Mittel gleichzeitig mit der physikalischen Assoziierung der Vorläuferteilchen aufgebracht, wobei das Gemisch nachfolgend in eine bevorzugte Form und typischerweise eine gewünschte Dichte geformt wird, und das interpartikulär vernetzende Mittel wird nachfolgend mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen in Reaktion gebracht, entweder unmittelbar nachdem die obigen Schritte beendet sind oder nachdem das Aggregat für eine Zeitspanne stehen gelassen wurde, um die Makrostruktur gleichzeitig zu formen und Oberflächen zu vernetzen. Typischerweise werden die Vorläuferteilchen in ein Gefäß eingegeben und mit einer Lösung aus einem interpartikulär vernetzenden Mittel, Wasser und einem hydrophilen organischen Lösungsmittel, das auf die Vorläuferteilchen atomisiert wird, gemischt, um ein Aggregat zu bilden. Das interpartikulär vernetzende Mittel, Wasser und das hydrophile organische Lösungsmittel dienen als ein Assoziierungsmittel für die Vorläuferteilchen. Das interpartikulär vernetzende Mittel dient auch als ein oberflächenvernetzendes Mittel. Das Aggregat (das heißt, die assoziierten Vorläuferteilchen und das wäßrige Gemisch) werden nachfolgend in eine verdichtete Flächenform geformt, und zwar durch eine Kombination von Extrudier- und Walztechniken, wie oben beschrieben. Das interpartikulär vernetzende Mittel wird nachfolgend durch Erwärmen mit dem polymeren Material in Reaktion gebracht, um zwischen den Vorläuferteilchen Vernetzungsbindungen zu bilden, um eine interpartikulär vernetzte Aggregat-Makrostruktur zu bilden und gleichzeitig die Oberflächen der Vorläuferteilchen der resultierenden Makrostruktur Oberflächen zu vernetzen.
Unter bestimmten Bedingungen können die resultierenden Makrostrukturen ein wenig unflexibel und brüchig sein. Mehrere flexible Makrostrukturen können auf verschiedenen Wegen erhalten werden. Zum Beispiel kann ein Weichmacher der Makrostruktur hinzu gegeben werden, nachdem die interpartikuläre Vernetzungsreaktion abgeschlossen ist. Geeignete Weichmacher umfassen Wasser, hydrophile, organische Lösungsmittel mit hohem Molekulargewicht (z. B. Glycerol; 1,3-propandiol; oder Ethylenglycol), oder polymere Lösungen (z. B. Polyvinylalkohol oder Polyehtylenglycol), oder Mischungen kann. Der Weichmacher kann auf die Makrostrukturen in einer Anzahl von unterschiedlichen Wegen aufgebracht werden, einschließlich Sprühen, Beschichten, Atomisieren, Immergieren oder Kippen der Lösung auf die Makrostruktur. Alternativ kann im Falle von Wasser der Weichmacher hinzu gegeben werden, indem die Makrostruktur in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit angeordnet wird (z. B. größer als 70% relative Luftfeuchtigkeit). Ein Weichmacher kann auch zu dem Vorreaktionsgemisch hinzu gegeben werden, das ein polymerisierbares Monomer hinzu gegeben werden, wobei das Monomer nachfolgend in Reaktion gebracht wird, um die interpartikulären, polymeren Vernetzungsbindungen zu bilden. In diesem Fall wird der Weichmacher in den interpartikulären Vernetzungsbindung-Strukturen während der Vernetzungsreaktion gefangen. Die Menge des in der Lösung vorhandenen Weichmachers wird ausgewählt in Abhängigkeit von dem verwendeten, spezifischen Weichmacher. Typischerweise umfaßt der Weichmacher etwa 0,01 Gewichtsteil bis 100 Gewichtsteile des Weichmachers pro 100 Gewichtsteile der Vorläuferteilchen.
Wie in den Fig. 1-3 gezeigt, hat die resultierende Makrostruktur Poren (die dunklen Flächen der Mikrophotographie) zwischen benachbarten Vorläuferteilchen. Die Poren sind kleine Zwischenräume zwischen benachbarten Vorläuferteilchen, die den Durchgang der Flüssigkeit in das innere der Makrostruktur erlauben. Die Poren sind in der Makrostruktur ausgebildet, weil die Vorläuferteilchen nicht dicht genug "sitzen" oder gepackt sind, selbst dann, wenn sie komprimiert sind, um die Poren zu beseitigen. (Die Packungseffizienz beträgt weniger als 1.) Die Poren sind im allgemeinen kleiner als die bildenden Vorläuferteilchen und liefern Kapillaren zwischen den Vorläuferteilchen, um die Flüssigkeit in das Innere der Makrostruktur zu transportieren.
Die Poren sind miteinander durch interkommunizierende Kanäle zwischen den Poren verbunden. Die Kanäle erlauben Flüssigkeiten, welche die Makrostruktur berühren, über Kapillarkräfte (z. B. geformte Kapillarkanäle) zu anderen Bereichen der Makrostruktur transportiert zu werden, so daß das Gesamtvolumen der Makrostruktur beim Absorbieren solcher Flüssigkeiten verwendet wird. Ferner erlauben die Poren und die interkommunizierenden Kanäle im gequollenen Zustand, daß Flüssigkeiten durch die Makrostruktur entweder zu den Schichten der Vorläuferteilchen, entfernt von der anfänglichen Stelle des Flüssigkeitskontakts oder zu anderen Strukturen gelangen, die mit der Makrostruktur in Kontakt stehen. So wird die Makrostruktur wegen der Poren und der interkommunizierenden Kanäle als flüssigkeitsdurchlässig angesehen.
Die Lückenfraktion (das heißt, das Gesamtvolumen der Makrostruktur, das die Poren und die Kanäle umfaßt) hat einen minimalen Wert für eine gegebene Vorläuferteilchen-Größenverteilung. Im allgemeinen gilt, je enger die Vorläuferteilchen- Größenverteilung, desto höher die Lückenfraktion. So wird bevorzugt, um höhere Lückenfraktionen in einem verdichteten Zustand zu schaffen, daß die Vorläuferteilchen eine relativ enge Teilchengrößenverteilung haben.
Ein weiteres Merkmal der Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung ist, daß die Makrostrukturen im wesentlichen isotropisch quellen, selbst unter moderaten Grenzdrücken, wenn Flüssigkeiten darauf abgelagert werden oder mit den Makrostrukturen in Kontakt kommen. Ein isotropisches Quellen wird hier verwendet, um auszudrücken, daß die Makrostruktur im wesentlichen in allen Richtungen gleich quillt, wenn sie naß wird. Ein isotropisches Quellen ist ein wichtige Eigenschaft der Makrostruktur, weil die Vorläuferteilchen und die Poren in der Lage sind, ihre relative Geometrie und räumlichen Beziehungen beizubehalten, selbst wenn sie gequollen sind, derart, daß die bestehenden Kapillarkanäle während der Benutzung beibehalten werden, wenn nicht sogar vergrößert werden. (Die Poren und die Vorläuferteilchen werden während des Quellens größer.) So kann die Makrostruktur an sich zusätzliche Frachten an Flüssigkeit einsaugen und/oder transportieren, ohne dabei eine Gelsperre zu erzeugen.
Eine Anzeige, daß Vernetzungsbindungen in der Makrostruktur zwischen den vorher unabhängigen Vorläuferteilchen geformt wird, ist, daß die resultierenden Makrostrukturen fluidstabil werden (das heißt, flüssigkeitsstabil). "Fluidstabil" wird hier verwendet, um eine Makrostruktur mit einem interpartikulär vernetzten Aggregat zu bezeichnen, das bei Kontakt mit oder beim Quellen (mit und/oder ohne Spannung) in einem wäßrigen Fluid im wesentlichen intakt bleibt (das heißt, die meisten der vorher unabhängigen Komponenten-Vorläuferteilchen bleiben miteinander verbunden). Während die Definition der Fluidstabilität berücksichtigt, daß die meisten der Vorläuferteilchen miteinander verbunden bleiben, bleiben vorzugsweise alle der zum Aufbau der Makrostruktur verwendeten Vorläuferteilchen miteinander verbunden. Es sei jedoch angemerkt, daß sich einige Vorläuferteilchen von der Makrostruktur selbst lösen können, falls z. B. andere Teilchen nachfolgend an der Makrostruktur durch Wasser agglomeriert wurden.
Die Fluidstabilität ist ein wichtiges Merkmal der Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung, weil diese dem Aggregat erlaubt, ihre relative Struktur sowohl im trockenen als auch im gequollenen Zustand beizubehalten und weil sie die Komponent- Vorläuferteilchen immobilisiert. In einem Endprodukt, wie einem absorbierenden Element oder einem absorbierenden Artikel, ist die Fluidstabilität günstig für das Reduzieren einer Gelsperre, da Vorläuferteilchen zusammen bleiben, selbst wenn sie mit Flüssigkeit in Kontakt kommen, und erlaubt einem, vorher unabhängige feine Teilchen in eine Aggregatform zu verwenden, um die Geschwindigkeit der Fluidaufnahme der resultierenden Makrostruktur zu erhöhen, ohne das Element der Gelsperre einzuführen.
Die Fluidstabilität kann in einer Aggregat-Makrostruktur durch einen Prozeß in zwei Schritten gemessen werden. Die anfängliche dynamische Antwort der Aggregat-Makrostruktur bei Kontakt mit dem wäßrigen Fluid wird beobachtet und dann wird der Gleichgewichtszustand bei voller Quellung der Aggregat-Makrostruktur beobachtet. Ein Testverfahren zum Bestimmen der Fluidstabilität basierend auf diesen Kriterien wird nachfolgend im Kapitel Testverfahren beschrieben.
Bei Benutzung werden Flüssigkeiten, die auf der Makrostruktur abgelagert werden oder mit dieser in Kontakt gelangen, durch die Vorläuferteilchen eingesaugt oder in die Poren geleitet und zu anderen Bereichen der Makrostruktur überführt, wo sie durch andere Vorläuferteilchen eingesaugt oder durch die Makrostruktur zu anderen, daran benachbarten absorbierenden Elementen transportiert.
Die Fig. 4-6 zeigen eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher die Vorläuferteilchen unterschiedliche Formen und chemische Zusammensetzungen aufweisen. Die Vorläuferteilchen bestehen aus einem Gemisch aus ungleichmäßig geformten Körnchen und Fasern (das heißt, superabsorbierenden Fasern). In der in den Fig. 4-6 gezeigten Ausführungsform sind die Fasern FIBERSORB® Fasern, erhältlich von der Arco Chemical Company aus Wilmington, DE. Fig. 4 zeigt die allgemeine Form einer solchen Makrostruktur. Wie in Fig. 4 gezeigt, liefern die Fasern eine Matrix, in welcher relativ kleine Poren zwischen den Körnchen geformt sind und relativ große Poren um die Fasern herum geformt sind. Fig. 5 zeigt größere Einzelheiten in Bezug auf die Form und die Größe der Poren und daß die Körnchen mit den Fasern interpartikulär vernetzt sind. Fig. 6 zeigt in größeren Einzelheiten die großen Poren und Kanäle, die in der Makrostruktur durch die Hinzufügung der Fasern und durch die Teilchen/Faser-Bindung geformt sind.
Die relative Menge der mit den Körnchen gemischten superabsorbierenden Fasern kann weit variieren. Zum Beispiel kann die Makrostruktur nur aus den superabsorbierenden Fasern geformt sein; wobei die resultierende Makrostruktur das Erscheinungsbild von Vlies-Faserbahnen hat. In den in den Fig. 4-6 gezeigten Ausführungsformen umfassen die superabsorbierenden Fasern von 0,1 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-% der Gesamtmenge der Vorläuferteilchen.
Wenn die superabsorbierenden Fasern einen Anteil der Vorläuferteilchen umfassen, sind die Fasern vorzugsweise durch und durch mit den anderen Vorläuferteilchen gemischt, so daß die Fasern zwischen vielen unterschiedlichen Vorläuferteilchen verwoben sind.
Fig. 7 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Makrostruktur der vorliegenden Erfindung, in welcher Verstärkungselemente, wie Fasern (fibröses oder faseriges Material) eingebettet ist in die Makrostruktur. Die Verstärkungselement liefern Festigkeit (das heißt, strukturelle Integrität) für die gequollene Makrostruktur. In bestimmten Ausführungsformen liefern die Verstärkungsfasern auch Elemente, die Flüssigkeiten schnell zu anderen Bereichen der Makrostruktur und/oder einem zusätzlichen absorbierenden Material ziehen. Die Verstärkungselemente umfassen vorzugsweise Fasern (auch als verstärkende Fasern bezeichnet); obwohl weitere Materialien, wie Filamente, Spulen, Bahnen, Vliesbahnen, Gewebebahnen oder Scrims, wie sie für ihre Verstärkungseigenschaften bekannt sind, verwendet werden können. Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, in welcher Polyesterfasern durch und durch mit der Makrostruktur verwoben sind. Speziell sind die Polyesterfasern innerhalb der interkommunizierenden Kanäle enthalten, um eine gesteigerte gequollene strukturelle Integrität für die Makrostruktur zu liefern.
Verschiedene Typen von Fasermaterial können für die Verstärkungselemente in der Makrostruktur der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Jeder Typ von Fasermaterial, welcher zur Verwendung in herkömmlichen absorbierenden Produkten geeignet ist, ist auch zur Verwendung in den hier vorliegenden Makrostrukturen geeignet. Spezifische Beispiele eines solchen Fasermaterials umfassen Zellulosefasern, modifizierte Zellulosefasern, Rayon, Polypropylen und Polyesterfasern, wie Polyethylenterephthalat (DACRON®), hydrophiles Nylon (HYDROPHIL®) und dergleichen. Beispiele weiterer Fasermaterialien zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu einigen bereits diskutierten, sind hydrophylisierte hydrophobe Fasern, wie mit einem grenzflächenaktiven Stoff behandelte oder mit Silica behandelte thermoplastische Fasern, die z. B. abgeleitet sind aus Polyolefinen, wie Polyethylen oder Polypropylen, Polyacryle, Polyamide, Polystyrene, Polyurethane und dergleichen. Tatsächlich liefern hydrophilisierte hydrophobe Fasern, welche an für sich nicht sehr absorbierend sind und welche deshalb keine Bahnen mit ausreichender Absorptionskapazität liefern, um in herkömmlichen absorbierenden Strukturen nützlich zu sein, zur Verwendung in den Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung kraft ihrer guten Saugeigenschaften geeignet. Dies deshalb, weil in den hier vorliegenden Makrostrukturen die Saugeigenschaften der Fasern so wichtig ist, wenn nicht wichtiger, als die Absorptionskapazität des Fasermaterials selbst, und zwar wegen der hohen Geschwindigkeit der Fluidaufnahme und dem Ausbleiben von Gelsperre-Eigenschaften der Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung. Synthetische Fasern werden hier zur Verwendung als die Faserkomponente der Makrostruktur allgemein bevorzugt. Ganz bevorzugt sind Polyolefinfasern, vorzugsweise Polyesterfasern.
Weitere Zellulose-Fasermaterialien, welche in bestimmten Makrostrukturen nützlich sein können, sind chemisch versteifte Zellulosefasern. Bevorzugte chemisch versteifte Zellulosefasern sind die versteiften, gedrehten, gekräuselten Zellulosefasern, welche durch ein internes Vernetzen von Zellulosefasern mit einem Vernetzungsmittel erzeugt werden können. Typen versteifter, gedrehter, gekräuselter Zellulosefasern, die hier als hydrophiles Fasermaterial nützlich sind, sind beschrieben in größerem Detail in US Patent 4,888,093, unter der Bezeichnung "Individualized, Crosslinked Fibers And Process For Making Said Fibers", veröffentlicht für Dean et al. am 19. Dezember 1989; US Patent 4,889,595, unter der Bezeichnung "Process For Making Individualized, Crosslinked Fibers Having Rduced Residuals And Fibers Thereof", veröffentlicht für Herron et al. am 26. Dezember 1989; US Patent 4,889,596, unter der Bezeichnung " Process For Making Individualized Crosslinked Fibers And Fibers Thereof", veröffentlicht für Schoggen et al. am 26. Dezember 1989; US Patent 4,889,597, unter der Bezeichnung "Process For Making Wet-Laid Structures Containing Individualized Stiffened Fibers", veröffentlicht für Bourbon et al. am 26. Dezember 1989 und US Patent 4,898,647, unter der Bezeichnung "Twisted, Chemically Stiffened Fibers And Absorbent Structures Made Therefrom", veröffentlicht für Moore et al. am 06. Februar 1990.
Wie hier verwendet, beschreibt der Ausdruck "hydrophile" Fasern oder die Oberflächen von Fasern, welche durch die auf die Fasern abgelagerten Flüssigkeiten benäßt werden (das heißt, falls Wasser oder ein wäßriges Körperfluid sich auf oder über die Oberfläche der Fasern ohne weiteres verteilt, ungeachtet dessen, ob die Faser tatsächlich Fluid einsaugt oder ein Gel bildet oder nicht). Der Stand der Technik im Hinblick auf das Benässen von Materialien gestattet eine Definition der Hydrophilizität (und Benässung) durch die Kontaktwinkel und die Oberflächenspannung der betreffenden Flüssigkeiten und Feststoffe. Dies wird im Detail in der Veröffentlichung der American Chemical Society Publication diskutiert, unter der Bezeichnung "Contact Angle, Wettability, and Adhesion", herausgegeben durch Robert F. Gould urheberrechtlich geschützt in 1964. Eine Faser oder eine Oberfläche einer Faser wird durch eine Flüssigkeit als benäßt angesehen, entweder, wenn der Kontaktwinkel zwischen der Flüssigkeit und der Faser oder der Oberfläche weniger als 90º beträgt, oder wenn die Flüssigkeit dazu neigt, sich spontan über die Oberfläche der Faser auszubreiten; beide Zustände bestehen normalerweise nebeneinander.
Das Fasermaterial kann den Makrostrukturen hinzu gegeben werden, durch Einführen der Fasern in eine Lösung mit dem interpartikulär vernetzenden Mittel, durch Mischen der Vorläuferteilchen vor dem Aufbringen des interpartikulär vernetzenden Mittels oder durch Hinzugeben des Fasermaterials zu dem Gemisch aus dem interpartikulär vernetzenden Mittel/Vorläuferteilchen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Fasermaterial in das Gemisch aus interpartikulär vernetzenden Mittel/Vorläuferteilchen geknetet. Das Fasermaterial wird vorzugsweise durch und durch mit den Lösungen gemischt, so daß das Fasermaterial in der gesamten Makrostruktur gleichförmig verteilt ist. Die Fasern werden auch vorzugsweise vor dem Reagieren des interpartikulär vernetzenden Mittels mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen hinzu gegeben.
Die relative Menge des Fasermaterials, die mit den Vorläuferteilchen gemischt wird, kann breit variieren. Das Fasermaterial wird vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 Gewichtsteile bis 5 Gewichtsteilen, vorzugsweise im Bereich von 0,5 Gewichtsteile bis 2 Gewichtsteilchen pro 100 Gewichtsteile der Vorläuferteilchen hinzu gegeben.
Die porösen, absorbierenden, polymeren Makrostrukturen können für viele Zwecke auf vielen Anwendungsgebieten verwendet werden. Zum Beispiel können die Makrostrukturen verwendet werden zum Packen von Behältern; Arzneimittel- Ausgabevorrichtung; Wund-Reinigungsvorrichtung; Brandwunden- Behandlungsvorrichtungen; Ionenaustausch-Säulenmaterialien; Konstruktionsmaterialien; landwirtschaftliche oder gartenbauliche Materialien, wie Saat-Bahnen oder wasserhaltende Materialien; und industrielle Verwendungen, wie Schlamm- oder Öl-Entwässerungsmittel, Materialien zur Verhinderung von Taubildung, Trocknungsmittel und Feuchtigkeit-Regulierungsmittel.
Die porösen, absorbierenden Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung sind nützlich, wenn sie zu einem Träger verbunden sind. In der vorliegenden Erfindung nützliche Träger umfassen absorbierende Materialien, wie Zellulosefasern. Die Träger können auch irgendwelche anderen Träger des Standes der Technik sein, wie Vliesbahnen, Tissuebahnen, Schäume, Polyacrylatfasern, offene Polymerbahnen, synthetische Fasern, Metallfolien, Elastomere und dergleichen. Die Makrostrukturen können direkt oder indirekt mit dem Trägern verbunden sein oder können über eine chemische oder physikalische Bindung damit verbunden sein, wie diese bekannt sind, einschließlich Haftmittel oder chemische Stoffe, die derart reagieren, daß die Makrostrukturen an den Trägern anhaften.
Wegen der einheitlichen Absorbiereigenschaften der porösen, absorbierenden, polymeren Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung sind die Makrostrukturen besonders geeignet zur Verwendung als absorbierende Kerne in absorbierenden Artikeln, insbesondere in absorbierenden Einwegartikeln. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "absorbierender Artikel" auf Artikel, welche Körperausscheidungen absorbieren und aufnehmen, und bezieht sich insbesondere auf Artikel, welche an oder in der Nähe des Körpers der Trägerin angeordnet sind, um die verschiedenen Ausscheidungen, die vom Körper abgegeben werden, zu absorbieren und aufzunehmen. Zudem sind absorbierende "Einweg"-Artikel solche Artikel, welche dazu gedacht sind, nach einer einmaligen Benutzung weg geworfen zu werden (das heißt, der ursprüngliche absorbierende Artikel insgesamt ist nicht dazu gedacht, gewaschen oder in anderer Weise wieder hergestellt oder als absorbierender Artikel wieder verwendet zu werden, obwohl bestimmte Materialien oder der gesamte absorbierende Artikel recycelt, wieder verwendet oder kompostiert werden kann). Eine bevorzugte Ausführungsform eines absorbierenden Einwegartikels, die Windel 20, ist in Fig. 8 gezeigt. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "Windel" auf eine im allgemeinen von Kindern und inkontinenten Personen getragene Wäsche, die um den unteren Rumpf des Trägers herum getragen wird. Es sei jedoch so verstanden, daß die vorliegende Erfindung auch auf andere absorbierende Artikel anwendbar ist, wie Inkontinenzeinlagen, Inkontinenzpads, Übungshöschen, Windeleinlagen, Damenbinden, Gesichtstücher, Papierhandtücher und dergleichen.
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht der Windel 20 der vorliegenden Erfindung in ihrem nicht zusammen gezogenen Zustand (das heißt, von der gesamten elastisch induzierten Kontraktion frei gemacht), wobei Bereiche der Struktur weg geschnitten sind, um den Aufbau der Windel 20 deutlicher zu zeigen, und wobei der Bereich der Windel 20, welcher den Träger berührt, dem Betrachter entgegen gerichtet ist. Die Windel 20 ist in Fig. 8 so dargestellt, daß sie vorzugsweise umfaßt eine flüssigkeitsdurchlässige Oberschicht 38; eine flüssigkeitsundurchlässige Unterschicht 40, die mit der Oberschicht 38 verbunden ist; einen zwischen der Oberschicht 38 und der Unterschicht 40 positionierten, absorbierenden Kern 42; elastische Elemente 44; und Bandstreifenbefestiger 46. Obwohl die Oberschicht 38, die Unterschicht 40, der absorbierende Kern 42 und die elastischen Element 44 in einer Vielfalt von allgemein bekannten Konfigurationen zusammen gebaut sein können, ist eine bevorzugte Windelkonfiguration im wesentlichen beschrieben in US Patent 3,806,003, unter der Bezeichnung "Contractable Side Portions For Disposable Diaper", veröffentlicht für Kennth B. Buell am 14. Januar 1975. Alternative bevorzugte Konfiguratinen für hier vorliegende Einwegwindeln sind auch offenbart in US Patent 4,808,178, unter der Bezeichnung "Disposable Absorbent Article Having Elasticized Flaps Provided With Leakage Resistant Portions", veröffentlicht für Mohammed I. Aziz und Ted L. Blaney am 28. Februar 1989; US Patent 4,695,278, unter der Bezeichnung "Absorbent Article Having Dual Cuffs", veröffentlicht für Michael I. Lawson am 22. September 1987 und US Patent 4,816,025, unter der Bezeichnung "Absorbent Article Having A Containment Pocket", veröffentlicht für John H. Foreman am 28. März 1989.
Fig. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Windel 20, in welcher die Oberschicht 38 und die Unterschicht 40 parallel erstreckend sind und eine Längen- und Breitenabmessung haben, die im wesentlichen größer ist als diejenige des absorbierenden Kerns 42. Die Oberschicht 38 ist mit der Unterschicht 40 verbunden und auf dieser angeordnet, wodurch der Umfang der Windel 20 gebildet wird. Der Umfang begrenzt die äußere Kontur oder die Ränder der Windel 20. Der Umfang umfaßt die Stirnränder 32 und die Längsränder 30.
Die Oberschicht 38 ist nachgiebig, weichfühlig und für die Haut des Trägers nicht störend. Ferner ist die Oberschicht 38 flüssigkeitsdurchlässig und erlaubt Flüssigkeiten, ohne weiteres durch ihre Dicke hindurch zu dringen. Eine geeignete Oberschicht 38 kann aus einem breiten Bereich von Materialien hergestellt werden, wie poröse Schäume, retikulierte Schäume, offen geformte Filme, natürliche Fasern (Holz- oder Baumwollfasern), synthetische Fasern (z. B. Polyester- oder Polypropylenfasern) oder aus einer Kombination aus natürlichen und synthetischen Fasern. Vorzugsweise ist die Oberschicht 38 hergestellt aus einem hydrophoben Material, um die Haut des Träges vor Flüssigkeiten im absorbierenden Kern 42 zu isolieren.
Eine besonders bevorzugte Oberschicht 38 umfaßt stapellange Polypropylenfasern mit einem Denier von etwa 1,5, wie das Polypropylen vom Hercules Typ 151, vermarktet durch Hercules, Inc. aus Wilmington, Delaware. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "stapellange Fasern" auf solche Fasern, die eine Länge von wenigstens etwa 15,9 mm (0,62 Inch) aufweisen.
Es gibt eine Anzahl von Herstellungstechniken, welche zum Herstellen der Oberschicht 38 verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Oberschicht 38 gewebt, vliesartig, spunbonded, kardiert oder dergleichen sein. Eine bevorzugte Oberschicht ist kardiert und durch für den Fachmann in der Stofftechnik allgemein bekannte Mittel thermisch gebunden. Vorzugsweise hat die Oberschicht 38 ein Gewicht von etwa 18 bis etwa 25 Gramm pro Quadratmeter, eine minimale trockene Zugfestigkeit von wenigstens etwa 400 Gramm pro Zentimeter in Maschinenrichtung und eine nasse Zugfestigkeit von wenigstens etwa 55 Gramm pro Zentimeter in Quer-Maschinenrichtung.
Die Unterschicht 40 ist für Flüssigkeiten undurchlässig und wird vorzugsweise aus einem dünnen Kunststoffilm hergestellt, obwohl andere flexible flüssigkeitsundurchlässige Materialien auch verwendet werden können. Die Unterschicht 40 verhindert, daß in den absorbierenden Kern 42 absorbierte und aufgenommene Ausscheidungen Artikel benässen, welche die Windel 20 berühren, wie Bettlaken und Unterwäsche. Vorzugsweise ist die Unterschicht 40 ein Polyethylenfilm mit einer Dicke von 0,012 mm (0,5 mil) bis 0,051 Zentimeter (2,0 mil), obwohl weitere flexible, flüssigkeitsundurchlässige Materialien verwendet werden können. Wie hier verwendet, bezieht sich der Ausdruck "flexibel" auf Materialien, welche nachgiebig sind und welche sich ohne weiteres an die allgemeine Form und Konturen des Körpers der Trägerin anpassen.
Ein geeigneter Polyethylenfilm wird hergestellt durch Monsanto Chemical Corporation und vermarktet im Handel als Film Nr. 8020. Die Unterschicht 40 ist vorzugsweise geprägt und/oder mattiert, um ein mehr kleidungsähnliches Erscheinungsbild zu liefern. Ferner kann die Unterschicht 40 zulassen, daß Dämpfe aus dem absorbierenden Kern 42 entweichen, und gleichzeitig verhindern, daß Ausscheidungen durch die Unterschicht 40 hindurch gelangen.
Die Größe der Unterschicht 40 wird durch die Größe des absorbierenden Kerns 42 und die gewählte genaue Windelausbildung diktiert. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Unterschicht 40 eine modifizierte Sanduhrform, die sich über den absorbierenden Kern 42 um eine minimale Strecke von wenigstens 1,3 Zentimeter bis 2,5 Zentimeter (0,5 bis 1,0 Inch) um den gesamten Windelumfang herum ausdehnt.
Die Oberschicht 38 und die Unterschicht 40 sind in irgendeiner Art und Weise miteinander verbunden. Wie hier verwendet, umfaßt der Ausdruck "verbunden" Konfigurationen, durch welche die Oberschicht 38 direkt mit der Unterschicht 40 durch Befestigen der Oberschicht 38 direkt an der Unterschicht 40 verbunden ist, und Konfigurationen, durch welche die Oberschicht 38 mit der Unterschicht 40 durch Befestigen der Oberschicht 38 an Zwischenelementen, welche wiederum mit der Unterschicht 40 befestigt sind, indirekt verbunden ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Oberschicht 38 und die Unterschicht 40 direkt miteinander im Windelumfang durch Befestigungsmittel (nicht gezeigt), wie einem Haftmittel oder irgendeinem anderen Befestigungsmittel des Standes der Technik, befestigt. Zum Beispiel können eine gleichförmige Lage eines Haftmittels, eine gemusterte Lage eines Haftmittels oder eine Anordnung von separaten Linien oder Punkten eines Haftmittels verwendet werden, um die Oberschicht 38 an der Unterschicht 40 zu befestigen.
Bandstreifenbefestiger 46 sind typischerweise auf dem hinteren Taillenbandbereich der Windel 20 angebracht, um ein Befestigungsmittel zum Halten der Windel am Träger zu liefern. Die Bandstreifenbefestiger 46 können irgendwelche sein, die im Stand der Technik bekannt sind, wie die Befestigungsstreifen, die offenbart sind in US Patent 3,848,594, veröffentlicht für Kenneth B. Buell am 19. November 1974.
Diese Bandstreifenbefestiger 46 oder andere Windel-Befestigungsmittel werden typischerweise nahe der Ecken der Windel 20 angebracht.
Die elastischen Elemente 40 sind angrenzend an den Umfang der Windel 20 angeordnet, vorzugsweise entlang jedes Längsrandes 30, so daß die elastischen Elemente 40 dazu neigen, die Windel 20 an die Beine des Trägers zu ziehen und daran zu halten. Alternativ können die elastischen Elemente 44 angrenzend an einem oder beiden der Stirnränder 32 der Windel 20 angeordnet sein, um ein Taillenband sowie oder statt dessen, Beinaufschläge zu schaffen. Zum Beispiel ist ein geeignetes Taillenband offenbart in US Patent 4,515,595, unter der Bezeichnung "Disposable Diapers with Elastically Contractible Waistbands", veröffentlicht für David J. Kievit und Thomas F. Osterhage am 07. Mai 1985. Zudem ist ein zum Herstellen einer Einwegwindel mit elastisch zusammenziehbaren Elastikelementen geeignetes Verfahren und eine solche Vorrichtung beschrieben in US Patent 4,081,301, unter der Bezeichnung "Method and Apparatus for Continuously Attaching Discrete, Stretched Elastic Strands to Predetermined Isolated Portions of Disposable Absorbent Products", veröffentlicht für Kenneth B. Buell am 28. März 1978.
Die elastischen Elemente 44 sind an der Windel 20 in einem elastisch zusammenziehbaren Zustand festgelegt, so daß in einer normalerweise unbelasteten Konfiguration die elastischen Elemente 44 die Windel 20 wirksam zusammenziehen oder raffen. Die elastischen Elemente 44 können in einem elastisch zusammenziehbaren Zustand auf wenigstens zwei Wege festgelegt sein. Zum Beispiel können die elastischen Elemente 44 gestreckt und festgelegt werden, während sich die Windel 20 in einem nicht kontrahierten Zustand befindet. Alternativ kann die Windel 20 zusammen gezogen werden, z. B. durch Falten, und die elastischen Elemente 44 an der Windel 20 festgelegt und verbunden werden, während sich die elastischen Elemente 44 in ihrem ungespannten oder ungestreckten Zustand befinden.
In der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die elastischen Elemente 44 entlang eines Bereichs der Länge der Windel 20. Alternativ können sich die elastischen Elemente 44 über die gesamte Länge der Windel 20 oder über jede andere geeignete Länge erstrecken, um eine elastisch zusammenziehbare Linie zu bilden. Die Länge der elastischen Elemente 44 wird durch die Windelauslegung diktiert.
Die elastischen Elemente 44 können eine Vielzahl von Konfigurationen annehmen. Zum Beispiel kann die Breite der elastischen Elemente 44 variiert werden von 0,25 Millimeter (0,01 Inch) bis 25 Millimeter (1,0 Inch) oder mehr; die elastischen Elemente 44 können umfassen einen einzelnen Strang eines elastischen Materials oder können mehrere parallele oder nicht parallele Stränge eines elastischen Materials umfassen; oder die elastischen Elemente 44 können rechtwinklig oder bogenförmig sein. Noch weiterhin können die elastischen Elemente 44 mit der Windel auf irgendeinem von mehreren Wegen, welche im Stand der Technik bekannt sind, befestigt sein. Zum Beispiel können die elastischen Element 44 in der Windel 20 ultraschallgebunden, wärme- und druckverbunden sein, unter Verwendung einer Vielfalt von Bindungsmustern, oder können die elastischen Elemente 44 einfach an die Windel 20 geklebt sein.
Der absorbierende Kern 42 der Windel 20 ist zwischen der Oberschicht 38 und der Unterschicht 40 positioniert. Der absorbierende Kern 42 kann in einer breiten Vielfalt von Größen und Formen hergestellt sein (z. B. rechtwinklig, sanduhrförmig, asymmetrisch, etc.) und aus einer breiten Vielfalt von Materialien. Die gesamte Absorptionskapazität des absorbierenden Kerns 42 sollte jedoch mit der geplanten Flüssigkeitsfracht für die gedachte Verwendung des absorbierenden Artikels oder die Windel kompatibel sein. Ferner kann die Größe und die Absorptionskapazität des absorbierenden Kerns 42 variieren, um Träger im Bereich von Kindern bis Erwachsenen aufzunehmen. Der absorbierende Kern 42 umfaßt die porösen, absorbierenden, polymeren Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Windel 20 hat einen rechtwinklig geformten absorbierenden Kern 42. Wie in Fig. 9 dargestellt ist, umfaßt der absorbierende Kern 42 vorzugsweise ein absorbierendes Element 48 mit einer Umhüllungsbahn 50 und einer porösen, absorbierenden, polymeren Makrostruktur 52, die in der Umhüllungsbahn 50 angeordnet ist. Die Makrostruktur 52 ist in der Umhüllungsbahn 50 eingeschlossen, um das Potential für die Vorläuferteilchen zu minimieren, durch die Oberschicht zu migrieren, und um eine zusätzliche Flüssigkeitstransportlage zwischen der Oberschicht 38 und der Makrostruktur 52 zu schaffen, um die Flüssigkeitsannahme zu verstärken und eine Rücknässung zu minimieren. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist die einzelne Umhüllungsbahn 50 um die Makrostruktur 52 durch Faltung herum gelegt, um eine erste Schicht 54 und eine zweite Schicht 56 zu bilden. Die Ränder 58 der Umhüllungsbahn 50 sind um ihren Umfang herum durch irgendein herkömmliches Mittel, wie einem Haftmittel 59 (wie gezeigt), Ultraschallbindungen oder Wärme-Druck-Bindungen dicht verbunden, um eine Tasche zu bilden. Die Umhüllungsbahn 50 kann eine Anzahl von Materialien umfassen, einschließlich Vliesbahnen, Papierbahnen oder Bahnen aus absorbierenden Materialien, wie Tissuepapier. Die Umhüllungsbahn 50 umfaßt vorzugsweise eine Vliesbahn ähnlich der Bahnen, die verwendet werden, um die Oberschicht 38 zu bilden. Die Vliesbahn ist vorzugsweise hydrophil, um Flüssigkeiten zu erlauben, schnell durch die Umhüllungsbahn 50 hindurch zu gelangen. Ähnlich geschichtete absorbierende Elemente (Laminate) sind vollständiger beschrieben in US Patent 4,578,068, unter der Bezeichnung "Absorbent Laminate Structure", veröffentlicht für Timothy A. Kramer, Gerald A. Young und Ronald W. Kock am 25. März 1986.
Alternativ können die absorbierenden Kerne 42 der vorliegenden Erfindung nur aus einer oder mehreren (einer Vielzahl von) porösen, absorbierenden, polymeren Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung bestehen; können eine Kombination aus Schichten umfassen, einschließlich der Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung; oder irgendwelche anderen absorbierenden Kernkonfigurationen, einschließlich ein oder mehrerer Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10 zeigt eine alternative Ausführungsform der Windel 120 mit einem zweilagigen absorbierenden Kern 142, der ein modifiziertes sanduhrförmiges absorbierendes Element 60 und ein Flächengebilde 62 der porösen, absorbierenden, polymeren Makrostruktur umfaßt, die unten angrenzend an das absorbierende Element 60 positioniert ist (das heißt, zwischen dem absorbierenden Element 60 und der Unterschicht 40).
Das absorbierende Element 60 dient dazu, abgegebene Flüssigkeiten schnell zu sammeln und zeitweise zu halten und solche Flüssigkeiten durch Dochtwirkung von der Stelle des anfänglichen Kontakts zu anderen Teilen des absorbierenden Elements 60 und zu der Makrostrukturlage 62 zu transportieren. Das absorbierende Element 60 umfaßt vorzugsweise eine Bahn oder einen Klumpen aus Fasermaterialien. Verschiedene Typen von Fasermaterial können in dem absorbierenden Element 60 verwendet werden, wie die hier vorstehend diskutierten Fasermaterialien. Zellulosefasern werden hier zur Verwendung im allgemeinen bevorzugt, Holz- Zellstoffasern werden besonders bevorzugt. Der absorbierende Kern 60 kann auch spezifische Mengen einer teilchenförmigen, absorbierenden, polymeren Zusammensetzung enthalten. Das absorbierende Element kann z. B. bis zu etwa 50 Gew.-% der polymeren Zusammensetzung enthalten. In den meisten bevorzugten Ausführungsformen enthält das absorbierende Element 60 von 0 Gew.-% bis 8 Gew.-% einer teilchenförmigen, absorbierenden, polymeren Zusammensetzung. In alternativen bevorzugten Ausführungsformen umfaßt das absorbierende Element 60 chemisch versteifte Zellulosefasern, wie vorher hier diskutiert wurde. Beispielhafte Ausführungsformen des absorbierenden Elements 60, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, sind beschrieben in US Patent 4,673,402, unter der Bezeichnung "Absorbent Article With Dual-Layered Cores", veröffentlicht für Paul T. Weisman, Dawn I. Houghton und Dale A. Gellert, am 16. Juni 1987 und US Patent 4,834,735, unter der Bezeichnung "High Density Absorbent Members Having Lower Densitiy and Lower Basis Weight Acquisition Zones", veröffentlicht für Miguel Alemany und Charles J. Berg am 30. Mai 1989. Absorbierende Elemente mit einer Speicherzone und einer Annahmezone mit geringerer mittlerer Dichte und geringerem mittleren Basisgewicht pro Einheitsfläche als die Speicherzone, so daß die Annahmezone wirksam und effizient abgegebene Flüssigkeit schnell annehmen kann, werden hier zur Verwendung bevorzugt. Das absorbierende Element 60 kann jede gewünschte Form haben, z. B. rechtwinklig, oval, länglich, asymmetrisch oder sanduhrförmig. Die Form des absorbierenden Elements 60 kann die allgemeine Form der resultierenden Windel 120 definieren. In den bevorzugten Ausführungsformen, wie in Fig. 10 gezeigt, ist das absorbierende Element 60 sanduhrförmig.
Die Makrostruktur-Lage 62 der vorliegenden Erfindung muß nicht die gleiche Größe haben wie das absorbierende Element 60 und kann tatsächlich eine Oberseite haben, welche im wesentlichen kleiner oder länger als der Oberseitenbereich des absorbierenden Elements 60 ist. Wie in Fig. 10 gezeigt, ist die Makrostruktur-Lage 62 kleiner als das absorbierende Element 60 und hat einen Oberflächenbereich von 0,10-fachen bis 1,0-fachen desjenigen des absorbierenden Elements 60. Ganz bevorzugt beträgt der Oberflächenbereich der Makrostruktur-Lage 62 nur von dem 0,10-fachen bis 0,75-fachen und ganz bevorzugt vom 0,10-fachen bis 0,5-fachen desjenigen des absorbierenden Elements 60. In einer alternativen Ausführungsform ist das absorbierende Element 60 kleiner als die Makrostruktur-Lage 62 und hat einen Oberflächenbereich von dem 0,25-fachen bis 1,0-fachen, vorzugsweise vom 0,3-fachen bis 0,9-fachen desjenigen der Makrostrukturbahn 62. In dieser alternativen Ausführungsform umfaßt das absorbierende Element 60 vorzugsweise chemisch versteifte Zellulosefasern.
Die Makrostrukturbahn 62 ist vorzugsweise in einer spezifischen Positionsbeziehung im Hinblick auf die Unterschicht 40 und/oder das absorbierende Element 60 in der Windel angeordnet. Insbesondere ist die Makrostrukturbahn 62 im wesentlichen zur Vorderseite der Windel hin positioniert, so daß die Makrostrukturlage 62 äußerst effektiv angeordnet ist, um abgegebene Flüssigkeiten anzunehmen und zu halten.
In alternativen bevorzugten Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Makrostrukturen, vorzugsweise von etwa zwei bis etwa sechs Makrostrukturstreifen oder -lagen für die in Fig. 10 gezeigte einzelne Makrostrukturlage 62 eingesetzt werden. Ferner können zusätzliche absorbierende Schichten, Elemente oder Strukturen in dem absorbierenden Kern 142 angeordnet sein. Zum Beispiel kann ein zusätzliches absorbierendes Element zwischen der Makrostrukturlage 62 und der Unterschicht 40 positioniert sein, um eine Reservekapazität für den absorbierenden Kern 142 bereit zu stellen, und/oder eine Schicht, um durch die Makrostrukturlage 62 hindurch gehende Flüssigkeiten zu anderen Bereichen des absorbierenden Kerns 142 oder zu der Makrostrukturlage 62 hin zu verteilen. Die Makrostrukturlage 62 kann alternativ über dem absorbierenden Element 60 positioniert sein, um so zwischen der Oberschicht 38 und dem absorbierenden Element 60 positioniert zu sein.
Bei Verwendung wird die Windel 20 an einem Träger durch Positionieren der hinteren Taillenbandregion unter dem Rücken des Trägers und durch Ziehen des Restes der Windel 20 zwischen den Beinen des Trägers hindurch angelegt, so daß die vordere Taillenbandregion über der Vorderseite des Trägers positioniert ist. Die Bandstreifenbefestiger 46 werden dann vorzugsweise an nach außen gerichteten Flächen der Windel 20 festgelegt. Bei Verwendung neigen Einwegwindeln oder andere absorbierende Artikel mit den porösen, absorbierenden, polymeren Makrostrukturen der vorliegenden Erfindung dazu, Flüssigkeiten schneller und effizienter zu verteilen und zu speichern und aufgrund der hohen Absorptionskapazität der Makrostrukturen trocken zu bleiben.

SYNTHETISCHES URIN

Das in den Testverfahren der vorliegenden Erfindung verwendete spezifische synthetische Urin wird hier als "synthetisches Urin" bezeichnet. Das synthetische Urin ist allgemein bekannt als Jayco SynUrine® und ist erhältlich von Jayco Pharmaceuticals Company aus Camp Hill, Pennsylvania. Die Formel für das synthetische Urin ist: 2,0 g/l von KCl; 2,0 g/l von Na&sub2;SO&sub4;; 0,85 g/l von (NH&sub4;)H&sub2;PO&sub4;; 0,15 g/l von (NH&sub4;)&sub2;HPO&sub4;, 0,19 g/l von CaCl&sub2; und 0,23 g/l von MgCl&sub2;. Alle diese chemischen Stoffe sind von Reagenzqualität. Der pH-Wert des synthetischen Urins liegt im Bereich von 6,0 bis 6,4.

TESTVERFAHREN

A. ABSORPTIONSKAPAZITÄT DER VORLÄUFERTEILCHEN

Die polymere Zusammensetzung wird innerhalb eines "Teebeutels" angeordnet, der in einem Überschuß von synthetischem Urin für eine spezifische Zeitspanne eingetaucht und dann für eine spezifische Zeitspanne zentrifugiert wird. Das Verhältnis von polymerem Endgewicht der Zusammensetzung nach dem Zentrifugieren minus des anfänglichen Gewichts (netto Fluidzunahme) zum anfänglichen Gewicht bestimmt die Absorptionskapazität.
Der folgende Vorgang wird unter Standardlaborbedingungen bei 23ºC (73ºF) und 50% relativer Luftfeuchtigkeit durchgeführt. Unter Verwendung eines 6 cm · 6 cm Schneidestempels wird das Teebeutelmaterial geschnitten, längs auf Hälfte gefaltet und entlang zwei Seiten mit einem T-Stück-Verschließer entlang von zwei Seiten dicht verschlossen, um ein 6 cm · 6 cm Teebeutelquadrat zu produzieren. Das verwendete Teebeutelmaterial ist ein heiß verschließbares Material der Qualitätsstufe 1234, erhältlich von C. H. Dexter, Division der Dexter Corp., Windsor Locks, Connecticut, USA, oder ein Äquivalent. Es sollte ein Teebeutelmaterial mit geringer Porosität verwendet werden, falls feine Teilchen zurück gehalten werden sollen. 0,200 Gramm plus oder minus 0,005 Gramm der polymeren Zusammensetzung wird auf einem Wiegepapier gewogen und in den Teebeutel überführt, und die Oberseite (das obere Ende) des Teebeutels wird verschlossen. Ein leerer Teebeutel wird an der Oberseite verschlossen und wird als Nullwert verwendet. Ungefähr 300 Milliliter vom synthetischen Urin wird in einen 1.000 Milliliter Becher gegossen. Der leere Teebeutel wird in das synthetische Urin eingetaucht. Der Teebeutel mit der polymeren Zusammensetzung (der Proben-Teebeutel) wird horizontal gehalten, um das Material gleichmäßig in dem Teebeutel zu verteilen. Der Teebeutel wird auf der Oberfläche des synthetischen Urins abgelegt. Der Teebeutel darf für eine Zeitspanne von nicht mehr als eine Minute naß werden und wird dann vollständig eingetaucht und 60 Minuten eingeweicht. Etwa 2 Minuten nachdem die erste Probe eingetaucht wurde, wird ein zweiter Satz von Teebeuteln, der identisch zu dem ersten Satz leerem und probenhaltigem Teebeutel präpariert ist, eingetaucht und für 60 Minuten in der gleichen Weise wie der erste Satz eingeweicht. Nachdem die vorgeschriebene Einweichzeit für jeden Satz der Teebeutelproben abgelaufen ist, werden die Teebeutel (unter Verwendung von Zangen) sofort aus dem synthetischen Urin entnommen. Die Proben werden dann wie unten beschrieben zentrifugiert. Die verwendete Zentrifuge ist eine Delux Dynac II Zentrifuge, Fisher Modell Nr. 05-100-26, erhältlich von Fisher Scientific Co. aus Pittsburgh, PA, oder ein Äquivalent. Die Zentrifuge sollte mit einem direkt abzulesenden Tachometer und einer elektrischen Bremse ausgestattet sein. Die Zentrifuge ist ferner ausgestattet mit einem zylindrischen Einsatzkorb mit einer etwa (2,5 Inch) 6,35 cm hohen Außenwand mit einem (8,435 Inch) 21,425 cm Außendurchmesser, einem (7,935 Inch) 20,155 cm Innendurchmesser und 9 Reihen, jeweils mit etwa 106 (3/32 Inch) 0,238 cm Durchmesser Rundlöchern, die um den Umfang der Außenwand in gleichem Abstand herum angeordnet sind, und mit einem Korbboden mit 6 (1/4 Inch) 0,635 cm Durchmesser runden Abflußlöchern, die um den Umfang des Korbbodens in einem Abstand von (1/2 Inch), 1,27 cm von der inneren Oberfläche der Außenwand zum Zentrum der Ablauflöcher in gleichmäßigem Abstand angeordnet sind, oder ein Äquivalent. Der Korb wird in der Zentrifuge so montiert, daß dieser rotiert, wie auch bremst, zusammen mit der Zentrifuge. Die Proben-Teebeutel werden in den Zentrifugenkorb mit einem gefalteten Ende des Teebeutels in Richtung des Zentrifugenspins positioniert, um die Anfangskraft zu absorbieren. Die leeren Teebeutel werden auf beiden Seiten der entsprechenden Proben-Teebeutel angeordnet. Der Proben-Teebeutel des zweiten Satzes muß gegenüber dem Proben-Teebeutel des ersten Satzes angeordnet sein; und der leere Teebeutel des zweiten Satzes ist gegenüber dem leeren Teebeutel des ersten Satzes angeordnet, um die Zentrifuge auszugleichen. Die Zentrifuge wird gestartet und kann schnell zu einer stabilen Geschwindigkeit von 1.500 rpm zu gelangen. Wenn die Zentrifuge bei 1.500 mm stabilisiert wurde, wird ein Zeitnehmer auf 3 Minuten gesetzt. Nach 3 Minuten wird die Zentrifuge ausgeschaltet und die Bremse angelegt. Der erste Proben-Teebeutel und der erste leere Teebeutel werden entfernt und getrennt gewogen. Das Verfahren wird für den zweiten Proben-Teebeutel und den zweiten leeren Teebeutel wiederholt. Die Absorptionskapazität (ac) für jede der Proben wird wie folgt berechnet: ac = (Proben-Teebeutelgewicht nach der Zentrifuge minus leerem Teebeutelgewicht nach der Zentrifuge minus trockenem polymeren Zusammensetzungsgewicht) geteilt durch (trockenes polymeres Zusammensetzungsgewicht). Der Wert der Absorptionskapazität zur Verwendung hierin ist die mittlere Absorptionskapazität für die zwei Proben.

B. FLUIDSTABILITÄT

Der Gegenstand dieses Verfahrens ist, die Stabilität eines Aggregats bei einer Aussetzung gegenüber synthetischem Urin zu bestimmen.
Die Proben-Makrostruktur wird in einer flachen Schale angeordnet. Eine Überschußmenge von synthetischem Urin wird der Makrostruktur hinzu gegeben. Das Quellen der Makrostruktur wird beobachtet, bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Während der Beobachtung des Quellens der Makrostruktur wird die Makrostruktur hinsichtlich kleiner von dem Hauptaggregat abbrechender kleiner Teilchen, von dem Hauptaggregat weg schwimmender plättchenartiger Teilchen oder einer Teilchenausdehnung nur in der zweidimensionalen X-Y-Ebene beim Wegbrechen und Wegschwimmen von Teilchen vom Hauptaggregat beobachtet. Falls das Aggregat eine große Anzahl von weg gebrochenen Komponentteilchen hat, wird die Makrostruktur als instabil angesehen. Die Makrostruktur sollte hinsichtlich eines isotropischen Quellens beobachtet werden. Falls das Aggregat relativ stabil bleibt und die relative Geometrie und die räumlichen Beziehungen der Vorläuferteilchen und der Poren nach dem Testverfahren beibehalten werden, wird die Makrostruktur als stabil angesehen. Vorzugsweise sind die fluidstabilen Makrostrukturen in der Lage, in ihrem gequollenen Zustand ohne Wegbrechen aufgenommen zu werden.

C. VORLÄUFERTEILCHENGRÖSSE UND MITTLERE MASSENTEILCHENGRÖSSE

Die Teilchengrößenverteilung auf einer Gewichtsprozentbasis einer 10 Gramm Bauschprobe der Vorläuferteilchen wird bestimmt durch Sieben der Probe durch einen Satz von 19 Sieben, die in ihrer Größe von einem Standard #20 Sieb (850 Micron) bis zu einem Standard #400 Sieb (38 Micron) reichen. Die Siebe sind Standardsiebe, wie sie erhältlich sind von der Gilson Company, Inc. aus Worthington, Ohio. Das Verfahren wird auf drei Stapeln von Sieben gleichzeitig ausgeführt, da die verwendete Ausrüstung nicht alle 19 Siebe gleichzeitig halten kann. Ein erster Stapel enthält die Siebe #20, 25, 30, 35, 40, 45 und 50 plus der Siebpfanne; der zweite Stapel enthält die Siebe #60, 70, 80, 100, 120 und 140 plus der Siebpfanne; der dritte Stapel enthält die Siebe # 170, 200, 230, 270, 325 und 400 plus der Siebpfanne. Die Vorläuferteilchen, die auf jedem dieser Siebe zurückbleiben, werden dann gewogen, um die Teilchengrößenverteilung auf einer Gewichtsprozentbasis zu bestimmen.
Der erste Stapel an Sieben wird auf einem Rüttler montiert und 10,0 Gramm plus oder minus 0,00 Gramm der Probe wird auf dem #20 Sieb angeordnet. Der verwendete Rüttler ist ein Vibratory 3-Inch Siebrüttler Modell SS-5, erhältlich von der Gilson Company, Inc. aus Worthington, Ohio. Der Stapel wird für 3 Minuten bei etwa 2100 Vibrationen pro Minute ("6" auf der Instrumentenangabe) gerüttelt. Die Siebpfanne wird dann entfernt und der Stapel für ein späteres Wiegen beiseite gesetzt. Unter Verwendung einer weichen Bürste wird die auf der Siebpfanne verbleibende Probe auf ein Wiegepapier überführt. Der zweite Stapel von Sieben wird auf dem Rüttler angebracht, und die Probe auf dem Wiegepapier wird auf das #60 Sieb überführt. Der zweite Stapel wird für 3 Minuten bei etwa 2100 Vibrationen pro Minute gerüttelt, wobei die auf der Siebpfanne verbleibende Probe auf ein Wiegepapier überführt wird und der Stapel beiseite gesetzt wird. Der dritte Stapel von Sieben wird auf dem Rüttler montiert, und die Probe auf dem Wiegepapier wird auf das #170 Sieb überführt. Der dritte Stapel wird für 3 Minuten bei etwa 2100 Vibrationen pro Minute gerüttelt. Eine weiche Bürste wird verwendet, um die Inhalte jedes gegebenen Siebes auf ein tariertes Wiegepapier zu überführen. Die Probe wird auf einer standardmäßigen, drei Stellen genauen Waage gewogen, und das Gewicht der Probe auf dem spezifischen Sieb wird aufgezeichnet. Dieser Schritt wird wiederholt, unter Verwendung eines frischen Wiegepapiers für jedes Probe, für jedes Sieb und für die auf der Siebpfanne verbleibenden Probe, nachdem der dritte Stapel von Sieben gerüttelt wurde. Das Verfahren wird für zwei zusätzliche 10 Gramm Proben wiederholt. Der Mittelwert der Gewichte der drei Proben für jedes Sieb bestimmt eine mittlere Teilchengrößenverteilung auf einer Gewichtsprozentbasis für jede Siebgröße.
Die mittlere Massenteilchengröße der 10 Gramm Bauschprobe wird berechnet wie folgt:
in welcher maps die mittlere Massenteilchengröße ist; Mj das Gewicht der Teilchen auf dem spezifischen Sieb ist; und Dj der "Größenparameter" für das spezifische Sieb ist. Der Größenparameter, Dj eines Siebes, ist so definiert, daß dieser die Größe (in Micron) des nächst höheren Siebes bedeutet. Zum Beispiel hat ein Standard #50 Sieb einen Größenparameter von 355 Micron, was der Größe der Öffnungen in einem Standard #45 Sieb (das nächst höchste Sieb) entspricht. Die hier verwendete mittlere Massenteilchengröße ist der Mittelwert der mittleren Massenteilchengröße von drei Proben.

VORLÄUFERTEILBEISPIEL

Ein doppelwandiger 10 Liter Doppelarm-Edelstahlkneter mit den Maßen 220 mm · 240 mm in der Öffnung und 240 mm in der Tiefe und mit zwei Sigma-Klingen, die einen Rotationsdurchmesser von 120 mm haben, ist mit einem Deckel dicht verschlossen. Eine wäßrige Monomerlösung wird präpariert, die aus 37 Gew.-% Monomer besteht. Das Monomer besteht aus 75 mol% Natriumacrylat und 25 mol% Acrylsäure. 5500 Gramm der wäßrigen Monomerlösung wird in den Kneterbehälter geladen, welcher nachfolgend mit Stickstoffgas gespült wird, um verbleibende, eingefangene Luft zu entfernen. Dann werden die beiden Sigma-Klingen auf Geschwindigkeiten von 46 rpm in Drehung versetzt, und die Doppelwand wird durch den Durchgang von 35ºC warmem Wasser erwärmt. 2,8 g Natriumpersulfat und 0,14 g L-Ascorbinsäure werden als Polymerisationsinitiatoren hinzu gegeben. Die Polymerisation beginnt etwa vier Minuten nach der Zugabe der Initiatoren. Eine Spitzentemperatur von 82ºC wird innerhalb des Reaktionssystems 15 Minuten nach der Hinzugabe der Initiatoren erreicht. Das hydrierte Gelpolymer wird in Teilchen von etwa 5 mm Größe zerteilt, wenn das Rühren fortgesetzt wird. Der Deckel wird von dem Kneter 60 Minuten nach dem Start der Polymerisation entfernt, und das Material wird aus dem Kneter entfernt.
Das so erhaltene, resultierende hydrierte wäßrige Gelpolymer wird auf einem Standard #50 großem Metallgaze verteilt und mit heißer Luft bei 150ºC für 90 Minuten getrocknet. Die getrockneten Teilchen werden mit einem hammerartigen Zerkleinerer pulverisiert und mit einem Standard #20 Sieb (850 Micron) gesiebt, um Teilchen zu erhalten, die durch das Standard #20 Sieb hindurch gehen. Die mittlere Massenteilchengröße dieser Teilchen beträgt 405 Micron.

BEISPIEL 1

350,0 Gramm in Übereinstimmung mit dem Vorläuferteilbeispiel hergestellten Vorläuferteilchen werden in einem 4,7 Liter (5 Quart) stehenden Küchenmixer angeordnet. Die Vorläuferteilchen haben eine derartige Teilchengröße, daß die Vorläuferteilchen durch ein Standard #60 Sieb (250 Micron) hindurch passen und auf einem Standard #100 Sieb (150 Micron) zurück gehalten werden. Eine Lösung wird präpariert, die aus 7,0 Glycerol, 35,0 Gramm Methanol und 7,0 Gramm Wasser besteht. Diese Lösung wird auf die Vorläuferteilchen durch Sprühen der Lösung auf die Vorläuferteilchen mit einem Preval Sprayer, erhältlich von The Precision Valve Corporation aus Yonkers, NY, aufgebracht. Die Lösung wird auf die Vorläuferteilchen aufgesprüht, während der Mixer betrieben wird. Für die ersten fünfzehn Sekunden des Aufsprühens läuft der Mixer auf seiner geringsten Geschwindigkeitseinstellung. Nach den ersten fünfzehn Minuten läuft der Mixer auf seiner höchsten Einstellung. Der gesamte Sprühvorgang benötigt 3 Minuten Zeit, um das gesamte Volumen der Lösung auf die Vorläuferteilchen aufzusprühen. Das Gemisch wird für zusätzliche zwei Minuten bei der höchsten Geschwindigkeitseinstellung des Mischers gemischt, so daß alle Vorläuferteilchen durch und durch mit der Lösung benäßt sind. Das resultierende Gemisch wird dann in den Trichter einer Extrusion/Kompaktion-Einheit angeordnet, wie dies vorher beschrieben wurde. Die Extruderschraube hat eine Länge von (8 Inch) 20,3 cm und enthält 5 Schraubengänge, wobei jeder Schraubengang (1,5 Inch) 3,8 cm lang ist. Der Außendurchmesser der Extruderschraube beträgt (1,75 Inch) 4,45 cm und der Abstand zwischen Schraube und Gehäuse beträgt (0,20 Inch) 0,51 cm. Die Einheit wird derart aktiviert, daß die Extruderschraube mit einer Geschwindigkeit von 47 rpm dreht. Das Gemisch wird zwischen zwei beschichteten Stahl-Kompaktionswalzen (Nipwalzen) mit einer festen (aber variablen) Spalte extrudiert. Die Kompaktionswalzen haben einen Durchmesser (8,975 Inch) 22,8 cm und werden mit einer Geschwindigkeit von 5,4 rpm angetrieben. Der Spalt zwischen den Kompaktionswalzen beträgt (0,015 Inch) 0,38 mm. Die geformten Aggregatlagen werden dann in etwa (12 bis 15 Inch) 30 bis 40 cm Längen separiert. Die resultierenden Aggregatlagen werden in einem Umwälzluftofen bei 210ºC für 45 Minuten erhitzt, um das Glycerol mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen in Reaktion zu bringen. Die resultierenden Lagen haben eine Dicke (Kaliper) von etwa (0,031 Inch) 0,8 mm und eine Breite von etwa (1,95 Inch) 4,95 cm.

BEISPIEL 2

Eine Lösung wird präpariert, die aus 0,5 Gramm Glycerol, 0,5 Gramm Wasser und 3,0 Gramm Isopropanol besteht. Diese Lösung wird auf 25 Gramm der Vorläuferteilchen aufgebracht, die in Übereinstimmung mit dem Vorläuferteilbeispiel hergestellt sind. Die Vorläuferteilchen haben eine Teilchengröße, derart, daß die Vorläuferteilchen durch ein Standard #40 Sieb (425 Micron) hindurch passen und auf einem Standard #50 Sieb (300 Micron) zurück gehalten werden. Das Gemisch wird durch und durch mit einem rührenden Spatel gemischt, bis alle Vorläuferteilchen mit der obigen Lösung beschichtet sind. Das Gemisch wird separiert in etwa gleiche Teile. Eine Hälfte des Gemisches wird gleichmäßig auf einem SUPERSTONE® Brennstein verteilt, der erhältlich von Sassafras Enterprises Inc. aus Evanston, IL. Das Gemisch ist auf dem Stein leicht komprimiert. 0,16 Gramm von Polyesterfasern KODEL® werden gleichmäßig auf dem geformten Gemisch verteilt. Die Polyesterfasern sind (1,25 Inch) 3,2 cm stapellang geschnittene, gecrimpte 16,7 dtex (15,0 Denier) Fasern. Die zweite Hälfte des Ausgangsgemisches wird gleichmäßig auf der Oberseite der Fasern verteilt und leicht komprimiert. Diese gesamte Struktur wird dann mit einem hölzernen Rollstift auf eine Dicke von etwa (0,06 Inch) 1,5 mm ausgerollt. Ein Flächengebilde aus MYLAR® wird auf der Oberseite des Flächengebildes für den Ausrollvorgang plaziert, um zu verhindern, daß das Gemisch an dem Rollstift anhaftet. Die Ränder des Flächengebildes werden dann in sich selbst eingefaltet und der Rollprozeß wird wiederholt. Diese Falt/Roll(Knet)-Verfahren wird zweimal durchgeführt. Das Flächengebilde wird dann in einem Umluftofen bei 200ºC für 45 Minuten erhitzt, um das Glycerol mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen in Reaktion zu bringen. Die resultierende Makrostruktur hat eine Dicke (Kaliper) von etwa (0,06 Inch) 1,5 mm.

BEISPIEL 3

Eine Lösung wird präpariert, die aus 1,6 Gramm Glycerol, 3,2 Wasser und 12,8 Gramm Isopropanol besteht. Diese Lösung wird auf 80 Gramm der Vorläuferteilchen aufgebracht, die in Übereinstimmung mit dem Vorläuferteilchenbeispiel hergestellt wurden. Die Vorläuferteilchen haben eine Teilchengrößenverteilung, derart, daß 8 Gew.-% durch ein Standard #20 Sieb (850 Micron) hindurch gehen und auf einem Standard #30 Sieb (600 Micron) zurück gehalten werden; 50 Gew.-% durch ein Standard #30 Sieb (600 Micron) hindurch gehen und auf einem Standard #40 Sieb (425 Micron) zurück gehalten werden; 22 Gew.-% durch ein Standard #40 Sieb (425 Micron) hindurch gehen und auf einem Standard #50 Sieb (300 Micron) zurück gehalten werden; 36 Gew.-% durch ein Standard #50 Sieb (300 Micron) hindurch gehen und auf einem Standard #100 Sieb (150 Micron) zurück gehalten werden; und 19 Gew.-% durch ein Standard #100 Sieb (150 Micron) hindurch gehen. Diese Lösung wird durch und durch gemischt, indem ein Rührspatel verwendet wird, bis alle der Vorläuferteilchen mit der obigen Lösung beschichtet sind. Das resultierende Gemisch wird dann lose auf einem SUPERSTONE® Brennstein verteilt und in ein Flächengebilde mit einer Dicke von etwa (0,06 Inch) 1,5 mm unter Verwendung eines hölzernen Rollstiftes ausgerollt. Ein Flächengebilde aus MYLAR wird auf der Oberseite des Flächengebildes für den Rollvorgang angeordnet, um zu verhindern, daß das Gemisch an dem Rollstift anhaftet. Das Flächengebilde wird dann bei 200ºC für 45 Minuten in einem Umluftofen erhitzt, um das Glycerol mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen in Reaktions zu bringen. Die resultierende Makrostruktur hat eine Dicke (Kaliper) von etwa (0,06 Inch) 1,5 mm.

BEISPIEL 4

Eine Lösung wird präpariert, die aus 0,342 Gramm Glycerol, 0,136 Gramm Wasser und 1,713 Gramm Methanol besteht. Getrennt davon werden 0,512 Gramm FIBERSORB® Fasern, erhältlich von der Arco Chemical Company und 13,364 Gramm der Vorläuferteilchen in einer Größe, derart, daß alle Teilchen durch ein Standard # 100 Sieb (150 Micron) hindurch gehen und in Übereinstimmung mit dem Vorläuferteilchenbeispiel hergestellt sind, miteinander vermischt, um ein Vorläuferteilchengemisch zu bilden. Die Fasern sind handgeschnitten aus einem Strang und reichen in ihrer Länge von etwa (0,5 Inch) 1,25 cm bis etwa (2,5 Inch) 6,35 cm. Die obige Lösung wird dem Vorläuferteilchengemisch hinzu gegeben und durch und durch mit einem Rührspatel vermischt, um ein Aggregatgemisch zu bilden. Das resultierende Aggregatgemisch wird auf einer (6 Inch) 15 cm PYREX® Kulturschale verteilt und mit einem kleinen Spatel auf eine Dicke von etwa (0,15 Inch) 3,8 mm komprimiert. Das Flächengebilde wird dann bei 200ºC für 40 Minuten in einem Umluftofen erhitzt, um das Glycerol mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen in Reaktion zu bringen. (Sowohl die Polymere des FIBERSORB® als auch die in dem Vorläuferteilchenbeispiel hergestellten Teilchen). Die resultierende Makrostruktur hat eine spezielle Struktur aus einer Kombination relativ kleiner, unregelmäßig geformter Körnchen und mit den Körnchen vermischten Fasern.

BEISPIEL 5

Eine Lösung wird präpariert, die 0,023 Gramm Glycerol, 0,014 Gramm Wasser und 0,580 Gramm Methanol besteht. Dieser Lösung wird 0,880 Gramm der Vorläuferteilchen hinzu gegeben, die aus FIBERSORB® Fasern bestehen, die erhältlich sind von der Arco Chemical Company. Die Fasern sind handgeschnitten aus einem Tau und reichen in ihrer Länge von etwa (0,5 Inch) 1,25 cm bis etwa (2,5 Inch) 6,35 cm. Die Lösung und die Vorläuferteilchen werden mit einem Rührspatel durch und durch miteinander vermischt, um ein Aggregatgemisch zu bilden. Das resultierende Aggregatgemisch wird auf einer (6 Inch) 15 cm PYREX® Kulturschale ausgebreitet und mit einem kleinen Spatel auf eine Dicke von etwa (0,007 Inch) 0,178 mm komprimiert. Das Flächengebilde wird dann bei 200ºC für 30 Minuten in einem Umluftofen erhitzt, um das Glycerol mit dem polymeren Material der Vorläuferteilchen in Reaktion zu bringen. Die resultierende Makrostruktur umfaßt ein interfaserig vernetztes Aggregat mit einer Struktur ähnlich einer Vliesbahn.

Claims

1. Poröse, absorbierende polymere Makrostruktur, umfassend ein Teilchen-Teilchen-vernetztes Aggregat, wobei die Makrostruktur aufweist (i) eine Vielzahl von Präkursor-Partikeln eines im wesentlichen wasserunlöslichen, absorbierenden, Hydrogel bildenden Polymermaterials und (ii) 0,01 bis 30 Gewichtsteile je 100 Gewichtsteile der Präkursor- Partikel eines Teilchen-Teilchen-Vernetzungsmittels, wobei die Makrostruktur dadurch gekennzeichnet ist, daß das Vernetzungsmittel mit dem Polymermaterial der Präkursor-Partikel zur Reaktion gebracht wird, um kovalente Vernetzungsstellen zwischen den Präkursor-Partikeln zu bilden, wobei die Reaktion hervorgerufen wird durch Erhitzen auf eine Temperatur von über 90ºC für eine ausreichende Zeit, um die Vernetzungsreaktion zu komplettieren; wobei das Teilchen-Teilchen-vernetzte Aggregat zwischen den Präkursor- Partikeln angrenzende Poren aufweist, wobei die Poren durch miteinander kommunizierende Kanäle miteinander verbunden sind, wodurch eine flüssigkeitsdurchlässige Makrostruktur gebildet wird, wobei das umschriebene Trockenvolumen der Makrostruktur größer als ungefähr 10,0 mm³ ist.

2. Makrostruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Präkursor-Partikel eine massengemittelte Partikelgröße von weniger als 600 Mikrometer aufweisen.

3. Makrostruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Präkursor-Partikel eine massengemittelte Partikelgröße von weniger als 300 Mikrometer aufweisen.

4. Makrostruktur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Präkursor-Partikel Fasern aufweisen.

5. Makrostruktur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Präkursor-Partikel zusätzlich zu der Teilchen- Teilchen-Vernetzung außerdem eine Oberflächenvernetzung aufweisen.

6. Makrostruktur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen wasserunlösliche, absorbierende, Hydrogel-bildende Polymermaterial Carboxyl-Gruppen aufweist und daß das Teilchen-Teilchen-Vernetzungsmittel mindestens zwei funktionelle Gruppen pro Molekül aufweist, die in der Lage sind, mit den Carboxyl-Gruppen des Polymermaterials der Präkursor-Partikel zu reagieren.

7. Makrostruktur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen wasserunlösliche, absorbierende, Hydrogel-bildende Polymermaterial der Präkursor-Partikel ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend hydrolisiertes Stärke-Acrylnitril- Grafikopolymer; teilweise neutralisiertes Stärke-Acrylnitril- Grafikopolymer; Stärke-Acrylsäure-Graftkopolymer; teilweise neutralisiertes Stärke-Acrylsäure-Graftkopolymer; verseifte Vinylacetat- Acrylester-Kopolymere; hydrolisierte Acrylnitril- oder Acrylamid- Kopolymere; schwach netzartig vernetzte Produkte irgend eines der bereits erwähnten Kopolymere; teilweise neutralisierte Polyacrylsäure oder schwach vernetzte Produkte teilweiser neutralisierter Polyacrylsäure.

8. Makrostruktur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilchen-Teilchen-Vernetzungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend mehrwertige Alkoholverbindungen, Polyglycidyl-Etherverbindungen, polyfunktionelle Aziridin-Verbindungen, polyfunktionelle Aminverbindungen und polyfunktionelle Isocyanatverbindungen.

9. Makrostruktur nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lage mit einer Dicke von mehr als 250 Mikrometer aufweist.

10. Makrostruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lage mit einer Dicke von 0,5 bis 3,0 mm aufweist.

11. Absorbierender Artikel umfassend eine flüssigkeitsdurchlässige Decklage; eine flüssigkeitsundurchlässige, mit der Decklage verbundene Außenlage; und einen zwischen der Decklage und der Außenlage angeordneten, absorbierenden Kern, wobei der absorbierende Kern eine oder mehrere der Makrostrukturen nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.

12. Verfahren zur Herstellung einer porösen, absorbierenden, polymeren Makrostruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

a) Bereitstellen einer Vielzahl von Präkursor-Partikeln aus im wesentlichen wasserunlöslichen, absorbierenden, Hydrogel bildenden Polymermaterial;

5b) Auftragen eines Teilchen-Teilchen-Vernetzungsmittels auf die Präkursor-Partikel, wobei das Teilchen-Teilchen- Vernetzungsmittel in der Lage ist, mit dem Polymermaterial der Präkursor-Partikel zu reagieren;

10c) stoffliches Verbinden der Präkursor-Partikel, um ein Aggregat mit Poren zu bilden, die durch miteinander kommunizierende Kanäle miteinander verbunden sind; und

d) Bewirken einer Reaktion des Teilchen-Teilchen- Vernetzungsmittels mit dem Polymermaterial der Präkursor- Partikel des Aggregats, während die physische Zuordnung der Präkursor-Partikel aufrechterhalten wird, um Vernetzungsstellen zwischen den Präkursor-Partikeln zu bilden, um eine Teilchen- Teilchen-vernetzte Aggregatmakrostruktur zu bilden, wobei die Reaktion bewirkt wird durch Erhitzen auf eine Temperatur von über 90ºC für eine ausreichende Zeit, um die Vernetzungsreaktion zu komplettieren.