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厚度減低的吸收制品的吸收芯.pdf

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厚度 減低 吸收 制品
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摘要
申請專利號:

CN03820226.3

申請日:

20030825

公開號:

CN1678358A

公開日:

20051005

當前法律狀態:

有效性:

失效

法律詳情:
IPC分類號: A61L15/60 主分類號: A61L15/60
申請人: 寶潔公司
發明人: 尤多·F·舍恩博恩,布魯諾·J·恩斯珀格
地址: 美國俄亥俄州辛辛那提
優先權: 02078518.4
專利代理機構: 北京市柳沈律師事務所 代理人: 封新琴;巫肖南
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法律狀態
申請(專利)號:

CN03820226.3

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及用來容納和保留諸如尿液之類的體液的吸收制品吸收芯。此類制品為一次性衛生制品,如嬰兒尿布、訓練褲、成人失禁制品、女性護理制品等等。改進實質上基于這樣的認識,即用能夠保留液體同時保持或改善采集性能的液體存儲材料來替代大部分或全部減震纖維吸收材料是理想的,因為減震性的降低更多地由舒適性的獲得所補償。然而,舒適性可僅在對于液體處理的尿布的更基本的要求得到滿足或改善的情況下才能夠獲得。尤其是,如果為了能夠產生更薄更干的吸收制品而改進這種液體處理性能使其優于常規吸收結構的性能,則此類制品的使用者使用它們時會體驗到比預期更好的舒適性,其與減薄有關。提供以其制成的此類吸收芯只有隨著新型高度吸收膠凝材料的開發才變為可能。新型高度吸收膠凝材料能夠在超吸收聚合物濃度下以超乎想象的完美性采集、傳輸和存儲液體,但目前還對此一無所知。允許這種突破進展的第二方面是在制品的整個使用周期從干燥到載滿期間保持這樣高的超吸收聚合物濃度制品的舒適性和性能的能力,尤其是通過改進芯抵抗使用期間此類制品承受力的能力。這種保持原樣的能力通常也稱作芯的潤濕完整性并且其改進是本發明的一個重要目標。

權利要求書

1.用于收集諸如尿液之類的體液的吸收芯,所述芯包括超吸收膠凝材料,所述超吸收膠凝材料呈顆粒形式,-所述顆粒具有最長和最小的尺寸,其最長與最小顆粒尺寸的顆粒比率在1至5的范圍內-所述顆粒具有表面交聯以便為所述顆粒提供個體顆粒穩定性,以使根據本文所定義的SFC試驗測得的所述AGM超吸收膠凝材料的SFC為至少30單位,優選大于60單位,-所述顆粒還具有采用能部分水解的陽離子聚合物的基本上非共價鍵合的表面涂層,以使根據本文所定義的BBS試驗所測得的所述超吸收膠凝材料的BBS在30分鐘后大于80gf,并且在16小時后BBS為30分鐘后BBS的至少50%,-所述涂層以按所述顆粒的重量計低于10%的量存在于所述顆粒上,和-所述超吸收膠凝材料以按重量計60%或更高的濃度存在于所述芯中。2.如權利要求1所述的吸收芯,其中所述表面涂層為含氮聚合物,每千克所述含氮聚合物包含5至17摩爾的陽離子基團。3.如前述任一項權利要求所述的吸收芯,其中所述顆粒具有采用可部分水解的陽離子聚合物的基本上非共價鍵合的表面涂層,優選地所述陽離子聚合物在40%至80%的范圍內、優選地在40%至60%的范圍內、更優選地在40%至50%的范圍內被水解,優選地所述涂層為N-乙烯基-烷基酰胺或N-乙烯基-烷基-酰亞胺的部分水解的聚合物,更優選地為N-乙烯基-甲酰胺的聚合物。4.如前述任一項權利要求所述的吸收芯,其中所述測得的BBS在30分鐘后在100至130gf的范圍內,并且在16小時后所述BBS為30分鐘后BBS的80%至120%。5.如前述任一項權利要求所述的吸收芯,其中所述涂層按所述顆粒的重量計以0.05%至5%、優選0.2%至1%的量存在于所述顆粒上。6.如前述任一項權利要求所述的吸收芯,其中所述超吸收膠凝材料以按重量計80%或更高、優選地按重量計96%或更高的濃度存在于所述芯中。7.如前述任一項權利要求所述的吸收芯,其中根據本文所定義的所述比表面評價方法,所述顆粒的比表面積為至少0.05m/g。8.如前述任一項權利要求所述的吸收芯,其中根據本文所定義的所述毛細管壓力評價方法,顆粒的毛細管壓力百分點為至少35,優選為至少45,并且更優選為至少54。9.如前述任一項權利要求所述的吸收芯,其中根據本文所定義的所述篩分粒徑試驗,按重量計至少90%、優選地按重量計至少95%、更優選地按重量計99%的所述顆粒的篩分粒徑小于600μm,優選小于500μm,更優選小于400μm。10.諸如嬰兒尿布或成人失禁制品之類的吸收失禁制品,所述吸收失禁制品包括如權利要求1所述的吸收芯,優選地所述制品還包括頂片,并且所述吸收芯直接鄰近所述頂片設置。

說明書

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發明領域

本發明涉及用來容納和保留諸如尿液之類的身體排泄物的吸收制品吸 收芯。這樣的制品為一次性衛生制品,如嬰兒尿布、訓練褲、成人失禁制品、 婦女護理制品等等。該改進本質上是基于這種認識,即用能夠保留液體同時 保持或改善采集性能的液體存儲材料來替代吸收芯中的大部分或全部減震 纖維吸收材料是理想的,因為減震性的降低更多地由舒適性的獲得所補償。 然而,舒適性可僅在對于液體處理的尿布的更基本要求得到滿足或改善的情 況下才能夠獲得。尤其是,如果為了能夠產生更薄更干的吸收制品而改進這 種液體處理性能使其優于傳統吸收結構的性能,則此類制品的使用者使用它 們時會體驗到比預期更好的舒適性,其與減薄有關。提供以其制成的此類吸 收芯只有隨著新型高度吸收膠凝材料的開發才得變為可能,新型高度吸收膠 凝材料能夠在超吸收聚合物濃度下以超乎想象的完美來采集、傳輸和存儲液 體,但目前人們還對此一無所知。允許這種突破進展的第二方面是在制品的 整個使用周期內從干燥到載滿期間保持這樣高的超吸收聚合物濃度制品的 舒適性和性能的能力,尤其是通過改進芯抵抗使用期間此類制品承受力的能 力。這種保持原樣的能力通常也稱作芯的潤濕完整性并且對其改進是本發明 的一個重要目的。

發明背景

用于容納和保留諸如尿液或糞便之類的身體排泄物的吸收制品如一次 性尿布、訓練褲、成人失禁制品已為本領域所熟知,并且在改進它們性能方 面已經做了相當多的工作。這樣的改進通常針對此類制品的主要功能即保留 體液功能進行,但也通過提高穿著者的舒適性來最大程度地降低與穿著此類 制品有關的負面影響。

通常可將此類改進分成主要屬于兩個種類中的任意一類:主要與“芯技 術”,即廣義上所說的“吸收性”有關,或主要與“底座技術”有關。

首先要解決的是如何在一個“吸收(或芯)結構”中收集和保留身體排 泄物(通常具有某種狀態的流動性),從而由制品捕集排泄物(拾取),然后 傳輸遠離采集位置(分配),然后存儲起來(保留)。

第二種類通常與在制品的密封結構內部容納身體排泄物的所謂“底座元 件”有關。這可通過采用不可滲透的底片將吸收(芯)結構和外部例如穿著 者衣服或皮膚分開來執行。另外,底座應該防止身體滲出物穿過吸收制品和 穿著者身體間的距離滲出,其可通過在腿部和腰部開口處彈性收緊來實現。 其它底座方面是使制品能夠穿帶到穿著者身上,例如通過提供諸如帶子之類 的閉合部件,或者用帶狀布置將制品保持在穿著者身上(在所謂的套穿尿布 款式中與制品為一整體或為施用部件的一部分)。

通常穿著者的“舒適性”這個術語主要通過改進底座元件來執行,例如 通過采用尿布底座元件來提供良好的制品“貼合性”以及變得柔軟和減震。 同樣沿用已久的是通過減小主要厚度目標減小制品的厚度,即吸收(芯)結 構幫助改進舒適性。然而,這一直是液體處理性能和厚度之間的平衡問題。 同樣,認為基本的減震量對于舒適的尿布是必需的。最后,技術人員認為, 減少或者甚至去除纖維材料到現代微粒超吸收材料將取代先前由纖維基質 提供的液體采集和分配功能性這種程度是不可能的。最后,即使存在著干燥 時可能提供所有這樣的有益方面的結構,其會組成即使在已經吸收了第一次 涌出的液體之后還會保持液體處理和舒適性性能的吸收(芯)結構是完全不 可想象的。

特殊厚度吸收(芯)結構的開發也具有其它有益的方面,使這樣一種開 發的目標具有基本商業利益。例如,較薄的尿布不只是在衣服下穿著時膨松 度低且貼合性好,同時它們在包裝中也更緊密,使消費者更容易攜帶和存放。 包裝中的致密性也導致生產商和營銷商的經銷費用降低,包括減少每個尿布 單元在商店中所需的貨架空間。

如前所述,提供諸如尿布之類的較薄吸收制品的能力視開發可采集和存 儲大量排出的體液、具體地講尿液的較薄吸收(芯)結構的能力而定。在這 點上,使用通常稱作“水凝膠”、“超吸收劑”或“水膠體”材料已經變得尤 其重要。例如,參見1972年6月13日公布的美國專利3,699,103(Harper 等人)和1972年6月20日公布的美國專利3,770,731(Harmon),它們 公開了此類吸收聚合物(下文中稱為以下任意一種:水凝膠形成吸收聚合物、 超吸收劑、超吸收聚合物或SAP、吸收凝膠材料或AGM)的使用。當然, 典型地當與纖維基質共同使用時,開發較薄的尿布是利用這些SAP的能力 來吸收大量排出的體液的較薄吸收芯的直接產物。例如,參見1987年6月 16日公布的美國專利4,673,402(Weisman等人)和1990年6月19日 公布的美國專利4,935,022(Lash等人),它們公開了包括用于造型又薄又 致密的非膨松尿布的纖維基質和SAP的雙層芯結構。

在使用這些SAP之前,通常的做法是形成完全由木漿絨毛制成的吸收 結構,例如適用于嬰兒尿布的那些結構。按每克木槳絨毛所吸收的液體克數, 給出木漿絨毛所吸收的液體量相對較低,必需采用較大量的木漿絨毛,因此 不得不使用較膨松并且厚的吸收結構。在此類結構中采用這些SAP允許使 用較少的木漿絨毛。這些SAP在其吸收大量的含水體液如尿液的能力方面 優于絨毛(即,至少約15g/g),因此,使加工更小更薄的吸收結構變得可行。 另外,SAP顆粒典型地比纖維結構包得更緊,因此在高濃度下獲得薄得多的 芯。

這些SAP通常通過起初聚合不飽和羧酸或者它們的衍生物制成,例如 丙烯酸、丙烯酸的堿金屬(例如鈉和/或鉀)或銨鹽、烷基丙烯酸鹽等等。這 些聚合物通過將含聚合物鏈羧基團與常規的雙官能或多官能單體材料例如 N,N′亞甲基雙丙烯酰胺、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯或者三烯丙基胺發生輕度 交聯而具有了水不溶性以及遇水潤脹性。這些輕度交聯的吸收聚合物還包括 多個連接到聚合物主鏈上的陰離子(荷電的)羧基團。是這些荷電的羧基團 使聚合物能夠因滲透力而吸收體液,因此形成水凝膠。

交聯度不僅確定這些SAP的水不溶性,而且也確定這些聚合物的兩個 其它特性:它們的吸收能力和凝膠強度的一個重要因素。吸收能力或“凝膠 體積”是給定數量的SAP將吸收的水或體液數量的量度標準。凝膠強度與 SAP在外加應力下變形或“流動”的傾向有關。SAP用作諸如一次性尿布之 類的吸收結構和制品的吸收劑需要具有足夠高的凝膠體積以及足夠高的凝 膠強度。凝膠體積要求非常高,要在使SAP能夠吸收使用吸收制品期間遇 到的大量含水體液。凝膠強度需要使形成的SAP不變形并且使吸收結構或 制品中的毛細管空隙空間充滿到極限程度,從而抑制結構/制品的吸收能力以 及使液體分布遍及結構/制品。例如,參見1987年3月31日公布的美國專 利4,654,039(Brandt等人)(1988年4月19日重新公布的美國再公布 專利32,649)和1989年5月30日公布的美國專利4,834,735(Alemany 等人)。

前面的吸收結構通常已經包括較低數量(例如,按重量計低于約50%) 的這些SAP。例如,參見1989年5月30日公布的美國專利4,834,735 (Alemany等人)(優選地在纖維基質中具有約9%至約50%的SAP)。對 此有幾個原因。用于前述吸收結構的SAP的吸收率通常不能使它們快速吸 收體液、尤其是在“涌出”的情況下。這就有必要包含纖維、典型地木漿纖 維來起到臨時儲液器的作用,容納排出的流體直到被SAP吸收為止。

更重要的是,很多已知的SAP顯示具有凝膠結塊。“凝膠結塊”出現在 SAP顆粒被潤濕時并且顆粒潤脹以抑制流體傳輸到吸收結構的其它區域。因 此,潤濕吸收構件的這些其它區域借助于一個很慢的擴散過程發生。實際上, 這種用吸收結構采集流體的方法要比流體排出的速率慢得多,尤其是在涌出 的情況下。吸收構件中的SAP顆粒在接近于完全飽和之前很久或者在流體 擴散或芯吸過“結塊”顆粒進入吸收構件的其它部位之前吸收制品就會發生 滲漏。一旦顆粒遇到所吸收的流體潤脹,如果SAP顆粒的凝膠強度不合適 并且在應力下變形或延展,則凝膠結塊會成為一個特別尖銳的問題。參見 1989年5月30日公布的美國專利4,834,735(Alemany等人)。

這種凝膠結塊現象典型地已經使采用其中散布著SAP顆粒的纖維基質 成為必要。這種纖維基質保持SAP顆粒彼此分離。這種纖維基質也提供了 一個毛細管結構,使流體能夠從最初的流體排出位置達到位于遠處區域中的 SAP。參見1989年5月30日公布的美國專利4,834,735(Alemany等 人)。然而,為了使凝膠結塊降到最低或消除凝膠結塊而在纖維基質中散布 較低濃度的SAP會降低較薄吸收結構的總的流體存儲能力。使用較低濃度 的這些SAP稍微限制了這些材料的真正優點,也就是其每一特定體積吸收 和保留大量體液的能力。SAP濃度不可能特別高的另一個原因是由顆粒物質 制成的結構存在著物理完整性的缺點因此形成纖維基質也具有提供纖維增 強結構的優點,與用于很多其它由纖維元件提供結構增強的技術場合中的那 些結構相類似,例如在纖維玻璃中。

除了提高凝膠強度之外,已經利用了這些SAP的其它物理和化學特性 來改進它們的性能、尤其是減少凝膠結塊。一個特性是粒徑,并且尤其是粒 徑分布。在本文中將要提到本發明涉及包含顆粒SAP的吸收芯。使用纖維 SAP確實消除了顆粒SAP產生的很多問題,但又增加了不同的問題。迄今 為止典型地導致無法商業使用纖維SAP(即,不考慮技術方面)的一個關鍵 問題是SAP顆粒和SAP纖維間的成本差異。根據1991年9月10日公布 的美國專利5,047,023(Berg),可控制SAP的粒徑分布來改善用于吸收結 構的顆粒的吸收能力和效率。然而,即使調節粒徑分布也不會自動地導致具 有較高濃度的這些SAP的吸收結構。已經注意到,這些SAP的另一個特性 是存在于聚合物本身中的可萃取物的含量;參見1988年4月19日重新 公布的美國再公布專利32,649(Brandt等人)。

一段時間以來以凝膠結塊的量度標準著稱的又一個特性是這些SAP的 需要潤濕性或者重量吸收率。例如,參見1992年9月15日公布的美國 專利5,147,343(Kellenberger)和1992年9月22日公布的美國專利 5,149,335(Kellenberger等人),其中這些SAP被稱為“超吸收材料”以及 其中需要潤濕性/重量吸光度被稱為載荷下的吸收率(AUL)。在這些專利中 “AUL”的定義是SAP潤脹抵抗外加約束力的能力(參見前面的美國專利 5,147,343,第2欄,第43-46行)。“AUL值”的定義是經受2068?Pa (21,000dyn/cm2,約0.3psi)的載荷作用時,SAP所吸收的0.9%的鹽水溶 液的量(以ml./g或者g/g.表示)。AUL值可在1小時(參見美國專利 5,147,343)或者5分鐘(參見美國專利5,149,335)下進行確定。如果SAP 在1小時后吸收了至少約24ml./g(優選地至少約27ml./g)的鹽水溶液(參 見美國專利5,147,343)或者在5分鐘后吸收了至少約15g/g(優選地至少 約18g/g)鹽水溶液,則認為它們具有理想的AUL性能。

美國專利5,147,343和5,149,335中所定義的AUL可提供在某些情況 下哪一種SAP將避免膠凝結塊的某些指示。然而,AUL不適合用于確定哪 一種SAP將提供可提高吸收結構中的這些聚合物的濃度而不會產生明顯的 凝膠結塊或某些其它不受歡迎的后果所需的吸收性性能。當然,具有令人滿 意的AUL值時,公開于美國專利5,147,343和5,149,335中的某些SAP的 滲透性將不適用于吸收構件中的高濃度。為了具有高AUL值,僅僅需要形 成的水凝膠層具有最低限度的最小滲透性,這樣在2068Pa(0.3psi)的圍壓 下,凝膠結塊的程度不明顯。完全避免凝膠結塊所需的滲透性程度遠小于提 供良好的流體傳輸性能所需的程度。根據美國專利5,147,343和5,149,335 的通過AUL選擇避免凝膠結塊的SAP在其它流體處理性能方面仍然存在著 明顯的不足。

根據美國專利5,147,343和5,149,335,使用測得的AUL值的另一個問 題是它們沒有反映出作用在吸收結構中水凝膠形成聚合物上的所有可能的 壓力。如上所述,在這些專利中在約2068Pa(0.3psi)的壓力下測定AUL。 據信約4826Pa(0.7psi)的高得多圍壓更適合反映吸收結構上的局部機械 壓力(例如就坐、睡覺、蹲下、系帶、收緊、腿部運動、其它拉緊和扭轉運 動)的整個范圍。參見1992年9月15日公布的美國專利5,147,345 (Young等人)。另外,很多包括這些SAP的吸收結構可包括其它部件,例 如容納最初排出的體液的采集層。例如,參見1987年6月16日公布的 美國專利4,673,402(Weisman等人)和1990年6月19日公布的美國 專利4,935,022(Lash等人)。這種采集層可包括具有較高的毛細管抽吸性 的纖維,例如某些化學硬化纖維。例如,參見1993年6月8日公布的美 國專利5,217,445(Young等人)。考慮到影響這些SAP流體采集的這些額 外的毛細管壓力,在更高的壓力即約4826Pa(0.7psi)下測量需要吸收性 性能要更現實一些。這不僅較好考慮到了使用期間施加的局部機械壓力,而 且也考慮到了由存在于吸收結構中的其它部件(例如采集層)產生的額外毛 細管壓力。

對于具有較高濃度的這些SAP的吸收結構而言,已經評估了這些吸收 聚合物的其它特性。例如,參見1993年3月17日公布的歐洲專利申請 532,002(Byerly等人),對于具有高濃度SAP的吸收組合物,其將所謂的 載荷下變形度(DUL)的特性看得很重要。“DUL”被用于歐洲專利申請 532,002中來估算在吸收聚合物潤脹后SAP保持芯吸通道的能力。參見第3 頁,第9-10行。DUL值通過以下步驟來獲得:用固定數量的合成尿液不完 全浸透SAP、在輕載2068Pa(0.3psi)下壓縮吸收聚合物、然后測量吸收聚 合物在重載6205Pa(0.9psi)下的變形。在這種應用場合,公開的SAP的 DUL值為約0.6mm或更小。

歐洲專利申請532,002中所定義的DUL可提供吸收聚合物潤脹后SAP 保持芯吸通道能力的某些指示。然而已經發現,在存在體液的情況下在這些 吸收聚合物潤脹時所形成的、下文中稱為PHL的水凝膠層的開孔度或孔隙 度(對于更進一步的定義,請參見PCT?WO-95-26209,第17頁下面或者 EP-B-752892第64段下面),比DUL值更適合用來確定這些吸收聚合物采 集和傳輸流體的能力,尤其是在吸收聚合物以高濃度存在于吸收結構中時。 孔隙度指的是未被固體材料所占據的體積分數。對于全部由SAP形成的水 凝膠層而言,孔隙度為未被水凝膠占據的層的體積分數。對于包含水凝膠以 及其它成分的吸收結構而言,孔隙度為未被水凝膠或者其它固體組分(例如 纖維)占據的體積分數(也稱為空隙體積)。

重要的是,已經發現,孔隙度比歐洲專利申請532,002非常想要得到 的那些高的SAP尤其適于具有高濃度的這些吸收聚合物的吸收結構。據信 歐洲專利申請532,002所想要得到的DUL值在約0.6mm以下的SAP具有 較低的孔隙度。

在高濃度的這些SAP下的另一個重要性質是它們的滲透率/流動傳導 率。滲透率/流動傳導率可根據它們的鹽水流動傳導率(SFC)值來定義。SFC 在本領域中已沿用已久并且很詳細地定義于如PCT?WO-95-26209第69 頁下面或者EP-B-752892第224段下面。SFC測定材料傳輸鹽水的能力, 例如由潤脹的SAP形成的水凝膠層傳輸體液的能力。典型地,紙漿纖維的 氣流纖網(例如,密度為0.15g/cc)的SFC值將為約200×10-7cm3sec/g。 相反,諸如Aqualic?L-74(Nippon?Shokubai?Co.,LTD生產)和Nalco-1180 (Nalco?Chemical?Co.生產)之類的典型SAP的SFC值至多為1×10-7 cm3sec/g。因此,根據SFC,非常希望能夠使用SAP,其更接近于木漿纖維 的氣流纖網。

為了充分利用由這些SAP形成的水凝膠層的孔隙度和滲透率性質,必 須要考慮的另一個因素是在吸收構件中包含這些聚合物的區域的潤濕完整 性。對于孔隙度和SFC值較高的SAP而言,存在聚合物的區域具有優良的 潤濕完整性極其重要。“優良的潤濕完整性”指的是SAP濃度高的吸收構件 中的區域在干燥、部分潤濕和/或潤濕狀態下具有足夠的完整性,以使在存在 體液的情況下潤脹時形成的水凝膠的物理連續性(因此透過相鄰的中間空隙 /毛細管采集和傳輸流體)即使經受正常使用條件時也完全不被干擾或改變。 在正常使用期間,吸收制品中的吸收芯典型地經受強度和方向變化的拉伸或 扭轉力。這些拉伸和扭轉力包括襠區中的聚攏,當人們穿著吸收制品散步、 蹲坐、彎腰等等時的拉緊和扭曲力。如果潤濕完整性不夠,則這些拉伸和扭 轉力可能會對水凝膠的物理連續性產生實際的改變和/破壞,使其將流體收集 和傳輸進入和透過相鄰孔隙和毛細管的能力降低,例如,水凝膠層可能局部 分離、完全分離、具有引入的縫隙、具有明顯減薄的區域和/或破裂成多個明 顯變小的碎塊。除了此類完整性的缺乏不可避免地產生宏觀上的不舒服之 外,其也使SAP的任何有利的孔隙度和滲透率/流動傳導率性質降到最低或 者完全消失。為了評價水凝膠層的性能,可進行所謂的球破裂評價,其在使 用吸收制品的某些限制內能夠預報或得出有關預期性能的結論。具體地講, 該測試能夠評估包含高SAP濃度的吸收芯的潤濕完整性的相應惡化情況。

因此,能夠提供包括以下特性的吸收構件是理想的:(1)具有較高濃度 的SAP顆粒的區域;(2)具有較高的孔隙度,以及優選地滲透率/流動傳導 率性質與氣流纖維網幾乎相同;(3)其在典型的使用壓力下容易從更高的毛 細管抽吸采集層采集流體;(4)在基質中提供足夠的潤濕完整性,以使其采 集和傳輸流體的能力即使在承受正常使用力時也基本上不降低或變小。能夠 在以下這些吸收構件中使用SAP也是非常理想的,即它們被體液所潤脹時 保持優良的潤濕完整性和高的孔隙度使得:(a)每單位重量吸收聚合物的空 隙體積接近于氣流纖維網的空隙體積;(b)在使用壓力下吸收聚合物的要求 潤濕能力或重量吸收性得到提高;和(c)吸收聚合物優選地具有增加的滲 透性、改進的芯吸性和/或改進的潤脹性性能。

因此,本發明的一個目標是提供具有改進貼合性的吸收制品,尤其是通 過降低其厚度來提供,而且承載時也提供良好的流體處理性能,尤其是通過 使用干燥時和逐漸浸潤流體期間具有特別合適的流體分布性能的材料來提 供。

本發明的另一個目標是通過使用超吸收聚合物來達到這個目的。

發明概述

本發明及其特征在獨立的權利說明書中得到充分說明并且在相關的權 利要求中說明了優選的實施方案。具體地講,本發明涉及用于供應諸如嬰兒 尿布或成人失禁制品之類的吸收失禁制品的吸收芯,其中制品優選地包括一 個頂片,所述吸收芯直接臨接于其放置,并且還可任選地包括一個底片,其 與頂片一道將吸收芯夾在中間。

本發明的吸收芯尤其適用于收集諸如尿液之類的體液。這樣的芯包括呈 顆粒形式的超吸收膠凝材料。與纖維不同,顆粒具有最長的和最短的尺寸, 其中最長與最短顆粒尺寸的顆粒比率在1-5范圍內,值1相當于標準球狀 顆粒以及5考慮到了這樣一個球狀顆粒的某些偏差。

顆粒具有交聯的表面以提供個體顆粒的穩定性,這樣根據本文所定義的 SFC試驗,所測量的超吸收膠凝材料的SFC值至少為30單位,優選地超 過60單位。

顆粒還具有采用可部分水解的陽離子聚合物的基本上未共價鍵合的表 面涂層,這樣根據本文所定義的BBS試驗,所測量的所述超吸收膠凝材料 的球破裂強度(下文中稱為BBS)在30分鐘后大于0.78N(80gf)以及在 16小時后的BBS至少為30分鐘BBS測試后的50%。優選地,在30分 鐘后BBS為0.98(100)至1.27N(130gf)以及16小時后的BBS在30分 鐘后的BBS的80%至120%范圍內。為了微調(穩定或減緩)聚合物上 的陽離子電荷,其應該為可水解的聚合物。

共價涂層存在于顆粒上,數量按所述顆粒重量計低于10%,優選地按 重量計在0.05%和5%之間以及更優選地在0.2%和1%之間。可部分 水解的陽離子非共價鍵表面涂層優選地由實際上可部分水解的陽離子聚合 物來提供,其優選地在40%至80%范圍內、更優選地在40%至60%范 圍內以及最優選地在40%至50%范圍內被水解。此類聚合物的優選實施 例為含氮聚合物,其每千克含氮聚合物含有5至17mol陽離子基團。在本 發明的一個特別實施方案中,涂層為N-乙烯基烷基酰胺或者N-乙烯基-烷基 -酰亞胺的部分水解的聚合物,更優選地為N-乙烯基-甲酰胺的聚合物。

最后,超吸收膠凝材料以按重量計60%或以上的濃度、優選地以按重 量計80%或以上的濃度、更優選地以按重量計96%或以上的濃度存在于 本發明的吸收芯中。

對于選擇用于本發明的SAP材料而言,根據1998年紐約Wiley?VCH 出版、F.L.Buchholz和A.T.Graham所著的“Modern?Super?Absorbent Technology”定義的比表面積評價方法,如果SAP顆粒的比表面積為至少 0.05m2/g,優選地0.1m2/g,以及更優選地大于0.25m2/g,則其為優選的。 該比表面為平均粒徑的指標,因為較小的顆粒將自然導致較大的表面積。在 本文中,根據本發明的吸收芯特別優選的實施方案將使用的SAP顆粒按重 量計為至少90%,優選地至少95%,更優選地99%,根據本文所定義的篩 分粒徑試驗,SAP顆粒的篩分粒徑小于600μm,優選地小于500μm,更優 選地小于400μm。

已經進一步發現,按照本文所定義的毛細管壓力評價方法選擇用于根據 本發明芯的SAP是優選的,其毛細管壓力百分點為至少35,優選地至少45, 以及更優選地至少54。

發明詳述

A.定義

本文所用術語“吸收芯”指的是吸收制品的一個組件,其主要決定著包 括采集、傳輸、分布和存儲體液在內的制品流體處理性質。同樣,吸收芯典 型地不包括吸收制品的頂片或底片。

本文所用術語“吸收構件”指的是吸收芯的各個組件,其典型地提供一 種或多種流體處理性質,例如,流體采集、流體分配、流體傳輸、流體存儲 等。吸收構件可包括整個吸收芯或者吸收芯的僅僅一部分,即吸收芯可包括 一個或多個吸收構件。

本文所用術語元件的“區域”或“區”指的是那個元件的各個部分或截 面。

本文所用術語“包括”指的是根據本發明例如各種組件、構件、步驟等 等可被結合采用。因此,術語“包括”包括更加限制性的術語“由…制成” 和“由…組成”,這些后面的更加限制性的術語具有本領域所理解的標準含義。

除非另外指明,本發明中所用的所有百分數、比率和比例均按重量計。

B.吸收芯的材料和組分

1.水凝膠形成吸收聚合物

a.化學組成

用于本發明的SAP或超吸收聚合物(SAP)包括各種能夠吸收大量流 體的水不溶性的但是遇水潤脹的聚合物。這樣的聚合物材料通常已為本領域 所知并且包括用于一次性吸收制品技術領域內的所有那些熟知的聚合物。尤 其是,在本發明的范圍內,可使用公開于EP-A-752?892中的SAP或者公開 于1998年紐約Wiley?VCH出版、F.L.?Buchholz和A.T.Graham所著的名稱 為“Modern?Super?Absorbent?Technology”的教科書中的那些SAP。

用于制作SAP的優選聚合物材料為部分中性聚丙烯酸及其淀粉衍生物 的輕度網絡交聯的聚合物。優選地,SAP包括約50%至約95%、優選地 約75%中性的、輕度網絡交聯的聚丙烯酸(即,聚(丙烯酸鈉鹽/丙烯酸))。 網絡交聯致使聚合物基本上為水不溶性的,并且部分地確定水凝膠成形吸收 聚合物的吸收能力和可萃取的聚合物含量特性。網絡交聯這些聚合物的方法 以及典型的網絡交聯劑被描述于美國專利4,076,663或上面引用的參考文 獻中。

盡管SAP優選地為一種類型(即,單一的),在本發明中可采用聚合物 的混合物。用于本發明的SAP的尺寸、形狀和/或形態可在很大的范圍內變 化。根據本發明,這些聚合物呈顆粒形式,顆粒的最大尺寸與最小尺寸的比 率不大(例如,顆粒、粉末、粒間聚集體、粒間交聯聚集體等等)。SAP也 可包括低含量的一種或多種添加劑的混合物,例如硅土粉、表面活性劑、膠、 粘合劑等等。

對于如上所述顆粒,粒徑的定義是由篩分粒度分析所確定的尺寸。用來 確定SAP顆粒粒徑的方法被描述于1991年10月29日公布的美國專利 5,061,259(Goldman等人)中。

根據本發明,SAP顆粒還具有一個基本上非共價鍵合的可部分水解的陽 離子聚合物表面涂層以改善SAP材料的物理特性。共價涂層按所述顆粒重 量計低于10%,優選地按重量計在0.05%和5%之間以及更優選地按重量 計在0.2%和1%之間的量存在于顆粒上。可部分水解的陽離子非共價鍵 合的表面涂層優選地由實際上可部分水解的陽離子聚合物來提供,其優選地 在40%至80%范圍內、更優選地在40%至60%范圍內以及最優選地在 40%至50%范圍內被水解。

陽離子涂層優選地為具有5至17mol/kg(根據含氮聚合物的重量) 質子化了的氮原子的含氮聚合物(N聚合物)。可部分水解或者可最低限度 水解的聚乙烯酰胺和如何制作它們的詳細說明見于DE?31,28,478中。尤其 優選的為由聚乙烯基甲酰胺的均聚合作用制成的聚合物所提供的陽離子涂 層,其被水解到30%摩爾至80%摩爾的程度。完全或可部分水解的聚乙 烯基甲酰胺溶液可商業采購,例如,以商品名稱BasocollTM、LuredurTM或 CatiofastTM購自Ludwigshafen的BASF-AG。

優選地,此類陽離子聚合物的重均分子量在約10,000至約500,000的 范圍內。優選地,N聚合物涂層的量按SAP顆粒的重量百分比計為0.001% 至0.5%。可通過在一個混合機中將含N聚合物的溶液簡單噴施到顆粒上將 N聚合物涂敷到表面交聯的SAP顆粒上。可供選擇地,可通過一種載體將 陽離子聚合物、優選地所述的N聚合物涂載到SAP顆粒上,載體選自以下 材料:纖維素及其衍生物、人造絲、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯酸、聚 酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯、丙綸或親水尼龍,前提條件是在聚合反應期間或 者在加工SAP顆粒期間以物理形式將這樣的載體結合進SAP顆粒中。當然, 根據本發明如下所述,需要小心操作以保持其物理屬性。作為另一個方案, 可在常規混合設備中通過將N聚合物細粉與顆粒進行混合將N聚合物涂敷 到原料顆粒上。甚至可能將N聚合物混入已經包含原料顆粒的吸收結構中。 N聚合物從顆粒附近的材料進行傳輸。例如在吸收芯中,N聚合物可通過在 織物、或無紡材料、或聚合物膜、或其它底物上浸漬被輸入進芯中。

可按常規方式使用本領域常用的其它化合物,例如用于ph緩沖或中和 和降塵化合物的鹽、或其它反應和加工助劑。

b.物理屬性

(1).水凝膠層的孔隙度

SAP的一個重要特性是聚合物在體液中潤脹時在圍壓下形成的水凝膠 區域或層的開孔度或孔隙度,其優選地根據本發明的SAP來獲得。如上文 所定義的那樣,這被稱為PHL。用于本發明的優選SAP的PHL至為至少約 0.15,優選地至少約0.18,更優選地至少約0.20以及最優選地至少約0.25。 典型地,這些PHL值在約0.15至約0.40的范圍內,以及更典型地在約 0.18至0.25范圍內。EP-A-752?892中提供了用于測定這些SAP的PHL值 的方法。根據EP?752?892,PHL值在2068Pa(0.3psi)的圍壓下進行測定。 然而,在吸收芯所經受的整個使用壓力范圍內,即從沒有壓力開始到如10 000Pa的壓力,孔隙度一直是重要方面。

(2).壓力下的性能(PUP)

SAP的另一個重要特性是它們在高圍壓下的需要吸收能力,其優選地也 根據本發明的SAP來獲得。在EP-A-752?892中這種需要吸收能力的定義是 在壓力下的性能(PUP能力)。用于本發明的優選SAP的PUP能力通常為至 少約19g/g,優選地至少約21g/g,更優選地至少約23g/g以及最優選地至 少約29g/g。

(3).鹽水流動傳導率(SFC)

用于本發明SAP的一個重要的特性和指標是它們在體液中潤脹以致形 成水凝膠區域或層時的滲透率或流動傳導率。本文根據SAP的鹽水流動傳 導率(SFC)值定義了該滲透率或流動傳導率。SFC測定形成的水凝膠層在 使用壓力下傳輸或分配體液的能力。EP-A-752?892中提供了用于確定SFC 值的方法。如本文所示,單位數值為10-7cm3sec/g(或者 cm3sec/g/10,000,000)。換言之,30個SFC單位意思是30倍10-7cm3sec/g 的SFU值。

(4).可萃取性聚合物

用于本發明的尤其優選SAP的另一個重要特性是存在于其中的可萃聚 合物材料的含量。EP-A-752?892中詳細公開和說明了可萃取性聚合物含量 仍合格的評價和說明。通常,可萃取量應該盡可能低,并且其越低,可萃取 材料可引起的不良反應越弱。

(5).凝膠體積

對于用于本發明SAP的優選實施方案尤其重要的另一個特性是凝膠體 積。EP-A-752?892中詳細公開和說明了凝膠特性的質量和數量的評價和說 明。優選SAP的凝膠體積較高,其為至少約20g/g,以及優選地為約25至 約80g/g。

(6).凝膠強度

對于用于本發明優選SAP重要的另一個特性是凝膠強度。本文所用的 “凝膠強度”涉及由吸收聚合物制成的SAP材料在使用應力下變形或“流 動”的傾向。EP-A-752?892中公開了SAP的凝膠強度測量法。盡管使凝膠 強度達到最大值不象某些其它性質一樣關鍵,本發明的優選SAP具有較高 的凝膠強度,其為至少約5kPa(10,000dyn/cm2),更優選地至少約10kPa (20,000dyn/cm2)乃至約20kPa(40,000dyn/cm2)以上。

(7).球破裂強度(BBS)

球破裂強度為數值測量法,用于評價在潤脹狀態SAP顆粒層的完整性 的,或換言之,用于評價抵抗使用包括根據本發明的芯時產生的張力和扭轉 力的能力。因此,可預報包含高濃度此類SAP的吸收芯的性質。具體地講, 如果適時測量BBS,則值的降低或增加是SAP顆粒層潤濕完整性的一個良 好指標,可認為其模擬100%濃度的SAP。美國專利6,121,509中詳細公 開了BBS的測試方法。根據本發明,BBS值取潤脹30分鐘后和潤脹16小 時后的值。已經發現,要獲得合意的芯完整性水平,使用30分鐘是最優的 時間量。

可將30分鐘值和16小時值之間的差異表示成30分鐘的百分數,因 而提供了吸收芯潤濕完整性預期變化(提高或降低)的指標。要考慮的有2 個方面:吸收芯的完整性在最初使用時必須合格。這是基本要求。然而,即 使在初始潤濕后,完整性(目前稱為潤濕完整性)也必須保持合格。這用30 分鐘后的BBS來量度。倘若其合格,吸收芯的完整性不得不在整個使用期 間保持合格。考慮到吸收芯可能用在使用者身上的最長時間,可測定16小 時后的完整性。如果在這么長的時間后對外力的抗力保持合格,即BBS值 在16小時后相對于30分鐘BBS值沒有顯著降低,那么用于芯的SAP材 料給這樣的吸收芯提供了高度的潤濕完整性。

某些SAP在16小時后BBS相對于在30分鐘的BBS值提高了。那么, 這表示潤濕完整性提高了。然而,對于30分鐘和16小時BBS二者,需 要建立一個精確的平衡以確保最初獲得的完整性保持下來并且絕對完整性 即不太低(有分解的危險)也不太高(由于暴露于使用力下,有宏觀破碎的 危險)。

(8).離心保留能力(CRC)

對于大多數水凝膠形成吸收聚合物而言,作為吸收能力量度標準的凝膠 體積用1988年4月19日重新公布的美國再公布專利32,649(Brandt等 人)中所述的方法進行確定,但是用0.9%鹽水溶液代替合成尿液。凝膠體 積以及CRC能力在干重基礎上進行計算。可供選擇的測定凝膠體積的方法 可用于SAP,即將Blue?Dextran(參見Re?32,649中的凝膠體積方法)吸附 到形成的水凝膠表面上(例如,從陽離子單體制備的聚合物)。對于這些水 凝膠形成聚合物,采用吸收能力試驗,但在計算中用水凝膠形成聚合物的干 重代替原來的重量。例如,參見1992年6月23日公布的美國專利 5,124,188(Roe等人),第27-28欄,對于吸收能力試驗的說明。

對于離心保留能力的評價而言,已經發現所謂的茶袋評估法或量度法 (在下文中為CRC量度法)最適于反映在SAP材料的吸收能力接近飽和的 情況下毛細管壓力的保持狀況。對于該試驗,采用標準實驗室條件(21-23℃, 50%相對濕度)。將樣本SAP材料在密閉的燒瓶或其它容器中保持干燥,燒 瓶或容器僅在開始評估時打開。用于評估的其它材料(織物、器材等)在測 量前在上述實驗室條件下存放24小時。

對于CRC測量,將0.2+/-0.0050g?SAP顆粒放入茶袋中(袋子需要事 先去除液體并且必須留存住顆粒,即茶袋孔必需不大于最小的顆粒)。茶袋 的大小應為60mm×85mm并在裝滿后進行密封。然后將茶袋浸入0.9%鹽 水溶液中30分鐘,使每克SAP具有至少0.83L的溶液;優選地,實際上 要超過這個比率。在浸入30分鐘后,將茶袋以250g進行3分鐘的離心處 理去除多余的鹽水溶液。稱重袋子,精確到0.01g并計算出所吸收的液體。 通過采用放入茶袋中的干SAP的量,將結果記錄成每克SAP顆粒所吸收的 克數。

(9).毛細管壓力百分點

毛細管壓力百分點(在下文中稱為CPP)是SAP的一個物理特性,其 表明材料能夠多么優良地復現纖維材料成分在各種含量的飽和溶液下通過 毛細管動作傳輸液體的能力。因此,源自經驗的CPP值提供了履行毛細管液 體傳輸任務的材料特性的指標,即使是在潤濕條件下。

用所謂的固定高度吸收測量法(在下文中稱為FHA測量法)計算CCP 值。除了重力高度相反,即抵抗重力上拉液體進行吸收之外,FHA測量法實 質上與PUP一樣。如CRC和PUP一樣,以單位g/g(所吸收的克數/材料克 數)給出FHA。為了計算CPP,這些FHA測量法用SAP材料的CRC能力 的百分比來表示(因為認為CRC代表SAP的吸收能力極限)并稱為FHA%。 FHA以及這些FHA%需要參照各自已經克服的靜水壓力來確定(意思是 FHA/FHA%值一直需要指出測量的壓力)。CPP值為在二、三和五千帕(相 當于20cm、30cm、50cm)壓力下FHA%測量值的算術平均值,并且可用下 面源自經驗的求和公式來表示。

CPP=[FHA%(2kPa)+FHA%(3kPa)+FHA%(5kPa)]/3

固定高度吸收法評估載SAP層的毛細管壓力,即SAP顆粒層汲取流體 抵抗靜水壓力的能力。SAP以兩種方式吸收流體,第一種是通過滲透力驅動 將流體結合進其結構中(潤脹),第二種是SAP形成具有空隙毛細管的凝膠 層,毛細管也被充滿并完成將流體傳輸到不直接接觸流體界面的SAP顆粒 上。如果負載接近其理論能力的SAP凝膠層仍可施加高毛細管壓力,那么 SAP被用到了最佳程度,即沒有SAP被浪費掉。該測量法本質上是測量一 個克服重力汲取流體達到固定高度的樣本所吸收的流體量。

用于FHA法的裝置由以下組成:

一個帶有“馬略特管”的貯液器,其在測量期間確定與流體消耗無關的 0高度流體水平Ho

一個閥門

一個導管,其在貯液器和其底部之間

一個帶有玻璃裂縫的漏斗,玻璃裂縫的孔隙大小為4(即,4μm- 5.5μm),其中玻璃裂縫這樣放置,即使上裂縫表面確定測量高度Hm,

一個樣本夾持架組件,其包括一個內徑6cm由樹脂玻璃制成的圓筒。一 個直徑為5.9cm的用于放置在SAP樣本上的圓板,其中圓板無摩擦地裝配 進圓筒中,和一個砝碼,其直徑比圓盤直徑略小并與圓盤一起在樣本上產生 2068Pa(0.3psi)的壓力。組合時,SAP能夠從裂縫中采集液體并且在高 度上克服2068Pa(0.3psi)的圍壓而潤脹。玻璃材料可在任何普通的化學藥 品供應商店內采購,例如從VWR?International?GmbH,Vertriebszentrum Frankfurt?Insterburgerstrasse?9,D-60487?Frankfurt/M.,Germany采購。樹脂玻 璃器材和砝碼可由任何工藝模型加工車間例如Acryl?&?Modellbau,Peter Lorenz,Ruppertshainer?Str.14,D-65779?Kelkheim/Fischbach,Germany進 行加工。在采購到樹脂玻璃或找不到模型加工車間的情況下,類似的器材也 可用玻璃或不銹鋼進行加工。所需的全部安裝、密封和輔助實驗室器材需要 選自在良好實驗室操作規范和化學實驗室評估所需的精度下使用的器材。

其還必需具有能夠達到1/1000g的刻度來測量SAP和所采集的流體 量。同樣,為進行該試驗,必需在玻璃裂縫表面和實際的SAP樣本之間放 一層織物以防止顆粒進入玻璃裂縫空隙空間。織物優選地為高潤濕強度織 物,切成65mm見方。織物必須要薄并可采用22.5g/m2。這樣的織物可購 自德國Miltenberg的Frippa,如HWS?22,5g/m2(克每平方米)的織物或者可購 自P&G,c/o?R&D-STC,attention?Mr.Bruno?Ehrnsperger。

對于該試驗,采用標準實驗室條件(21-23℃,50%相對濕度)。樣本 SAP材料在一個密閉的燒瓶或其它容器中保持干燥。用于評估的其它材料 (織物、器材等)在測量前在上述實驗室條件下存放24小時。對于試驗測 量,稱重0.9g?SAP,精確到1/100g,對于每個高度需要測量3個樣本。試 驗溶液為0.9%鹽水溶液。切割織物并將其放置在第一表面上;織物上不應 具有皺紋。將樣本夾持器放在織物上并且均勻分布SAP。將裂縫放在所期望 的測量高度Hm處,其在馬略特管底部彎月面高度之上20cm、30cm或 50cm處。打開閥門使液體接觸并且暴露于液體的時間為60分鐘使其基本 飽和。在這段時間的末期,測量濕樣本的額外重量作為所吸收的鹽水溶液量 (這可通過稱整個樣本夾持器組件初始和試驗后的重量,相減這些數來進 行)。記錄下重量測量數,精確到1/100g。

依照以上所述和CRC吸收值,對于每個高度記錄下結果作為所吸收的 鹽水溶液的百分數。當得出結果平均數時,采用統計分析來保證最終的數值 精確到90%(優選地95%)置信區間。然后根據前面給出的公式用FHA% 值計算CPP。

c.制造SAP的方法

如上所述,可用本領域已知的任何常規方法加工基本SAP。生產這些聚 合物的典型的和優選的方法被描述于長長的文獻清單中,包括很多專利申請 文獻,以及具體地講,前面的由F.L.Buchholz和A.T.Graham所著的教科書 “Modern?Super?Absorbent?Technology”,美國再公布專利32,649,美國專利 4,666,983,美國專利4,625,001,美國專利4,625,001,美國專利4,340,706, 美國專利4,506,052,美國專利4,735,987,美國專利4,541,871,PCT申請 WO92/16565,PCT申請WO90/08789,PCT申請WO93/05080;美國專利 4,824,901;美國專利4,789,861,美國專利4,587,30,美國專利4,734,478; 美國專利5,164,459;德國專利申請4,020,780(Dahmen)和公布的歐洲專利 申請509,708。

形成基本SAP的優選方法是與含水溶液聚合反應方法有關的那些方法。 然后使單體的含水反應聚合物處于聚合條件,該條件足以在混合物中制備基 本上水不溶性的輕度網狀交聯的聚合物。然后將所形成的聚合物塊研磨成粉 或切碎,形成個體顆粒。

在加工SAP顆粒后,可采用表面交聯來獲得PHL、PUP能力和SFC值 較高的SAP。不受理論的約束,據信表面交聯增加了SAP表面變形的阻力, 因此當所得到的水凝膠在外力下變形時降低了相鄰聚合物表面間的接觸度。 此類方法的實施例被公開于以上引用的參考文獻中。

最后,根據本發明,用陽離子聚合物涂敷(但非共價鍵合)具有所期望 表面交聯度的SAP顆粒。可通過將含N聚合物的溶液簡單地噴施到混合器 中的顆粒上將陽離子聚合物、優選地N聚合物涂敷到表面交聯的SAP顆粒 上。可供選擇地,可通過一種載體將陽離子聚合物優選地所述N聚合物涂載 到SAP顆粒上,載體選自以下材料:載體選自以下材料:纖維素及其衍生 物、人造絲、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯酸、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨 酯、丙綸或親水尼龍,前提條件是在聚合反應期間或者在加工SAP顆粒呈 物理形式期間將這樣的載體摻入SAP材料中。作為另一個方案,尤其是可 在常規混合設備中通過將N聚合物細粉與顆粒進行混合將N聚合物涂敷到 原料顆粒上。甚至可能將N聚合物混入已經包含原料顆粒的吸收結構中。N 聚合物從顆粒附近的材料進行傳輸。例如,在吸收芯中,N聚合物可通過在 織物、或無紡材料、或聚合物膜、或其它底物上浸漬輸入進芯中。當然,根 據如本文所述的本發明,需要小心操作以保持其物理屬性。

當將陽離子聚合物(優選地N聚合物)涂敷到SAP顆粒上時,涂層材 料未共價鍵合到SAP顆粒上很重要。已經有驚人的發現,在根據本發明涂 敷優選的N聚合物時,將陽離子聚合物結合到原料顆粒上即無必要也無好 處。為確保這樣,混合步驟的溫度和持續時間為獲得未結合涂層的關鍵特性, 涂層一方面結合的非常強但足以保持由這種SAP制成的吸收芯的潤濕完整 性。

C.包含SAP的吸收芯

根據本發明,一次性吸收制品的吸收芯包括前述的SAP,具有或不具有 諸如纖維、熱塑性材料、泡沫、稀松布等之類的其它任選組分。這些吸收芯 起到流體存儲構件的作用。此類芯的主要功能是或是直接或是通過其它吸收 構件(例如,流體采集/分配構件)吸收排出的體液,然后保留這樣的流體, 即使由于穿著者的運動而使以其制成的吸收芯承受正常遇到的壓力以及拉 力和扭轉力時也是如此。然而,應該理解,此類含聚合物吸收構件也可起到 不同于流體存儲的作用。

根據本發明的這些吸收構件的一個重要方面是它們包括具有高濃度的 這些SAP的一個或多個區域以便提供能夠吸收和保留大量體液的較薄吸收 制品。根據本發明。高濃度的SAP對減少其它組分、尤其是纖維組分的含 量是理想的。

在測量吸收芯給定區域中SAP濃度過程中,采用按重量計的SAP相對 于SAP和存在于包含該聚合物同一區域的任何其它組分(例如,纖維、熱 塑性材料等)總重量的百分比。考慮到這一點,在根據本發明吸收構件的給 定區域中的SAP的濃度可在約60%至100%范圍內,優選地從約70%至 100%,更優選地從約80%至100%,以及最優選地從約90%至100%。

包含高濃度SAP的根據本發明的吸收芯單獨使用或與作為根據本發明 的吸收制品一部分的其它吸收構件共同使用。根據預期用途,根據本發明的 優選芯包括根據本發明的SAP,其基重為至少50g/m2,優選地至少150g/m2以及甚至更優選地至少300g/m2。

在根據本發明的芯中的這些其它吸收構件可包括在這些流體被分配到 吸收芯的流體存儲構件之前用于起初采集排出的體液那些構件。這些構件包 括提供多種流體處理性能(例如,流體采集和分配)或單一流體處理性能(例 如,流體分配)的吸收構件。這些其它吸收構件也可包括低濃度的具有前面 規定的物理性質的SAP,或者可包括具有不同物理性能的SAP。

根據本發明的一種合適的吸收芯包括一個組件,其具有(a)一個采集 層,其基本上無SAP;和(b)一個可任選的SAP層,其主要包括一個不 需要滿足以上物理標準的第一SAP;和(c)另一個任選的層,其具有用于 存儲和重新分配體液的空隙空間;和(d)一個下層,其包含高濃度的滿足 以上物理標準的第二SAP。為了使該組件成一整體,該組件或其部件可另外 完全或部分包在一層織物中。

E.吸收制品

因為本發明吸收芯的獨特的吸收性能,它們尤其適用于吸收尿液的一次 性吸收制品(也稱為一次性吸收失禁制品)。這些吸收制品典型地包括一個 液體不可透過的(但優選地氣體可透過的)底片、一個接合到或者聯結到底 片上的液體可透過的頂片和位于底片和頂片之間的根據本發明的吸收芯。這 樣的制品已為本領域所熟知并且全面公開于整個說明書提及的各種文獻中, 例如在EP?752?892中。

用于根據本發明吸收芯的根據本發明SAP的實施例

1.表面交聯的原料聚合物的制備

用常規方式從丙烯酸、丙烯酸鈉和離心保留能力為(CRC)30-31g/g和 丙烯酸中和為70mol-%A的乙氧基化的三甲基-丙烷-三丙烯酸酯制備原料 聚合凝膠材料,其離心保留能力(CRC)為30-31g/g和丙烯酸中和性為 70mol-%A。將聚合凝膠材料機械粉碎并在一個常規實驗室干燥機中進行干 燥。干燥后,將聚合物磨成顆粒并進行篩分以使顆粒尺寸保持在150μm和 850μm之間。這些顆粒然后通過將它們裝入一個實驗室粉末混合機中進行 表面交聯,其中含水表面交聯溶液(按聚合物顆粒的重量每種成分的百分比 為:0.08%噁唑烷酮,0.02%脫水山梨糖醇-月桂酸鹽和3.5%1,2-丙二醇) 用雙相噴嘴進行噴射。接下來,再將0.5%(按顆粒重量計)的硫酸鋁(以 26.8%的水溶液提供)噴射到粉末混合器中,并在175℃至180℃保溫約 80分鐘。然后使表面交聯的聚合物顆粒冷卻到室溫并篩分到粒徑在150μm 和850μm之間的顆粒范圍以篩去顆粒阻塞物。將這種原料表面交聯的聚合 物的根據本發明的特性列于表2中以供參考。

2.采用可部分水解的陽離子聚合物的非其價鍵合的表面涂層

將1200g原料表面交聯的聚合物顆粒在室溫下投入一個5L Loedige-plough-laboratory混合機中。在20rad/s(200rpm)的轉速下,通過 一個雙相噴嘴噴射添加可部分水解的陽離子聚合物表面的涂層13分鐘以 上,采用氮作為惰性混合氣體,壓力為約1bar。如從表1中所見,對于采 用可部分水解的陽離子聚合物的涂層,采用5種不同的由各種水解度區別 開來的聚丙烯胺。聚乙烯胺的量為65.71g,以按重量計7.3%的溶液提供。 通過雙相噴嘴抽吸這種溶液進行均勻分配,將其噴射到混合器中的顆粒上。 然后,將所得到的材料移至一個類似的預處理過的Loedige-plough-laboratory 混合器中并以5rad/s(50rpm)的混合器速度在100℃的溫度下干燥60分 鐘。聚乙烯胺聚合物的量按重量計為聚合物顆粒的0.4%。

表1 實施例 1 ?2 ?3 ?4 ?5 水解度[mol%] 95% 75% 44% ?31% 14% 該聚乙烯胺溶 液的商業標識 名 Bosocoll PR?8086 ? ?Bosocoll ?PR?8092 ? ?Luredor ?PR?8097 ? ?Bosocoll ?PR?8095 ? ?Bosocoll ?PR?8094 ? 所有實施例中的分子量為約400.000道爾頓

表2 實施例 ? ? ? ??DoH ??mol% ? ? ??PNA ?mol/kg ? ? ????SFC ?cm3sec/g ? ? ????BBS (30分鐘) ????gf ? ????BBS (16小時) ????gf ? ??BBS ??降低 ??率 ??% ?CRC ??g/g ? ? *原料 聚合物 ?-- ? ?-- ? ?111 ? ?<10 ? ?<10 ? ?-- ? ?27,5 ? 1 ?95 ?21,4 ?133 ?169 ?160 ?5 ?27,1 2 ?75 ?15,0 ?138 ?196 ?150 ?23 ?26,9 3 ?44 ?7,5 ?229 ?169 ?110 ?35 ?27,3 *4 ?31 ?5,0 ?104 ?55 ?27 ?51 ?26,9 *5 ?14 ?2,1 ?111 ?21 ?-- ?-- ?26,9

縮寫/指示:DoH=水解度;PNA=可質子化的氮原子,gf=克力,*本

發明之外

如從實施例所見,實施例3的SAP的種類最好,因為其提供了異常高 的鹽水流動傳導率(表示其即使在潤濕條件下即在最初或重復吸收后提供優 良的液體傳導性的能力)和較小的BBS降低率(表示采用這種SAP的吸收 芯的完整性將被保持相當接近干吸收芯的完整性)。無根據本發明的涂層就 不能獲得這樣有益的性能。

盡管在本說明書中已經顯示和說明了特定的實施方案,本發明的限制由 附加的權利說明書和所有適合它們的那些實施方案所確定。此外,公開于說 明書中所引用的參考資料中的所有資料被引入本文以供所需擴展參考和/或 用于幫助理解本發明。

與本說明書一起,申請人/受讓人德國Ludwigshafen的BASF在名稱為 “Wasserabsorbierendes?Mittel?und?Verfahren?zu?seiner?Herstellung”的專利申請 中提交了開發和評估用于加工根據本發明的SAP顆粒方法的詳細說明。該 申請的副本可在本申請的歐洲專利辦公室的檔案中得到。

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