(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素結合用官能価を有する繊維を供給する工程；
水素結合用官能価又は配位共有結合形成用官能価を有する高吸収性粒子を供給する工程；
ポリマーバインダーを選択し、ここで、前記ポリマーバインダーはその分子中に、前記高吸収性粒子と水素結合又は配位共有結合を形成することができる少なくとも１つの官能基、及び前記繊維と水素結合を形成することができる少なくとも１つの官能基を有し、
ここで、前記ポリマーバインダーは、ポリプロピレングリコール、ポリカルボン酸、ポリカルボキシレート、ポリ（ラクトン）ポリオール、ポリアミド、ポリアミン、ポリスルホン酸、ポリスルホネート及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、
前記繊維の存在下で、非共有係合の形成を促進する条件下にて前記高吸収性粒子を充分な量の前記ポリマーバインダーにさらして、前記粒子を繊維に結びつける工程；
を含むバインダーによって粒子を繊維に結びつける方法。
【請求項２】
前記官能基がそれぞれ水素結合を形成することができる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記バインダーがポリペプチドである請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記バインダーが、繊維のトータル重量を基準として１〜80重量％の量にて存在し、そして前記粒子が、繊維と粒子のトータル重量を基準として0.05〜80重量％の量にて存在する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
繊維の存在下にて前記粒子を前記バインダーにさらす前記工程が、前記粒子の不存在下にて繊維上に前記バインダーを供給する工程；前記バインダーを不活性状態のままにしておく工程；そしてその後に、熱や活性化用流体を供給することによって、あるいは繊維と不活性バインダーに運動エネルギーを加えることによって、前記粒子と繊維の存在下にて前記バインダーを不活性状態から活性化させる工程；を含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記バインダーが、ポリプロピレングリコール、ポリ（ラクトン）ポリオール、ポリカルボン酸、ポリアミド、ポリアミン、及びそれらのコポリマーからなる群から選択される請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記バインダーが、ポリ（ラクトン）ポリオール、ポリカルボン酸、ポリアミド、ポリアミン及びそれらのコポリマーからなる群から選択される請求項１記載の方法。
【請求項８】
水素結合用官能部位を有する個別化されたセルロース繊維を供給する工程、ここで、水素結合に利用できる水素結合用官能部位をキュアーされたバインダー上に残しつつ、架橋用物質の存在下で前記の個別化されたセルロース繊維がキュアーされて繊維内共有結合架橋を有する高バルク繊維が生成され、そしてキュアーされた繊維の間の繊維間結合を少なくするために繊維がばらされている；
繊維をキュアーする前に、繊維をキュアーしているときに、あるいは繊維をキュアーした後に、繊維に粒子を加える工程；及び
繊維をキュアー又はばらす前に、繊維をキュアー又はばらしているときに、あるいは繊維をキュアー又はばらした後に、繊維に前記バインダーを施す工程、
ここで、前記粒子は、前記繊維に結びつけられ、前記粒子は、前記繊維の表面上にて個別の粒状形態を保持する；
をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記粒子は、水溶性であり、前記バインダーにゆるやかに溶解する請求項１記載の方法。
【請求項１０】
水素結合用官能価を有する繊維を供給する工程；
水素結合用官能価又は配位共有結合官能価を有する高吸収性粒子を供給する工程；
非ポリマー有機バインダーを選択し、ここで、前記非ポリマー有機バインダーは、カルボキシル、カルボキシレート、カルボニル、スルホン酸、スルホネート、ヒドロキシル、リン酸、フォスフェート、アミド、アミン及びそれらの組み合わせからなる群から選択される官能基をその分子中に含んでおり、前記バインダーはその分子中に、前記高吸収性粒子と水素結合又は配位共有結合を形成することができる少なくとも１つの官能基、及び前記繊維と水素結合を形成することができる少なくとも１つの官能基を有しており、
ここで、前記非ポリマー有機バインダーは、水より小さい揮発性を有しており、前記繊維の存在下で、非共有結合の形成を促進する条件下にて前記粒子を充分な量の前記バインダーにさらして、前記粒子を前記繊維に結びつける工程；
を含むバインダーによって粒子を繊維に結びつける方法。
【請求項１１】
前記非ポリマーバインダーがジオールである請求項10記載の方法。
【請求項１２】
前記非ポリマー有機バインダーが、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、エチレングリコール又はジプロピレングリコールである請求項10記載の方法。
【請求項１３】
前記ジオールが、前記繊維の全重量の１〜40重量％の量で存在する請求項11記載の方法。
【請求項１４】
前記ジオールが、前記繊維の全重量の１〜25重量％の量で存在する請求項11記載の方法。
【請求項１５】
前記非ポリマーバインダーが、前記繊維の全重量の１〜40重量％の量で存在する請求項12記載の方法。
【請求項１６】
水素係合用官能価を有する繊維；
水素結合用官能価又は配位共有結合形成用官能価を有する高吸収性粒子；
ポリマーバインダー、ここで、前記ポリマーバインダーはその分子中に、前記高吸収性粒子と水素結合又は配位共有結合を形成することができる少なくとも１つの官能基、及び前記繊維と水素結合を形成することができる少なくとも１つの官能基を有し、前記ポリマーバインダーは、ポリプロピレングリコール、ポリカルボン酸、ポリカルボキシレート、ポリ（ラクトン）ポリオール、ポリアミド、ポリアミン、ポリスルホン酸、ポリスルホネート及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、前記粒子は前記バインダーによって繊維に結びつけられる、
を含む繊維製品。
【請求項１７】
前記バインダーが、ポリプロピレングリコール、ポリ（ラクトン）ポリオール、ポリカルボン酸、ポリアミド、ポリアミン及びそれらのコポリマーからなる群から選択される請求項16記載の繊維製品。
【請求項１８】
前記繊維が繊維間共有結合及び水素結合官能価を有する、個別化、高バルク繊維を含む請求項16記載の繊維製品。
【請求項１９】
水素結合用官能価を有する繊維；
水素結合用官能価又は配位共有結合官能価を有する高吸収性粒子；
カルボキシル、カルボキシレート、カルボニル、スルホン酸、スルホネート、ヒドロキシル、リン酸、フォスフェート、アミド、アミン及びそれらの組み合わせからなる群から選択される官能基を分子中に有する非ポリマー有機バインダー、ここで、前記非ポリマー有機バインダーは、前記繊維に主に塗布されており、前記バインダーはその分子中に、前記高吸収性粒子と水素結合又は配位共有結合を形成することができる少なくとも１つの官能基、及び前記繊維と水素結合を形成することができる少なくとも１つの官能基を有し、ここで、前記非ポリマー有機バインダーは、水よりも小さい揮発性を有しており；
前記高吸収性粒子は、前記バインダーによって前記繊維に結びつけられている、
を含む繊維製品。
【請求項２０】
前記非ポリマー有機バインダーがジオールである請求項19記載の繊維製品。
【請求項２１】
前記ジオールがプロピレングリコール、トリメチレングリコール、エチレングリコール又はジプロピレングリコールである請求項19記載の繊維製品。
【請求項２２】
前記ジオールが、前記繊維の全重量の１〜40重量％の量で存在する請求項20又は21いずれか記載の繊維製品。
【請求項２３】
水素結合用官能部位を含む繊維及びカルボキシル、カルボキシレート、カルボニル、スルホン酸、スルホネート、ヒドロキシル、リン酸、フォスフェート、アミド、アミン及びそれらの組み合わせからなる群から選択される官能基をその分子中に有する非ポリマーバインダーを含むバインダーを供給する工程、ここで、前記バインダーは、前記繊維上に存在し、前記バインダーはその分子中に、前記高吸収性粒子と水素結合又は配位共有結合を形成することができる少なくとも１つの官能基、及び前記繊維と水素結合を形成することができる少なくとも１つの官能基を有している、；
水素結合用官能部位又は配位共有結合結合用官能部位を有する高吸収性粒子を水素結合用官能部位とバインダーとを含む前記繊維と結合させる工程；及び
前記高吸収性粒子を繊維に結びつける工程；
の工程を含む高吸収性粒子を繊維に結びつける方法。
【請求項２４】
前記非ポリマー有機バインダーが、前記繊維の重量に基づいて１〜40重量％の量で前記繊維に存在する請求項23記載の方法。
【請求項２５】
前記繊維が、セルロース繊維を含む請求項23記載の方法。
【請求項２６】
前記非ポリマーバインダーの官能基が、ヒドロキシル官能基である請求項23記載の方法。
【請求項２７】
前記バインダーがジオールである請求項23記載の方法。
【請求項２８】
前記バインダーが、前記繊維の重量に基づいて１〜40重量％の量で前記繊維に存在する請求項26又は27いずれか記載の方法。
【請求項２９】
前記バインダーが、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、エチレングリコール又はジプロピレングリコールである請求項23記載の方法。
【請求項３０】
前記バインダーが、前記繊維の重量に基づいて１〜40重量％の量で前記繊維に存在する請求項29記載の方法。
【請求項３１】
前記結びつけ工程が、150℃未満の温度で行われる請求項23記載の方法。
【請求項３２】
前記結合工程が、前記粒子及び繊維の全重量の１〜80重量％の量の高吸収性粒子を添加することを含む請求項23記載の方法。
【請求項３３】
前記非ポリマー有機バインダーが、乳酸である請求項10記載の方法。
【請求項３４】
前記非ポリマー有機バインダーが、乳酸である請求項19記載の繊維製品。
【請求項３５】
前記非ポリマー有機バインダーが、乳酸である請求項23記載の方法。
【請求項３６】
水素結合用官能価を有する繊維；
水素結合用官能価又は配位共有結合形成用官能価を有する高吸収性粒子；
カルボキシル、カルボキシレート、カルボニル、スルホン酸、スルホネート、ヒドロキシル、リン酸、フォスフェート、アミド、アミン及びそれらの組み合わせからなる群から選択される官能基を有する非ポリマー有機バインダー、ここで、前記非ポリマー有機バインダーは、前記繊維及び前記高吸収性粒子に同時に塗布され、前記非ポリマー有機バインダーは、前記バインダーはその分子中に、前記高吸収性粒子と水素結合又は配位共有結合を形成することができる少なくとも１つの官能基、及び前記繊維と水素結合を形成することができる少なくとも１つの官能基を有し、ここで、非ポリマー有機バインダーは、水よりも小さい揮発性を有しており；
前記高吸収性粒子は、前記バインダーによって前記繊維に結びつけられている、
を含む繊維製品。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、繊維用のポリマーバインダーおよび非ポリマーバインダー、並びに粒子を繊維に結合する際にこのようなバインダーを使用すること、に関する。結合した粒子と繊維は、外部圧力を加えることによって容易に緻密化することができる。本発明のバインダーは再活性化可能であり、ウェット−レイド繊維シート製造ライン（wet−laid fiber sheet manufacturing line）により繊維に施すことができる。特定の実施態様においては、本発明は、例えば、緻密化されて吸収性物品中に組み込まれる吸収性繊維を製造するのに使用することのできるセルロース系繊維に、高吸収性粒子を結合することに関する。他の態様においては、本発明は、例えば、吸収性物品中に組み込まれる吸収性繊維として使用することのできるセルロース系統維に、高吸収性粒子および／または他の粒子を結合するために、好ましくは製品製造プラントにて、そしてパルプシート製造ラインから離れた場所にて、このような繊維を活性化すること及び使用することに関する。
発明の背景
近年、自重の何倍もの液体を吸収することのできる高吸収性ポリマーが開発されている。これらのポリマーは、水不溶性のヒドロゲルとしても知られており、おむつや生理用ナプキン等の衛生用品の吸収性を増大させるのに使用されている。高吸収性ポリマーは、吸収性セルロース系物品の吸収能力を増大させるために、前記物品に対して全体的に分布された状態の粒状粉末、グラニュール、または繊維の形で使用されることが多い。高吸収性粒子については、例えば、米国特許第4,160,059号；第4,676,784号；第4,673,402号；第5,002,814号；および第5,057,166号各明細書に説明されている。吸収性ヒドロゲルを組み込んだおむつ等の物品が、米国特許第3,669,103号と米国特許第3,670,731号に示されている。
高吸収性材料の使用に付きものの１つの問題点は、高吸収性材料が吸収性物品のセルロース系繊維から物理的に取り除かれてしまうことがある、という点である。高吸収性材料がその支持体から分離すると、該物品の吸収性が低下し、高吸収性材料の有効性が少なくなってしまう。この問題点についてはヨーロッパ特許出願第442185Al号において検討されており、該特許出願は、吸収性ポリマーを繊維支持体に結合するためにポリ塩化アルミニウムバインダーを使用することを開示している。しかしながら、ポリアルミニウムバインダーは、容易に生分解されない無機物質であるという欠点を有している。さらに、前記ヨーロッパ特許出願は、吸収性粒子を結合する際に有効なポリ塩化アルミニウム以外のバインダーを選択するためのいかなる指針も提供していない。
高吸収性材料を固定する方法が米国特許第4,410,571号に開示されている。該特許によれば、水膨潤性の吸収性ポリマーが非粒状の固定化された融合層（non−particulate immobilized confluent layer）に転化される。ポリマー粒子をポリヒドロキシ有機化合物（例えばグリセロール、エチレングリコール、またはプロピレングリコールなど）中にて可塑化することによって、ポリマー粒子が被覆フィルムに転化される。高吸収性材料は、支持体上にフォーム化させることのできる非粒状の固定化形態をとる。このプロセスにおいて、高吸収性ポリマーの個々の粒子の独自性（individual particulate identity）が失われる。さらに、高吸収性材料が融合性であることから、ゲルブロッキングが引き起こされ、水により膨潤したポリマーが、フィルム層に対する液体の通過をブロックするので吸収が少なくなる。
米国特許第4,412,036号と米国特許第4,467,012号は、スターチ−ポリアクリロニトリルグラフトコポリマーの加水分解物とグリセロールとの混合物が２つの組織層の間に積層される、という吸収性積層体を開示している。外部からの熱と圧力を加えることによって、組織層が互いに積層される。組織層間に共有結合を形成させるような反応条件を使用することにより、組織層が互いに強固に密着する。
他の多くの特許が、繊維ウェブにバインダーを施す方法について説明している。例えば、米国特許第2,757,150号；第4,584,357号；および第4,600,462号各明細書などが挙げられる。このようなバインダーは、粒状物（例えば高吸収性粒子）を繊維に結合する際に有用であるものとしては説明されていない。さらに他の特許は、個別化されたセルロース繊維（individualized cellulose fibers）と繊維内共有結合（covalent intrafiber bonds）を形成するポリカルボン酸等の架橋剤について開示している。例えば、ヨーロッパ特許出願第440472A1号；第427317A2号；第427316A2号；および第429112A2号各明細書；などがある。繊維内共有結合は高温にて形成され、したがって繊維内エステル架橋の形成によって、架橋剤で処理されたセルロース繊維のバルクが増大する。架橋反応は、エステル結合生成の逆反応が起こらないよう酸性条件下で行わなければならない。こうした繊維内共有結合により、未処理シートの場合に比べて、従来のパルプシート密度に圧縮するのがより困難なパルプシートが得られる。架橋共有結合（covalent crosslink bonds）はさらに繊維と粒子の間にも形成され、もし結合していなければ吸収に利用されていたであろう官能基が占有されるため、吸収効率が低下する。
繊維内のエステル架橋共有結合が形成されることの特定の欠点は、こうして得られる繊維物品が緻密化させにくいということである。吸収性物品を緻密化するにはかなり大きな圧縮力を使用しなければならないので、緻密化吸収性物品を造るためのエネルギー必要量が増大する。緻密化のためのエネルギー必要量を少なくすることによって架橋繊維の緻密化を高める方法、を提供するのが望ましい。
異なった最終用途に適合するよう、高吸収性材料以外の多くの異なったタイプの粒子を繊維に加えることができる。抗菌性物質、ゼオライト、および抑制剤（但し、いくつかの例を除く）が繊維に加えることのできる粒子である。末端ユーザーの種々の異なった粒子ニーズに適応できるような粒子結合方法を提供するのが望ましい。さらに、結合プロセスにおける廃棄粒状物を少なくし、また粒状物を添加する必要のある繊維物品の出荷を簡素化するのが望ましい。さらに、粒状物の結合したバルク繊維を出荷するのではなく、粒状物を繊維に結合させるのが望ましい。なぜなら、これらの繊維の出荷および過剰の取り扱いは繊維に機械的な衝撃を及ぼし、このため繊維からいくつかの粒子が離れ落ちることがあるからである。さらに、離れた物品製造場所にて繊維がいつでも活性化および使用できるよう、初期のパルプシート製造プロセス時にバインダーを繊維上に組み込むのが望ましい。
従来、セルロース物品に加えられた粒子が液体（例えば、水や液状バインダー）に対して不溶性であるということが重要であるとされている。液体に対する不溶性（特に、水に対する不溶性）は、セルロース繊維に結合した粒子にとって必須特性であると考えられている。粒子は、バインダーが蒸発したときに最終的には再固化できるけれども、粒子がバインダー中に溶解すると、拡散を必要としないか、あるいは拡散の起こるのが望ましくないような物品の区域に粒子の拡散を引き起こす。したがって、バインダーを使用して繊維に結合させるべき粒子に関しては、水溶性の粒子は使用されていない。
発明の要約
上記の問題点および他の問題点は、水素結合用官能部位をもった繊維、および水より低い揮発性を有するバインダーを供給することによって解消された。バインダーは、繊維と水素結合を形成することのできる官能基、および水素結合用もしくは配位共有結合用の官能価を有する粒子と水素結合もしくは配位共有結合を形成することのできる官能基を有する。
本発明の繊維は、ポリマーバインダーまたは非ポリマーバインダーで繊維に結合された粒子を有する。バインダーはバインダー分子を含む。ポリマーバインダーは、ポリグリコール〔特にポリ（プロピレングリコール）〕、ポリカルボン酸、ポリカルボキシレート、ポリ（ラクトン）ポリオール（例えばジオール類）、ポリアミド、ポリアミン、ポリスルホン酸、ポリスルホネート、およびこれらの組み合わせ物からなる群から選ばれる。これらのバインダーの特定の例には以下のようなものが挙げられる（但し、これらに限定されない）：すなわち、ポリグリコールとしては、ポリプロピレングリコール（PPG）やポリエチレングリコール（PEG）があり；ポリ（ラクトン）ジオールとしてはポリ（カプロラクトン）ジオールがあり、ポリカルボン酸としてはポリアクリル酸（PAA）があり；ポリアミドとしてはポリアクリルアミドやポリペプチドがあり；ポリアミンとしてはポリエチレンイミンやポリビニルピリジンがあり；ポリスルホン酸やポリスルホネートとしては、ポリ（４−スチレンスルホン酸ナトリウム）やポリ（２−アクリルアミド−メチル−１−プロパンスルホン酸）があり；およびその他のものとしては、これらのコポリマー（例えば、ポリプロピレングリコール／ポリエチレングリコールコポリマー）などがある。ポリマーバインダーは通常、反復構造単位を有する。反復構造単位は化合物の主鎖であってもよく（例えばポリペプチドの場合）、このときポリアミドの反復はペプチド鎖において現れる。反復構造単位はさらに、主鎖以外の構造単位を言うこともある（例えば、反復して現れるアクリル酸単位）。このような場合、反復構造単位は同じであっても異なっていてもよい。バインダー分子は、粒子と水素結合もしくは配位共有結合を形成することのできる少なくとも１つの官能基、および繊維と水素結合を形成することのできる少なくとも１つの官能基を有する。最も好ましいポリマーバインダーはポリエチレングリコールであるが、他の特に好ましいポリマーバインダーとしてはポリペプチドバインダー等のアミドバインダーがあり、特に好ましいのはポリグリシンである。
非ポリマーバインダーは水より低い揮発性を有する。非ポリマーバインダーの分子は、粒子と水素結合もしくは配位共有結合を形成することのできる少なくとも１つの官能基、およびセルロース繊維と水素結合を形成することのできる少なくとも１つの官能基を有する。非ポリマーバインダーは有機バインダーであり、カルボキシル基（例えばカルボン酸）、カルボキシレート基、カルボニル基（例えばアルデヒド）、スルホン酸基、スルホネート基、リン酸基、ホスフェート基、ヒドロキシル基（例えば、アルコールまたはポリオール）、アミド基、アミン基、およびこれらの組み合わせ（例えば、アミノ酸またはヒドロキシ酸）からなる群から選ばれる官能基を含むのが好ましく、このときこれらの基から選ばれた分子上に少なくとも２つの官能価が存在する。このようなバインダーの例としては、ポリオール、ポリアミン（２つ以上のアミン基を有する有機非ポリマーバインダー）、ポリアミド（２つ以上のアミド基を有する有機非ポリマーバインダー）、ポリカルボン酸（２つ以上のカルボン酸官能価を有する有機非ポリマーバインダー）、ポリアルデヒド（２つ以上のアルデヒド基を有する有機非ポリマーバインダー）、アミノアルコール、およびヒドロキシ酸などがある。これらのバインダーは、粒子や繊維と特定の結合を形成することのできる官能基を有する。
有機非ポリマーバインダーは、グリセリン、グリセリンモノエステル、グリセリンジエステル、グリオキサール、アスコルビン酸、ウレア、グリシン、ペンタエリスリトール、単糖類、二糖類、クエン酸、酒石酸、タウリン（２−アミノエタンスルホン酸）、ｐ−アミノサリチル酸、ジプロピレングリコール、ウレア誘導体（例えばDMDHEU）、およびこれらの組み合わせ物からなる群から選ばれるのがさらに好ましい。適切な糖類としては、グリコール、スクロース、ラクトース、リボース、フラクトース、マンノース、アラビノース、およびエリトロースなどがある。好ましいバインダーは、複数の水素結合用官能価（これによって、バインダーは繊維と粒子の両方に対して水素結合を形成することができる）を有する非ポリマー分子である。特に好ましいバインダーは、粒子表面上の官能基と５員環または６員環（最も好ましいのは６員環）を形成することのできるバインダーである。適切な有機非ポリマーバインダーとしては、グリセリン、グリセリンモノエステル（モノグリセライドを含む）、グリセリンジエステル（ジグリセライドを含む）、ポリグリセリンオリゴマー、プロピレングリコールオリゴマー、ウレア、およびこれらの組み合わせ物（例えば、グリセリンとウレア）などがある。本明細書で使用している“オリゴマーと”は、ポリオールの縮合物を表しており、このとき縮合物は10未満のモノマー単位を含む。本明細書で使用している“ポリグリセリンオリゴマー”とは、２つ以上のグリセリン分子の縮合物を表している。本明細書で使用している“プロピレングリコールオリゴマー”とは、２つ以上のプロピレングリコール分子の縮合物を表している。特に好ましい非ポリマーバインダーはグリセリンである。
繊維材料は、バインダーと水素結合を形成することのできるセルロース系繊維または合成繊維であり、このとき粒子は、このバインダーと水素結合または配位共有結合を形成することのできるタイプのものが選ばれる。予想外にも、このバインダー系が粒子を繊維に極めてよく固定することが見いだされた。したがって、未結合粒子もしくは共有結合粒子に比べて改良された吸収性を有する、優れた繊維物品が得られる。非共有結合（noncovalent bond）を形成させることにより、製造が簡単で、緻密化の容易なウェブを有し、しかも生分解性で使い捨てのできる繊維物品の製造が可能となる。
ある１つの好ましい実施態様においては、吸収性物品は、高吸収性ヒドロゲル粒子を粒状の形態で含有した繊維質のセルロースマットを含む。高吸収性粒子は、バインダーと水素結合または配位共有結合を形成することができ（バインダーにより異なる）、一方バインダーは、セルロース繊維のヒドロキシル基と水素結合を形成する。バインダーと粒子との間のこれらの非共有結合（比較的フレキシブルな結合）により、粒子と繊維との接触状態が保持され、製造、貯蔵、または使用時においてマットに加えられる機械力による粒子の離れ落ちが防げる。使用するバインダーの量は一般に、バインダーと粒子の特性、および粒子が直ちに繊維に加えられるのか、あるいはある時間後に繊維に加えられるのかということも含めた種々のファクターによって異なる。したがって当技術者は、用途の種類によって、適切且つ有用なバインダー量が変わることを認識している。しかしながら、バインダーは、繊維材料のトータル重量を基準として約１〜80％の量にて存在するのが適切である。特に適切なバインダー量の範囲は、繊維材料の１〜40重量％、または１〜25重量％である。（水素結合／配位共有結合を介して）本発明のバインダーによって結合された粒子は、繊維材料と粒子のトータル重量を基準として0.05〜80重量％、好ましくは１〜80重量％、または３〜80％、または３重量％以上の量にて存在するのが適切である。粒子の特に適切な範囲は、繊維材料と粒子のトータル重量を基準として３〜40重量％である。粒子対バインダーの好ましい重量比は8:1〜50:1である。適切な粒子の例は、高吸収性ポリマー（例えば、スターチグラフトのポリアクリレートヒドロゲル）の微細粒子またはそれより大きめの粒子（例えばグラニュール）であり、これはバインダーと水素結合を形成する。バインダーはさらに、セルロースのヒドロキシル基と水素結合を形成し、これによって高吸収性粒子が繊維にしっかり結びつけられる。
本発明はさらに、粒子を繊維に結合する方法を含み、このとき粒子は、バインダーに対しては実質的に不溶性（そして水に対しては溶解性）であり、したがって結合工程後において固体粒状形態を保持する。粒子（水溶性であってもなくても）は、バインダーと水素結合または配位共有結合を形成することのできる官能基を有するのが好ましく、このときバインダーは、繊維と水素結合を形成できるのが好ましい。望ましい官能価をもたない他の粒子も繊維物品中に組み込むことができるが、このような粒子は、同じ方法ではあまり強固には結合させることができない。
特に好ましい実施態様においては、繊維はセルロース系であり、また粒子は、水素結合によってバインダーに結合される高吸収性の粒子である。繊維は、バインダーと水素結合を形成する水素結合用官能基をもった、連続または不連続の合成繊維もしくは天然繊維である。バインダーは、繊維材料のトータル重量を基準として少なくとも約１％、好ましくは80％以下の量にて繊維に施すのが適切である。粒子は、150℃以下でも、あるいは外部から熱を加えることなく室温（例えば約25℃）でも繊維に結合させることができる。粒子はさらに、外部から圧力を加えなくても、あるいは外部熱と外部圧力がなくても繊維に結合させることができる。
いくつかの実施態様においては、バインダーが固体（例えば乾燥粉末）または乾燥液体として繊維と結びつけられ、繊維は、結合工程が行われるときに少なくとも７重量％の水を含有する。繊維中のこのレベルの水分は、粒子と繊維が互いに十分に結合するのを可能にするに足る反応物の移動しやすさを与える。液体バインダー（例えば、グリセリンまたはグリシン粉末の溶液）が使用される場合、繊維は少なくとも約0.5重量％の水を含有するのが適切である。固体バインダーは、液化するのにその融点より高く加熱される場合は、0.5重量％未満の水を含んだ繊維と一緒に使用するのが適切である。固体バインダーは、過飽和溶液として繊維に施すこともできるし、あるいは固体バインダーをその融点より高く加熱してバインダーを液化し、次いでこれを繊維に施すこともできる。固化すると、バインダーは不活性化される。固体バインダーは、その融点または軟化点より高い温度に加熱できるよう、次いで冷却して繊維を互いに融合できるよう、熱可塑性であっても融解性であってもよい。バインダーの熱可塑性はさらに、粒子と繊維との間にさらなる機械的密着性を付与する。いくつかの実施態様においては、熱可塑性バインダー（例えばウレア）を使用することができ、このバインダーは、熱可塑的作用により、および水素結合により粒子を密着させることができる。
他の実施態様においては、粒子は水に対して溶解性であるが、粒子を固体粒状形態にて繊維に結合させることができるよう、バインダーに対する溶解性は低くされている。バインダーを加えても粒子は溶解せず、その所望の付着部位から繊維へと拡散が起こる。バインダーは粒子を繊維に連結し、機械的な崩壊作用に対して抵抗性があることが判明している結合を形成する。これらのバインダーの大きな利点は、繊維上のバインダーと粒子が一緒になって、繊維を緻密化するのに必要な圧力を減少させていることがわかっているということである。バインダーはさらに、不活性な状態で１週間以上、１ケ月以上、あるいは１年以上も繊維上に存在させ、その後に活性化または再活性化させて、粒子を繊維に結合させることができる。液体バインダー（正味の液体または固体バインダーの水溶液も含む）は、繊維上に施し、乾燥し、その後で繊維を湿潤させることによって活性化させることができる。これとは別に、乾燥固体バインダーを繊維に加え、その後で液体を加えることによって活性化させることもできる。さらに、バインダーと繊維が大気と平衡水分に達した後に（以後、これを“エアードライ”と呼ぶ）、繊維に運動エネルギーを加えることによって、不活性バインダーを活性化させることができる。運動エネルギーは、例えば、機械的撹拌、外部供給源からの圧力、あるいは超音波を使用することによって（但し、これらに限定されない）バインダーと繊維に加えることができる。さらに他の実施態様においては、繊維にバインダーを施した後に繊維を加熱することによって、バインダーを活性化または再活性化させることができる。
バインダーは活性化または再活性化を受ける能力があることから、バインダーを繊維に施し、次いでバインダーを不活性形態の状態にしたままで配送場所に出荷することができる。バインダーが配送場所（例えば顧客の設備）にて活性化され、そこで粒子が繊維に加えられて繊維に結びつけられる。本明細書で使用しているバインダーの“活性化”とは、それまで不活性であるバインダー（例えば液体が存在しない状態の固体バインダー）の活性化、およびそれまで活性であるバインダー（例えば乾燥状態の液体バインダー）の活性化を含む。
本発明の他の利点は、繊維材料中への所望の粒子分布に対応したパターンにてバインダーを活性化もしくは再活性化できるということである。活性化用液体のような活性化用流体は、例えば、使用時に尿によって最初に湿潤されるであろうおむつの部分に施すことができる。適切な活性化用液体の例としては（下記の例に限定されない）、水、低級アルキルアルコール、ポリオール（例えばグリコール）、アセトン、およびこれらの組み合わせ物（例えば水とグリセリン）などがある。活性化用流体が液体（例えば水）である場合、水はスプレーしても塗布してもよい、またスチームや水分含有ガス（例えば湿り空気）の形で供給することもできる。他の液状の活性化用流体についても、同じ方法で施すことができる。多吸収性粒子を、活性化されたおむつの区域に加え、初期の尿吸収が必要とされる区域にほとんどを付着させることができる。バインダーのターゲット的活性化（targeted activation）により、粒子は効率的かつ経済的に繊維に結合することができ、粒子の損失量が少なくなる。さらに、ターゲット的方法によるバインダーの活性化と粒子の結合により、吸収性物品の平面内での液体の過剰吸い上げが減少することから物品の吸収効率が増大する。
本発明はさらに、本明細書に記載の方法によって製造される繊維物品、およびこのような繊維物品を含んだ吸収性物品に関するものである。これらの繊維物品は、不活性バインダーまたは活性化可能なバインダーを組み込んだ繊維を含む。繊維物品は、個別の繊維であっても、あるいはそれから造られたウェブであってもよい。
本発明は、個別的だけでなく合わさった形での上記目的、特徴、および利点に関する。本発明の上記の特徴と利点ならびに他の特徴と利点は、以下に記載する詳細な説明と添付図面から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、繊維シート製造時の本発明によるバインダーの塗布を示した、ウェットレイドシート製造ラインの概略図である。
図２は、本発明によるバインダー活性化と粒子結合プロセスを示した概略図である。
図３は、高バルク繊維を製造する本発明の装置の各構成成分を示した概略図である。
図４は、本発明の繊維が結合粒子とともに組み込まれる構造物の上側平面図であり、このとき繊維は図示の吸収性パッドの形態をとっている。
図５は、図４のパッドの部分断面図である。
図６は、本発明の繊維を組み込んだバンデージの平面図である。
図７は、図６のライン７−７に沿って切り取ったときの断面図である。
図８は、本発明の繊維のコアーを含んだ使い捨ておむつの平面図である。
図９は、図８のおむつのライン９−９に沿って切り取ったときの断面図である。
図10は、本発明のバインダーによって粒子が繊維に結合した状態の拡大図である。
図11は、粒子が表面全体に且つある深さで結合した状態のセルロースマットの概略図である。
図12は、アスコルビン酸バインダーによって繊維に結合された粒子の顕微鏡写真である。
図13A,13B,13C,および13Dは、ラクトースによって繊維に結合された粒子の顕微鏡写真である。
図14は、グリセリンバインダーによって繊維に結合されたシュウ酸粒子の顕微鏡写真である。
図15は、グリセリンバインダーによって繊維に結合された硫酸アルミニウム（ミョウバン）の顕微鏡写真である。
図16は、グリセリンバインダーによって架橋繊維に結合されたEDTA（エチレンジアミン四酢酸）粒子の顕微鏡写真である。
本発明のいくつかの好ましい実施態様の詳細な説明
I.繊維の加工
図1Aは、ウェットレイドシート製造ライン（例えばパルプシート製造ライン）10を示している。本製造ラインにおいては、パルプスラリー12が、ヘッドボックス14からスライス16を介してファウドリニア・ワイヤ（Fourdrinier wire）18に移送される。パルプスラリー12は通常セルロース繊維（例えば木材パルプ繊維）を含み、そしてさらには合成繊維や他の非セルロース繊維をスラリーの一部として含むこともある。ワイヤ18上に配置されたパルプから従来の減圧システム（図示せず）によって水を抜き取り、これによって堆積したパルプシート20が得られ、これが脱水ステーション22（このケースでは、２組のカレンダーロール24,26として示されており、それぞれがパルプシートまたはマット20が通過する各ニップを画定している）を通して移送される。パルプシート20は、脱水ステーションを通ってから、パルプ製造ラインの乾燥セクション30に入る。従来のパルプシート製造ラインでは、乾燥セクション30がパルプマット20と共にマルチプル・キャニスター・ドライヤー（multiple canister dryers）を含み、個々のキャニスター・ドライヤーのまわりに曲がりくねった通路が続いていて、乾燥セクション30の出口から乾燥したシートもしくはマット32として出ていく。他の乾燥システム（単独またはキャニスター・ドライヤーと組み合わせて）を、乾燥工程30に組み込んでもよい。この乾燥パルプシート32は、メーカーの仕様にしたがって最大含水率を有する。一般には、最大含水率は繊維の10重量％以下であり、最も好ましくは約６〜８重量％以下である。最大含水率が10重量％を越えると、繊維が湿っぽくなりすぎる。湿りすぎた繊維は、すぐに使用しなければ、例えばカビによって分解作用を受ける。乾燥したシート32を、離れた場所〔すなわち、パルプシート製造ラインとは別の場所（例えば製品を製造するためのユーザーのプラント）〕に輸送するためにロール40に巻き取る。これとは別に、乾燥シート32が梱包用装置42に集められ、そこから遠隔場所への輸送用のパルプのベイル44が得られる。
後記にて詳細に説明するタイプのバインダーを、１つ以上のバインダー塗布装置（このうちの１つが図１の50にて示されている）からパルプシートに施す。いかなるバインダー塗布装置（例えば、噴霧器、ロールコーター、または浸漬アプリケーターなど）も使用することができる。使用するにも上でも、またパルプシート製造ライン中に組み込む上でも、一般には噴霧がより簡単である。矢印52,54,および56によって示されているように、バインダーは、パルプシート製造ラインの種々の場所にて、あるいは複数の場所にて施すことができる〔例えば、乾燥工程30の前（ライン52で示す）、乾燥工程30中（ライン54で示す）、あるいは乾燥工程30の下流（ライン56で示す）〕。水ベースのバインダー（例えば非ポリマーのウレア）の場合は、一般には、乾燥バインダーを含有した最大所望含水率以下の繊維シートが得られるよう、乾燥工程にて充分な乾燥を行うことのできる場所にて塗布される。したがって、乾燥工程30を利用するため、水ベースのバインダーは一般に場所52または54にて塗布される。場所52では、この段階においてシートまたはマット20中に残存している水が、シート中へのバインダーの浸透を妨害する傾向がある。したがって、いくらかの乾燥を行った後で（例えば場所54において）バインダーを塗布するのが好ましい。水ベースのバインダーが、シートの含水率が所望の最大レベルより多くなってしまうような量にて場所56で塗布される場合は、パルプシート製造ライン中にさらなる乾燥工程（図示せず）を組み込んで、含水率を所望のレベルに下げることができる。
非水ベースのバインダー（例えばグリセリン）は、乾燥工程の下流にて（場所56にて）、あるいは場所54で示されている乾燥工程中にて施すのが最も好ましい。しかしながら、液状非水バインダーはさらに、乾燥工程の上流の場所（例えば場所52）にて施すこともできる。後者の場所においては、バインダーが吸湿性となりやすいので、この時点で湿潤ウェブ中に存在している水が、これらのバインダーをマットまたはシート中に引っ張り込む傾向がある。非水バインダーは通常、シートへの水分の付加によって物品の崩壊を促進することはないので、シートの含水率を所望の最大レベルより上にすることなく、乾燥工程の下流で施すことができる。
粒状物アプリケーター60（バルク計量装置または容量計量装置を含む）によって示されているように、パルプ製造ラインにて粒状材料（後述のように選択される）がシートに加えられ、バインダーによってシートに結合される。これらの粒子は、シートに振りかけてもよいし、注いでもよいし、あるいは加えてもよい。この場所でのこれら粒状物のシートへの結合を容易にするために、水性バインダーの場合には、粒子と繊維との結合を可能にするためにシート中に充分な水分が存在していなければならない。非水バインダーの場合、粒子は、バインダーが湿潤状態の間に加えるか、あるいは加熱して反応を容易にするのが好ましい。粒子は、パルプシート製造ラインにてこの方法で加えることができ、粒子を加えた後に、含水率を少なくするために引き続き乾燥工程が施される。しかしながら、粒子を加えた後に、水ベースのバインダーが繊維を湿らせすぎるならば、これは好ましい方法ではない。
粒子が繊維に強く結合されるので上記の方法は有利であるけれども、これらの繊維のロールまたはベイルの輸送時に、機械的衝撃によって粒子が離れ落ちることがある。さらに、この方法は、ユーザーの場所での繊維用途の特別注文によるあつらえを阻害する。例えば、ユーザーは、パルプシートの製造時に粒子をパルプシート中に導入するパルプシートメーカーによってなされる選択を受け入れることなく、ユーザーの製品において繊維への結合に対し特定のタイプまたはブランドの粒子を選択できることを望む。さらに、ある特定の粒子は時間経過すると分解することがあり、したがって製品中への導入に先立って、このような粒子を直ちに加えるのが望ましい。例えば、高吸収性粒子は、出荷時に大気中から水分を吸収しやすい。比較的短い保存寿命の粒子〔例えば特定のゼオライト（時間の経過とともに臭気で飽和するようになる臭気吸収材料を含んだAbscents）〕も、時間の経過とともに分解することがある。別の例は、光分解性抗菌剤としての銀塩含有ゼオライトである。したがって、繊維が繊維物品に転化されるときに、繊維物品の末端ユーザーが所望の粒子を導入できるような繊維物品を提供するのが望ましい。
したがって、この後者の好ましい方法を実施する際には、図２に示されているように、バインダー含有繊維（粒子は含んでいない）の個々のロール40またはベイル44が、ユーザーが使用するための離れた場所に輸送される。これらのロールまたはベイル（あるいは，例えば袋詰め，容器入り，もしくはバルク形態にて輸送された繊維）が、繊維化装置（fiberizing apparatus）70によって再び繊維にほぐされる。いかなる繊維化装置も使用することができるが、典型的な繊維化装置70は、単独にて、あるいはシート32もしくはベイル42を個別の繊維にほぐすための他の装置（例えばピッカーロール等）と組み合わせて使用することのできるハンマーミルである。
粒状材料付加装置72（例えば、装置60と同様のもの）が、ユーザーのプロセスにおける所望の場所にて、所望の粒状材料を繊維に送り込む。この場合も、装置72は一般に計量装置を含むが、繊維材料に粒状物を加えるためのいかなる適切な装置も使用することができる。例えば、粒状物は、ライン74で示されているように繊維化装置70に移送される。ある種類のバインダーの場合には、繊維化装置70内にて繊維をかきまぜてバインダーを活性化し、バインダーによって粒状物を繊維に結合させる。これとは別に、活性化用流体〔水、グリセリン、低級アルキルアルコール、ポリオール（例えばグリコール）、アセトン、およびこれらの組み合わせ物（例えば水とグリセリン）等の液体であってもよい〕を、活性化用流体タンクもしくは活性化用流体供給源78から、場所80にて噴霧器（図示せず）によって繊維に噴霧または塗布することもできる。粒子は、ライン84によって示されているように、活性化用液体の塗布工程80の下流にて繊維に施すことができる。これとは別に、粒子は場所80又はその前で加えることもでき、場所80にてバインダーを活性化させて、バインダーによって繊維に結合される。さらにこれとは別に、ほぐされた繊維がエアーレイ用装置（air−laying device）90に移送され、92で示されているウェブ等の所望の物品に再形成される。エアーレイド繊維（air−laid fiber）の場合、活性化用流体もしくは活性化用液体は場所96にてウェブに施すことができ、このとき粒子が場所98にて加えられ、活性化されたバインダーによって粒子が繊維に結合する。粒子は、場所96での活性化用液体塗布より上流におけるプロセス中のある場所にて加えることもできる。これとは別に、活性化用流体を粒子の付加と同時に加えることもでき、この場合、粒子の付加と同時に活性化が行われる。さらに、バインダーをウェブ92上の特に指定された場所（例えば、物品の吸収性コアーのターゲットゾーン）にて活性化させ、次いで粒子をこれらのターゲットゾーンに施し、これによって粒状材料の廃棄量を最小限に抑えることができる。ターゲットゾーンの特定の例は、殆どのおむつにおいて湿潤が起こる股区域である。このようなゾーンに高吸収性粒子を施すことにより、液体を吸収するのに最も有効である場所にこれらの粒子が固定される。ウェブ92は、最終ユーザー物品中に使用される他の成分（例えば使い捨ておむつ100中に含まれるもの）を含んでいる場合もそうでない場合も、ユーザーの物品に加工される。
この方法を使用すると、繊維の最終ユーザーは、その物品に施すべき粒子を容易に選択することができ、またユーザー物品の効率的な製造が促進できるよう、必要に応じてバインダーを活性化させることもできる。さらに、ユーザーは、エアーレイを行う上で、あるいはバインダー含有繊維を所望の粒状物と結びつける上でフレキシビリティを有するようになる。バインダーはいずれも水溶性なので、バインダー含有粒子はウェットレイドを施さないのが好ましい。ウェットレイドを行うと、バインダーの少なくとも幾らかが除去されてしまうからである。パルプシートのメーカーにとって粒状物含有物品の取り扱いと出荷が避けられない場合は、繊維に対する粒状物の結合力をアップさせる。繊維の製造場所と粒状材料が加えられる場所との間で、粒子が機械的力にさらされないからである。
II.繊維の特性
本発明は、粒子を繊維に結合する方法、およびこのような方法によって製造される物品（吸収性の最終物品も含めて）を含む。特に好ましい実施態様においては、物品は、高吸収性ヒドロゲルポリマー粒子がバインダーによって結びつけられたセルロース系繊維もしくは合成繊維、およびそれから造られた吸収性物品である。適切な繊維としては木材パルプ繊維があり、これはよく知られている方法（例えば、クラフト法や亜硫酸法）によって得ることができる。本発明はさらに、木材パルプとある特定のバインダーとの組み合わせ物を含み、これらは、少なくとも350g/m2の基本重量を有するロール形態もしくはベイル形態のバルク繊維である。バルク繊維は、少なくとも約400kg/m3の密度を有することができる。好ましいバルク繊維は、木材パルプ繊維や軟材パルプ繊維である。パルプ繊維は、ケミカル処理品であっても、サーモメカニカル処理品であっても、ケミサーモメカニカル処理品であっても、あるいはこれらの組み合わせ処理品であってもよい。好ましいパルプ繊維はケミカル処理品である。これらの方法においては、長繊維の針葉樹木片（例えば、マツ、ダグラスファー、トウヒ、およびヘムロックなど）から最良の出発原料が得られる。木材パルプ繊維はさらに、メカニカルプロセス（例えば、砕木パルプ法、メカニカルパルプ法、サーモメカニカルパルプ法、ケミメカニカルパルプ法、およびケミサーモメカニカルパルプ法など）によって得ることもできる。繊維は、例えば約10:1〜5:1という長さ対幅の比で伸長するのが好ましい。
本発明の繊維はさらに、バインダーを塗布する前に処理されるような繊維も含む。この前処理は、物理的処理（例えば、繊維をスチームで処理する）および化学処理（例えば、繊維を架橋させる）を含む。繊維の前処理の例としては、繊維への難燃剤添加（例えば、繊維に難燃剤を噴霧することによって）がある。難燃剤の例としては、ホウ酸ナトリウム／ホウ酸、ウレア、およびウレア／ホスフェートなどがある。繊維はさらに、界面活性剤や繊維の表面を変性する他の液体（例えば、水や溶媒）で前処理することができる。その他の前処理としては、抗菌剤や顔料による処理がある。
繊維はさらに、湿潤性を増大させるような仕方で前処理することもできる。繊維はさらに、従来の架橋剤で前処理することもでき、また必要に応じて加撚やクリンプを施すこともできる。リグニンやセルロースの多い繊維表面をもたらすような化学物質でセルロース繊維を前処理することも、従来の仕方で行うことができる。
漂白プロセス（例えば、塩素やオゾン／酸素による漂白）も、繊維の前処理に使用することができる。繊維はさらに、種々の溶液を含んだ浴中で繊維をスラリー化することによって前処理することができる。こうした溶液としては、抗菌性溶液（例えば、後述するような抗菌性粒子の溶液）、ならびに肥料、農薬、および／または芳香剤・風味剤等の溶液がある（これらの化学物質は、繊維の寿命中に時間の経過と共に放出される）。他の化学物質（例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂）で前処理された繊維も使用することができる。前処理の組み合わせも適用することができ、この場合、前処理された繊維が次いで、下記のようなバインダー被覆にて処理される。
砕木繊維、リサイクル繊維もしくは二次木材パルプ繊維、漂白木材パルプ繊維、および未漂白木材パルプ繊維を使用することができる。木材パルプ繊維の製造の詳細は、当技術者によく知られている。これらの繊維は、本発明の譲受人であるWeyerhaeuser社を含めて、多くの会社から市販されている。
繊維はさらに、他の種々の天然もしくは合成繊維のどれであってもよい。しかしながら、本発明にしたがって粒子が結合される繊維はいずれも水素結合用官能価（hydrogen−bonding functionality）を有する。このことは、このような繊維とこうした特性をもたない繊維とのブレンドを除外するものではない。しかしながら、水素結合用官能価のない繊維は、もし繊維が水素結合用官能価をもっていれば存在するであろう結合の強さと結合の仕方で繊維に結合された粒子をもたない。
水素結合は、小さくて電気陰性度の高い元素（例えば、窒素や酸素）に共有結合している水素原子と、他の電気陰性元素上の比共有電子対との間で生じる分子間力である、水素結合用官能価は、酸素原子または窒素原子を含んだ官能基であり、例えば、水素結合を形成することのできるヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホン酸基、スルホアミド基、エーテル基、エステル基、エポキシ基、カルボニル基、アミン基、ウレタン基、およびこの他の基などがある。酸素または窒素上の非結合電子対の軌道が、別の窒素原子または酸素原子に共有結合している水素の、比較的空いている1s軌道と重なる。水素原子とその水素原子が結合している小さな電気陰性原子（酸素または窒素）との共有結合における電子の不平等な共有により、水素原子の1s軌道は比較的空いている。
水素結合用官能価を含んだ天然繊維の具体的な例としては、チョップトシルク繊維、木材パルプ繊維、バガス繊維、麻繊維、ジュート繊維、イネ繊維、コムギ繊維、竹材繊維、コーン繊維、サイザル繊維、コットン、亜麻繊維、ケナフ繊維、ピートモス繊維、およびこれらの混合物がある。水素結合用官能価を含んだ適切な合成繊維としては、アクリル、ポリエステル、カルボキシル化ポリオレフィン、レーヨン、およびナイロンなどがある。水素結合用官能価は、アクリル繊維中のエステル基、カルボキシル化ポリオレフィン繊維中のカルボン酸基、ポリエステル繊維中のエステル基、ナイロン繊維中のアミド基、およびレーヨン繊維中のヒドロキシル基である。ポリエチレンとポリプロピレンは、本発明の仕方で粒子−繊維結合に使用するには不適切な繊維である。なぜなら、炭素と水素だけを含んでいて、水素結合に参加することのできる他のいかなる原子（例えば、酸素や窒素）も含んでいないからである。
わかりやすくするために、以下の説明は、個々の化学木材パルプ繊維の処理に関して進めていくこととする。繊維は、例えばハンマーミル中でデファイバライズする（defiberization）ことによって個別化される。このような個別化された繊維が、従来法にしたがってマットに形成されており、例えばWeyerhaeuser社からNB416繊維として市販されている。この他の適切なセルロース系マットとしては、ITTレイオニール（Rayonier）から市販のレイフロック（Rayfloc）JDLがある。セルロース繊維は、セルロース系ウェブの形態であっても、ルーズなセルロース繊維の形態であってもよい。
III.粒子の特性
本発明によれば、繊維に所望の特性（例えば、吸収性の増大、耐摩耗性の増大、または抗菌活性の増大など）を付与するために、繊維に粒子が加えられる。粒子は、所望の特性をもち、且つバインダーと水素結合もしくは配位共有結合を形成できる粒状材料であれば、いかなる粒状材料でもよい。水素結合は、特定の官能基を含んだ粒子（特に酸素や窒素を含有する粒子）によって、前述のように形成させることができる。これとは対照的に、配位共有結合は、ある原子上の非共有電子対が他の原子の空軌道へ供与されることによって形成される。配位共有結合は、共有結合が、結合に参加している原子のそれぞれから電子の１つが供与されるという形の電子対によって形成されるという点において、共有結合とは異なる。粒子は、バインダーから電子対を受け入れることのできる空のp,d,またはｆ軌道をもっていれば、配位共有結合を形成することができる。
配位共有結合は、結合に供与するための非共有電子対を有している供与体原子と、供与体原子からその非共有電子対を受け入れるための空軌道を有している受容体原子との間で生じる。アウフバウ（Aufbau）とプリ（Pauli）の原理によれば、電子は、１ローブ当たり最大２つの電子（反対向きスピン）にて、一回に１つ原子軌道のローブを占める。最も基本的な軌道はｓ軌道であり、この軌道は周期表の第１列中の元素を結合するのに利用される。周期表の第２列においては、電子は先ず、LiとBeの2s軌道を満たす。しかしながら、周期表の第３列より後の金属は、電子が配位共有結合に参加するに足る親和性をもってない。第III B族ホウ素からは、３つのｐ軌道が配位共有結合に参加し、ｐ軌道のローブが満たされ始める。ホウ素は2p軌道の一方に１つの電子を有し、したがって他方の2p軌道は空のままであり、これが配位共有結合に利用される。配位共有結合されたホウ素含有粒子の１つの例はホウ酸であり、これは収斂剤、防腐剤、及び難燃剤として使用されている。後述するように、ホウ酸のホウ素原子は、ポリプロピレングリコール（PPG）の酸素原子によって供与される非共有電子対に対する受容体として作用し、これによりホウ酸粒子とPPGバインダーとの間に配位共有結合が形成される。下記のホウ酸の描写は、ホウ素の水性化学（aqueous chemistry）を典型的に示したものではなく、配位共有結合において起こると考えられる結合のタイプを示すために与えられている。
0003539957.tif 000002
次の元素である炭素は通常、2s軌道に１つの電子を有するよう混成しており、残りの３つの電子は単独でｐ軌道中に配置されている。このため、配位共有結合のための空のローブがなく、また周期表の当該列を横切ってさらに進んで電子を加えていっても、空のローブは残らない。したがって、ホウ素は、配位共有結合を形成することのできる、周期表第２列における唯一の元素である。
次に第３列が充填し始め、２つの3s電子が先ずナトリウムとマグネシウムにおいて充填する。ナトリウムとマグネシウムは、配位に利用できる空のｄ軌道を有する。マグネシウム配位化合物の例は広く見られる。次いでアルミニウムは、ホウ素の場合と同様に、3pローブの１つに１個の電子を配置しており、他の２つの3pローブは空であって、これらが配位共有結合に利用できる。第３列を横切って同じ傾向が続くが、第３列の元素も利用できる５つの3dローブを有しており、したがって第３列において3p軌道が占有されているとしても、配位結合の起こる可能性が存在する。したがって、Al,P,S,およびClは、電子対供与体から電子対を受け入れて、配位共有結合を形成することができる。この例は、PCl5、アルミニウム三水和物、または五硫化リン等の結合において見られる。五硫化リン粒子は物品の難燃性を増大させるのに使用することができ、一方アルミニウム三水和物は難燃剤である。配位共有結合されるアルミニウム化合物の例としてはアルミニウム三水和物があり、これはポリプロピレングリコール（PPG）ポリマーとの配位共有結合に参加する。この例においては、アルミニウム三水和物のアルミニウム原子が、ポリプロピレングリコール（PPG）バインダーの酸素原子によって供与される電子対に対する電子受容体として作用する。アルミニウム三水和物に関する下の図式は、アルミニウムの水性化学を典型的に示したものではなく、配位共有結合において起こりうる結合のタイプを示すのに与えられている。
次の列においては、4s軌道が先ず充填され、それから3dローブが充填し始め（１ローブ当たり１つの電子）、ついには全てのローブが充填される。しかしながら、4p軌道と4f軌道も利用でき、したがって遷移元素の多くは配位共有結合を形成することができる。
0003539957.tif 000003
配位共有結合に参加する空軌道をもった元素としては、１周期と２周期の金属（水素を除く）、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ne、およびHeを除いたすべての元素がある。これらの金属は、電子が配位共有結合に参加するに足る親和性をもっていない。特に好ましい粒子としては、ホウ素、アルミニウム、鉄、ロジウム、オスミウム、白金、およびパラジウムを含んだ粒子があり、最も好ましいのはホウ素を含んだ粒子である。配位共有結合することのできる粒子の例としては、アルミニウム三水和物、酸化アンチモン、二硫化砒素、アルミン酸ビスマス、ヨウ化酸化ビスマス（bismuth iodide oxide）、リン酸ビスマス、次炭酸ビスマス、次没食子酸ビスマス、サリチル酸カドミウム、炭酸第二クロム、水酸化第二クロム、酸化クロム、およびリン酸クロムなどがある。本発明のすべてのポリマーバインダー〔ポリグリコール（例えばPPG）、ポリカルボン酸（例えばPAA）、ポリ（ラクトン）ジオール（例えばポリ（カプロラクトン）ジオール）、ポリアミド、およびポリアミンなど〕は、電気陰性原子（例えば酸素や窒素）から非共有電子対を供与して、電子を受け入れて配位共有結合を形成するための空軌道を有する原子を含んだ適切な粒子と配位共有結合を形成することができる。
IV.高吸収性粒子
１つの開示された実施態様においては、加えられる粒子は高吸収性粒子であり、これには、水にさらされると膨潤し、そして多量の水を吸収することによって水和ゲル（ヒドロゲル）を形成するようなポリマーがある。本明細書で言う高吸収性材料とは、多量の液体を吸収する能力（該材料１部当たり10〜15部の液体）を示す材料と定義される。これらの高吸収性材料は一般に３つのクラスに分類される。すなわち、スターチグラフトコポリマー、カルボキシメチルセルロースの架橋誘導体、および変性された親水性ポリアクリレートである。このような吸収性ポリマーの例としては、加水分解したスターチ−アクリロニトリルグラフトコポリマー、中和したスターチ−アクリル酸グラフトコポリマー、ケン化したアクリル酸エステル−ビニルアステートコポリマー、加水分解したアクリロニトリルコポリマーもしくはアクリルアミドコポリマー、架橋した変性ポリビニルアルコール、中和した自己架橋ポリアクリル酸、架橋したポリアクリル酸塩、カルボキシル化セルロース、および中和した架橋イソブチレン−無水マレイン酸コポリマーなどがある。
高吸収性粒子は、例えば、バージニア州ポーツマスのヘキストセラニーズ社からスターチグラフトポリアクリレートヒドロゲル（IM1000F）が、微細粒子として又はグラニュール等の大きめ粒子として市販されている。他の高吸収性粒子が、サンウェット〔三洋化成工業（株）から市販〕、スミカゲル〔住友化学（株）から市販，乳化重合品，溶液重合の粉砕粒子とは対照的に球形である）、FAVOR（ノースカロライナ州グリーンズボロのストックハウゼン社から市販）、およびNORSOCRYL（アトケム社から市販）の商標で販売されている。高吸収性粒子には、種々のサイズや形態のものがある（例えば、IM1000やIM1000F）。IM1000Fのほうがより微細であり、200メッシュスクリーンを通過するが、IM1000は60メッシュスクリーンを通過しない粒子も含まれている。他のタイプの高吸収性粒子はIM5600（凝集した微細粒子）である。米国特許第4,102,340号には、親水性ポリマーの高吸収性粒子が詳細に説明されている。該特許は、ヒドロコロイド吸収性材料（例えば、架橋したポリアクリルアミド）について開示している。
V.他の粒子
水素結合または配位共有結合を形成する多くの粒子は、本発明に使用するのに適している。このような粒子の幾つかが、その機能とともに表Ｉに示されている。表Ｉに記載の粒子は水不溶性の粒子である。
0003539957.tif 000004
0003539957.tif 000005
0003539957.tif 000006
0003539957.tif 000007
他の適切な水不溶性粒子としては、タンパク質、ビタミン、ゼオライト、およびシリカ等があり、これらはいずれも電気陰性原子（例えば、酸素や窒素またはその両方）を含んでいる。適切なゼオライトの例としては、ニューヨーク州タリータウンのUOPから市販のアブセンツ（Abscents）臭気吸収剤がある。適切な抗微生物粒子の例としては、クロルヘキシジン〔N,N"−ビス（４−クロロフェニル）−3,12−ジイミノ−2,4,11,13−テトラアザテトラデカンジイミダミド〕がある。水素結合または配位共有結合を形成できるかどうかは、各タイプの粒子に対して容易に決定できるので、表Ｉに挙げたものがすべてではないことに留意しなければならない。粒子の多くは、非吸収性であるか、あるいは高吸収性のポリマーではない。
表Ｉに記載の粒子は、本発明のバインダーによって繊維と結合するのに適した化学的性質を有する。表記の粒子は、水にまったく溶解しないかあるいは殆ど溶解しないが、水素結合する能力をもった有機または無機化合物である。水に対する溶解性は低いのが好ましい。例えば、25℃において10g未満が300mlの水中に溶解するのが好ましく、25℃において約1g未満が300mlの水中に溶解するのがさらに好ましい。こうした低い溶解性により、粒子は固体のまま存在することができ、また水素結合の能力があることから、粒子は、水性バインダーが使用された場合でも繊維に結合することができる。いったん結合すると、粒子は、溶解または融解せずに実質的に個別の粒状形態を保持する。
水素結合または配位共有結合を形成することのできる多くの水溶性粒子は、本発明のバインダーとともに使用するのに適している。このような水溶性粒子の幾つかを表IIに示す。なお、粒子の機能も示しておく。
0003539957.tif 000008
0003539957.tif 000009
0003539957.tif 000010
0003539957.tif 000011
0003539957.tif 000012
水素結合または配位共有結合を形成できるかどうかは、各タイプの粒子に関して容易に決定できるので、表IIに記載のものがすべてを網羅しているわけではない。粒子のすべて又は殆どは、吸収性ではないし、また高吸収性のポリマーではない。水とバインダーに対する粒子の溶解性は、例えば、標準的な化学文献から容易に確認することができる。表IIに記載の粒子は、本発明のバインダーを使用して繊維に結合させるのに適した化学的性質を有する。表記の粒子は、水溶性（しかしながら水素結合の能力を有する）の有機化合物または無機化合物である。水に対する溶解性は高いのが好ましい。ここで言う“水溶性である”とは、25℃にて300mlの水中に約10g以上の粒子が溶解する、ということを表している。溶解性の範囲は、例えば、25℃にて300mlの水中10gという下限から、25℃にて粒子が水とあらゆる比率で混和しうるという上限まで含むことができる。こうした高い溶解性により、粒子は、尿のような水性液体にさらされたときに溶解することができるが、水素結合能力があることから、バインダーの存在下で（製造工程が完了した後、最終ユーザーによる使用時には水性液体は存在しない）繊維に結合することができる。結合している間、少なくとも水性液体にさらされるまでは、粒子は溶解または融合せずに、実質的に個別の粒状形態を保持する。水性液体が存在しない状態で結合している間は、粒子の多くは、凝集するよりむしろ個別形態をとっている。粒子が、液体形態のバインダーと共に繊維にさらされる場合は、粒子がその粒状形態を保持するために、粒子が溶解しにくいバインダーを選択するのが好ましい。ここで言う“溶解しにくい”とは、25℃にて300mlのバインダー中に約5g以下の粒子が溶解する、ということを意味している。有効量の粒子が粒状形態を保持するような、充分に少ない量のバインダーが使用される限り、粒子はバインダーに対して溶解性であってもよい。
繊維に加えられる粒子の量は、例えば、繊維材料と粒子の合計重量を基準としての0.05〜80％の範囲である。抗微生物薬（例えば、クロロヘキシジンや他の非吸収性粒子）は、かなり少ない量（例えば、0.05〜10％）でも有効である。高吸収性粒子は、繊維材料と粒子の合計重量を基準として３〜70％の量で加えるのが好ましく、20〜40％が特に好ましい。粒子は、２種以上の粒子を含むよう組み合わせることができる（例えば、高吸収性粒子と高吸収性ではない粒子との組み合わせ、あるいは２つのタイプの高吸収性粒子の組み合わせ）。２種の粒子が使用される場合、粒子の合計重量は、繊維材料と粒子の合計重量を基準として80％を越えないようにする。
VI.ポリマーバインダーの特性
粒子は、ポリマーバインダーによって繊維に結合させることができる。このポリマーバインダーは水溶性であってもよく、あらかじめ定められた群のポリマーバインダーから選ばれる。ポリマーバインダーはバインダー分子を含み、このときバインダー分子は、少なくとも１つの水素結合用官能価または配位共有結合用官能価を有する。ポリマーバインダーは反復構造単位を含んでもよく、このときポリマーの各反復構造単位が、少なくとも１つの水素結合用官能価または配位共有結合用官能価を含むのが好ましい（必須ではない）。本発明によれば、所定の群のポリマーバインダーとしては、ポリグリコール〔特にポリ（プロピレングリコール）〕、ポリカルボン酸、ポリカルボキシレート、ポリ（ラクトン）ポリオール（例えばジオール類）、ポリアミド、ポリアミン、ポリスルホン酸、ポリスルホネート、およびこれらの組み合わせ物からなるバインダー群がある。これらのバインダーの特定の例としては以下のようなものが挙げられる（但し、下記のものに限定されない）：すなわち、ポリグリコールとしては、ポリプロピレングリコール（PPG）があり；ポリ（ラクトン）ジオールとしては、ポリ（カプロラクトン）ジオールがあり；ポリカルボン酸としては、ポリアクリル酸（PAA）があり；ポリアミドとしては、ポリアクリルアミドやポリペプチドがあり；ポリアミンとしては、ポリエチレンイミンやポリビニルピリジンがあり；ポリスルホン酸またはポリスルホネートとしては、ポリ（ナトリウム−４−スチレンスルホネート）やポリ（２−アクリルアミド−メチル−１−プロパンスルホン酸があり；そしてこれらのコポリマー（例えば、ポリプロピレングリコール／ポリエチレングリコールコポリマー）がある。ポリマーバインダーは通常、反復構造単位を有する。この反復構造単位は化合物の主鎖に存在してもよく（例えばポリペプチドの場合）、このときポリアミド反復単位はペプチド鎖中に現れる。反復構造単位はさらに、主鎖以外の単位であってもよい（例えば、反復して現れるアクリル酸単位）。このような場合、反復構造単位は同一でも異なっていてもよい。バインダー分子は、粒子と水素結合もしくは配位共有結合を形成できる官能基、および繊維と水素結合を形成できる官能基を有する。
本発明においては、ポリマーは、５個以上の同一もしくは異なった結合単位（モノマー）の化学的連結によって形成される巨大分子である。ポリアミンはアミン官能基を含んだポリマーであり、ポリアミドはアミド官能基を含んだポリマーである。バインダーはいずれも、水素結合用官能価もしくは配位共有結合用官能価を有する。官能価としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボキシレート基、スルホン酸基、スルホネート基、アミド基、エーテル基、アミン基、またはこれらの組み合わせなどがある。これらのバインダーは、電気陰性原子（例えば、酸素や窒素）を含んだ官能基を有しているので、水素結合を形成することができる。
ポリグリコールは反復エーテル単位を有し、分子の末端はヒドロキシル基となっている。ポリカルボン酸（例えばポリアクリル酸）は反復して現れるカルボキシル基を有し、このカルボキシル基において水素が電気陰性の酸素と結合していて、水素に幾らかの正電荷を与えている双極子をつくりだしている。ポリアミド（例えばポリペプチド）もしくはポリアミンは、反復して現れるNR基を有し、このNR基において水素が電気陰性の窒素と結合していて、水素に幾らかの正電荷を与えている。どちらの場合においても水素が、粒子または繊維上の電気陰性原子（特に、酸素または窒素）と相互作用を行って水素結合を形成することができ、これによってバインダーが粒子と繊維に結合する。バインダーの電気陰性原子である酸素と窒素はさらに、粒子または繊維中の水素原子（その水素原子が結合している酸素や窒素等の電気陰性原子によって誘起される正の双極子を有する）と水素結合を形成することができる。ポリアミドはさらに、粒子や繊維中の水素原子と相互作用することのできる電気陰性の酸素をもったカルボニル基を有する。したがって、ポリマーバインダーは、（ａ）繊維とバインダーとの間で；および（ｂ）水素結合用官能価をもった粒子の場合には、バインダーと粒子との間で；水素結合を促進することができる。
これとは別に、ポリマーバインダーは、粒子と配位共有結合を、そして繊維と水素結合を形成することもできる。例えば、バインダー上の酸素または窒素は、粒子の空軌道に供与して配位共有結合を形成することのできる非結合の電子対を有する。例えば、酸素または窒素上の１つの自由電子対を、ホウ素含有粒子の空のｐ軌道に供与して配位共有結合を形成させ、これによって粒子をバインダーに結合させることができる。繊維自体は、バインダーと水素結合を形成できる官能基を有し、これによってバインダーは繊維に結合できる。セルロース系繊維や合成繊維は、バインダーのヒドロキシル基、カルボン酸基、アミド基、またはアミン基と水素結合するヒドロキシル基、カルボキシル基、カルボニル基、アミン基、アミド基、エーテル基、およびエステル基を含んでもよい。したがって、ポリマーバインダーは粒子を配位共有結合で結びつけ、繊維を水素結合で結びつける。
幾つかの好ましい実施態様においては、ポリマーバインダーが、水素結合によって繊維と粒子の両方に結合される。例えば、ポリプロピレングリコールバインダーを使用して、水不溶性のポリアクリレートヒドロゲル粒子をセルロース繊維に結合させることができる。グリコールバインダー上のヒドロキシル基とエーテル基が、セルロース繊維上のヒドロキシル基、およびポリアクリレートヒドロゲル上のカルボキシル基と、下記のように水素結合による相互作用に関与する。
0003539957.tif 000013
これとは別に、例えばポリプロピレングリコール（PPG）バインダーを使用して、水溶性の粒子をセルロース繊維に結合させることもできる。グリコールバインダー上のヒドロキシル基とエーテル基が、セルロース繊維上のヒドロキシル基、及び水溶性粒子上の適切な官能価と、下記のように水素結合相互作用に関与する。
0003539957.tif 000014
したがって、バインダーは、水素結合によって粒子と繊維の両方に結合する。ポリマーバインダーの各反復構造単位上に水素結合用官能価が存在すると、ポリマーの単位マス（unit mass）当たりの水素結合相互作用の数が増大することがわかっており、これは優れた結合効率を与え、繊維からの粒子の分離を減少させる。上図の例においては、グリコールバインダー上の反復エーテル官能価がこうした効率をもたらしている。反復カルボキシル基はポリアクリル酸上の反復官能価であり、またアミド結合の反復カルボニル基とNR基（このときＲは、Ｈまたはアルキルであり、好ましくは５個未満の炭素原子を有する、ノルマルもしくはイソ立体配置の低級アルキル基である）は、ポリペプチドのようなポリアミド上の反復官能価である。ポリアミン上には、反復アミン基が存在している。
本発明の有機ポリマーバインダーは、少なくとも後述の実施例に記載されている分子量の範囲内においては、ポリマーの長さが増大するにつれて結合効率を増大させることが見いだされた。この結合効率の増大は、分子の長さが増大するにつれて、ポリマー上の水素結合用官能基と配位結合用官能基の数が増大することによるものである。ポリマーバインダーはいずれも、水素結合用の官能価と配位共有結合用の官能価を有している。ポリマーの各反復構造単位が反復官能価を有している場合は、より長いポリマーが、水素結合相互作用または配位共有結合に関与することのできる、より多くの水素結合用官能基または配位共有結合用官能基を与える。
本発明は特定の分子量のポリマーバインダーに限定されないが、500g/モル以上の分子量を有するポリマーバインダーが好ましい。なぜなら、このようなバインダーは引きつける物理的性質をもち、また固体状態であることから、低分子量ポリマーバインダーに比べて揮発性が低いからである。4000g/モル以上の分子量を有するポリマーバインダーが特に好ましい。なぜなら、揮発性が極めて低く、繊維から蒸発しにくいからである。低分子量の材料は一般に、高分子量の材料より易動性である。低分子量材料は、繊維−粒子界面に向かって容易に動くことができ、粒子を繊維に結合させるのに利用しにくい場所において繊維によって簡単に吸収されてしまう。より高分子量の材料は、繊維によって吸収されにくく、低分子量の材料より低揮発性である。その結果、より高い分子量のポリマーバインダーは、その相当程度が、粒子を繊維に結合させるのに利用できるような粒子表面上に留まる。幾つかの特定の実施態様では、4000〜8000g/モルの分子量を有するポリマーが使用されている。8000g/モルの分子量を有するポリマーも使用できるが、このような極めて高い分子量のポリマーは、プロセス上の困難を伴うので結合効率を低下させることがある。
ある特定のポリマーバインダーは、それらの反復官能価がより効率的な水素結合用官能基であるので、より高い結合効率を有する。反復アミド官能価のほうが反復カルボキシル官能価より高効率であり、反復カルボキシル官能価のほうが反復ヒドロキシル官能価より高効率であり、そして反復ヒドロキシル官能価のほうがアミン官能価やエーテル官能価より高効率である。したがって、反復アミン官能価や反復エーテル官能価を有するポリマーバインダーが好ましく、反復ヒドロキシル官能価を有するポリマーバインダーがさらに好ましく、反復カルボニル官能価や反復カルボキシル官能価を有するポリマーバインダーがさらに好ましく、そして反復アミド官能価を有するポリマーバインダーが最も好ましい。結合はいかなるpHでも行うことができるが、５〜８のpHで行うのが適切であり、得られる繊維物品の酸加水分解を抑えるために６〜８のpHで行うのが好ましい。適切なバインダーは、ポリグリコール（例えばポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール）、ポリカルボン酸（例えばポリアクリル酸）、ポリアミド、ポリアミン、ポリ（ラクトン）ジオール〔例えばポリ（カプロラクトン）ジオール〕、及びこれらの組み合わせ物やコポリマーからなる群から選ぶことができる。
ポリカルボン酸（例えばポリアクリル酸）、ポリアミド、およびポリアミンからなる群は、特に優れた結合効率を有することが見いだされている。ポリアミド類の中では、ポリペプチドが特に好ましい。
VII.非ポリマーバインダーの特性
水より低い揮発性を有する所定のバインダー群から選ばれる有機非ポリマーバインダーによって、粒子を繊維に結合させることができる。バインダーの蒸気圧は、例えば、好ましくは25℃にて10mmHg以下であり、さらに好ましくは25℃にて1mmHg以下である。非ポリマーバインダーは非ポリマーバインダー分子を含み、このとき前記分子は、粒子と水素結合または配位共有結合を形成する少なくとも１つの官能基を有する。本発明によれば、所定の群の非ポリマーバインダーは、カルボキシル基、カルボキシレート基、カルボニル基、スルホン酸基、スルホネート基、ホスフェート基、リン酸基、ヒドロキシル基、アミド基、アミン基、およびこれらの組み合わせ物（例えば、アミノ酸やヒドロキシ酸）、からなる群から選ばれる官能基を含み、このとき各バインダーは、少なくとも２つのこのような官能価を含み、この少なくとも２つの官能価は同じであっても異なっていてもよい。非ポリマーバインダーに対する要件は、水素結合することのできる複数の官能基を有すること、あるいは水素結合することのできる少なくとも１つの基と、配位共有結合を形成することのできる少なくとも１つの基を有することである。いくつかの特定の非ポリマーバインダーは単量体や二量体（好ましくは単量体）であるが、本明細書で言う“非ポリマー”とは、単量体、二量体、三量体、四量体、およびオリゴマーを表している。
特に好ましい有機非ポリマーバインダーは、粒子の表面上の官能基と５員環または６員環を形成することのできるバインダーである。このようなバインダーの１つの例は、水素結合を形成することによって６員環を形成するアミンまたはアミノ酸（例えば、第一アミンやグリシン等のアミノ酸）である。
0003539957.tif 000015
６員環はさらに、カルボン酸、アルコール、およびアミノ酸のヒドロキシル基によって、例えば下記のように形成される。
0003539957.tif 000016
５員環は、バインダーと粒子表面上の官能価によって、例えば下記のように形成され、
0003539957.tif 000017
このとき粒子は水不溶性の粒子（例えばSAP）であり、バインダーはアルコール（例えば、2,3−ブタンジオールのような隣接炭素上にヒドロキシル基を有するポリオール）である。５員環を形成するバインダーは水溶性粒子と共に使用することもでき、このとき例えば、粒子はEDTAであり、バインダーはアルコール（例えば、2,3−ブタンジオールのような隣接炭素上にヒドロキシル基を有するポリオール）である。
５員環を形成しない他のアルコール（例えば、隣接炭素上にヒドロキシル基をもたないアルコール）も使用することができる。適切なアルコールの例としては、第一アルコール、第二アルコール、または第三アルコールがある。
アミノアルコールバインダーはアミノ基（−NH2）を有するアルコールであって、エタノールアミン（２−アミノエタノール）やジグリコールアミン〔２−（２−アミノエトキシ）エタノール〕等のバインダーがある。非ポリマーのポリカルボン酸バインダーは２つ以上のカルボン酸官能基をもち、クエン酸、プロパントリカルボン酸、マレイン酸、ブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、ベンゼンテトラカルボン酸、および酒石酸等がある。ポリオールバインダーは複数のヒドロキシル基を有するアルコールであり、エチレングリコール、プロピレングリコール、およびトリメチレングリコール等のジオール類、ならびにグリセリン（1,2,3−プロパントリオール）等のトリオール類がある。ヒドロキシ含有バインダーはさらに、グリセリンのモノエステルやジエステル（例えば、モノグリセリドやジグリセリド）と共に使用することもでき、この形が特に好ましい。ジグリセリドの場合、エステル化用酸基の少なくとも１つが、繊維と少なくとも１つの水素結合を形成することのできる官能基、あるいは粒子と水素結合もしくは配位共有結合を形成することのできる少なくとも１つの官能基を含んでいなければならない。ポリヒドロキシもしくはポリカルボン酸化合物の例としては、酒石酸やアスコルビン酸（ビタミンＣ）がある。
0003539957.tif 000018
ヒドロキシ酸バインダーはヒドロキシル基を有する酸であり、ヒドロキシ酢酸（CH2OHCOOH）、乳酸、酒石酸、アスコルビン酸、クエン酸、およびサリチル酸などがある。アミノ酸バインダーとしてはいかなるアミノ酸も含まれ、例えばグリシン、アラニン、バリン、セリン、トレオニン、システイン、グルタミン酸、リシン、およびβ−アラニンなどがある。
スルホン酸バインダーとスルホネートバインダーは、スルホン酸基（−SO3H）またはスルホネート基（−SO3-）を含んだ化合物である。アミノスルホン酸も使用することができる。本発明に適したアミノスルホン酸バインダーの１つの例はタウリン（２−アミノエタンスルホン酸）である。
非ポリマーのポリアミドバインダーは、２つ以上のアミド基を有する小分子（例えばオキサミド、ウレア、およびビュレットなど）である。同様に、非ポリマーのポリアミンバインダーは、２つ以上のアミン基を有する非ポリマー分子（エチレンジアミン、EDTA、あるいはアスパラギンやグルタミン等のアミノ酸）である。
上記の説明によれば他の有機非ポリマーバインダーも適切であるが、有機非ポリマーバインダーは、グリセリン、グリセリンモノエステル、グリセリンジエステル、グリオキサール、アスコルビン酸、ウレア、グリシン、ペンタエリスリトール、モノサッカライド、ジサッカライド、クエン酸、タウリン、酒石酸、ジプロピレングリコール、ウレア誘導体、ホスフェート、リン酸、ヒドロキシ酸、およびこれらの組み合わせ物、からなる群から選択するのが好ましい。非ポリマーバインダーはさらに、グリセリン、グリセリンモノエステル、グリセリンジエステル、ポリグリセリンオリゴマー、ウレア、およびこれらの組み合わせ物、からなる群から選択するのが最も好ましい。非ポリマーバインダーはさらに、カルボキシル基、カルボキシレート基、カルボニル基、スルホン酸基、スルホネート基、ホスフェート基、リン酸基、ヒドロキシル基、アミン基、アミド基、およびこれらの組み合わせ（例えば、アミノ酸とヒドロキシ酸）からなる群から選ばれる官能価を含むのが好ましい。非ポリマーバインダーは、このような基から選ばれる官能基を少なくとも２つ有していなければならず、またこれらの基は同一であっても異なっていてもよい。
上記の非ポリマーバインダーはいずれも水素結合を形成することができる。なぜなら、電気陰性原子（特に、酸素または窒素）を含んだ官能基を有しているか、あるいは電気陰性基（特に、酸素または窒素を含んだ基）を有しているからであり、そしてさらに水素を含んでいるからである。アミノアルコール、アミノ酸、カルボン酸、アルコール、およびヒドロキシ酸はいずれも、水素が電気陰性の酸素に結合されるヒドロキシル基を有しており、双極子が形成されて水素にある程度の正電荷が付与される。アミノアルコール、アミノ酸、アミド、およびアミンはいずれも、水素が電荷陰性の窒素に結合されるNR基を有しており、この場合も水素にある程度の正電荷が付与される。どちらの場合も、ある程度の正電荷が付与された水素が粒子または繊維上の電気陰性元素（例えば、酸素や窒素）と相互作用して、粒子と繊維へのバインダーの結合を起こしやすくする。ポリカルボン酸、ヒドロキシ酸、アミノ酸、およびアミドはいずれも、電気陰性の酸素を含んだカルボキシル基を有しており、この電気陰性酸素が、粒子が繊維上の水素原子と、あるいは粒子もしくは繊維とバインダーとの間の中間分子（intermediate molecules）と相互作用することができる。同様に、繊維または粒子上の電気陰性原子（例えば、酸素または窒素）は、正の双極子を有するバインダー上の水素原子と相互作用することができ、また繊維もしくは粒子上のある程度正電荷を帯びた水素原子は、バインダー上の電気陰性原子と相互作用することができる。
２種のバインダー（グリシンと1,3−プロパンジオール）とセルロースとの提唱されている水素結合相互作用は下記のとおりである。
0003539957.tif 000019
水素結合相互作用が点線として示されている。このような相互作用の１つが、グリシンの窒素とセルロース上の−OH基の水素との間で示されている。グリシンとの水素結合がさらに、グリシン上の−OH基の酸素とセルロース上のアルコール側鎖のヒドロキシ水素との間で示されている。1,3−プロパンジオールの水素結合相互作用が、バインダーの−OH基上の酸素とセルロース分子上の−OH基の水素との間で示されている。別の水素結合がさらに、グリコールバインダーの−OH基上の水素とセルロースのアルコール側鎖中の酸素との間で示されている。
水分子または他の水素結合用分子を、繊維とバインダーが共に水分子と水素結合するように、繊維とバインダーとの間に介在させることもできる。
これとは別に、バインダー上の原子は、粒子中のアクセプター原子の空軌道に供与して配位共有結合を形成することのできる非結合の電子対（例えば、酸素原子や窒素原子からの非共有電子対）を有していてもよい。酸素または窒素上の自由電子対は、粒子（例えばホウ素含有粒子）の空のp,d,またはｆ軌道に供与されて、粒子をバインダーに結びつける配位共有結合を形成することができる。繊維自体は通常、バインダーとの配位共有結合の形成において電子受容体として作用することのできる官能基を含んでいないが、水素結合相互作用により、バインダーは繊維に結合することができる。セルロース系繊維や合成繊維は、バインダーのヒドロキシル基、カルボン酸基、アミド基、アミン基、または他の官能基と水素結合するヒドロキシル基、カルボキシル基、およびエステル基を含む。これらの官能価を有する非セルロース系繊維や非合成繊維（例えば、アミド結合を有するシルク）も使用することができる。したがってバインダーは、配位共有結合で粒子と結びつき、水素結合で繊維と結びつく。
いくつかの好ましい実施態様においては、水素結合によってバインダーが繊維と粒子の両方に結合される。例えばポリオールバインダーを使用して、ポリアクリレートヒドロゲル粒子をセルロース系繊維に結合させることができる。ポリオールバインダー上のヒドロキシル基は、セルロース繊維上のヒドロキシル基、およびポリアクリレートヒドロゲル上のカルボキシル基と水素結合相互作用に関与する。したがってバインダーは、水素結合によって粒子と繊維の両方に結合する。これらの水素結合は優れた結合効率を与え、結合粒子が繊維からの分離するのをを抑える。
構造的な様子を示した図が下記に示されている。ここでは、クエン酸、ビタミンＣ、およびウレアが、水不溶性のSAP粒子を（または水溶性のEDTA粒子を）水素結合によってセルロースに結合させている。起こりうる水素結合相互作用のいくつかが点線で示されている。他の分子（例えば水分子）も、これらの結合のいくつかに関与することができる（例えば、粒子もしくは繊維とバインダーとの間の中間物として）。
0003539957.tif 000020
0003539957.tif 000021
特に高効率の水素結合用バインダーとしては、カルボキシル基を含んだもの（例えばアスコルビン酸）、またはアミド基を含んだもの（例えばウレア）がある。ヒドロキシル基も極めて効率の高いバインダーである。アミン官能価やエーテル官能価を含んだものは、上記のものより効率の低いバインダーである。
バインダーは、カルボキシル基、カルボキシレート基、カルボニル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、スルホネート基、リン酸基、ホスフェート基、アミド基、アミン基、およびこれらの組み合わせからなる群から、個別にあるいは組み合わせた形で選択することのできる官能基を有する。これらの官能基は、以下に記載の代表的な化合物によって供給することができる：すなわち、カルボキシル基はカルボン酸（例えばアスコルビン酸）によって与えられ；カルボキシレート（イオン化状態のカルボン酸）はアスコルビン酸塩等の化合物によって与えられ；カルボニル基はアルデヒドやケトンによって与えられ；ヒドロキシル基はアルコールやポリオール（例えばグリセロール）、またはモノグリセリドやジグリセリド（グリセロールのエステル）によって与えられ；アミド基はペプチド等の化合物によって与えられ；そしてアミン基（アルキルアミンの形で与えられてもよい）はエチルアミン等の化合物によって与えられ、このときこれら官能基の少なくとも２つ及び各官能基は、同一であっても（例えば、ポリオール、ポリアルデヒド、ポリカルボン酸、ポリアミン、またはポリアミド）あるいは異なっていてもよい（例えば、アミノアルコール、ヒドロキシアミン、カルボキシアミド、またはアミノ酸）。官能基はさらに、カルボキシル基、アルコール基、アミド基、およびアミン基からなる群から独立的にあるいは組み合わせて選択することができる。アルデヒドは、特にカルボン酸に酸化されるならば、必要に応じてこれらの基のなかに含めてもよい。
ポリマーバインダーと非ポリマーバインダーとの組み合わせ、そしてさらに他のバインダーとの組み合わせも使用することができる。但しこのとき、これらのバインダーが非反応性でなければならない。すなわち、バインダーは、本発明にしたがって結合すべく存在する官能基と作用するのを妨げるような仕方で反応してはならない。
VIII.プロセス上の利点
本発明のバインダーはさらに、多くのプロセス上の利点を提供する。粒子の繊維への結合は、例えば、外部から熱を加えることなく行うことができる。したがって、必要に応じて、粒子の結合は周囲温度で行うことができる。したがって本発明は、セルロース群を互いに共有結合的に架橋させるのに高温が必要とされる従来技術の架橋プロセスとは明らかに異なる。さらに、本発明のバインダーは、流体〔液体溶媒（活性化液体と呼ぶこともある，この１つの例は水である）〕を加えることによって活性化できるという利点を有する。したがって、液体バインダー（固体バインダーや液体バインダーの溶液，および室温以下の融点もしくは軟化点を有するバインダーも含む）を、結合させるべき粒子が存在していない状態でセルロースマットに塗布することができ、そしてこのバインダーを、例えば繊維物品が周囲空気中の水分との平衡含水率に達するまで乾燥することができる。次いでバインダーを活性化させて、粒子を所定の位置に結合させることができる。バインダー（特に液体バインダー）の幾らかが、バインダーの平衡分布に達するよう繊維全体にわたって拡散する。これとは別に、バインダーは固体として（例えば、粒子または粉末として）塗布することもできる。より後の処理加工段階において、粒子の結合が要求されるマツトの部分に水または他の活性化用流体もしくは液体を加えることができる。次いで粒子をマットに加え、湿らせておいたマットの当該部分に結合させることができる。これとは別に、バインダーの活性化の前あるいは活性化と同時に、粒子をマットに加えることもできる。
バインダーは、室温にて液体（例えばグリセリン）であっても、室温で固体のバインダーの液体溶液（例えば、グリシンの水溶液）であっても、あるいは固体バインダーの液体ホットメルトであってもよい。固体バインダーは、繊維に過飽和溶液として塗布してもよいし、あるいは固体バインダーをその融点より高い温度に加熱してから繊維に塗布してもよい。固化すると、バインダーは不活性となる。固体バインダーは、例えばバインダー粒子を繊維上に振りかけることによって、粒状形態にて繊維に加えることができる（但しこのとき、バインダー粒子が、その後の加熱または液体の添加によって固定されなければならない）。
本発明の結合反応は、触媒を必要とすることなく、広い範囲のpHにわたって行うことができる。触媒なしでの適切なpH範囲は１〜14であるが、好ましい範囲は５〜８または６〜８である。なぜなら、このような中性pH範囲により、酸加水分解による損傷の少ない繊維物品（例えばセルロース物品）が得られるからである。非酸性のpH（７以上）は、エステル結合の形成を抑制する環境をもたらし、バインダーによって本発明の粒子を繊維に結合させる水素結合または配位共有結合の形成を促進する。
水不溶性の粒子が使用される場合、結合反応時の繊維の含水率は、繊維、バインダー、および粒子の合計重量を基準として0.5〜50％であり、適切なのは５〜40％であり、好ましいのは５〜20％である。20％を越える含水率（好ましくは30％，あるいは20〜50％または30〜50％の範囲）も使用することができるが、このような高い含水率は中間体無水物の形成を妨げ、また高バルク架橋繊維の製造において共有結合の形成を阻害する。水溶性の粒子が使用される場合、結合反応時の繊維の含水率は0.5〜30％であり、適切なのは５〜25％であり、そして好ましくは12〜20％である。粒子は、繊維物品の表面に限定されることなく、繊維物品の全体にわたって分布した状態で繊維に加えることができる。粒子は、繊維物品（例えば、マットやウェブ）の内部にも分布させることができる。
バインダーは、処理された物品中に、繊維材料の重量を基準として少なくとも１重量％で且つ80重量％以下の量にて存在するのが適切である。特に好ましい実施態様においては、バインダーは、繊維材料の重量を基準として１〜80重量％の量で存在し、さらに好ましくは１〜40重量％、あるいは１〜25重量％の量で存在する。１重量％未満のバインダーが繊維上に配置されたときには、充分な結合が得られない。過剰量のバインダーを使用すると、結合プロセスに必要以上のコストがかかってしまう。さらに、高いパーセントのバインダーが使用されると、バインダー材料が装置表面に移行するので、プロセス上の問題が生じることがある。したがって、粒子と繊維を結合するのに必要とされる量以下のバインダーを使用するのが好ましい。
繊維を互いに、そして粒子を繊維に結合させやすくするために、熱可塑性バインダーを使用することもできる。それ自体で水素結合用官能価と配位共有結合用官能価をもっているバインダーは熱可塑性であってもよい。本発明のポリマーバインダーおよび幾つかの非ポリマーバインダーは、熱可塑性固体であるという利点を有する。それゆえ、本発明にしたがって処理された繊維は、繊維の温度をバインダーの軟化点以上に上昇させて、熱可塑性バインダーを軟化させ、そして繊維を互いに且つ繊維を粒子に熱可塑的に結合させることによって熱結合させることができる。これとは別に、補助バインダーまたは二次バインダーを室温にて固体として繊維に加え、そして二次バインダーの温度をその軟化点以上に上昇させて、繊維と粒子を熱結合させることもできる。この補助バインダーは、一次バインダーの添加の前後いずれでも繊維に加えることができる（但し、熱結合を行う前に）。
本発明のバインダーは、相当程度の繊維内共有結合架橋（intrafiber covalent crosslinks）を有する繊維（例えばWeyerhauser社から市販のHBA）、または繊維内共有結合架橋を実質的に含まない繊維と共に使用することができる。個別化された繊維内架橋を有する繊維の例が、ヨーロッパ特許出願第4404721A号および第427317A2号に記載されており、該特許出願によれば、繊維間結合（interfiber bond）を実質的に含まないと説明されている物品が開示されている。本発明の繊維は、ヨーロッパ特許出願のように繊維間結合をなくすよう処理する必要はない。したがって本発明のバインダーは、相当程度の繊維間結合を有する天然繊維（これは、ヨーロッパ特許出願第440472A1号および第427317A2号に記載のように、繊維間結合を実質的に除去するよう処理されていない繊維と定義される）と共に使用することができる。このように処理されていないセルロース繊維は、繊維内結合を実質的に含まない。
本発明の方法による繊維物品（繊維内架橋の有無にかかわらず）は、外部から圧力を加えることによってさらに緻密化させることができる。緻密化された物品はコンパクトであり、輸送が簡単である。そして粒子が高吸収性粒子であるとき、得られる繊維物品は、非緻密化物品に比べて優れた特性を有する。本発明者らは、本発明のバインダーにより容易に緻密化できる物品が得られることを見いだした。緻密化が容易であることは、バインダーと粒子と繊維との間に形成される水素結合および配位共有結合に関係している。繊維、粒子、およびバインダーの合計重量の少なくとも５重量％（さらに好ましくは10重量％）が繊維に結合されたSAP粒子であるときに、繊維は特に容易に緻密化される。
本発明によれば、バインダーは、粒子の添加前、粒子の添加後、あるいは粒子の添加と同時に繊維に加えることができる。同時添加は、粒子とバインダーの２つの別個の流れ（繊維支持体に同時に向けられるか、あるいは繊維支持体に施す直前に合流される）によって行うことができる。少量の水分を粒子に加えると、高吸収性粒子や他のタイプの粒子を繊維に結合させやすくなるようである（これによって本発明が限定されるものではない）。例えば、粒子がバインダー含有繊維に供給されるときに粒子を65％湿度の空気にさらすと、粒子の結合が強められることが見いだされた。
結合は、水素結合や配位共有結合の形成を促進し、且つ共有結合の形成を妨げるような条件下で行うことができる。共有結合を促進させる条件は、米国特許第4,412,036号と第4,467,012号に開示の条件であり、これらの特許によれば、高温・高圧の条件にて粒子とバインダーを組織層間に積層して、密着積層状態の組織層が形成される。該特許は、外部熱が供給されない場合は、最小限必要とされる密着性が200pli（カレンダープレスの場合のように、１リニアインチ当たりのポンド数）にて得られること、そして反応温度が上昇するにつれて密着性が改良されることを開示している。組織層の密着性の改良は、温度が上昇するにつれて共有結合が強まるので可能となる。
ヨーロッパ特許出願第440472A1号；第427317A2号；第427316A2号；および第429112A2号には、供給結合の形成を促進する条件も示されている。これらのヨーロッパ特許出願は、ポリカルボン酸を架橋剤として使用しており、繊維内エステル共有結合の形成を促進し、そしてそのエステル結合反応の逆反応を抑制するために、高温（例えば145℃以上）と酸性条件（７未満のpH）を必要としている。これとは対照的に、本発明では、145℃以下でも、100℃以下でも、さらには室温でさえも水素結合や配位共有結合を形成することができる。本発明のバインダーはさらに、中性またはアルカリ性条件下にて（すなわち７以上のpHにて，しかし好ましくは５〜８または７〜８のpHである）粒子を繊維に結合させることができる。繊維内共有結合架橋を有する高バルク繊維は、繊維を個別化し（例えば繊維化装置にて）、個別化した繊維を高温（150℃以上）にてキュアーすることによって製造される。このような高バルク繊維へのバインダーの初期塗布は、キュアー工程後に行うのが好ましい。特にバインダーが架橋用物質として機能できる場合はそうである。開示されている特定のタイプのバインダー（架橋することもできる）は、ポリオール、ポリアルデヒド、ポリカルボン酸、およびポリアミン（２つ以上のアミン基を有するポリマーまたは非ポリマーのバインダー）である。このようなバインダーがキュアー工程時に存在する場合は、バインダーがキュアー工程時に消費されて共有結合による架橋結合が形成される。これが起こると、バインダーはもはや水素結合や配位共有結合に利用できず、繊維に対する粒子の結合は有効ではなくなる。
上記ヨーロッパ特許出願中に記載の繊維内共有結合形成プロセスは、無水物の形成を必要とする。次いでこの無水物がセルロース上のヒドロキシル基と反応して、エステル共有結合を形成する。繊維中に約20重量％以上の水が存在すると、無水物の形成が妨げられ、共有結合の形成が抑制されると考えられている。したがって、ポリカルボン酸、ポリオール、およびポリアミン（２つ以上のアミン基を有するポリマーアミンと非ポリマーアミンを含む）をバインダーとして使用するプロセスにおいては、キュアー工程が施されるときに粒子とバインダーが繊維中に存在する場合、繊維は少なくとも20重量％の水（または20〜50％の水）を含有していなければならない。水は共有結合の形成を妨げ、またすべてのバインダーが繊維内共有結合架橋を形成するのに使用されるのを防止する。したがって、バインダーの幾らかは、粒子との非共有結合の形成に利用できる状態のまま残存し、本発明のプロセスによって造られる繊維物品の緻密化が容易となる。
これとは対照的に、本発明では、水素結合や配位共有結合の形成を促進する条件下において物品を製造する。したがって粒子は、外部から熱や圧力を加えなくても、繊維に結合することができる。さらに、外部から熱を加えずに、粒子を例えば200pli（約8000psi）以下にてSAPと、あるいは100pli（約4000psi）以下にてSAPと結合させて、粒子の実質的な部分が非共有結合（水素結合や配位共有結合）によって結合された形の物品を得ることができる。粒子の実質的な部分が非共有結合によって結びつけられているということは、粒子を繊維に結びつけている結合の少なくとも半分が共有結合以外の結合、例えば水素結合や配位共有結合であるということを意味している。
さらに他の例では、外部から圧力を加えなくても（しかし高温にて）、粒子を結合させることができる。
特に好ましい実施態様においては、粒子は繊維に対して、実質的上完全に非共有結合的に結びついている。
IX.ポリマーバインダーと水不溶性粒子についての結合例
以下にいくつかの実施例を挙げて、高吸収性粒子をサザンブリーチト・クラフト・パルプ（southern bleached kraft pulp）に結びつけるために、本発明のポリマーバインダーを使用することについて説明する。
実施例１
321gのNB−416サザンブリーチト・クラフト・フラフ（southern bleached kraft fluff）（Weyerhaeuser社から入手）をブレンダー様のミキシング装置中で空気同伴させ、100gのポリ（カプロラクトン）ジオール（平均分子量2000,ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社から市販）を100mlの脱イオン水中に溶解して得られたものを、バインダーとしてフラフ上に噴霧する。次いで、435gのスターチグラフトポリアクリレートのヒドロゲル微粉末（IM1000F,バージニア州ポーツマスのヘキスト−セラニーズ社から市販）を加えてミキシングする。次いでこの物品をブレンダーから取り出し、フュームフード（fume hood）中で広げて一晩乾燥する。次に、得られた物品を、小形のエアーレイ・ライン（airlay line）にてM ＆ J Machines（デンマーク，ホルセンの）からエアーレイさせ、そして140℃で１分間熱結合させて、個別化繊維に結合された40％の高吸収性粒子を含んだウェブを得る。このバインダーは低い融点をもち、したがって温度が140℃に上昇すると融解し、繊維と粒子の全体にわたって流れ込んで水素結合相互作用を促進し、これによって繊維と粒子はさらに結びつくようになる。これは、液体を添加せずに、加熱することによって固体バインダーを活性化する１つの例である。ポリプロピレングリコール／ポリエチレングリコールコポリマーのバインダーも、上記と類似の仕方で挙動する。
実施例２
321gのサザン・クラフト・フラフ（southern kraft fluff）をブレンダー様のミキシング装置中で空気同伴させ、ポリアクリル酸（平均分子量2000,ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社から市販）を100mlの脱イオン水中に溶解して得られた65％溶液154gをフラフ上に噴霧した。次いで、435gのポリアクリレートヒドロゲル（FAVOR800,ノースカロライナ州グリーンズボロのストックハウゼン社から市販）をミキシング装置中に加え、フラフおよびポリアクリル酸バインダーと共にミキシングした。物品を取り出し、これを広げて乾燥し、3/8インチの丸穴スクリーンのあるハンマーミルに供給し、小形のエアーレイラインに送り込んで、個別化繊維に結合された40％のSAPを含んだウェブを得た。
実施例３
321gのサザン・ブリーチト・クラフト・フラフをブレンダー様のミキシング装置中にて空気同伴させ、100gのポリグリシン（分子量5000〜15000,ミズーリ州セントルイスのシグマケミカル社から乾燥粉末として市販）を100mlの脱イオン水で希釈して得られる混合物をフラフ上に噴霧する。次いで、435gのスターチグラフトポリアクリレートのヒドロゲル微粉末（IM1000F,バージニア州ポーツマスのヘキスト−セラニーズ社から市販）を加えてミキシングする。この物品をブレンダーから取り出し、フュームフード中で広げて一晩乾燥する。得られた物品を、3/8インチの丸穴スクリーンのあるフィッツ・ハンマーミル（Fitzhammermill）に供給し、小形のM ＆ Jエアーレイラインに送り込んで、繊維に結合された40％のSAPを含んだウェブを得る。
実施例４
321gのサザン・ブリーチト・クラフト・フラフをブレンダー様のミキシング装置中にて空気同伴させ、ポリエチレンイミン（分子量50,000〜100,000;カリフォルニア州コスタメサのICNバイオメディカルズ社から市販）またはポリビニルピリジンの50％溶液200gをフラフ上に噴霧する。次いで、435gのスターチグラフトポリアクリレートのヒドロゲル微粉末（IM1000F,バージニア州ポーツマスのヘキスト−セラニーズ社から市販）を加えてミキシングする。この物品をブレンダーから取り出し、フュームフード中で広げて一晩乾燥する。得られた物品を、3/8インチの丸穴スクリーンのあるフィッツ・ハンマーミルに供給し、小形のM ＆ Jエアーレイラインに送り込んで、繊維に結合された40％のSAPを含んだウェブを得る。
実施例１〜４に記載のものを含んだポリマーバインダー種は、多くの理由から、水素結合用官能価をもった他の多くのポリマーより好ましい。１つの重要な理由は、それらの官能価が非常に強力で且つ効果的な水素結合をつくりだすということである。他の重要な理由としては、（ポリアルデヒドやポリイソシアネートに比べて）相対的に活性が低いということ、および（ポリアルデヒドやポリイソシアネートに比べて）毒性が低いということである。
実施例５（比較例含む）
前述したように、ポリマーの反復構造単位すべてに水素結合用官能価が繰り返し存在していると、すべての反復単位には水素結合用官能価が存在していないポリマーバインダーに比べて、粒子の繊維への優れた結合を与えるバインダーが得られることが見いだされている。本実施例では、20％カルボキシル化ポリマーと100％カルボキシル化ポリマーとの結合効率の差を示す。20％カルボキシル化のエチレン−アクリル酸コポリマーと100％カルボキシル化PPAを使用して、実施例１に記載のように結合サンプルを作製した。各サンプルに対して同じ機械的撹拌を施し（ウェブをつくるのに必要とされる機械加工をシミュレートするため）、一連の篩によりスクリーニングして未結合のSAPを除去し、吸収性能力テストを行った（結合しているSAPが少ないと、吸収能力はより低くなる）。テストの結果は、吸収されない液体（0.9％塩水）の重量を測定することによって、標準化されている結果から推定して得た。数値が小さいということは、より多くの液体が吸収されたことを示しており、このことはより高い吸収能力に対応している。
20％カルボキシル化ポリマーのサンプル（トータルミックスの15％）では19.5gのビーカーテスト結果が得られた。ポリプロピレングリコールの類似サンプルでは、約20.0gの結果が得られた。しかしながら、PPGの水素結合用官能価は、PPAのカルボキシル官能価ほど効率的ではない。ポリアクリル酸の類似サンプル（PPAの100％カルボキシル官能価）は11.3gの結果を与えた。20％カルボキシル化ポリマーと100％カルボキシル化ポリマーとの比較により、物品の吸収能力の増大から推定されるように、SAPの結合効率がかなり増大していることがわかる。
X.非ポリマーバインダーによる結合例
本発明のいくつかの有機非ポリマーバインダーを使用して高吸収性粒子をサザン・ブリーチト・クラフト・パルプに結合させる、という幾つかの実施例を以下に挙げる。バインダーの活性化の例についても幾つか説明する。
実施例６
3171gのサザン・ブリーチト・クラフト・フラフをブレンダー様のミキシング装置中にて空気同伴させ、1000gのグリセリン（96％,USP;ミシガン州ミッドランドのダウケミカル社から市販）を300mlの脱イオン水で希釈して得られた混合物をフラフ上に噴霧した。次いで、4348gのスターチグラフトポリアクリレートのヒドロゲル微粉末（IM1000F,バージニア州ポーツマスのヘキスト−セラニーズ社から市販）をミキシング装置に加えて、フラフおよびバインダーと共にミキシングした。この物品を、142゜Fにてフラッシュ・チューブ・ドライヤー（flash tube dryer）に送り、サイクロン中に吹き込み、そしてダンウェブ・エアーレイ機（Danweb airlay machine）中に供給して、40％のIM1000Fを結合状態にて含有しているウェブを形成させた。このときIM1000Fは、ウェブ中において実質的に固定された状態となっている。なぜなら、粒子は、マトリックスによって機械的に捕捉されているのではなく、繊維に結合しているからである。グリセリンは、繊維に浸透しやすく、また粒子を繊維に結合させるだけでなく繊維を軟化させやすいので好ましい物質である。しかしながら、グリセリン／繊維材料が粒子の結合に使用される前に長時間保存される場合（例えば、活性化が数週間以上遅らされる場合）、時間の経過にしたがって、粒子を結合するのに利用できるグリセリンが、繊維の表面においてより少なくなってしまう。これは、繊維に対してより高いパーセントのグリセリンを使用することによって、ある程度は解決される。さらに、モノグリセリドバインダーやジグリセリドバインダーは繊維中に簡単には浸透せず、したがって粒子を結合させるための活性化を行うまで、より長時間保存することができる。
実施例７
900gのサザン・ブリーチト・クラフト・フラフのパルプシートに、3/8インチ穴のスクリーンを取り付けたフィッツ・ハンマーミル中にシートを供給したときに含水率が17〜21％となるよう、グリシン（ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社から乾燥粉末として市販）の50％溶液を噴霧した。スターチグラフトポリアクリレートヒドロゲル微粉末（IM1000F;バージニア州ポーツマスのヘキスト−セラニーズ社から市販）をスクリュー供給装置によって同時にミルに加え、フラフと混合し、M ＆ Jエアーレイ成形機に送り込み、そしてエアーレイ操作を行ってウェブを形成させた。こうして得られたウェブは、ウェブ全体にわたって実質的に均一に繊維に結合した20％のSAPを含有し、ウェブの表面に限定されることはなかった。
実施例８
900gのサザン・ブリーチト・クラフト・フラフのパルプシートに、3/8インチ穴のスクリーンを取り付けたフィッツ・ハンマーミル中にシートを供給したときに含水率が17〜21％となるよう、ペンタエリスリトール（ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社から市販）の50％溶液を噴霧した。スターチグラフトポリアクリレートヒドロゲル微粉末（IM1000F;バージニア州ポーツマスのヘキスト−セラニーズ社から市販）をスクリュー供給装置によって同時にミルに加え、フラフと混合し、M ＆ Jエアーレイ成形機に送り込み、そしてエアーレイ操作を行ってウェブを形成させた。こうして得られたウェブは、20％のSAPを繊維に結合した状態で含有していた。
実施例９
3/8インチ穴のスクリーンを取り付けたフィッツ・ハンマーミル中に、900gのサザン・ブリーチト・クラフト・フラフのパルプシートを供給した。シートを繊維上にほぐし、M ＆ Jエアーレイラインに送り込み、エアーレイ操作を施してウェブを形成させた。ウェブが出てくるときに、ウェブのターゲットゾーンにラクトースの50％溶液を噴霧して、含水率を17〜21％に増大させた。引き続き、スターチグラフトポリアクリレートヒドロゲル微粉末（IM1000F;バージニア州ポーツマスのヘキスト−セラニーズ社から市販）の5gアリコールをターゲットゾーン上にふりかけた。こうして得られたウェブは、各ターゲットゾーンの繊維に5gのSAPが結合していた。ラクトースの塗布に対してターゲットとされなかったウェブの部分は、粒子をあまり良く結合していなった。これは、バインダーが塗布されたターゲット区域にSAPが主として結合するよう、バインダーをターゲットゾーンに塗布する１つの例である。SAPのターゲットゾーン塗布は有利な方法である。なぜなら、SAPが必要とされる物品の区域（例えば、おむつの股部分）だけにSAPを供給することは、製品のコストを低減させるからである。さらに、液体の漏れが起きた場合には恥ずかしい思いをすると考えられる部分にSAPを配置すると、液体をSAP含浸区域に吸い上げる必要性が少なくなる。この点は有利なことである。なぜなら、液体を吸い上げる必要があるということは、おむつのような吸収性物品の場合には液漏れを増大させることがあるからである。
実施例10（比較例含む）
321gのサザン・ブリーチト・クラフト・フラフをブレンダー様のミキシング装置中で空気同伴させ、100gのグリセリン（96％,USP;ミシガン州ミッドランドのダウケミカルズ社から市販）を30mlの脱イオン水で希釈して得られた混合物をフラフ上に噴霧した。次いで71gのアブセンツ（Abscents）（ニューヨーク州タリータウンのUOP社から市販の臭気吸収性ゼオライト）を加え、ミキシング装置中にて繊維およびグリセリンと15秒間、均質な混合物が得られるまでミキシングした。本物品をフュームフード中で広げて一晩乾燥し、エアーレイ操作を施してウェブを作製し、そしてアッシュ試験によって粒状物の保持状況を調べた。このようにして得られたパッドは、７％の粒状物を含有していた。初期の添加量からすると、計算上は15％となるはずである。したがって、50％の粒子保持率が観察された。これは、類似条件下におけるラテックスバインダーの場合の粒状物保持率（約３％の粒子が保持される）に匹敵する。
XI.水溶性粒子に対する結合例
本発明のバインダーを使用して水溶性粒子をサザン・ブリーチト・クラフト・パルプに結合させる、という幾つかの実施例を以下に挙げる。
実施例11
Weyerhaeuser社（ワシントン州タコマ）から市販の321gのNB−416サザン・ブリーチト・クラフト・フラフをブレンダー様のミキシング装置中で空気同伴させ、50gのグリセリン（ミシガン州ミッドランドのダウケミカルズ社から市販）をフラフ上に噴霧した。次いで288gのエチレンジアミン四酢酸（EDTA）二ナトリウム（ミシシッピー州セントルイスのマリンクロットケミカルワーク社から市販）を加え、ミキシング装置中にて混合した。ブレンダーを停止し、物品を減圧処理し、フュームフード中で広げて一晩乾燥した。こうして得られた物品を走査電子顕微鏡によって調べ、二ナトリウムEDTA粒子が繊維に結合していることが明らかになった。
実施例12
HBAパルプ（ワシントン州タコマのWeyerhaeuser社から市販の高バルク繊維）をブレンダー様のミキシング装置中で空気同伴させ、50gのグリセリン（ミシガン州ミッドランドのダウケミカル社から市販）をフラフ上に噴霧した。次いで288gの重炭酸ナトリウム（ニュージャージー州フィリップスバーグのJ.T.ベーカーケミカル社から市販）を加え、ミキシング装置中にて混合した。ブレンダーを停止し、物品を減圧処理し、フュームフード中で広げて一晩乾燥した。こうして得られた物品を走査電子顕微鏡（SEM）によって調べ、重炭酸ナトリウム粒子が繊維に結合していることが明らかになった。
実施例13
NB−416パルプシート（ワシントン州タコマのWeyerhaeuser社から市販のサザン・ブリーチト・クラフト）を、物品が10重量％のグリセリンを含有するよう、ロールコーターを使用してグリセリンで処理した。パルプシートをハンマーミル中に供給し、ポリアクリレートヒドロゲル（IM3900,バージニア州ポーツマスのヘキスト−セラニーズ社から市販）とエチレンジアミン四酢酸を、得られる物品が54％の処理繊維、42％のIM3900、および４％のEDTAを含むような割合でミルに同時に加えながら粉砕した。本混合物を、M ＆ Jマシーン（デンマーク、ホーセンズ社）からエアーレイ装置に送り込み、エアーレイ操作を施して連続ウェブを作製した。こうして得られた物品を走査電子顕微鏡によって調べ、ポリアクリレートヒドロゲル粒子とEDTA粒子が繊維に結合していることが明らかになった。
実施例14
キティホークパルプ（KittyHawk pulp）（ワシントン州タコマのWeyerhaeuser社から市販の、サザン・ブリーチト・クラフトとポリエチレン繊維との熱結合可能なブレンド品）を使用して、実施例13に記載の手順に類似の手順を実施した。ウェブを140℃で0.5分間スルーエアー・オーブン（through−air oven）に通すことによって、物品に対し熱結合を施した。こうして得られた製品を走査電子顕微鏡によって調べ、ポリアクリレートヒドロゲル粒子とEDTA粒子が繊維に結合していることが明らかになった。
実施例15
本実施例においては、本発明のバインダーによってシュウ酸を繊維に結合させた。10％のバインダーを含んだパルプシートを、実施例13に記載の手順にしたがって作製した。パルプシートを90％の相対湿度で４時間状態調節し、次いで、ワリングブレンダー中でシートを繊維化した。ブレンダーにシュウ酸の粒子を加え、ブレンド操作を続けた。物品を乾燥し、走査電子顕微鏡で調べた。この結果が図14に示されている。図14の写真によれば、羽のようなシュウ酸粒子が、中央付近においてグリセリンによってセルロース繊維に結合されていることがわかる。
実施例16
シュウ酸の代わりに硫酸アルミニウム（ミョウバン）を使用したこと以外は、実施例15に記載の手順にしたがって繊維を作製した。繊維に結合したミョウバンのSEMを図15に示す。
実施例17
粒子を繊維に結合させるのに、バインダーの混合物も使用することができる。繊維は実施例11に記載のように供給することができ、このとき50gのグリセリンの代わりにウレアとグリセリンとの混合物を使用する。ウレアをグリセリン中に溶解し、そして得られた溶液を70〜80℃に加熱することによって、ウレアとグリセリンの40/60（重量比）混合物が得られる。次いで加熱されたバインダー混合物を塗布して、実施例11に記載のように粒子を繊維に結合させる。ウレア／グリセリン混合物を使用すると、グリセリンを単独で使用した場合を凌ぐいくつかの利点が得られる。ウレアはバインダーのコストを下げ、一方グリセリンは繊維を軟化する。本混合物はさらに、製造上の利点も与える。
他の実施態様においては、ウレア単独でもバインダーとして使用することができ、さらには本発明の上記タイプ以外のバインダーも、またこれらの組み合わせ物もバインダーとして使用することができる。
XII.物品の特性
以下に記載の実施例は、SAPの保持率、パッドの安全性、湿潤性、バルク、および液体の保持率が、本発明のグリセリンバインダーによってどのように影響されるかを説明するものである。
実施例18（比較例含む）
実施例６に記載の如く、グリセリンバインダーを使用して、高吸収性粒子をセルロース繊維に結合させた。比較のため、ポリ酢酸ビニル（PVAc）バインダー（３％カルボキシル化品，すなわち、PVAモノマーの約３％だけがカルボキシル化されている）を使用して、高吸収性粒子を別のセルロース繊維サンプルに結合させた。結合操作は実施例６に記載のように行ったが、このときグリセリンの代わりにPVAcを使用した。グリセリンで処理したフラフとPVAcで処理したフラフの100gサンプル（SAPが結合している）を、マテリアル・コンテインメント・ボックス（material containment box）の上部に据え付けられている小形のサイクロンにホースによって連結されているファン中に供給した。これは、エアーレイプロセス時にフラフが受けるであろう機械的撹拌の力をシミュレートするよう行ったものである。マテリアル・コンテインメント・デバイス中に集めた後、SAPの結合した繊維を取り出し、重量を測定した。次に、SAPが結合した繊維の5gサンプルを減少するメッシュサイズの篩のカラム中に置き、結合の弱いSAPをさらに分離させるために、10分間にわたって振盪作用を施した。非結合または弱い結合のSAPは５〜60メッシュの範囲を有するスクリーンを通してより分けられ、一方、強く結合したSAPを含んだ繊維は５メッシュのスクリーン上に留まった。
次いで、篩カラムの頂部付近に留まった繊維のサンプル2.0gを、0.9％塩水の75mlサンプル中に正確に１分間静置した。吸収されなかった液体を、風袋計量済みの別のビーカー中に注ぎ、重量を測定した。吸収された液体の相対量は、繊維に結合したSAPの量を示している。より多い量のSAPを保持している繊維は、より多くの液体を吸収しやすく、また吸収されない液体の量はより少ない。これらの結果を表IIIに示す。
表III
グリセリンバインダー
グリセリンバインダーとPIVcバインダーを使用したときのSAP保持の比較
バインダー ビーカー結果
40−504（PVAc）                            22.8g
3666H（PVAc）                              22.0g
グリセリン                                  5.5g
表IIIから、グリセリンバインダーを使用すると、PVAcバインダーを使用した場合に比べて吸収能力が400％増大した物品が得られることがわかる。この改良のかなりの部分は、繊維とSAPとの間のより良い密着性（したがって、粒子が繊維から離れない）によるものと考えられる。
実施例19（比較例含む）
バインダーを使用しない繊維物品、およびグリセリンバインダーを７％と11％使用した繊維物品におけるパッドの保全性を比較した。これらのバインダーを使用して、実施例６に記載のようにSAPを繊維に結合させた。パッドの特性を測定して得られた結果を表IVに示す。
0003539957.tif 000022
グリセリンバインダーを使用すると、未処理の物品より高い引張指数を有する物品が得られた。引張強さは、緻密化（高密度化）した物品において、そして特に少なくとも11％のバインダーを使用してときにとりわけ増大した。
実施例20（比較例含む）
繊維の湿潤性とバルクに及ぼすバインダーの影響を、以下に記載の繊維を使用して試験した:NB−316（バインダーを含まない標準サザン・ブリーチト・クラフト・パルプ）；本明細書で言うGNBは、25％のグリセリン（随伴および噴霧）を含んだNBパルプ（標準サザン・ブリーチト・クラフト・パルプ）である;HBAパルプ（Weyerhaeuser社から市販の、繊維内共有結合架橋を含んだ高バルク繊維内架橋繊維）；および本明細書で言うGHBは、12.5重量％と25重量％のグリセリンバインダーで処理したHBA繊維である。得られた結果を表Ｖと表VIに示す。
FAQ時間は、特定量（4.00g）の試験すべきフラフを透明プラスチックチューブ（一端にスクリーンが取り付けてある）中にエアーレイすることによってめた。フラフとチューブを試験装置のウェル中に配置し、フラフ上に金属プランジャーを下げ、そしてパッドのバルクを算出した。次いで、パッドの下側から水を流し、スクリーンを通過させ、パッドを介して水を吸い上げさせた。液体が底部スクリーンと接触したときから、パッドの頂部に位置しているプランジャーのフットに接触することによって水が電気回路をつくりあげるまでの吸収時間（absorbency time）を測定した。吸収時間が短いということは、より優れた吸収性を示している。パッドによる液体の吸収は、パッド構造物のある程度の崩壊を伴うので、湿潤パッドのバルクを再度算出した。次いで吸収された液体の量を測定し、当該材料に対するグラム／グラム容量（gram−per−gram capacity）を算出した。
表Ｖは、FAQ時間を湿潤性の尺度として与えている。FAQ時間がより短いということは、吸収性が高く且つより速く吸い上げる物品であることを示している。表VIは、繊維の湿潤バルクと、繊維の調整バルクを示している。調整バルクは、サンプル中のパルプの実際のパーセントによってバルクを徐して得られる算出数である。
0003539957.tif 000023
0003539957.tif 000024
グリセリンで処理した繊維（GNB,GHBA）においてFAQ時間が短い（表Ｖ）ということは、湿潤性が未処理の繊維（NB−316）と同等程度に良好であることを示している。GHBA25％は、未処理のHBAパルプより相当優れた湿潤性を有している。グリセリン処理した繊維のバルク（表VI）は、繊維対繊維の比較をベースにすると、グリセリンバインダーのすべてのレベルにおいて、あまり減少も変化もしなかった。
実施例21（比較例含む）
結合繊維の液体保持率を求め、バインダーを加えていない繊維と比較した。NB−316は、Weyerhaeuser社から市販の、バインダーを使用していないパルプシートである。HBAパルプについては実施例20に記載されている。HBA/Gly SAPは、グリセリンで結合させ（12％バインダー,48％繊維）、40％のSAP粒子を含有したHBAパルプ繊維である。NB−316/Gly SAPは、グリセリンとSAP粒子が加えられたNB−316繊維である。
液体保持率を決定する方法は、サンプルの三つ組の少量部分（約0.2g）を0.0001g単位まで計量し、次いでこの少量部分をヒートシール可能な不織ティーバッグ中にヒートシールするという方法である。サンプルを過剰の0.9％塩水中に30分間浸漬し、次いでサンプルをクリップから15分間吊るして水切りした。サンプルを計量して、吸収された液体の量を求めた。サンプル1g当たり吸収された液体の量を算出し、サンプルを遠心機中で１分間延伸した。次いでサンプルを再計量し、液体保持率（％）を算出した。
得られた結果を表VIIに示す。
0003539957.tif 000025
表VIIの結果は、SAP粒子の結合している繊維が液体をよく保持するが、SAP粒子の結合していない繊維は液体の保持性がよくないことを示している。グリセリンバインダーを使用すると、SAP粒子の繊維への良好な結合が得られた。
XIII.補助バインダー
前述したように、本発明による非ポリマーバインダー、ポリマーバインダー、またはこれらの組み合わせ物のほかに、補助バインダーもしくは追加バインダーを使用することができる。しかしながら、追加バインダーは、本発明のバインダーまたはバインダー組み合わせ物が必要な官能価をもつことを阻害するような仕方で本発明のバインダーまたはバインダー組み合わせ物と反応しないように選ばれる。したがって、好ましい補助バインダーは非反応性のバインダーである。さらに、本発明のポリマーバインダーおよび非ポリマーバインダーは、所望の官能価をブロックするよう反応しない限り、互いに、あるいは他のバインダーと結合してもよい。
実施例22
321gのサザン・ブリーチト・クラフト繊維（NB−416,Weyerhaeuser社から市販）をブレンダー様のミキシング装置中で空気同伴させ、212.8gのポリ酢酸ビニルラテックス（PN−3666H,ミネソタ州ミネアポリスのHBフラー社から市販）を噴霧した。ミキシングしながら、438gの水膨潤性ポリアクリレートヒドロゲル（フェイバーサブ（Favorsab）800,ノースカロライナ州グリーンズボロのストックハウゼン社から市販）を加え、次いでこの混合物に、グリセリン（ミシガン州ミッドランドのダウケミカル社から市販）の50％溶液100gを噴霧した。ブレンダーを停止し、減圧処理してブレンダーから取り出し、フュームフード中に配置して一晩自然乾燥した。乾燥した物品を、実験室用パッドフォーマー（laboratory padformer）にて6"直径のパッドにエアーレイし、約0.077g/ccの密度にプレスし、そして140℃で30秒熱結合させた。こうして得られたパッドは40％の結合SAPを有し、またSAPを含んだ未処理のフラフと比較して、そしてさらにはSAPを含んだバインダー処理フラフ（補助バインダーなし）と比較して改良された引張強さを示した。
引張強さはポリ酢酸ビニル単独の場合が最も高く、次がポリ酢酸ビニルとグリセリンの組み合わせ物であり、次いでグリセリン単独である。バインダーをまったく使用しない場合の引張強さが最も低かった。
実施例23
熱結合用合成繊維を含有したパルプ繊維に粒子を結合させるのに、本発明のバインダーを使用することができる。本実施例においては、キティホークパルプ（Weyerhaeuser社から市販）は、NB−316サザン・ブリーチト・クラフトと22％ポリエチレン熱可塑性バインダー繊維との混合物である。キティホークパルプはパルプウェブを生成させるのに使用され、このときSAPは、実施例３に記載のように繊維に結合される。次いで、結合SAPを含んだウェブが熱結合機（thermobonder）に通されてポリエチレン繊維が軟化され、そしてウェブ繊維が互いに融合してウェブの強度が増大する。
XIV.分光学的評価
本発明にしたがって造られた繊維物品に関して分光学的測定を行った。NMRとIRによる検討結果について以下に説明する。
A.  NMR分析
実施例24
SAPを結合させるのにアスコルビン酸で処理したセルロース繊維に関して、固体サンプルの13C−NMRスペクトルを調べた。Ｌ−アスコルビン酸についてもNMRスペクトルを得た。どちらの場合についても、１秒と５秒のリカバリー・ディレイ（recovery delay）を使用して別個のスペクトルを得た。
処理された繊維のスペクトルにおけるピークは、成分に容易に帰属できた:SAPポリアクリレートカルボキシル（185ppm）と主鎖炭素（50〜30ppm）；セルロース（106,90,84,76,73,および66ppm）；およびアスコルビン酸の環炭素Ｃ−1,C−2,およびＣ−３（それぞれ175,119,および156/153ppm）；他のアスコルビン酸炭素はセルロース区域に位置しており、それらのうちの２つは69ppmと61ppmに帰属される。この三元混合物におけるアスコルビン酸炭素の化学シフトは、純粋なアスコルビン酸における化学シフト値と実質的に同一であった。このことから、処理された繊維中のアスコルビン酸がまったく構造変化を受けていないことがわかった（例えば、中性であること，酸化や開環を受けていないこと）。
２つの異なったリカバリー・ディレイ時間（recovery delay time）にて観察されたシグナル−アキュムレーション速度（signal−accumulation rate）は、純粋なアスコルビン酸におけるプロトンのスピンが、励起後において、三元混合物の場合よりはるかにゆっくりと緩和していることを示している。下記の表に示されているように、緩和が遅いと、短い場合に比べて、長いリカバリー・ディレイにてより高いシグナル強度が得られる。被覆された繊維におけるプロトンのスピン格子緩和が速いということは、本システム中のアスコルビン酸が、バルク酸（bulk acid）の場合より所定の位置にしっかり保持されている（すなわち、移動しにくい）ことを示している。アスコルビン酸は、他の２つの成分（すなわち、セルロースとSAP）の一方または両方によってしっかり保持されるようであり、他のアスコルビン酸分子によっては保持されないようである。
結合が純粋にイオン的（SAP中にアスコルビン酸イオンとアクリル酸単位を含む）であれば、処理された繊維のNMRは、アスコルビン酸を塩の形で示すはずである。NMRの標準スペクトルでは、水溶液において酸と塩の形で見いだされ、そしてＣ−３は、OH基のイオン化により大きくシフトしていることが認められた。したがって、三元混合物のNMRスペクトルは約156ppmにてピークを有しているので、本システムのアスコルビン酸はイオン化されていない。
酸性度についてみると、アスコルビン酸とポリアクリル酸はほぼ同等のpKa値を有する（それぞれ4.2と５）。これらはどちらも、弱い共役塩基をもった典型的な強い有機酸である。したがって、これらの酸の一方が他方の酸の共役塩基によって中和される（イオン化される）ことはない。むしろ、アスコルビン酸とアクリレートイオンがそれらの間で水素イオンを共有する強い傾向があるはずであり、この結果、部分イオン性のアスコルビン酸単位と部分イオン性のアクリル酸単位との間で長い水素結合が形成する。この水素イオンの共有は、IRスペクトルに反映されるはずであり、さらにアスコルビン酸の完全イオン化を引き起こさないことによってNMRデータを満足させる。
分光学的データは、アスコルビン酸単位とアクリレート単位との間の水素結合メカニズムと全く矛盾しない。
0003539957.tif 000026
B.赤外線分析
比較例
高吸収性物質とアスコルビン酸を含んだ繊維
未処理のNB−316パルプ、処理されたNB−316パルプ、アスコルビン酸、およびIM1000F高吸収性物質の赤外線透過スペクトルを調べた。次いで、処理されたパルプのスペクトルから未処理の対照標準のスペクトルを差し引いて得られるサブトラクションスペクトル（subtraction spectrum）を得た。
このサブトラクションスペクトルの検討によれば、明らかにアスコルビン酸に関係したいくつかの赤外線バンドが得られた。それらは、1755,1690（1660〜1670からややシフトしている）,868,821,及び756の波数（cm-1）にてはっきり認められた。しかしながら、アスコルビン酸のスペクトルにおいて顕著であった他のいくつかのバンドは、サブトラクションスペクトルには存在しなかった。サブトラクションスペクトルは以下のようなものを含んでいた:3525,3410,3318,1319,1119,及び1026cm-1。
アスコルビン酸におけるより高い周波数バンド（3300〜3600cm-1）は、結合したOH基を示している。1319,1119,及び1026cm-1での赤外線バンドはさらに、OH振動に関連している。したがって、サブトラクションスペクトルは、環に直接結合したOH基の損失を主として反映していることが、IRからわかった。考えられることは、OH基がナトリウムによって置き換えられたことである。サブトラクションスペクトルの他の唯一の主要バンドは1589cm-1に認められた。これはおそらく、1562cm-1からやや高い周波数にシフトした高吸収性物質のＣ＝Ｏによるものと思われる。
処理された繊維と一緒になったアスコルビン酸の赤外線スペクトルと、混合物中のアスコルビン酸の赤外線スペクトルを比較すると、環OH基の構造が実質的に崩壊していることがわかる（OH伸縮バンドの幾らかが消失している状態のアスコルビン酸塩に似ている）。
XV.活性化
本発明のバインダーは、液体の添加、加熱、あるいは運動エネルギー（例えば、機械的撹拌、圧力、または超音波により供給される）によって、繊維上にて不活性状態から活性化可能であるという利点を有する。したがって、液体バインダーは、結合すべき粒子が存在しない状態で、セルロース繊維（例えばセルロースマット等の，ルーズな形態であっても他の形態であってもよい）に施すことができる。次いでバインダーを、例えば、バインダーと繊維が周囲空気と平衡含水率に達するまで乾燥する。これとは別に、バインダーは固体として施すこともできる（例えば、粒子を繊維マット上にふりかける）。プロセスのあとのほうの段階で繊維に液体（例えば水）を加えると、バインダーの活性化が起こる。次いで粒状物を加えると、バインダーがこの粒状物を繊維に固定する。粒子を結合させるための、繊維に関するこのあとの処理は、例えば、繊維にバインダーが加えられた場所とは別の場所にて行うことができる。したがって物品のメーカーは、使おうとする粒子（例えば、高吸収性粒子や抗菌性粒子など）を、処理された繊維を組み込んだ最終物品の製造場所にて加えることができる。さらに、必要に応じて、２種以上の粒状材料（水溶性粒子および水不溶性粒子を含む）を加えることもできる。必要とされる官能価をもたない粒子は、上記の方法では結合されない。
さらに、本発明のバインダーのいくつかは機械的撹拌（運動エネルギーの付加）を行うことによって活性化できる、ということも見いだされている。例えば、グリセリンバインダーをセルロース繊維に施す。グリセリンバインダーを乾燥し、次いで高吸収性粒子および／または他の粒子の存在下で繊維を機械的に撹拌して、グリセリンバインダーを活性化させ、そして当該粒子を繊維に結合させる。機械的撹拌は、例えばデファイバライザー（defiberizer）中で行うことができ、ここではグリセリン処理されたセルロース繊維のシートまたはマットが脱繊維化される（defiberized）されると同時にSAPと密にミキシングされ、機械的撹拌によってSAPが繊維に結合される。
XVI.バインダー活性化の例
本発明のバインダー活性化により、粒子を繊維に加える前でも後でも、バインダーを繊維に加えることが可能となる。バインダーは引き続き、液体の添加、加熱、あるいは運動エネルギー（例えば撹拌により得られる）の付加によって活性化され、これによって粒子が繊維に結合される。粒子は、バインダー活性化の前でも、バインダー活性化の後でも、あるいはバインダーの活性化と同時に加えてもよい。SAP粒子および／または他の粒子をセルロース繊維に加える場合、バインダーは、引き続き繊維化されるパルプシートに加えることができる。水等の液体は繊維化の前でも後でもパルプに加えることができ、またSAPは水添加の前でも後でも、あるいは水と同時に加えることもできる。水の添加後にSAPを加える場合、SAPは加えた水が繊維から完全に蒸発する前に繊維に施さなければならない。水はさらに他の方法でも（例えば、高湿度空気、フォッグもしくはミスト、またはスチームによって）加えることができる。
活性化は、繊維のすべてに対して施しても、あるいは繊維のある部分に対してだけ（例えば、ターゲットゾーン、または粒状物の結合が必要とされるマットの部分）施してもよい。次いで、マットに粒子を加え、すでに活性化されているマットのターゲットゾーンに結合させる。いくつかの実施態様においては、バインダーは固体として施され、あとの処理工程において加熱される。これによってバインダーは活性化して軟化し、粒子を繊維に結びつける。粒子は繊維材料中に、粒子の所望の分布（例えば、不均質な分布）に対応したパターンにて加えることができる。しかしながら一般に、活性化は、バインダー溶媒を使用して、不活性状態の（乾燥した）バインダーがすでに導入されている物品のターゲット部分を湿らすことによって行われる。
さらに他の実施態様においては、バインダーが繊維に施され、次いで繊維に運動エネルギーを加えることによってバインダーが活性化される。例えば、ニートのポリプロピレングリコール（MW2000）バインダーを繊維上に噴霧し、乾燥する。次いで所望の粒子を繊維に加え、ブレンダーまたはデファイバライザー中で機械的に撹拌して、運動エネルギーによりバインダーを活性化させ、粒子を繊維に結合させる。運動エネルギーによる活性化に対しては、バインダーは、繊維に液体としても固体としても加えることができる。液体バインダーの添加の場合、液体を乾燥してから、繊維とバインダーを機械的に撹拌することによって活性化させることができる。固体バインダーの添加の場合、バインダーを固体として施し、次いで湿らせ（例えば、約７％のトータル繊維含水率になるまで）、次いで機械的に撹拌する。
バインダーの活性化は、粒子を加える前でも、粒子を加えた後でも、あるいは粒子の付加と同時でも行うことができる。バインダーが一旦活性化されると、粒子のかなりの部分が繊維に結びつけられる。このとき“かなりの部分”とは、加えられた粒子の約半分を意味する（但し、粒子が過剰に加えられていない場合）。バインダーに結合した粒子のうち少なくとも約半分（さらに典型的には実質的に全て，例えば80％以上）は繊維に結びつけられる。
バインダーが繊維に固体として施される実施態様においては、活性化工程は、バインダーが繊維に施された後に、あるいはバインダーが繊維に施される直前に、あるいはバインダーを繊維に施すと同時に、液体を繊維に施すことを含む。
キュアー工程を行う必要がある場合、活性化工程は、キュアー工程が完了した後に行うことができる。
以下に記載の実施例は、活性化プロセスのいくつかの特定の応用を説明しており、本発明がこれらによって限定されることはない。
実施例26
前述の実施例１の方法は、ウェブが140℃に加熱されるまでSAPが加えられないように変えることができる。実施例１のバインダーの代わりに固体のポリエチレングリコール／ポリプロピレングリコールコポリマーを使用する。この固体ポリマーは140℃未満で融解し、液状形態にてSAPを繊維に結びつける。SAPは、加熱された物品に対してランダムに施してもよいし、あるいは吸収能力の増大が要求される物品のターゲットゾーンに特定して施してもよい。
実施例27
サザン・クラフト・パルプシートに、ポリアクリル酸を100mlの脱イオン水で希釈して得られる65％溶液145gを噴霧するか、あるいは前記シートを前記溶液中に浸漬する。シートを一晩乾燥し、オーブン中80℃で30分加熱し、そして50％相対湿度のチャンバー中で一晩状態調節する。次いでシートに水を霧吹きして、その含水率を17〜20％に挙げ、3/8インチ穴のスクリーンを取り付けたフィッツ・ハンマーミル中に供給する。ストックハウゼン社から市販のFAVOR800ポリアクリレートヒドロゲル粒子を、スクリュー供給装置によってミルに同時に加え、フラフとともにミキシングし、M ＆ Jエアーレイ成形機に送り込み、エアーレイ操作を施して、結合SAPを全体的に含んだ（すなわち、ウェブの表面に限定されていない）ウェブを形成させる。SAPをフラフ全体にわたってミキシングすると、SAPが均質またはランダムに分布された物品が得られやすく、これによってゲルブロッキングの問題が緩和される。
実施例28
900gのキティホーク・パルプシート（Weyerhaeuser社から市販,22％の合成繊維を含有）を、ポリグリシンの10重量％溶液中に30分浸漬する。５インチ幅のシートをラブ・ベンチ（lab bench）により伸ばして一晩乾燥し、オーブン中80℃で30分加熱し、そして50％相対湿度のチャンバー中で一晩状態調節する。シートを3/8インチ穴のスクリーンを取り付けたフィッツ・ハンマーミル中に供給し、脱繊維化し、M ＆ Jエアーレイラインに送り込み、そしてエアーレイ操作を施してウェブを形成させる。ウェブが出てくるときに、ウェブの円形ターゲットゾーンにスプレーボトルから水を霧吹きして、ターゲットゾーンの含水率を17〜21％に増大させる。次いで、スターチグラフトポリアクリレートのヒドロゲル微粉末（IM1000F;バージニア州ポーツマスのヘキスト−セラニーズ社から市販）の5gアリコートをターゲットゾーン上にふりかけ、ターゲットゾーンにてSAPの結合したウェブを得る。SAPは融合層を形成せず、その代わりにウェブの表面上や表面下に粒状形態にて存在する。
実施例29
900gのサザン・ブリーチト・クラフトパルプシートを、アスコルビン酸（ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社から乾燥粉末として市販）の２重量％溶液中に30分浸漬した。５インチ幅のシートをラブ・ベンチにより伸ばして一晩乾燥し、オーブン中80℃で30分加熱し、そして50％相対湿度のチャンバー中で一晩状態調節した。次いでシートの重量分析により、約７重量％のアスコルビン酸を含んでいることが求められた。シートに水を霧吹きして含水率を17〜20％に増大させ、3/8インチ穴のスクリーンを取り付けたフィッツ・ハンマーミル中に供給した。水を霧吹きすることにより、高吸収性粒子（SAP）を加える前にバインダーを活性化させた。スターチグラフトポリアクリレートヒドロゲル微粉末（IM1000F;バージニア州ポーツマスのヘキスト−セラニーズ社から市販）を、スクリュー供給装置によってハンマーミルにSAPとして加え、フラフと共にミキシングし、M ＆ Jエアーレイ成形機（デンマーク，ホーセンズ社から市販）に送り込み、そしてエアーレイ操作を施してウェブを形成させた。こうして得られたウェブは、バインダーによって繊維に結合されたSAPを20％含有していた。
実施例30
900gのキティホーク・パルプシート（Weyerhaeuser社から市販,22％の合成繊維を含有）を、ウレア（ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル社から市販）の10重量％溶液中に30分浸漬した。５インチ幅のシートをラブ・ベンチにより伸ばして一晩乾燥し、オーブン中80℃で30分加熱し、そして50％相対湿度のチャンバー中で一晩状態調節した。次いでシートの重量分析により、約30重量％のウレアを含んでいることが求められた。このシートを3/8インチ穴のスクリーンを取り付けたフィッツ・ハンマーミル中に供給し、脱繊維化し、M ＆ Jエアーレイラインに送り込み、そしてエアーレイ操作を施してウェブを形成させた。ウェブが出てくるときに、ウェブのターゲットゾーンにスプレーボトルから脱イオン水を円形パターンに霧吹きすることによって、乾燥したウェブ中のバインダーを活性化させて、ウェブまたはターゲットゾーンの含水率を17〜21％に増大させた。ポリアクリレートヒドロゲル（ノースカロライナ州グリーンズボロのストツクハウゼン社から市販のFAVOR800）の5gアリコートを活性化された各ターゲットゾーン上にふりかけた。こうして得られたウェブは、各ターゲットゾーンに5gのSAPを繊維に結合させた状態で含有していた。スプレーヘッドを選択することによって、あるいは異なったパターンを霧吹きする異なった制御装置を使用することによって、上記とは別の噴霧パターンが得られた。
XVII.熱可塑性バインダー
繊維を互いに結合させやすくするために、補助バインダーをその融点より高い温度にて使用することもできる。補助バインダーは、繊維に施され、結合工程時に温度を補助バインダーの軟化点より高い温度に上昇させることによって軟化される熱可塑性固体材料である。補助バインダーは、これによって一時的に軟化され、より流動性が高められ〔便宜上、補助バインダーメルティング（auxiliary binder melting）と呼ばれることがある〕、そして温度が下がるにつれて引き続き再固化する。これによって繊維を互いに、そして粒子を繊維に、熱可塑的に結合する。補助バインダーはさらに、粒子を繊維に水素結合する水素結合官能価を含んでもよい。熱可塑性であって、さらに水素結合用基を含んでいる補助バインダーの例としては、エチレンビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、アクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、およびポリアミド等がある。このような補助バインダーの使用についての詳細な情報が、米国特許第5,057,166号に記載されている。
補助バインダーまたは第二バインダーは、繊維を互いに結合しやすくするために、また繊維と粒子との間にさらなる結合を与えるために、第一バインダーを加える前でも後でも繊維に加えることができる。適切な第二バインダーは、熱可塑性バインダーまたは熱硬化性バインダーである。熱可塑性ポリマーの場合、該ポリマーは永久に熱可塑性であるような材料であってもよい。これとは別に、このようなポリマーは、外部触媒があってもなくても、ある程度もしくは十分に架橋可能であって熱硬化性タイプのポリマーになるような材料であってもよい。いくつかの特定の例として、適切な熱可塑性バインダーは以下に記載の材料から造ることができる：エチレンビニルアルコール、ポリビニルアセテート、アクリル系誘導体、ポリビニルアセテートアクリレート、アクリレート類、ポリ塩化ビニリデン、エチレンビニルアセテート、塩化エチレンビニル、ポリ塩化ビニル、スチレン、スチレンアクリレート、スチレン／ブタジエン、スチレン／アクリロニトリル、ブタジエン／アクリロニトリル、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン、エチレンアクリル酸、ポリエチレン、ウレタン、ポリカーボネート、オキサイド（oxide）、ポリプロピレン、ポリエステル、およびポリイミド。
さらに、熱硬化性バインダーの特定の例としては、以下に記載の材料から造られるものがある：エポキシ化合物、フェノール系誘導体、ビスマレイミド、ポリイミド、メラミン／ホルムアルデヒド、ポリエステル、ウレタン、ウレア、およびウレア／ホルムアルデヒド。
これらの材料の２種以上を使用して繊維を処理することができる。例えば、熱硬化性材料による第１の被覆を行ってから熱可塑性材料の第２被覆を施すことができる。次いで、一般には高吸収性粒子または他の粒子を外側のバインダー材料に結合させる。引き続き繊維を使用して物品を製造するときに、熱硬化性材料をそのキュアー温度にまで上昇させることなく、熱可塑性材料をその軟化温度もしくは粘着温度にまで加熱することができる。熱硬化性材料が硬化性能を保持したまま残存していることから、引き続き繊維を加熱することにより、さらなる処理工程時に熱硬化性材料をキュアーすることができる。これとは別に、繊維を熱硬化性材料のキュアー温度に加熱することによって（このとき熱可塑性材料もその粘着温度に加熱される）、熱可塑性材料を加熱するのと同時に熱硬化性材料をキュアーすることができる。
特定のタイプのバインダーを使用することにより、処理された繊維の耐火性が、したがってこれらの繊維から造られた物品の耐火性が高められる。例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化エチレンビニル、およびフェノール系誘導体等は難燃剤である。
界面活性剤も、必要に応じて液体バインダーとして含めることができる。他の材料を液体バインダーと混合して、処理された繊維に所望の特性を付与することもできる。例えば顔料などの粒状材料も、繊維に施すためのバインダーとして含めることができる。
実施例31
前述したように、本発明のバインダーに加えて補助バインダーを使用することができる。3210gのサザン・ブリーチト・クラフト・バインダー（NB−416,Weyerhaeuser社から市販）をブレンダー様のミキシング装置中で空気同伴させ、2128gのポリ酢酸ビニルラテックス（PN−3666H,ミネソタ州ミネアポリスのH.B.フラー社から市販）を噴霧する。ミキシングしながら、4073gの水膨潤性ポリアクリレートヒドロゲル（IM1000−60,バージニア州ポーツマスのヘキスト−セラニーズ社から市販）を加え、こうして得られた混合物にポリプロピレングリコール（コネチカット州ダンバリーのユニオンカーバイド社から市販）の50％溶液1160gを噴霧する。ブレンダーを停止せず、混合物をフラッシュチューブ・ドライヤー中に送り込む。次いで乾燥した物品をダンウェブ・エアーレイ機（Danweb airlay machine）により16インチ幅のウェブとしてエアーレイし、約0.15g/ccの密度にプレスし、そして140℃で30秒間熱結合させる。このようにして得られるウェブは、40％の結合SAPと改良された引張強さ（SAPを含んだ未処理のフラフと比較して）を有する。
これとは別に、4073gのポリアクレリートヒドロゲルの代わりに、189gのEDTAを使用することができる。
XVIII.バインダーの適用
本発明のバインダーは、いかなる適切な仕方でも繊維に加えることができる。このような方法の１つは、コンベヤーベルトで噴霧器を通り過ぎて送られる繊維のウェブ上にバインダーを噴霧するという方法である。これとは別に、ルーズな繊維を噴霧器を通り過ぎる形で降下させてもよいし、あるいはルーズな繊維を噴霧器を通り過ぎる形でコンベヤーベルトにより移動させてもよい。ルーズな繊維はさらに、バインダーとともにスラリー状にしてもよいし、あるいはバインダー中に浸漬してもよい。ウェブ上にバインダーをロール塗りするのも好ましい（特にバインダーが粘稠である場合）。固体バインダーの場合、繊維とバインダーのブレンドを行うか、あるいはバインダーを繊維に単に振りかけるか、あるいは繊維と混合し、次いで固定化工程（例えば、加熱や液体の添加）を施す。繊維はさらに、バインダーを噴霧してもよいし、バインダー中に浸漬してもよい。またバインダー粒子を繊維に施してもよい。これらの繊維は、液体バインダーの場合には湿潤状態の間に、あるいは液体もしくは固体の活性化の後に、粒子と結合させることができる。
繊維はさらに、活性化用流体（例えば活性化用液体）によるこの後の活性化のために乾燥し、活性化の時点で粒子と結合させることもできる。バインダーを繊維にいつ施して、その後でいつ粒子の存在下にてバインダーを活性化させるのが望ましいかという点は、粒子を離れた場所でいつ加えるかによる。例えば、バインダーは、バインダーが繊維に施される第１の場所とは離れた第２の場所にて、不活性状態から活性化させることができる。第２の場所は、例えば、メーカーが繊維と粒子を結びつけて物品（例えば吸収性物品）にする場所である。粒子は、ハンマーミルに組み込まれた従来の容量供給装置から、あるいは紙製造ラインのインジェクターから加えることができる。
繊維をバインダーで均一に被覆し、次いで粒子を加える１つの方法が、英国特許第5,064,689号に記載されている。しかしながら、本発明は、繊維、バインダー、および粒子を結びつける上で、特定のメカニズムに限定されない。
XIX.高バルク繊維の製造
繊維内架橋を有する高バルク繊維の製造は、当業界によく知られている。このような繊維を製造するプロセスについては、EP440472A1号;EP427317A2号;EP427316A2号；およびEP429112A2号；ならびに1990年10月31日付け提出の米国特許出願第07/607,268号とこれに対応したヨーロッパ公開公報；に説明されている。これらの高バルク繊維を本発明において使用することができる（本明細書に開示のバインダーによって粒子が繊維に結合される）。高バルク繊維を製造する方法はよく知られているので、このようなプロセスの要点だけを以下に記載する。
A.全体のシステム
本発明の装置110（図３）は、セルロース繊維又は他の繊維のマット114を繊維処理ゾーン116を通して移送するための搬送装置112;繊維処理ゾーン116にて、処理用物質（例えば架橋用物質）をその供給源119からマット114に施すためのアプリケーター118;マット114を構成している個々のセルロース繊維を完全に分離して、実質的にニット（nit）やノット（knot）を含まない実質的に非破壊の（unbroken）セルロース繊維で構成された繊維アウトプット（fiber output）を形成させるためのファイバライザー120;および繊維アウトプットから残留水分をフラッシュ蒸発させるための、そして架橋用物質をキュアーし、これによって乾燥・キュアーされたセルロース繊維を形成させるためのドライヤー122;を含む。
セルロース繊維のマット114は、使用するまではロール124の形態で貯蔵される伸長シート形態物であるのが好ましい。通常、マット114を構成しているセルロース繊維が必ずしも完全に乾燥している必要はない。セルロースは親水性物質であるので、一般にはあるレベルの残留水分を有する（乾燥後でも）。残留水分のレベルは通常10重量％以下であり、このレベルは“湿潤（wetness）”として検出不可能である。図３はさらに、本発明を使用して、セルロース繊維のマット114の２つ以上の供給装置（例えばマルチプルロール124）を同時に作動できることを示している。
繊維処理ゾーン116において、噴霧器または他のアプリケーター118によって化学物質（例えば架橋剤）がマットに塗布される。一般には、化学物質はマットの両側に均一に塗布される。湿潤されたマットが、化学物質をマット全体に均一に分布しやすくする一対のローラー128間を通る。他のアプリケーターも使用できることは言うまでもない。
架橋用物質は、当業界に知られている種々の架橋用溶質（crosslinking solute）の液体溶液（liquid solution）である。必要であれば、架橋用物質は、架橋用物質の分子とセルロース分子との間の結合反応を促進するための触媒を含んでもよい。しかしながら、殆どの架橋用物質ではないにしても多くの架橋用物質は触媒を必要としない。
好ましいタイプの架橋用物質は、メチロール化ウレア、メチロール化環状ウレア、メチロール化低級アルキル置換環状ウレア、およびメチロール化ジヒドロキシ環状ウレア等のウレア誘導体、ならびにこれらの混合物からなる群から選ばれる。特に好ましい架橋用物質はジメチロールジヒドロキシエチレンウレア（DMDHEU）である。架橋用物質はさらに、クエン酸等のポリカルボン酸であってもよい。架橋用物質は当業界においてよく知られており、前記のチャン（Chung）による特許；ラッシュ（Lash）らによる米国特許第4,935,022号；ヘロン（Herron）らによる米国特許第4,889,595号；ショー（Shaw）らによる米国特許第3,819,470号；ステイジャー（Steijer）らによる米国特許第3,658,613号；およびグラエフ（Graef）らによる米国特許第4,853,086号などに記載されている。
適切な触媒としては、ウレアベースの架橋用物質を使用するときに有用となる酸性塩（acidic salt）がある。このような塩としては、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、これらの混合物、または他の類似化合物などがある。リン含有酸のアルカリ金属塩も使用することができる。
図３において、マット114に施される架橋用物質は、その供給装置119（例えば、タンクもしくは類似容器）から得られる。
架橋したセルロース繊維は、それぞれが多くのセルロース分子で構成された個別の繊維であり、このときセルロース分子上のヒドロキシル基の少なくとも一部が、“架橋用物質”または“架橋剤”と称する外部から加えた化学試剤との架橋反応を介して、同じ繊維中の隣接したセルロース分子上のヒドロキシル基と共有結合している。適切な架橋剤は一般には、前記の隣接ヒドロキシル基間に共有結合による“ブリッジ”をつくりだす二官能タイプの架橋剤である。
B.搬送用装置
図３を参照すると、セルロース繊維の各マット114が、搬送用装置112（繊維処理ゾーンを通してマットを搬送する）によって搬送される。図３はさらに、それぞれのマット114のための第１の対のローラー126と第２の対のローラー128を含んだある一つのタイプの搬送用装置のさらなる部分を示している。第１と第２のローラー対126と128は、対応するマットを実質的に一定且つ制御された速度で送り込むのに特に有効である。
C.繊維処理ゾーン
各マット114が第１と第２のローラー対126と128によって送られて繊維処理ゾーン116に通され、ここでマット114に架橋用液体物質が含浸される。架橋用物質は、このような目的に対して有用な当業界に公知の種々の方法（例えば、噴霧、ロール塗り、浸漬、またはこれらに類似の方法）を使用してマットの一面または両面に施すのが好ましい。噴霧とローラーアプリケーターの組み合わせも使用することができる。
架橋用物質は一般に、セルロース繊維１トン当たり約2kg〜約200kg（好ましくはセルロース繊維１トン当たり約20kg〜約100kg）の量にて使用される。
D.ファイバライザー（fiberizer）
繊維処理ゾーンに続く次のサブシステムは、架橋用物質を含浸させた１つ以上のマット130を、繊維アウトプットを含んだ個別の実質的に非破壊のセルロース繊維に細分するよう作動するファイバライザー120である。
図３を参照すると、繊維を摩砕装置132の出口162から導管262へと送り込むのに、従来設計物の第１のコンベヤーファン260を使用することができる。
ファイバライザー120の任意の構成成分は、当業界に公知の第１のサイクロン264またはこれに類似の装置であり、摩砕装置132の出口162から進んできた繊維を濃縮するために、従来法にしたがって使用される。第１のサイクロン264は、導管262を介して繊維を受け入れる。
第１のサイクロン264の頂部266にて過剰の空気を取り戻すことができ、必要に応じて導管268を介して、第１のコンベヤーファン260（使用する場合）より上流の場所に再循環させることができる。このような追加の空気は、第１のコンベヤーファン260を介しての繊維の移送を容易にするのに有益である。
ディスク・リファイナー（disk refiner）268はファイバライザー120の他の任意構成成分であり、必要に応じて繊維のさらなる分離（ノットの除去）を行うのに使用することができる。ディスク・リファイナー268は当業界によく知られているタイプのものであり、ディスク・リファイナー入口270とディスク・リファイナー出口272を含む。代表的なディスク・リファイナー268は、ペンシルバニア州マンシーのスプロウト−バウエル社製造のタイプDM36である。ディスク・リファイナー268を使用する場合、導管274を介してその入口270を第１のサイクロン264の出口276に連結する。
ディスク・リファイナー268の下流の導管180を介して繊維の移送をおし進めるために、必要に応じて第２のコンベヤーファン278を使用することができる。第１のサイクロン264の頂部266から過剰の空気を取り戻すことができ、そして導管281を介して第２のコンベヤーファン278のすぐ上流にあるティー（tee）282に送ることができる。
ファイバライザー120の他の任意成分はフラフ生成器（fluff generator）290であり、これは、任意の第２コンベヤーファン278から導管284を介して繊維を受け入れる。フラフ生成器については、下記および同時係属中の米国特許出願第07/607,157号に詳細に説明されている。
E.ドライヤー
図３を参照すると、本発明の装置110の好ましい実施態様は、２つの連続した機能（すなわち、繊維から残留水分を除去し、架橋剤をキュアーする）を果たすのに使用されるドライヤー122を含んでいる。ドライヤー122は、例えばフラフ生成器の出口304から繊維を受け入れるための、そしてまた“フラッシュ乾燥（flash drying）”法によって繊維から残留成分を除去するための乾燥ゾーン373と、架橋剤をキュアーするための第２の乾燥ゾーン360を含むのが好ましい。図３において、キュアーはゾーン360にてスタートし、ゾーン362まで続く。
図１の実施態様は、ゾーン373が、導管372によってフラフ生成器の出口に、そして加熱空気（一般には、天然ガス376とフレッシュ空気378の供給物を燃焼させることによって生成される）の供給源374に連結されていることを示している。加熱空気の温度は、乾燥ゾーン373の温度が約200〜315℃の範囲内に保持されるよう調節される。繊維アウトプットが乾燥ゾーン373中に進んでいくとき、繊維アウトプットを構成している湿潤繊維が、このゾーンにおいて実質的上瞬間的に高温にさらされる。このように高温に急激に暴露されると、繊維に“フラッシュ乾燥”効果が及ぼされ、これによって繊維の急速且つ充分な乾燥と分離が行われる。乾燥ゾーン373を通過する時間は１秒以下であるのが好ましい。
図３の実施態様は、第１のゾーン360が、胴体部366、入口368、および第１の塔出口370で構成された第１の塔364を含んでいることを示している。乾燥ゾーン373は、導管372を介してフラフ生成器290の出口に連結されている。
図３において、第１の塔364は、導管380を介してダウンチューブ（down tube）382に連結されており、このダウンチューブは、導管384を介して第３のコンベヤーファン386（第２の塔390の入口388に配置）に連結されている。第３のコンベヤーファン386は、繊維を第２の塔390に移送する。繊維が第２の塔390を通してロフティングされると、繊維は約140〜180℃の範囲のキュアー温度にさらされ、この温度は、乾燥繊維のスコーチを引き起こすことなく架橋剤のキュアーを果たすのに充分な温度である。架橋反応が完了するまで、このロフティング（lofting）により繊維が分離された状態に保持される。キュアー温度は、繊維を処理するのに使用される架橋用物質の種類によって異なり、キュアー工程時に繊維にスコーチを生じないようなレベルに設定される。単一工程のドライヤーも使用できることに留意しなければならない。
塔390のドライヤー出口を出た乾燥およびキュアーされた繊維は、極めて低いレベルのニットを有し、ノットは実質的に存在しない。さらに、これらの繊維はスコーチ等による着色はなく、マット14を構成する繊維のメジアン長と実質的に不変のメジアン繊維長を有する。
図３はさらに、導管402を介して塔390の出口に連結された従来設計の第２のサイクロン400を示している。この第２のサイクロンは、繊維を捕集しやすいよう、ここを通過する繊維を濃縮するよう作用する。このようにして得られる濃縮繊維（concentrated fiber）は、当業界によく知られている多くの捕集用装置408〔例えば、繊維バッギング装置（fiber bagging device）〕のいずれを使用しても捕集することができる。
実施例32
本実施例においては、不織繊維マットに架橋剤を含浸し、繊維化し、乾燥し、そして図３に概略的に示した装置を使用してキュアーした。
サザン・パイン・クラフトの木材パルプ繊維（Weyerhaeuser社から市販のタイプNB316）の５イン幅マット（680g/m2）の基本重量を有する）を装置に供給した。約５％の濃度のジメチロールジヒドロキシエチレンウレアを使用してマットを含浸し、噴霧ノズルと含浸ローラーの組み合わせを使用して各マットの両側全体に塗布した。架橋剤の使用レベルは約4.5％w/wであった。
処理された繊維マットを、８メートル／分の速度で摩砕装置32に供給した。本実施例にて使用した特定の摩砕装置には、６つのマット入口と16列のハンマーを有するローターを取り付けた。ローターの直径は30インチであり、電気モーターによって1200rpmの角速度にて回転させた。他のrpm速度についても試験し、極めて高いrpm速度も含めて満足な結果が得られることが判明した。
摩砕装置から繊維のランダムサンプルを取り出し、ニットに関して観察した。これらのサンプルの重量は2.6gであり、平均で３つ未満のニットを有するかどうかを観察した。殆どのサンプルにはニットが認められなかった。洗浄のため、摩砕装置を16時間ごとに１回水でフラッシングした。
摩砕装置の下流にてディスク・リファイナーを使用した。この特定のディスク・リファイナーは、前述のようなDM36リファイナーであった。本実施例では、ディスク・リファイナーの下流にて、図７〜９に示すようなフラフ生成器も使用した。本実施例では、ドライヤーインプットにおける温度は200〜315℃であった。第２の塔の出口における温度は140〜180℃であった。ドライヤーのアウトプットでの架橋繊維は、約5000ポンド/hrの割合で得られた。本発明のバインダーと粒子は、キュアーの前、キュアーの後、あるいはキュアーと同時に加えてもよい。“バインダーの存在下でのキュアー”とは、キュアーの前またはキュアーと同時にバインダーが加えられるということを意味している。バインダーの存在下でのキュアーは通常問題とはならない。なぜなら、バインダーは繊維内架橋反応にいつも関与するわけではなく、またバインダーはキュアー工程によって影響を受けないからである。しかしながら、ある特定の状況においては、バインダーは、共有結合による繊維内架橋を形成することもある。ポリカルボン酸（例えばクエン酸）、ポリオール（例えばジプロピレングリコール）、およびポリアミン（例えばエチレンジアミン）は架橋剤として機能することができ、キュアー工程時に共有結合架橋の形成に費やされる。したがって、架橋剤がバインダー材料でもあるという限定されたケースにおいては、キュアー工程時にバインダーが架橋剤として消費されるのを防ぐよう、工程を工夫しなければならない。
繊維内エステル共有結合の形成には、無水物中間体の形成が必要となる。無水物中間体の形成は、水の存在によって抑制されることがある。本発明者らは、繊維中に約20重量％の水（さらに好ましくは少なくとも30％の水）が存在するとキュアーが充分に遅くなり、したがって適切なバインダー官能基が、粒子を繊維に結合するのに利用できる状態で繊維中に残存する。
したがって、架橋用物質でもあるバインダーの存在下で架橋物質をキュアーする場合、繊維は、キュアーが始まるときに少なくとも約20重量％の繊維を含んでいなければならない。架橋用物質ではないバインダーの存在下で架橋用物質をキュアーする場合。共有結合の形成を防ぐための工程は通常不必要である。架橋用物質がバインダーの存在下でキュアーされない場合、すなわちキュアーの後にバインダーが施される場合、共有結合の形成を抑えるための工程は実施する必要がない。
XX.複合吸収性物品
本発明によれば、バインダーと結合粒状物を含んだ繊維から吸収性構造物または吸収性物品を製造することができる。これらの物品は、複合構造物（例えば、複数の材料から造られている）であってもよい。例えば、物品は、複数種の繊維のコアーを有していても、あるいは繊維層を有していてもよく、このとき被覆用材料はあってもなくてもよい。これらの物品は、相当量の水および他の液体（例えば、尿や他の体液）を吸収することができる。このような物品としては、使い捨ておむつ、生理用ナプキン、失禁用パッド、およびタオル等がある（これらに限定されない）。
図４と５は、本発明の繊維から形成することのできる吸収性パッド構造物を示している（他の繊維とブレンドしてもしなくてもよい）。図４と５は、熱型押されたスクリーンパターン412を有する吸収性パッド410を示している。パターンをもたないパッドも使用することができる。例えば、シートからカットされた正方形の繊維片を対応するプレカット裏地シート上に配置することによって、カバーシート414と裏地シート416を有するパッドを形成することができる。対応するプレカットのカバーシートが、裏地シート上の繊維418の上を覆う形で配置される。次いで、この集成体を、連続マージン420に沿って結合させる。
図６と７を参照すると、バンデージの形態の吸収性構造物が示されている。血液や他の体液を吸収するために創傷に貼付するバンデージ430が示されている。吸収性パッド440が、裏地ストリップ436のパッド固定用表面にしっかり固定される。繊維441がパッド440中に収容され、そして本発明にしたがって粒子が繊維441に結びつけられる。パッド440をストリップ436の表面434に固定するのに、いかなり適切な据え付け手段または固定手段も使用することができる。しかしながら、パッド440が所定の位置に固定されるよう、表面434を接着剤で被覆するのが好ましい。代表的な接着剤はエチレンビニルアセテートである。裏地ストリップ436の全表面438を従来の接着剤で被覆することも望ましい。表面438は、創傷を取り囲んだ皮膚の部分に固定される表面である。バンデージを貼付するまで接着剤被膜とパッド440を保護するのに、従来の“ピール・バック（peel−back）”タブを使用することができる。このタイプの裏地ストリップは当業界によく知られている。
裏地ストリップ436は、皮膚への貼付に適したいかなる公知のフレキシブル材料であってもよい。ストリップ416は、創傷からの流体がバンデージによって収容されるよう、液体の通過を許さない材料であるのが好ましい。しかしながら、ストリップ436は開口を設けてもよいし、あるいは治癒の進行を促進するために、空気が創傷に達することができるよう通気可能であってもよい。適切な裏地ストリップ436の特定の例はポリエチレンフィルムである。
前述の他の構造物と同じように、このようなバンデージの繊維441中に抗菌剤と他の粒子との種々の組み合わせ物を使用することができる。しかしながらこの場合も、粒子が水素結合用官能価または配位共有結合用官能価を有し、これらの粒子が結合する繊維が水素結合用官能価を有し、そしてこのときバインダーが、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール／ポリエチレングリコールコポリマー、ポリカルボン酸（例えばポリアクリル酸）、ポリ（ラクトン）ジオール〔例えばポリ（カプロラクトン）ジオール〕、ポリアミド、ポリアミン、ポリスルホン酸、ポリスルホネート、ポリカルボキシレート、およびこれらの組み合わせ物からなる群から選ばれるとき、粒子は所定の位置にしっかり結びつけられる。ポリマーバインダーは、水素結合または配位共有結合を形成する官能価を有する。非ポリマーバインダーとしては、グリセリン、モノグリセリド、ジグリセリド、アスコルビン酸、ウレア、グリシン、ペンタエリスリトール、モノサッカライド、ジサッカライド、クエン酸、酒石酸、タウリン、ジプロピレングリコール、およびウレア誘導体（例えばDMDHEU）等の有機バインダーがある。適切なサッカライドとしては、グルコース、スクロース、ラクトース、リボース、フルクトース、マンノース、アラビノース、およびエリトロース等がある。２種の異なった粒子（例えば粒状形態の異種抗菌剤）を同じ繊維に結びつけることができる。これとは別に、異種の抗菌剤粒子または他の粒子のそれぞれを、異なった繊維に別個に結びつけることもできる。さらに、繊維のブレンド物を、吸収性構造物（例えばパッド366）中に組み込むこともできる。例えば、これらのブレンド物は、結合した抗菌剤（１種以上の抗菌剤）粒子と結合した高吸収性粒子を含んだ繊維;1種以上の抗菌剤粒子を含み、高吸収性粒子を含まない繊維と、結合した高吸収性粒子を含んだ繊維（抗菌剤粒子を含んだ場合と含まない場合）とのブレンド繊維；およびこのような繊維と、高吸収性粒子または抗菌剤粒子を含まない未処理繊維および／またはバインダー被覆繊維との組み合わせ物；を含んでもよい。さらに、他の粒子（例えば、抗凝結薬や止血薬）を繊維に結合させることもできる。
バンデージ430の吸収性パッドはさらに、カバーシートから繊維441（例えば、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、およびこれらのブレンド物）への液体の通過を可能にする適切な材料から造られたカバーシートを含んでもよい。特に好ましいカバーシート材料は、18g/m2の基本重量を有するスコットペーパー社から市販の170％レーヨン/30％ポリエステルのブレンド物である。
図８と９は、高吸収性粒状材料を含む本発明の繊維で構成されたコアー552を有する従来の使い捨ておむつ550を示している。これらの粒状材料は、ターゲットゾーン（例えば、556で示されているおむつの前部分または股部分）に限定して存在させてもよいし、あるいはターゲットゾーンにおいてより高密度状態（heavier concentration）にしてもよい。これは、本発明の繊維をこのようなゾーンにおいてエアーレイすることによって達成することができる。コアーはさらに、バインダーを融解させることによって、あるいはターゲットゾーンを水で湿らすことによって活性化させることができる。高吸収性粒子は、この湿潤ゾーンに振りかけてもよいし、あるいは塗布してもよい。ゾーンが乾燥するにつれて、粒子が所定の位置に結合する。
XXI.緻密化
上記のような物品ならびに本発明の繊維のウェブはさらに、外部から圧力を加えることによって緻密化することができる。ウェブは、それぞれ60pliと90pli（ポンド／リニアインチ，カレンダープレスの場合と同じ）にセットされた一組のカレンダーロールに通して、シートに密度増大をもたらすことによって緻密化することができる。これとは別に、緻密化は、圧縮ロールまたは圧縮プレスによって行うこともできる。緻密化をバインダーと共に活性状態にて行うと、本発明のバインダーで処理されたSAP含有物品の緻密化は容易になる、ということを発明者らは見いだした。これらのバインダーで処理された物品は、ある与えられた密度に緻密化するのに、未処理の繊維より少ない熱および圧力で済む。緻密化は、約0.05〜0.7g/cc（さらに好ましくは0.1〜0.3g/cc）の密度を有する物品が得られるよう行うのが好ましい。
本発明のいくつかのバインダーを使用した緻密化の例を以下に説明する。
実施例33
本発明の物品は、実験室用パッドフォーマーにて直径６インチで550g/m2のシートに形成することができる。次いでパッドを、それぞれ60pliと90pliにセットされた一組のカレンダーロールに通して、シートを0.3g/ccと0.5g/ccの密度にする。
実施例34（比較例含む）
50gのポリプロピレングリコールを50gの脱イオン水で希釈する。こうして得られた溶液を、ブレンダー様のミキシング装置にて空気同伴させた321gの繊維内架橋セルロースフラフ（ワシントン州タコマのWeyerhaeuser社から市販のHBAパルプ）上に噴霧する。HBA繊維がまだ湿気を含んだ状態である間に、本混合物に438gのIM1000F（バージニア州ポーツマスのヘキスト−セラニーズ社から市販）を施す。こうして得られた混合物を、ブレンダーから減圧にして取り出し、カウンター上に広げて一晩乾燥する。実験室用パッドフォーマーにて、直径６インチ、550g/m2のハンドシートを作製する。次いでパッドを、それぞれ2000psiと3000psi（カレンダーロールにおいては60pliと90pli）でプレスして、シートに0.3g/ccと0.5g/ccの密度を与える。45％のIM1000Fをブレンドした未処理HBAパルプのパッドは、類似の密度を得るためには、100℃までの加熱および8,000〜11,000psiの圧力を必要とする。
実施例35（比較例含む）
40％のIM1000Fを含んだHBAパルプ、および12％のグリセリンと40％のIM1000Fを含んだHBAパルプを、パッドフォーマーにて６インチパッドに形成し、次いで約6500psiで15秒プレスした。グリセリンバインダーを含まないHBAパルプの密度は0.4g/ccに達し、グリセリン結合粒子を含んだHBAパルプの密度は0.57g/ccに達した。本実施例は、同じ圧縮力では、本発明の方法で処理した繊維のほうが未処理の繊維より大きな密度を達成する、ということを示している。
XXII.水の付加
本発明のいくつかの実施態様においては、架橋用物質を繊維に加え、そしてキュアーを行って、高バルク繊維を与える繊維内共有結合を形成させる。架橋用物質とバインダーが同じものであるならば（例えばポリカルボン酸）、あるいは両者が異なってはいるが、繊維内架橋することができ、そしてキュアーを行う前にバインダーが加えられるならば、架橋用物質／バインダーの実質的に全てが共有結合を与える架橋反応に使用され、したがって、このあとで水素結合および配位共有結合によって粒子を繊維に結びつけるのに利用できるものはなくなる。この特定の例（架橋用物質とバインダーがどちらも架橋反応することができ、キュアー工程の前に加えられる）においては、キュアーの前に繊維に水を加えてキュアー工程の開始を遅らせ、そしてバインダーの官能価の一部が架橋反応において消費されないようにすることができる。繊維中に少なくとも20重量％の水が存在すると繊維内共有結合の形成が遅くなり、これによって繊維上の残留ポリカルボン酸は粒子を繊維に結びつけることができるようになる。以下に記載の実施例はこのプロセスについて説明している。
実施例36（比較例含む）
100gのパルプシートに44.5％の繊維内架橋用物質を噴霧し、パルプシートを離層し、次いで離層したパルプシートを少しずつパッドフォーマー中に供給し、このとき同時に、離層したパルプシートに高吸収性粒子を加えた。今度はパッドフォーマーを介して架橋用物質を振りかけ、次いで架橋用物質をオーブン中150℃で20分キュアーした。
第１の実験では、架橋用物質は変性エチレンウレアとクエン酸であり、このとき粒状材料はIM1000Fであった。100gのパルプシートに63.4gのエチレンウレア、16.76gのクエン酸、および70gのIM1000Fを加え、最終的な架橋剤含量は、エチレンウレア35.2重量％及びクエン酸9.3重量％となった。この実験では水は加えなかった。
第２の実験では、30.83gとポリアルデヒド（グリオキサール）、5.03gのグリコール、0.2gのミョウバン、0.2gのクエン酸、及び15gの蒸留水を使用して、100gのパルプシートに架橋を施した。キュアーは、70gのIM1000F  SAPをパッドに加えた後に行った。
パッドへの粒子の結合は、これら実験のどちらの場合も不十分であった。
50gの蒸留水をキュアー前に加えたこと以外は、上記実験のそれぞれを繰り返した。したがって、第１の実験では50gの水が存在し、第２の実験では65gの水が存在した。繊維への粒子の結びつきは大幅に改良された。
これらの実験から得られた繊維を電子顕微鏡により検討した結果、50gの水の付加がない場合には粒子の結合が起こらないことがわかった。しかしながら、50gの蒸留水が存在する場合、電子顕微鏡のデータは、粒子の繊維への実際の結合が存在することを示していた。
XXIII.粒状物の結合
図10は、SAP粒子602が本発明のバインダーによって結合されている状態の、隔離された拡大セルロース繊維600を示している。この図面は、個別の粒状形態を保持していて、繊維に結合しているSAPの例を示している。本発明にしたがって幾らかの粒子対粒子の融合が起こることがあるが、個別の粒状形態を維持していることから、完全に融合したフィルム（粒子が粒状物としての独立性を失う）の形成は防止される。このような融合フィルムが形成されるとゲルブロッキングが起こり、繊維中への効率的な液体吸収が阻害される。
図面の繊維600は細長く描かれており、約10:1〜5:1（好ましくは約10:1）のアスペクトル比（長さ対幅の比）を有する。
図11は、パッド606の深さ60全体にわたって実質的に均一に分布された粒子602を示している。粒子はさらに、パッドの全表面に結合している形で示されている。粒子は、本発明にしたがってパッド全体にわたっていかなる所望のパターンでも分布させることができ、必ずしも全表面に結合する必要はなく、必ずしもマットの体積全体にわたって分布する必要はなく、あるいはまた必ずしも均一に分布する必要はない。
図10と11（およびあとで説明する図12〜15）からわかるように、粒子はバインダーによって封入されていない。本発明の粒子と繊維は、バインダーで封入されない。さらに、バインダーは繊維を凝集させることはなく、また多くの実施態様において繊維を互いに結合することはない。個別の粒子は、繊維と粒子の周りの熱可塑性収容体の中に包み込まれるのではなく、繊維の表面上にてそれぞれの独立性を保持している。
XXIV.電子顕微鏡写真
アスコルビン酸バインダーによってセルロース繊維に結合した高吸収性粒子（SAP）の電子顕微鏡写真が図12に示されている。SAPは顕微鏡写真の左端に位置しており、顕微鏡写真の中央部を占めている繊維に結合している。粒子が繊維に結合していることがわかり、繊維はいくらかの剪断損傷を受けている（この結果、繊維の破損が起こっている）。繊維が剪断損傷を受けているにもかかわらず、粒子が繊維に結合したままであるという点が重要なことである。なぜなら、このことは、アスコルビン酸によって形成された粒子−繊維結合が極めて強く且つ弾性があり、機械的破壊に耐えることを示しているからである。
図13A,13B,13C,および13Dは、ラクトースバインダーによって繊維に結合された個別の粒子を示している電子顕微鏡写真である。例えば図13Cは、SAPがラクトースバインダーによって繊維に結合されたとき、SAPがその個別の粒状形態を保持していることを示している。粒子は、粒状物の独自性をもたない融合マスを形成していない。
実施例37
グリセリンバインダーによってセルロース繊維に結合されたシュウ酸粒子の電子顕微鏡写真を図14に示す。結合したシュウ酸は、写真の中央付近に位置しており、バインダーによる繊維と粒子の機械的封入もなく繊維に結合していることがわかる。
図15は、グリセリンバインダーでセルロース繊維に結合した硫酸アルミニウム（ミョウバン）粒子を示しているSEMである。ミョウバン粒子は写真の中央部に認められ、粒子は、繊維に結合しているときに個別の粒状形態を保持している。粒子は、粒状物の独自性をもたない融合マスを形成していない。粒子はさらに、繊維と接触する粒子を機械的に包み込む物質によって封入されていない。
XXV.繊維混合物
本発明の繊維（例えば繊維600）は、他のタイプの繊維（例えば、米国特許第5,057,166号に開示のもの）と混合することができる。該特許のラテックス被覆繊維を本発明の繊維と混合して、両タイプの繊維の特徴を有する吸収性物品を得ることができる。
XXVI.バインダーのその他の特性
米国特許第3,903,889号は、シロップ、蜜、および他の多糖類（例えばデキストリン）を使用して、吸収性粒子をパルプ繊維に付着させるための方法を開示している。これらの付着剤（adhesive agent）の必須要件は、永久的に柔軟性を保持し、剛性化して脆いフィルムとならないということである。これとは対照的に、本発明のバインダーは、剛性の結晶質材料に固化した後でもバインダーとして機能することができる。固体に剛性化しない本発明のバインダー（例えば、グリセリンやPPG）でも極めて吸湿性であり、15％以下の（さらには12％以下の）トータル含水率にて繊維上に存在することがある。この点は、米国特許第3,903,889号に開示の蜜やコーンシロップ等の付着剤（吸湿性ではない）とは対照的である。多糖類（例えば、コーンシロップ、蜜、およびデキストリンなど）は、バインダーとしては本発明のいくつかの実施態様から除外される。なぜなら、多糖類は乾燥しても粘着性を保持したままだからである。粘着性のあるバインダーでは、バインダー被覆した繊維を処理するのが困難となる。多糖類ポリマーも、本発明のバインダーの非ポリマー実施態様から除外される。さらに、単糖類や二糖類等の非ポリマー糖類は、多糖類（例えば、コーンシロップや蜜）のもつ高い粘度および粘着・付着特性を欠いている。本発明の非ポリマー糖類は固体であってもよく、これによってポリマーに付きものの粘度や取り扱い上の問題が避けられる。
本特許出願において使用されている水溶性粒子は、25℃において300mlの水中に少なくとも10gの両にて完全に溶解する。バインダーに対して溶解しにくい粒子は、25℃において300mlのバインダー中に約5g以下の量にて完全に溶解する。
本発明のいくつかのバインダーはさらに水溶性である。水溶性のバインダーは、25℃において300mlの水中に少なくとも10gの量にて完全に溶解する。
多くの好ましい実施態様を挙げて本発明の原理を説明してきたが、当技術者にとっては、このような原理から逸脱することなく本発明をアレンジメントおよび細部において修正・改良できることは言うまでもない。
【図１】
0003539957.tif 000027
【図２】
0003539957.tif 000028
【図３】
0003539957.tif 000029
【図４】
0003539957.tif 000030
【図５】
0003539957.tif 000031
【図６】
0003539957.tif 000032
【図７】
0003539957.tif 000033
【図８】
0003539957.tif 000034
【図９】
0003539957.tif 000035
【図１０】
0003539957.tif 000036
【図１１】
0003539957.tif 000037
【図１２】
0003539957.tif 000038
【図１３Ａ】
0003539957.tif 000039
【図１３Ｂ】
0003539957.tif 000040
【図１３Ｃ】
0003539957.tif 000041
【図１３Ｄ】
0003539957.tif 000042
【図１４】
0003539957.tif 000043
【図１５】
0003539957.tif 000044
【図１６】
0003539957.tif 000045