(57)【要約】本発明は、制御された種々のゲル床摩擦角を有する水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料に関する。超吸収体材料のゲル床摩擦角の制御は、材料の膨潤、材料の吸収力、及び／又は超吸収体材料を含有する吸収体複合材の吸収力、弾力性及び多孔性の制御を可能にする。本発明は、摩擦角を操作するための超吸収体材料の処理と、所望の摩擦角特性をもつ新しい超吸収体材料に関する。本発明はまた、所望の摩擦角特性をもつ超吸収体材料を用いる吸収体複合材に関する。
2005534476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料からなる超吸収体材料であって、前記超吸収体材料が、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムの超吸収体材料膨潤レベルにおける第１ゲル床摩擦角と、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおいて、前記第１ゲル床摩擦角に実質的に等しいか、又はそれより小さいゲル床摩擦角とを有し、前記第１ゲル床摩擦角が、約２０度であるか又はそれより小さいことを特徴とする超吸収体材料。
【請求項２】
前記第１ゲル床摩擦角が、約１０度であるか又はそれより小さいことを特徴とする請求項１に記載の超吸収体材料。
【請求項３】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料が、本質的に、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の超吸収体材料。
【請求項４】
水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料が、本質的には、シリカゲル、寒天、ペクチン、グアーガム、並びに、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルフォリノンのアルカリ金属塩、並びに、ビニルスルホン酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、アクリロニトリルグラフトでんぷん、アクリル酸グラフトでんぷんのポリマー及びコポリマー、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項３に記載の超吸収体材料。
【請求項５】
前記超吸収体材料と組み合わせて摩擦角減少添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の超吸収体材料。
【請求項６】
前記摩擦角減少添加剤が、本質的には、グリセロール、鉱油、シリコーン油、多糖類、ポリエチレンオキシド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項５に記載の超吸収体材料。
【請求項７】
前記超吸収体材料と組み合わせて乳化剤をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の超吸収体材料。
【請求項８】
前記乳化剤が、本質的には、ホスファチジルコリン、レシチン及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項７に記載の超吸収体材料。
【請求項９】
前記超吸収体材料と組み合わせて界面活性剤をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の超吸収体材料。
【請求項１０】
前記界面活性剤が、本質的には、ソルビタンモノラウレート、トリトンシリーズの化合物、Ｂｒｉｊシリーズの化合物、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンテトラオレエート、アルコールアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項９に記載の超吸収体材料。
【請求項１１】
粒子、繊維、フレーク、球及びこれらの組み合わせからなる群から選択された構造体をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の超吸収体材料。
【請求項１２】
水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料からなる超吸収体材料であって、前記超吸収体材料が、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムの超吸収体材料膨潤レベルにおける第１ゲル床摩擦角と、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおける、前記第１ゲル床摩擦角より大きいゲル床摩擦角とを有し、前記第１ゲル床摩擦角が、約２０度であるか又はそれより小さいことを特徴とする超吸収体材料。
【請求項１３】
前記第１ゲル床摩擦角が、約１０度であるか又はそれより小さいことを特徴とする請求項１２に記載の超吸収体材料。
【請求項１４】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と組み合わせて、前記超吸収体材料中に摩擦角減少添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の超吸収体材料。
【請求項１５】
前記摩擦角減少添加剤が、本質的には、キトサン、ケイ酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、アルミノケイ酸塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１４に記載の超吸収体材料。
【請求項１６】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料が、本質的には、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１２に記載の超吸収体材料。
【請求項１７】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料が、本質的には、シリカゲル、寒天、ペクチン、グアーガム、並びに、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルフォリノンのアルカリ金属塩、並びに、ビニルスルホン酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、アクリロニトリルグラフトでんぷん、アクリル酸グラフトでんぷんのポリマー及びコポリマー、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１６に記載の超吸収体材料。
【請求項１８】
粒子、繊維、フレーク、球及びこれらの組み合わせからなる群から選択された構造体をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の超吸収体材料。
【請求項１９】
複数の湿潤可能な繊維と、
前記湿潤可能な繊維と組み合わせられ、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムの超吸収体材料膨潤レベルにおける第１ゲル床摩擦角と、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおける、前記第１ゲル床摩擦角に実質的に等しい、又はそれより小さいゲル床摩擦角とを有する、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と、
を含み、前記第１ゲル床摩擦角が、約２０度であるか又はそれより小さいことを特徴とする吸収体複合材。
【請求項２０】
前記第１ゲル床摩擦角が、約１０度であるか又はそれより小さいことを特徴とする請求項１９に記載の吸収体複合材。
【請求項２１】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料が、本質的には、天然繊維、合成繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１９に記載の吸収体複合材。
【請求項２２】
水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料が、本質的には、シリカゲル、寒天、ペクチン、グアーガム、並びに、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルフォリノンのアルカリ金属塩、並びに、ビニルスルホン酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、アクリロニトリルグラフトでんぷん、アクリル酸グラフトでんぷんのポリマー及びコポリマー、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項２１に記載の吸収体複合材。
【請求項２３】
前記超吸収体材料と組み合わせて摩擦角減少添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の吸収体複合材。
【請求項２４】
前記摩擦角減少添加剤が、本質的には、グリセロール、鉱油、シリコーン油、多糖類、ポリエチレンオキシド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項２３に記載の吸収体複合材。
【請求項２５】
前記超吸収体材料と組み合わせて乳化剤をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の吸収体複合材。
【請求項２６】
前記乳化剤が、本質的には、ホスファチジルコリン、レシチン及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項２５に記載の吸収体複合材。
【請求項２７】
前記超吸収体材料と組み合わせて界面活性剤をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の吸収体複合材。
【請求項２８】
前記界面活性剤が、本質的には、ソルビタンモノラウレート、トリトンシリーズの化合物、Ｂｒｉｊシリーズの化合物、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンテトラオレエート、アルコールアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項２７に記載の吸収体複合材。
【請求項２９】
粒子、繊維、フレーク、球及びこれらの組み合わせからなる群から選択された構造体をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の吸収体複合材。
【請求項３０】
前記複数の湿潤可能な繊維が、本質的には、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１９に記載の吸収体複合材。
【請求項３１】
複数の湿潤可能な繊維と、
前記湿潤可能な繊維と組み合わせられ、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムの超吸収体材料膨潤レベルにおける第１ゲル床摩擦角と、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおける、前記第１ゲル床摩擦角より大きいゲル床摩擦角とを有する、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と、
を含み、前記第１ゲル床摩擦角が、約２０度であるか又はそれより小さいことを特徴とする吸収体複合材。
【請求項３２】
前記第１ゲル床摩擦角が、約１０度であるか又はそれより小さいことを特徴とする請求項３１に記載の吸収体複合材。
【請求項３３】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と組み合わせて摩擦角増加添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項３１に記載の吸収体複合材。
【請求項３４】
前記湿潤可能な繊維と組み合わせて摩擦角増加添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項３１に記載の吸収体複合材。
【請求項３５】
前記摩擦角増加添加剤が、本質的には、キトサン、ケイ酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、アルミノケイ酸塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項３３に記載の吸収体複合材。
【請求項３６】
前記複数の湿潤可能な繊維が、本質的には、天然繊維、合成繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項３１に記載の吸収体複合材。
【請求項３７】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料が、本質的には、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項３１に記載の吸収体複合材。
【請求項３８】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料が、本質的には、シリカゲル、寒天、ペクチン、グアーガム、並びに、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルフォリノンのアルカリ金属塩、並びに、ビニルスルホン酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、アクリロニトリルグラフトでんぷん、アクリル酸グラフトでんぷんのポリマー及びコポリマー、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項３７に記載の吸収体複合材。
【請求項３９】
水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料からなる超吸収体材料であって、前記超吸収体材料が、前記超吸収体材料の第１超吸収体材料膨潤レベルにおける第１ゲル床摩擦角と、前記超吸収体材料の前記第１超吸収体材料膨潤レベルより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおける、前記第１ゲル床摩擦角より大きいゲル床摩擦角とを有し、前記第１ゲル床摩擦角が、約２０度であるか又はそれより小さいことを特徴とする超吸収体材料。
【請求項４０】
前記第１ゲル床摩擦角が、約１０度であるか又はそれより小さいことを特徴とする請求項３９に記載の超吸収体材料。
【請求項４１】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と組み合わせて、前記超吸収体材料中に摩擦角増加添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載の超吸収体材料。
【請求項４２】
前記摩擦角増加添加剤が、本質的には、キトサン、ケイ酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、アルミノケイ酸塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項４１に記載の超吸収体材料。
【請求項４３】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料が、本質的には、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項３９に記載の超吸収体材料。
【請求項４４】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料が、本質的には、シリカゲル、寒天、ペクチン、グアーガム、並びに、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルフォリノンのアルカリ金属塩、並びに、ビニルスルホン酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、アクリロニトリルグラフトでんぷん、アクリル酸グラフトでんぷんのポリマー及びコポリマー、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項４３に記載の超吸収体材料。
【請求項４５】
粒子、繊維、フレーク、球及びこれらの組み合わせからなる群から選択された構造体をさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載の超吸収体材料。
【請求項４６】
複数の湿潤可能な繊維と、
前記湿潤可能な繊維と組み合わせられ、前記超吸収体材料の第１超吸収体材料膨潤レベルにおける第１ゲル床摩擦角と、前記超吸収体材料の前記第１超吸収体材料膨潤レベルより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおける、前記第１ゲル床摩擦角より大きいゲル床摩擦角とを有し、前記第１ゲル床摩擦角が、約２０度であるか又はそれより小さいことを特徴とする吸収体複合材。
【請求項４７】
前記第１ゲル床摩擦角が、約１０度であるか又はそれより小さいことを特徴とする請求項４６に記載の吸収体複合材。
【請求項４８】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と組み合わせて、摩擦角増加添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項４６に記載の吸収体複合材。
【請求項４９】
前記湿潤可能な繊維と組み合わせて、摩擦角増加添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項４６に記載の吸収体複合材。
【請求項５０】
前記摩擦角増加添加剤が、本質的には、キトサン、ケイ酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、アルミノケイ酸塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項４８に記載の吸収体複合材。
【請求項５１】
前記複数の湿潤可能な繊維が、本質的には、天然繊維、合成繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項４６に記載の吸収体複合材。
【請求項５２】
前記水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料が、本質的には、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項４６に記載の吸収体複合材。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
人々は、毎日の生活において吸収性物品を頼りにしている。
成人失禁用物品、婦人ケア用物品、及びおむつを含む吸収性物品は、通常は、実質的に液体透過性のトップシートと、トップシートに取り付けられた実質的に液体不透過性のバックシートと、トップシートとバックシートとの間に配置された吸収体コアとを組み合わせることによって製造される。物品が装着されたときには、液体透過性トップシートは、着用者の身体の近くに位置する。トップシートは、体液を吸収体コアへと通過させる。液体不透過性バックシートは、吸収体コアに保持された体液の漏れを防止する。吸収体コアは、所望の物理的特性、例えば、高い吸収能力及び高い吸収速度をもつように設計され、体液が装着者の皮膚から使い捨て吸収性物品に移送されるようにする。
【０００２】
本発明は、１つには吸収体コア（吸収体複合材とも呼ばれる）に進入する体液の「貯留」を助けるために吸収体コアに用いられることが多い、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料に関する。より詳細には、本発明は、超吸収体材料のゲル床において計測される修正された摩擦角を有する超吸収体材料に関する。本発明の超吸収体材料のゲル床摩擦角は、制御可能であり、所定のパターンに従う。本発明はまた、吸収体複合材、及びこうした吸収体複合材を組み入れた吸収性物品に、ゲル床摩擦角が制御された超吸収体材料を使用することに関する。超吸収体材料のゲル床摩擦角を制御することにより、この限りではないが、超吸収体材料の膨潤、吸収体複合材中の超吸収体材料及び／又は他の成分（例えば繊維）によってかかる応力、超吸収体材料を含有する吸収体複合材の透過性、及び／又は、吸収体複合材の吸収性、弾力性、及び多孔性を含む現象の制御を可能にする。本発明は、ゲル床摩擦角を操作するための超吸収体材料の処理、及び所望のゲル床摩擦角特性を有する新しい超吸収体材料に関する。
【０００３】
吸収性物品に用いられる吸収体複合材は、典型的には、超吸収体材料のような吸収体材料と、天然及び／又は合成繊維を含む複合体マトリックスとが混合されたものからなる。流体が吸収体複合材に進入する際に、該吸収体複合材が流体を吸収するのに伴って超吸収体材料が膨潤する。超吸収体材料は、膨潤する際に、それを取り囲むマトリックス成分と、潜在的には他の超吸収体材料と接触する。超吸収体材料の完全な膨潤能力は、超吸収体材料に対して働く応力（例えば、超吸収体材料上のマトリックスによってかかる応力、使用中に装着者によって吸収体複合材にかけられる応力を含む、マトリックスと超吸収体材料とを含有する吸収体複合材に対して働く外部応力、超吸収体材料の一部によって超吸収体材料の別の部分に直接的に又は間接的にかけられる応力等）のために減少させられる。さらに、超吸収体材料を含む吸収体複合材に対して働く応力は、間隙孔体積、すなわち超吸収体材料、繊維、他の構成材、又はそれらの幾つかの組み合わせの間のスペースを減少させるように働くことができる（特定の例えに縛られることなしに、単なる説明のために、孔を有するスポンジ状材料の或る単位面積に対して働く力を考えると、単位面積当りの力、すなわち応力が、スポンジ状材料の厚さ、それにより孔の体積を減少させるように働く）。
【０００４】
超吸収体材料が膨潤する際に、該超吸収体材料は、吸収体複合材マトリックスの空隙スペースに再配置されると共に、マトリックスに対して直ちに膨張して、付加的な空隙スペースを生じる。また、超吸収体材料が膨潤する際に、吸収体複合材内で及び／又は吸収体複合材上で働く応力は、少なくとも部分的には、超吸収体材料の膨張のために増大し、それにより、吸収体複合材中の繊維、超吸収体材料、他の成分、又はこれらの幾つかの組み合わせの間の孔体積を減少させる。複合材マトリックス内で再配置される性質と、複合材マトリックス内で又は上で働く応力の大きさ及び程度は、特に超吸収体材料のゲル床摩擦角を含む幾つかの因子に依存する。さらに、超吸収体材料が複合材マトリックス内で動く際に、超吸収体材料は、それを取り囲むマトリックスの繊維及びバインダ材料のような成分に接触することがある。したがって、超吸収体材料の摩擦特性は、材料の膨潤し、再配置する性質、又はマトリックス内で動く性質、並びに複合材マトリックス内で及び上で働く応力の大きさ及び程度に影響を及ぼすことがある。
【０００５】
超吸収体材料が吸収体複合材の空隙内で回転し及び平行移動して、超吸収体材料がマトリックス内で完全な膨潤能力にできるだけ近い程度まで膨潤できるようにすることが望ましい場合が多い。吸収体複合材マトリックスの空隙スペース内により容易に再配置できる超吸収体材料への必要性が存在している。超吸収体材料を吸収体複合材マトリックス内で再配置させ、吸収体複合材又はその成分内で又は上で働く応力を減少させ又は最小にし、及び／又は応力の蓄積に付随する孔体積の減少を低減させる物理的機構を制御する方法への必要性が存在している。
【発明の開示】
【０００６】
本発明者らは、これらの必要性の１つ又はそれ以上に対処するゲル床摩擦角が制御された超吸収体材料を見出した。したがって、本発明は、ゲル床摩擦角が制御された超吸収体材料に向けられている。本発明の超吸収体材料は、通常の超吸収体材料が従うゲル床摩擦角パターンとは実質的に異なる制御されたゲル床摩擦角パターンに従うゲル床摩擦角を有する。本発明の超吸収体材料は、所望のゲル床摩擦角を得るために通常とは異なる製造工程を用いて、又は膨潤中に超吸収体ゲル床の摩擦角を増加させ、減少させ、又は別の方法で制御するために摩擦角増加添加剤及び／又は摩擦角減少添加剤で処理することによって製造することができる。ゲル床摩擦角は、モール・クーロンの破壊理論からもたらされるゲル床又は超吸収体材料の特性である。小さい摩擦角は、小さい粒子間摩擦を呈する。
【０００７】
本発明の超吸収体材料は、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料とすることができる。水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、０．９重量％塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムの超吸収体材料膨潤レベルにおける第１ゲル床摩擦角と、０．９重量％塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおいて、第１ゲル床摩擦角に実質的に等しい又はそれより小さいゲル床摩擦角を有することができる。第１ゲル床摩擦角は、約２０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。他の実施形態においては、ゲル床摩擦角は、第１ゲル床摩擦角より大きくすることができる。本発明の超吸収体材料は、さらに複数の湿潤可能な繊維を含む吸収体複合材において使用可能である。
本発明のこれらの及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明、添付の請求項、及び付属の図面と関連してより良く理解されることとなるであろう。
【０００８】
（定義）
本明細書の文脈においては、以下の各用語又は語句は、以下の１つ又はそれ以上の意味を含む。
「荷重下吸収性」（ＡＵＬ）とは、機械的荷重下での材料の液体保持能力の尺度のことをいう。それは、荷重適用下で、又は約０．３ポンド毎平方インチ（２，０００パスカル）の抑制圧の下で、１時間に、材料１グラム当りに吸収し得る０．９重量％塩化ナトリウム水溶液のグラム量を測定する試験によって求められる。ＡＵＬを求める手順は、本発明と一致する形でその全てを引用によりここに組み入れる、米国特許第５，６０１，５４２号において与えられている。
「吸収性物品」は、限定ではなしに、おむつ、トレーニングパンツ、水着、吸収性下着、乳児用拭取り材、失禁用製品、婦人衛生用製品、及び医療用吸収製品（例えば、医療用吸収性衣類、アンダーパッド、包帯、ドレープ、及び医療用拭取り材）を含む。
「繊維」及び「繊維マトリックス」は、限定ではなしに、天然繊維、合成繊維、及びこれらの組み合わせを含む。天然繊維の例には、セルロース繊維（例えば木材パルプ繊維）、綿繊維、毛繊維、シルク繊維など、並びにこれらの組合せがある。合成繊維には、レーヨン繊維、ガラス繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレンがある。ここで用いられる「繊維性マトリックス」という用語は、複数の繊維を含むものとして理解される。
【０００９】
「自由膨潤容量」とは、無視できるほどの荷重適用下で、１時間に、材料１グラム当りに吸収し得る０．９重量％塩化ナトリウム水溶液のグラム量を測定する試験の結果のことをいう。
「ゲル床摩擦角」は、Ｊｅｎｉｋｅ−Ｓｈｕｌｚｅリング剪断試験機又は他の摩擦角測定技術によって測定された、ゲル床における超吸収体材料の摩擦角のことをいう。
「勾配」とは、吸収性パッドの種々の位置に存在する超吸収体材料の量、又は質量、密度等といった他のパッド特徴のような物理量の大きさの段階的変化のことをいう。
「ゲル床」とは、リング剪断セルのような容器内の超吸収体材料の量のことをいう。
「均質に混合する」とは、物質の各々の物理量の大きさが組成物の全体にわたって実質的に一定となるように、組成物中の２つ又はそれ以上の物質を均一に混合することをいう。
「失禁用製品」は、限定ではなしに、幼児用の吸収性下着、幼児、又は自閉症児のような特殊ニーズをもつ若年者、或いは身体的障害により膀胱／腸制御問題をもつ者用の吸収性衣類、並びに老年者失禁用の吸収性衣類を含む。
【００１０】
「メルトブローン繊維」とは、溶融した熱可塑性材料を、複数の微細な、通常は円形のダイ毛細管を通じて、収束する高速高温ガス（例えば空気）流の中へ溶融糸又はフィラメントとして押し出し、熱可塑性材料のフィラメントがガス流によって細められ、直径が、マイクロファイバの直径にまで縮小されることにより形成される小直径の繊維を意味する。その後、メルトブローン繊維は、高速ガス流により運ばれ、集積面に堆積されて、不規則に分散されたメルトブローン繊維のウェブを形成する。このような工程は、例えば、ビューティン他に付与された米国特許第３，８４９，２４１号に開示されている。メルトブローン繊維は、連続的又は非連続的なマイクロファイバであり、一般的には約０．６デニール以下であり、集積面に堆積されるときには、通常は自己結合する。本発明で用いるメルトブローン繊維は、好ましくは、長さにおいてほぼ連続的である。
【００１１】
「モールの円」とは、１つ又はそれ以上の力がかけられる材料内の応力状態の作図的表現のことをいう。モールの円は、後でより詳しく説明する。
「モールの破壊包絡線」とは、破壊又は剪断平面上の法線応力の関数としての、破壊平面における破壊剪断応力のことをいう。モールの破壊包絡線は、後でより詳しく説明する。
「ポリマー」とは、この限りではないが、ホモポリマーと、例えば、ブロックコポリマー、グラフトコポリマー、ランダムコポリマー、及び交互コポリマー、三元コポリマー等のようなコポリマーと、それらの配合物及び変成物を含むが、これらに限られるものではない。さらに、特に限定されていない限り、「ポリマー」という用語は、材料の可能性のある全ての幾何学的形状を含む。これらの形状は、これらに限られるものではないが、アイソタクチック対称、シンジオタクチック対称、及びアタクチック対称を含む。
【００１２】
「超吸収体」又は「超吸収体材料」とは、最適条件下において、０．９重量％の塩化ナトリウムを含む水溶液中で、少なくとも自重の約１０倍を、より望ましくは、少なくとも自重の約２０倍を吸収することが可能な、水膨潤性、水不溶性の有機又は無機材料のことをいう。超吸収体材料は、天然、合成又は変成天然ポリマー及び材料とすることができる。さらに、超吸収体材料は、シリカゲルのような無機材料、又は架橋されたポリマーのような有機化合物とすることができる。本発明の超吸収体材料は、粒子、繊維、フレーク及び球を含む様々な構造形状を具体化することができる。
ゲル床摩擦角に関連して言及されるときの「パターン」又は「所定のパターン」は、超吸収体材料の膨潤レベルに対するゲル床摩擦角の特定の依存関係のことをいう。ゲル床摩擦角のパターンは、超吸収体材料の膨潤レベルの関数としての超吸収体材料のゲル床摩擦角の変化のことをいう。
【００１３】
「スパンボンド繊維」とは、溶融した熱可塑性材料を、円形又はその他の形状を有する紡糸口金の複数の微細な毛細管からフィラメントとして押し出し、次いで、押し出されたフィラメントの直径を、例えば、それぞれの全部を引用によりここに組み入れる、アッペル他に付与された米国特許第４，３４０，５６３号、ドーシュナー他に付与された米国特許第３，６９２，６１８号、マツキ他に付与された米国特許第３，８０２，８１７号、キニーに付与された米国特許第３，３３８，９９２号及び３，３４１，３９４号、ハートマンに付与された米国特許第３，５０２，７６３号、ピーターセンに付与された米国特許第３，５０２，５３８号、及びドーボー他に付与された米国特許第３，５４２，６１５号におけるように、急速に縮小することにより形成される小直径の繊維を指す。スパンボンド繊維は、集積面に堆積される際に急冷され、通常は粘着性がない。スパンボンド繊維は、ほぼ連続しており、しばしば約０．３デニール以上、より具体的には、約０．６から１０デニールまでの間の平均デニールを有する。
これらの用語は、本明細書の残りの部分において付加的な言語で定義されることがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（連続体力学、モールの円、及びモール・クーロンの破壊理論の概要）
本発明者らの発見は、力学からのツール及び用語を用いて説明されることから、便宜のために、連続体力学、モールの円、及びモール・クーロンの破壊理論の概要が与えられる。この概要は、単なる説明のためのものであって、本発明を特徴付ける分析的骨組みを与えるものであり、ここで開示される本発明を制限するものと受け取られるべきではないことを理解されたい。
吸収性物品及び複合材は、本質的には多孔性である。複合材（例えば超吸収体材料と繊維）を形成する種々の構成要素間の空きスペースは、一般に、空隙スペース又は孔スペースと呼ばれる。孔スペースは、液体を貯蔵し及び／又は吸収体複合材又は物品の全体にわたって液体を移送するための導管又は通路を与えるように働く。吸収体複合材の単位体積あたりの孔スペースの体積は、一般に「多孔度」と呼ばれる。通常は、吸収性能は、多孔度の増加によって改善される。例えば、吸収体複合材の透過性、すなわち液体移送を容易にする複合材の能力は、多孔度の増加に伴って増加する（特定の表面積及びねじれといった他の因子は等しい）。
【００１５】
吸収体複合材又は物品のような多孔性媒体への応力の適用は、全体として媒体の容積変形、並びに異方性応力の場合には剪断変形を引き起こすことが知られている。図１は、多孔性媒体の容積変形の例を示す。図１の左端の像は、「高多孔度」１０と付されており、多孔性媒体１２（最上部の平坦面領域は、幾つかの個別の領域を有する）の最上部の平坦面１４にかけられる荷重がないときの多孔性媒体１２を示す。図１の右端の像は、「低多孔度」１６と付され、多孔性媒体１２’の最上部の平坦面１４’に荷重１８がかけられた状態の同じ多孔性媒体１２’を示す。応力、すなわち単位面積あたりの法線力σ２０を生じる荷重１８が配置されることに対応して、厚さが減少する（ΔＬ２２で示されるように）。（注：本発明の目的上、圧縮応力は、正の値をもつものとして表わされる。）
【００１６】
超吸収体粒子及び繊維のような個々の構成要素から形成される多孔性媒体１２（例えば吸収体複合材）においては、全体としての多孔性媒体１２の厚さの変化ΔＬ２２は、個々の粒子及び繊維の個々の寸法の減少によるものではないと思われる（これらの個々の厚さの減少は、おそらくは小さいか又は無視できるほどである）。それよりむしろ、全体としての多孔性媒体１２の厚さの減少ΔＬ２２は、多孔度（又は同類として空隙体積）の減少によるものである。したがって、図１に示された例においては、応力、又は単位面積当りの法線力σ２０の増加によって、全体としての多孔性媒体１２の厚さΔＬ２２が減少し、多孔性媒体１２の多孔度が減少する。（注：図１において、孔の中の流体が圧縮可能ガスである場合には、多孔性媒体１２の表面に対して働く法線応力は、孔の中のガスを圧縮するか、又は孔の中のガスの一部を多孔性媒体１２の外に出させるか、或いはこれらの組み合わせをもたらす。この同じ図１において、孔の中の流体が圧縮不可能な液体である場合には、多孔性媒体１２の表面に対して働く法線応力は、液体の一部を多孔性媒体１２の外に出させる。）
【００１７】
図１の多孔性媒体１２は、多孔性媒体１２内の任意の要素に対して働く応力を解析するために、さらに試験することができる。図２は、平衡状態における、ここでは立方体の面によって表わされる任意の要素３０の応力状態を示す（任意の要素は、外部応力σ外部３４がかけられる多孔性媒体３２内にある）。本発明の目的上、多孔性媒体３２内の任意の要素３０は、連続体として取り扱われる。図２においては、応力状態は、立方体の面に水平に働くσh３６と、立方体の別の面に垂直に働くσν３８との２つの法線応力成分と、剪断応力τ４０とによって表される。法線応力成分３６は、任意の要素３０の面に垂直であり、一方、剪断応力４０は、任意の要素３０の面に並行である。
剪断応力４０がゼロ（すなわちτ＝０）である場合には、２つの法線応力３６は、主応力と呼ばれることに注意されたい。さらに、τ＝０であるとき、２つの法線応力３６のうち大きい方は最大主応力と呼ばれ、他方は最小主応力と呼ばれる。ここでの説明上、２つの応力は、
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の主応力であると想定される。
【００１８】
通常は、組み合わされて図２に特定されるような主応力をもたらす、応力生成への少なくとも２つの寄与が存在する。第１の寄与は、もしかすると一様ではない、多孔性媒体３２の境界に対して働く外部応力３４である。この応力は、周知の力平衡の式に従って多孔性媒体３２の全体にわたって伝達される。第２の寄与は、多孔性媒体３２（例えば超吸収体材料）を形成する構成材の膨潤によって生じる。例えば、図２に示される任意の要素３０のすぐそばに隣接するブロック又は要素の膨潤は、他の要素が任意の要素３０に対して、及び互いに膨張しようとする際に、任意の要素３０に対して又は沿って働く「内部」生成応力を生じさせる。
前述のように、図２に示されるような任意の要素３０に対して働く応力が主応力であるとき、任意の要素３０の面に対して働く剪断応力４０は存在しない。しかしながら、図３に示すように、図示された任意の要素３０を通る他の想像平面、すなわち０＜α＜９０°である、水平方向から遠ざかる方向に或る角度α５０をなす平面、に対して働く剪断応力４０が存在する。図３は、最大主平面５４に対して働く最大主応力σh５２と、最小主平面５８に対して働く最小主応力σν５６とを示す。法線応力σnα６０と剪断応力τα６２は、水平方向から遠ざかる方向に或る角度α５０をなす想像又は任意の平面６４に対して働く。
【００１９】
図３に示された要素６６を通る任意の平面６４に対して働く剪断力６２及び法線力６０をそれぞれ得ることは、図４に示されるようなモールの円の図解的手法を用いることによって単純化される。図４は、法線応力（ｘ軸）７２の関数としての剪断応力（ｙ軸）のプロットを示す。ここでの説明の目的上、主応力は、（例えば、計算又は測定によって）知ることができると想定される。最小主応力σν７４及び最大主応力σh７６のｘ−ｙ座標は、ｘ軸上にある（すなわち、剪断応力τ７０がゼロに等しい場合）。半円７８は、小さな及び最大主応力７４及び７６の座標が、それぞれ半円７８の円周を定める弧の終点に対応するように描かれる。この半円７８の半径は、最大主応力σh７６と最小主応力σν７４との間の差の半分に等しい。その一方の端が半円７８の中心に対応し、他方の端が最大主応力に最も近い半円弧上の点に対応する、ｘ軸から角度２α８２をなす半径線セグメント８０を引くことによって、法線応力σnα８４と剪断応力τα８６との両方が、半径線セグメント８０とモール半円７８との交差点８８において得られる。
【００２０】
図５は、１つ又はそれ以上の膨潤構成材（例えば粒子状超吸収体材料）を用いる多孔性媒体の応力発展の一例を示す。ｙ軸はまた、剪断応力τ１００に対応し、ｘ軸はまた、法線応力σ１０２に対応する。多孔性媒体からの任意の要素に対して働く最小主応力σν１０４が、不変のままである場合には、モール円１０６、１０８、１１０及び１１２の一族としての応力発展（それは例えば超吸収体材料の膨潤に伴って起こる）が見られ、それらの全ては、同じ最小主応力σν１０４を有する。モール円１０６、１０８、１１０及び１１２の推移は、一般に、応力経路１１４と呼ばれ、より正確には、各モール円１０６、１０８、１１０及び１１２の最大剪断応力及び平均応力を同時に位置付ける点においてモール円１０６、１０８、１１０及び１１２の組を通る線である。
モール円１０６、１０８、１１０及び１１２の各々の、平均応力に等しい中心は、特定の任意要素内に含まれる孔スペースの容積変形の程度を決定し、超吸収体材料によってかかるおおよその応力に対応する。
【００２１】
多孔性媒体における応力は、そういつまでも増加するわけではなく、むしろ特定の破壊平面に沿った（例えば、超吸収体材料と繊維との間の界面における、又は超吸収体材料の個々の粒子間の界面などにおける）滑動に付随して破壊が起こることになる。モール・クーロンの破壊基準は、破壊時の平面に対して働く剪断力が、同じく破壊時の同じ破壊平面に対して働く法線力に直線的に比例することを示すものである。したがって、モール・クーロンの理論は、それを超えて応力の安定状態が存在しないという破壊限界、又は包絡線を与える。この破壊限界に対応する線を、モール円１０６、１０８、１１０及び１１２（超吸収体材料を用いる多孔性媒体の所与の膨潤状態又は膨潤度に対応するものとして考えることができる）を描く剪断応力及び法線応力のプロット上に重ねると、モール円１０６、１０８、１１０及び１１２の半径は、（例えば、多孔性媒体、及び／又は多孔性媒体によって用いられる超吸収体材料の付加的な膨潤によって）この直線的包絡線の接線となる程度まで増加するのみである。
【００２２】
図６は、剪断応力τ１２２に対する法線応力σ１２４のプロット上の直線状の破壊包絡線１２０を示す。このプロット上には、２つのモール円１２６及び１２８が描かれており、各モール円は、異なる初期応力値、すなわち２つの最小主応力σν１３０及び１３０’の異なる値を有する。摩擦角φ１３２及び凝集力ｃ１３４は、特定の材料（例えば、繊維及び超吸収体材料からなる吸収体複合材、膨潤された粒子状超吸収体材料のゲル床など）の特性である。初級物理学からの静止摩擦係数に等しい摩擦角φ１３２の正接は、増加する法線力が、より大きな最大剪断力をどの程度まで許容するかを示すものである。凝集力ｃ１３４は、当該破壊平面上にどんな法線力も存在しないときの、破壊前に材料が許容する剪断応力の大きさを表わす。３つのパラメータ、すなわち、摩擦角φ１３２、凝集力ｃ１３４、又は最小主応力σν１３０及び１３０’のいずれか１つにおける増加は、多孔性材料における大きな応力、すなわち大きなモール円の発展を可能にする。摩擦角φ１３２及び凝集力ｃ１３４は、材料の特性であり、（例えば、ここで開示される試験及び方法論を用いて）測定可能である。図６はまた、摩擦角φ１３２、凝集力ｃ１３４、破壊時の剪断応力τff１３８、及び破壊時の法線応力σnff１４０に関連する数学的関係性τff＝ｃ＋σnff（ｔａｎφ）１３６を示す。（注：この開示の目的上、σnffはσffに等しく、両方の項は、破壊時の破壊平面に対して働く法線応力のことをいう。）この関係性は、後の詳細な説明の部分で詳しく述べる。
【００２３】
既に説明したように、通常は、吸収性物品への圧縮応力の適用に起因する多孔度、すなわち空隙体積の減少を最小にし、又は低減させることが有利である。応力の増大を制限する材料（例えば、ゲル床摩擦角が低く制御された超吸収体材料）を選択することによって、多孔度減少度を減少させることができる。例えば、ゲル床摩擦角が低く制御された超吸収体材料は、多孔度、それにより透過性、の大きな損失をもたらす値まで応力が上昇する前に、破壊の発生を促進することになる。超吸収体の吸収力は荷重の増加に伴って減少することが良く知られているので、ゲル床摩擦角が低く制御された材料を通じて応力緩和を与えることの付加的な利点は、こうした超吸収体材料が、それらの自由膨潤容量の大部分を保持することである。
【００２４】
（代表的な実施形態の詳細な説明）
本発明は、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と、吸収性物品の吸収体複合材における超吸収体の使用に関する。
吸収性物品の吸収体複合材は、典型的には、セルロースフラフパルプのようなマトリックス材料と均質に混合された超吸収体繊維及び／又は超吸収体粒子のような種々の形態の、或る場合には比較的大量の、超吸収体材料を含有する。超吸収体材料とセルロースフラフパルプとの混合物は、吸収体複合材の全体にわたって均質であっても良く、又は超吸収体材料は、繊維マトリックス内に勾配を形成するというように、吸収体複合材内に戦略的に配置されても良い。例えば、吸収体複合材の他方の端より吸収体複合材の一方の端に、より多くの吸収性材料が存在しても良い。或いは、吸収体複合材の底面沿いより該吸収体複合材の上面沿いに、より多くの超吸収体材料が存在してもよいし、吸収体複合材の上面沿いより該吸収体複合材の底面沿いに、より多くの超吸収体材料が存在してもよい。当業者であれば、吸収体複合材に利用可能な種々の実施形態を認識するであろう。本発明の水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、吸収体複合材のこれらの及び他の種々の実施形態において用いることができる。
【００２５】
吸収体複合材は、典型的には、超吸収体材料を含有するマトリックスを含む。マトリックスは、繊維性材料又は発泡体材料から形成される場合が多いが、当業者であれば、複合材マトリックスの種々の実施形態を認識するであろう。こうした繊維性マトリックスの１つは、セルロースフラフパルプから形成される。セルロースフラフパルプは、木材パルプフラフを含むのが適切である。セルロースパルプフラフは、全て又は部分的に、合成ポリマー繊維（例えばメルトブローン繊維）と交換可能である。合成繊維は、本発明の吸収体複合材に要求されるものではないが、含有しても良い。１つの好ましい形式の木材パルプフラフは、米国アラバマ州チルダーズバーグ、ボウォーター社から入手可能な、ＣＲ１６５４という商標名で特定され、主に軟材繊維を含む漂白された高吸収性木材パルプである。セルロースフラフパルプは、超吸収体材料と均質に混合することができる。吸収性物品内で、均質に混合されたフラフ及び超吸収体材料は、身体排出物を良好に収容し、吸収するために、所望の区域に選択的に高濃度で配置することができる。例えば、均質に混合された多量のフラフ及び超吸収体材料を、パッドの後部よりパッドの前部により多くの坪量が存在するように、制御可能に配置することができる。
【００２６】
本発明の吸収体複合材は、繊維、超吸収体材料、及び／又はその他の構成材の総重量に基づき、約５から約９５重量％までの間の超吸収体材料を適切に含有することができる。随意的には、吸収体複合材における超吸収体材料の重量組成は、約２０から約８０％までとすることができる。さらに、吸収体複合材における超吸収体材料の重量組成は、約４０から約６０％までとすることができる。
本発明において有用な適切な超吸収体材料は、天然、合成及び変成天然ポリマー及び材料から選択することができる。超吸収体材料は、シリカゲルのような無機材料、又は寒天、ペクチン、グアーガムなどのような天然材料、並びに合成ヒドロゲルポリマーのような合成材料を含む有機化合物であってもよい。こうしたヒドロゲルポリマーは、例えば、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルホリノン、ビニルスルホン酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジンのポリマー及びコポリマー、ポリアミド、及びこれらの組み合わせを含む。他の適切なポリマーは、加水分解アクリロニトリルグラフトでんぷん、アクリル酸グラフトでんぷん、及びイソブチレン無水マレイン酸コポリマー、並びにこれらの組み合わせを含む。ヒドロゲルポリマーは、材料を実質的に水不溶性にするために、適切に軽く架橋される。架橋は、例えば、照射によって、又は共有結合、イオン結合、ファンデルワールス力、又は水素結合によるものとすることができる。本発明の超吸収体材料は、粒子、繊維、フレーク、球などを含む、吸収性構造体に用いるのに適したいずれかの形態とすることができる。
【００２７】
典型的には、超吸収体ポリマーは、０．９重量％塩化ナトリウム水溶液中で自重の少なくとも約１０倍を吸収することができ、特に、０．９重量％塩化ナトリウム水溶液中で自重の約２０倍より多くを吸収することができる。本発明に従う処理又は修正に適した超吸収体ポリマーは、米国ミシガン州ミッドランド所在のダウケミカルカンパニー社、及び米国ノースカロライナ州グリーンズボロ所在のＳｔｏｃｋｈａｕｓｅｎ社のような種々の商業的供給業者から入手可能である。本発明に従う処理又は修正に適した他の超吸収体ポリマーは、本発明と一致する形でその全てを引用によりここに組み入れる、Ｍｅｌｉｕｓ他の１９９７年２月１１日付の米国特許第５，６０１，５４２号、１９９９年１２月に出願され、キンバリー・クラーク社に譲渡された米国特許出願第０９／４７５，８２９号、及び１９９９年１２月に出願され、キンバリー・クラーク社に譲渡された米国特許出願第０９／４７５，８３０号に記載されている。
【００２８】
本発明において用いるために修正可能な市販の超吸収体材料の他の例は、ＦＡＶＯＲ（登録商標）という名称でＳｔｏｃｋｈａｕｓｅｎ社から入手可能なポリアクリレート材料を含む。その例は、ＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ７７、ＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ８８０、及びＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３である。本発明において用いるために修正可能な他のポリアクリレート超吸収体材料は、ＤＲＹＴＥＣＨ（登録商標）２０３５のようなＤＲＹＴＥＣＨ（登録商標）という商標名で米国ダウケミカル社から入手可能である。
本発明の超吸収体材料は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）試験法Ｄ−１９２１に従うふるい分析によって求めたときに、非膨潤状態において、典型的には約５０ミクロンから約１０００ミクロンの範囲内、適切には約１００ミクロンから約８００ミクロンの範囲内の最大断面直径を有する粒子の形態とすることができる。前述の範囲内に入る超吸収体材料粒子は、固体粒子、多孔性粒子を含んでもよく、又は多くの小さい粒子が説明された寸法範囲内の粒子状に凝集したものを含む凝集粒子であってもよいことを理解されたい。
【００２９】
吸収体複合材はまた、様々な化学添加剤又は処理剤、フィラー、或いはクレイ、ゼオライトのような他の添加剤、及び／又は、例えば活性炭キャリア粒子又はゼオライト及び活性炭のような活性粒子といった他の臭気吸収材料のいずれかを含有することができる。吸収体複合材はまた、架橋可能結合剤又は接着剤のような結合剤、及び／又は二成分繊維のようなバインダ繊維を含むことができる。吸収体複合材は、該吸収体複合材の一体性及び／又は形状を維持する適切なティッシュラップによってラップされ又は取り囲まれてもよいし、そうでなくてもよい。
吸収体複合材の構造及び構成材は、流体を取り込んで吸収するように設計される。繊維マトリックスの多孔度は、流体が吸収体複合材に浸透し、超吸収体材料に接触して、該超吸収体材料が流体を吸収できるようにする。超吸収体材料は、該超吸収体材料が流体を吸収する際に膨潤する。超吸収体材料の膨潤は、それを取り囲むマトリックス材料及び吸収性物品のユーザからの圧力（すなわち単位面積当りの力、すなわち応力）といった外部因子によって影響されることがある。周囲のマトリックス繊維及び／又は超吸収体材料、並びに超吸収体材料に対する圧力は、超吸収体材料の膨潤を抑制し、それにより吸収力を阻止して、吸収体複合材が自由膨潤全容量に到達するのを阻止する。また、前述のように、超吸収体材料を用いる吸収体複合材のような吸収体複合材に対して働く応力は、吸収体複合材の多孔度及び／又は透過性を減少させることがある。
【００３０】
膨潤の間に可能な範囲内で、超吸収体材料は、超吸収体がより大きい膨潤を達成することができる位置へと複合材マトリックス内で移動することができる。超吸収体材料は、複合材マトリックスの空隙の中に嵌るように回転し及び／又は平行移動することができ、吸収体粒子がそれを取り囲むマトリックスに接触して直ちに膨潤し、より大きい膨潤度に到達できるようにする。さらに、吸収体複合材の全体的な膨張によって、付加的な空隙スペースが生じる。繊維マトリックス内で移動するとき、超吸収体材料は、マトリックス繊維及び／又は他の超吸収体材料を含む吸収体複合材の他の構成材に接触し、入り込むことになる。超吸収体材料及びそれを取り囲むマトリックス構成材の表面機構は、超吸収体材料構造体の回転及び／又は平行移動量を決定し、それにより（１）超吸収体材料、したがって吸収体複合材の膨潤容量、（２）超吸収体を用いる吸収体複合材における応力蓄積レベル、に影響を及ぼし、それが吸収体複合材の多孔度及び透過性に影響を及ぼす。
【００３１】
超吸収体材料の摩擦角は、超吸収体材料が吸収体複合材マトリックス内で移動し又は膨張する能力に影響を及ぼす重要な機械的特性である。概要部分で既に述べたように、モール・クーロン破壊理論からもたらされる摩擦角、及び摩擦角の正接は、従来の静止摩擦係数に等しい。小さい摩擦角は、超吸収体材料とそれを取り囲むマトリックスとの間の接触摩擦が少なく、超吸収体材料が膨潤の間にマトリックス内で再配置される可能性が高く、それにより超吸収体材料が自由膨潤吸収容量の多くの割合を保持できることを示す。また、より小さい摩擦角は、より低い応力蓄積レベルでの材料の破壊（すなわち、例えば超吸収体材料の膨潤粒子間の移動、又は超吸収体材料の膨潤粒子とそれを取り囲む繊維マトリックスとの間の移動など）を促進し、それにより吸収体複合材の多孔度及び／又は透過性の損失を減少させることができる。
【００３２】
超吸収体材料表面とそれを取り囲む構成材との間の破壊状態は、超吸収体材料を湿潤マトリックス又は部分的に膨潤したゲル床内で再配置できるようにする。概要部分に示したように、モール円は、湿潤ゲル床又は吸収体複合材或いは多孔性媒体のような材料の応力状態を説明するのに用いることができる。図７は、特定のレベルまで膨潤した典型的なゲル床の代表的なモール円１５０及び１５２を示す。図７は、食塩水２．０グラム／超吸収体材料１グラムの膨潤レベルにおける超吸収体ＦＡＶＯＲ（登録商標）９５４３のモール円１５０及び１５２を示す。大きなモール円１５２は、或る圧密前応力がゲル床にかかっている状況を表わし、小さいモール円１５０は、最小主応力がゼロの状態で或る最大主応力がゲル床のどこかに存在している状況を表わす。図７に示されていないが、モール円は、かけられた法線応力の各々において生成される。超吸収体材料の破壊状態は、共にモール破壊包絡線を定める破壊時のモール円の組によって説明される。モール破壊包絡線は、図７に直線１５４として示されるように、直線に非常に近い場合が多く、破壊時の破壊平面上の剪断応力に対する同一平面上に作用する法線応力を表わす。モール・クーロンの破壊基準と呼ばれる場合が多い直線化された破壊包絡線１５４は、次式によって数学的に表わすことができ、
τff＝ｃ＋σff（ｔａｎφ）
式中、τffは剪断応力であり、ｃは有効凝集定数であり、σffは法線応力であり、φはゲル床又は超吸収体材料の摩擦角である。有効凝集定数は、値１５６によってグラフ上に表わされ、周囲媒体への吸収体粒子の凝集に関係する。
【００３３】
本発明の超吸収体材料のゲル床摩擦角は、土質力学のような分野において使用される種々の方法を用いて求めることができる。ゲル床摩擦角を求めるのに有用な機器は、テキサス州ヒューストン所在のＧｅｏＴａｃ社から入手可能なＳｉｇｍａ１のような三軸剪断測定機器か、又はマサチューセッツ州ウェストフォード所在のＪｅｎｉｋｅ＆Ｊｏｈａｎｓｏｎ社から入手可能なＪｅｎｉｋｅ−Ｓｈｕｌｚｅ  Ｒｉｎｇ  Ｓｈｅａｒ  Ｔｅｓｔｅｒのようなリング剪断試験機を含む。
図８は、参照番号１７０と表わされるＪｅｎｉｋｅ−Ｓｈｕｌｚｅ  Ｒｉｎｇ  Ｓｈｅａｒ  Ｔｅｓｔｅｒの部分的切取図を示す。リング剪断試験機１７０は、リング剪断セル１７２を方向ωに回転させることができるモータ（図示せず）に接続されたリング剪断セル１７２を有する。リング剪断セル１７２及び蓋１７４は、試験される超吸収体材料ゲル床１７６を収容している。蓋１７４は、リング剪断セル１７２には固定されず、クロスビーム１７８は、蓋１７４を横断して、２つのガイドローラ１８０及び２つのタイロッド１８２を蓋１７４に接続する。膨潤された超吸収体材料ゲル床１７６のゲル床摩擦角を測定するために、超吸収体材料は、リング剪断セル１７２の外で膨潤され、リング剪断セル１７２に入れられる。おもり（図示せず）によって所定の力Ｎを蓋１７４の上に、それにより超吸収体材料１７６の上にかけることができる。低い標準圧力で試験するために、釣合い重りシステム（図示せず）を係合させることができる。コンピュータ制御されたモータ（図示せず）によってリング剪断セル１７２がω方向に回転する際に、リング剪断セル１７２と接触する超吸収体材料ゲル床１７６上に剪断応力がかけられる。タイロッド１８２に接続された機器が力Ｆ１及びＦ２を測定し、それらは、超吸収体材料ゲル床１７６の破壊時（所与の法線応力がかかったとき）の剪断応力を求めるのに用いられる。
【００３４】
小さいゲル床摩擦角を有する超吸収体材料は、吸収体複合材において有用である。本発明の一実施形態においては、超吸収体材料のゲル床摩擦角は、膨潤したときに、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラム（グラム／グラム）の超吸収体材料膨潤レベルにおいて、約２０度又はそれより小さい角度まで減少し、２．０グラム／グラムより大きい膨潤レベルにおいては、約２０度又はそれより小さい角度のままである。より適切には、超吸収体材料のゲル床摩擦角は、膨潤したときに、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラム（グラム／グラム）の超吸収体材料膨潤レベルにおいて、約１５度又はそれより小さい角度まで減少し、２．０グラム／グラムより大きい膨潤レベルにおいては、約１５度又はそれより小さい角度のままである。より特定的には、超吸収体材料のゲル床摩擦角は、膨潤したときに、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラム（グラム／グラム）の超吸収体材料膨潤レベルにおいて、約１０度又はそれより小さい角度まで減少し、２．０グラム／グラムより大きい膨潤レベルにおいては、約１０度又はそれより小さい角度のままである。
【００３５】
本発明の超吸収体材料の小さいゲル床摩擦角は、超吸収体材料及び／又はそれを取り囲むマトリックス構成材間の局所的応力を減少させ、それにより超吸収体材料構造体が吸収体複合材マトリックスの空隙内により容易に再配置されるようになる。ゲル床摩擦角の小さい超吸収体材料は、より大きい割合の超吸収体材料の自由膨潤吸収容量を得ることができるようにする。さらに、透過性は、通常は、高い内部応力の発生が軽減されるので、適切な値に維持される。上述のように、応力の蓄積の結果として、孔スペースがさらに圧縮されることになる。
低摩擦表面（例えば滑らかな表面）を有する超吸収体材料構造体を製造する、通常とは異なる製造工程を通じて、ゲル床摩擦角の小さい超吸収体材料を得ることができる。ゲル床摩擦角の小さい超吸収体材料はまた、湿潤したときに摩擦角を減少させる摩擦角減少添加剤で超吸収体材料を処理することによって得られる。こうした摩擦角減少添加剤の例には、限定する意味ではなく、グリセロール、鉱油及びシリコーン油といった油、オレイン酸、多糖類、ポリエチレンオキシドを含む。
【００３６】
ゲル床摩擦角減少添加剤、界面活性剤又は乳化剤の量は、膨潤状態の又は非膨潤状態の超吸収体材料の重量の約１．０％とするか又はそれより少なくすることができる。随意的には、ゲル床摩擦角減少添加剤、界面活性剤又は乳化剤の量は、膨潤状態の又は非膨潤状態の超吸収体材料の重量の約１０．０％とするか又はそれより少なくすることができる。さらに、ゲル床摩擦角減少添加剤、界面活性剤又は乳化剤の量は、膨潤状態の又は非膨潤状態の超吸収体材料の重量の約１００．０％とするか又はそれより少なくすることができる。ゲル床摩擦角減少添加剤、界面活性剤又は乳化剤の量は、膨潤状態の又は非膨潤状態の超吸収体材料の重量の約０．００１％とするか又はそれより多くすることができる。随意的には、ゲル床摩擦角減少添加剤、界面活性剤又は乳化剤の量は、膨潤状態の又は非膨潤状態の超吸収体材料の重量の約０．１％とするか又はそれより多くすることができる。さらに、ゲル床摩擦角減少添加剤、界面活性剤又は乳化剤の量は、膨潤状態の又は非膨潤状態の超吸収体材料の重量の約１．０％とするか又はそれより多くすることができる。
【００３７】
摩擦角減少添加剤、及び重量比５０／５０のグリセロールと鉱油との混合物といった摩擦角減少添加剤混合物に加えて、低濃度の乳化剤及び／又は界面活性剤は、超吸収体材料のゲル床摩擦角を減少させる一助とすることができる。乳化剤及び界面活性剤は、鉱油のような非極性摩擦角減少添加剤とグリセロールのような極性摩擦角減少添加剤との間の混和性を増加させることができる。乳化剤及び界面活性剤はまた、膨潤した超吸収体材料を被覆するときに必須の役割を果たすことができる。本発明においては、使用される摩擦角減少添加剤に応じて、種々の乳化剤及び／又は界面活性剤を用いることができる。乳化剤の例は、ホスファチジルコリン及びレシチンである。液状界面活性剤の例は、ソルビタンモノラウレート、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社から入手可能なＴＲＩＴＯＮ（登録商標）シリーズ（Ｘ−１００、Ｘ−４０５及びＳＰ−１３５）の化合物、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社から入手可能なＢＲＩＪ（登録商標）シリーズ（９２及び９７）の化合物、ポリオキシエチレン（８０）ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンテトラオレエート、及びトリエタノールアミンその他のアルコールアミン、並びにこれらの組み合わせを含む。摩擦角又は凝集値変更添加剤、乳化剤、及び界面活性剤のような極性及び非極性化合物の混合物を用いたときに、非極性化合物を、極性化合物より多くの割合で存在させることができる。
本発明の吸収体複合材は、小さいゲル床摩擦角をもつ超吸収体材料を含む、本発明のゲル床摩擦角が制御された種々の超吸収体材料を含有することができる。ゲル床摩擦角が制御された超吸収体材料は、吸収体複合材内で均質に混合することができ、又はそれぞれゲル床摩擦角が制御されることが望ましい異なる吸収体複合材領域内に戦略的に配置することができる。
【００３８】
本発明の一実施形態においては、超吸収体材料のゲル床摩擦角は、膨潤したときに、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムの超吸収体材料膨潤レベルにおいて、約２０度又はそれより小さい角度まで減少し、ゲル床摩擦角は、膨潤レベルの増加に伴って増加する。より適切には、超吸収体材料のゲル床摩擦角は、膨潤したときに、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムの超吸収体材料膨潤レベルにおいて、約１５度又はそれより小さい角度まで減少し、ゲル床摩擦角は、膨潤レベルの増加に伴って増加する。より特定的には、超吸収体材料のゲル床摩擦角は、膨潤したときに、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムの超吸収体材料膨潤レベルにおいて、約１０度又はそれより小さい角度まで減少し、ゲル床摩擦角は、膨潤レベルの増加に伴って増加する。
高い膨潤レベルにおける超吸収体材料の高いゲル床摩擦角に続いて、低い膨潤レベルにおける超吸収体材料の小さいゲル床摩擦角は、最初の膨潤初期段階の間の超吸収体材料の所望の破壊及び再配置を可能にする小さいゲル床摩擦角の利点と、複合材の一体性及び透過性を維持するための付加的な支持である高いゲル床摩擦角の利点とを統合する。したがって、超吸収体材料は、より多くの自由膨潤容量を得ることができ、所望の吸収体複合材の多孔性及び透過性を維持することができる。
【００３９】
本発明の一実施形態においては、超吸収体材料（特に、前述の１つ又はそれ以上のゲル床摩擦角の小さい超吸収体材料のような、最初に小さいゲル床摩擦角を有する超吸収体材料）のゲル床摩擦角は、水膨潤性かつ水不溶性のポリマーと組み合わせて超吸収体材料構造体内に入れられた摩擦角増加添加剤により、膨潤の間に増加させることができる。本発明の一実施形態においては、摩擦角増加添加剤は、陰イオン性超吸収体ポリマー間に、高い摩擦角をもたらす粘着状態を生じさせることができるキトサンであってもよい。こうした摩擦角増加添加剤の他の例には、限定する意味ではなしに、ケイ酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミノケイ酸塩を含む。
ゲル床摩擦角増加添加剤、界面活性剤又は乳化剤の量は、膨潤状態の又は非膨潤状態の超吸収体材料の重量の約１．０％とするか又はそれより少なくすることができる。随意的には、ゲル床摩擦角増加添加剤、界面活性剤又は乳化剤の量は、膨潤状態の又は非膨潤状態の超吸収体材料の重量の約１０．０％とするか又はそれより少なくすることができる。さらに、ゲル床摩擦角増加添加剤、界面活性剤又は乳化剤の量は、膨潤状態の又は非膨潤状態の超吸収体材料の重量の約１００．０％とするか又はそれより少なくすることができる。ゲル床摩擦角増加添加剤、界面活性剤又は乳化剤の量は、膨潤状態の又は非膨潤状態の超吸収体材料の重量の約０．００１％とするか又はそれより多くすることができる。随意的には、ゲル床摩擦角増加添加剤、界面活性剤又は乳化剤の量は、膨潤状態の又は非膨潤状態の超吸収体材料の重量の約０．１％とするか又はそれより多くすることができる。さらに、ゲル床摩擦角増加添加剤、界面活性剤又は乳化剤の量は、膨潤状態の又は非膨潤状態の超吸収体材料の重量の約１．０％とするか又はそれより多くすることができる。
【００４０】
摩擦角増加添加剤は、超吸収体材料が膨潤する際に、ポリマー構造体内から超吸収体材料表面に移動する傾向をもつ。事実上、摩擦角増加添加剤は、乾燥時には超吸収体材料表面を被覆しないか又は実質的に被覆することができ、湿潤時には膨潤の間に表面に移動し、それにより超吸収体材料のゲル床摩擦角を増加させる。摩擦角増加添加剤は、天然又は合成の有機及び／又は無機添加剤とすることができる。
摩擦角増加添加剤、及び摩擦角増加添加剤混合物に加えて、低濃度の乳化剤及び／又は界面活性剤を用いることができ、超吸収体材料のゲル床摩擦角を増加させる一助とすることができる。乳化剤及び界面活性剤は、非極性摩擦角増加添加剤と極性摩擦角増加添加剤との間の混和性を増加させることができる。乳化剤及び界面活性剤はまた、膨潤した超吸収体材料を被覆するときに必須の役割を果たすことができる。本発明においては、使用される摩擦角増加添加剤に応じて、種々の乳化剤及び／又は界面活性剤を用いることができる。乳化剤の例は、ホスファチジルコリン及びレシチンである。液状界面活性剤の例は、ソルビタンモノラウレート、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社から入手可能なＴＲＩＴＯＮ（登録商標）シリーズ（Ｘ−１００、Ｘ−４０５及びＳＰ−１３５）の化合物、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社から入手可能なＢＲＩＪ（登録商標）シリーズ（９２及び９７）の化合物、ポリオキシエチレン（８０）ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンテトラオレエート、及びトリエタノールアミンその他のアルコールアミン、並びにこれらの組み合わせを含む。
【００４１】
本発明の別の実施形態においては、超吸収体材料のゲル床摩擦角（特に、前述の１つ又はそれ以上のゲル床摩擦角の小さい超吸収体材料のような、最初のゲル床摩擦角の小さい超吸収体材料）は、吸収体複合材マトリックス内に摩擦角増加添加剤を入れることによって増加させることができる。摩擦角増加添加剤は、湿潤可能なマトリックス繊維上に被覆されるもののようなマトリックス構成材と組み合わせることができる。摩擦角増加添加剤は、湿潤したときに繊維から解放される傾向をもち、超吸収体材料表面にくっついて超吸収体材料のゲル床摩擦角を増加させる。適切には、摩擦角増加添加剤は、湿潤したときに、制御された速度でマトリックス構成材から取れて、所望の時間にわたって超吸収体材料のゲル床摩擦角を徐々に増加させる。摩擦角増加添加剤は、天然及び／又は合成材料の有機及び／又は無機添加剤とすることができる。
【００４２】
超吸収体材料の摩擦角を変更することができる摩擦角増加添加剤及び摩擦角減少添加剤のような添加剤は、超吸収体に直接的に又は間接的に供給することができる。直接的供給は、超吸収体材料自体からの解放を通じて起こり、間接的供給は、超吸収体材料及び／又は吸収体複合材内に又は隣接して配置された繊維その他の構成材から起こる。さらに、摩擦角変更添加剤は、吸収体複合材中に存在する既存の成分のいずれかからの解放を通じて或る時間の長さにわたって徐々に、又は最も望ましいときに摩擦角変更添加剤を解放するために考案された或る化学反応の結果として供給することができる。例えば、摩擦角変更添加剤は、超吸収体材料の表面に付着させ、又は超吸収体内に組み込むことができる。この限りではないが繊維性材料を含む、吸収体複合材中に存在するその他の成分上に及び／又は成分中に取り込ませることができる。摩擦角変更添加剤は、直ちに入手可能であり、化学反応又は拡散その他の機構によって摩擦角を直ちに変更させて、摩擦角を或る所望の時に所望の方法で徐々に変更する。
【００４３】
超吸収体材料、繊維及び／又は繊維性マトリックス、及び／又は摩擦角減少添加剤、摩擦角増加添加剤のような摩擦角変更添加剤を含有する吸収体複合材に用いることができる他の構成材、及び／又はこれらの組み合わせを処理して、所望の初期摩擦角をもつ材料を与えることが望ましい。次いで、摩擦角変更添加剤で処理されて所望の初期摩擦角を与える材料を、本発明に係る付加的な摩擦角変更添加剤で処理することができる。ここで摩擦角に関連して用いられる「実質的に」という用語は、＋／−１度以内であることを意味する。ここで凝集値に関連して用いられる「実質的に」という用語は、＋／−１００パスカル以内であることを意味する。
本発明の制御されたゲル床摩擦角超吸収体材料は、吸収性物品に有用な吸収体複合材に組み入れることができる。本発明の種々の制御されたゲル床摩擦角超吸収体材料は、メルトブローン、空気堆積、及びスパンボンド複合材、並びに発泡体複合材といった繊維性複合材を含む、前述のような当該技術分野では公知の種々の複合構造体に用いることができる。本発明の超吸収体材料は、粒子、フレーク、繊維及び球を含む種々の構造で吸収体複合材中に形成することができる。
【００４４】
本発明の一実施形態によれば、超吸収体材料は、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料を含むことができる。超吸収体材料は、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムの超吸収体材料膨潤レベルにおいて、第１ゲル床摩擦角を有することができる。超吸収体材料はまた、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおいて、第１ゲル床摩擦角と実質的に等しい、又はそれより小さいゲル床摩擦角を有することができる。第１ゲル床摩擦角は、約２０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。
本発明の別の態様によれば、第１ゲル床摩擦角は、約１０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、本質的に、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。超吸収体材料はさらに、粒子、繊維、フレーク、球及びこれらの組み合わせからなる群から選択された構造体を含むことができる。
水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、本質的には、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、本質的には、シリカゲル、寒天、ペクチン、グアーガム、並びに、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルフォリノンのアルカリ金属塩、並びに、ビニルスルホン酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、アクリロニトリルグラフトでんぷん、アクリル酸グラフトでんぷんのポリマー及びコポリマー、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【００４５】
本発明はさらに、超吸収体材料と組み合わせて摩擦角減少添加剤を含むことができる。摩擦角減少添加剤は、本質的には、グリセロール、鉱油、シリコーン油、多糖類、ポリエチレンオキシド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。超吸収体材料はさらに、超吸収体材料と組み合わせて乳化剤を含むことができる。乳化剤は、本質的には、ホスファチジルコリン、レシチン及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。超吸収体材料はさらに、超吸収体材料と組み合わせて、界面活性剤を含むことができる。界面活性剤は、本質的には、ソルビタンモノラウレート、トリトンシリーズの化合物、Ｂｒｉｊシリーズの化合物、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンテトラオレエート、アルコールアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【００４６】
本発明の別の実施形態によれば、超吸収体材料は、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料からなる。超吸収体材料は、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムの超吸収体材料膨潤レベルにおける第１ゲル床摩擦角を有する。超吸収体はまた、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおいて、第１ゲル床摩擦角より大きいゲル床摩擦角を有する。第１ゲル床摩擦角は、約２０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。
本発明の別の態様によれば、第１ゲル床摩擦角は、約１０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。超吸収体材料はさらに、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と組み合わせて、該超吸収体材料中に摩擦角増加添加剤を含むことができる。摩擦角増加添加剤は、本質的には、キトサン、ケイ酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、アルミノケイ酸塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００４７】
水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、本質的には、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。超吸収体材料はさらに、粒子、繊維、フレーク、球及びこれらの組み合わせからなる群から選択された構造体を含むことができる。
水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、本質的には、シリカゲル、寒天、ペクチン、グアーガム、並びに、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルフォリノンのアルカリ金属塩、並びに、ビニルスルホン酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、アクリロニトリルグラフトでんぷん、アクリル酸グラフトでんぷんのポリマー及びコポリマー、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００４８】
本発明の別の実施形態によれば、吸収体複合材は、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と、複数の湿潤可能な繊維とを含むことができる。湿潤可能な繊維と組み合わされた水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムの超吸収体材料膨潤レベルにおいて、第１ゲル床摩擦角を有することができる。超吸収体材料はまた、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおいて、第１ゲル床摩擦角に実質的に等しい、又は第１ゲル床摩擦角より小さいゲル床摩擦角を有することができる。第１ゲル床摩擦角は、約２０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。
本発明の別の態様によれば、第１ゲル床摩擦角は、約１０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。超吸収体材料はさらに、粒子、繊維、フレーク、球及びこれらの組み合わせからなる群から選択された構造体を含むことができる。
【００４９】
水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、本質的には、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、本質的には、シリカゲル、寒天、ペクチン、グアーガム、並びに、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルフォリノンのアルカリ金属塩、並びに、ビニルスルホン酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、アクリロニトリルグラフトでんぷん、アクリル酸グラフトでんぷんのポリマー及びコポリマー、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
本発明はさらに、超吸収体材料と組み合わせて摩擦角減少添加剤を含むことができる。摩擦角減少添加剤は、本質的には、グリセロール、鉱油、シリコーン油、多糖類、ポリエチレンオキシド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。超吸収体材料はさらに、超吸収体材料と組み合わせて乳化剤を含むことができる。乳化剤は、本質的には、ホスファチジルコリン、レシチン及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。超吸収体材料はさらに、超吸収体材料と組み合わせて界面活性剤をさらに含むことができる。界面活性剤は、本質的には、ソルビタンモノラウレート、トリトンシリーズの化合物、Ｂｒｉｊシリーズの化合物、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンテトラオレエート、アルコールアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【００５０】
本発明はさらに、湿潤可能な繊維と組み合わせて、摩擦角減少添加剤を含むことができる。湿潤可能な繊維は、本質的には、天然繊維、合成繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
本発明の別の実施形態によれば、吸収体複合材は、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と、複数の湿潤可能な繊維とを含むことができる。湿潤可能な繊維と組み合わされた水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムの超吸収体材料膨潤レベルにおいて、第１ゲル床摩擦角を有することができる。水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料はまた、０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液約２．０グラム／超吸収体材料１グラムより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおいて、第１ゲル床摩擦角より大きいゲル床摩擦角を有することができる。第１ゲル床摩擦角は、約２０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。或いは、第１ゲル床摩擦角は、約１０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。
【００５１】
本発明はさらに、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と組み合わせて、摩擦角増加添加剤を含むことができる。或いは、摩擦角増加添加剤は、湿潤可能な繊維と組み合わせることができる。摩擦角増加添加剤は、本質的には、キトサン、ケイ酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、アルミノケイ酸塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。湿潤可能な繊維は、本質的には、天然繊維、合成繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、本質的には、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、本質的には、シリカゲル、寒天、ペクチン、グアーガム、並びに、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルフォリノンのアルカリ金属塩、並びに、ビニルスルホン酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、アクリロニトリルグラフトでんぷん、アクリル酸グラフトでんぷんのポリマー及びコポリマー、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００５２】
本発明の別の実施形態によれば、超吸収体材料は、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料からなる。超吸収体材料は、超吸収体材料の第１超吸収体材料膨潤レベルにおける第１ゲル床摩擦角と、超吸収体材料の第１超吸収体材料膨潤レベルより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおけるゲル床摩擦角を有することができる。ゲル床摩擦角は、第１ゲル床摩擦角より大きい角度とすることができる。第１ゲル床摩擦角は、約２０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。或いは、第１ゲル床摩擦角は、約１０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。
本発明の別の態様によれば、超吸収体材料はさらに、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と組み合わせて、該超吸収体材料中に摩擦角増加添加剤をさらに含むことができる。摩擦角増加添加剤は、本質的には、キトサン、ケイ酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、アルミノケイ酸塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、本質的には、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【００５３】
水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、本質的には、シリカゲル、寒天、ペクチン、グアーガム、並びに、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルフォリノンのアルカリ金属塩、並びに、ビニルスルホン酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、アクリロニトリルグラフトでんぷん、アクリル酸グラフトでんぷんのポリマー及びコポリマー、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリアミン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。超吸収体材料はさらに、粒子、繊維、フレーク、球及びこれらの組み合わせからなる群から選択された構造体を含むことができる。
本発明の別の実施形態によれば、複数の湿潤可能な繊維と、該湿潤可能な繊維と組み合わされた水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料とを含むことができる。水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、超吸収体材料の第１超吸収体材料膨潤レベルにおける第１ゲル床摩擦角と、超吸収体材料の第１超吸収体材料膨潤レベルより大きい超吸収体材料膨潤レベルにおける、第１ゲル床摩擦角より大きいゲル床摩擦角とを有し、第１ゲル床摩擦角は、約２０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。或いは、第１ゲル床摩擦角は、約１０度とするか又はそれより小さい角度とすることができる。
【００５４】
本発明の別の態様によれば、吸収体複合材はさらに、水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料と組み合わせて、摩擦角増加添加剤を含むことができる。吸収体複合材はさらに、湿潤可能な繊維と組み合わせて、摩擦角増加添加剤を含むことができる。摩擦角増加添加剤は、本質的には、キトサン、ケイ酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウム、アルミノケイ酸塩、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。複数の湿潤可能な繊維は、本質的には、天然繊維、合成繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。水膨潤性かつ水不溶性の超吸収体材料は、本質的には、天然材料、変成天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。
【００５５】
摩擦角測定
Ｊｅｎｉｋｅ−Ｓｃｈｕｌｚｅリング剪断試験装置のようなリング剪断試験機を用いて、超吸収体材料のゲル床摩擦角を求めることができる。試験のために、十分な量（２００−１０００グラム）の膨潤した超吸収体材料（例えば、０−３０ｇ／ｇ又はそれ以上膨潤された）を、リング剪断セルの中に入れる。後述するサンプルについては、Ｊｅｎｉｋｅ−Ｓｃｈｕｌｚｅリング剪断試験機用のマニュアル「ＲＳＴ−０１．ｐｃ，ＲＳＴ−ＣＯＮＴＲＯＬ」に記載されるような「降伏軌跡（ｙｉｅｌｄ  ｌｏｃｕｓ）」を求めるための標準的手順に従った。材料調製及び試験手順についての具体的な詳細を以下に示す。
超吸収体材料は、Ｋｉｔｃｈｅｎ  Ａｉｄ（登録商標）ブレンダ（モデル＃Ｋ５ＳＳ、５クオート）内で、０．９重量パーセントの塩化ナトリウム水溶液（テキサス州アーリントン所在のＲｉｃｃａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なような）によって所望のレベルまで膨潤され、それは、最初に特定の量（２００−１０００グラム）の溶液をブレンダボウル（ボウルの容積はおよそ５クオート）に注ぎ、次いで、スターラーが流体を最も低い設定速度（１が最低で１０が最高である１−１０の設定範囲）でゆっくりと攪拌している状態で、所定量（２０−６００グラム）の乾燥超吸収体材料を加えることによって行われる。これは、膨潤溶液を全ての超吸収体材料に均一に分散させるようにして行われる。全ての溶液が超吸収体材料に吸収されたときに（吸収時間：０−３０分）、ボウルをブレンダから除去し、蒸発を防止するために覆い、１時間平衡状態にさせて、流体を各粒子の全体にわたって均等に分散させる。塊が確実に生じないようにするために、サンプルを１５分毎に手動で混合した。
【００５６】
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【００５７】
超吸収体材料に被覆が施される場合には、例えば、前述のように、適切な被膜添加剤が別に調製される。平衡状態にされ（およそ１時間の間）、膨潤された超吸収体材料は、Ｋｉｔｃｈｅｎ  Ａｉｄ（登録商標）ブレンダを用いて、膨潤した超吸収体材料を最初にボウルに入れ、次いでボウル内の超吸収体材料をスターラーで常に最も低い設定速度（１が最低で１０が最高である１−１０の設定範囲）で回転させながら、被膜添加剤を（添加時間：１−３０分）をゆっくりと添加することによって均等に被覆される。被覆された超吸収体材料は、処理の均等な分散を維持するために、５分毎に手動で混合しながら、０−３０分間にわたって放置される。
【００５８】
ゲル床摩擦角及び有効凝集力の大きさは、Ｊｅｎｉｋｅ−Ｓｃｈｕｌｚｅリング剪断試験装置を用いることによって求められる。Ｊｅｎｉｋｅ−Ｓｃｈｕｌｚｅリング剪断試験機は、種々の膨潤レベルにおける超吸収体材料ゲル床のゲル床摩擦角値を得るために用いられる。リング剪断試験機は、与えられた製造業者らの指示に従って作動され、校正される。超吸収体ゲル床が確実に均等に分散される状態で、サンプルをリング剪断セル（Ｖｏｌｕｍｅ  Ｒｉｎｇ  Ｃｅｌｌ−スタンダード：９４２．４８ｃｍ3）に装填する（上記の表参照）。０．９重量パーセント塩化ナトリウム溶液による１時間の仮平衡状態が達成された後に、リング剪断セルに、試験されるバルク超吸収体材料が充填される（上記の表参照）。スパチュラを用いて、超吸収体材料を圧縮することなく過剰な材料を除去することによって、均等な充填を達成することができる。超吸収体材料ゲル床は、リング剪断セルの頂部の高さと適切に揃えられる。充填されたリング剪断セルの重量（蓋なし）は、物質収支で求められ、記録される。後述するサンプルは、リング剪断試験機制御プログラム（ＲＳＴＣＴＲＬ）によって１−２時間にわたって試験される。ＲＳＴＣＴＲＬからの要求があれば、充填された剪断セルが駆動軸線上に確実に配置される。蓋がリング剪断セルの上におかれ、剪断位置から反時計回りに数度のところに位置され、リング剪断試験機はこの開始位置を予めセットする。釣合いおもりのハンドルは、クロスビームの右側に位置するべきであり、クロスビームのフックは、ハンドルに対向するべきである。ＲＳＴＣＴＲＬからの要求があれば、釣り合いおもり及びハンガがクロスビームの中央軸線にひっかけられる。タイロッドがクロスビームの各側に取り付けられ、リング剪断セルは、タイロッドに応力がかからないように調節される。ＲＳＴ−制御は、矢印キー、←→によって剪断セルを調節し、適切に位置されたときに↑↓を用いて停止することができるようにする。
【００５９】
試験手順の間に、サンプルの剪断前の圧力が、制御ファイルから読み出される。後述するサンプル試験においては、剪断前の標準圧力が３０００パスカルに設定され、次いで、剪断前／固結前のゲル床が剪断され、破壊されて、５００パスカルから２５００パスカルまでの標準圧力の範囲におけるモール・クーロンの包絡線が得られる。各剪断測定に先立って剪断前測定が行われる。したがって、全ての超吸収体材料のゲル床は、１回の実験で何らかの剪断標準圧力で２回剪断される。時々、機器を半自動モードで作動させる必要があり、データ点が手入力によって得られる。以下のサンプルが完成された後に、リング剪断試験機に搭載されたソフトウェアパッケージであるＲＳＶ９５、バージョン１．０を用いて結果を解析した。
【実施例】
【００６０】
本発明の態様を実証するために、ノースカロライナ州グリーンズボロ所在のＳｔｏｃｋｈａｕｓｅｎ，Ｉｎｃ．から入手可能なＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３という名称の超吸収体材料を、ゲル床摩擦角が減少するように処理した。
【００６１】
（対照）
ＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３で処理されていない超吸収体材料のゲル床摩擦角を、種々の膨潤レベルにおける対照として測定した。その結果を表１にまとめる。
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ＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３対照との比較として、超吸収体材料ＤＲＹＴＥＣＨ（登録商標）２０３５のゲル床摩擦角も、種々の膨潤レベルで測定した。ＤＲＹＴＥＣＨ（登録商標）２０３５は、ミシガン州ミッドランド所在のダウケミカルカンパニーから入手可能である。その結果を表２にまとめる。
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【００６２】
（サンプル１）
前述のように、或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液２グラム／超吸収体材料１グラム（グラム／グラム）の膨潤レベルまで最初に膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。ニュージャージー州フィリップスバーグ所在のＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社から入手可能なグリセロール、ＣＡＳ５６−８１−５（最小９９パーセント）の被膜を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤１．０グラムの比率で、超吸収体材料に適用した。ゲル床摩擦角は、前述のように測定した。所与の膨潤レベルにおけるサンプル２のゲル床摩擦角は、２０度となることが分かり、それを表３にまとめる。
（サンプル２）
前述のように、或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液２グラム／超吸収体材料１グラムの所望の膨潤レベルまで最初に膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。ニュージャージー州フィリップスバーグ所在のＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社から入手可能な鉱油、ＣＡＳ８０１２−９５−１（安定剤としてビタミンＥを含有する白色鉱油）の被膜を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤１．０グラムの比率で、超吸収体材料に適用した。ゲル床摩擦角は、前述のように測定した。所与の膨潤レベルにおける被覆された超吸収体材料のゲル床摩擦角は、６度となることが分かり、それを表３にまとめる。
【００６３】
（サンプル３）
前述のように、或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液２グラム／超吸収体材料１グラムの所望の膨潤レベルまで最初に膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。ミズーリ州セントルイス所在のＳｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ社から入手可能なシリコーン油、ＣＡＳ６３１４８−６２−９（密度０．９６３グラム／立方センチメートル）の被膜を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤１．０グラムの比率で、超吸収体材料に適用した。ゲル床摩擦角は、前述のように測定した。所与の膨潤レベルにおける被覆された超吸収体材料のゲル床摩擦角は、１７度となることが分かり、それを表３にまとめる。
（サンプル４）
前述のように、或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液２グラム／超吸収体材料１グラムの所望の膨潤レベルまで最初に膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。５０重量パーセントの鉱油（サンプル２から）と、５０重量パーセントのグリセロール（サンプル１から）との被膜を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤被膜１．０グラムの比率で、超吸収体材料に適用した。ゲル床摩擦角は、前述のように測定した。所与の膨潤レベルにおける被覆された超吸収体材料のゲル床摩擦角は、１１度となることが分かり、それを表３にまとめる。
【００６４】
（サンプル５）
前述のように、或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液２グラム／超吸収体材料１グラムの所望の膨潤レベルまで最初に膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。鉱油（サンプル２から）と、グリセロール（サンプル１から）と、カリフォルニア州ガーディナ所在のＳｐｅｃｔｒｕｍ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なレシチンＣＡＳ８００２−４３−５（乾燥粒状）の被膜を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤／被膜１．０グラムの比率で、超吸収体材料に適用した。被膜添加剤は、０．５グラムのグリセロールと０．５グラムの鉱油とを含有する混合物であり、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当り、全ての１．０グラムの添加剤混合物に、乳化剤として０．０１グラムのレシチンが加えられた。レシチンは、添加剤混合物との混合を助けるために、１０分間粉砕して微細な粉末にし、脱イオン水（約２−３ミリリットル）で僅かに湿らせることによって調製された。次いで、レシチンを添加剤混合物に加え、観測可能なレシチン粒子がないことによる均一な色が得られるまで、約３０分間混合する。次いで、添加剤を、予め膨潤された超吸収体材料に混合し、１時間にわたって平衡化させた。添加剤混合物及び超吸収体材料を、混合ボウルの側部に付着する添加剤混合物が僅かとなるか又は付着しなくなるまで、約２分間にわたって混合した。ゲル床摩擦角は、前述のように測定した。所与の膨潤レベルにおける被覆された超吸収体材料のゲル床摩擦角は、７度となることが分かり、それを表３にまとめる。
【００６５】
（サンプル６）
前述のように、或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液２グラム／超吸収体材料１グラムの所望の膨潤レベルまで最初に膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。鉱油（サンプル２から）と、グリセロール（サンプル１から）と、レシチン（サンプル５から）との被膜を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤／被膜１．０グラムの比率で、超吸収体材料に適用した。被膜添加剤は、０．２グラムのグリセロールと０．８グラムの鉱油とを含有する混合物であり、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当り、全ての１．０グラムの添加剤混合物に、乳化剤として０．０５グラムのレシチンが加えられた。レシチンは、添加剤混合物との混合を助けるために、１０分間粉砕して微細な粉末にし、脱イオン水（約２−３ミリリットル）で僅かに湿らせることによって調製された。次いで、レシチンを添加剤混合物に加え、観測可能なレシチン粒子がないことによる均一な色が得られるまで、約３０分間混合する。次いで、添加剤を、予め膨潤された超吸収体材料に混合し、１時間にわたって平衡化させた。添加剤混合物及び超吸収体材料を、混合ボウルの側部に付着する添加剤混合物が僅かとなるか又は付着しなくなるまで、約２分間にわたって混合した。ゲル床摩擦角は、前述のように測定した。所与の膨潤レベルにおける被覆された超吸収体材料のゲル床摩擦角は、２度となることが分かり、それを表３にまとめる。
【００６６】
（サンプル７）
前述のように、或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液２グラム／超吸収体材料１グラムの所望の膨潤レベルまで最初に膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。鉱油（サンプル２から）と、グリセロール（サンプル１から）と、Ａｌｄｒｉｃｈ社からのソルビタンモノラウレートＣＡＳ１３３８−３９−２（密度１．０５８グラム／立方センチメートル）との被膜を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤／被膜１．０グラムの比率で、超吸収体材料に適用した。被膜材料／流体は、０．５グラムのグリセロールと０．５グラムの鉱油とを含有する混合物であり、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当り、全ての１．０グラムの添加剤混合物に、乳化剤として０．０５グラムのソルビタンモノラウレートが加えられた。次いで、添加剤を、予め膨潤された超吸収体材料に混合し、１時間にわたって平衡化させた。添加剤混合物及び超吸収体材料を、混合ボウルの側部に付着する添加剤混合物が僅かとなるか又は付着しなくなるまで、約２分間にわたって混合した。ゲル床摩擦角は、前述のように測定した。所与の膨潤レベルにおける被覆された超吸収体材料のゲル床摩擦角は、２度となることが分かり、それを表３にまとめる。
【００６７】
（サンプル８）
前述のように、或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液２グラム／超吸収体材料１グラムの所望の膨潤レベルまで最初に膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。ソルビタンモノラウレート（サンプル７から）の被膜を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤／被膜１．０グラムの比率で、超吸収体材料に適用した。ゲル床摩擦角は、前述のように測定した。所与の膨潤レベルにおける被覆された超吸収体材料のゲル床摩擦角は、２度となることが分かり、それを表３にまとめる。
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【００６８】
（サンプル９）
前述のように、３つの或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、それぞれ、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液２グラム、５グラム及び１０グラム／超吸収体材料１グラムの膨潤レベルまで最初に膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。鉱油（サンプル２から）と、グリセロール（サンプル１から）と、レシチン（サンプル５から）の被膜を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤／被膜１．０グラムの比率で、超吸収体サンプルの各々に適用した。被膜添加剤は、０．５グラムのグリセロールと０．５グラムの鉱油とを含有する混合物であり、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当り、全ての１．０グラムの添加剤混合物に、乳化剤として０．０１グラムのレシチンが加えられた。レシチンは、添加剤混合物との混合を助けるために、１０分間粉砕して微細な粉末にし、脱イオン水（約２−３ミリリットル）で僅かに湿らせることによって調製された。次いで、レシチンを添加剤混合物に加え、観測可能なレシチン粒子がないことによる均一な色が得られるまで、約３０分間混合する。次いで、添加剤を、超吸収体サンプルの１つと混合し、１時間にわたって平衡化させた。添加剤混合物及び超吸収体材料を、混合ボウルの側部に付着する添加剤混合物が僅かとなるか又は付着しなくなるまで、約２分間にわたって混合した。各膨潤レベルのときのゲル床摩擦角を、前述のように測定した。所与の各膨潤レベルにおける被覆された超吸収体材料のゲル床摩擦角を、表４に列挙する。
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【００６９】
（サンプル１０）
前述のように、３つの或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、それぞれ、超吸収体材料１グラム当たり０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液２グラム、５グラム及び１０グラムの膨潤レベルまで膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。鉱油（サンプル２から）と、グリセロール（サンプル１から）と、ソルビタンモノラウレート（サンプル８から）との被膜を、膨潤した超吸収体材料３．０グラム当たり添加剤１．０グラムの比率で、超吸収体サンプルの各々に適用した。被膜添加剤は、１．０グラムの添加剤混合物につき０．２グラムのグリセロールと０．８グラムの鉱油とを含有する混合物であり、それに加えて、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当り０．０２グラムのソルビタンモノラウレートが乳化剤として添加された。次いで、添加剤を、超吸収体サンプルの各々と混合し、１時間にわたって平衡化させた。添加剤混合物及び超吸収体材料を、混合ボウルの側部に付着する添加剤混合物が僅かとなるか又は付着しなくなるまで、約２分間にわたって混合した。ゲル床摩擦角を、前述のように測定した。所与の各膨潤レベルにおける被覆された超吸収体材料のゲル床摩擦角を、表５に列挙する。
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【００７０】
（サンプル１１）
前述のように、或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、０．９重量パーセントＮａＣｌ水溶液２グラム／乾燥超吸収体材料１グラムの所望の膨潤レベルまで最初に膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。鉱油（サンプル２から）と、グリセロール（サンプル１から）と、レシチン（サンプル５から）との第１被膜材料を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤／被膜１．０グラムの比率で、膨潤した超吸収体に適用した。第１被膜材料は、１．０グラムの添加剤／被膜当り、０．４９５グラムの鉱油と、０．４９５グラムのグリセロールと、０．０１グラムのレシチンと、を含有する混合物である。添加剤混合物及び超吸収体材料を混合し、平衡化させるために３０分間放置した。前述の手順を用いてゲル床摩擦角を測定するために材料の半分を使用し、もう半分は、別の処理のために取っておいた。所与の膨潤レベルにおける超吸収体の第１処理ゲル床摩擦角は、１５度となることが見出された。予め取っておかれた処理される超吸収体材料のもう半分は、０．９重量パーセントＮａＣｌ水溶液１０グラム／乾燥超吸収体材料１グラムの第２膨潤レベルまで膨潤され、１時間にわたって平衡化された。処理され膨潤された超吸収体に第２被膜を施した。ウィスコンシン州ミルウォーキー所在のＡｌｄｒｉｃｈ社から入手可能なケイ酸ナトリウム溶液の第２被膜材料を、膨潤した超吸収体材料１．０グラム当たり添加剤０．０５グラムの比率で、膨潤した超吸収体に適用した。添加剤と超吸収体材料を混合し、平衡化させるために３０分間放置した。処理された超吸収体材料を、前述のようにゲル床摩擦角について試験した。１０グラム／グラムの所与の膨潤レベルにおける超吸収体の第２処理ゲル床摩擦角は、２グラム／グラムのときに測定されたものより高い、２８度となることが見出された。
【００７１】
（サンプル１２）
前述のように、３つの或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、それぞれ、０．９重量パーセントＮａＣｌ水溶液２グラム、５グラム及び１０グラム／乾燥超吸収体材料１グラムの膨潤レベルまで膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。グリセロール（サンプル１から）の被膜材料を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤／被膜１．０グラムの比率で、膨潤した超吸収体サンプルの各々に適用した。各膨潤レベルのときのゲル床摩擦角を、前述のように測定した。所与の各膨潤レベルにおける被覆された超吸収体材料のゲル床摩擦角を、表６に列挙する。
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【００７２】
（サンプル１３）
前述のように、３つの或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、それぞれ、０．９重量パーセントＮａＣｌ水溶液２グラム、５グラム及び１０グラム／乾燥超吸収体材料１グラムの膨潤レベルまで膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。鉱油（サンプル２から）と、グリセロール（サンプル１から）と、ソルビタンモノラウレート（サンプル７から）の被膜材料を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤／被膜１．０グラムの比率で、膨潤した超吸収体サンプルの各々に適用した。被膜添加剤は、１．０グラムの添加剤混合物につき０．８グラムのグリセロールと０．２グラムの鉱油とを含有する混合物であり、それに加えて、膨潤した超吸収体材料１．０グラム当り０．０１グラムのソルビタンモノラウレートが添加された。次いで、添加剤を、超吸収体材料（予め膨潤された）に約２分間にわたって混合し、混合ボウルの側部に付着する添加剤混合物が僅かであるか又は付着しなかった。各膨潤レベルのときのゲル床摩擦角を、前述のように測定した。所与の各膨潤レベルにおける被覆された超吸収体材料のゲル床摩擦角を、表７に列挙する。
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【００７３】
（サンプル１４）
前述のように、或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、０．９重量パーセントＮａＣｌ水溶液２グラム／乾燥超吸収体材料１グラムの所望の膨潤レベルまで膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。グリセロール（サンプル２から）の被膜を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤１．０グラムの比率で、膨潤した超吸収体材料に適用した。被覆され、膨潤された超吸収体材料を、オーブン中で摂氏９０度の温度で２４時間にわたって乾燥させて、膨潤流体を除去した。オーブン乾燥され被覆された超吸収体材料を、０．９重量パーセントＮａＣｌ水溶液２グラム／被覆された超吸収体１グラムの所望の膨潤レベルまで再び膨潤させた。再膨潤された超吸収体材料を、前述のようにゲル床摩擦角について試験した。２グラム／グラムの所与の膨潤レベルにおける超吸収体のゲル床摩擦角は、１２度となることが見出された。
【００７４】
（サンプル１５）
前述のように、或る量のＦＡＶＯＲ（登録商標）ＳＸＭ９５４３を、０．９重量パーセントＮａＣｌ水溶液１０グラム／乾燥超吸収体材料１グラムの所望の膨潤レベルまで膨潤させ、１時間にわたって平衡化させた。グリセロール（サンプル２から）の被膜を、膨潤した超吸収体材料２．０グラム当たり添加剤１．０グラムの比率で、膨潤した超吸収体材料に適用した。被覆され、膨潤された超吸収体材料を、オーブン中で摂氏６０度の温度で５日間にわたって乾燥させて、膨潤流体を除去した。オーブン乾燥され被覆された超吸収体材料を、０．９重量パーセントＮａＣｌ水溶液２グラム／被覆された超吸収体１グラムの所望の膨潤レベルまで再び膨潤させた。再膨潤された超吸収体材料を、前述のようにゲル床摩擦角について試験した。２グラム／グラムの所与の膨潤レベルにおける超吸収体のゲル床摩擦角は、８度となることが見出された。
【００７５】
ここで説明された本発明の実施形態は、現在のところ好ましいものであり、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の修正及び改良を行うことができる。本発明の範囲は、添付の請求項によって示され、均等物の意味及び範囲内に入る全ての変化が、そこに包含されるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】媒体に働く応力（すなわち、単位面積あたりの力）に対する多孔性媒体の反応の例を示す。
【図２】多孔性媒体における平衡状態の任意の要素の応力状態の例を示す。
【図３】任意の要素と、任意の要素を通る平面に働く法線力及び剪断力の例を示す。
【図４】剪断応力（ｙ軸）対法線応力（ｘ軸）のプロット上のモールの円の例を示す。
【図５】剪断応力（ｙ軸）対法線応力（ｘ軸）のプロット上の１つの可能な応力経路に対応する一連のモール円の例を示す。
【図６】剪断応力（ｙ軸）対法線応力（ｘ軸）のプロット上のモール・クーロンの破壊包絡線に関連するモールの円の例を示す。
【図７】剪断応力（ｙ軸）対法線応力（ｘ軸）のプロット上のモール・クーロンの破壊包絡線に関連するモールの円の特定の例を示す。
【図８】米国マサチューセッツ州ウェストフォード所在のＪｅｎｉｋｅ＆Ｊｏｈａｎｓｏｎ，Ｉｎｃ．から入手可能なＪｅｎｉｋｅ−Ｓｃｈｕｌｚｅ  Ｒｉｎｇ−Ｓｈｅａｒ  Ｔｅｓｔｅｒの場合の、摩擦角測定装置の例を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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