(57)【要約】  超吸収性材料及びエラストマを含む超吸収性組成物。超吸収性組成物は、二相形態を有し、超吸収性材料及びエラストマの１つが凝集物として、他方の連続的な材料に分散されることになる。超吸収性組成物は、低いガラス転移温度を有する。低いガラス転移温度は、超吸収性組成物に、多数の有利な特性を与える。本発明は、さらに、新規な超吸収性粒子、繊維、フィルム、及び微孔性フィルムを開示する。さらに、本発明は、このような粒子、繊維、フィルム、及び微孔性フィルムを含むパーソナルケア物品を開示する。
2005514472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用温度より高いガラス転移温度を有する超吸収性材料と、
使用温度より低いガラス転移温度を有するエラストマと、
を含み、
前記超吸収性材料と前記エラストマとが二相の超吸収性組成物内にあり、該超吸収性材料が第１の相にあり、該エラストマが第２の相にあることを特徴とする超吸収性組成物。
【請求項２】
前記超吸収性材料が、架橋された部分的に中和されたポリアクリル酸を含む請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項３】
前記第１の相の超吸収性材料が連続相であり、前記第２の相のエラストマが分散相である請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項４】
前記第１の相の超吸収性材料が分散相であり、前記第２の相のエラストマが連続相である請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項５】
前記超吸収性材料が、潜在性架橋剤を包含する共重合体を含む先駆体溶液から導き出されたものである請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項６】
前記潜在性架橋剤が、１から８重量％の範囲のものである請求項５に記載の超吸収性組成物。
【請求項７】
前記潜在性架橋剤が、２から６重量％の範囲のものである請求項５に記載の超吸収性組成物。
【請求項８】
潜在性重合可能架橋剤が、カルボキシル酸と反応することができる付加的な官能基を有する不飽和コモノマーから選択されたコモノマーを含む請求項５に記載の超吸収性組成物。
【請求項９】
前記潜在性重合可能架橋剤が、アミノプロピルビニルエーテル、エチレングリコールアリールエーテル、２−ヒドロキシエチルメタクリル酸、及びエチレングリコールビニルエーテルから選択されたコモノマーを含む請求項８に記載の超吸収性組成物。
【請求項１０】
前記共重合体がアクリル酸と重合可能な架橋剤とを含む請求項５に記載の超吸収性組成物。
【請求項１１】
前記超吸収性材料が、超吸収性先駆体と重合不能架橋材料とを含む先駆体溶液から導き出されたものである請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項１２】
前記重合不能架橋剤が、エチレングリコール、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、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、グリセロール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５ペタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１，１−トリメチロールプロパン、１，４−ブタンジアミン、１，５−ペンタンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、ジエチレントリアミン、及びこれらの類似物及び誘導体からなる群から選択された化合物を含む請求項１１に記載の超吸収性組成物。
【請求項１３】
前記重合不能架橋剤が、カルボキシル基と反応することができる少なくとも２つの官能基を有する化合物を含むものである請求項１２に記載の超吸収性組成物。
【請求項１４】
前記重合不能架橋剤が、１から８重量％の範囲のものである請求項１１に記載の超吸収性組成物。
【請求項１５】
前記重合不能架橋剤が、２から６重量％の範囲のものである請求項１１に記載の超吸収性組成物。
【請求項１６】
前記超吸収性材料が、αオレフィンと、不飽和有機酸無水物及びエステルの１つとの架橋され部分的に加水分解された共重合体をさらに含む請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項１７】
前記αオレフィンと、エチレン不飽和有機酸無水物及びエステルの１つとの架橋され部分的に加水分解された共重合体が、イソブチレン及び無水マレイン酸の部分的に加水分解された共重合体を含む請求項１６に記載の超吸収性組成物。
【請求項１８】
前記超吸収性材料が、αオレフィンと、不飽和有機酸無水物及びエステルの１つとの部分的に加水分解された共重合体、及び重合不能潜在性架橋剤から導き出されたものである請求項１６に記載の超吸収性組成物。
【請求項１９】
前記超吸収性材料が、イソブチレン及び無水マレイン酸の部分的に加水分解された共重合体及び重合不能潜在性架橋剤から導き出されたものである請求項１８に記載の超吸収性組成物。
【請求項２０】
前記超吸収性材料が、加水分解されたアクリロニトリルグラフト共重合体でんぷん、部分的に中和されたアクリロニトリルグラフト共重合体でんぷん、部分的に中和された鹸化されたビニルアセテートアクリル−エステル共重合体、加水分解されたアクロニトリル共重合体、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルでんぷん、キトサン塩、部分的に中和されたポリアスパラギン酸、ポリ４次アンモニウム塩、ポリビニルアミン、ポリビニルイミン、及びこれらの組み合わせからなる群の１つを含む請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項２１】
前記エラストマがラテックスエマルジョンから導き出されたものである請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項２２】
前記エラストマが室温より低いガラス転移温度を有する請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項２３】
前記エラストマが０℃より低いガラス転移温度を有する請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項２４】
前記エラストマが−２５℃より低いガラス転移温度を有する請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項２５】
前記エラストマが分散相にあり、前記超吸収性材料が連続相にある請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項２６】
前記超吸収組成物がフィルムからなる請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項２７】
前記超吸収性組成物がマクロ孔質フィルムからなる請求項２５に記載の超吸収性組成物。
【請求項２８】
前記超吸収性組成物が粒子を含む請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項２９】
前記粒子が５０から１，０００ミクロンまでの大きさを有する請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項３０】
前記粒子が１５０から８００ミクロンまでの大きさを有する請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項３１】
前記超吸収性組成物が繊維を含む請求項１に記載の超吸収性組成物。
【請求項３２】
前記繊維が０．１から１００ミクロンまでの直径を有する請求項３１に記載の超吸収性組成物。
【請求項３３】
前記繊維が１から７０ミクロンまでの直径を有する請求項３１に記載の超吸収性組成物。
【請求項３４】
前記繊維が５から５０ミクロンまでの直径を有する請求項３１に記載の超吸収性組成物。
【請求項３５】
請求項１に記載の超吸収性組成物からなるパーソナルケア吸収性物品。
【請求項３６】
請求項１に記載の超吸収性組成物からなる保護衣料。
【請求項３７】
６５重量％ないし９２重量％の超吸収性材料と、
８重量％ないし３５重量％のラテックスエマルジョンから導き出されたエラストマと、
を含み、二相形態を有し、前記超吸収性材料が第１の相にあり、前記ラテックスから導き出されたエラストマが第２の相にあることを特徴とするマクロ孔質超吸収性フィルム。
【請求項３８】
前記超吸収性材料が、架橋された部分的に中和されたポリアクリル酸を含む請求項３７記載のフィルム。
【請求項３９】
前記超吸収性材料が、潜在性架橋剤を含有する共重合体を含む先駆体溶液から導き出されたものである請求項３７記載のフィルム。
【請求項４０】
前記潜在性架橋剤が１から８重量％までの範囲のものである請求項３９に記載のフィルム。
【請求項４１】
前記潜在性架橋剤が２から６重量％までの範囲のものである請求項３９に記載のフィルム。
【請求項４２】
潜在性重合可能架橋剤が、カルボキシル酸と反応することができる付加的な官能基を有する不飽和コモノマーから選択されたコモノマーを含む請求項３９に記載の超吸収性組成物。
【請求項４３】
前記潜在性重合可能架橋剤が、アミノプロピルビニルエーテル、エチレングリコールアリールエーテル、２−ヒドロキシエチルメタクリル酸、及びエチレングリコールビニルエーテルから選択されたコモノマーを含む請求項３９に記載の超吸収性組成物。
【請求項４４】
前記超吸収性材料が、超吸収性先駆体と重合不能架橋剤とを含む先駆体溶液から導き出されたものである請求項３７に記載のフィルム。
【請求項４５】
前記重合不能架橋剤が、カルボキシル基と反応することができる少なくとも２つの官能基を有する化合物を含む請求項４４に記載のフィルム。
【請求項４６】
前記重合不能架橋剤が、エチレングリコール、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、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、グリセロール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５ペタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１，１−トリメチロールプロパン、１，４−ブタンジアミン、１，５−ペンタンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、ジエチレントリアミン、及びこれらの類似物及び誘導体からなる群から選択された化合物を含む請求項４４に記載のフィルム。
【請求項４７】
前記重合不能架橋剤が、１から８重量％の範囲のものである請求項４４に記載のフィルム。
【請求項４８】
前記重合不能架橋剤が、２から６重量％の範囲のものである請求項４４に記載のフィルム。
【請求項４９】
前記超吸収性材料が、αオレフィンと、不飽和有機酸無水物及びエステルの１つとの架橋され部分的に加水分解された共重合体をさらに含む請求項３７に記載のフィルム。
【請求項５０】
前記αオレフィンと、不飽和有機酸無水物及びエステルの１つとの架橋され部分的に加水分解された共重合体が、イソブチレン及び無水マレイン酸の部分的に加水分解された共重合体を含む請求項４９に記載のフィルム。
【請求項５１】
前記超吸収性材料が、αオレフィンと、エチレン不飽和有機酸無水物及びエステルの１つとの部分的に加水分解された共重合体、及び重合不能潜在性架橋剤から導き出されたものである請求項４９に記載のフィルム。
【請求項５２】
前記超吸収性材料が、イソブチレン及び無水マレイン酸の部分的に加水分解された共重合体及び重合不能潜在性架橋剤から導き出されたものである請求項５１に記載のフィルム。
【請求項５３】
前記エラストマが約２５℃より下のガラス転移温度を有する請求項３７に記載のフィルム。
【請求項５４】
前記エラストマが０℃より低いガラス転移温度を有する請求項３７に記載のフィルム。
【請求項５５】
前記エラストマが−２５℃より低いガラス転移温度を有する請求項３７に記載のフィルム。
【請求項５６】
前記マクロ孔質超吸収性フィルムが、該マクロ孔質フィルムの合計域に基づいて、約１０から７０％までの開口域を有する請求項３７に記載のフィルム。
【請求項５７】
前記マクロ孔質超吸収性フィルムが、該マクロ孔質フィルムの合計域に基づいて、約２０から６０％までの開口域を有する請求項３７に記載のフィルム。
【請求項５８】
前記マクロ孔質超吸収性フィルムが、該マクロ孔質フィルムの合計域に基づいて、約２５から５０％までの開口域を有する請求項３７に記載のフィルム。
【請求項５９】
マクロ孔が約１００μｍから１０，０００μｍまでの平均の孔の大きさを有する請求項３７に記載のフィルム。
【請求項６０】
マクロ孔が約１０００μｍから６０００μｍまでの平均の孔の大きさを有する請求項３７に記載のフィルム。
【請求項６１】
マクロ孔が約１５００μｍから４０００μｍまでの平均の孔の大きさを有する請求項３７に記載のフィルム。
【請求項６２】
前記フィルムが、熱硬化、電子ビーム、マイクロ波、又はこれらの組み合わせの１つにより架橋された請求項３７に記載のフィルム。
【請求項６３】
請求項３７のマクロ孔質超吸収性フィルムを含む吸収性物品。
【請求項６４】
前記マクロ孔質超吸収性フィルムが、吸収性材料に積層された請求項６３に記載の吸収性物品。
【請求項６５】
前記マクロ孔質超吸収性フィルム／吸収性材料の積層が多層のものである請求項６４に記載の吸収性物品。
【請求項６６】
前記吸収性物品が、おむつ、トレーニングパンツ、水着、吸収性下着、乳児用ウェットティッシュ、成人失禁用製品、婦人衛生製品、顔用ティッシュ、及びペーパータオルからなる群から選択されたものである請求項６３に記載の吸収性物品。
【請求項６７】
請求項３７のマクロ孔質超吸収性フィルムを含む保護衣料。
【請求項６８】
超吸収性組成物を生成する方法であって、
超吸収性先駆体及びラテックスエマルジョンを高強度で混合して、分散されたエラストマ相と連続的な超吸収体相とを含む混合物を形成し、
前記混合物から組成物を形成し、
前記組成物を乾燥させて、
前記組成物を熱硬化によって架橋する、
ことからなる方法。
【請求項６９】
前記超吸収性組成物が、キャスティング、スピニング、摩砕、プレス法、及び押出しからなる群の少なくとも１つにより形成される請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記超吸収性組成物がフィルムである請求項６８に記載の方法。
【請求項７１】
前記超吸収性組成物がマクロ孔質フィルムである請求項６８に記載の方法。
【請求項７２】
前記マクロ孔質フィルムが８から３５％のエラストマを含む請求項６８に記載の方法。
【請求項７３】
前記超吸収性組成物が粒子を含む請求項６８に記載の方法。
【請求項７４】
前記粒子が５０から１，０００ミクロンまでの大きさを有する請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記粒子が１５０から８００ミクロンまでの大きさを有する請求項７３に記載の方法。
【請求項７６】
前記超吸収性組成物が繊維を含む請求項６８に記載の方法。
【請求項７７】
前記繊維が０．１から１００ミクロンまでの直径を有する請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記繊維が１から７０ミクロンまでの直径を有する請求項７６に記載の方法。
【請求項７９】
前記繊維が５から５０ミクロンまでの直径を有する請求項７６に記載の方法。
【請求項８０】
前記超吸収性材料が架橋された部分的に中和されたポリアクリル酸を含む請求項６８に記載の方法。
【請求項８１】
前記超吸収性材料が、アクリル酸及び重合可能潜在性架橋剤の共重合体を含む先駆体溶液から導き出されたものである請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記潜在性架橋剤が１から８重量％までの範囲である請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】
前記潜在性架橋剤が２から６重量％までの範囲である請求項８１に記載の方法。
【請求項８４】
前記潜在性重合可能架橋剤が、カルボキシル基と反応することができる付加的な官能基を有するα，β−エチレン不飽和コモノマーから選択されたコモノマーを含む請求項８１に記載の方法。
【請求項８５】
前記潜在性重合可能架橋剤が、アミノプロピルビニルエーテル、エチレングリコールアリールエーテル、２−ヒドロキシエチルメタクリル酸、及びエチレングリコールビニルエーテルから選択されたコモノマーを含む請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
前記超吸収性材料が、超吸収性先駆体及び重合不能架橋剤を含む先駆体溶液から導き出されたものである請求項６８に記載の方法。
【請求項８７】
前記重合不能架橋剤が、カルボキシル基と反応することができる少なくとも２つの官能基を有する化合物を含む請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
前記重合不能架橋剤が、エチレングリコール、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、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、グリセロール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５ペタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１，１−トリメチロールプロパン、１，４−ブタンジアミン、１，５−ペンタンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、ジエチレントリアミン、及びこれらの類似物及び誘導体からなる群から選択された化合物を含む請求項８６に記載の方法。
【請求項８９】
前記重合不能架橋剤が、１から８重量％までの範囲である請求項８６に記載の方法。
【請求項９０】
前記重合不能架橋剤が、２から６重量％までの範囲である請求項８６に記載の方法。
【請求項９１】
第２の超吸収性先駆体を、前記超吸収性先駆体及び前記ラテックスエマルジョンと混合することをさらに含む請求項６８に記載の方法。
【請求項９２】
第２の超吸収性先駆体が、イソブチレン及び無水マレイン酸の部分的に加水分解された共重合体を含む請求項９１に記載の方法。
【請求項９３】
前記ラテックスエマルジョンのラテックス材料が、約２５℃より低いガラス転移温度を有する請求項６８に記載の方法。
【請求項９４】
前記ラテックスエマルジョンのラテックス材料が、約０℃より低いガラス転移温度を有する請求項６８に記載の方法。
【請求項９５】
前記ラテックスエマルジョンのラテックス材料が、約−２５℃より低いガラス転移温度を有する請求項６８に記載の方法。
【請求項９６】
前記超吸収性組成物が約１００℃から２４０℃までの温度で硬化される請求項６８に記載の方法。
【請求項９７】
前記超吸収性組成物が約１２０℃から２００℃までの温度で硬化される請求項６８に記載の方法。
【請求項９８】
前記超吸収性組成物が約２０分から４０分だけ硬化される請求項９６に記載の方法。
【請求項９９】
請求項６８の超吸収性組成物を含む吸収性物品。
【請求項１００】
請求項６８の超吸収性組成物を含む保護衣料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低いガラス転移温度を有する分散エラストマを有する超吸収性組成物に関する。分散エラストマは、弾性及び柔らかさを増加させ、超吸収性フィルムにマクロ孔を生成して流体移送を増加させるようにする点で有利である。
【背景技術】
【０００２】
超吸収性粒子及びフラフは、おむつ及びトレーニングパンツのような使い捨てパーソナルケア製品に用いられる。現在市販の超吸収体は、典型的には、例えば、中和されたポリアクリル酸、加水分解されたアクリロニトリルグラフト共重合体でんぷん、部分的に中和されたアクリロニトリルグラフト重合体でんぷん、及び鹸化されたビニルアセテート・アクリル酸エステル共重合体のような単一のポリマーで構成されている。現在市販の超吸収性粒子及びフラフは、必要な吸収性をもたらすものであるが、これらは、典型的には、室温より高いガラス転移温度を有する。室温より高いガラス転移温度を有する超吸収性組成物は、典型的な使用温度である室温では剛性があって脆い。
剛性があって脆い超吸収性組成物は、幾多の理由のために問題がある。剛性のある超吸収性粒子は、おむつの製造中に、周囲のキャリアティッシュ層を突き通る傾向があり、ポリオレフィンの外側カバーフィルムに、磨耗による損傷を生じさせることになり、使用又は販売に向かないおむつがもたらされることになる。さらに、脆い吸収性粒子は、製造中にばらばらになることがあり、使用中に、塵又は破片が内側ライニングに貫通することになる。
【０００３】
上述の問題に加えて、超吸収性粒子は、現在市販の複合材においては結合されておらず、したがって超吸収体は移動可能である。この移動性が、組立工程中であるか又は使用前の出荷中に、超吸収体の分布に変化を生じさせることになる。結果として得られる使い捨てパーソナルケア製品は、所望の吸収性を与えず、漏れをもたらすことになる。
超吸収性粒子の粒子間結合凝集物は、超吸収性粒子の移動性に関する問題を解決するために開発された。このような凝集物のマクロ構造は、Ｒｏｅ他による米国特許第５，１０２，５９７号、及びＲｅｚａｉ他による米国特許第５，３２４，５６１号に開示されている。結合された超吸収性粒子凝集物は、粒子の移動性を減少させるが、これは、望ましくない表面の不均一さ及び長い生産工程をもたらす。Ａｌｌｅｎによる米国特許第４，８６１，５３９号に開示される別の解決法は、超吸収性先駆体を、後続して固体の超吸収性フィルムを形成するように架橋されるフィルムの中にキャストするものである。この解決法はさらに、フィルムが無孔質であり不良な液体移送特性を有し、ゲルブロッキング傾向があるという点で欠陥がある。
業界において、より柔らかく、脆さの少ない超吸収性複合材を生成し、ゲルブロッキング傾向のない良好な液体移送特性を有する超吸収性フィルムの必要性又は要求がある。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、超吸収性構成材及びエラストマを含む超吸収性組成物に向けられる。超吸収性構成材とエラストマとの間の極性及び組成の違いは、超吸収性組成物に二相形態を生じさせる。二相形態は、少ない重量パーセントをもつ一方の構成材が、連続的な又は半連続的なマトリックスとして働く他方の構成材内に、凝集物として分散されるようにする。
超吸収性材料は、典型的には、室温より高いガラス転移温度を有し、剛性があって脆い超吸収性組成物をもたらす。本発明のエラストマは、低いガラス転移温度を有する。エラストマを有する超吸収性組成物は、低いガラス転移温度を有する超吸収性組成物をもたらす。結果として得られる超吸収性組成物は、より柔らかく、より可撓性があり、より丈夫なものとなり、パーソナルケア吸収性物品及び保護衣料に有益な他の有利な特性を有する。
本発明の一実施形態においては、エラストマは、約１０ないし３０重量パーセントの組成物範囲にある。この範囲においては、凝集エラストマは、フィルム生成工程中にマクロ孔の形成を生じさせる。マクロ孔は、超吸収性フィルムを通る流体伝達をより良好なものにし、依然として超吸収性構成材の吸収性の保持を可能にする。マクロ孔質超吸収性フィルムは、さらに、パーソナルケア吸収性物品及び保護衣料に用いられる場合に有利である。
本発明の二相超吸収性組成物は、これらがより薄く、より軽量なパーソナルケア吸収性物品及び保護衣料をもたらすことができるという点で有利である。
上記の及びその他の特徴及び利点は、現在好ましい実施形態の以下の詳細な説明を、図面と併せて読むことからさらに明らかとなるであろう。
【０００５】
定義
本明細書の内容において、以下の各用語及び句は、以下の１つ又はそれ以上の意味を有する。
「フィルム」という用語は、別の基体と接触してもよいし又は接触しなくてもよい基体の極めて薄い連続的なシートのことをいう。フィルムは、キャストフィルム又はブローンフィルム押し出し工程のようなフィルム押出し工程、或いはポリマー溶液による溶液キャスティング工程により熱可塑性ポリマーを用いて作ることができる。
「マクロ孔質フィルム」という用語は、肉眼で見える大きな孔を有し、数ミリメートルもの高さの直径を有するフィルムのことをいう。孔は、一般には完全な円ではないため、直径は等価円直径により測定される。マクロ孔質フィルムの孔は、異なる大きさを有することができる。孔は、液体の流れを可能にする。
「エラストマの」という用語は、弛緩状態のときの長さの少なくとも５０パーセントまで伸びることができ、加えられた力が解除されると、その伸びの少なくとも４０パーセントまで回復する材料又は複合材のことをいう。一般に、エラストマ材料又は複合材は、弛緩状態のときの長さの少なくとも１００パーセント、より好ましくは少なくとも３００パーセントまで伸びることができ、加えられた力が解除されると、その伸びの少なくとも５０パーセントまで回復することが好ましい。
【０００６】
「ポリマー」という用語は、単独重合体と、例えば、ブロック共重合体、グラフト共重合体、ランダム共重合体、及び交互共重合体、三元共重合体等のような共重合体と、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。
「超吸収性複合材」という用語は、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、少なくともそれ自体の重量の約１０倍を、好ましくは、少なくともそれ自体の重量の約１５倍を吸収することが可能な、水膨潤性、１０水不溶性の有機又は無機材料のことをいう。
「分散相」という用語は、少ない重量パーセントを有する超吸収性組成物構成材の構成材形態のことをいう。分散相においては、分散相構成材は、接続されていない状態にあり、異なる大きさの分離した個々の粒子又は凝集物である。分散相は、連続相における分散相構成材の凝集物のために、「海中の島」形態における「島」を表す。
「連続層」という用語は、大きな重量パーセントを有する構成材の形態のことをいう。連続相は、一般には、連続的に接続されており、分散相構成材を実質的に包み込む。連続相は、「海中の島」形態と呼ばれるものにおける「海」を表す。
【０００７】
「海中の島」という用語は、連続相における分散相の形態のことをいう。分散相構成材の分散された凝集物は、連続相構成材の「海」において分離した「島」を構成する。
「吸収性物品」という用語は、限定的ではないが、おむつ、トレーニングパンツ、水着、吸収性下着、乳児用ウェットティッシュ、成人失禁用製品、婦人衛生製品、顔用ティッシュ、及びペーパータオルを含む。
「保護衣料」という用語は、限定的ではないが、医療用衣料、アンダーパッド、吸収性ドレープ、及び医療用ウェットティッシュ、並びに、産業用作業着衣料を含む。
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葉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】
【０００８】
図１は、超吸収性組成物の実施形態を超吸収性フィルム１０として示す。超吸収性組成物は、低いガラス転移温度を有することが好ましい。本発明の低いガラス転移温度の超吸収性組成物は、二相の超吸収性組成物からもたらされる。第１の相は、超吸収性構成材１１を含み、第２の相は、低いガラス転移温度を有するエラストマ１２を含む。
超吸収性構成材１１は、超吸収性先駆体を含む。一実施形態においては、超吸収性先駆体は、線状の中和されたポリアクリル酸である。「線状の」とは、ポリアクリル酸先駆体が、実質的には、無枝の構造であることを意味する。「中和された」とは、カルボキシル酸基の先駆体分子が、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムその他の水酸化物のようなベースを用いて、その塩の均等物に中和されることを意味する。「部分的に中和された」とは、超吸収性先駆体におけるカルボキシル酸基の特定のモル比率だけが中和されたことを意味する。好適な部分的に中和されたポリアクリル酸は、４０％から９０％までを中和したもの、より好適には４５％から８５％までを中和したもの、及び最も好適は５０％から８０％までを中和したものである。
【０００９】
ポリアクリル酸超吸収性先駆体溶液は、潜在性重合不能架橋剤をもつ線状ポリアクリル酸、又はアクリル酸及びアミノプロピルビニルエーテル、エチレングリコールビニルエーテル、又はこれらの組み合わせのような重合可能な潜在性架橋化合物の共重合体を含むことができる。可能性のある潜在性重合不能な架橋剤は、限定的ではないが、例えば、ヒドロキシ基、アミノ基、及びエポキシ基を含む付加的な官能基を有するα，β−エチレン不飽和コモノマーを含む。潜在性重合可能架橋剤の例は、限定的ではないが、エチレングリコールアリールエーテル、２−ヒドロキシエチルメタクリル酸、ポリエチレングリコールメタクリル酸、エチレングリコールビニルエーテル、及びアミノプロピルビニルエーテルを含む。潜在性重合不能な架橋剤は、カルボキシル基と反応することができる２つ又はそれ以上の官能基を含む化合物である。このような官能基の例は、アミノ、ヒドロキシ、エポキシなどを含む。潜在性重合不能な架橋剤の例は、限定的ではないが、多官能性アルコール、多官能性アミン、同じ分子の多官能性アルコール及びアミン、及びこれらの混合物を含む。潜在性重合不能な架橋剤の例は、限定的ではないが、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，１，１−トリメチロールプロパン、１，４−ブタンジオール、１，４−ブタンジアミン、１，５−ペンタンジアミン、又は、アミノ基、ヒドロキシ基、及びエポキシ基のようなカルボキシル酸基と反応する官能基を有するあらゆる化学物質を含む。
【００１０】
他の超吸収性材料は、限定的ではないが、加水分解されたアクリロニトリルグラフト共重合体でんぷん、部分的に中和されたアクリロニトリルグラフト共重合体でんぷん、部分的に中和された鹸化されたビニルアセテートアクリル−エステル共重合体、加水分解されたアクロニトリル共重合体、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルでんぷん、キトサン塩、部分的に中和されたポリアスパラギン酸、ポリ４次アンモニウム塩、ポリビニルアミン、ポリビニルイミン、及びこれらの組み合わせを含む。
超吸収性構成材１１は、２つ又はそれ以上の超吸収性先駆体を含むことができる。組み合わせて用いる場合には、第２の超吸収性先駆体に対する第１の超吸収性先駆体の比は、約１：９９にすることができる。好適には、第２の超吸収性先駆体に対する第１の超吸収性先駆体の比は、９０：１０から１０：９０までであり、最も好適には、約８０：２０から２０：８０までである。２つの超吸収性先駆体を組み合わせて用いることによる利点は、賞賛できる吸収特性、相補的な液体ウィッキング特性その他の望ましい特性をもたらすことを含む。
【００１１】
一実施形態においては、第２の超吸収性先駆体は、αオレフィンとα，β−エチレン不飽和有機酸無水物及びエステルの１つとの共重合体である。αオレフィンモノマーは、３から２０までの炭素原子を有することができ、一実施形態においては、好ましいαオレフィンモノマーは、イソブチレンである。他の好適なαオレフィンモノマーは、プロピレン、２−メチル１-ブテン、２エチル１ブテン、２，４ジメチルペンテン、及びアルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アルコキシ基などのような電子供与基をもつあらゆるオレフィンを含む。α，β−エチレン不飽和酸は、限定的ではないが、フマル酸及びエステル及び無水マレイン酸及びエステルを含む。好ましい共重合体は、イソブチレン及び無水マレイン酸の加水分解された共重合体である。このような共重合体は、ＩＳＯＢＡＭ（登録商標）という商標で、Ｋｕｒａｒａｙ  Ａｍｅｒｉｃａ社（ニューヨーク州ニューヨーク所在）から入手可能である。ＩＳＯＢＡＭ（登録商標）は、ＩＳＯＢＡＭ（登録商標）パウダーを、約８０℃から１００℃までにおいて、約４から５時間だけ、水酸化ナトリウム、水酸化ポタシウム、水酸化アンモニウムその他のアルカリ性溶液のような水性のアルカリ性溶液を加えた水に加えることにより加水分解することができる。
【００１２】
重合不能潜在性架橋剤は、中和されたＩＳＯＢＡＭ（登録商標）に加えることができる。可能性のある重合不能潜在性架橋剤は、ポリオル、ポリアミン、又はポリエポキシ化合物を含む。例には、限定的ではないが、エチレングリコール、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、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、グリセロール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５ペタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１，１−トリメチロールプロパン、１，４−ブタンジアミン、１，５−ペンタンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、ジエチレントリアミン、及びこれらの類似物及び誘導体を含む。結果として得られる超吸収性組成物における架橋密度は、存在する多官能基化合物の量により求められる。最も具体的には、架橋密度は、超吸収性先駆体ポリマーにおけるカルボン酸のモルに対する潜在性架橋剤における官能基のモルの比により求められる。この比が高ければ高いほど、架橋密度も高くなる。架橋密度が増加すると、荷重下における吸収性、ゲルの剛性、ゲルのベッド浸透性などのような主要な吸収性特性もまた増加される。
【００１３】
架橋可能な構成材は、約０．５重量％から約１５重量％までの範囲であることが好ましい。より高い量の架橋成分は、通常は、架け橋間で、より高い架橋密度、より高いゲル剛性、及びより低い分子量（Ｍc）をもたらす。より好ましくは、架橋成分は、約１重量％から約８重量％までの範囲にある。最も好ましくは、架橋成分は約２重量％から約６重量％までの範囲にある。水中の共重合体濃度は、約１５重量％から約５０重量％までの範囲にあることが好ましい。溶液の粘度は、溶液中のポリマーの分子量によって決まる。より高い濃度のより低い分子量のポリマーを用いることは、フィルムの準備に好適な溶液をもたらし、必要とされる乾燥時間を減少させることになる。
共重合された中和されたポリアクリル酸をベースにした現在市販の超吸収体とは異なり、本発明の超吸収性組成物の架橋は、超吸収性先駆体組成物が生成された後に（すなわち、フィルムが形成された後に）起こる。超吸収性先駆体ポリマーの架橋は、熱硬化により行うことができる。代替的な架橋方法は、ポリマーをマイクロ波であるか又は電子ビーム放射に曝すことを含む。これらの代替的な方法は、熱硬化よりはるかに速いものであり、さらに、連続的に実行することができる。
種々のエラストマは、ラテックスエマルジョン、液状ゴム、及び１ミクロンから２０ミクロンまでの範囲の大きさに粉砕された微粒子エラストマを含む超吸収性組成物１０の第２の相に用いることができる。図１の実施形態は、ラテックスエマルジョンから導き出されたエラストマを含む。このラテックスエマルジョンは、アクリルモノマー、アクリルアミド、及びオレフィンモノマーの種々の組み合わせの重合化された共重合体エマルジョンとすることができる。好ましいモノマーの例は、限定的ではないが、アルキルアクリレート、ビニルアセテート、アクリロニトリル、アクリル酸、スチレン、及びブタジエンを含む。他のラテックス構成材もまた用いることができる。ラテックスエマルジョン内の水の存在は、超吸収性材料内のエラストマ粒子を分散させることを容易にする。
【００１４】
超吸収性組成物は、典型的には、高いガラス転移温度を有する。超吸収性ポリマーが、室温（約２５℃）、すなわち典型的な製品使用温度より高いガラス転移温度を有する場合には、超吸収性ポリマーは剛性があり、堅く、かつ脆い。超吸収性材料の典型的なガラス転移温度は、約１００℃であり、このために超吸収性材料は２５℃では脆い。これらの特性は、製造中に大量の塵をもたらし、超吸収性材料は、使い捨ての着用可能な吸収性物品のライニングを穿孔することになる。より低いガラス転移温度のエラストマを、高いガラス転移温度の吸収性構成材に加えて、二相の超吸収性組成物を生成することにより、望ましくない特性が減少されるか又は排除される。
超吸収性先駆体溶液は、１つより多い超吸収性先駆体を含むことができる。例えば、超吸収性先駆体溶液は、部分的に加水分解されたイソブチレン及びマレイン酸の共重合体のような第１の先駆体と、部分的に中和されたポリアクリル酸のような第２の先駆体との組み合わせを含むことができる。超吸収性先駆体溶液が、１つより多い超吸収性先駆体を含む場合には、第１及び第２の先駆体は、約９９：１であるか又は１：９９の割合とすることができ、より好適には、約９０：１０から１０：９０であり、さらに好適には約８０：２０から２０：８０までである。
本発明の超吸収性フィルム、繊維、及び複合材の粒子を作る工程は、超吸収性先駆体溶液及びラテックス溶液の高強度の混合を含む。可塑剤、抗酸化剤、及び光安定剤のような添加剤をさらに加えることができる。可塑剤の例は、グリセロールのような極性多官能化合物、エチレングリコール、及び、ポリエチレングリコイス及びポリエチレングリコールのアルキルエーテルのようなオリゴメールを含む。抗酸化剤及び光安定剤は、処理中及び使用中の酸化を防止する。
【００１５】
混合は、高強度攪拌混合タンク、ニーダ、バッチミキサ、ブレンダ、及び単一の又は多数のスクリュー押出し機を含む種々の装置により達成することができる。加熱混合装置は、溶液の粘度を減少させるように用いることができる。
超吸収性先駆体の混合溶液は、潜在性架橋剤の１つを含むことができ、この溶液が熱及び十分な換気の下で乾燥されると、固体が生み出される。この固体は、約５０から１０００ミクロンまでの大きさ、より好適には約１５０から８００ミクロンまでの大きさの範囲に及ぶ粒子に粉砕することができる。粉砕された粒子は、少なくとも約１２０℃から２００℃までの架橋条件下で硬化されて、内部にエラストマが分散された超吸収性粒子を生成する。図１３は、本発明に教示されるエラストマ成分をもたない比較超吸収性粒子を示す。図１４は、本発明に教示される超吸収性粒子をもたない比較超吸収性粒子を示す。
超吸収性粒子、フィルム、繊維は、本発明のどの超吸収性先駆体溶液からも作ることができる。図１５及び図１６は、本発明による超吸収性繊維の写真である。図１５は、エラストマ及び超吸収体の総量に基づいて１０重量％のエラストマをもつ超吸収性繊維の写真である。図１６は、エラストマ及び超吸収体の総量に基づいて３０重量％のエラストマをもつ超吸収性繊維の写真である。繊維は、先駆体溶液を溶液スピニング工程のようないずれかの周知の繊維スピニング装置の中に入れることにより作られる。繊維は次に、約６０℃で一晩乾燥させられ、より高い温度はさらに、より短い時間の用いることができる。連続的な繊維スピニング工程においては、繊維は、オーブンであるか又は加熱空気により乾燥させることができる。繊維は次に、オーブンにおいて、約４時間の場合は約１２０℃で、約０．５時間の場合は１８０℃で、又は他の好適な温度／時間の組み合わせで架橋されて、分散されたエラストマ粒子をもつ繊維が取得されるようになる。繊維は、典型的には、約０．１ミクロンから１００ミクロンまで、又は約１ミクロンから７０ミクロンまで、又は約５ミクロンから５０ミクロンまでの直径を有する。エラストマは、より低いガラス転移温度のために、より柔らかく、脆さの少ない繊維を可能にする。繊維スピニング装置の代わりにフィルム押出し機を用いることにより、フィルムを繊維と同様の方法で作ることができる。
【００１６】
本発明の超吸収性組成物は、吸収性物品に有益であり、現在市販の超吸収性複合材に対して多くの利点をもたらすことができる。本発明の超吸収性組成物は、一般には、より薄い吸収性物品の製造を可能にし、一般には、典型的な現在市販の超吸収性複合材ほど、製造中又は使用中に塵をもたらさない。さらに、本発明の超吸収性組成物は、現在市販の超吸収性材料より剛性さが少なくかつ柔らかいものであり、吸収性物品の吸収性複合材ライナを突き通ることがない。低いガラス転移温度をもつフィルム又は繊維のような超吸収性組成物は、所望の柔らかさ、丈夫さ、及び可撓性を示す。好ましくは、エラストマ１２のガラス転移温度は、２５℃より少なく、より好ましくは、該ガラス転移温度は０℃より少なく、最も好ましくは該ガラス転移温度は−２５℃であるか又はこれより少ない。
上で開示されるように、ラテックス溶液は、種々のコモノマーの組み合わせを含むことができる。好ましいコモノマーは、ビニルアセテート及びアクリルエステル共重合体、エチレンビニルアセテート共重合体、スチレン・ブタジエン共重合体、及びポリアクリロニトリルを含む。この構成において用いられる２つのスチレン・ブタジエンの共重合体ラテックスエマルジョンは、ＢＦＧｏｏｄｒｉｃｈ（オハイオ州クリーブランド所在）により製造されたものである。ＧＯＯＤ−ＲＩＴＥ（登録商標）ＳＢ１１６８は、５２重量％の固形分、４５％の結合スチレン、及び−２５℃のガラス転移温度を有するスチレン−コ−ブタジエンエマルジョンである。ＨＹＣＡＲ（登録商標）１５８１は、４６重量％の固形分及び−１６℃のガラス転移温度を有するカルボキシ改質ブタジエン−アクリロニトリルエマルジョンである。
【００１７】
図１は、二相形態を有する超吸収性フィルムの実施形態を示す。「二相形態」とは、フィルムの超吸収性構成材とエラストマとが、極性及び構成材の違いに起因して両立性がなく、したがって、一方の構成材が、他方の連続的な構成材内で、凝集物として分散相にあることを意味する。図１は、分散相にあるエラストマ１２と連続相にある超吸収性構成材１１とを示す。どちらの構成材が分散相にあり、どちらの構成材が連続相にあるかは、典型的には、各構成剤の容量パーセントによって決まる。
エラストマが約１％から４９％までの範囲にわたる容量パーセントを有する場合には、該エラストマは分散相になり、超吸収性構成材は連続相になる。好適には、エラストマは、約３％から４７％までの範囲、より好適には約５％から４５％までの範囲、最も好適には約１０％から４０％までの範囲にわたる容量パーセントを有する。分散相のエラストマは、より柔らかく、脆さの少ない超吸収性組成物をもたらし、これは、塵の削減又は排除、外側カバーを突き通ることの減少又は排除、磨耗の減少、及びマクロ孔を凝集物を通して形成して、増加した流体伝達を可能にするという利点を有する。
【００１８】
エラストマが５０％より多い容量パーセントを有する場合には、エラストマが連続相になり、超吸収性材料が分散相になる。好適には、エラストマは約５１％から約９０％までの範囲、より好適には約５５％から約８５％までの範囲、最も好適には約６０％から約８０％までの範囲にわたる容量パーセントを有する。連続相のエラストマは、ストレッチ可能なエラストマ超吸収性組成物をもたらし、これは、伸長可能なおむつ、トレーニングパンツ、水着パンツ、傷ケア用途、及び成人用失禁衣料又はガードに有益なものとなる。伸長可能なエラストマ超吸収性組成物が伸長されると、超吸収体相は、吸収された体液に曝される。エラストマの容量パーセントが高ければ高いほど、吸収性材料は少なくなり、したがって、吸収性は減少することになる。このことは、弾性のある吸収体が必要であり、高い吸収容量は必要ではない場合に有益になる。
図１における二相超吸収性組成物の実施形態は、超吸収性フィルムである。二相超吸収性組成物の他の実施形態は、超吸収性ステープルフィルム、微粒子状の超吸収体その他の超吸収性ポリマーが取ることができるあらゆる形態を含む。
【００１９】
図２は、超吸収性フィルムの別の実施形態を示す。超吸収性フィルム２０は、超吸収性構成材２１と、好ましくはラテックス（図示せず）から導き出されたエラストマとを含む。ラテックスは、水に分散されたエラストマ粒子（典型的には１ミクロンより小さい）のエマルジョンである。超吸収性構成材２１及びラテックス構成材は、前述した実施形態のいずれかを含むことができる。超吸収体２１は、フィルム作成工程の前に架橋されることはなく、ラテックス構成材は、好ましくは低いガラス転移温度を有する。超吸収性フィルム２０は、約７０重量％ないし９０重量％の超吸収性成分２１と、約１０重量％ないし３０重量％のラテックス構成材を含む。前述した実施形態におけるように、超吸収性構成材２１は、結果として得られるフィルムに第１の連続相を形成し、ラテックス構成材は、第２の分散相を形成する。
超吸収性フィルム２０は、さらに、マクロ孔２２を含む。マクロ孔２２とは、一般には約１００μｍより大きい孔直径を有する、超吸収性フィルム２０における孔のことをいう。好適には、孔の大きさは、約１５０μｍと約１０，０００μｍとの間にあり、さらに好適には、約１０００μｍと約６０００μｍとの間にあり、最も好適には、１５００μｍと約４０００μｍとの間にある。マクロ孔２２は、フィルム生成後に、分散エラストマ粒子が移動するために形成されると信じられている。超吸収性フィルム２０におけるマクロ孔２２の形成は、生成条件、超吸収体溶液及びラテックス粒子の表面張力、超吸収体相とラテックス相との間の界面張力を含む単独であるか又は組み合わされた種々の要因により生じる可能性がある。ラテックス粒子が他のラテックス粒子の方向に移動し、これにより空隙が生じることは、ラテックスと超吸収体との間の極性及び構成材の違いにより影響を受ける。
【００２０】
マクロ孔は、典型的には、フィルムがキャストされた直後に形成される。孔は、最初に開始し、次に成長し、次いで安定化する。孔の完了には、通常、室温（〜２３℃）で数分かかる。
マクロ孔質超吸収性フィルムは、吸収性及び改善された流体伝達において利点を有する。超吸収性フィルムは、前述の利点をもたらし、マクロ孔を通る流体の伝達は、より薄くより洋服に近い吸収性衣料の生成を可能にする。吸収性物品にマクロ孔フィルムを用いることは、１００％超吸収性材料の吸収性コアの使用を可能にし、したがって、典型的な吸収性コアの木材パルプマトリックスを排除することにより、厚さが減少することになる。
マクロ孔２２の大きさは、ラテックス粒子のさらに別の移動により成長する。一実施形態においては、マクロ孔２２は成長し、最終的には互いに隣接して、網状構造を形成するようになる。マクロ孔質超吸収性フィルムの好適な実施形態は、約１０％から約７０％まで、より好適には約２０％から約６０％まで、最も好適には約２５％から約５０％までの開口マクロ孔領域を有する。
マクロ孔質超吸収性フィルムの好適な実施形態は、等価円直径により測定された、約１５０μｍから１０，０００μｍまで、より好適には約１０００μｍから６０００μｍまで、最も好適には約１５００μｍから４０００μｍまでの範囲の平均の孔の大きさを有する。等価円直径は、以下の実施例に述べられるように、微孔性フィルムの画像分析により求められる。
驚くべきことに、マクロ孔フィルムの形成及びラテックス粒子の移動は、超吸収性先駆体及びエラストマの乾燥した混合物におけるエラストマの乾燥重量パーセントによって決まることが発見された。例えば、約１．５％から５％までの乾燥重量％のような低いレベルのラテックスの場合は、超吸収性フィルム２０におけるラテックス粒子は、移動のための自由エネルギ駆動力を与えるのに十分な体積ではなく、空隙は形成されず、したがって、マクロ孔フィルムもない。約４０％又はそれより高い、高いレベルのラテックスの場合は、ラテックスの体積分率は高く、ラテックス粒子の移動距離は、空隙開始のために十分なエネルギを生成するのに十分なだけ大きいものではなく、固形の非マクロ孔質フィルムがもたらされる。約８％から３５％までの乾燥重量％である中間範囲のラテックスを用いると、空隙形成に必要とされるエネルギは、マクロ孔２２の開始及び成長に十分であることが発見された。
【００２１】
マクロ孔質超吸収性フィルム２０は、エステル化反応により、超吸収性先駆体構成材におけるカルボキシ基と、ポリマー鎖上の共重合化潜在性架橋可能コモノマーにおける潜在性ヒドロキシ基又はアミノ基の少なくとも１つ、及び多官能性化合物との間で架橋を生じさせるのに十分な温度で硬化させることにより架橋することができる。硬化に好適な温度は、約１００℃から約２４０℃まで、より好適には約１２０℃から２００℃までであり、典型的な硬化時間は、約２０から４０分である。より高い温度は、典型的には、吸収性値を減少させることがある架橋を避けるように、より短い硬化時間を必要とする。
硬化又は架橋は、マイクロ波、電子ビーム、及びより低い温度でより短い時間における他の高エネルギ方法を用いて達成することができる。
本発明による１つの好ましいパーソナルケア吸収性物品は、使い捨ておむつである。図１７は、本発明の一実施形態による使い捨ておむつの分解斜視図を示す。使い捨ておむつ２５は、外側カバー３０と、身体側ライナ５０と、該身体側ライナと該外側カバー３０との間に配置された吸収性複合材４０とを含む。吸収性複合材４０は、積層形態のマクロ孔質超吸収性フィルム２０を、別の吸収性材料と併せて含む。吸収性材料は、天然及び木材のパルプ繊維と不織繊維又はウェブとを含むことができる。「不織」及び「不織ウェブ」とは、織物の製織又は編成工程の助けを借りずに形成された材料、及び材料のウェブのことをいう。吸収性材料はさらに、木材パルプマトリックス内の粒子又は繊維のような超吸収性材料も含む。吸収性材料における超吸収性粒子又は繊維は、本発明の超吸収性組成物であってもよいし、又は他のいずれの超吸収性材料であってもよい。
【００２２】
外側カバー３０には、ウエスト弾性体２６、締結テープ、又はＶＥＬＣＲＯ（登録商標）フック・ループ２８のような機械式ファスナ、及び脚弾性体３１が取り付けられている。締結テープ２８は、さらに、ＶＥＬＣＲＯ（登録商標）フック・ループのような機械式ファスナであってもよい。脚弾性体３１は、キャリアシート３２及び個々の弾性ストランドを含む。
図１８は、図１７と同様のおむつ２５の別の実施形態を示すが、サージ層４３が身体側ライナ５０と吸収性複合材４０との間に配置されている。本発明に有益なサージ材料の例は、Ｌａｔｉｍｅｒ他に付与された米国特許番号第５，３６４，３８２号、及びＥｌｌｉｓに付与された米国特許番号第５，３６４，３８２号に見出すことができ、これらは両方共、ここに引用により組み入れられる。サージ層４３は、サージ材料で作られる。サージ層４３は、股領域において身体側ライナに隣接して位置決めされ、吸収性複合材の中にサージする液体の流れを調整する。サージ層４３は、液体のサージを迅速に収集して一時的に保持するように作動可能なレベルの密度及び坪量を有し、該液体をその最初の入口点から、ほぼ完全にポケット５０及び超吸収体５８に放出するように移送する。サージ層はさらに、身体側ライナの上（身体側ライナの外側）にあってもよい。
【００２３】
身体側ライナ５０、サージ層４３、及び外側カバー３０は、通常の非吸収性材料で構成されている。「非吸収性」であることにより、超吸収体で満たされたポケットを除くこれらは材料は、上述の吸収試験を用いて、材料１グラム当たり、０．９％の水性食塩水において、材料１グラム当たり、５グラムを越えない吸収能力を有する。サージ層４３及び身体側ライナ５０の両方は、高度な液体浸透材料から構成される。これらの層は、液体を着用者から吸収性物品の内部に伝達するように機能する。好適な液体浸透材料は、多孔性織物状材料、多孔性不織材料、穿孔フィルム、開口セルフォーム、及びバッティングを含む。例は、限定的ではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、又はポリエステル繊維のようなポリオレフィン繊維の可撓性多孔性シート、スパンボンデッドポリプロピレン、ポリエチレン、又はポリエステル繊維のウェブ、レーヨン繊維のウェブ、合成又は天然繊維のボンデッドカーデッドウェブ又はこれらの組み合わせを含む。Ｌａｕｘ他に１９９９年５月１８日に付与され、引用により組み入れられる米国特許第５，９０４，６７５号は、好適なサージ材料のさらに別の例を与える。いずれの層も穿孔プラスチックフィルムとすることができる。
図１９は、多層積層体を含む吸収性複合材４０の一実施形態を示す。吸収性複合材４０は、３つのマクロ孔質フィルム２０の間に２つの吸収層４１を含む。吸収性複合材４０は、種々の数及び構成の吸収層４１及びマクロ孔質超吸収性フィルム２０の層を有することができる。吸収層４１は、天然又は木材パルプ繊維及び超吸収体の少なくとも１つを含むことができる。超吸収体は、粒子形態、ステープル繊維、フォームその他の物理的及び幾何学的形態又は形状であってよい。吸収層４１における超吸収体の重量パーセントは、５から９５重量％まで、又は１０から９０重量％まで、又は２０から８０重量％までの範囲とすることができる。別の実施形態においては、吸収性複合材４０は、２つの吸収層４１の間の１つのマクロ孔質超吸収性フィルム２０を含むか、又は３つの吸収層４１の間に２つのマクロ孔質超吸収性フィルムを含むことができる。１つより多い超吸収性フィルム２０を吸収層４１の上であるか又は下に重ねることができる。例えば、３つの超吸収性フィルム２０を吸収層４１と外側カバー３０との間に重ねることができる。
【００２４】
多層の積層吸収性複合材は、吸収性を増加させ、より薄い吸収性複合材を可能にすることにより利点を有し、これは、パーソナルケア吸収性物品において有益なものとなる。吸収性複合材４０に超吸収性フィルムを用いることは、さらに、特に吸収性複合材４０が濡れているときに強度を与える。吸収層４１における超吸収性粒子は、濡れているときに分離することができ、吸収性物品全体にわたり移動することができ、さらに、身体側ライナから出て行くこともできる。微孔性超吸収性フィルムは吸収性複合材４０から離れることができず、吸収性物品内を移動するために、該微孔性超吸収性フィルム２０は、この問題を解決する。驚くべきことに、微孔性超吸収性フィルムは、体液又は生理食塩水により濡れたときに粘るようになることが発見された。濡れた微孔性超吸収性フィルムは、吸収層４１の接着層又はバインダ層として機能して、濡れた超吸収性粒子の移動を阻止するようになることが見出された。この微孔性超吸収性フィルムの新しい機能は、吸収性複合材の湿潤一体性を改善した。
マクロ孔のない超吸収性フィルムは、多層積層体において少なくとも１つの層として代用することができる。図１９は、５つの層状積層体、すなわち３つのマクロ孔質フィルム層、及び２つの吸収層を示すが、層の各々の種類の数は吸収性の要求によって異なってよい。
本発明の超吸収性複合材は、顔用ティッシュ及びペーパータオルのような吸収性物品に有益である。本発明の一実施形態においては、本発明の超吸収性フィルムは、顔用ティッシュ又はペーパータオルのいずれかの２つのプライの間に置かれる。フィルムのような本発明の超吸収性組成物を、ウィスコンシン州ニーナ所在のキンバリークラーク社から入手可能なＨＩ−ＤＲＹ（登録商標）又はＶＩＶＡ（登録商標）又はＳＣＯＴＴ（登録商標）のペーパータオルのようなフェイシャルティッシュ又はペーパータオルの２つのプライの間に置くことは、該ティッシュ又はタオルの吸収能力を増加させる。本発明の超吸収性組成物の柔らかさ及び可撓性は、顔用ティッシュ及びペーパータオルに対する適用例を可能にする。
【実施例】
【００２５】
上述のように、本発明の実施形態は、超吸収体構成材の幅広い変形、及びこれらの構成材の組み合わせを含む。本発明を示すために、一連の超吸収性組成物が準備された。２つの異なる超吸収性先駆体溶液が、例を作るために用いられ、第１の先駆体は、７０％中和されたアクリル酸及びアミノプロピルビニルエーテルの共重合体であった。第２の超吸収性先駆体は、イソブチレン及び無水マレイン酸の部分的に加水分解された共重合体及び潜在性架橋剤としてジエチレントリアミンである。例１ないし例６においては、２４固形重量％の超吸収性先駆体溶液が用いられた。
例１ないし例６において用いられたラテックスエマルジョンは、ＢＦＧｏｏｄｒｉｃｈ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（オハイオ州クリーブランド所在）から入手可能なスチレン・ブタジエン共重合体エマルジョン、ＧＯＯＤ−ＲＩＴＥ（登録商標）ＳＢ１１６８であった。このラテックスは、５６．５重量パーセントの固形分と、４３．４重量％の水とを有する。
【００２６】
例１は、９８モル％のアクリル酸、２モル％のアミノプロピルビニルエーテル（総称してＮＰＡＡ）からなる３０２ｇの７０％中和された共重合体溶液と２．０３ｇのＳＢラテックスエマルジョンを加えることにより作られた。超吸収性溶液及びラテックスエマルジョンの両方における水の存在により、結果として得られるＮＰＡＡの乾燥重量は７２．６ｇであり、該ラテックスエマルジョンから導き出されたエラストマの乾燥重量は、１．１５ｇであった（１．５重量％のエラストマと等しい）。これらの構成材は、ホーバートミキサにより調節点１で５分間混合されて、フィルム生成のために均一な混合物が得られた。例２ないし例６は、例１と同じ手順で作られたが、ＮＰＡＡ及びラテックスの実際の重量パーセントが異なっていた。各例の構成材の重量は、表１に挙げられている。対照フィルム（対照）はさらに、ラテックスをもたないＮＰＡＡ超吸収性先駆体から作られた。
表１
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【００２７】
上の超吸収性組成物及び対照は、６０℃で一晩乾燥させ、乾燥された固形の超吸収性組成物を粉砕して、この組成物を１２０℃で４時間だけ硬化させることにより、超吸収性粒子にされた。例１ないし例６の粒子は、対照と比較すると、大幅に減少した堅さ及び剛性を有することが見出された。粒子の減少した堅さ及び剛性は、吸収性物品の製造及び使用の両方において有益である。
例１ないし例６は、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｔｅｃｈ（フロリダ州Ｏｌｄｓｍａｒ所在）によるＡＣＣＵ−ＬＡＢ（登録商標）ドローダウン機械を用いて薄いフィルムにされた。フィルム厚さは、棒鋼におけるワイヤの大きさに制御された。Ｎｏｒｔｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ（オハイオ州アクロン所在）からのＢＹＴＡＣ  ＶＦ−８１  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ＴＥＦＬＯＮ  ＦＥＰ（登録商標）フィルムのシートが、ドローダウン機械のガラスプレートに接着された。約２グラムの例１ないし例６の各々の溶液がフィルムにされた。フィルムは乾燥されることが可能になり、フィルム組成物及び厚さは表２に要約される。
表２
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【００２８】
図７ないし図１２は、３．８倍の拡大で取った例１ないし例６のフィルムの写真である。図７（例１）、図８（例２）、及び図１２（例６）は、マクロ孔をもたないフィルムを示す。図１０（例３）、図１０（例４）、及び図（例５）は、本特許明細書に述べられるようにマクロ孔を有するフィルムを示す。
フィルムの破砕された縁は、ラテックス相に存在する不飽和炭素二重結合と反応する四酸化オスミウムにより変色された。フィルムの形態は、次に、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により分析された。変色した縁のＳＥＭ分析は、低電子加速電圧（１．５キロ電子ボルト）を用いて実行され、マイクロチャネルプレート後方散乱電子（ＢＥＩ）検出器が、ＳＥＭ  ＢＥＩ画像を収集するように用いられた。図５及び図６は、例３のフィルムの断面写真である。図５は、２００倍に拡大され、図６は１０００倍に拡大されたものである。
四酸化オスミウムは、ラテックス粒子を変色させ、ＳＥＭ分析は、ラテックス凝集物が、図５及び図６に示されるように「海中の島」形式の配合形態を形成することを示す。より明るい領域は、ラテックスから導き出された変色したエラストマ構成材を含む。エラストマは、超吸収性組成物における分散相として存在し、容易に写真で見ることができる。超吸収性構成材１１及びラテックス構成材１２から導き出されたエラストマは、２つの構成材の非両立性によりもたらされる二相形態に分離される。ラテックス凝集物から導き出されたエラストマは、例３ないし例５において最も広く行きわたっていた。例１及び例２においては、ラテックスの百分率はより低く、移動のための自由エネルギ駆動力を与えるのに十分な体積のエラストマ粒子はなかった。
【００２９】
例１ないし例５におけるエラストマ凝集物の大きさは、フィルムの表面寸法において約１μｍから約９０μｍまでの範囲で変化された。すべての例において、多数の小さなエラストマ凝集物が約３μｍから約７μｍまでの範囲で存在した。大きなエラストマ凝集物は、フィルムの表面寸法において、約５０ｐ．ｍから約９０ｐ．ｍまでの範囲に及んだ。例３においては、最大のエラストマ凝集物は、フィルムの表面寸法において、約５０μｍから約７０μｍまでの範囲に及び、フィルムの厚さ寸法においては約１０μｍから約２０μｍの範囲に及んだ。例５においては、最大のエラストマ凝集物は、フィルム表面寸法において、約７０μｍから約９０μｍまでの範囲に及び、フィルム厚さ寸法においては約２０μｍから約４０μｍの範囲に及んだ。
対照フィルム及び例３ないし例６のガラス転移温度は、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ２９２０熱量計において示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により求められた。サンプルは、真空下で、７０℃における約２７インチの水銀で、２日間乾燥された。温度記録は−１００℃から１５０℃までの範囲、及び１０℃／分の加熱速度において、動的窒素雰囲気下で取得された。測定されたガラス転移温度は、図３に要約され示される。
表３
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【００３０】
対照フィルムは、室温より高いガラス転移温度を有した。室温より高いガラス転移温度に加えて（４５℃及び１１１℃）、本発明の超吸収性組成物は、該超吸収性組成物に存在するエラストマ相に起因して、約−２８℃から約−２９℃までの付加的なガラス転移温度を有し、これは室温より５０℃以上低いものであった。本発明の低いガラス転移温度の吸収性組成物は、向上した衝撃特性、向上した可撓性、さらなる耐久性、及び増加した柔らかさを有し、これらをパーソナルケア製品において望ましいものにした。
例１、例２、及び例６を用いて生成された超吸収性フィルムは、マクロ孔のない固形フィルムであった。例３ないし例５から作られたフィルムは、マクロ孔を形成した。結果として得られるマクロ孔質フィルムの孔の大きさ及び孔の大きさの分布は、画像分析により求められた。画像分析は、英国ケンブリッジ所在のＬｅｉｃａ社から入手可能なＱｕａｎｔｉｍｅｔ６００ＩＡ  Ｓｙｓｔｅｍを用いて行うことができる。カスタマイズ化されたＩＡＳプログラムルーチンは（「ＰＯＲＥＳ３３」）と書かれ、システムのソフトウエア（ＱＷＩＮ１．６版）を実施し、分析に用いられた。光学的構成は、Ｄａｇｅ８１カメラ、４０ｍｍのＥｉ−Ｎｉｋｋｏｒレンズ、コリメートされたライトボックスを通して透過された光、及び１／８インチのガラスカバープレートを含んでいた。データは、最小限の４つの視野から得られた。画像分析により取得された結果は表４に挙げられている。
表４
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【００３１】
表４に要約される画像分析の結果は、等価円直径（ＥＣＤ）により測定されたフィルムにおけるマクロ孔の平均直径が、超吸収性組成物２０におけるラテックスの重量パーセントによって決まることを示す。マクロ孔の形成を生じさせるラテックスの百分率の範囲においては、平均マクロ孔の大きさは、フィルムにおけるラテックス量の増加によって減少する。このことは、孔の大きさを制御することを可能にする。図３は、各サンプルにおけるラテックスの重量パーセントに対して、例１ないし例６の平均等価円直径をプロットしたグラフである。図４は、各サンプルにおけるラテックスの重量パーセントに対して、例１ないし例６の開口域をプロットしたグラフである。
マクロ孔の大きさの分布は、表５に要約される。
表５
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【００３２】
付加的な例７ないし例９は、例１と同じ手順で行われたものであるが、超吸収性材料及び羅テックするの実際の重量パーセントが異なり、該超吸収性材料は、５５％中和されたイソブチレン−無水マレイン酸であった。例７ないし例９は、さらに、フィルムにキャストされた。例２ないし例６、及び対照は、１８０℃で４０分間硬化され、例７ないし例９は、１６０℃で１２０分間硬化された。例２ないし例９の硬化フィルムの吸収性は、ゼロ荷重下（ＡＵＺＬ）、及び０．３ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）の荷重下（ＡＵＬ）で測定された。この結果は、２回の繰り返しの平均であり、表６に要約されている。例３のフィルムは、さらに、１８０℃で６０分間硬化され、０．９重量パーセントのＮａＣｌ溶液において、ゼロ荷重の下（ＡＵＺＬ）では１６．５ｇ／ｇの平均吸収性を有し、０．３ｐｓｉの荷重下（ＡＵＬ）では１２．７ｇ／ｇの吸収性を有した。再び、これらの結果は、２回の繰り返しの平均である。
表６
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（吸収性試験は０．９重量パーセントのＮａＣｌ溶液により行われた）
ここに述べられた本発明の実施形態は、現在望ましいものであるが、本発明の精神及び範囲から離れることなく、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、特許請求の範囲により示され、均等技術の意味及び範囲にあるすべての変更は、この中に含まれるものとして意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態による二相分布を有するフィルムの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるマクロ孔質フィルムの平面図である。
【図３】ラテックスの重量パーセントに対するマクロ孔の平均等価円直径をプロットしたグラフである。
【図４】ラテックスの重量パーセントに対するマクロ孔の開口域（％）をプロットしたグラフである。
【図５】本発明の一実施形態による超吸収性フィルムの断面図の写真である。
【図６】本発明の一実施形態による超吸収性フィルムの断面図の写真である。
【図７】本発明の一実施形態による超吸収性フィルムの平面図の写真である。
【図８】本発明の一実施形態による超吸収性フィルムの平面図の写真である。
【図９】本発明の一実施形態による超吸収性フィルムの平面図の写真である。
【図１０】本発明の一実施形態による超吸収性フィルムの平面図の写真である。
【図１１】本発明の一実施形態による超吸収性フィルムの平面図の写真である。
【図１２】本発明の一実施形態による超吸収性フィルムの平面図の写真である。
【図１３】比較の超吸収性粒子の写真である。
【図１４】本発明の一実施形態による超吸収性繊維の写真である。
【図１５】本発明の一実施形態による超吸収性繊維の写真である。
【図１６】本発明の一実施形態による超吸収性繊維の写真である。
【図１７】本発明の一実施形態によるおむつの分解斜視図である。
【図１８】本発明の別の実施形態によるおむつの分解斜視図である。
【図１９】本発明の超吸収性フィルムを含む多層積層体の断面図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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