(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、その塩または誘導体から選択されるモノマーと、下式
【化１】
0005883851.tif 000011
［式中、Ｒ1はＣ2〜Ｃ3アルケニルを表わし、
Ｒ2はＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ2〜Ｃ5アルケニル、Ｃ6〜Ｃ8アリール、Ｃ2〜Ｃ5カルボニルを表わし、
Ｒ3はＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ6〜Ｃ8アリールを表わし、
Ｒ4およびＲ5は独立してＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ6〜Ｃ8アリールを表わし、
ｍは１〜２の整数を表わし、
ｎは２〜３の整数を表わし、
ｌは０〜１の整数を表わし、
ｍ＋ｎ＋ｌ＝４であり、
ｘは１よりも大きな整数を表わし、
ｙは０または０よりも大きな整数を表わす。］
のうちの１つから選択されるシラン化合物を含む内部架橋剤とを重合することによって調製される、粒子状高吸水性ポリマーであって、
前記粒子状高吸水性ポリマーが１５０μｍ〜８５０μｍの粒径を有し、５０重量％の粒子が３００μｍ〜６００μｍの粒径を有し、
遠心分離保持容量増加試験において、式：
ＣＲＣＩ ＝ ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）−ＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）
（式中、ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）およびＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）はそれぞれ５時間または０．５時間の試験時間で２３℃（室温）の試験温度で測定される遠心分離保持容量を表す。）
に基づいて計算される遠心分離保持容量増加（ＣＲＣＩ）が２ｇ／ｇ以上である、粒子状高吸水性ポリマー。
【請求項２】
前記シラン化合物は、ビニルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、および、少なくとも２つのビニル基を含むポリシロキサンから選択される、請求項１に記載の粒子状高吸水性ポリマー。
【請求項３】
第２の内部架橋剤をさらに含む、請求項１または２に記載の粒子状高吸水性ポリマー。
【請求項４】
遠心分離保持容量増加試験において、式：
ＣＲＣＩ ＝ ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）−ＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）
（式中、ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）およびＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）はそれぞれ５時間または０．５時間の試験時間で２３℃（室温）の試験温度で測定される遠心分離保持容量を表す。）
に基づいて計算される遠心分離保持容量増加（ＣＲＣＩ）が２ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇである、請求項１〜３のいずれかに記載の粒子状高吸水性ポリマー。
【請求項５】
モノマーが少なくとも５０ｍｏｌ％の中和を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の粒子状高吸水性ポリマー。
【請求項６】
遠心分離保持容量増加速度試験において、式：
ＣＲＣＩＲ ＝ ［ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）−ＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）］／４．５
（式中、ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）およびＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）はそれぞれ５時間または０．５時間の試験時間で２３℃（室温）の試験温度で測定される遠心分離保持容量を表す。）
に基づいて計算される遠心分離保持容量増加速度（ＣＲＣＩＲ）が０．４ｇ／ｇ／時から１０ｇ／ｇ／時である、請求項１〜５のいずれかに記載の粒子状高吸水性ポリマー。
【請求項７】
遠心分離保持容量増加試験において、体温で測定された遠心分離保持容量（ＣＲＣ（ｂｔ））と、室温で測定された遠心分離保持容量（ＣＲＣ（ｒｔ））とを有し、ＣＲＣ（ｂｔ）およびＣＲＣ（ｒｔ）は同じ試験時間を有し、ＣＲＣ（ｂｔ）はＣＲＣ（ｒｔ）よりも２ｇ／ｇ〜２０ｇ／ｇ高い、請求項１〜６のいずれかに記載の粒子状高吸水性ポリマー。
【請求項８】
エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、その塩または誘導体から選択されたモノマーと、下式
【化２】
0005883851.tif 000012
［式中、Ｒ1はＣ2〜Ｃ3アルケニルを表わし、
Ｒ2はＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ2〜Ｃ5アルケニル、Ｃ6〜Ｃ8アリール、Ｃ2〜Ｃ5カルボニルを表わし、
Ｒ3はＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ6〜Ｃ8アリールを表わし、
Ｒ4およびＲ5は独立してＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ6〜Ｃ8アリールを表わし、
ｍは１〜２の整数を表わし、
ｎは２〜３の整数を表わし、
ｌは０〜１の整数を表わし、
ｍ＋ｎ＋ｌ＝４であり、
ｘは１よりも大きな整数を表わし、
ｙは０または０よりも大きな整数を表わす。］
のうちの１つから選択されるシラン化合物を含む内部架橋剤とを重合することによって調製される、高吸水性ポリマーであって、
前記高吸水性ポリマーが１５０μｍ〜８５０μｍの粒径を有し、５０重量％の粒子が３００μｍ〜６００μｍの粒径を有し、
遠心分離保持容量増加試験において、２３℃で測定される第１の遠心分離保持容量と５０℃で測定される第２の遠心分離保持容量との差に基づく遠心分離保持容量増加が２ｇ／ｇ以上である、高吸水性ポリマー。
【請求項９】
ａ）高吸水性ポリマーに基づいて、エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、その塩または誘導体から選択される少なくとも１つのモノマーと、
ｂ）ａ）のモノマーに基づいて０．００１重量％〜５重量％の第１の内部架橋化剤および第２の内部架橋化剤であって、第１の内部架橋化剤は、下式
【化３】
0005883851.tif 000013
［式中、Ｒ1はＣ2〜Ｃ3アルケニルを表わし、
Ｒ2はＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ2〜Ｃ5アルケニル、Ｃ6〜Ｃ8アリール、Ｃ2〜Ｃ5カルボニルを表わし、
Ｒ3はＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ6〜Ｃ8アリールを表わし、
Ｒ4およびＲ5は独立してＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ6〜Ｃ8アリールを表わし、
ｍは１〜２の整数を表わし、
ｎは２〜３の整数を表わし、
ｌは０〜１の整数を表わし、
ｍ＋ｎ＋ｌ＝４であり、
ｘは１よりも大きな整数を表わし、
ｙは０または０よりも大きな整数を表わす。］
のうちの１つから選択されるシラン化合物を含む、第１の内部架橋化剤および第２の内部架橋化剤と、
ｃ）高吸水性ポリマーは２５％を上回る中和度を有する、塩形成カチオンとを含む、
高吸水性ポリマーを含む粒子状高吸水性ポリマー組成物であって、
要素ａ）、ｂ）およびｃ）は架橋されたヒドロゲルに重合され、これが、次いで、高吸水性ポリマー粒子に調製され、高吸水性ポリマー組成物はさらに表面架橋剤を含み、
前記高吸水性ポリマーが１５０μｍ〜８５０μｍの粒径を有し、５０重量％の粒子が３００μｍ〜６００μｍの粒径を有し、
前記高吸水性ポリマーは、遠心分離保持容量増加試験において、式：
ＣＲＣＩ ＝ ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）−ＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）
（式中、ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）およびＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）はそれぞれ５時間および０．５時間の試験時間で２３℃（室温）の試験温度で測定される遠心分離保持容量を表す。）
に基づいて計算される遠心分離保持容量増加（ＣＲＣＩ）が２ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇである、粒子状高吸水性ポリマー組成物。
【請求項１０】
ゲルベッド透過率試験において、ここに記載されるように、１０×１０-8ｃｍ2〜３００×１０-8ｃｍ2のゲルベッド透過率を有する、請求項８に記載の高吸水性ポリマー。
【請求項１１】
０．９ｐｓｉでの負荷下吸収性（ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ））試験において、ここに記載されるように、１２ｇ／ｇ〜３０ｇ／ｇの負荷下吸収性（０．９ｐｓｉ）を有する、請求項８または１０に記載の高吸水性ポリマー。
【請求項１２】
ａ）高吸水性ポリマーに基づいて、エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、その塩または誘導体から選択された少なくとも１つのモノマーと、下式
【化４】
0005883851.tif 000014
［式中、Ｒ1はＣ2〜Ｃ3アルケニルを表わし、
Ｒ2はＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ2〜Ｃ5アルケニル、Ｃ6〜Ｃ8アリール、Ｃ2〜Ｃ5カルボニルを表わし、
Ｒ3はＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ6〜Ｃ8アリールを表わし、
Ｒ4およびＲ5は独立してＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ6〜Ｃ8アリールを表わし、
ｍは１〜２の整数を表わし、
ｎは２〜３の整数を表わし、
ｌは０〜１の整数を表わし、
ｍ＋ｎ＋ｌ＝４であり、
ｘは１よりも大きな整数を表わし、
ｙは０または０よりも大きな整数を表わす。］
のうちの１つから選択されるシラン化合物を含む０．００１重量％〜５重量％の内部架橋化剤とを重合するプロセスによって高吸水性ポリマーを調製するステップと、
ｂ）ａ）の成分をヒドロゲルに重合するステップと、
ｃ）高吸水性ポリマーから粒子状高吸水性ポリマーを調製するステップと、
ｄ）粒子状高吸水性ポリマーに基づいて表面架橋剤を含む表面添加剤で高吸水性ポリマー粒子を処理するステップとを含む、
粒子状高吸水性ポリマーを作製する方法であって、
前記粒子状高吸水性ポリマーが１５０μｍ〜８５０μｍの粒径を有し、５０重量％の粒子が３００μｍ〜６００μｍの粒径を有し、
前記粒子状高吸水性ポリマーは、遠心分離保持容量増加試験において、式：
ＣＲＣＩ ＝ ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）−ＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）
（式中、ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）およびＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）はそれぞれ５時間および０．５時間の試験時間で２３℃（室温）の試験温度で測定される遠心分離保持容量を表す。）
に基づいて計算される遠心分離保持容量増加（ＣＲＣＩ）が２ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇである、方法。
【請求項１３】
（ａ）液体透過性トップシートと、
（ｂ）液体不浸透性バックシートと、
（ｃ）１０〜１００重量％の請求項１〜８、１０および１１のいずれかに記載の粒子状高吸水性ポリマーと、０〜９０重量％の親水性繊維材料とを含む、（ａ）と（ｂ）との間に位置決めされた芯部と、
（ｄ）任意には、前記芯部（ｃ）の真上および真下に位置決めされた組織層と、
（ｅ）任意には、（ａ）と（ｃ）との間に位置決めされた捕捉層とを含む、
吸収性物品であって、
粒子状高吸水性ポリマーは、エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸無水物、その塩または誘導体から選択されたモノマーと、下式
【化６】
0005883851.tif 000015
［式中、Ｒ1はＣ2〜Ｃ3アルケニルを表わし、
Ｒ2はＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ2〜Ｃ5アルケニル、Ｃ6〜Ｃ8アリール、Ｃ2〜Ｃ5カルボニルを表わし、
Ｒ3はＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ6〜Ｃ8アリールを表わし、
Ｒ4およびＲ5は独立してＨ、Ｃ1〜Ｃ4アルキル、Ｃ6〜Ｃ8アリールを表わし、
ｍは１〜２の整数を表わし、
ｎは２〜３の整数を表わし、
ｌは０〜１の整数を表わし、
ｍ＋ｎ＋ｌ＝４であり、
ｘは１よりも大きな整数を表わし、
ｙは０または０よりも大きな整数を表わす。］
のうちの１つから選択されるシラン化合物を含む内部架橋剤とを重合することによって調製され、
前記粒子状高吸水性ポリマーが１５０μｍ〜８５０μｍの粒径を有し、５０重量％の粒子が３００μｍ〜６００μｍの粒径を有し、
前記粒子状高吸水性ポリマーは、遠心分離保持容量増加試験において、式：
ＣＲＣＩ ＝ ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）−ＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）
（式中、ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）およびＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）はそれぞれ５時間および０．５時間の試験時間で２３℃（室温）の試験温度で測定される遠心分離保持容量を表す。）
に基づいて計算される遠心分離保持容量増加（ＣＲＣＩ）が２ｇ／ｇ以上である、吸収性物品。
【請求項１４】
粒子状高吸水性ポリマーは、遠心分離保持容量増加試験において、式：
ＣＲＣＩ ＝ ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）−ＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）
（式中、ＣＲＣ（ｒｔ，５時間）およびＣＲＣ（ｒｔ，０．５時間）はそれぞれ５時間および０．５時間の試験時間で２３℃（室温）の試験温度で測定される遠心分離保持容量を表す。）
に基づいて計算される遠心分離保持容量増加（ＣＲＣＩ）が２ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇである、請求項１３に記載の吸収性物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高吸水性ポリマーおよび粒子状高吸水性ポリマーに向けられる。
【背景技術】
【０００２】
高吸水性ポリマーは、架橋され部分的に中和されたポリマーであって、架橋されたポリアクリル酸または架橋されたスターチアクリル酸グラフトポリマーを含み、ヒドロゲルの膨潤および形成により、大量の水性液体および体液、たとえば尿または血液などを吸収することができ、高吸水性ポリマーの一般的規定に従って一定圧力下で水性液体を保持することができる。高吸水性ポリマーは、一般に粒子状高吸水性ポリマーと称される粒子に形成されてもよく、粒子状高吸水性ポリマーは、表面架橋、表面処理、および粒子状高吸水性ポリマーを形成するための他の処理で後処理されてもよい。頭字語のＳＡＰは、高吸水性ポリマーおよびその粒子の代わりに用いられてもよい。高吸水性ポリマーおよび粒子状高吸水性ポリマーの主な用途は、乳児のおむつ、失禁用製品または生理用ナプキンなどの衛生用品におけるものである。高吸水性ポリマーならびにそれらの使用および製造に関する包括的調査が、Ｆ．Ｌ．ＢｕｃｈｈｏｌｚおよびＡ．Ｔ．Ｇｒａｈａｍ（編集）による「現代の高吸水性ポリマー技術（Modern Superabsorbent Polymer Technology）」（Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＲ、ニューヨーク（１９９８年））に記載されている。
【０００３】
高吸水性ポリマーは、Ν，Ν’−メチレンビスアクリルアミド、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコール・ジ（メタ）アクリレートまたはトリアリルアミンを含み得るジ−またはポリ−官能性モノマーなどの内部架橋剤の比較的少量の存在下で、不飽和カルボン酸またはその誘導体、たとえば、アクリル酸、アクリル酸のアルカリ金属塩（たとえばナトリウム塩および／もしくはカリウム塩）またはアンモニウム塩、アルキルアクリレートなどを最初に重合することによって調製され得る。ジ−またはポリ−官能性モノマー材料は、共有結合内部架橋化剤として機能してポリマー鎖を軽く架橋することにより、これらを不水溶性であるが水膨潤性を有するものにし得る。これらの軽く架橋された高吸水性ポリマーは、ポリマー骨格に接続された多様なカルボキシル基を含有する。これらのカルボキシル基は、架橋されたポリマーネットワークによって体液を吸収させるための透過推進力を発生させる。
【０００４】
共有結合内部架橋化剤に加えて、イオンの内部架橋化剤を用いて高吸水性ポリマーも調製した。イオンの内部架橋化剤は、一般に、米国特許第６，７１６，９２９号および第７，２８５，６１４号に開示されるように、Ａｌ３＋およびＣａ２＋などの多価金属カチオンを含む配位化合物である。これらの特許に開示された高吸水性ポリマーは、イオン架橋があるために緩やかな吸収速度を有する。この文脈においては、緩やかな速度は、渦試験（Vortex Test）によって測定されてもよく、緩やかな速度の粒子状高吸水性ポリマーは、概して、１８０秒以上の渦時間を有する。
【０００５】
高吸水性ポリマーおよび粒子状高吸水性ポリマーは、使い捨ておむつなどの吸収性物品中の吸収性物質として有用であり、十分に高い収着容量および十分に高いゲル強度を有する必要がある。収着容量は、吸収性物品の使用中に生じる大量の水性体液を吸収性ポリマーが吸収できるほど十分に高くなければならない。ゲル強度は、膨脹したポリマー粒子が応力を受けると変形するという傾向に関係しており、このゲル強度は、粒子が変形することなく、吸収性部材または物品内の毛状隙間空間を許容できない程度にまで満たす（いわゆるゲルブロッキング）ようなものでなければならず、これにより、吸収性部材または物品が流体を取込んだりまたは分散させたりする速度を抑制する。ゲルブロッキングが起こると、吸収性物品における比較的乾燥した区域または領域に流体が分散するのが実質的に妨げられ、こうして、吸収性物品中の粒子状高吸水性ポリマーが完全に飽和する前、または流体が「ブロックしている」粒子を通り過ぎて吸収性物品の残りの部分に拡散し得るかもしくは逃れ得る前に、吸収性物品から漏れが起こる可能性がある。
【０００６】
これらの粒子状高吸水性ポリマーの別の特性として、いわゆるゲルベッド透過性（gel bed permeability）がある。粒子状高吸水性ポリマーのゲル透過性は、液体が、如何に速やかに、膨脹した粒子状高吸水性ポリマーの固まり内を通過するかを示す基準である。一般に、膨脹した粒子状高吸水性ポリマーを含む区域または層のゲル透過性は、ポリマーゲルの架橋密度を増すことによって高めることができ、これにより、ゲル強度を高めることができる。比較的高いゲル透過性を有する粒子状高吸水性ポリマーは、内部架橋のレベルを高めることによって作製することができる。これにより、膨脹したゲルの強度が高められるが、上述のとおり、典型的には、ゲルの吸収容量が不所望に低下してしまう。
【０００７】
過去１０年間に、多大な投資を行って、このような粒子状高吸水性ポリマーの性能を向上させることにより、たとえば、体積毎の吸収容量を高めて、粒子状高吸水性ポリマー全体にわたる流体の分散を向上させ、粒子状高吸水性ポリマーのいわゆるゲルブロッキングを抑制してきた。焦点となる一分野では、吸収容量を著しく損なうことなく最適なゲル透過性が達成されるように粒子状高吸水性ポリマーの表面が修飾されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
おむつを含む吸収性物品における現在の傾向は、セルロース繊維またはフラフの含有量が少ないかまたはこれを全く含まず、かつ粒子状高吸水性ポリマーの含有量が多いさらに薄型の芯部構造に向けられている。おむつの芯部がより薄くなると、従来フラフパルプによって与えられてきた特性を粒子状高吸水性ポリマーが備えなければならなくなる。高吸水性ポリマー間の繊維含有率を減らすとゲルブロッキングの起こる危険が高まるので、ゲルブロッキングを被らないように、あまり多くの繊維を含まないかまたは繊維を全く含まないより薄い芯部を設ける必要がある。
【０００９】
したがって、粒子状高吸水性ポリマーの吸収容量およびゲル強度を同時に改善させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
概要
この発明は多くの実施例を含み、そのうちのいくつかがこの明細書中に含まれる。この発明の一実施例は、モノマーと、共有結合内部架橋化剤を含む架橋剤組成物とを含む粒子状高吸水性ポリマーであって、遠心分離保持容量増加試験において、この明細書中に記載されるように、２ｇ／ｇ以上、２ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇ、２ｇ／ｇ〜４０ｇ／ｇ、３ｇ／ｇ〜３０ｇ／ｇ、または３ｇ／ｇ〜１５ｇ／ｇの遠心分離保持容量増加（ＣＲＣＩ：Centrifuge Retention Capacity Increase）を有する粒子状高吸水性ポリマーである。
【００１１】
この発明の別の実施例は、シリコン原子に直接接続された少なくとも１つのビニル基またはアリル基と、少なくとも１つのＳｉ−Ｏ結合とを含むシラン化合物を含む内部架橋剤組成物を含む高吸水性ポリマーを含む。シラン化合物は、下式
【００１２】
【化１】
0005883851.tif 000002
【００１３】
［式中、Ｒ１はＣ２〜Ｃ３アルケニルを表わし、
Ｒ２はＨ、Ｃ１〜Ｃ４アルキル、Ｃ２〜Ｃ５アルケニル、Ｃ６〜Ｃ８アリール、Ｃ２〜Ｃ５カルボニルを表わし、
Ｒ３はＨ、Ｃ１〜Ｃ４アルキル、Ｃ６〜Ｃ８アリールを表わし、
Ｒ４およびＲ５は独立してＨ、Ｃ１〜Ｃ４アルキル、Ｃ６〜Ｃ８アリールを表わし、
ｍは１〜３、好ましくは１〜２の整数を表わし、
ｎは１〜３、好ましくは２〜３の整数を表わし、
ｌは０〜２、好ましくは０〜１の整数を表わし、
ｍ＋ｎ＋ｌ＝４であり、
ｘは１よりも大きな整数を表わし、
ｙは０または０よりも大きな整数を表わす。］
のうちの１つから選択され得る。
【００１４】
一局面においては、シラン化合物は、ビニルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、および少なくとも２つのビニル基を含むポリシロキサンから選択され得る。
【００１５】
さらなる局面においては、この発明の高吸水性ポリマーはさらに、第２の内部架橋剤を含み得る。第２の内部架橋剤は、ポリエチレングリコールモノアリルエーテルアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、およびポリエチレングリコールジアクリレートの群から選択され得る。
【００１６】
この発明の別の実施例は、少なくとも１つのモノマーと、シリコン原子に直接接続された少なくとも１つのビニル基またはアリル基および少なくとも１つのＳｉ−Ｏ結合を含むシラン化合物を含む内部架橋組成物と、塩形成カチオンと、表面架橋化剤とを含む高吸水性ポリマーを含む粒子状高吸水性ポリマーであって、モノマーは、高吸水性ポリマーに基づいて、エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸および、その水素化物、その塩または誘導体から選択される粒子状高吸水性ポリマーである。別の局面においては、内部架橋組成物は、モノマーに基づいて重量で０．００１ｗｔ％〜５ｗｔ％である。
【００１７】
この発明の別の実施例は、高吸水性ポリマーを調製するステップと、高吸水性ポリマーの成分をヒドロゲルに重合するステップと、粒子状高吸水性ポリマーを調整するステップと、粒子状高吸水性ポリマーを表面処理して粒子状高吸水性ポリマーを作製するステップとを含む粒子状高吸水性ポリマーを作製する方法である。この発明の実施例、特徴および利点の他の多くの局面が、以下の詳細な説明、添付の図面および添付の特許請求の範囲から明らかになるだろう。簡潔かつ簡明にするために、この明細に記載される値の範囲はいずれもその範囲内のすべての値を企図したものであり、対象となる特定範囲内の実数値を終点とする任意の下位範囲を引用する請求項をサポートするものと解釈されるべきである。
【００１８】
この発明のこれらおよび他の局面、利点および顕著な特徴は、以下の詳細な説明、添付の図面および添付の特許請求の範囲から明らかになるだろう。
【００１９】
本発明の上述および他の特徴、局面および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲および添付の図面に関連付けるとよりよく理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】時間の経過に伴った吸収容量の増加を示すグラフである。
【図２】この発明から得られる粒子状のＳＡＰ試作品についてのＣＲＣ対膨張時間を示すグラフである。
【図３】この発明から得られる粒子状のＳＡＰ組成物についてのＣＲＣ対膨張時間を示すグラフである。
【図４】先行技術の粒子状のＳＡＰ組成物についてのＣＲＣ対膨張時間を示すグラフである。
【図５】自由膨潤ゲルベッド透過率試験に採用された試験装置の側面図である。
【図６】図５に示される自由膨潤ゲルベッド透過率試験の装置に採用されたシリンダ／カップアセンブリの側断面図である。
【図７】図５に示される自由膨潤ゲルベッド透過率試験の装置に採用されたプランジャの上面図である。
【図８】負荷下吸収性試験に採用された試験装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
定義
この開示において用いられる場合、「含む（comprises）」、「含む（comprising）」および語基となる「含む（comprise）」からの他の派生語は、記載される任意の特徴、要素、整数、ステップまたは構成要素の存在を特定するオープンエンドの用語となるよう意図されたものであり、１つ以上の他の特徴、要素、整数、ステップ、構成要素またはその群の存在または追加を除外するよう意図されたものではない。
【００２２】
この明細書中で用いられる「吸収性物品」という語は、身体の滲出物を吸収しかつ収容する装置を指し、より具体的には、身体から排出されるさまざまな滲出物を吸収しかつ収容するために着用者の身体に接してまたは近接して配置される装置を指す。吸収性物品は、おむつ、トレーニングパンツ、成人向け失禁用下着、婦人用衛生用品、胸当て、介護用マット、よだれかけ、傷手当用品などを含み得る。吸収性物品はさらに、床清掃用品、食品産業製品などを含み得る。この明細書中で用いられる場合、「体液」または「身体滲出物」という語は、尿、血液、帯下、母乳、汗および糞便を含むが、これらに限定されない。
【００２３】
この明細書中で用いられる「遠心分離保持容量（ＣＲＣ：Centrifuge Retention Capacity）」という語は、制御条件下で飽和し遠心分離にさらされた後に液体を保持する粒子状高吸水性ポリマーの能力を指し、サンプルの１ｇ重量あたりに保持される液体のｇ（ｇ／ｇ）として記載される。ＣＲＣ試験は、ＣＲＣ（試験温度、試験時間）として注記する、試験時間のうち割当てられた期間中の割当てられた試験温度で行われてもよい。この明細書中で用いられる場合、「試験温度」という語は、粒子状高吸収性ポリマーのサンプルを湿らせる試験液の温度を指す。「試験時間」という語は、粒子状高吸水性ポリマーのサンプルを試験液に湿らせる期間を指す。たとえば、ＣＲＣ（ｒｔ、０．５時間）は、試験温度が室温（ｒｔ、２３℃）であり、試験時間が０．５時間であるＣＲＣを指す。
【００２４】
「遠心分離保持容量増加（ＣＲＣＩ：Centrifuge Retention Capacity Increase）」または「ＣＲＣ増加」または「容量増加」という語は、ＣＲＣにおける少なくとも２ｇ／ｇの増加として規定され、第２のＣＲＣと第１のＣＲＣとの差として計算される。この明細書中で用いられる場合、「第１のＣＲＣ」または「最初のＣＲＣ」という語は概してＣＲＣ（ｒｔ、０．５時間）を指すが、但し、別のＣＲＣ値が用いられてもよい。「第２のＣＲＣ」は室温またはそれ以上の温度、好ましくは２３℃〜５０℃で、少なくとも１時間、好ましくは２時間〜２４時間、試験され得る。ＣＲＣ増加は、以下に記載されるＣＲＣ増加試験方法に従って測定される。
【００２５】
この明細書中で用いられる「遠心分離保持容量増加速度」または「ＣＲＣＩＲ」という語は、１時間当たりのＣＲＣ増加（ｇ／ｇ／時）を指し、以下に記載される遠心分離保持容量増加速度試験方法に従って測定される。
【００２６】
この明細書中で用いられる「架橋された（crosslinked）」、「架橋（crosslink）」、「架橋剤（crosslinker）」または「架橋する・架橋化（crosslinking）」という語は、通常水溶性であるポリマーを実質的に不水溶性であるが膨潤可能に実質上変化させるための如何なる手段をも指す。このような架橋手段は、たとえば、物理的な絡み合い、結晶領域、共有結合、イオン性複合体およびイオン性会合、水素結合などの親水性会合、疎水性会合、またはファンデルワールス力を含み得る。
【００２７】
この明細書中で用いられる「内部架橋剤」という語は、ポリマーを形成するためにモノマー溶液中で架橋剤を使用することを指す。
【００２８】
「ダルシー（Ｄａｒｃｙ）」という語は透過率のＣＧＳ単位である。１ダルシーは、固体の２側面間の圧力差が１気圧である場合、この固体を通って、１センチポアズの粘性を有する１ｃｍ３の流体が１秒間に厚さ１ｃｍかつ断面１ｃｍ２の区域を流れることとなる、固体の透過率である。透過率が面積と同じ単位を有することが分かる。透過率のＳＩ単位がないため、ｍ２が用いられる。１ダルシーは、０．９８６９２×１０−１２ｍ２または０．９８６９２×１０−８ｃｍ２と等しい。
【００２９】
この明細書中で用いられる「おむつ」という語は、一般に着用者の腰および脚を囲むように乳幼児および尿失禁者が下部胴体に巻く吸収性物品を指し、尿および糞排出物を受けて収容するのに特に適している。この明細書中で用いられる場合、「おむつ」という語は「パンツ」も含む。
【００３０】
この明細書中で用いられる「使い捨て」という語は、単回使用の後に洗濯されるかまたは他の場合には吸収性物品として再生もしくは再利用されるよう意図されていない吸収性物品を指す。このような使い捨ての吸収性物品の例は、個人介護用吸収性物品、健康／医療用吸収性物品および家庭用／工業用吸収性物品を含むが、これらに限定されない。
【００３１】
この明細書中で用いられる「乾燥した粒子状高吸水性ポリマー」という語は、概して、１０％未満の水分を含む高吸水性ポリマー組成物を指す。
【００３２】
この明細書中で用いられる「加水分解性結合」という語は、酸無水物結合などの、水と接することによって破壊することのできる結合を指す。
【００３３】
高吸水性ポリマー組成物の粒子の所与のサンプルの「質量メジアン粒径」という語は、サンプルを質量基準で半分に割った粒径として定義される。すなわち、重量が半分のサンプルは質量メジアン粒径よりも大きな粒径を有し、質量が半分のサンプルは質量メジアン粒径よりも小さな粒径を有する。このため、たとえば、２分の１の重量のサンプルが２μｍを上回るものと測定された場合、高吸水性ポリマー組成物粒子のサンプルの質量メジアン粒径は２μｍである。
【００３４】
「粒子（particle）」、「粒子状（particulate）」などの語は、「高吸水性ポリマー」という語とともに用いられる場合、分散した単位の形状を指す。これらの単位は、薄片、繊維、塊、果粒、粉末、球体、粉末材料など、およびそれらの組合せを含み得る。粒子は所望の如何なる形状を有してもよく、たとえば、立方体、棒状の多面形、球形もしくは半球形、円形もしくは半円形、角度のある形状、不規則形状などであり得る。針、薄片および繊維のように高いアスペクト比を有する形状も、この明細書中に含まれるものとして企図される。「粒子」または「粒子状」という語はまた、２つ以上の個々の粒子、粒子状物質などを含む凝集物を含み得る。加えて、粒子、粒子状物質またはその如何なる所望の凝集物も、２種類以上の材料で構成され得る。
【００３５】
「粒子状高吸水性ポリマー」という語は、分散した形をとる高吸水性ポリマーの形状を指す。この場合、「粒子状高吸水性ポリマー」は、１０００μｍ未満、または１５０μｍ〜８５０μｍの粒径を有していてもよい。
【００３６】
「ポリマー」という語は、ホモポリマー、コポリマー、たとえば、ブロック、グラフト、ランダムおよび交互コポリマー、ターポリマーなど、ならびにこれらの混合物および修飾物を含むが、これらに限定されない。さらに、特に規定のない限り、「ポリマー」という語は、材料のうちあらゆる可能な立体配置異性体を含むものとする。これらの構成物は、アイソタクチック、シンジオタクチックおよびアタクチックなシンメトリを含むが、これらに限定されない。
【００３７】
この明細書中で用いられる「ポリオレフィン」という語は、概して、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニルコポリマーなど、そのホモポリマー、コポリマー、ターポリマー、ならびにこれらの混合物および修飾物などの材料を含むが、これらに限定されない。「ポリオレフィン」という語は、アイソタクチック、シンジオタクチックおよびランダムなシンメトリを含むがこれらに限定されないそのあらゆる可能な構造を含むものとする。コポリマーはアタクチックコポリマーおよびブロックコポリマーを含む。
【００３８】
この明細書中で用いられる「ポリシロキサン」という語は、４配位であるシリコン原子に有機側鎖基が付着している無機シリコン酸素骨格（…−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−…）から成る重合シロキサンを指す。さらに、特に規定のない限り、「ポリシロキサン」という語は、２つ以上のシロキサン反復単位を含むポリマーを含むはずである。
【００３９】
この明細書中で用いられる「高吸水性ポリマー」という語は、最も好ましい条件下で、０．９ｗｔ％塩化ナトリウムを含有する水溶液中で重量の少なくとも１０倍、重量の少なくとも１５倍または重量の少なくとも２５倍を吸収することのできる高吸水性ポリマーおよび粒子状高吸水性ポリマーを含む水膨潤性で不水溶性の有機または無機材料を指す。
【００４０】
この明細書中で用いられる「高吸水性ポリマー試作品」という語は、材料を乾燥させるステップおよび粉砕機で粗くすりつぶすステップまでを含む、この明細書中に記載される高吸水性ポリマーを作製するためのステップのすべてを行なうことによって作製される材料を指す。
【００４１】
この明細書中で用いられる「表面架橋」という語は、概して、高吸水性ポリマー粒子の内部における官能性架橋のレベルよりも高い、高吸水性ポリマー粒子の表面付近における官能性架橋のレベルを指している。この明細書中で用いられる場合、「表面」という語は、粒子のうち外部に面する境界を表わしている。
【００４２】
この明細書中で用いられる「熱可塑性」という語は、熱に晒されると軟化し、室温に冷却されると実質的に非軟化状態に戻る材料を表わす。
【００４３】
この明細書中で用いられ、高吸水性ポリマー組成物の成分を指している「重量％」または「ｗｔ％」という語は、特に規定のない限り、乾燥した粒子状高吸水性ポリマーの重量に基づいたものとして解釈されるべきである。
【００４４】
これらの語は、明細書の残りの部分においては付加的な語を用いて定義される可能性がある。
【００４５】
詳細な説明
実施例および／または複数の実施例の典型的な局面について例示を目的として述べてきたが、この詳細な説明および添付の図面は本発明の範囲に対する限定と見なされるべきではない。したがって、さまざまな変更例、適合例および代替例がこの発明の精神および範囲から逸脱することなく当業者に想到され得る。仮定的な具体例として、この明細書に１〜５の範囲の開示があれば、１〜５、１〜４、１〜３、１〜２、２〜５、２〜４、２〜３、３〜５、３〜４、および４〜５の範囲のいずれかのクレームは、サポートされているものとみなすべきである。
【００４６】
この発明は、遠心分離保持容量増加（ＣＲＣＩ）を有する粒子状高吸水性ポリマーに向けられる。容量増加により、粒子状高吸水性ポリマーが、高いゲル強度および高い吸収容量を同時に有することが可能となる。理想的な吸収容量増加が示される図１においては、初めは吸収容量が低く、膨張時間の経過とともに容量が増加する粒子状高吸水性ポリマーが示される。
【００４７】
この発明の実施例は、モノマーおよび共有結合内部橋架剤を含む粒子状高吸水性ポリマーであって、ＣＲＣＩ試験において、この明細書中において記載されるように、２ｇ／ｇ以上、２ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇ、または２ｇ／ｇ〜４０ｇ／ｇ、または３ｇ／ｇ〜３０ｇ／ｇのＣＲＣＩを有する、粒子状高吸水性ポリマーを含む。別の局面においては、ＣＲＣＩは試験時間に依存し得る。
【００４８】
この発明の粒子状高吸水性ポリマーのＣＲＣ増加速度は、０．４ｇ／ｇ／時〜１０ｇ／ｇ／時、または０．６ｇ／ｇ／時〜８ｇ／ｇ／時の範囲であり得る。試験時間は、２時間〜２４時間、または２時間〜１６時間の範囲であり得る。試験温度は、２３℃〜５０℃、好ましくは２３℃（室温）または３７℃（体温）であり得る。試験時間が同じであれば、体温でのＣＲＣ（ＣＲＣ（ｂｔ））は、室温でのＣＲＣ（ＣＲＣ（ｒｔ））よりも少なくとも２ｇ／ｇ、または２ｇ／ｇ〜２０ｇ／ｇ高い。
【００４９】
この発明のＣＲＣＩを有する粒子状高吸水性ポリマーは、共有結合内部橋架剤としてシラン化合物を用いることによって調製されてもよい。シラン化合物は、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合および少なくとも１つのＳｉ−Ｏ結合を含む。
【００５０】
この発明の別の実施例は、シリコン原子に直接接続された少なくとも１つのビニル基またはアリル基と、少なくとも１つのＳｉ−Ｏ結合とを含むシラン化合物を含む内部架橋剤組成物を含む高吸水性ポリマーを含む。シラン化合物は、下式
【００５１】
【化２】
0005883851.tif 000003
【００５２】
［式中、Ｒ１はＣ２〜Ｃ３アルケニルを表わし、
Ｒ２はＨ、Ｃ１〜Ｃ４アルキル、Ｃ２〜Ｃ５アルケニル、Ｃ６〜Ｃ８アリール、Ｃ２〜Ｃ５カルボニルを表わし、
Ｒ３はＨ、Ｃ１〜Ｃ４アルキル、Ｃ６〜Ｃ８アリールを表わし、
Ｒ４およびＲ５は独立してＨ、Ｃ１〜Ｃ４アルキル、Ｃ６〜Ｃ８アリールを表わし、
ｍは１〜３、好ましくは１〜２の整数を表わし、
ｎは１〜３、好ましくは２〜３の整数を表わし、
ｌは０〜２、好ましくは０〜１の整数を表わし、
ｍ＋ｎ＋ｌ＝４であり、
ｘは１よりも大きな整数を表わし、
ｙは０または０よりも大きな整数を表わす。］
のうちの１つから選択され得る。
【００５３】
シリコン原子に直接接続された少なくとも１つのビニル基またはアリル基とＳｉ−Ｏ結合とを有し、上記式（Ｉ）の構造を提供するために利用され得るシランの例として、ビニルトリメトキシシラン、メチルビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、メチルビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルエチルジエトキシシラン、およびビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シランなどのビニルアルコキシシラン；ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニルエチルジアセトキシシランおよびビニルトリアセトキシシランなどのビニルアセトキシシラン；アリルトリメトキシシラン、アリルメチルジメトキシシランおよびアリルトリエトキシシランなどのアリルアルコキシシラン；ジビニルジメトキシシラン、ジビニルジエトキシシランおよびジビニルジアセトキシシランなどのジビニルアルコキシシランおよびジビニルアセトキシシラン；ジアリルジメトキシシラン、ジアリルジエトキシシランおよびジアリルジアセトキシシランなどのジアリルアルコキシシランおよびジアリルアセトキシシラン；ならびに、他の同様の１つ以上の加水分解性基を含むエチレン性不飽和シランモノマーが挙げられる。この開示により当業者に明らかになるように、水またはアルコール中のビニルトリクロロシランなどの化合物を用いることにより、たとえば、基Ｒ１がビニル基であり得る上記式（Ｉ）の構造を提供することができる。また、たとえばビニルシランをポリエチレングリコールと反応させることにより、より多くの複合構造を形成することができる。
【００５４】
シリコン原子に直接接続された少なくとも１つのビニル基またはアリル基を有し、上記式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）の構造を提供するために利用され得るポリシロキサンの例として、式（Ｉ）の構造を有するシランのポリマーおよびコポリマーが含まれる。好ましい例として、（Ｅｖｏｎｉｋ  Ｄｅｇｕｓｓａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商標名Ｄｙｎａｓｙｌａｎ（登録商標）６４９０で市販されている）ビニル基およびメトキシ基を含むポリシロキサン；（Ｅｖｏｎｉｋ  Ｄｅｇｕｓｓａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商標名Ｄｙｎａｓｙｌａｎ（登録商標）６４９８で市販されている）ビニル基およびエトキシ基を含むポリシロキサン；ビニルメチルシロキサンホモポリマー、ビニルメチルシロキサンコポリマー、ビニル末端シロキサンホモポリマー、およびビニル末端シロキサンコポリマーを含むが、これらに限定されない。しかしながら、所望の効果をもたらすビニル官能基を有する広範囲のポリシロキサンがこの発明に従った有効な橋架剤であることが企図される。
【００５５】
別の実施例においては、高吸水性ポリマーは、ポリエチレングリコールモノアリルエーテルアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレートおよび／またはポリエチレングリコールジアクリレートを含み得る第２の内部架橋剤を含み得る。
【００５６】
この発明の粒子状高吸水性ポリマーの別の実施例は、高吸水性ポリマーに基づいてエチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和カルボン酸およびその水素化物、その塩または誘導体から選択される少なくとも１つのモノマーと、モノマーに基づいた０．００１ｗｔ％〜５ｗｔ％の内部架橋組成物とをヒドロゲルに重合するステップであって、内部架橋組成物は第１および第２の内部架橋組成物を含み、架橋組成物のうち１つは、シリコン原子に直接接続された少なくとも１つのビニル基または１つのアリル基と少なくとも１つのＳｉ−Ｏ結合とを有するシラン化合物を含むステップと、高吸水性ポリマーから粒子状高吸水性ポリマーを調製するステップと、表面橋架剤を含む表面添加剤で高吸水性ポリマー粒子を処理するステップとによって、２ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇのＣＲＣＩを有する粒子状高吸水性ポリマーを調製する方法を含む。
【００５７】
この発明の別の実施例は、この発明の粒子状高吸水性ポリマーを含む、おむつ、トレーニングパンツ、失禁用製品、医療用衣類を含む他の個人介護用または健康医療用衣類などの吸収性物品である。
【００５８】
この明細書中で用いられる「高吸水性ポリマー」という語は、最も好ましい条件下で、０．９ｗｔ％塩化ナトリウムを含有する水溶液中において、重量の少なくとも１０倍、または重量の少なくとも１５倍、または重量の少なくとも２５倍を吸収することのできる高吸水性ポリマーおよび高吸水性ポリマー組成物を含む、水膨潤性かつ不水溶性の有機材料または無機材料を指す。粒子状高吸水性ポリマーは、たとえば１５０〜８５０μｍの粒子などの粒子に粒状化された高吸水性ポリマーである。
【００５９】
この発明の実施例に記載される高吸水性ポリマーは、重合性不飽和酸基含有モノマーからなる５５ｗｔ％〜９９．９ｗｔ％の高吸水性ポリマーの最初の重合によって得られる。好適なモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸または２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸またはそれらの混合物などのカルボキシル基を含むものであれば如何なるモノマーも含まれる。少なくとも５０ｗｔ％、より望ましくは少なくとも７５ｗｔ％の酸性基がカルボキシル基となることが望ましい。
【００６０】
酸性基は、少なくとも２５ｍｏｌ％の程度まで中和される。すなわち、酸性基は、望ましくはナトリウム、カリウムまたはアンモニウム塩として存在する。いくつかの局面においては、中和度は少なくとも５０ｍｏｌ％、または少なくとも６０ｍｏｌ％であってもよい。いくつかの局面においては、アクリル酸またはメタクリル酸の重合によって得られるポリマーを利用することが望ましく、そのカルボキシル基は、内部橋架剤の存在下で５０ｍｏｌ％〜８０ｍｏｌ％の程度にまで中和される。
【００６１】
いくつかの局面においては、エチレン性不飽和モノマーで共重合できる好適なモノマーとしては、アクリルアミド、メタクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリレート、ジメチルアミノアルキル（メタ）アクリレート、エトキシ化（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、またはアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリドを含み得るがこれらに限定されない。このようなモノマーは、共重合されたモノマーの０〜４０ｗｔ％の範囲で存在し得る。
【００６２】
高吸水性ポリマーは、高吸水性ポリマーが内部橋架剤と架橋され得る架橋点を含む。この実施例における好適な内部架橋剤は、シリコン原子に直接接続された少なくとも１つのビニル基または１つのアリル基と、少なくとも１つのＳｉ−Ｏ結合とを含むシラン化合物を含む第１の内部架橋剤を含み得るがこれに限定されない。この発明に適した内部シラン架橋剤の例を表１の化学構造を用いて説明する。
【００６３】
【表１】
0005883851.tif 000004
【００６４】
この発明の高吸水性ポリマーは、シラン内部架橋剤とともに用いられ得る付加的な内部橋架化剤または第２の内部橋架化剤を含み得る。概して、少なくとも２つのエチレン性不飽和二重結合、または１つのエチレン性不飽和二重結合と、重合性不飽和酸基含有モノマーの酸性基に対して反応を示す１つの官能基、または、前記酸性基に対して反応を示すいくつかの官能基とを含む、付加的なまたは第２の内部架橋剤組成物は、内部架橋成分として使用可能であり、望ましくは重合性不飽和酸基含有モノマーの重合中に存在する。第２の内部架橋剤は、メチレンビスアクリルまたはメタクリルアミドまたはエチレンビスアクリルアミドなどの脂肪族不飽和アミド；ブタンジオールまたはエチレングリコールのジ（メタ）アクリレートまたはトリ（メタ）アクリレート、ポリグリコールまたはトリメチロールプロパンなどのエチレン性不飽和酸を有するポリオールまたはアルコキシル化ポリオールの脂肪族エステル；１〜３０モルのアルキレンオキシドでオキシアルキル化されていてもよい、望ましくはエトキシ化されていてもよいトリメチロールプロパンのジ−およびトリ−アクリレートエステル；グリセロールおよびペンタエリトリトールのアクリレートおよびメタクリレート、望ましくは１〜３０モルのエチレンオキシドでオキシエチレン化されたグリセロールおよびペンタエリトリトールのアクリレートおよびメタクリレート；アリル（メタ）アクリレート、望ましくは１〜３０モルのエチレンオキシドと反応したアルコキシル化アリル（メタ）アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、マレイン酸ジアリルエステル、ポリアリルエステル、テトラアリルオキシエタン、トリアリルアミン、テトラアリルエチレンジアミン、ジオール、ポリオール、ヒドロキシアリルまたはアクリレート化合物、ならびに、リン酸または亜リン酸のアリルエステルなどのアリル化合物；メタクリルアミドまたはアクリルアミドおよびそれらから得られるエーテルなどの、不飽和アミドのＮ−メチロール化合物などの、架橋可能なモノマーを含み得るが、これらに限定されない。多価金属塩などのイオン内部架橋剤が用いられてもよい。付加的なまたは第２の内部架橋剤は、ポリエチレングリコールモノアリルエーテルアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレートまたはポリエチレングリコールジアクリレートから選択されてもよい。上述の内部橋架剤の混合物が採用されてもよい。
【００６５】
内部シラン内部架橋剤および第２の内部橋架化剤の含有量は、重合性不飽和酸基含有モノマーの総量に基づいて、０．００１ｗｔ％〜５ｗｔ％、または０．１ｗｔ％〜３ｗｔ％である。高吸水性ポリマーは、シランを含む内部架橋剤組成物と第２の内部架橋剤とを９：１〜１：９または７：１〜１：７で含み得る。
【００６６】
いくつかの局面においては、開始剤は、フリーラジカル重合を開始させるのに用いることができる。好適な開始剤は、アゾ化合物またはペルオキソ化合物、レドックス系もしくは紫外線開始剤、増感体、および／または放射線を含むがこれらに限定されない。
【００６７】
重合後、高吸水性ポリマーは、概して、高吸水性ポリマー粒子または粒子状高吸水性ポリマーに形成される。高吸水性ポリマー粒子は高吸水性ポリマー組成物の物理的形状の例として用いられ得るが、本発明はこの形状には限定されず、繊維、泡、薄膜、ビード、棒などの他の形状に適用可能である。この発明の粒子状高吸水性ポリマーは、概して、５０〜１０００μｍまたは１５０〜８５０μｍの粒径を含む。この発明は、米国規格で３０のメッシュスクリーンを介してスクリーニングすることにより測定され、米国規格で５０のメッシュスクリーンに保持されるような、３００μｍ〜６００μｍの粒径を有する少なくとも４０ｗｔ％の粒子、３００μｍ〜６００μｍの粒径を有する少なくとも５０ｗｔ％の粒子、または、３００μｍ〜６００μｍの粒径を有する少なくとも６０ｗｔ％の粒子を含み得る。加えて、この発明の粒子状高吸水性ポリマーの粒度分布は、たとえば、Ｗ．Ｓ．Ｔｙｌｅｒ，Ｉｎｃ．（オハイオ州メンター）から入手可能なＲＯ−ＴＡＰ（登録商標）メカニカルシーブシェーカーモデルＢを用いた測定で、６００μｍよりも大きな粒径を有する３０ｗｔ％未満の粒子と、３００μｍ未満の粒径を有する３０ｗｔ％未満の粒子とを含み得る。
【００６８】
一実施例においては、粒子状高吸水性ポリマーは、この明細書中において記載されるように付加的な化学物質および処理で表面処理されてもよい。特に、粒子状高吸水性ポリマーの表面は、表面架橋剤および熱処理を追加することによって架橋（一般に表面架橋と称される）されてもよい。一般に、表面架橋は、粒子内部の架橋密度に対して、粒子状高吸水性ポリマー表面付近のポリマーマトリクスの架橋密度を高めると考えられているプロセスである。
【００６９】
望ましい表面橋架剤は、ポリマー鎖のペンダント基、典型的には酸性基、に対して反応する１つ以上の官能基を有する化学物質を含み得る。表面架橋剤は、縮合反応（縮合架橋剤）、付加反応または開環反応で、ポリマー構造の官能基と反応し得る少なくとも２つの官能基を含む化合物を含み得る。これらの化合物は、たとえば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ポリオキシプロピレン、オキシエチレン−オキシプロピレンブロックコポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ポリビニルアルコール、ソルビトール、１，３−ジオキソラン−２−オン（エチレンカーボネート）、４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オン（プロピレンカーボネート）、４，５−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，４−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−エチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−ヒドロキシメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、１，３−ジオキサン−２−オン、４−メチル−１，３−ジオキサン−２−オン、４，６−ジメチル−１，３−ジオキサン−２−オン、さらには、１，３−ジオキソラン−２−オン、などの縮合架橋剤を含み得る。表面橋架剤の量は、乾燥した粒子状高吸水性ポリマーの重量に基づいて、０．１ｗｔ％〜３ｗｔ％や、０．１ｗｔ％〜１ｗｔ％などの乾燥した粒子状高吸水性ポリマーの０．０１ｗｔ％〜５ｗｔ％の量で存在し得る。
【００７０】
粒子状高吸水性ポリマーが、表面架橋剤または表面架橋剤を含む流体と接触した後、処理された粒子状高吸水性ポリマーが熱処理される。この熱処理は、ポリマー構造の外側領域が内側領域（すなわち表面架橋）と比べてより強く架橋されるように、コーティングされた粒子状高吸水性ポリマーを、５０〜３００℃、７５〜２７５℃または１５０〜２５０℃の温度に加熱する処理を含み得る。ポリマー構造の所望の特性プロファイルが熱作用の結果破壊されるというリスクがあるために、熱処理の期間は制限される。
【００７１】
表面架橋の特定の一局面においては、粒子状高吸水性ポリマーがアルキレンカーボネートでコーティングされるかまたは表面処理された後、表面架橋に影響を及ぼすよう加熱されることにより、高吸水性ポリマー粒子の表面橋架密度およびゲル強度特徴を向上させることができる。より具体的には、表面橋架剤は、粒子状高吸水性ポリマーをアルキレンカーボネート表面橋架剤のアルコール水溶液と混合することによって、高吸水性ポリマー粒子にコーティングされる。アルコール水溶液中のアルコールの量は、アルキレンカーボネートの溶解度によって決定されてもよく、たとえば爆発からの保護といったさまざまな理由で、可能な限り低く維持される。好適なアルコールは、メタノール、イソプロパノール、エタノール、ブタノールまたはブチルグリコール、さらにはこれらのアルコールの混合物である。いくつかの局面においては、溶媒は望ましくは水であり、典型的には、乾燥した粒子状高吸水性ポリマーの重量に基づいて０．３ｗｔ％〜５．０ｗｔ％の量で用いられる。
【００７２】
他の局面においては、アルキレンカーボネート表面橋架剤がアルコールを全く含まない水に溶解される。さらに別の局面においては、アルキレンカーボネート表面橋架剤は、たとえば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの無機担体材料との粉末混合物から、または、アルキレンカーボネートの昇華によって蒸気状態で添加されてもよい。
【００７３】
所望の表面架橋特性を達成するために、アルキレンカーボネートは、粒子状高吸水性ポリマー上で均一に分散されなければならない。この目的のために、流動床ミキサ、パドルミキサ、回転式ドラムミキサまたは二軸スクリューミキサなどの当該技術において公知の好適なミキサにおいて混合が行われる。また、粒子状高吸水性ポリマーの生成時におけるプロセスステップのうちの１ステップ中に粒子状高吸水性ポリマーのコーティングを行うこともできる。特定の一局面においては、この目的に適したプロセスは逆懸濁重合プロセスである。
【００７４】
粒子状高吸水性ポリマーをコーティング処理した後の熱処理は、以下のように実行されてもよい。概して、熱処理は、１００℃〜３００℃の温度でなされる。非常に反応性の高いエポキシド橋架剤が用いられる場合、低温も可能である。しかしながら、アルキレンカーボネートが用いられる場合、熱処理は好適には１５０℃〜２５０℃の温度で行われる。この特定の局面においては、処理温度は、滞留時間およびアルキレンカーボネートの種類に依存する。たとえば、１５０℃の温度では、熱処理は１時間以上実行される。対照的に、２５０℃の温度では、所望の表面架橋特性を達成するのに数分（たとえば、０．５分〜５分）で十分である。熱処理は、当該技術において公知の従来のドライヤまたはオーブンにおいて行われてもよい。
【００７５】
表面架橋に加えて、粒子状高吸水性ポリマーはさらに、他の化学組成物で表面処理されてもよい。いくつかの局面においては、この発明の粒子状高吸水性ポリマー組成物は、熱可塑性コーティングもしくはカチオンコーティング、または熱可塑性コーティングとカチオンコーティングとの組合せなどのポリマーコーティングの、０ｗｔ％〜５ｗｔ％、０．００１ｗｔ％〜５ｗｔ％、または０．０１ｗｔ％〜０．５ｗｔ％の乾燥した粒子状高吸水性ポリマーで表面処理されてもよい。いくつかの特定の局面においては、ポリマーコーティングは、望ましくは、固体状態、乳濁液状態、懸濁液状態、コロイド状態もしくは可溶状態、または、これらの組合せであり得るポリマーである。この発明に適したポリマーコーティングは、熱可塑溶融温度で処理された高吸水性ポリマー粒子の温度と一致するかまたはこの温度に従った、粒子表面へのポリマーコーティングの塗布時の熱可塑性溶融温度を有する熱可塑性コーティングを含み得るが、これらに限定されない。
【００７６】
熱可塑性ポリマーの例として、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、スチレンポリブタジエン、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、エチレンアクリル酸コポリマー（ＥＡＡ）、エチレンメタクリル酸アルキルコポリマー（ＥＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、マレイン酸化ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）、ポリエステル、ポリアミド、およびポリオレフィンのすべての種類の混合物、たとえば、ＰＰ、ＥＶＡ、ＥＭＡ、ＥＥＡ、ＥＢＡ、ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥおよび／またはＶＬＤＰＥの混合物などが含まれ、これらは有利に使用され得る。この明細書中で用いられるポリオレフィンという語を上に規定した。特定の局面においては、マレイン酸化ポリプロピレンはこの発明で使用される好ましい熱可塑性ポリマーである。熱可塑性ポリマーは、水溶解性または分散性などの付加的な利点を有するよう機能化されてもよい。
【００７７】
この発明のポリマーコーティングはカチオンポリマーを含んでもよい。この明細書中で用いられるカチオンポリマーは、水溶液中でイオン化されると正電荷を帯びたイオンになる可能性のある官能基を含むポリマーまたはポリマーの混合物を指す。カチオンポリマーのための好適な官能基は、第１、第２または第３のアミノ基、イミノ基、イミド基、アミド基、および第４のアンモニウム基を含むが、これらに限定されない。合成カチオンポリマーの例として、ポリ（ビニルアミン）、ポリ（アリルアミン）、ポリ（エチレンイミン）、ポリ（アミノプロパノールビニルエーテル）、ポリ（アクリルアミドプロピルトリメチル塩化アンモニウム、ポリ（ジアリルジメチル塩化アンモニウム）の塩または部分塩が含まれる。天然ベースのカチオンポリマーの例として、部分的に脱アセチル化されたキチン、キトサンおよびキトサン塩が含まれる。ポリアスパラギン、ポリリシン、ポリグルタミンおよびポリアルギニンなどの合成ポリペプチドもまた、好適なカチオンポリマーである。
【００７８】
本発明に従った粒子状高吸水性ポリマー組成物は、不水溶性の無機金属化合物の乾燥した高吸水性ポリマー組成物に基づいて、０．０１ｗｔ％〜２ｗｔ％または０．０１ｗｔ％〜１ｗｔ％で表面処理されてもよい。不水溶性の無機金属化合物は、アルミニウム、チタン、カルシウムまたは鉄から選択されるカチオン、および、リン酸塩、ホウ酸塩またはクロム酸塩から選択されるアニオンを含み得る。不水溶性無機金属化合物の例としてリン酸アルミニウムが含まれる。無機金属化合物は、２μｍ未満の質量メジアン粒径を有していてもよく、１μｍ未満の質量メジアン粒径を有していてもよい。
【００７９】
無機金属化合物は、乾燥した物理的形状で、粒子状高吸水性ポリマー組成物の表面に施すことができる。このために、粒子状高吸水性ポリマー組成物は、細かく分割された無機金属化合物と密に混合されてもよい。細かく分割された無機金属化合物は、通常、室温で高吸水性ポリマー粒子に加えられ、均一な混合物が生じるまで混合される。この目的のために、流動床ミキサ、パドルミキサ、回転式ドラムミキサまたは二軸スクリューミキサなどの当該技術において公知の好適なミキサにおいて混合が行われる。粒子状高吸水性ポリマー組成物と細かく分割された不溶性無機金属化合物との混合は、表面架橋の前または後、たとえば表面橋架剤の添加中、に行われてもよい。
【００８０】
代替的には、細かく分割された不水溶性無機金属化合物の懸濁液を準備して、粒子状吸水性ポリマーに加えてもよい。この懸濁液は、たとえば噴霧によって加えられる。懸濁液を調製するための有用な分散媒体は、水、アルコールなどの有機溶媒、たとえば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ケトン、たとえば、アセトン、メチルエチルケトン、または、上述の有機溶媒と水との混合物を含む。他の有用な分散媒体は、懸濁液の調製を支援するための分散助剤、界面活性剤、保護コロイド、粘度調整剤および他の助剤を含む。懸濁液は、上述のとおり、従来の反応ミキサまたは混合および乾燥システムにおいて、室温から分散媒体の沸点未満の範囲の温度で、好ましくは室温で、加えることができる。表面橋架剤の溶液中に細かく分割された水不溶性金属塩を分散させることによって、懸濁液の追加を表面架橋ステップと組合せることが適切である。代替的には、懸濁液も表面架橋ステップの前または後に加えることができる。スラリーを加えた後に乾燥ステップが行われてもよい。
【００８１】
いくつかの局面においては、本発明に従った粒子状高吸水性ポリマー組成物は、０ｗｔ％〜５ｗｔ％、または代替例においては０．０１ｗｔ％〜３ｗｔ％の乾燥した粒子状高吸水性ポリマーのシリカを含み得る。シリカの例として、ヒュームドシリカ、沈降シリカ、二酸化ケイ素、ケイ酸およびケイ酸塩が含まれる。いくつかの特定の局面においては、微小な非晶質の二酸化ケイ素が望ましい。いくつかの局面においては、無機粉末の粒径は、１０００μｍ以下、たとえば１００μｍ以下などであり得る。
【００８２】
いくつかの局面においては、粒子状高吸水性ポリマー組成物はまた、部分的または完全に加水分解されたポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、スターチまたはスターチ誘導体、ポリグリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドまたはポリアクリル酸などの乾燥した粒子状高吸水性ポリマーの重量に基づいて、０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％の水溶性ポリマーなどの０％〜３０ｗｔ％の乾燥した粒子状高吸水性ポリマーを含み得る。
【００８３】
いくつかの局面においては、付加的な表面添加剤は、任意には、シクロデキストリン、ゼオライト、無機塩または有機塩および同様の材料；凝固防止剤、フロー修飾剤、界面活性剤、粘度調整剤などの芳香結合物質を含む粒子状高吸水性ポリマーとともに使用されてもよい。加えて、表面修飾中にいくつかの役割を果たす表面添加剤が採用されてもよい。たとえば、ある１つの添加剤は、界面活性剤、粘度調整剤であってもよく、ポリマー鎖と架橋するよう反応し得る。
【００８４】
いくつかの局面においては、この発明の粒子状高吸水性ポリマーは、高吸水性ポリマー組成物が乾燥した粒子状高吸水性ポリマーの１０ｗｔ％までの含水量を有するように、熱処理ステップの後、水で処理されてもよい。この水は、上述の表面添加剤のうち１つ以上の添加剤と共に粒子状高吸水性ポリマーに追加されてもよい。
【００８５】
本発明に従った高吸水性ポリマーは望ましくは２つの方法によって調製され得る。組成物は、大規模工業式に連続的または不連続的に調製することができ、これに応じて、本発明に従った後架橋が実行され得る。
【００８６】
一方法に従うと、アクリル酸などの部分的に中和されたモノマーは、橋架剤およびさらなる任意の成分の存在下で、水溶液中のフリーラジカル重合によってゲルに変換され、このゲルが粉砕され、乾燥させられ、すりつぶされ、所望の粒径にふるい分けされる。この重合は、連続的または不連続的に行うことができる。この発明の場合、高容量の粒子状高吸水性ポリマーの粒径は粉砕およびふるい分けを含む製造工程に依存する。高吸水性ポリマー粒子の粒径分布が正規分布または鐘形曲線に類似していることは当業者に周知である。また、さまざまな理由で、粒径分布の正規分布が両方向に歪み得ることも公知である。
【００８７】
別の方法に従うと、逆懸濁および乳化重合も、本発明に従った生成物の調製に用いることができる。これらのプロセスに従うと、アクリル酸などのモノマーの部分的に中和された水溶液を、保護コロイドおよび／または乳化剤を用いて疎水性の有機溶媒に分散させ、重合をフリーラジカル開始剤によって開始させる。内部橋架剤はモノマー溶液に溶解されてもよく、このモノマー溶液と共に計量されるか、または、重合中に別個かつ任意に追加される。グラフトベース（graft base）としての水溶性ポリマーは、任意には、モノマー溶液によって、または油相に直接投入することによって追加される。次いで、水を混合物から共沸的に除去し、ポリマーをろ過し、任意に乾燥させる。内部架橋は、モノマー溶液に溶解させた多官能性橋架剤への重合によって、および／または、重合ステップ中に好適な橋架剤をポリマーの官能基と反応させることによって、行うことができる。
【００８８】
これらの方法の結果、高吸水性ポリマーまたは高吸水性ポリマー試作品が得られる。この明細書中で用いられる高吸水性ポリマー試作品は、材料を乾燥させるステップ、粉砕機で粗くすりつぶすステップ、８５０μｍよりも大きく１５０μｍよりも小さい粒子を除去するステップまでを含む、高吸収性物質を作製するためのステップのすべてを繰り返すことによって作製される。
【００８９】
この発明の粒子状高吸水性ポリマーは、遠心分離保持容量（ＣＲＣ）、遠心分離保持容量増加（ＣＲＣＩ）、遠心分離保持容量増加速度（ＣＲＣＩＲ）、０．９ｐｓｉでの負荷下吸収性（ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ））、およびゲルベッド透過率（ＧＢＰ）によって測定されるような一定の特徴または特性を示す。渦時間により、食塩水吸収時における粒子状高吸水性ポリマーの速度が測定され、秒で表わされる。
【００９０】
結果として得られるＣＲＣは、サンプルのｇ重量毎に保持される液体のｇ（ｇ／ｇ）で示され、２０ｇ／ｇ〜６０ｇ／ｇ、２５ｇ／ｇ〜５５ｇ／ｇ、または２７ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇであり得る。
【００９１】
ＣＲＣＩは、サンプルのｇ重量毎に保持される液体のｇ（ｇ／ｇ）で示され、２ｇ／ｇ〜５０ｇ／ｇ、または３ｇ／ｇ〜４０ｇ／ｇであり得る。
【００９２】
遠心分離保持容量増加速度（ＣＲＣＩＲ）試験では、ＣＲＣ（初期）試験とＣＲＣ（２回目）試験との時間差毎の遠心分離保持容量増加速度が測定され、ｇ／ｇ／時に換算して測定される。ＣＲＣ増加速度は、０．４〜１０ｇ／ｇ／時、または０．５〜５ｇ／ｇ／時であり得る。
【００９３】
０．９ｐｓｉでの負荷下吸収性（ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ））は、１２ｇ／ｇ〜３０ｇ／ｇまたは１５ｇ／ｇ〜２５ｇ／ｇまでの範囲であり得る。
【００９４】
透過率は、繊維を編んだものである場合、または、板状の発泡体もしくはこの場合には板状の粒子状高吸水性ポリマーである場合、多孔質構造の有効な連結性を示す指標であり、空隙率に換算して、粒子状高吸水性ポリマーの連結性の度合いに応じて規定され得る。ゲル透過性は粒子の固まりの全体的な特性であり、粒径分布、粒子形状、および、粒子間の開気穴の連結性、せん断弾性率、および膨脹したゲルの表面修飾に関する。実際には、粒子状高吸水性ポリマーのゲル透過性は、液体が膨脹した粒子の固まり内を通って如何に速やかに流れるかを示す指標である。低ゲル透過性は、液体が粒子状高吸水性ポリマーを通って容易に流れることができないことを示しており、これは一般にゲルブロッキングと称され、（おむつの使用中に再び排尿した場合などに）液体の強制的な流れがいずれも代替経路を取らざるをえなくなる（たとえば、おむつ漏れ）。ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）は１０ダルシー〜３００ダルシー、または１０ダルシー〜２００ダルシーの範囲であり得る。
【００９５】
粒子状高吸水性ポリマーおよび粒子状高吸水性ポリマー組成物についての渦時間は、２０〜１８０秒、６０〜１３０秒または７０〜１２５秒であり得る。
【００９６】
図１に図示のとおり、この発明の目的は、時間の経過に応じて吸収容量を増加させることであり、このような粒子状高吸水性ポリマーは、短期的には高いゲル強度および長期的には高い吸収容量という利点を提供し得る。
【００９７】
図２は、０．５％のＤｙｎａｓｙｌａｎ（登録商標）６４９０を含む粒子状高吸水性ポリマーのＣＲＣ（ｒｔ）およびＣＲＣ（ｂｔ）を示し、粒子状高吸水性ポリマーのＣＲＣが室温または体温で時間の経過とともに増加することを示している。加えて、図２は、体温でのＣＲＣが如何なる特定の時点においても室温でのＣＲＣよりも高いことを示す。さらに、図２は、ＣＲＣが室温よりも体温でより速く増加することを示す。
【００９８】
図３は、内部架橋剤として０．５％のＤｙｎａｓｙｌａｎ（登録商標）６４９０を含む表面架橋された粒子状高吸水性ポリマーのＣＲＣ（ｒｔ）およびＣＲＣ（ｂｔ）を示す。図３は、ＣＲＣが室温または体温で時間の経過とともに増加することを示す。加えて、図３は、如何なる特定の時点においても体温でのＣＲＣが室温でのＣＲＣよりも高いことを証明している。さらに、図３は、ＣＲＣが室温よりも体温でより速く増加することを示す。
【００９９】
図４は先行技術であり、従来の内部架橋剤だけを含む表面架橋された粒子状高吸水性ポリマーのＣＲＣ（ｒｔ）およびＣＲＣ（ｂｔ）を示す。図４は、ＣＲＣが本質的に、時間が経過しても、または異なる温度でも一定であったことを示す。
【０１００】
この発明に従った粒子状高吸水性ポリマーは生理用ナプキン、おむつまたは傷用カバーを含む多くの吸収性物品に採用することができ、大量の月経血、尿または他の体液を速やかに吸収する特性を有する。本発明に従った試剤は、圧力下であっても吸収された液体を保持し、膨脹した状態でもその構造内にさらなる液体を分散させることができるため、従来の流動体高吸収性組成物と比較すると、より望ましくは、フラフなどの親水性繊維材料に対してより高い濃度で用いられる。これら試剤は、おむつ構造内にフラフを含まない均質な高吸収層として使用するのにも適しており、その結果、特に薄い物品が実現可能である。ポリマーはさらに、成人用の衛生用品（失禁用品）での使用に適している。
【０１０１】
吸収性物品は、おむつのように、（ａ）液体透過性トップシートと；（ｂ）液体不透過性バックシートと；（ｃ）（ａ）と（ｂ）との間に位置し、１０重量％〜１００重量％または５０重量％〜１００重量％の粒子状高吸水性ポリマー、および０重量％〜９０重量％の親水性繊維材料を含む芯部（core）と；（ｄ）任意には、芯部（ｃ）の真上およびその真下に位置する組織層（tissue layer）と；（ｅ）任意には、（ａ）と（ｃ）との間に位置する捕捉層（acquisition layer）とを含む。
【０１０２】
試験手順
含水量
遠心分離保持容量試験（ＣＲＣ）
ＣＲＣ試験では、高吸水性ポリマーを飽和させ、制御条件下で遠心分離にかけた後に、この高吸水性ポリマーが液体を保持する能力を測定する。結果として得られる保持容量は、サンプルのｇ重量毎に保持される液体のｇ（ｇ／ｇ）で示される。試験対象のサンプルは、米国規格で３０のメッシュスクリーンを介してプレスクリーニングされ、米国規格で５０のメッシュスクリーンに保持される粒子から準備される。その結果、粒子状高吸水性ポリマーサンプルは、３００〜６００μｍの粒径の粒子を含む。粒子は、手動でまたは自動的にプレスクリーニングすることができる。
【０１０３】
保持容量は、試験液（蒸留水中０．９重量％塩化ナトリウム）をサンプルに自由に吸収させつつ、サンプルを収容することとなる透水性バッグに０．２ｇのプレスクリーニングされた粒子状高吸水性ポリマーサンプルを入れることによって測定される。型式番号１２３４Ｔの熱封止可能な濾紙として（米国コネチカット州ウィンザーロックスに事業所のある）Ｄｅｘｔｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な材料などの熱封止可能なティーバッグ材料は大抵の用途において申し分なく作用する。このバッグは、５インチ×３インチのバッグ材料サンプルを半分に折り畳み、開いた端縁のうち２つを熱封止して２．５インチ×３インチの長方形の小袋を形成することによって形成される。熱封止は材料の端縁の内側０．２５インチに施される。サンプルが小袋に配置された後、小袋の残りの開いた端縁も熱封止される。空のバッグも対照用に作製される。３つのサンプルが、各々の粒子状高吸水性ポリマーの試験用に準備される。
【０１０４】
封止されたバッグは、割当てられた試験温度で試験液を収容する平鍋に沈められ、これらバッグが完全に湿らされるまで確実にそこに留められるようにする。湿らせた後、サンプルが、割当てられた試験時間、溶液中に留まり、この時、これらサンプルが溶液から取出され、一時的に非吸収性の平面に置かれる。
【０１０５】
次いで、湿ったバッグがバスケットに配置され、そこで湿ったバッグが互いから離され、バスケットの外周端に配置される。このとき、バスケットは、サンプルを３５０のＧ力にさらすことのできる好適な遠心機となる。好適な一遠心機として、平坦なバッグサンプルを保持し排水するのに適した水回収バスケット、デジタルｒｐｍゲージおよび機械加工された排水バスケットを有するＣＬＡＹ  ＡＤＡＭＳ  ＤＹＮＡＣ  ＩＩのモデル＃０１０３が挙げられる。複数のサンプルが遠心分離機にかけられる場合、サンプルは、回転時にバスケットのバランスを取るよう遠心機内の相対位置に配置される。（湿った空のバッグを含む）バッグは、３分間（たとえば、２４０〜３６０のＧ力に変動させつつ３５０の目標Ｇ力を達成するように）１６００ｒｐｍで遠心分離機にかけられる。Ｇ力は、海水位で３２フィート／秒２に等しい急な加速度または重力にさらされる本体に対する慣性力の単位として規定される。バッグを取外して計量する。この場合、空のバッグ（対照用）が最初に計量され、次に高吸水性ポリマー組成物サンプルを含むバッグが計量される。高吸水性ポリマーサンプルによって保持される溶液の量は、バッグ自体によって保持される溶液を考慮に入れたものであり、高吸水性ポリマーの遠心機保持容量（ＣＲＣ）であり、高吸水性ポリマーの１ｇ当たりの流体のｇで表わされる。より特定的には、保持容量は以下の式によって決定される：
ＣＲＣ＝［サンプル／遠心後のバッグ−遠心後の空のバッグ−乾燥したサンプル重量］／乾燥したサンプル重量
３つのサンプルを試験し、結果を平均して粒子状高吸水性ポリマーのＣＲＣを決定する。
【０１０６】
ＣＲＣ（ｒｔ、０．５時間）は２３℃（室温）の試験温度および０．５時間の試験時間で測定される。
【０１０７】
ＣＲＣ（ｒｔ、５時間）は２３℃（室温）の試験温度および５時間の試験時間で測定される。
【０１０８】
ＣＲＣ（ｒｔ、１６時間）は、２３℃（室温）の試験温度および１６時間の試験時間で測定される。
【０１０９】
ＣＲＣ（ｂｔ、０．５時間）は、３７℃（体温）の試験温度および０．５時間の試験時間で測定される。
【０１１０】
ＣＲＣ（ｂｔ、５時間）は、３７℃（体温）の試験温度および５時間の試験時間で測定される。
【０１１１】
遠心分離保持容量増加（ＣＲＣＩ）試験
遠心分離保持容量増加（ＣＲＣＩ）試験では、発生したＣＲＣの増加を測定する。このＣＲＣの増加は、２回目のＣＲＣ試験と１回目のＣＲＣ（ｒｔ、０．５時間）試験との差として計算され、以下の式によって決定される：
ＣＲＣ増加＝２回目のＣＲＣ−ＣＲＣ（ｒｔ、０．５時間）。
【０１１２】
たとえば、この発明におけるＣＲＣＩは以下の式によって決定される：
室温では、ＣＲＣＩ（ｒｔ）＝ＣＲＣ（ｒｔ、５時間）−ＣＲＣ（ｒｔ、０．５時間）。
【０１１３】
体温では、ＣＲＣＩ（ｂｔ）＝ＣＲＣ（ｂｔ、５時間）−ＣＲＣ（ｂｔ、０．５時間）。
【０１１４】
ＣＲＣＩ（ｒｔ）およびＣＲＣＩ（ｂｔ）をＣＲＣＩと総称する。
遠心分離保持容量増加速度試験（ＣＲＣＩＲ）
ＣＲＣＩＲでは、粒子状高吸水性ポリマーが液体と接触した時に時間の経過に伴って付加的なＣＲＣを得る能力を測定する。これは、ＣＲＣを測定することによって、かつ、２つの異なる試験時間において割当てられた試験温度で試験される。２回目の試験時間は１回目の試験時間よりも少なくとも１時間長い。結果として得られるＣＲＣＩＲは、１時間当たりのサンプルのｇ重量毎に保持される付加的な液体のｇ（ｇ／ｇ／時）で示される。
【０１１５】
たとえば、この発明におけるＣＲＣＩＲは以下の式によって決定される：
室温では：ＣＲＣＩＲ（ｒｔ）＝［ＣＲＣ（ｒｔ、５時間）−ＣＲＣ（ｒｔ、０．５時間）］／４．５
体温では：ＣＲＣＩＲ（ｂｔ）＝［ＣＲＣ（ｂｔ、５時間）−ＣＲＣ（ｂｔ、０．５時間）］／４．５
ＣＲＣＩＲ（ｒｔ）およびＣＲＣＩＲ（ｂｔ）をＣＲＣＩＲと総称する。
【０１１６】
自由膨潤ゲルベッド透過率試験（ＦＳＧＢＰ）
この明細書中で用いられる場合、自由膨潤ゲルベッド透過率試験は、０ｐｓｉ膨潤圧力下ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）試験とも称され、一般に「自由膨潤」状態と称される状態下で、（たとえば、表面処理される前の表面処理された粒子状高吸水性ポリマーなどの）粒子状高吸水性ポリマーの膨潤したベッドの透過率を決定する。「自由膨潤」という語は、粒子状高吸水性ポリマーが、以下に記載されるとおり、試験液の吸収後に抑制負荷なしで膨張することが可能であることを意味する。ゲルベッド透過率試験を行うのに適した装置が図５、図６および図７に示され、概して５００と示される。試験装置アセンブリ５２８は、概して５３０と示されるサンプル容器と、概して５３６と示されるプランジャとを含む。プランジャは、長手方向軸に沿って下まで穿たれた円筒穴を有するシャフト５３８と、シャフトの底に位置決めされたヘッド５５０とを含む。シャフト穴５６２の直径は１６ｍｍである。プランジャヘッドは、接着などによってシャフトに取付けられる。１２個の穴５４４がシャフトの放射軸にあけられ、６．４ｍｍの直径を有する３つの穴が９０度ごとに位置決めされる。シャフト５３８はＬＥＸＡＮロッドまたは同等の材料から機械加工して設けられ、２．２ｃｍの外径および１６ｍｍの内径を有する。
【０１１７】
プランジャヘッド５５０は、７個の穴５６０の同心の内輪と１４個の穴５５４の外輪とを有し、すべての穴は８．８ｍｍの直径を有し、さらに、シャフトと位置合わせされた１６ｍｍの穴がある。プランジャヘッド５５０はＬＥＸＡＮロッドまたは同等の材料から機械加工され、その高さは約１６ｍｍであり、その直径は、シリンダ５３４内において最小の壁隙間で嵌合しつつも自由に摺動できるような大きさにされる。プランジャヘッド５５０とシャフト５３８との合計の長さは８．２５ｃｍであるが、所望の質量のプランジャ５３６を得るようにシャフトの頂部を機械加工することができる。プランジャ５３６は、ぴんと張るよう二軸延伸されてプランジャ５３６の下方端部に取付けられた１００メッシュステンレス鋼クロススクリーン５６４を含む。スクリーンをプランジャヘッド５５０に確実に接着する適切な溶剤を用いて、このスクリーンがプランジャヘッド５５０に取付けられる。スクリーンの開口部に過剰な溶剤が流れ込んで、液流のための開口面積を小さくしてしまわないよう注意しなければならない。適切な溶剤として、（米国カリフォルニア州ガーディーナに事業所のある）ＩＰＳ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから販売されているアクリル溶剤Ｗｅｌｄ−ｏｎ４が挙げられる。
【０１１８】
サンプル容器５３０は、シリンダ５３４と、ぴんと張るよう二軸延伸されてシリンダ５３４の下方端部に取付けられた４００メッシュステンレス鋼クロススクリーン５６６とを含む。スクリーンをシリンダに確実に接着する適切な溶剤を用いて、このスクリーンがシリンダに取付けられる。スクリーンの開口部に過剰な溶剤が流れ込んで、液流のための開口面積を小さくしてしまわないよう注意しなければならない。適切な溶剤として、ＩＰＳ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから販売されているアクリル溶剤Ｗｅｌｄ−ｏｎ４が挙げられる。図２に５６８として示される粒子状高吸水性ポリマーサンプルは、試験中にシリンダ５３４内においてスクリーン５６６上で支持される。
【０１１９】
シリンダ５３４は透明なＬＥＸＡＮロッドまたは同等の材料からくりぬいて作製されてもよく、または、ＬＥＸＡＮ管材もしくは同等の材料から切出されてもよく、６ｃｍの内径（たとえば、２８．２７ｃｍ２の断面積）、０．５ｃｍの壁厚および約７．９５ｃｍの高さを有する。６６ｍｍの外径を有する領域５３４ａがシリンダ５３４の底部３１ｍｍに存在するように、ステップがシリンダ５３４の外径に機械加工により設けられる。領域５３４ａの直径に適合するｏ−リング５４０がステップの上部に配置されてもよい。
【０１２０】
環状の錘５４８は、シャフト５３８に自由に滑り込むように直径２．２ｃｍおよび深さ１．３ｃｍの座ぐり穴を有する。環状の錘はまた、１６ｍｍの貫通ボア５４８ａを有する。環状の錘５４８は、ステンレス鋼から作製することができるか、または、蒸留水中０．９重量％の塩化ナトリウム溶液である試験液の存在下で腐食に耐性のある他の好適な材料から作製することができる。プランジャ５３６と環状の錘５４８とを合わせた重量は、約５９６ｇに等しく、２８．２７ｃｍ２のサンプル面積にわたって、０．３ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）または２０．７ダイン／ｃｍ２（２．０７ダイン／ｋＰａ）のサンプル５６８に加えられた圧力に対応する。
【０１２１】
以下に述べる試験中に試験液が試験装置を通って流れるとき、サンプル容器５３０は概して堰６００上に載っている。堰の目的は、サンプル容器５３０の上部からを溢れ出す液体を逸らして、溢れ出した液体を別個の回収装置６０１に逸らすことである。堰は、秤６０２の上方に位置決めすることができ、この秤６０２の上には、膨脹したサンプル５６８を通って流れる食塩水を集めるためのビーカー６０３が載っている。
【０１２２】
「自由な膨潤」条件下でゲルベッド透過率試験を行なうために、プランジャ５３６が、その上に錘５４８を載せた状態で、空のサンプル容器５３０に配置され、錘５４８の上部からサンプル容器５３０の底までの高さが、０．０１ｍｍの精度で好適なゲージを用いて測定される。測定中に厚さゲージが加える力は可能な限り低くなければならず、好ましくは０．７４ニュートン未満でなければならない。各々の空のサンプル容器５３０とプランジャ５３６と錘５４８とを組合せた高さを測定し、複数の試験装置を用いる場合にどのプランジャ５３６および錘５４８が用いられるかを記録することが重要である。飽和後にサンプル５６８が膨脹した場合の測定には同じプランジャ５３６および錘５４８が用いられるべきである。また、サンプルカップ５３０が載っている基部が水平であり、錘５４８の上面がサンプルカップ５３０の底面と平行であることが望ましい。
【０１２３】
試験対象となるサンプルは、米国規格で３０のメッシュスクリーンを介してプレスクリーニングされ、米国規格で５０のメッシュスクリーンに保持される粒子状高吸水性ポリマーから調製される。結果として、試験サンプルは、３００〜６００μｍの粒径を有する粒子を含む。粒子状高吸水性ポリマーは、たとえば、オハイオ州メンターにあるＷ．Ｓ．Ｔｙｌｅｒ，Ｉｎｃ．から入手可能なＲＯ−ＴＡＰメカニカルシーブシェーカーＢ型でプレスクリーニングすることができる。篩分けは１０分間行われる。約２．０ｇのサンプルをサンプル容器５３０に配置し、サンプル容器の底に均一に広げる。次いで、容器に２．０ｇのサンプルを混入し、プランジャ５３６および錘５４８のない状態でこの容器を０．９％食塩水に６０分間沈めて、サンプルを飽和させ、サンプルが抑制負荷なしでも膨張することを可能にする。飽和中、サンプルカップ５３０は、液体貯蔵部の底よりもわずか上方に上げられるように、液体貯蔵部に位置するメッシュ上にセットされる。メッシュは、食塩水がサンプルカップ５３０に流れ込むのを阻止しない。好適なメッシュは、米国ウィスコンシン州アップルトンに事業所のあるＥａｇｌｅ  Ｓｕｐｐｌｙ  ａｎｄ  Ｐｌａｓｔｉｃから部品番号７３０８として得ることができる。食塩水は、試験セルにおける完全に平坦な食塩水表面からも明らかなように、高吸水性ポリマー組成物粒子を完全には覆わない。また、食塩水の深さは、セル内の表面が、食塩水ではなく、もっぱら膨脹した粒子状高吸水性ポリマーによってのみ規定されるほどにまで低くすることはできない。
【０１２４】
この期間の終わりに、プランジャ５３６および錘５４８のアセンブリは、サンプル容器５３０内の飽和したサンプル５６８上に配置され、次いで、サンプル容器５３０、プランジャ５３６、錘５４８およびサンプル５６８が溶液から取出される。取出した後かつ測定の前に、サンプル容器５３０、プランジャ５３６、錘５４８およびサンプル５６８は、均一な厚さを有する好適な平坦かつ大型の格子状非変形板の上に３０秒間静止させたまま置かれる。０点が初期高さの測定値から変わっていないのであれば、前に使ったものと同じ厚さゲージを用いて、錘５４８の上部からサンプル容器５３０の底までの高さを再び測定することにより、飽和したサンプル５６８の厚さを決定する。サンプル容器５３０、プランジャ５３６、錘５４８およびサンプル５６８は、サンプル容器内の液体が表面張力のせいで平坦な表面上に流れ出すのを防ぎ得るような均一な厚さを有する平坦な大型の格子状非変形板上に配置されてもよい。この板は、全体寸法が７．６ｃｍ×７．６ｃｍであり、各々の格子は、長さ１．５９ｃｍ×幅１．５９ｃｍ×深さ１．１２ｃｍのセルサイズ寸法を有する。好適な平坦かつ大型の格子状非変形板材は、米国イリノイ州のシカゴに事業所を有するＭｃＭａｓｔｅｒ  Ｃａｒｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な放物状拡散パネル（カタログ番号１６２４Ｋ２７）であって、これは適切な寸法に切断することができる。この平坦な大型のメッシュ非変形板は、最初の空のアセンブリの高さを測定する際にも設けられていなければならない。厚さゲージが係合された後、可能な限り直ちに高さ測定が行われなければならない。空のサンプル容器５３０、プランジャ５３６および錘５４８を測定することによって得られる高さ測定値は、サンプル５６８の飽和後に得られる高さ測定値から引かれる。結果として得られる値は、膨脹したサンプルの厚さまたは高さ「Ｈ」である。
【０１２５】
透過率測定は、飽和したサンプル５６８、プランジャ５３６および錘５４８を内部に含むサンプル容器５３０内に０．９％食塩水の流れを送達することによって開始される。容器内への試験液の流量は、食塩水をシリンダ５３４の上部から溢れ出させるよう調整され、これにより、サンプル容器５３０の高さに等しい一定のヘッド圧が得られることとなる。試験液は、定量ポンプ６０４などを用いて、シリンダの上部から少量ではあるが一定の量を確実に溢れ出させるのに十分な任意の好適な手段によって加えられてもよい。溢れ出した液体は別個の回収装置６０１に移される。時間に対するサンプル５６８通過溶液量が、秤６０２およびビーカー６０３を用いて重量測定的に測定される。液体の溢れ出しが始まると、秤６０２からのデータ点が、少なくとも６０秒間に毎秒、収集される。データ収集は手動でまたはデータ収集ソフトウェアで得られてもよい。膨脹したサンプル５６８を通過する流量Ｑは、サンプル５６８を通過する流体（ｇ単位）対時間（秒単位）の線形最小二乗適合によりｇ／秒（ｇ／ｓ）の単位で決定される。
【０１２６】
ｃｍ２単位の透過率は以下の式によって得られる。
Ｋ＝［Ｑ＊Η＊μ］／［Α＊ρ＊Ｐ］
［式中、Ｋ＝透過率（ｃｍ２）、Ｑ＝流速（ｇ／秒）、Ｈ＝膨脹したサンプルの高さ（ｃｍ）、μ＝液体粘度（ポアズ）（この試験で使われる試験溶液について約１センチポアズ）、Ａ＝液流の断面積（この試験で使われるサンプル容器について２８．２７ｃｍ２）、ρ＝液体密度（ｇ／ｃｍ３）（この試験で使われる試験溶液について約１ｇ／ｃｍ３）、およびＰ＝静水圧（ダイン／ｃｍ２）（通常は約７，７９７ダイン／ｃｍ２）。］
静水圧がＰ＝ρ＊ｇ＊ｈ［式中、ρ＝液体密度（ｇ／ｃｍ３）、ｇ＝重力加速度、名目上９８１ｃｍ／ｓｅｃ２、およびｈ＝液体の高さ、たとえば本明細書中に記載されるゲルベッド透過率試験の場合、７．９５ｃｍである。］から計算される。
【０１２７】
最低でも２つのサンプルを試験し、その結果を平均してサンプルのゲルベッド透過率を決定する。
【０１２８】
負荷下吸収性試験（ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ））
負荷下吸収性（ＡＵＬ）試験では、材料が０．９ｐｓｉ負荷を受けている間、粒子状高吸水性ポリマーが室温で蒸留水中塩化ナトリウムの０．９重量％溶液（試験液）を吸収する能力を測定する。ＡＵＬを試験するための装置は以下を含む：
・シリンダ、４．４ｇピストンおよび標準的な３１７ｇｍの錘を含むＡＵＬアセンブリ。このアセンブリの構成要素を以下にさらに詳細に記載する。
【０１２９】
・平底の正方形プラスチックトレイであって、このトレイの壁と接触させずにガラスフリットを底に載せることができるほど十分に広い。プラスチックトレイは９インチ×９インチ（２２．９ｃｍ×２２．９ｃｍ）であって、この試験方法では通常０．５〜１インチ（１．３ｃｍ〜２．５ｃｍ）の深さが用いられる。
【０１３０】
・「Ｃ」多孔性（２５〜５０ミクロン）を有する１２．５ｃｍ直径の焼結ガラスフリット。このフリットは、食塩水（重量で蒸留水中０．９％塩化ナトリウム）中に平衡状態で予め調製されている。少なくとも２部の新鮮な食塩水で洗浄することに加えて、フリットはＡＵＬ測定前に少なくとも１２時間食塩水に浸されなければならない。
【０１３１】
・ワットマン・グレード１、１２．５ｃｍ直径の濾紙円。
・食塩水の供給（重量で蒸留水中０．９％塩化ナトリウム）。
【０１３２】
図８を参照して、粒子状高吸水性ポリマー４１０を収容するのに用いられるＡＵＬアセンブリ４００のシリンダ４１２は、確実に同心性を有するようわずかに機械加工された１インチ（２．５４ｃｍ）内径の熱可塑性管材料から作製される。機械加工後、フレームにおいて４００メッシュステンレス鋼ワイヤクロス４１４を赤熱するまで加熱することによって、この鋼ワイヤクロス４１４がシリンダ４１２の底に取付けられ、その後、シリンダ４１２は、冷却されるまで鋼ワイヤクロスに保持される。失敗したり壊れたりした場合、はんだごてを用いて封止し直すことができる。平坦で滑らかな底を維持して、シリンダ４１２の内部を歪めないよう注意しなければならない。
【０１３３】
４．４ｇのピストン（４１６）は１インチ直径の固体材料（たとえば、ＰＬＥＸＩＧＬＡＳ（登録商標））から作られ、シリンダ４１２にくっ付いてしまうことなく密に嵌合するよう機械加工される。
【０１３４】
標準的な３１７ｇｍの錘４１８を用いて、６２，０５３ダイン／ｃｍ２（０．９ｐｓｉ）の抑制負荷をもたらす。錘は、円筒形で１インチ（２．５ｃｍ）直径のステンレス鋼の錘であって、シリンダにくっ付いてしまうことなく密に嵌合するよう機械加工される。
【０１３５】
特に規定のない限り、少なくとも３００ｇｓｍ（０．１６ｇ）の粒子状高吸水性ポリマーからなる層に対応するサンプル４１０がＡＵＬの試験用に利用される。サンプル４１０は、米国規格で＃３０のメッシュを介してプレスクリーニングされ、米国規格で＃５０のメッシュに保持される粒子状高吸水性ポリマーから得られる。高吸水性ポリマー組成物粒子は、たとえば、オハイオ州メンターのＷ．Ｓ．Ｔｙｌｅｒ，Ｉｎｃ．から入手可能なＲＯ−ＴＡＰ（登録商標）メカニカルシーブシェーカーＢ型でプレスクリーニングすることができる。篩分けは１０分間行われる。
【０１３６】
シリンダ４１２の内部は、粒子状高吸水性ポリマー粒子４１０をシリンダ４１２に配置する前に帯電防止クロスで拭かれる。
【０１３７】
ふるいにかけられた粒子状高吸水性ポリマー４１０（０．１６ｇ）の所望量のサンプルは、計量紙上で量り分けられ、シリンダ４１２の底においてワイヤクロス４１４上に均一に分散させられる。シリンダの底における粒子状高吸水性ポリマーの錘は、以下に記載されるＡＵＬ計算で用いるために「ＳＡ」として記録される。粒子状高吸水性ポリマーがシリンダの壁にはりつかないように注意する。シリンダ４１２内の粒子状高吸水性ポリマー４１０上に４．４ｇのピストン４１２および３１７ｇの錘４１８を注意深く配置した後、シリンダ、ピストン、錘および粒子状高吸水性ポリマーを含むＡＵＬアセンブリ４００が計量され、その重量が重量「Ａ」として記録される。
【０１３８】
（上述の）焼結ガラスフリット４２４がプラスチックトレイ４２０に配置され、食塩水４２２がガラスフリット４２４の上面と等しい高さになるまで加えられる。単一円状の濾紙４２６がガラスフリット４２４に静かに配置され、次いで、粒子状高吸水性ポリマー４１０を含むＡＵＬアセンブリ４００が濾紙４２６の上に配置される。次いで、トレイ内の食塩水の高さを一定に保つよう注意を払いつつ、ＡＵＬアセンブリ４００が１時間の試験期間中濾紙４２６の上に載せたままにされる。１時間の試験期間の終わりに、ＡＵＬ装置が計量され、この値が重量「Β」として記録される。
【０１３９】
ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ）は以下のように計算される。
ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ）＝（Ｂ−Ａ）／ＳＡ
［式中、
Ａ＝乾燥したＳＡＰを含むＡＵＬユニットの重量
Ｂ＝６０分の吸収後におけるＳＡＰを含むＡＵＬユニットの重量
ＳＡ＝実際のＳＡＰの重量］
最低でも２回の試験を行ない、結果を平均して、０．９ｐｓｉ負荷下でのＡＵＬ値を決定する。サンプルは２３℃、相対湿度５０％で試験される。
【０１４０】
渦時間
概略説明：渦試験では、磁気撹拌板上で毎分６００回転で５０ｍｌの食塩水を撹拌することによって作り出された渦を２ｇの粒子状高吸水性ポリマーが閉じる（close）のに必要な時間を秒単位で測定する。渦が閉じるのにかかる時間は、粒子状高吸水性ポリマーの自由膨潤吸収率を示す。
【０１４１】
機器および材料
１．ビーカー、１００ｍｌ
２．（Ｄａｔａｐｌａｔｅ（登録商標）モデル＃７２１としてＰＭＣ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから市販されているような）毎分６００回転をもたらすことのできるプログラム可能な磁気撹拌板。
【０１４２】
３．Ｂａｘｔｅｒ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓから商標名Ｓ／ＰＲＩＭブランドで市販されている取外し可能なピボットリングを備えた１束の円形撹拌棒などの）テフロン（登録商標）加工されたリングなしの磁気撹拌棒（７．９ｍｍ×３２ｍｍ）。
【０１４３】
４．ストップウォッチ
５．±０．０１ｇ精度の秤
６．食塩水、０．８７ｗ／ｗ％、Ｂａｘｔｅｒ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓから入手可能な血液バンク食塩水（ここでは０．９重量％食塩水の当量であると考えられる）
７．秤量紙
８．標準的な大気条件の部屋：温度＝２３℃±１℃、および相対湿度＝５０％±２％。
【０１４４】
試験手順
１．５０ｇ±０．０１ｇの食塩水を１００ミリリットルビーカーに測り入れる。
【０１４５】
２．ビーカーに磁気撹拌棒を配置する。
３．磁気撹拌板を毎分６００回転にプログラムする。
【０１４６】
４．磁気撹拌棒が作動するように磁気撹拌板の中心にビーカーを配置する。渦の底は撹拌棒の上部付近になければならない。
【０１４７】
５．秤量紙上で試験される２ｇ±０．０１ｇの粒子状高吸水性ポリマーを量り分ける。
注：粒子状高吸水性ポリマーが収容されると（すなわち、この明細書中において記載されるような吸収複合物になると）試験される。特定の粒径に対するスクリーニングは行われないが、粒径がこの試験に影響を及ぼすことは公知である。
【０１４８】
６．食塩水が撹拌されている間、試験対象の粒子状高吸水性ポリマーを食塩水に素速く注ぎ、ストップウォッチを開始させる。試験対象の粒子状高吸水性ポリマーは、渦の中心とビーカーの側部との間の食塩水に加えられなければならない。
【０１４９】
７．食塩水の表面が平坦になるとストップウォッチを停止させ、時間を記録する。
８．秒単位で記録された時間は渦時間として報告される。
【実施例】
【０１５０】
この発明の高吸水性ポリマーおよび粒子状高吸水性ポリマーならびにその試作品についての以下の比較例および例はこの発明を例示するために提供されるものであって、添付の特許請求の範囲を限定するものではない。すべての部分について特に規定のない限り、パーセンテージは重量単位とする。
【０１５１】
ＳＡＰ試作品
この発明の高吸水性ポリマーは以下の方法で作製され得る。撹拌機および冷却コイルを備えたポリエチレン容器に、４８２ｇの５０％ＮａＯＨおよび８２１ｇの蒸留水を加えて、２０℃に冷却した。次いで、２０７ｇの氷状アクリル酸を苛性溶液に加え、この溶液を再び２０℃に冷却した。比較例１〜７および例１〜１８についての表２〜３に従った特定量の内部架橋剤ならびに４１３ｇの氷状アクリル酸を第１の溶液に加えた後、４〜６℃に冷却した。窒素をモノマー溶液によって１０分間泡立たせた。冷却コイルを容器から取外した。１重量％のＨ２Ｏ２水溶液２０ｇ、２ｗｔ％過硫酸ナトリウム水溶液３０ｇ、および０．５ｗｔ％エリトルビン酸ナトリウム水溶液１８ｇをモノマー溶液に加えて、重合反応を開始させた。撹拌機を停止し、反応を開始したモノマーを２０分間重合させた。
【０１５２】
粒子状高吸水性ポリマーは以下のとおり調製されてもよい。結果として得られるヒドロゲルを細断して、Ｈｏｂａｒｔ  ４Ｍ６商用エクストルーダで押出し、その後、Ｐｒｏｃｔｅｒ＆Ｓｃｈｗａｒｔｚ  Ｍｏｄｅｌ０６２の強制空気炉において１７５℃で、２０インチ×４０インチの有孔金属トレイ上で、上昇流で１２分間、下降流で６分間乾燥させて、最終生産物の水分量を５ｗｔ％未満にした。乾燥させた粒子状高吸水性ポリマーを、Ｐｒｏｄｅｖａ  Ｍｏｄｅｌ  ３１５−Ｓ粉砕機において粗くすりつぶし、ＭＰＩ  ６６６Ｆの３段式ローラーミルで粉砕し、Ｍｉｎｏｘ  ＭＴＳ  ６００ＤＳ３Ｖでふるいにかけて、８５０μｍよりも大きく１５０μｍよりも小さい高吸水性ポリマー粒子を除去した。
【０１５３】
比較例１〜６
比較例１〜６についての表２に従って、内部架橋剤およびシリコン化合物をＳＡＰ試作品である高吸水性ポリマーのモノマー溶液に加えて、比較例１〜６の粒子状高吸水性ポリマーを調製した。
【０１５４】
比較例１〜５は、炭素−炭素二重結合のないシラン化合物またはケイ酸塩化合物がポリアクリレートベースの粒子状高吸水性ポリマーのための有効な内部架橋剤ではないことを示している。加えて、ＣＲＣ増加は粒子状高吸水性ポリマーのこれらの比較例においては観察されなかった。
【０１５５】
比較例６は、３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートが高吸水性ポリマーのための有効な架橋剤であることを示している。但し、この場合、ＣＲＣ増加は観察されなかった。３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートによって形成される架橋は、おそらく、時間が経過しても安定している。３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートの化学構造を以下に示す。
【０１５６】
【化３】
0005883851.tif 000005
【０１５７】
【表２】
0005883851.tif 000006
【０１５８】
＊架橋剤Ａ：ポリエチレングリコールモノアリルエーテルアクリレート
比較例７および例１〜１３
比較例７および例１〜１３についての表３に従って、従来の架橋剤および／またはシリコン架橋剤をＳＡＰ試作品である高吸水性ポリマーのモノマー溶液に加えて、粒子状高吸水性ポリマーを調製した。
【０１５９】
表３における結果は、例１〜例１３の粒子状高吸水性ポリマーのＣＲＣが室温または体温で時間の経過とともに増加することを示す。加えて、ＣＲＣは試験温度の上昇とともに増加する。さらに、ＣＲＣは、室温よりも体温でより速く増加する。
【０１６０】
これに比べて、従来の内部架橋剤だけを含む粒子状高吸水性ポリマーのサンプル比較例７（比較例７）は、時間が経過しても、または異なる温度でも粒子状高吸水性ポリマーのＣＲＣが本質的に一定であることを示す。
【０１６１】
【表３】
0005883851.tif 000007
【０１６２】
＊架橋剤Ａ：ポリエチレングリコールモノアリルエーテルアクリレート、
＊＊架橋剤Ｂ：エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート（ＳＡＲＴＯＭＥＲ（登録商標）４５４製品）
＊＊＊架橋剤Ｃ：ポリエチレングリコール３００ジアクリレート
比較例８
粒子状高吸水性ポリマーの比較例８が以下のとおり調製され得る。比較例７から得られた１００ｇの生成物を（Ｅｖｏｎｉｋ−Ｄｅｇｕｓｓａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている）０．５％のＳｉｐｅｒｎａｔ（登録商標）２２ｓと均一に混合した後、粒子状高吸水性ポリマーを空気中で流動させつつ、細かい霧状の噴霧を用いて、１ｗｔ％エチレンカーボネートおよび４ｗｔ％の水を含有する溶液を均一に噴霧した。次いで、コーティングされた粒子状高吸水性ポリマーを対流式オーブンで１８５℃で５５分間加熱した。生成物を冷却し、ふるいにかけて、８５０μｍよりも大きく１５０μｍよりも小さい粒子を除去した。
【０１６３】
この発明に従った粒子状高吸水性ポリマーの例１４〜例１９は、以下のように調製され得る。
【０１６４】
例１４
例１２から得られた１００ｇの粒子状高吸水性ポリマーを０．５％のＳｉｐｅｒｎａｔ（登録商標）２２ｓと均一に混合した後、ＳＡＰ粒子を空気中で流動させつつ、細かい霧状の噴霧を用いて、１ｗｔ％エチレンカーボネートおよび４ｗｔ％の水を含有する溶液を均一に噴霧した。次いで、コーティングされた粒子状高吸水性ポリマーを対流式オーブンで１８５℃で５５分間加熱した。粒子状高吸水性ポリマーを冷却し、ふるいにかけて、８５０μｍよりも大きく１５０μｍよりも小さい粒子を除去した。
【０１６５】
例１５
例１３の粒子状高吸水性ポリマーをベースポリマーとして用いた以外は例１４と同様にして、コーティングされた粒子状高吸水性ポリマーを１８５℃で４０分間加熱した。
【０１６６】
例１６
例１２から得られた１００ｇの粒子状高吸水性ポリマーを０．５ｗｔ％のＳｉｐｅｒｎａｔ（登録商標）２２ｓと均一に混合した後、粒子状高吸水性ポリマーを空気中で流動させつつ、細かい霧状の噴霧を用いて、１ｗｔ％エチレンカーボネート、２００ｐｐｍのマレイン酸化ポリプロピレンおよび４ｗｔ％の水を含有する溶液を均一に噴霧した。次いで、コーティングされた粒子状高吸水性ポリマーを対流式オーブンで１８５℃で５５分間加熱した。粒子状高吸水性ポリマーを冷却し、ふるいにかけて、８５０μｍよりも大きく１５０μｍよりも小さい粒子を除去した。
【０１６７】
例１７
例１２から得られた１００ｇの粒子状高吸水性ポリマーを０．５％のＳｉｐｅｒｎａｔ（登録商標）２２ｓと均一に混合した後、ＳＡＰ粒子を空気中で流動させつつ、細かい霧状の噴霧を用いて、１ｗｔ％エチレンカーボネート、２００ｐｐｍのマレイン酸化ポリプロピレン、０．２５ｗｔ％のリン酸アルミニウムおよび４ｗｔ％の水を含有する溶液を均一に噴霧した。次いで、コーティングされた粒子状高吸水性ポリマーを対流式オーブンで１８５℃で５５分間加熱した。粒子状高吸水性ポリマーを冷却し、ふるいにかけて、８５０μｍよりも大きく１５０μｍよりも小さい粒子を除去した。
【０１６８】
例１８
粒子状高吸水性ポリマーを空気中で流動させつつ、細かい霧状の噴霧を用いて、例１７から得られた１００ｇの粒子状高吸水性ポリマーを０．２ｗｔ％のポリビニルアミン（Ｌｕｐａｍｉｎ（登録商標）９０２５）、０．１％のＰＥＧ−８０００および３ｗｔ％の水を含む溶液でコーティングした。コーティングされた粒子状高吸水性ポリマーを室温で一晩放置して、ふるいにかけて、８５０μｍよりも大きく１５０μｍよりも小さい粒子を除去した。
【０１６９】
例１９
ＳＡＰ粒子を空気中で流動させつつ、細かい霧状の噴霧を用いて、例１２から得られた１００ｇの粒子状高吸水性ポリマーを、１ｗｔ％エチレンカーボネート、１％の硫酸アルミニウム、２００ｐｐｍのマレイン酸化ポリプロピレンおよび４ｗｔ％の水を含む溶液でコーティングした。次いで、コーティングされた粒子状高吸水性ポリマーを対流式オーブンで１８５℃で５５分間加熱した。粒子状高吸水性ポリマーを冷却し、ふるいにかけて、８５０μｍよりも大きく１５０μｍよりも小さい粒子を除去した。
【０１７０】
表４は、粒子状高吸水性ポリマーについての結果を要約したものである。表４から分かるように、例１４〜例１９の粒子状高吸水性ポリマーのＣＲＣ（ｒｔ、０．５時間）、ＣＲＣ（ｒｔ、５時間）、ＣＲＣ（ｂｔ、０．５時間）およびＣＲＣ（ｂｔ、５時間）は、室温または体温で時間の経過とともに増加する。加えて、ＣＲＣは試験温度の上昇とともに増加する。さらに、ＣＲＣは、室温よりも体温でより速く増加する。
【０１７１】
これに比べて、従来の内部架橋剤しか含まない比較例８の粒子状高吸水性ポリマーは、時間が経過しても、または異なる温度でも本質的に一定のＣＲＣを示す。
【０１７２】
【表４】
0005883851.tif 000008
【０１７３】
表５は、粒子状高吸水性ポリマーの比較例７および比較例８ならびに例１〜例１９についてのＣＲＣＩ、ＣＲＣＩＲおよび渦時間の値を示す。
【０１７４】
【表５】
0005883851.tif 000009
【０１７５】
表５に示すとおり、例１〜例１９の粒子状高吸水性ポリマーのＣＲＣＩＲ（ｒｔ）およびＣＲＣＩＲ（ｂｔ）は０．４ｇ／ｇ／時よりも高く、比較例７および比較例８の相対的な粒子状高吸水性ポリマーの増加速度は０．４ｇ／ｇ／時よりも低い。表５に示すとおり、この発明の粒子状高吸水性ポリマーは、従来の粒子状高吸水性ポリマーと同等の渦時間を有する。
【０１７６】
例２０
粒子状高吸水性ポリマーの本発明の容量増加が液体を吸収し、保持しかつ吸収性物品に分散させる高い能力を有することをさらに示すために、この容量が増加した粒子状高吸水性ポリマーを含む実験用のおむつ芯部を準備し、従来のＳＡＰを含む実験用のおむつ芯部と比較した。特に、以下のおむつ芯部を準備した：
芯部Ａ−重量で（比較例８のような）６０％の従来の比較用粒子状高吸水性ポリマーおよび４０％のフラフパルプ；
芯部Ｂ−重量で（例１４のような）この発明の６０％の高容量粒子状高吸水性ポリマーおよび４０％のフラフパルプ。
【０１７７】
標準的な空気形成ハンドシート機器を用いてハンドシート（実験用おむつ芯部）を準備した。結果として得られるハンドシート複合物の寸法は、幅２５．４ｃｍ×長さ４３．２ｃｍであった。
【０１７８】
ハンドシートは以下の手順で作製した。１枚の形成組織を前者の底に配置した。次いで、粒子状高吸水性ポリマーおよびフラフを各々、等分（すなわち、６部のフラフおよび５部の粒子状材料）に分割した。代替的には、フラフ部分および粒子状高吸水性ポリマー部分を各々、前者の上部に差込み、圧縮空気をフラフおよび粒子状材料に混合させつつ、真空によってこの材料を形成チャンバを介して形成組織へと引込んだ。このプロセスは、フラフの最後の部分が消費されてフラフおよび粒子状材料の分布が実質的に均一になるまで続けられた。これにより、坪量５００ｇｓｍの吸収性複合物を得た。網形成の後、上述の形成組織からなる別の層をこの形成された複合物の上に配置した。たとえば、（米国インディアナ州ウォバシュに事業所を有するＣａｒｖｅｒ，Ｉｎｃ．から入手可能な）ＣＡＲＶＥＲ  ＰＲＥＳＳモデル＃４５３１を用いて、結果として得られたハンドシート複合物を圧縮して、試験前に約０．２６ｇ／ｃｃの所望の密度を達成した。ハンドシートを準備し高密度化した後、芯部の試験用にサンプルを７．６ｃｍ×７．６ｃｍの円に切断した。
【０１７９】
おむつ芯部が３７℃で５時間試験液に浸された以外は、米国特許第７，０７３，３７３号に記載された液体取込量評価試験に従って、表６において用いられるような液体取込量を試験し、そして、米国特許第７，０７３，３７３号に記載された液体飽和保持容量試験に従って、表６において用いられるような芯部保持容量を試験した。表６は試験結果を含む。図４および図５を含む液体取込量評価試験ならびに米国特許第７，０７３，３７３号に記載されるような図３を含む液体飽和保持容量試験を引用により本願に援用する。
【０１８０】
【表６】
0005883851.tif 000010
【０１８１】
表６に示されるデータは、この発明のおむつ芯部が液体取込時間の改善と芯部保持容量の増加とを呈することを示す。このように実質的に特性が改善された結果、液体が噴出する状況下での漏れを防ぎ乾燥を維持する改善された能力を有する芯部が得られる。
【０１８２】
本発明の広い範囲を示す数値範囲およびパラメータが概算値であるにもかかわらず、具体例において述べられた数値は、可能な限り正確に報告される。上記実施例以外に、または他に示さない限り、明細書および添付の特許請求の範囲において用いられる含有物、反応条件などの量を表している全ての数は、全ての場合に用語「。」によって修飾されているものと解されたい。しかしながら、任意の数値は、それらの各試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じるある種の誤差を本質的に含む。
【図６】
0005883851.tif 000016
【図７】
0005883851.tif 000017
【図８】
0005883851.tif 000018
【図１】
0005883851.tif 000019
【図２】
0005883851.tif 000020
【図３】
0005883851.tif 000021
【図４】
0005883851.tif 000022
【図５】
0005883851.tif 000023