(57)【要約】本発明は、セルロールおよび少なくとも一つのエチレン的に不飽和なモノマーを含む高吸水性セルロース繊維に関する。本発明は、高吸水性繊維、およびこの高吸水性繊維を含んだ吸水製品を生産する方法にも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロールと、該セルローズにグラフトされた少なくとも一つのエチレン的に不飽和なモノマーで構成された高吸水性セルロース系繊維であって、約７５パーセント以上のグラフト効率を有する高吸水性セルロース系繊維。
【請求項２】
前記繊維が、約20パーセント未満のクロスリンク密度を有する請求項１記載の高吸水性繊維。
【請求項３】
前記繊維が、少なくとも約0.04g/cm3の乾燥密度を有する請求項１記載の高吸水性繊維。
【請求項４】
前記繊維が、約4g以上の含塩水/1g繊維の遠心保水力を有する請求項１記載の高吸水性繊維。
【請求項５】
前記繊維が、少なくとも約10gの含塩水/1g繊維の自由膨張値を有する請求項１記載の高吸水性繊維。
【請求項６】
前記繊維が、約85パーセント以上のグラフト効率を有する請求項１記載の高吸水性繊維。
【請求項７】
前記高吸水性繊維が吸水コアーに使用されたとき、該吸水コアーが、約25秒未満の３層吸水試験時間を有する請求項１記載の高吸水性繊維。
【請求項８】
高吸水性繊維が、約0.65から約0.99の吸水保水力を有し、該吸水保水力は、下記方程式により求められることを特徴とする請求項１の高吸水性繊維。
吸水保水力（％）＝負荷が掛かった場合の吸水力／負荷が掛かった場合の保水力ｘ１００
【請求項９】
前記高吸水性繊維が吸水コアーに使用されたとき、該吸水コアーが約0.56から約0.95の吸水効率を有し、該吸水効率は、下記方程式により求められることを特徴とする請求項１の高吸水性繊維。
吸水効率（％）＝負荷が掛かった場合の吸水力／吸水容量ｘ１００
【請求項１０】
前記セルロース系繊維が、少なくとも4パーセントの苛性アルカリ溶液で処理された繊維である請求項１の高吸水性繊維。
【請求項１１】
前記エチレン的に不飽和なモノマーが、下記の化学式を有する１つ以上のモノマーであることを特徴とする請求項１記載の高吸水性繊維。
【化１】
2007531827.tif 000011
【請求項１２】
前記エチレン的に不飽和なモノマーが、アクリル酸、メタアクリル酸、エタクリル酸、α-chloroacrylic酸、α-cyanoacrylic酸、ビニルスルホン酸、acryamidopropanesulfonic酸、クロトン酸、α-acryloxypropionic酸、ソルビン酸、イタコン酸のイソクロトン酸およびアルカリ金属塩、およびアンモニウム塩、そしてそれらの混合物からなるグループから選択された１つ以上のモノマーであることを特徴とする請求項１１記載の高吸水性繊維。
【請求項１３】
前記エチレン的に不飽和なモノマーが、アクリル酸、メタアクリル酸、そしてそれらの混合物からなるグループから選択された１つ以上のモノマーであることを特徴とする請求項１２記載の高吸水性繊維。
【請求項１４】
１つ以上のエチレン的に不飽和なモノマーに、セルロース系繊維を接触させることによって製造された請求項１記載の高吸水性繊維。
【請求項１５】
クロスリンキング剤の存在下で、１つ以上のエチレン的に不飽和なモノマーに、前記セルロース系繊維を接触させることによって製造された請求項１４記載の高吸水性繊維。
【請求項１６】
前記クロスリンキング剤が、遊離ラジカル促進剤の存在下で、重合させる複数のポリ官能基を含むか、又はオプションとして同時に隣接モノマーのカルボキシルおよびヒドロキシル基を反応させる複数のポリ官能基を含むことを特徴とする請求項１５の高吸水性繊維。
【請求項１７】
前記クロスリンキング剤が、エチレングリコールのジアクリレートおよびジメタクリレート、ビスアクリルアミド、エポキシアクリレート、allyamines、ポリエポキサイド、エポキシシラン、メタクリルオキシまたはアシロキシシラン、アミノシラン、そしてこれらの混合物から成るグループから選択されることを特徴とする請求項１６の高吸水性繊維。
【請求項１８】
前記クロスリンキング剤が、ビスアクリルアミドおよび少なくとも一つのポリエポキサイドまたはメタクリルオキシシランの混合物であることを特徴とする請求項１７の高吸水性繊維。
【請求項１９】
前記繊維が、遊離ラジカル促進剤の存在下で製造されることを特徴とする請求項１４の高吸水性繊維。
【請求項２０】
前記遊離ラジカル促進剤が、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、アルカリ金属ペルオキソ硫酸塩、過酸化水素、アンモニウム硝酸セリウム、2,2'-azobis-（2-アミジノプロパン）塩酸塩、そしてこれらの混合物からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１９の高吸水性繊維。
【請求項２１】
前記繊維が、エチレン的に不飽和なモノマーがセルロール上で約85パーセントを超えるグラフト効率を有することを特徴とする請求項１４の高吸水性繊維。
【請求項２２】
前記繊維は、約20パーセント未満のクロスリンク密度を有することを特徴とする請求項１４の高吸水性繊維。
【請求項２３】
前記繊維は、少なくとも約0.04g/cm3の乾燥密度を有することを特徴とする請求項１４の高吸水性繊維。
【請求項２４】
前記繊維は、約4g以上の含塩水/g繊維の遠心保水力を有することを特徴とする請求項１４の高吸水性繊維。
【請求項２５】
前記繊維は、少なくとも約10gの含塩水/g繊維の自由膨張値を有することを特徴とする請求項１４の高吸水性繊維。
【請求項２６】
前記繊維は、約95パーセントを超えるグラフト効率を有することを特徴とする請求項１４の高吸水性繊維。
【請求項２７】
前記高吸水性繊維が吸水コアーに使用されたとき、該吸水コアーが約25秒未満の３層吸水試験時間を有する請求項１４記載の高吸水性繊維。
【請求項２８】
前記高吸水性繊維が、約0.65から約0.99の吸水保水力を有し、該吸水保水力は、下記計算式により求められることを特徴とする請求項１４の高吸水性繊維。
計算式；
吸水保水力（％）＝負荷が掛かった場合の吸水力／負荷が掛かった場合の保水力ｘ１００
【請求項２９】
前記高吸水性繊維が、約0.56から約0.95の吸水効率を有し、該吸水効率は、下記計算式により求められることを特徴とする請求項１４の高吸水性繊維。
計算式；
吸水効率（％）＝負荷が掛かった場合の吸水力／吸水容量ｘ１００
【請求項３０】
高吸水性セルロース系繊維を作る方法であって、
少なくとも一つの酸性基とクロスリンキング剤とを有するエチレン的に不飽和なモノマーを含む水溶液を準備するステップと；
前記セルロース系繊維と前記水溶液を接触させるステップと；
不活性雰囲気の下で、遊離ラジカル促進剤で前記繊維を処理するステップと；そして、
グラフティングされたセルロース系繊維を回収するステップとで構成されたことを特徴とする高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項３１】
前記セルロース系繊維および前記水溶液を接触させるステップは、エチレン的に不飽和なモノマーと約6.0重量％の濃度を有するクロスリンキング剤の水溶液中に、前記セルロース系繊維を浮遊させるステップで構成されることを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項３２】
前記セルロース系繊維が、少なくとも９０パーセントのα-セルロース内容物を有するアルカリ処理繊維であることを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項３３】
前記セルロース系繊維が、綿リンター、バガス、ケンプ、亜麻、草、およびこれらの組合せ、およびこれらの混合物のグループから選択された１つ以上の構成要素で形成されたことを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項３４】
前記エチレン的に不飽和なモノマーが、下記の化学式を有する１つ以上のモノマーであることを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【化２】
2007531827.tif 000012
【請求項３５】
前記エチレン的に不飽和なモノマーが、アクリル酸、メタアクリル酸、エタクリル酸、α-chloroacrylic酸、α-cyanoacrylic酸、ビニルスルホン酸、acryamidopropanesulfonic酸、クロトン酸、α-acryloxypropionic酸、ソルビン酸、イタコン酸のイソクロトン酸およびアルカリ金属塩、およびアンモニウム塩、そしてそれらの混合物からなるグループから選択された１つ以上のモノマーであることを特徴とする請求項３４記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項３６】
前記エチレン的に不飽和なモノマーが、アクリル酸、メタアクリル酸、そしてそれらの混合物からなるグループから選択された１つ以上のモノマーであることを請求項３５記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項３７】
前記クロスリンキング剤が、遊離ラジカル促進剤の存在下で、重合させる複数のポリ官能基を含むか、又はオプションとして同時に隣接モノマーのカルボキシルおよびヒドロキシル基を反応させる複数のポリ官能基を含むことを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項３８】
前記クロスリンキング剤が、エチレングリコールのジアクリレートおよびジメタクリレート、ビスアクリルアミド、エポキシアクリレート、allyamines、ポリエポキサイド、エポキシシラン、メタクリルオキシまたはアシロキシシラン、アミノシラン、そしてこれらの混合物から成るグループから選択されることを特徴とする請求項３７記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項３９】
前記クロスリンキング剤が、ビスアクリルアミドおよび少なくとも一つのポリエポキサイドまたはメタクリルオキシシランの混合物であることを特徴とする請求項３８記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項４０】
前記遊離ラジカル促進剤が、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、アルカリ金属ペルオキソ硫酸塩、過酸化水素、アンモニウム硝酸セリウム、2,2'-azobis-（2-アミジノプロパン）塩酸塩、そしてこれらの混合物からなるグループから選択されることを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項４１】
前記繊維が、エチレン的に不飽和なモノマーがセルロール上で約75パーセントを超えるグラフト効率を有することを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項４２】
前記繊維は、約20パーセント未満のクロスリンク密度を有することを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項４３】
前記繊維は、少なくとも約0.04g/cm3の乾燥密度を有することを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項４４】
前記繊維は、約4g以上の含塩水/g繊維の遠心保水力を有することを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項４５】
前記繊維は、少なくとも約10gの含塩水/g繊維の自由膨張値を有することを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項４６】
前記繊維は、約85パーセントを超えるグラフト効率を有することを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項４７】
前記高吸水性繊維が吸水コアーに使用されたとき、該吸水コアーが約25秒未満の３層吸水試験時間を有する請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項４８】
前記高吸水性繊維が、約0.65から約0.99の吸水保水力を有し、該吸水保水力は、下記計算式により求められることを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
計算式；
吸水保水力（％）＝負荷が掛かった場合の吸水力／負荷が掛かった場合の保水力ｘ１００
【請求項４９】
前記高吸水性繊維が、約0.56から約0.95の吸水効率を有し、該吸水効率は、下記計算式により求められることを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
計算式；
吸水効率（％）＝負荷が掛かった場合の吸水力／吸水容量ｘ１００
【請求項５０】
前記セルロース系繊維と前記水溶液を接触させるステップには、該水溶液中に該セルロース系繊維を浮遊させるステップが含まれることを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項５１】
前記セルロース系繊維と前記水溶液を接触させるステップは、該水溶液を該セルロース系繊維に噴霧するステップで構成されることを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項５２】
前記セルロース系繊維が、エチレン的に不飽和なモノマーとクロスリンキング剤の濃度約5パーセントの水溶液中に浸されていることを特徴とする請求項３１記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項５３】
エチレン的に不飽和なモノマーとクロスリンキング剤の水溶液の残余は、該繊維と該水溶液の総重量に対して、約8％〜35％重量部の濃度のセルロース系繊維を得るために、除去されることを特徴とする請求項３１記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項５４】
前記セルロース系繊維と前記水溶液を接触させるステップは、該繊維と該水溶液の総重量に対して、約8％〜35％重量部の濃度の繊維を得るために、エチレン的に不飽和なモノマーとクロスリンキング剤の水溶液を該繊維に噴霧するステップで構成されることを特徴とする請求項３０記載の高吸水性セルロース系繊維を作る方法。
【請求項５５】
請求項１記載の高吸水性繊維で構成された吸水製品。
【請求項５６】
前記吸水製品は、幼児用おむつ、女性用介護製品、トレーニングパンツ、および成人用失調症製品、の内の少なくとも一つであることを特徴とする請求項５５記載の吸水製品。
【請求項５７】
前記吸水製品は、液体が通過する表面シート、液体が通過しない背面シート、吸水層、そして吸水コアーで構成され、前記吸水層は表面シートの下に配置され、前記吸水コアーは吸水層と背面シートの間に配置されていることを特徴とする請求項５５記載の吸水製品。
【請求項５８】
前記吸水層は、高吸水性繊維で構成されていることを特徴とする請求項５７記載の吸水製品。
【請求項５９】
前記吸水コアーは、高吸水性ポリマーと高吸水性セルロース系繊維の複合材で構成されていることを特徴とする請求項５７記載の吸水製品。
【請求項６０】
前記高吸水性ポリマーは、ポリアクリラートポリマー、澱粉グラフト共重合体、セルロールグラフト共重合体、クロスリンキングカルボキシメチルセルロース誘導体、そしてこれらの混合物、およびこれらの組合せのグループから選択された構成要素で形成されたことを特徴とする請求項５９記載の吸水製品。
【請求項６１】
前記高吸水性ポリマーは、繊維、薄片、または顆粒の形状であることを特徴とする請求項５９記載の吸水製品。
【請求項６２】
前記高吸水性セルロース系繊維は、吸水性構造の総重量に対して、約20重量パーセントから約80重量パーセントの量だけ存在することを特徴とする請求項５９記載の吸水製品。
【請求項６３】
前記高吸水性セルロース系繊維に加えて、更にセルロース系繊維で構成されたことを特徴とする請求項５９記載の吸水製品。
【請求項６４】
前記セルロース系繊維が、硬質木材パルプ、クラフトまたは亜硫酸化学プロセスから得られる軟質セルロールパルプ、アルカリ性の被処理木質パルプ、レーヨン、綿リンター、そしてそれらの組合せ又は混合物からなるグループから選択される木質パルプ繊維であることを特徴とする請求項６３記載の吸水製品。
【請求項６５】
前記吸水コアーは、該吸水コアーの重量に対して、約60重量パーセントの高吸水性セルロース系繊維、約20重量パーセントのセルロース系繊維、そして約20重量パーセントの高吸水性ポリマーで構成されたことを特徴とする請求項６３記載の吸水製品。
【請求項６６】
前記吸水コアーは、セルロース系繊維と高吸水性セルロース系繊維の複合材で構成されたことを特徴とする請求項５７記載の吸水製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個人介護製品で使うことができる高吸水性特性を有するセルロールを主成分とする繊維に関する。更に本発明は、その繊維を作る方法に関する。本発明に係る繊維は、クロスリンキング剤および遊離ラジカル促進剤が存在する環境下で、水溶性でエチレン的に不飽和のモノマーを、水溶媒質のセルロース系繊維にグラフティングすることによって得ることが可能である。
【背景技術】
【０００２】
一般に個人介護、例えば成人用失禁パッド、女性用介護製品および幼児のおむつ用の吸水性商品は、少なくとも表面シート、背面シート、表面シートと背面シートの間に配置された吸水コアー、そして時には、表面シートと吸水コアーの間で配置した吸水層により構成されている。吸水コアーは、概して繊維状組成物および高吸水性物質の混成物を含んでいる。この種の高吸水性ポリマーは、通常、それ自体の重量の10倍から100倍の液体を吸水し保水することが可能である。このように吸水性製品への高吸水性材料の導入により、より少量の木質羽毛パルプを使用するだけで済み、それに応じてより小さく、より薄い吸水製品を作ることが可能となった。
【０００３】
高吸水性ポリマーは、天然ベースのポリマーや合成ポリマー等を含む種々の化学的形態で入手可能である。天然ベースのポリマーには、例えば寒天、カルボキシアルキル・セルロール、ゴム、ペクチン、カルボキシアルキル澱粉、硫酸セルロールおよび澱粉アクリロニトリル・グラフト重合体の加水分解製品が含まれる。合成ポリマーには、例えばポリアクリラート、スルホナート・ポリスチレン、ポリビニル・アルコール、polyetheylene酸化物、polyvinylpyrolidine、polycrylonitriles、ポリアクリルアミド、および加水分解されたポリアクリルアミドが含まれる。この種の天然ベースの吸水材料は、個人介護製品の分野では良く知れているが、それらはこれらの製品分野ではあまり使用されていなかった。その理由は天然ベースの吸水材料が、例えばポリアクリル酸ナトリウムのような合成吸水材料の吸水特性より、通常は低い吸水特性しか有しないからである。さらにこれらの材料は、比較的高コストのために、消費者向け吸水製品には使用することを妨げられてきた、さらにまた天然ベースの高吸水性材料は、液体によって膨張すると、柔らかいゼリー状の塊を形成する傾向があるためである。吸水製品のこの種のゼリー状の塊は、吸水製品内部での液体移動および液体拡散を制限する傾向を有している。この現象は、ゲルブロッキングとして公知である。そしてこのゲルブロッキングは、高吸水性材料の組成物が膨張するときに変形し、組成物間の間隙を閉鎖して、液体の流れを阻害する状況に関連している。一旦ゲルブロッキングが起こると、吸水製品はその後に流れ込む液体を効率的に吸水することができず、吸水製品は漏水する傾向がある。
【０００４】
天然ベースの吸水性ポリマーとは対照的に、しばしば合成高吸水性ポリマーは、比較的高いゲル強度を維持しつつ、大量の液体を吸水することが出来る。したがって合成高吸水性材料は、ゲルブロッキングの可能性を最小化しながら吸水製品に使用することができる。通常の合成SAP組成物が有する高いゲル強度（膨張した場合の）は、迅速に液体を取り込むために有用である組成物間の多くの間隙スペースを保持するのを、助長することができる。しかしながら、この大きな空隙容量は、同時に吸水製品の吸収液体（分子の間の）が増加すると、飽和状態にさせることになる。吸収液体が多くなりすぎると、吸水製品の再湿値または湿感覚が増大することになってしまう欠点を有する。
【０００５】
合成高吸水性ポリマーは概して、製品の吸水力を増加させるために吸水性セルロース製品の全体に敷かれた粒子性粉、顆粒または繊維の形で用いられている。高吸水性物質は通常、例えば米国特許No.4,160,059、4,676, 784、4,673, 402、5,002, 814、そして、5,057、166、5,669, 894、さらに5,559、335に開示されている。高吸水性ヒドロゲルを用いた「おむつ」のような吸水製品は、米国特許No.3,669,103および3,670,731に開示されている。
【０００６】
概して一般に吸水製品で使用される合成高吸水性材料は、2つの製造工程で準備される。第１製造工程では、エチレン的に不飽和なモノマーを遊離ラジカル促進剤を使用して、重合させる。そして別の製造工程で表層架橋化（cross-linked）させる。このように技術的に製造方法を難しくし又高価にする2つの製造過程が存在していた。
【０００７】
この他にも、例えば腐食還元性等の合成高吸水性ポリマーに伴う幾つかの欠点が存在していた。加えて、吸水製品の繊維マトリクス中に含まれる高吸水性材料の量は、所定の許容値を上回ってはならない点がある。許容値以上の場合、吸水材料は製造および輸送の間に、セルロース系繊維から物理的に分離する傾向がある。繊維から高吸水性材料が分離すると、製品の吸水力を減じ、高吸水性材料の効果を減弱させてしまう欠点を有する。また高吸水性材料の量が一定の許容値を上回ると、吸水製品の保水層で重要な排水作用および浸潤作用が無くなることにより、コアーが適切に機能しなくなる恐れがある。さらに、この種の吸水コアーでは、その乾燥構造、形状および一体性を保持するのが出来なくなる可能性も存在する。
【０００８】
合成高吸水性繊維は、元々これらの課題を解決するために開発されたものである。しかしながら、それらの繊維はいくつかの重要な問題を残している。例えば、高吸水性繊維はセルロース系繊維と比較して加工するのが困難であり、負荷が掛かった時に吸水力が劣り、引張り力も弱く、そしてこの合成高吸水性繊維のコストは、高吸水性物質よりもコストが高い点が上げられる。結果として、高吸水性ポリマー繊維は、吸水製品で広くは用いられなかった。
【０００９】
この吸水材の分野における他の科学者は、高吸水性物質を繊維に付着させることによって、吸水コアーのセルロース系繊維から高吸水性物質を除去しようと試みた。高吸水性物質を付着させる方法は、水膨張可能な吸水性ポリマーを非粒子性の固定合流層に変換する米国特許4,410,571において、開示されている。ポリマー粒子は、例えばグリセリン、エチレングリコールまたはプロピレングリコールのような多水酸基の有機化合物をプラスチック化することによって、コーティングされたフィルムに変換される。高吸水性ものは、基質上に泡立たせた非粒子性の固定化された形態をとる。しかしながら高吸水性ポリマーが持つ粒子性の特徴は、この工程で失われてしまう。そのため高吸水性材料の合体剤としての性質も、結果的にはゲルブロッキングを発生させ、水を含んだポリマーがフィルム層を通る液体通路を閉鎖してしまうので、吸水性能も低下してしまうことになる。
【００１０】
多くの他の特許も、高吸水性物質を繊維に付着させる方法を開示している。例えば米国特許2,757,150、4,584,357、そして米国特許4,600,462である。一般に、高吸水性ポリマーを繊維に付着させる方法は、いくつかの欠点を含み、例えば、付着工程で無駄になる微粒子が増加し、また流通過程で多くの微粒子が繊維から剥離してしまうこと等の欠点を有する。
【００１１】
高吸水性特性を有する繊維の形態をとる改善セルロース系材料は、従来技術において周知であり、いくつかの特許に開示されており、たとえば米国特許番号6,500,947では、セルロース系繊維のスルホン化によって、繊維形態で高吸水性ポリマーを作る方法が記載されている。スルホン化は、多量の硫酸を使用して有機溶剤の中で実行される。アセテート繊維の筋が硫酸によって加水分解を受けることは公知であり、その結果として硫酸塩繊維は、微粉を多く含んだ短い繊維になる傾向がある。それに加えて、液体によって膨張すると、硫酸塩繊維は柔軟なゼリー状の塊を形成する傾向があり、この塊の為にその繊維を個人介護用の吸水製品に使用するのは、不向きとなる。
【００１２】
従って合成吸水性繊維の吸水容量に類似した吸水容量を有し、高吸水性ポリマーを化学的に添加した繊維吸水材の必要性が存在する。さらに従来の高吸水性ポリマーが有する液体吸水容量の特徴と、セルロース系繊維が有する液体拡散特性の特徴を併せ持つ高吸水性材料の必要性が存在する。更に又、生分解性があり再製可能な材料をベースとした高吸水性繊維の必要性も存在する。
【００１３】
なお周知の繊維性の高吸水性繊維、およびそれらの製造方法に関する利点と欠点に関する以下の記載は、本発明の範囲を制限することを目的としない。現実には、本発明には、同種の欠点を有しない上述の製造方法と化学反応物の一部または全てが含まれている。
【特許文献１】米国特許番号4,160,059
【特許文献２】米国特許番号4,676,784
【特許文献３】米国特許番号4,673,402
【特許文献４】米国特許番号5,002,814
【特許文献５】米国特許番号5,057,166
【特許文献６】米国特許番号5,669,894
【特許文献７】米国特許番号5,559,335
【特許文献８】米国特許番号3,669,103
【特許文献９】米国特許番号3,670,731
【特許文献１０】米国特許番号4,410,571
【特許文献１１】米国特許番号2,757,150
【特許文献１２】米国特許番号4,584,357
【特許文献１３】米国特許番号4,600,462
【特許文献１４】米国特許番号6,500,947
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
石油化学製品を主成分とした従来の高吸水性繊維の効果と同様な効果を提供する、セルロースを主成分とする高吸水性繊維の必要が存在している。水を含んだ時に柔らかいゼリー状の塊を形成せず、かつ良好な吸水特性があるセルロースのベースをベースとした高吸水性繊維の特定の必要性も存在している。更に、その種の繊維を製造する簡便な、便利な、そして安価な製造方法に対する必要性も存在している。又更に、再生可能な農業材料をベースとする高吸水性繊維を利用した吸水コアーを含んだ吸水製品に対する必要性も存在している。
【００１５】
特に塩含有液に関して優良な吸水特性と保水特性を有し、重合結合した高吸水性ポリマーを有するセルロース系繊維を提供するのが望ましい。また、従来の高吸水性ポリマーの吸水容量の利点と、セルロース系繊維の液体拡散特性の利点とを結合する高吸水性材料を、繊維の形体で提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る実施形態は、当業者にとって直ちに明らかなこれらのニーズおよび他のニーズを満たそうとするものである。例えば、本発明に係る実施例では、再生可能な生体吸水天然物から製造される高吸水性繊維を提供し、それによってその繊維は、市販の合成高吸水性繊維と同等の、負荷に対する吸水力およびゲル強度を提供することが可能である。更に又、本発明に係る高吸水性繊維は、優良な吸水率を有する。
【００１７】
本発明の一態様は、高吸水性セルロース系繊維を製造する方法に関する。この製造方法では、少なくとも一つの酸性基を有するエチレン的に不飽和なモノマーが、クロスリンキング剤の存在下で、高密度でセルロース系繊維上にグラフトされる。この方法の実施態様の一つには、以下のステップが含まれる。すなわち、１）少なくとも一つの酸性基とクロスリンキング剤とを有するエチレン的に不飽和なモノマーを含む水溶液を準備するステップと；２）前記セルロース系繊維と前記水溶液を接触させるステップと；３）不活性雰囲気の下で、遊離ラジカル促進剤で前記繊維を処理するステップと；そして４）グラフティングされたセルロース系繊維を回収するステップとで構成されている。
【００１８】
本発明に係る実施例の特徴に従えば、約75パーセント以上のグラフト効率で、十分なクロスリンキング剤が存在するある場合には、水溶性でエチレン的に不飽和のモノマーを、セルロース系繊維にグラフティングする方法が提供される。
【００１９】
本発明に係る実施形態の他の特徴に従えば、本発明に係る高吸水性繊維を含む身体老廃物管理用の吸水製品に使用する、吸水コアーと吸水製品が提供される。
【００２０】
本発明に係る各種実施形態の高吸水性繊維は、それらが再生可能な生体吸水原料で製造され、またより多孔性である点で、従来の合成高吸水性繊維とは異なる。この改善された多孔性により、ゲルブロッキング現象を減少させ、吸水率を改善させることが可能となる。更に本発明に係る実施例の高吸水性繊維では、洗浄後にもセルロースの中心素材にグラフトされたまま残存するエチレン的に不飽和なモノマーを、より効率的にグラフティングすることが可能である。
【００２１】
本発明に係る実施例の特徴に従えば、セルロールと、このセルロールにグラフトされる少なくとも一つのエチレン的に不飽和なモノマーを含んだ高吸水性繊維が提供される。この高吸水性繊維は、水溶性でエチレン的に不飽和のモノマーで約75パーセント以上のグラフト効率を有することが望まれる。
【００２２】
更に本発明に係る他の実施例の特徴に従えば、セルロールと、このセルロールにグラフトされる少なくとも一つのエチレン的に不飽和なモノマーを含んだ高吸水性繊維が提供され、この高吸水性繊維が吸水コアーに使用されると、この高吸水性繊維は約25秒未満の３層吸水試験時間を有する吸水コアーを提供することが可能となる。
【００２３】
更に本発明に係る他の実施例の特徴に従えば、セルロールと、このセルロールにグラフトされる少なくとも一つのエチレン的に不飽和なモノマーを含んだ高吸水性繊維が提供され、この高吸水性繊維は、約0.65から約0.99の吸水保水力を有することが可能となる。なおこの吸水保水力は、以下の方程式で計算される。
計算式；
吸水保水力（％）＝負荷が掛かった場合の吸水力／負荷が掛かった場合の保水力ｘ１００
【００２４】
更に本発明に係る他の実施例の特徴に従えば、セルロールと、このセルロールにグラフトされる少なくとも一つのエチレン的に不飽和なモノマーを含んだ高吸水性繊維が提供され、この高吸水性繊維が吸水コアーに使用されると、0.56から約0.95の吸水効率を有するコアーを提供することが可能となる。なおこの吸水効率は、以下の方程式で計算される。
計算式；
吸水効率（％）＝負荷が掛かった場合の吸水力／吸水容量ｘ１００
【００２５】
本発明の他の特徴と利点は、以下に開示する本発明の実施例から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、高吸水性セルロース系繊維、繊維を含む吸水材料、そしてそれらの繊維を製造する方法に関する。この高吸水性セルロース系繊維は、好ましくは約75パーセント以上改良されたグラフト性（繊維の枝状結合性）、約20パーセント未満のクロスリンク密度、繊維のグラムにつき約10g/g合成含塩水以上の自由膨張能力、および繊維のグラムにつき約4.0g/gの合成含塩水以上の遠心保水力、等を有する。本発明に係る方法には、セルロース系繊維中に酸性グループを含んだエチレン不飽和のモノマーを塗布する工程と、そして繊維の表面上に反応性遊離基の領域（フリーラジカル・サイト）を生成することで、繊維表面上にグラフト重合反応を起こさせることが出来る処理装置にその繊維を掛ける工程、とが含まれる。このようにフリーラジカル・サイトは、繊維表面の反応領域で共有結合を形成することによって、モノマーを繊維上でグラフト結合（繊維の枝状結合）させることが出来る。
【００２７】
詳細な説明および添付の特許請求の範囲では、”単一”表記および”該”表記には、特に明確に指定しない限り複数形も含まれる。このように、例えば「単一のホストセル」には、複数のホストセルを含み、そして「単一の抗体（アンチボディー）」には、当業者にとって公知である一つ以上の抗体および等価物が含まれる。
【００２８】
ここで使用する用語「吸水用品」、「吸水製品」または単に「物品」または「用品」は、体液および身体滲出物を吸水あるいは含水する機構を意味する。より詳しくは、これらの用語は、体から吐出されるさまざまな滲出物を吸水し、含水するために着用者の身体に当てたり、又は身体に近接して用いる用品を意味する。この吸水用品の実施例には、おむつ、おむつカバー、使い捨てのおむつ、トレーニングパンツ、女性用介護製品および成人用失調症製品、等が含まれる。この種の用品は、一度使用された後に廃棄されるか、または部分的に廃棄されることを目的としている（「使い捨て」用品）。この種の用品は、基本的に単一の分離できない構造（「単一構造」用品）、又は取り替え可能な挿入部品または他の交換可能な部品を含んでいる。
【００２９】
本発明は、使い捨て又は使い捨てでなくとも、それらに限定されることなく、上述の各種吸水用品で使用される。本願明細書において記載されているいくつかの実施形態は、典型的な構造として、乳児用の”おむつ”を提供している。しかしながら、これは請求された本発明を制限することを目的としない。本発明は限定されることなく、本願明細書の記載を含む吸水用品の全ての種類およびタイプを含むと理解される。
【００３０】
また用語の「コンポーネント」は限定なしで、例えば端、角、側等の特定領域、構造部材、例えば弾性ストリップ、吸水性パッド、伸張層またはパネル、材料の層、等を意味する。また用語の「配置」、記述の「上に配置され」、「上方に配置され」、「下に配置され」、「上に配置され」、「中に配置され」、「中間に配置され」、およびそれらの類似記述は全て、1つのエレメントが他のエレメントと一体化していること、又は１つのエレメントが他のエレメントと糊付け又は近傍に置かれた別構造であることを意味する。このように吸水用品のエレメントの上に「配置された」コンポーネントは、エレメントの表面に直接的に、間接的に形成または使用されたり、複数層の間に形成または使用されたり、エレメントと共に或いはその近傍に置かれた部材に形成または使用されたり、エレメントまたは他の部材或いはこれらの変形または組合せの層の中で形成または使用されたりする。
【００３１】
この記載の全体にわたって、用語「表面シート」および「背面シート」は、吸水コアーに対して、これらの材料または層の関係を意味する。さらに追加層は、吸水コアーと表面シートおよび背面シートの間であってもよく、又その追加層およびその他の材料は、表面シート或いは背面シートから吸水コアーの反対側に別にあってもよいと理解されなければならない。
【００３２】
本発明は、吸水製品で有用であり、特に吸水製品の吸水コアーまたは吸水層に有用である高吸水性セルロース系繊維に関する。ただし吸水製品の特定の構造は、本発明では重要ではなく、いかなる吸水製品も本発明を利用することが出来る。適切な吸水用品は、例えば米国特許番号5,281,207および6,068,620に記載されており、それぞれの開示はそれらのそれぞれの図面を含んで全て本願明細書において、引用するものとする。当業者は本願明細書において、提供されるガイドラインを使用して、吸水用品、コアー、吸水層に応用することが出来る。
【００３３】
本発明に係る高吸水性セルロース系繊維は、好ましくは吸水製品において望ましい特性を有する。例えば高吸水性繊維は、好ましくは約75パーセント、さらに好ましくは約85パーセント、最も好ましくは約95パーセントを超えるグラフト効率を有する。グラフト効率とは、エチレン的に不飽和のモノマーが、どれくらい効率的にセルロース系材料にグラフト化（繊維の枝状結合）されたかの基準である。さらに本発明に係る高吸水性繊維は、好ましくは約20パーセント未満の架橋密度（cross-linking）を有する。
【００３４】
また本発明に係る高吸水性繊維は、吸水コアーに使用することができ、その場合の吸水コアーは、約25秒未満の３層吸水試験時間である。望ましくは、本発明に係る高吸水性繊維を使用した吸水コアーは、約22.5秒未満の３層吸水試験時間、好ましくは約20秒未満であり、より好ましくは約19秒未満、さらにより好ましくは約16.5秒未満、および最も好ましくは約15秒未満の３層吸水試験時間を有している。
【００３５】
また本発明に係る高吸水性繊維は、好ましくは約0.65から約0.99の吸水保水力を有する。なおこの吸水保水力は、以下の方程式により定義される。
計算式１：
吸水保水力（％）＝負荷が掛かった場合の吸水性／負荷が掛かった場合の保水力ｘ１００
なお吸水保水力は、好ましくは約約0.70から約0.99であり、さらに好ましくは0.75から約0.98、そして最も好ましくは約0.8から約0.96である。
【００３６】
また本発明に係る高吸水性繊維は、吸水コアーに使用することができ、その場合の吸水コアーは、吸水効率が約0.56から約0.95である。なおその吸水効率は、以下の方程式により定義される。
計算式２：
吸水効率（％）＝負荷が掛かった場合の吸水力／吸水容量ｘ１００
なお吸水効率は、好ましくは約0.57から0.90、さらに好ましくは約0.57から約0.80、最も好ましくは0.58から0.75である。
【００３７】
また本発明に係る高吸水性セルロース系繊維は、単位グラム繊維あたりの合成含塩水（grams of synthetic saline per gram of fiber；以下”g/g”）が4以上、好ましくは約6g以上/gの中で、好ましくは1グラムにつき約4グラム以上の遠心保水力を有する。この遠心保水力は、遠心力に対して液体を保水する繊維の能力を表す。加えて、この高吸水性セルロース系繊維は、望ましい特性、例えば約10g/g以上の自由膨張値（free swell）を有する。この自由膨張値は、制約もしくは抑制する圧力無しの条件で、液体を吸水する繊維の能力を表す。この自由膨張値は、好ましくは本願明細書において記載されるティーバッグ方法で測定される。本発明に係る高吸水性セルロース系繊維のこの特性は、後述の実施例において更に詳細に記載されている手順に従って決定される。
【００３８】
本発明に係るセルロース系繊維は、好ましくはこの繊維が作られるセルロース系繊維と同一の繊維構造を有する。さらに本発明に係る繊維は、水で膨張可能であり、水に不溶性を有し、この繊維は高吸水容量、高吸水率、高膨張率を有する。本発明に係る繊維は、繊維をエチレン的に不飽和なモノマー、好ましくは少なくとも一つの酸性グループを含むエチレン的に不飽和なモノマーの水溶液中に浮遊させる工程によって準備される。その浮遊工程には、好ましくはクロスリンキング剤またはクロスリンキング剤の混成も含まれる。上記の構成コンポーネントを混ぜ合わせた後に、その繊維は過剰な溶液を取り除き、かつ15パーセント以上の濃度を得るために、好ましくは押圧される。このセルロース系繊維は、それから、それを好ましくは遊離酸素を除去した雰囲気中で、遊離ラジカル促進剤で処理することによりグラフト・ポリマー化される。
【００３９】
ここで使用しているように、用語としての「濃度」は、混合物中のセルロース系繊維の集中度のことである。このように「濃度」は、混合物中に存在するセルロース系繊維の重量を混合物の総重量で割り、その結果に100を乗じた数値で表される。つまり本願明細書において濃度は、重量パーセントによって表される。
【００４０】
本発明の製造工程は、周知の方法と比べて多くの利点を有する。例えば、この発明に係る製造方法は、少ない水量を使用して（つまり高い濃度）グラフト化したセルロース系繊維を製造することが可能となる。加えて本発明の最も好ましい実施例では、この発明の製造方法では、アクリル酸のような水溶性モノマーを、95パーセント以上のグラフト効率でグラフト化することが可能である。なおこの用語としての「グラフト効率」とは、グラフト化した後に繊維から流出しないエチレン的に不飽和なモノマーのパーセント重量で表される。このようにグラフト効率は、以下の方程式に従って決定される。
計算式３：
グラフト効率＝[（グラフトされた繊維の乾燥重量−元々の繊維の乾燥重量）／エチレン的に不飽和なモノマーの重量]ｘ１００
【００４１】
本発明に係る高吸水性繊維を形成するのに用いられる適切なセルロース系繊維は、主に木質パルプが含まれる。適切な木質パルプは、例えばクラフトおよび亜硫酸法のような従来の化学プロセスから得ることが可能である。なお漂白しても又は漂白されてなくてもよい。好ましい繊維は、さまざまな柔らかい木質パルプ、例えば南部地方の松、シロマツ、カリブ海の松、西洋ヘムロック、さまざまなトウヒ（例えばSitka Spruce）、ダグラスモミ材等、およびこれ等の混合物と組合せから得られる。他のセルロース系繊維は、硬質パルプ源から得られ、例えばゴム、カエデ、オーク、ユーカリノキ、ポプラ、ブナノキおよびアスペン、またはこれ等の混合物および組合せを、本発明では使用することが出来る。他のセルロース系繊維は、綿リンター、バガス、ケンプ、亜麻、および草も本発明においては使用可能である。なお繊維は、前述のセルロールパルプ製品のうちの2つ以上の混合でも製造可能である。特に本発明に係る高吸水性繊維を形成するのに用いられる特に好ましい繊維は、クラフトおよび亜硫酸エステル-パルプ化工程で作られる木質パルプから得られる。
【００４２】
本発明の他の態様では、本発明に用いられる適切な繊維には、精製してアルカリ処理されたセルロース系繊維、つまり「シルケット加工繊維」が含まれる。200倍拡大したシルケット加工繊維のスキャン電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真が、図1に示されている。アルカリ処理は公知の如何なる方法でも処理され、それは”Celluloseand Cellulose Derivatives, Vol.V, Part  1, Ott,
Spurlin, and Grafllin, eds., Interscience Publisher (1954)”に記載されている。パルプのアルカリ処理は、パルプを例えば水酸化ナトリウムのようなアルカリ金属の水溶液中で混合し、洗浄し、中和または洗浄と中和し、そしてオプションとしてそのパルプを乾燥させて、実行される。
【００４３】
アルカリ処理において使用するアルカリ剤は、例えばパルプ化およびブリーチング工程後のパルプに残されたリグニンおよびヘミセルロース等の残存物を抽出するのに役立つ。加えて、特定濃度の苛性アルカリ溶液でアルカリ処理すると、自然のままの構造であるセルロールIから、ヒドロキシル基が薬剤によりアクセス可能な、より熱力学的に安定でより少ない結晶形であるセルロールIIへ、セルロールを変換することが可能となる。
【００４４】
アルカリ処理に適している試薬には、アルカリ金属水酸化物、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、および水酸化ルビジウム、水酸化リチウム、およびベンジルトリメチルアンモニウム水酸化物が含まれるが、これ等には限定されない。水酸化ナトリウムは、本発明に係る高吸水性セルロース系繊維を形成するために適しているセルロース系繊維を製造するアルカリ処理で用いる特に好ましい試薬である。このパルプは好ましくは、約4パーセントから約30パーセント重量の水酸化ナトリウムを含む水溶液（または他のいかなる適切なアルカリ材も可）で処理される。なおより好ましくは溶液の重量をベースとして約6パーセントから約20パーセント、最も好ましくは約12パーセントから約16パーセントの水酸化ナトリウムを含む水溶液が適している。このアルカリ処理は、漂白、洗浄および乾燥工程の間か後に実行してもよい。望ましくは、このアルカリ処理は、漂白および／または乾燥工程の間に実行される。
【００４５】
本発明では、アルカリ処理は室温または室温に近い温度で行われるのが好ましい。当業者は、本願明細書において提供されるガイドラインを使用して、適切な温度で繊維をアルカリ剤で処理することが出来る。アルカリ抽出の後、セルロース系繊維はいろいろな純度になるが、好ましくは高いセルロース純度が好ましく、65重量パーセント以上のα−セルロースを含有するのが好ましい。
【００４６】
本発明ための適切な市販のアルカリ抽出パルプは、例えばRayonier Performance Fibers Division (Jesup, GA)で入手可能なPorosanier-J-HP、Buckeye
Technologies (Perry, FL)で入手可能なBuckeye's HPZ、そしてWeyerhaeuser company (Federal Way, WA)で入手可能なTRUCELL、等である。
【００４７】
本発明に係るエチレン的に不飽和なモノマーは、好ましくは所望のグラフト重合反応を達成し、かつ望ましい特性を有する繊維を提供できるように選択するべきである。望ましくは本発明ために、適切なエチレン的に不飽和なモノマーは、以下の公式の部分を含むものである：
【化１】
2007531827.tif 000003
【００４８】
そしてこの部分は、フリーラジカル重合を受ける部分である。より詳しくは、エチレン的に不飽和なモノマーは、アクリルモノマー、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、ビニル置換複素環式化合物、またはこれらの混合物である。
【００４９】
また本発明においてはエチレン的に不飽和なモノマーは、少なくとも一つの酸性グループを含むのが好ましい。少なくとも一つの酸性グループを含む好ましいエチレン的に不飽和なモノマーは、下記の一般式を有するアクリルモノマーである。
【化２】
2007531827.tif 000004
【００５０】
ここで、Rは水素、メチルまたはエチルを示す。特に好ましいエチレン的に不飽和なモノマーには、例えばアクリル酸、メタアクリル酸、エタクリル酸、α−chloroacrylic酸、α−cynoacrylic酸、vinylysulfonic酸、acryamidopropanesulfonic酸、クロトン酸、α−アクリルオキシプロピオン酸、ソルビン酸、イソクロトン酸、イタコン酸、アルカリ金属塩、およびアンモニウム塩、およびこれらの混合物が含まれる。
【００５１】
さらにエチレン的に不飽和なモノマーは、アクリルアミドまたはメタクリルアミド部分から更に構成されてもよい。この種のモノマーも公知技術であり、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-メチルアクリルアミド、N-ethylacrylamide、N-イソプロピルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、対応するメタクリルアミド、2-acrylamido-2-メチル1-プロパンスルホン酸およびその塩類、ビニルリン酸およびその塩、などのような特定の化合物を含む。アクリロニトリルも、エチレン的に不飽和なモノマーとしての用途に適している。
【００５２】
より多く好ましいエチレン的に不飽和なモノマーには、アクリル酸、メタアクリル酸、エタクリル酸、a-chloroacrylic酸、a-cynoacrylic酸、クロトン酸、α−acryloxypropionic酸、ソルビン酸、イソクロトン酸およびアルカリ金属塩と、それのアンモニウム塩、イタコン酸、アクリルアミド、メタクリルアミドおよび2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸およびその塩類、などが含まれる。
【００５３】
特に好ましいアクリルモノマーには、アクリル酸、メタアクリル酸、それらのそれぞれの塩フォーム、例えばアルカリ金属またはアンモニウム塩、およびそれらの混合物が含まれる。
【００５４】
繊維の特性を改善するために、それは、親水性のエチレン的に不飽和なモノマーと共重合できる付加的な撥水性のエチレン的に不飽和なモノマーを使用するのが好ましい。これらの撥水性モノマーは、約0重量パーセントから約20重量パーセント、好ましくは約15パーセント以下、好ましくは約約10パーセント、そして最も好ましくは約5パーセント以下を、反応混合物の中に加えられる。本発明で用いられる適切な撥水性のモノマーの実施例には、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、ヒドロキシエチルアクリラート、フェノキシアクリル酸エチル、プロピルアクリレート、アクリル酸ブチル、２‐エチルヘキシルアクリラート、アクリル酸グリシジル、エチレングリコールジアクリル、ジエチレングリコールジアクリル、1、6-ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトール４価アクリレート、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、ヒドロキシエチルメタクリラート、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸グリシジル、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ビスフェノールＡジメタクリレート、およびこれらの混合物を含むが、これに限定されるものではない。
【００５５】
本発明に用いられる好ましいアクリレートモノマーには、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、プロピルアクリレート、アクリル酸ブチル、２‐エチルヘキシルアクリラート、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、プロピルメタクリル酸エステル、メタクリル酸ブチル、2-エチルヘキシルメタクリル酸エステル、およびこれらの混合物が含まれる。
【００５６】
グラフティングは、中和されていない、又は繊維と混合する前に中和されているか又は部分的に中和されている酸性モノマーを用いて実行される。好ましくは、グラフティング工程で使用する酸モノマーは、中和されないものが好ましい。理論的にはとも角、本発明者は中和されたアクリル酸では、グラフティングが起こりにくくなり、グラフト効率が低い製品となることを発見した。従って仮にエチレン的に不飽和なモノマーが中和されていると、酸性モノマーに存在する酸性グループの約20パーセントから約95パーセントの中和するために十分な量の素地材と、水性モノマーを接触させることによって中和するのが好ましい。望ましくは、素地材の量は、酸性モノマーに存在する酸性グループの約40パーセントと85パーセントの間で、最も好ましくは約55パーセントと約75パーセントの間で中和するのがよい。
【００５７】
モノマーの酸性グループを中和するために役立つ化合物は、概して重合プロセスに有害な影響を及ぼすことのない酸性グループを十分に中和するものである。この種の化合物の実施例は、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩および重炭酸塩である。望ましくは、ナトリウムまたは水酸化カリウムまたは炭酸塩が、モノマーを中和するために使用される。中和の所望の程度を決定する際には、水性液体と接触または散布される繊維のpHは、その繊維が使用される各種のアプリケーション毎に、適当な範囲に維持されるように注意が必要である。グラフティングは周知のように、未中和モノマーで、その後に中和することで実行するのが好ましい。
【００５８】
反応混合物に存在するモノマーの量は、本願明細書において記載されている他の望ましい特性と同様に、高吸水性特性を有する繊維を形成するために適切な量とする。本発明において使用するモノマーの量は、反応物の総重量の約5重量パーセントから約50パーセントの範囲の量とするのが望ましい。好ましくは本発明で使用するモノマーの量は、反応物の総重量の約10パーセントから約50パーセントの範囲、そして更に好ましくは約15パーセントから40重量パーセントである。
【００５９】
本発明では、セルロース系繊維は遊離ラジカル促進剤の存在下で、エチレン的に不飽和なモノマーによりグラフトされるのが好ましい。本発明に用いられる適切な遊離ラジカル促進剤は、例えば過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウムおよび他の過硫酸金属アルカリのような水溶性過硫酸、過酸化水素、アンモニウム硝酸セリウム、2,2'-azobis-(2-アミジノプロパン)塩酸塩のような水溶性アゾ化合物、等である。過酸化水素のようなある種の促進剤は、グラフト反応を開始するのに必要な周知のレドックス型促進剤を形成する鉄、亜硫酸エステルまたはアミンのような還元剤と組み合わせてもよい。これらの促進剤は、２種類以上を混合して使用してもよい。ペルオキソ硫酸塩およびアンモニウム硝酸セリウムは、特に本発明に用いられる好ましい促進剤である。
【００６０】
使用する促進剤の総量は、セルロース系繊維およびエチレン的に不飽和なモノマーの総重量に基づいて、約0.01重量パーセントから約1.0重量パーセント、好ましくは約0.01重量パーセントから約0.5重量パーセントである。
【００６１】
負荷が掛かった繊維吸水力を増加させ、またホモポリマーの形成を最小化させるには、セルロース系繊維をクロスリンキング剤が存在する環境下でエチレン的に不飽和なモノマーと反応させることが好ましい。好ましくは繊維のクロスリンキング密度（つまりクロスリンキング度、又はどれ位のクロスリンキングが起こったか）は、約15パーセント未満、好ましくは10パーセント未満、最も好ましくは0.05パーセントと5パーセント間である。
【００６２】
クロスリンキング剤は、水溶性でエチレン的に不飽和のモノマーとセルロース系繊維が共有結合してクロスリンクするのに効果的な量が必要である。クロスリンキング剤の好ましい量は、吸水した液体を保水する所望の吸水能力および所望の強さの程度（すなわち負荷が掛かった状態での所望の吸水量）に基づいて決定される。クロスリンキング剤は、本願明細書において言及する望ましいクロスリンキング密度を有する繊維に対応した量だけ使用される。好ましくはクロスリンキング剤は、モノマーおよび繊維の総重量に対して約0.05重量パーセントから約5重量パーセント使用される。さらに好ましくはクロスリンキング剤は、モノマーおよび繊維の総重量に対して約0.1重量パーセントから約1重量パーセント使用される。通常はクロスリンキング剤が約5重量パーセント以上使用されると、結果として生じる繊維はあまりに高いクロスリンク密度となり、吸水力が低下し、吸水された液体を保水する力が増加することになる。一方では、クロスリンキング剤が約0.05重量パーセント未満使用されると、グラフトした繊維はあまりに低いクロスリンク密度を有することになり、吸水すべき液体と接触すると、その繊維は粘着性を有し、初期吸水率が低下し、負荷が掛かった場合の吸水性が低下する。本願明細書において開示するガイドラインを用いて、当業者は本発明で使用するクロスリンキング剤の適切な量を決定することが出来る。
【００６３】
所望のクロスリンキングは、クロスリンキング剤の存在下で、セルロース系繊維と水溶性でエチレン的に不飽和のモノマーを反応させることによって達成することが出来る。本発明ために用いられる適切なクロスリンキング剤には、遊離ラジカル促進剤の下で重合できる重合官能基を有したもの、又はカルボキシルおよび隣接モノマーのヒドロキシル基に対して反応するものが含まれる。
【００６４】
本発明ための適切な重合機能クロスリンキング剤は、好ましくは以下から選択される。
【００６５】
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、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパンおよびペンタエリスリトールのジクリレートおよびジメタクリレート；トリメチロールプロパンおよびペンタエリスリトールのトリアクリレートおよびトリメタクリル酸エステル；高度エポキシレートされたトリメチロールプロパントリアクリレート；ペンタエリスリトールのテトラアクリレートおよび四メタクリル酸エステル；メタクリル酸アリル；そして四オールイルオキシエタンである。
【００６６】
例えばN、N'-メチレンビスアクリルアミド、N、N'-エチレンビスメタクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、N-methylolメタクリルアミド、等のビスアクリルアミドである。
【００６７】
例えばアクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、ポリエチレングリコールdiacrylate、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールdiacrylate、ポリプロピレングリコールジメタクリレート）、3（acryloyoxy）-2-ヒドロキシプロピルメタクリル酸エステル、etheyleneグリコールdiacrylate、ジエチレングリコールdiacrylate、トリエチレングリコールトリアクリレート、1,1、1-トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセリンpropyxylatetriacrylate、そして、triglyceroltriacylate、等のエポキシアクリレート、等である。
【００６８】
例えばジおよびトリアリルアミン、等のアリルアミンである。
【００６９】
ポリグリシジルエーテルのようなポリエポキサイドであり、ポリグリシジルエーテルは、例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、グリセリンプロポキシレートトリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールグリシジルエーテル、1,4-cyclohexanoldimethanolジグリシジルエーテル、ジグリシジル1,2-cyclohexanedicrboxylate、N,N-ジグリシジルアニリン、N,N-diglcidyl-4-グリシジルオキシアニリン、およびジグリシジル1,2,3,4-tetrahydrophthalate,等である。
【００７０】
エポキシシランであり、例えばglycidoxymethyltrimethoxysilane、glycidoxymethylトリエトキシシラン、2-glycidoxyethylトリメトキシシラン、2-glycidoxyethyltriethoxysilane、1-glycidoxyethylトリメトキシシラン、1-glycidoxyethylトリエトキシシラン、3-glycidoxypropyltrimethoxysilane、3-glycidoxypropylトリエトキシシラン、2-glycidoxypropylトリメトキシシラン、2-glycidoxypropyltriethoxysilane、1-glycidoxypropylトリメトキシシラン、1-glycidoxypropylトリエトキシシラン、4-glycidoxybutyltrimethoxysilane、4-glycidoxybutylトリエトキシシラン、3-glycidoxybutylトリメトキシシラン、2-glycidoxybutyltrimethoxysilane、2-glycidoxybutylトリエトキシシラン、1-glycidoxybutylトリメトキシシラン、1-glycidoxybutylトリエトキシシラン、（3,4-epoxycyclohexyl）メチルトリメトキシシラン、（3,4-epoxycyclohexyl）メチルトリエトキシシラン、glycidoxymethylmethylジメトキシシラン、glycidoxymethylmethylジエトキシシラン、2-glycidoxyethylmethyl
dimethoxysilan-e、2-glycidoxyethylmethylジエトキシシラン、1-glycidoxyethylmethylジメトキシシラン、1-glycidoxyethylmethyl
ジエトキシシラン、3-glycidoxypropylmethylジメトキシシラン、3-glycidoxypropylmethylジエトキシシラン、2-glycidoxypropylmethylジメトキシシラン、2-glycidoxypropylmethylジエトキシシラン、1-glycidoxypropylmethylジメトキシシラン、1-glycidoxypropylmethylジエトキシシラン、4-glycidoxybutylmethylジメトキシシラン、4-glycidoxybutylmethyldiethoxysilane、3-glycidoxybutylmethylジメトキシシラン、3-glycidoxybutylmethylジエトキシシラン、2-glycidoxybutylmethylジメトキシシラン、2-glycidoxybutylmethyldiethoxysilane、1-glycidoxybutylmethylジメトキシシラン、1-glycidoxybutylmethylジエトキシシラン、（3,4-epoxycyclohexyl）メチルメチルジメトキシシラン、および（3,4-epoxycyclohexyl）メチルメチルジエトキシシラン）、等である。
【００７１】
メタクリルオキシまたはアクリルオキシシランであり、2-methacryloxypropyltriethoxysilane、3-アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、2-アクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane、2-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane、3-アクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、2-アクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-methacryloxypropyltrimethoxysilane、methacryloxypropyltris（メトキシエトキシ）メトキシシラン、等である。
【００７２】
アミノ基を有する（アルキル）アルコキシシランを含むアミノシランであり、例えば、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-フェニル3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-（2-アミノアルキル）-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-（2-アミノエチル）-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-（2-アミノエチル）-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-（シクロヘキシル）-3-アミノプロピルトリメトキシシラン）、N-（2-アミノエチル）-3-アミノプロピル-トリス（トリメチルシロキシ）シラン、そして、1,2-ビス[N-（2-アミノエチル）-3-アミノプロピル]-1、1,2、2-テトラメチルジシロキサン、等である。
【００７３】
なお、これらのクロスリンキング剤の混合物および／またはブレンドされた物も使用可能である。
【００７４】
クロスリンキング剤は、概してエチレン的に不飽和なモノマーの水溶液に溶解するが、クロスリンキング剤はネガティブな効果を呈せずにその溶液中で分散可能である。この種の分散剤の使用は、米国特許番号4,833,222において開示されており、それの開示は全て本願明細書に引用するものとする。適切な分散剤には、CM‐セルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、およびそれらの混合物が含まれる。この種の分散剤は概して、エチレン的に不飽和なモノマーと繊維の全重量に対して、約0.005重量パーセントから約0.1重量パーセントの濃度で提供される。
【００７５】
他の実施例では、本発明に係るセルロース化合物を主成分とする高吸水性繊維は、さまざまな方法により製造することが出来る。1つの方法では、このセルロース系繊維は、エチレン的に不飽和なモノマーと、約6.0パーセント、好ましくは約4パーセントの濃度を維持したクロスリンキング剤から成る十分な溶液に浸される。約10分、好ましくは20分、最も好ましくは30分の間、攪拌した後、過剰な溶液が公知技術の方法により除去される。望ましくは、過剰な溶液は、約15パーセントから約35パーセントの範囲の濃度を有する繊維を得るために、吸引濾過または遠心機によって取り除かれる。モノマーと繊維上のクロスリンキング剤の所望の重量パーセントは、繊維ピックアップ試料に基づいて、モノマーとクロスリンキング剤の望ましい重量パーセントに合致する濃縮したモノマーおよびクロスリンキング剤の水溶液を用いて得ることが可能である。本願明細書で提供されるガイドラインを用いて、当業者はモノマーおよびクロスリンキング剤の適宜量を使用して、所望の特性を得る充分な時間だけそれらを接触させることが出来る。
【００７６】
反応液に存在する水量は、グラフト効率に影響を及ぼすことが判明している。例えば、正確な濃度でグラフト法を実施することが、高グラフト効率が得られることが発見されており、その場合、グラフト効果は75パーセント、好ましくは80パーセント以上、更に好ましくは90パーセント以上、最も好ましくは95パーセント以上になる。
【００７７】
望ましくはグラフト反応は、水の存在下で実行されるのがよい。しかしながら、氷酢酸のような他の溶剤も使用してもよい。当業者であれば本願明細書で示されたガイドラインを使用して、高吸水性繊維の所望のグラフト効率および他の望ましい特性（例えば、吸水時間、吸水効率など）を得るために、本願明細書に記載されているグラフト反応を実行することが可能である。
【００７８】
含浸された繊維は、それから振動する反応器に移され、反応が不活性雰囲気の下で実行できるようにされる。適切な反応器は、例えば高パー型反応器（水平型、垂直型）、反応容器型、シグマ刃型、リボン刃型、ピン刃型、その他が含まれる。そして好ましい反応器は、ガラスまたはステンレス製の表面を有している。反応器内部の空気が、不活性雰囲気によって除去されると、遊離ラジカル促進剤の溶液が、好ましくはテフロン製管または注入器を経由して、繊維、クロスリンキング剤、およびエチレン的に不飽和なモノマーの混合物に対する放滴注入される。グラフティングが高パー反応器で行われる場合、好ましくは反応混合物は減圧される。
【００７９】
他の実施形態では、このセルロース系繊維は、エチレン的に不飽和なモノマーと、比較的高い水への溶解度を有する塩を含むクロスリンキング剤の水溶液に、前述のように浸される。好ましくは、その塩濃度は溶液の総重量の約5重量パーセント、更に好ましくは、その塩濃度は溶液の総重量の約10重量パーセント、最も好ましくは、約20重量パーセントである。このように塩濃度は、溶液の総重量の約5重量パーセントから約20重量パーセントである。塩をグラフト法に含ませることにより、グラフト共重合をグラフト効率を犠牲にせず低い濃度で実行することができる。濃度は5パーセント、好ましくは濃度は約5パーセントと約10パーセントの間である。本発明に用いられる適切な塩剤には、ナトリウム、カリウムおよびアンモニウム塩が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００８０】
本発明の他の一実施例では、50パーセント以下の含水量を有する乾燥させたことがないセルロース系繊維が反応器に導入され、モノマーの水溶液がその繊維に噴霧される。エチレン的に不飽和なモノマーおよびクロスリンキング剤が、好ましくは本願明細書で記載されている望ましい特性を有する繊維になる量だけセルロース系繊維に加えられる。望ましくは、約15パーセントから約30パーセントまでの濃度のセルロース系繊維になる所定の濃度を有する溶液中に、エチレン的に不飽和なモノマーが加えられる。望ましくは、塩が溶液に含まれる。そして溶液の総重量に基づいて塩濃度は、約5重量パーセントから約20重量パーセントまでである。塩が含まれるときには、濃度は約5パーセントから約30パーセントまでである。モノマー溶液がセルロース系繊維に加えられた後に、空気が反応器から除去され、遊離ラジカル促進剤の溶液を、その後に加えてもよい。他の実施形態では、遊離ラジカル促進剤を含んでいる溶液が、エチレン的に不飽和なモノマーとクロスリンキング剤を含んだ溶液を入れる前に、注入される。
【００８１】
好ましくはセルロース系繊維は、遊離ラジカル促進剤での処理前に、エチレン的に不飽和なモノマーおよびクロスリンキング剤の溶液の中に浸される。この種の処理により、モノマーが均一配分され、セルロール結晶領域にモノマーがより良好に浸透し、グラフト反応を促進させる。
【００８２】
反応温度と反応時間は、部分的には、使用される遊離ラジカル促進剤に依存し、当業者は本願明細書で提供されるガイドラインを使用して、適切な反応温度および反応時間を決定することが出来る。例えば、アンモニウム硝酸セリウムのような促進剤は、概して熱がフリーラジカルを生成する為の熱を必要とせず、従って反応は室温で実行することができる。好ましくは、グラフト重合反応は、約20℃から約40℃の範囲の温度で実行される。付加的な例として、ペルオキソ硫酸塩促進剤が使われるときには、反応は約50度Cから約80℃からの範囲の温度で、好ましくは実行される。残存モノマーのレベルが固体の総重量の5重量パーセント以下になるまで、反応が所定の時間だけ実行される。本発明では一般に、反応を完了させる時間は、約30分から約120分である。
【００８３】
上記反応は、希ガス、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオンおよび二酸化炭素の外気圧の下で、好ましくは実行してもよい。しかしながら反応はオプション的に加圧環境で実行してもよい。その場合、圧力は150psi未満、好ましくは100psi未満、より好ましくは80psi未満、そして最も好ましくは50psi未満であることが望ましい。圧力は、通常約1psiから150psiまでである。
【００８４】
この工程は、モノマーの貯蔵寿命を延ばすためにモノマーに含ませている反応抑制剤を除去することにより、加速させることが出来る。しかしながら通常は、モノマーに含ませている反応抑制剤を除去することは不必要である。
【００８５】
反応が完了した後に、グラフトされた繊維は反応器から取り出され、モノマーの酸性グループを中和するために役立つ化合物を使用して、繊維パフォーマンスに有害な影響を及ぼすことのなく、約4pHから約8 pHに中和される。この種の化合物の例には、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、およびアルカリ金属重炭酸塩、安水、アンモニアガスとが含まれる。望ましくはナトリウムまたは水酸化カリウムまたは炭酸塩が、モノマーを中和するために使用される。中和は、約6パーセントで、好ましくは4パーセントで、そして、最も好ましくは3パーセントの濃度の過剰水を使用して、好ましくは実行される。中和の後に繊維は、好ましくは水溶液から取り出される。グラフトされた繊維の吸水特性に容認できないほど否定的な影響を与えず水溶液からグラフトされた繊維を取り出すいかなる方法も、本発明では用いることが出来る。容認できる方法の例には、蒸発乾燥、冷却乾燥、臨界点乾燥、有機溶剤を用いた脱水、等が含まれる。
【００８６】
ここで使用されたように、水溶液からのグラフトされた繊維を取り出すことは、繊維中和に使用した全ての水、そしてもし残存すれば未反応のモノマーとモノポリマーを、その繊維から取り出すことを意味する。望ましくはグラフトされた繊維は、アセトン、methyethylketone、メタノール、エタノール、プロパノールまたはイソプロピルアルコールのような脱水剤が繊維の水性混合溶媒に加えられる脱水によって、水溶液から取り出される。脱水された繊維は、それから吸引濾過または遠心機により回収される。
【００８７】
前記の繊維脱水で使用した少量の水または溶剤は、グラフトされた繊維の繊維構造中に含侵したままでもよい。好ましくは、グラフトされた繊維を回収した後にその繊維に残存する水量は、グラフトされた繊維の重量に対して200重量パーセント以下、好ましくは100未満の重量パーセント、最も好ましくは50重量パーセント未満である。それから繊維乾燥が、室温で、またはオーブンで、好ましくは100℃以下の温度で行われる。
【００８８】
本発明の他の実施例では本発明に係る高吸水性繊維は、ハンドシート形に形成してもよい。この種のハンドシート形は、湿式(wet-laid)工程でも乾式(air laid)工程で形成さる。湿式(wet-laid)のハンドシートは、繊維を水溶性有機溶剤を含んでいる水溶液の中に浮遊することによって、試験的な切り口に示すように準備してもよい。適切な水溶性有機溶剤には、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、及びその組合せ、等のようなアルコール類およびケトンが含まれる。その後シートは、圧縮、高密度化されるか、或いはそれは吸水製品での直接的な用途のための低比重化（例えば、ロール製品）される。
【００８９】
本発明に係る繊維の性能特性は、表層クロスリンキングによって、更に改善することが出来る。表層クロスリンキングは、グラフトされた繊維の官能基と反応するクロスリンキング剤を使用する公知の方法で実施することが出来る。好ましくはシートまたは毛羽の形で、また例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、およびその混合物を含む水溶性有機溶剤の形で、クロスリンキング剤は繊維表面に塗布される。
【００９０】
適切な表層クロスリンキング剤には、例えば以下が含まれる。
【００９１】
この特許明細書において、前述したようなポリエポキシとシランの化合物。
【００９２】
例えばエチレングリコール、グリセリン、1、2-プロパンジオール、1,4-プロパンジオール、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトールのようなポリオール、等である。
【００９３】
例えば尿素、guadineおよびdicyanomideのような炭酸誘導体である。
【００９４】
特に好ましい表層クロスリンキング剤は、ポリエポキサイドおよびシランである。
【００９５】
繊維がシート状態または毛羽状態にある間に、クロスリンキング剤は、繊維表面に噴霧され、その後、約100℃から220℃の温度の空気強制的オーブンで、その被処理繊維は加熱さて処理される。その温度は、好ましくは約120℃から約200℃、最も好ましくは約140℃から約190℃で、約5分から約30分間処理される。
【００９６】
次に、本発明に係るセルロースのベースの高吸水性繊維は、構造的一体性が高い点に特徴を有する。ここで使用するように構造的一体性は、通常のセルロース系繊維の形状、強さ、剛性および反発力に関連する。本発明に係る繊維は、高吸水能力、遠心保水力、高吸水率、および良好な液体移動性と液体浸出能力、等も有している。
【００９７】
本願明細書において概説される試験方法によれは、本発明に係る高吸水性セルロース系繊維は、合成含塩水（0.9重量パーセントのNaCI）に対するグラム繊維につき10.0g/g以上の自由膨張値を有する。この自由膨張値は、好ましくは20.0g/g、および最も好ましくは25g/g以上である。自由膨張値は、約8g/gから約35g/gであり、好ましくは約10g/gから約30g/g、最も好ましくは約12g/gから約25gである。
【００９８】
本発明に係る高吸水性セルロース系繊維の遠心保水力は、本願明細書の試験方法によれば、好ましくは1グラム繊維につき4.0g/g以上の合成含塩水（0.9重量パーセントのNaCI）である。好ましくは、遠心保水力は6.0g/g以上、最も好ましくは10.0g以上である。なお遠心保水力は、約4.0g/gから約13.0g/gのいずれでもよい。
【００９９】
本発明により準備された高吸水性セルロース系繊維は、例えば、吸水製品の吸水コアーや吸水/分散層の吸水材料として利用できる。これらの利用分野では、概して良好な吸水力および気孔性を必要とする。この高吸水性繊維は、例えば、不織ものやパフ（軟毛）の応用分野においても用いることが可能である、この繊維は、これ自体独立して使用したり、或いは例えば空気層技術等の従来技術を用いて混紡繊維を形成するために他のセルロース系繊維中に織り込んでもよい。乾式工程では、この繊維を単独又他の繊維と混紡して、平板状のスクリーン上に吹付けても、或いはそのスクリーンの裏から空気を吸引してもよい。また或いは、湿式工程を用いて、本発明に係る繊維と他のセルロース系繊維とを結合させて混紡シート又は織物を形成してもよい。
【０１００】
本発明に係る高吸水性繊維は、好ましくは成人用失禁パッド、女性用介護製品、幼児用オムツ、等の身体老廃物の管理用品に用いる様々な吸水用品に用いることが出来る。また本発明に係る高吸水性繊維は、タオルや布巾、さらにフィルタ等の他の吸水製品に用いてもよい。本発明により、本発明に係る繊維を用いた吸水製品の中で用いる付加的な特徴を有する吸水コアーや他のコンポーネントを製造してもよい。
【０１０１】
周知のように吸水コアーは概して、液体を浸出させる毛羽パルプおよび液体を格納する吸水性ポリマー（しばしば高吸水性ポリマー（SAP））を使用して製造される。前述のように本発明に係る高吸水性繊維は、吸水コアーための多くの望ましい特性を有する。さらにまた本発明に係る高吸水性繊維は、非常に多孔性を有する。したがって、本発明に係る高吸水性繊維は、単独または吸水性複合材を製造するSAPと組み合わせて、吸水負荷が掛かった場合、気孔率、大きさ、反発力、吸水浸出力、柔らかさ、吸水容量、負荷時の吸水力、クッション性、高い遠心保水力、等を改良した代替物としても用いることが出来る。つまり吸水性複合材は、身体老廃物の管理用品用に使用する吸水製品の吸水コアーとして使用することも可能である。
【０１０２】
本発明においては、総重量に対してこの高吸水性繊維が、約10パーセントから約80重量パーセントの量だけ吸水性複合材に存在するのが好ましい。好ましくは、この高吸水性繊維が、吸水性複合材の約20重量パーセントから約60重量パーセント存在するのが好ましい。従来のセルロース系繊維と本発明に係る高吸水性繊維および付加的なSAPの混紡繊維も、吸水性複合材を製造するために用いることができる。この場合、望ましくは本発明に係る高吸水性繊維が、混紡繊維の総重量に対して、約1重量パーセントから80重量パーセントまで、その混紡繊維中に存在するのが望ましく、さらに好ましくは約10重量パーセントから約60重量パーセントあると良い。従来のどのようなセルロース系繊維も、本発明に係る高吸水性繊維と結合させて使してもよい。適切な付加的な従来型セルロース系繊維には、前述の木質繊維、アルカリ性の被処理繊維、レーヨン、リンター、これらの混紡等が含まれる。
【０１０３】
本発明に係る吸水性複合材、吸水コアーおよび吸水製品を製造するために、任意の構成要素として、いかなる適切なSAPや他の吸水材料も使用可能である。そのSAPは、例えば繊維、薄片または顆粒の形状であってもよく、好ましくは数倍の含塩水（水にNaCIの0.9パーセント溶液）の重量を吸水できるものがよい。SAPは、負荷が掛かった時に好ましくは液体を保水できるものがよい。本発明で使用できる高吸水性ポリマーには、市場で現在利用可能などのようなSAPでもよく、これにはポリアクリラートポリマー、澱粉グラフト共重合体、クロスリンキングカルボキシメチルセルロース誘導体、およびこれらの混紡がよい。
【０１０４】
本発明により製造された吸水性複合材には、好ましくは本発明に係る高吸水性繊維と総重量に対して約20重量パーセントから約60重量パーセントの任意のSAP、さらに好ましくは約30重量パーセントから約60重量パーセントの任意のSAPを含むことができる。
【０１０５】
本発明に係る吸水性複合材を製造する方法には、繊維、セルロールまたは他繊維、または高吸水性繊維および他繊維の混紡のパッドを形成する工程と、及びそのパッドに高吸水性繊維および任意の高吸水性ポリマー粒子を使用する工程、とが含まれる。このパッドは、湿式工程でも乾式工程で製造してもよい。なお出来ればパッドは乾式工程で製造するのが好ましい。
【０１０６】
本発明に係る高吸水性繊維を含む吸水コアーは、好ましくは約0.1g/cm3から0.50g/cm3の乾燥密度を有するのが有し、さらに好ましくは0.2 g/cm3から0.4 g/cm3がよい。吸水コアーは、種々の吸水製品、好ましくは身体老廃物の管理用品用を目的とする製品、例えばおむつ、トレーニングパンツ、成人用失調症製品、女性の介護製品およびタオル地（乾式と湿式）、等に組み込んで使用することが出来る。
【０１０７】
理論はとも角として、下記の反応スキームは、カルボン酸酸性グループおよびクロスリンキング剤3-methacryloxypropyltrimethoxysilaneを含んでいるエチレン的に不飽和なモノマーとのセルロース系繊維反応の可能な機構の1つを示し召している。このスキームは、制限的ではなく、本発明に係るグラフト反応を例示するために単に図式化するものである。
【化３】
2007531827.tif 000005
【０１０８】
本発明のさまざまな属性を評価するために、いくつかの試験が、本発明により得られる高吸水性繊維の性能的改良を特徴付けるために用いられる。
【０１０９】
本発明は、制限的にではなく以下に例示される。本発明は、特に好ましい実施態様および例を参照にして記載されたが、当業者であれば当然、本願発明の技術的思想を基に各種の変形的な改造を行うことが可能であると理解することが出来る。
【０１１０】
[例示]
以下の試験方法が、本願発明の高吸水性セルロース系繊維のさまざまな物理的特性を測定し決定する為に用いられた。
【０１１１】
[試験方法]
[ティーバッグ方法]
このティーバッグ方法は、本願発明に係る高吸水性セルロース系繊維のゼロ負荷状態での吸水容量、いわゆる「自由膨張値」を測定するために使用する試験方法である。この試験においては、高吸水性繊維の乾燥重量2.000g（誤差±0.001g）が、事前計量済み布製ティーバッグ（誤差±0.001g）に入れられている。なおその高吸水性繊維が入ったティーバッグの開口端はアイロン掛けで封止されている。このティーバッグおよび内容物は、そして0.9パーセントの含塩溶液の容器に入れられて30分間浸漬させた。ティーバッグは、それから溶液から取り除かれて、放滴ラックに掛けられ、10分間放滴乾燥させる。そしてティーバッグおよび内容が量られた、繊維中に保水されている溶液の量が決定される。なお繊維を入れられていないティーバッグも、類似した状況の下で測定され空のティーバッグ測定として用いられた。高吸水性セルロース系繊維の１グラムにつき保水される含塩水の量をグラムで算出して測定結果を出し、g/gの単位で自由膨張値として表現される。この自由膨張値は、下記の方程式に従って決定される：
【０１１２】
計算式４；
自由膨張値=[試料の全重量−（乾燥試料の重量+ティーバッグの重量+空ティーバッグで吸水した重量）]／乾燥試料の重量。
【０１１３】
[吸水試験方法]
この吸水試験方法は、本発明に係る高吸水性繊維が負荷を受けた場合に吸水力と保水力を決定するために用いた。この吸水試験は、0.995インチの直径および約4.4gの重量を有しているプラスチック・スペーサディスクを有するシリンダ底部“セル”、に向けた100-メッシュ金属スクリーンを有する1インチの内径プラスチック・シリンダ内で実施される。この試験において、スペーサディスクを含むセルの重量は、精度は略0.0001gであり、そのスペーサはシリンダから取り除かれた、そして約0.35gの高吸水性繊維（乾燥重量基準）がシリンダへ空気吹付けされた。スペーサディスクはシリンダに戻され、繊維上に戻される。そしてシリンダ全体が精度0.0001gで計測された。セルの繊維は60秒間4psiの負荷が加えられる。負荷はそれから取り除かれ、繊維パッドは60秒間バランスがとられる。そしてパッド厚み幅は測定され、その結果は乾燥したクロスリンキング繊維の容積を算出するために用いられた。
【０１１４】
スペーサディスクの上に100gの重りを載置することにより繊維パッドに負荷0.3psiが加えられる。そしてパッドは60秒間バランスがとられ、それの後パッドの厚みが測定される。そのセルおよびその内容物は、含塩溶液（0.9重量パーセント含塩）の十分な量を含むペトリ皿に浮遊させ、セルの底部に接触させる。そのセルは、10分間のペトリ皿に立たせ、そのセルは取り除かれて、他の空のペトリ皿に浮遊させて、30秒間放滴される。それから100gの重りは取り除かれ、セルおよび内容物の重量が測定される。それから１グラム繊維につき吸水された含塩溶液の重量が計算され、負荷（g/g）の掛かった場合の吸水力として表現される。繊維を含むセルは、含塩溶液を含んでいるトレイ中でゼロ負荷の下に、再び浮遊させる。そのセルは、含塩溶液と接触させて10分間残される。それから、0.3psi負荷がセル中の繊維の上へかけられて、セルはさらに10分間、含塩溶液と接触して残される。その後、100gの重量はそれから取り除かれ、セルおよび内容の重量が計測される。それからグラム繊維につき吸水された含塩溶液の重量が計算され、負荷（g/g）が掛かった保水力として表現される。
【０１１５】
セルは、それから1400回転数／分（遠心力機種HN、International Equipment社、Needham HTS,米国製）で、3分間遠心分離されて、重さが計測される。これにより得られた結果は、１グラム繊維当たり保水される含塩溶液の重量が算出するために用いられ、遠心保水力（g/g）として表現される。
【０１１６】
[例１]
この例は、高濃度で本発明に係る高吸水性繊維を生成する代表的な方法を開示する。
【０１１７】
乾燥させたことのない商標Rayfloc-J-LDの試料は、例えばオムツの吸水コアーのような良好な吸水力を得る製品に使用するために、Jesup Georgi州のRayonier工場製の33.7パーセントの湿式ラップとして入手した物で、Rayonier Performance Fibers Division, Jesus GA州およびFernandina
Beach FL州から販売された未処理southern pineKraftパルプである。40.0g（乾燥重量基準）の試料を、アクリル酸（180.0g）およびメチレンビスアクリルアミド（5.0g）の水溶液（1.0リッター、乾燥させたことのないパルプ中に存在する水分を考慮に入れる）の中で浮遊させる。混合物は約15分間攪拌され、過剰液は、約110.0gのピックアップ試料を有する繊維を得るために、吸引濾過によって（遠心機または機械プレス成形）取り除かれる。このピックアップ試料試料には、繊維上に約20.0gのアクリル酸および0.55gのメチレンビスアクリルアミドが含まれている。この被処理繊維は、2L Pyrex 反応容器でチャージされる。この反応容器には、ゴム製の隔壁を通して嵌入された熱電対、機械的ミキサに関着されたガラス軸上のテフロン製羽アジテータ、ゴム隔壁に付けられたアダプタに嵌入されたガス入口用のポリエチレン管、そして部分的に油を満たしたガストラップに接続したガス出口用アダプタ、が装着されている。反応容器の繊維は攪拌され、酸素を取り除くために少なくとも30分間の窒素ガスによって浄化される。それからアンモニウムセリウム(IV)硝酸塩溶液（100ml中0.5g、0.1N硝酸）が、注射器で放滴付加される。反応混合物の最終的な密度は、約16パーセントであった。結果として生じた反応液は、10-20分の間の室温で、そして約1時間40℃で、反応させる。結果として生じたグラフトされた繊維は、それから英国分解器（British Disintegrator）を使用して水（約1リットル）中に散布して完全に洗浄する。そしてフィルタにかけられる。繊維は、それから、英国分解器（British Disintegrator）を用いて、重炭酸ナトリウム（4.0g）を含む1リットルの水の中で、約5分間それを攪拌することによって、約6ｐHから7pHに中和される。そして結果として生じたゲルは、それからプラスチック容器（4リットルl）へ移されて、アセトン（2リットル）で薄め、繊維を析出するために沈殿させる。結果として生じる繊維は、それから吸引濾過によって集められ、空気乾燥され57.0gの乾燥繊維となる（85パーセントのグラフト効率）。
【０１１８】
[例２]
乾燥させたことのないPorosanier-Jの試料は、Jesup Georgia州のRayonier工場製（Jesup Georgia州のRayonier工場から市販されているシルケット加工された繊維）、の43.3パーセントの湿式ラップとして入手した物である。40.0g（乾燥重量基準）の試料を、アクリル酸（180.0g）およびメチレンビスアクリルアミド（5.0g）の水溶液（1.0リッター、乾燥させたことのないパルプ中に存在する水分を考慮に入れる）の中で浮遊させる。混合物は約15分間攪拌され、過剰液は、約110.0gのピックアップ試料を有する繊維を得るために、吸引濾過によって（遠心機または機械プレス成形）取り除かれる。このピックアップ試料試料には、繊維上に約20.0gのアクリル酸および0.55gのメチレンビスアクリルアミドが含まれている。この被処理繊維は、例１で述べた2L Pyrex反応容器でチャージされる。反応容器の繊維は攪拌され、酸素を取り除くために少なくとも30分間の窒素ガスによって浄化される。それからアンモニウムセリウム(IV)硝酸塩溶液（蒸留水100ml中0.5g）が、注射器で放滴付加される。反応混合物の最終的な密度は、約16パーセントであった。結果として生じた反応液は、10-20分の間の室温で、そして約1時間70℃で、反応させる。結果として生じたグラフトされた繊維は、それから英国分解器（British Disintegrator）を使用して水（約1リットル）中に散布して完全に洗浄する。そしてフィルタにかけられる。繊維は、それから、英国分解器（British Disintegrator）を用いて、重炭酸ナトリウム（4.0g）を含む1リットルの水の中で、約5分間それを攪拌することによって、約6ｐHから7pHに中和される。そして結果として生じたゲルは、それからプラスチック容器（4リットル）へ移されて、アセトン（2リットル）で薄め、繊維を析出するために沈殿させる。結果として生じる繊維は、それから吸引濾過によって集められ、空気乾燥され56.0gの乾燥繊維となる（80パーセントのグラフト効率）。
【０１１９】
[例3]
実施例1にて説明したように、アクリル酸およびメチレンビスアクリルアミド溶液で処理されたPorosanier-J繊維（40.0g）の試料が、水平型高パー反応器（Parr Instrument Company, Moline,イリノイ州製）に掛けられる。反応器は、真空ポンプ、希ガスのシリンダに、そしてテフロン製管経由で高圧試料シリンダに接続されている。反応器の繊維は、N2のような希ガスを使用して加圧して、少なくとも2回、真空ポンプを使用してそれを空にすることによって脱ガスされる。実施例2に記載されている促進剤の水溶液が、高圧試料シリンダに加えられて、N2を使用してそれを加圧し、真空ポンプを使用してそれを空にすることによって脱ガスされる。ガス供給シリンダが陽圧にある促進剤を含み、パー反応器が真空中に被処理促進剤を含む一方で、促進剤が攪拌されつつゆっくりとその被処理繊維に加えられる。促進剤溶液が加え終わると、パー反応器は二酸化炭素を使用して約50psiまで加圧される。生成された反応混合物は、室温で10分、攪拌され、その温度はそれから約30分間で約70℃まで加熱され、1時間70℃に維持される。約1時間後に反応器が、室温まで冷却された後に、繊維は反応器から取り出され、例１で示したように、純粋化と中和がされ、58.5gのグラフトされた繊維（92.5パーセントのグラフト効率）を生成する。
【０１２０】
実施例3に従って準備された繊維は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で検査され、200倍と400倍写真の繊維が撮影された。それぞれの倍数の写真が、図2および図3として提供されている。通常シルケット加工された繊維（図1）は、図1に示すように丸い円形形状を有する。図2および3に示すように、グラフティングの後の繊維は、ねじられて、カールして、平坦な、リボンのような形状を有する。
【０１２１】
[例４]
クロスリンキング剤の混合物がこの実験において用いられたことを除いては、実施例3が繰り返される。繊維（40.0g、乾燥重量基準）を、アクリル酸（180.0g）、メチレンビスアクリルアミド（5.0g）およびglyceroldiglycidylエーテル（3.0g）の水溶液（1リットル）中に浮遊させる。グラフトされた繊維のオーブン乾燥重量は、59.0g（95パーセントのグラフト効率）であった。
【０１２２】
[例５]
クロスリンキング剤の混合物がこの実験において用いられたことを除いては、実施例3が繰り返される。繊維（40.0g、乾燥重量基準）を、アクリル酸（180.0g）、メチレンビスアクリルアミド（2.5g）および3-methacryloxypropyl-トリメトキシシラン（2.5g）の水溶液（1リットル）中に浮遊させる。グラフトされた繊維のオーブン乾燥重量は、58.6g（93パーセントのグラフト効率）であった。
【０１２３】
[例６]
この例は、低濃度で本発明に係る高吸水性繊維を生成する代表的な方法を例示する。
【０１２４】
33.7パーセントの乾燥させたことのない商標Rayfloc-J-LD、40.0g（乾燥重量基準）の試料を、2L Pyrex 反応容器でチャージされる。この反応容器は、例１で説明した器具が装備されている。反応容器中の繊維に、アクリル酸（180.0g）およびメチレンビスアクリルアミド（5.0g）の含塩溶液（20パーセント、700g）が加えられる。反応容器中の混合物は攪拌され、酸素を取り除くために少なくとも30分間の窒素ガスによって浄化される。それから過硫酸カリウム溶液（50ml中0.5g）が、総重量約800g、繊維濃度約5パーセントのスラリーを生成するために、注射器で放滴付加される。結果として生じた反応混合物は、10-20分の間の室温で、そして約1時間70℃で、反応させる。約1時間後に生成された繊維は、反応容器から取り出されて、塩、未反応のモノマーおよびホモポリマーを完全に除去するために、水（3×1リットル）によって、完全に洗浄される。繊維は、それから重炭酸ナトリウム（1リットル水の中に4.0g）の水溶液で、約6pHから7pHに中和される。そして結果として生じたゲルは、それからプラスチック容器（4リットル）へ移されて、アセトン（2リットル）で薄め、繊維を析出するために沈殿させる。結果として生じた繊維は、それから吸引濾過によって集められ、空気乾燥されグラフトされた繊維54.3gを生成する（71.5パーセントのグラフト効率）。
【０１２５】
[例７]
乾燥させたことのない商標Rayfloc-J-LDの40.0g（乾燥重量基準）の試料を、アクリル酸（90.0.0g）、メチレンビスアクリルアミド（2.5g）、および塩（200.0g）の水溶液（1.0リッター、乾燥させたことのないパルプ中に存在する水分を考慮に入れる）の中で浮遊させる。混合物は約15分間攪拌され、過剰液は、約220.0gのピックアップ試料を有する繊維を得るために、吸引濾過によって取り除かれる。このピックアップ試料試料には、繊維上に約20.0gのアクリル酸および0.55gのメチレンビスアクリルアミドが含まれている。この被処理繊維は、水平型高パー反応器に掛けられ、例３に開示したように脱ガスされる。促進剤過硫酸カリウム（100.0g中に0.5g）の水溶液が、脱ガスした高圧試料シリンダに掛けられ、実施例3にて説明したように、パー反応器の繊維に加えられた。生成されたスラリーは、総重量が約360.0g、繊維濃度が約11パーセントである。このスラリーは、室温で10分、攪拌され、その温度はそれから約30分間で約70℃まで加熱され、1時間70℃に維持される。約1時間後に反応器が、室温まで冷却された後に、繊維は反応器から取り出され、例６で示したように洗浄し、乾燥させ、94.5パーセントのグラフト効率を有する58.9gのグラフトされた繊維が生成される。
【０１２６】
[例８]
乾燥させたことのないPorosanier-J繊維、40.0g（乾燥重量基準）の試料を、例３のように水平型高パー反応器に掛けられる。反応器の繊維は、N2のような希ガスを使用して加圧して、少なくとも2回、真空ポンプを使用してそれを空にすることによって脱ガスされる。アクリル酸（20.0g）およびメチレンビスアクリルアミド（0.5g）の水溶液（120g）が、高圧試料シリンダに掛けられ、過硫酸カリウム促進剤（100mlH2O中0.5g）の溶液が他の高圧試料シリンダ掛けられる。両シリンダは、テフロン製管を経て高パー反応器に接続されている。両シリンダは、それから加圧され空にすることで、脱ガスされる。アクリル酸およびクロスリンキング剤の溶液が、それから約5分以上、繊維に加えられ、促進剤を含んでいる溶液が追加される。促進剤溶液の追加が完了されたあと、パー反応器の圧力は約50psiまで加圧される。生成された反応混合物は、室温で10分、攪拌さる。温度がそれから約30分間で約70℃まで加熱され、1時間70℃に維持される。約1時間後に反応器が、室温まで冷却された後に、繊維は反応器から取り出され、よく洗浄され、pH6からpH7へ中和がさる。腫脹した繊維は、例１に記載したように、アセトンを使用して脱水し、約96.5%のグラフト効率で、約59.3gのグラフトされた繊維が生成される。
【０１２７】
[例９]
5パーセントの乾燥させたことのないPorosanier-Jの試料、40.0g（乾燥重量試料）を、それからガラス皿に広げる。そしてアクリル酸（20.0g）とメチレンビスアクリルアミドの水溶液（120g）が、均一に繊維に噴霧される。その被処理繊維は、それから高パー反応器掛けられ、実施例3の反応を起こさせた。この手順により、約93.5パーセントのグラフト効率で、58.7gのグラフトされた繊維を生成した。
【０１２８】
[例１０]
グラフティングが、水の代わりに溶剤として酢酸を用いて実行されたこと、および乾燥させたことのない商標Rayfloc-J-LDで実施されたことを除いて、例３が繰り返される。グラフトされた繊維のオーブン乾燥重量は、59.5g（90.3パーセントのグラフト効率）である。
【０１２９】
[例１１]
グラフティングが乾燥させたことのないPorosanier-J繊維で実施された以外は、例１０が繰り返される。グラフトされた繊維のオーブン乾燥重量は、59.1g（93.5パーセントのグラフト効率）である。
【０１３０】
[例１２]
この例は、Porosanier-J繊維を使用した例３での各アクリル酸に対する諸量に対する、本発明に係る高吸水性繊維の負荷が掛かった場合の自由膨張値、遠心保水力および吸水力の効果である。この結果は下記の表１に記載する。
【表１】
2007531827.tif 000006
繊維上のアクリル酸の重量パーセント
=（繊維に加えられたアクリル酸の重量／繊維重量）Ｘ  １００
【０１３１】
[例１３]
この例は本発明により製造された高吸水性繊維のハンドシートの湿式工程による製造方法である。約500g/m2の基準重量である12インチｘ12インチの標準のハンドシートは、Adirondack Machine Corporation社(Glens falls,
N. Y.)製の12インチｘ12インチ湿式工程ハンドシート成形用金型を使用して製造されている。
【０１３２】
Testing Machine Incorporation 社(Amityville,
N. Y. )から入手可能な英国分解器（British Disintegrator）には、本発明に係る46.5gの高吸水性繊維が掛けられ、アセトン（60パーセント）の水溶液の2.0リットルが繊維に加えられた。その浮遊物は、約5分間、3000回転数／分で混合される。それから英国分解器（British Disintegrator）の内容物を、別のバケット中の2リットル以上のアセトン水溶液と混合する。全混合物を、それからハンドシート金型へ移し、約30秒間混合し、そしてハンドシート金型の成形用スクリーンに排出する。そしてそのハンドシートは、ハンドシート金型から除去されて、過剰な溶液は、除去するために押圧されて、室温で乾燥させるか、又は100℃以下の温度でオーブン乾燥させる。
【０１３３】
[例１４]
この例は、Porosanier-J繊維を使用した例８での各アクリル酸に対する諸量に対する、本発明に係る高吸水性繊維の負荷が掛かった場合の自由膨張値、遠心保水力および吸水力の効果である。なお過硫酸カリウム（100mlのH20の0.5g）が促進剤として使われた。この結果は下記の表２に記載する。
【表２】
2007531827.tif 000007
【０１３４】
表1および表2により、本発明に係る高吸水性セルロース系繊維は、吸水保水力が約0.65から約0.99、吸水効率が約0.56か0.95の範囲内にあることが分かる。
【０１３５】
[例１５]
この例は、本発明に係る代表的な吸水コアーを形成する乾式工程で製造する方法を示す。
【０１３６】
本発明に係る乾式工程で製造する吸水コアーは、乾式工程用装置を使用して製造される。従来の繊維、本発明に係る高吸水性繊維、および高吸水性ポリマーが、乾式工程用装置に装填される。それから減圧され、繊維および高吸水性ポリマーはプラスチック・チューブを進行し、200-メッシュ金属スクリーンを有するプラスチック・シリンダ内へ空気渦で結合され、シリンダ底部に向かう。このシリンダは、60mmの内径および50mmの高さを有している。繊維および高吸水性ポリマーが完全に使用された後に、減圧が止められ、生成されたパッドがシリンダから除去される。このパッドは、約60mmの直径を有しおり、約3.0g（基準重量1061g/m2）の重さである。パッドは、それから10秒間700psiの圧力で水圧プレスを使用して、約0.3g/cm3の密度に圧縮される。このパッドは、それから更に評価のために用いられる。
【０１３７】
[例１６]
この例では、例１５で説明した本発明に従って形成された吸水コアーの、負荷が掛かった場合の吸水力、吸水容量が測定される。吸水コアーは、錘ホルダーを持つ事前重量プラスチック・シリンダ（例15に記載）内に載置される。プラスチック錘ホルダーは、パッドの上に置かれ、0.6psiの負荷が錘ホルダー掛けられる。プラスチック・トレイで、ガラス製すりガラス・シリンダを、滑らかな面を上向き、粗い面を下向きにして置かれる。シリンダは、約120mmの直径、および約9mmの厚み幅を有している。約70mmの直径を有する黒いリボンフィルタ（ドイツSchleicher and Schnell, Dassel製）が、すりガラス・シリンダ上の中心に置かれる。含塩溶液が、すりガラス・シリンダの上端に達するのに十分な量を、トレイに加えられる。0.6psi未満でパッドを含むプラスチック・シリンダは、それからフィルタ上に置かれ、約30分間、トレイに立たせる。約30分後、プラスチック・シリンダは、トレイから取り外され、負荷がプラスチック・シリンダから取り除かれる。プラスチック・シリンダおよびその内容物の重量が、それから測定され、その結果は負荷が掛かった吸水力を決定するために用いられる。コアーを含むプラスチック・シリンダは、ゼロ負荷で、すりガラス・シリンダ上に上記の通りに置かれた塩溶液を含むトレイに戻され、さらに30分間、含塩溶液と接触させる。シリンダおよびその内容の重量が、それから測定され、その結果は、吸水容量を算出するために用いられる。表３も示す給水コアーに使用された高吸水性繊維は、例３に示した本発明により製造されている。
【表３】
2007531827.tif 000008
【０１３８】
吸水コアーに使用される本発明に係る高吸水性繊維は、吸水比率を改善する。なお吸水比率は、AUL／吸水容量で計算される数値である。この数値は表３によると、従来のＳＡＰ繊維が０．５５であり、本発明に係るＳＡＰ繊維が０．６４であり、約20パーセント改善されている。従って吸水コアーではＡＵＬが8以上の場合には、本発明に係る高吸水性繊維は、約０．５６から０．９５の吸水比率となる。
【０１３９】
表４に示した吸水コアーに使用された高吸水性繊維は、繊維重量で３７％アクリル酸を使用する例３に記載の本発明により製造されている。
【表４】
2007531827.tif 000009
【０１４０】
吸水コアーにおいて本発明に係る高吸水性繊維が使用されると、ＡＵＬ／吸水容量で計算される吸水比率が改善される。表４での吸水比率は、従来のＳＡＰが略５．５に対して、本発明のＳＡＰ繊維は略０．７１である。したがって、吸水コアー用の略８のＡＵ
Ｌ値に対して、本発明に係る高吸水性繊維は、略０．５６から０．９５の吸水比率となる。
【０１４１】
[例１６]
この例は、本発明に係る高吸水性繊維、毛羽繊維、高吸水性ポリマー、の諸量を使用して、例１４で示したように本発明により形成した代表的な吸水コアーの吸水時間を比較したものである。
【０１４２】
この吸水時間は、SART試験方法で測定された。試験は、吸水製品に所定量の含塩水が完全に吸水されるための時間が測定される。試験は、パッド形の吸水コアーと吸水層から構成される吸水製品で行われる。吸水層は、市販のおむつ（Huggies, Kimberly-Clark Corporation製, Neenah,
Wisconsin州）で得られたクロスリンキング繊維であった。
【０１４３】
この試験において、吸水繊維は、約0.7gの重さのパッドへ吹付けられ、その後に60秒間7.6psiの負荷で圧縮された。この吸水パッドは、それから吸水コアーの上に載置され、両方ともテストセル中に置かれた。このテストセルは、プラスチック製のベースと、じょうご状カップで構成されている。ベースは、試料を保持するために使用される60.0mmの内径を有するプラスチック・シリンダである。またじょうご状カップは、星の形状を有する穴を有するプラスチック・シリンダで、じょうご状カップの外径は58mmであり、このカップはプラスチックベース内部の試料の上に載置される。ドーナツ形状をした0.6psiの負荷が、そのじょうご状カップの上に置かれる。
【０１４４】
セルおよびその内容は、水平表面に置かれ、３回連続して試験放水される。各試験給水は9.0mlの含塩溶液、各放水は20分間隔である。各放水は、じょうご状カップに、Master Flex Pump (Cole Parmer Instrument,
Barrington, IL, 米国)で行われ、含塩溶液の各放水がじょうご状カップから消える時間を秒単位で測定した数値が、吸水時間として記録された。この試験結果は、下記の表5に示されている。
【表５】
2007531827.tif 000010
１．繊維重量ベースで37パーセントのアクリル酸を用いた、実施例3の高吸水性繊維。
２．繊維重量ベースで100パーセントのアクリル酸を用いた、実施例3の高吸水性繊維。
３．BASF（P-02-055-01）から得られる。
【０１４５】
吸水コアーに使用された場合、本発明に係る高吸水性繊維は、３層吸水試験時間を改善させる。従来のＳＡＰ単独と比較した場合、本発明に係る繊維が使用されると、約60パーセントのオーダーで３層吸水試験時間を効果的に減らすことができる。
【０１４６】
上記のように、本発明は特に好ましい実施態様および例に関して詳述したが、当業者であれば、はさまざまな変更が本発明の技術的思想を逸脱することなく可能であることは、自明の事実であると理解することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】200X拡大のシルケット加工された繊維の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図２】200X拡大の本発明に係る高吸水性繊維の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図３】400X拡大の本発明に係る高吸水性繊維の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。図2および3に示される繊維は、実施例3に従って準備されたものである。
【図１】
2007531827.tif 000013
【図２】
2007531827.tif 000014
【図３】
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【国際調査報告】
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2007531827.tif 000017
2007531827.tif 000018