(57)【要約】【課題】カプセル化発泡剤を添加することによって高い吸水率が得られる超吸収体ポリマーを提供すること。【解決手段】カプセル化発泡剤を含み、４０秒以下の渦時間を有する超吸収体ポリマーに関する。特に、超吸収体ポリマーは、約５５〜約９９．９重量％の重合性不飽和酸基含有モノマーと、約０．００１〜約５．０重量％の内部架橋剤と、約０．０５〜約１０．０重量％のカプセル化発泡剤と、を含み、組成物は約２０モル％を超える中和度を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カプセル化発泡剤を含み、４０秒以下の渦時間を有する超吸収体ポリマー。
【請求項２】
前記渦時間が約３０秒以下である請求項１記載の超吸収体ポリマー。
【請求項３】
前記カプセル化発泡剤が炭酸塩またはその化合物を含む請求項１記載の超吸収体ポリマー。
【請求項４】
前記カプセル化発泡剤がポリエチレングリコールを含む請求項１記載の超吸収体ポリマー。
【請求項５】
１０ｇ／ｇ以上の０．９ｐｓｉにおける荷重下吸収率（ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ））を有する請求項１記載の超吸収体ポリマー。
【請求項６】
２０ｇ／ｇ以上のティーバッグ保持力を有する請求項１記載の超吸収体ポリマー。
【請求項７】
ａ）約５５〜約９９．９重量％の重合性不飽和酸基含有モノマーと、
ｂ）約０．００１〜約５．０重量％の内部架橋剤と、
ｃ）約０．０５〜約５．０重量％のカプセル化発泡剤と、を含み、
約２０モル％を超える中和度を有する超吸収体ポリマー。
【請求項８】
前記カプセル化発泡剤が炭酸塩またはその化合物を含む請求項７記載の超吸収体ポリマー。
【請求項９】
前記カプセル化発泡剤がポリエチレングリコールを含む請求項７記載の超吸収体ポリマー。
【請求項１０】
約４０秒以下の渦時間を有する請求項７記載の超吸収体ポリマー。
【請求項１１】
約３０秒以下の渦時間を有する請求項７記載の超吸収体ポリマー。
【請求項１２】
約２０秒以下の渦時間を有する請求項７記載の超吸収体ポリマー。
【請求項１３】
１０ｇ／ｇ以上の０．９ｐｓｉにおける荷重下吸収率を有する請求項７記載の超吸収体ポリマー。
【請求項１４】
２０ｇ／ｇ以上のティーバッグ保持力を有する請求項７記載の超吸収体ポリマー。
【請求項１５】
２４ｇ／ｇ以上のティーバッグ保持力を有する請求項７記載の超吸収体ポリマー。
【請求項１６】
超吸収体ポリマーの製造方法であって、
ａ）少なくとも１種のアクリル酸モノマー及び／またはそのナトリウム塩並びに架橋剤を水溶液に溶解してモノマー溶液を調製する工程と、
ｂ）ヒドロゲルに重合される時に微小セル膨張ポリマーゲルを形成するために十分な量のカプセル化炭酸塩発泡剤を前記モノマー溶液に添加する工程と、
ｃ）前記カプセル化発泡剤の添加直前、添加直後または添加時に、有効な量の少なくとも１種のフリーラジカル開始剤を前記モノマー溶液に添加することによって重合を開始させ、約０〜１３０℃の温度で重合を行って微小セルヒドロゲルを形成する工程と、を含む方法。
【請求項１７】
ｄ）前記微小セルヒドロゲルを約０．１〜５．０ｍｍの粒径を有するゲル片に細かく砕くか粉砕する工程をさらに含む請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
ｅ）前記ゲル片を約８５〜２１０℃で乾燥して乾燥片を形成し、前記乾燥片を０．０５〜５．０ｍｍの直径を有するように粉砕して改良された乾燥超吸収体ポリマーを形成する工程をさらに含む請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記超吸収体ポリマーが、４０秒以下の渦時間、１０ｇ／ｇ以上の０．９ｐｓｉにおける荷重下吸収率（ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ））、２０ｇ／ｇ以上のティーバッグ保持力を有する請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
カプセル化発泡剤を含み、３５秒以下の渦時間を有する超吸収体ポリマーを含む吸収性物品。
【請求項２１】
ａ）約５５〜約９９．９重量％の重合性不飽和酸基含有モノマーと、
ｂ）約０．００１〜約５．０重量％の内部架橋剤と、
ｃ）約０．０５〜約５．０重量％のカプセル化発泡剤と、を含み、
約２０モル％を超える中和度を有する超吸収体ポリマーを含む吸収性物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水、水性液体、血液を吸収する超吸収体ポリマーに関し、本発明の超吸収体ポリマーは改善された特性を示し、特に、荷重下における十分な流体保持特性と吸収性を維持しながら優れた吸収時間を示す。また、本発明は、超吸収体ポリマーの製造並びに衛生用品及び産業分野における吸収体としての超吸収体ポリマーの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
超吸収体とは、水膨潤性を有する非水溶性の有機または無機材料であって、０．９重量％の塩化ナトリウム水溶液においてその重量の約１０倍から約３０倍の液体を吸収することができる材料をいう。超吸収体ポリマーとは、超吸収体の一般的な定義に従えば、膨潤とヒドロゲルの形成によって多量の水性液体及び尿や血液等の体液を吸収し、所定の圧力下で吸収した液体を保持することができる架橋・中和されたポリマーである。
【０００３】
現在市販されている超吸収体ポリマーは架橋ポリアクリル酸または架橋デンプン−アクリル酸グラフトポリマーであり、カルボキシル基の一部が水酸化ナトリウム溶液または水酸化カリウム溶液によって中和されている。超吸水ポリマーは、上述した特性のために、おむつ、失禁用品、生理用ナプキン等の衛生用品に主として使用されている。
【０００４】
フィット感、快適性、審美性や環境的な理由から、衛生用品はより小さく、薄くなってきている。これは、衛生用品の体積の大きな綿毛状繊維の量を減らすことによって実現している。そして、衛生用品における一定の総体液保持容量を確保するために、衛生用品に使用する超吸収体ポリマーの量を増加させている。そのため、超吸収体ポリマーは、十分な荷重下吸収性や保持能力等の特性を維持しながら高い吸収速度を有していなければならない。
【０００５】
将来のおむつでは、液体の輸送や目の粗い流体透過構造の維持を助長するために、吸収層の繊維材料を少なくしたり、可能であれば繊維材料を全く含まない構造とすることが予想される。このような将来のおむつに使用される超吸収体ポリマーは、液体を輸送できる十分な毛管空間を膨潤ゲルが有するように、膨潤状態において十分に高い安定性（一般にゲル強度と呼ばれる）を有することが必要である。また、そのようなおむつに使用される超吸収体ポリマーは、毛管空間を最大限に利用するとともに、通常の高速吸収性繊維の使用量の減少を埋め合わせるために、高い吸収率を有することも必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、優れた特性を維持しながら高い吸水率を示す吸収ポリマー組成物を提供することにある。すなわち、超吸収体ポリマーの吸収性構造に対する重量割合が増加した場合でも、高い荷重下吸収性と液体保持性を維持することを目的とする。この目的は、超吸収体ポリマーの微小セル構造を増加させて超吸収体ポリマーの吸収率を向上させることによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、カプセル化発泡剤（encapsulated  blowing  agent）を含み、４０秒以下の渦時間（vortex  time）を有する超吸収体ポリマーに関する。
【０００８】
また、本発明は、ａ）約５５〜約９９．９重量％の重合性不飽和酸基含有モノマーと、ｂ）約０．００１〜約５．０重量％の内部架橋剤と、ｃ）約０．０５〜約５．０重量％のカプセル化発泡剤と、を含み、約２０モル％を超える中和度を有する超吸収体ポリマーに関する。
【０００９】
また、本発明は、ａ）少なくとも１種のアクリル酸モノマー及び／またはそのナトリウム塩並びに架橋剤を水溶液に溶解してモノマー溶液を調製する工程と、ｂ）重合した時に微小セル膨張ヒドロゲルを形成するために十分な量のカプセル化発泡剤をモノマー溶液に添加する工程と、ｃ）カプセル化発泡剤の添加直前、添加直後または添加時に、有効な量の少なくとも１種のフリーラジカル開始剤をモノマー溶液に添加することによってフリーラジカル重合を開始させ、約０〜１３０℃の温度で重合を行う工程と、を含む超吸収体ポリマーの製造方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
好適な超吸収体ポリマーは、天然、生分解、合成、変性天然ポリマー及び材料から選択することができる。超吸収体ポリマーに関して使用する「架橋」という用語は、通常は水溶性の材料を実質的に非水溶性であるが膨潤性を有する材料に効果的に変化させる手段をいう。架橋手段としては、例えば、物理的交絡、結晶ドメイン、共有結合、イオン結合型錯体・会合、水素結合等の親水性会合、疎水性会合またはファンデルワールス力が挙げられる。超吸収体ポリマーは内部架橋及び表面架橋を含む。
【００１１】
本願出願人は、カプセル化発泡剤を添加することによって高い吸水率を有する超吸収体ポリマーが得られることを見出した。
【００１２】
本発明の一実施形態は、ａ）約５５〜約９９．９重量％の重合性不飽和酸基含有モノマーと、ｂ）約０．００１〜約５．０重量％の内部架橋剤と、ｃ）約０．０５〜約５．０重量％の封入膨張剤と、を含み、約２０モル％を超える中和度を有する親水性超吸収体に関する。
【００１３】
本発明の超吸収体ポリマーは、約５５〜９９．９重量％の重合性不飽和酸基含有モノマーの重合によって得られる。好適なモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸等のカルボキシル基含有モノマーや、これらのモノマーの混合物が挙げられる。酸基の少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％がカルボキシル基であることが好ましい。酸基は、少なくとも約２５モル％、好ましくは２５〜８０モル％が中和されている。すなわち、これらの酸基は塩の状態で存在している。ポリマーは、カルボキシル基の５０〜８０モル％が中和されたアクリル酸またはメタクリル酸を内部架橋剤の存在下で重合して得ることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る超吸収体ポリマーの製造に使用することができるその他のモノマーは、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリル酸ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸ジメチルアミノアルキル、エトキシ化（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、塩化アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム等の、重合性不飽和酸基含有モノマーａ）と共重合可能な約０〜４０重量％のエチレン性不飽和モノマーである。これらのモノマーの量が４０重量％を超えると、超吸収体ポリマーの膨潤性を損なう場合がある。
【００１５】
内部架橋剤は、少なくとも２つのエチレン性不飽和二重結合または１つのエチレン性不飽和二重結合と重合性不飽和酸基含有モノマーの酸基に対して反応性を有する１つの官能基を有することができ、酸基に対して反応性を有する複数の官能基を重合性不飽和酸基含有モノマーの重合時に使用される内部架橋成分として使用することもできる。
【００１６】
本発明の超吸収体ポリマーに使用される内部架橋剤の例としては、メチレンビスアクリルアミド、メタクリルアミド、エチレンビスアクリルアミド等の脂肪族不飽和アミド、ブタンジオール、エチレングリコール、ポリグリコール、トリメチロールプロパンのジ（メタ）アクリレートまたはトリ（メタ）アクリレート、好ましくは約１〜３０モルのアルキレンオキシドでオキシアルキル化、好ましくはエトキシ化されたトリメチロールプロパンのジ−及びトリアクリレート、好ましくは約１〜３０モルのエチレンオキシドでオキシエチル化されたグリセリン及びペンタエリトリトールのアクリレート及びメタクリレート等のエチレン性不飽和酸を有するポリオールまたはアルコキシ化ポリオールの脂肪族エステル、（メタ）アクリル酸アリル、好ましくは１〜３０モルのエチレンオキシド、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリル、マレイン酸ジアリル、ポリアリルエステル、テトラアリルオキシエタン、トリアリルアミン、テトラアリルエチレンジアミン、ジオール、ポリオール、ヒドロキシアリルまたはアクリレート化合物で反応させたアルコキシ化された（メタ）アクリル酸アリル、リン酸または亜リン酸のアリルエステル等のアリル化合物、メタクリルアミドまたはアクリルアミド等の不飽和アミドのＮ−メチロール化合物等の架橋性モノマー、これらに由来するエーテルが挙げられる。本発明では、多価金属塩等のイオン性架橋剤も使用することができる。上記架橋剤の混合物も使用することができる。内部架橋剤の使用量は、重合性不飽和酸基含有モノマーの全量に対して約０．０１〜５重量％であり、好ましくは約０．１〜３．０重量％である。
【００１７】
カプセル化発泡剤は、炭酸塩または重炭酸塩含有塩または混合塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸マグネシウム、（水酸化）炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、これらの重炭酸塩及び水和物、アゾ化合物、その他のカチオン、ドロマイト等の天然炭酸塩、これらの混合物を含むことができる。発泡剤は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎ等の多価カチオンの炭酸塩を含むことができる。多価遷移金属カチオンを使用することもできるが、第二鉄カチオン等は着色を引き起こし、水中で酸化還元反応または加水分解平衡を受ける場合がある。その結果、最終ポリマー製品の品質管理が困難となる場合がある。また、Ｎｉ、Ｂａ、Ｃｄ、Ｈｇ等の多価カチオンも、毒性または皮膚刺激性を有する可能性があるために使用できない。好ましい発泡剤はＭｇＣＯ３であり、（ＭｇＣＯ３）４・Ｍｇ（ＯＨ）２・５Ｈ２Ｏと表すこともできる。別の好ましい発泡剤は（ＮＨ４）２ＣＯ３である。ＭｇＣＯ３と（ＮＨ４）２ＣＯ３は発泡剤として混合して使用することもできる。
【００１８】
このような発泡剤をカプセル化することによって、本発明に従って加熱または重合するモノマー溶液に分散した場合に二酸化炭素等の気体の遅延放出を制御することができる。カプセル化の方法は、特定の発泡剤を好ましくは溶媒溶液で希釈した樹脂で被覆することを含む。溶媒としては、塗布されるコーティングの性質に応じて、有機溶媒または水等の無機溶媒を使用することができる。封止コーティングと呼ばれる二次コーティングをカプセル化発泡剤に塗布することもできる。
【００１９】
本発明の超吸収体ポリマーにおける発泡剤のカプセル化に使用する樹脂としては、これらに限定されるものではないが、天然・合成樹脂、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン）、オレフィンコポリマー（例えば、エチレンと酢酸エチルビニルのコポリマー）、ポリ芳香族オレフィン、スチレン化合物、ハロ−ジオレフィンポリマー（例えば、ネオプレン、エチレン−プロピレンコポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸誘導体、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ−α−メチルスチレン、ポリスチレン）、デンプン、ゼラチン、セルロースが挙げられる。好ましい樹脂材料としては、ポリエチレングリコール等のポリオールが挙げられる。
【００２０】
約０〜９５重量％の適切な溶媒を樹脂に添加して溶液を調製し、発泡剤に塗布する。樹脂溶液は、カプセル化する化合物の約１０〜８０重量％、好ましくは約３０〜７０重量％の量で、タンブリングまたはスプレー塗布等の一般的に使用されるカプセル化法によって発泡剤に塗布する。カプセル化樹脂の目的は、モノマー溶液における発泡剤による気体の放出を重合時まで遅らせることであり、ヒドロゲルの微小セル構造を制御し、改良することができる。
【００２１】
樹脂による発泡剤のカプセル化は室温で行うことができるが、昇温して行うことが好ましい。好ましくは、樹脂の量はカプセル化する化合物の約３０〜７０重量％である。
【００２２】
（モノマー溶液の全重量に対して）約０．０５〜１０重量％のカプセル化発泡剤をモノマー溶液に添加することが好ましい。約０．２〜５重量％のカプセル化発泡剤をモノマー溶液に添加することが最も好ましい。カプセル化発泡剤は、重合開始前、重合時または重合開始直後に添加する。カプセル化発泡剤は、ヒドロゲル形成後や、ゲル化ポリマーを粉砕または乾燥させた後に添加した場合には効果を示さない。カプセル化樹脂とカプセル化発泡剤の量を変化させることによって発泡剤の放出を調節することができ、ヒドロゲルの最も有利な微小セル構造が得られる。
【００２３】
アゾまたはペルオキソ化合物、レドックス開始剤またはＵＶ開始剤等の通常の開始剤、増感剤及び／または放射線をフリーラジカル重合を開始させるために使用する。
【００２４】
超吸収体ポリマーは、通常は重合後に表面架橋させる。表面架橋は、超吸収体粒子の表面近傍におけるポリマーマトリックスの架橋密度を粒子内部の架橋密度よりも高める方法である。超吸収体ポリマーは、通常は表面架橋剤を添加することによって表面架橋させることが好ましい。好ましい表面架橋剤としては、ポリマー鎖のペンダント基、通常は酸基に対して反応性を有する１以上の官能基を有する化学物質が挙げられる。表面架橋剤の使用量は、乾燥ポリマーの重量に対して約０．０１〜５重量％、好ましくは約０．１〜３．０重量％である。表面架橋剤を添加した後に加熱工程を行うことが好ましい。
【００２５】
本発明に係る超吸収体ポリマーは、混合物の重量に対して約０〜５重量％の多価金属塩をポリマーの表面に含むことができる。多価金属塩は水溶性であることが好ましい。好ましい金属カチオンの例としては、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｚｎのカチオンが挙げられる。金属カチオンは好ましくは少なくとも＋３の価数を有し、Ａｌが最も好ましい。多価金属塩における好ましいアニオンの例としては、ハロゲン化物、塩化水和物、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩が挙げられ、塩化物、硫酸塩、塩化水和物、酢酸塩が好ましく、塩化水和物及び硫酸塩がより好ましく、硫酸塩が最も好ましい。硫酸アルミニウムが最も好ましい多価金属塩であり、市販品を容易に入手することができる。硫酸アルミニウムの好ましい形態は硫酸アルミニウム水和物であり、好ましくは１２〜１４の水和水を有する硫酸アルミニウムである。多価金属塩の混合物も使用することができる。
【００２６】
ポリマーと多価金属塩は、公知の手段を使用して、好適には乾式混合あるいは好ましくは溶液内で混合する。溶液としては、水溶液が好ましい。乾式混合では、塩と超吸収体ポリマーの実質的に均一な混合物を維持するために十分な量のバインダーを使用することができる。バインダーは、水または少なくとも１５０℃の沸点を有する不揮発性有機化合物であってもよい。バインダーの例としては、水、プロピレングリコール、グリセリン、ポリ（エチレングリコール）等のポリオールが挙げられる。
【００２７】
本発明に係る超吸収体ポリマーは、約０〜５重量％の界面活性剤をポリマー粒子表面に含むことができる。界面活性剤は、表面架橋工程の前、表面架橋工程時または表面架橋工程の直後に添加することが好ましい。
【００２８】
界面活性剤の例としては、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、例えば、脂肪酸塩、ヤシアミン（ｃｏｃｏ  ａｍｉｎｅ）、アミド、それらの塩、アルキル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ジアルキルスルホ−コハク酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、脂肪酸エステル、オキシエチレン−オキシプロピレンブロックポリマー、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩、ラウリルジメチルアミンオキシドが挙げられる。なお、界面活性剤は上記例に限定されるものではない。界面活性剤は、単独または２種以上を混合して使用することができる。
【００２９】
超吸収体ポリマーは、約０〜３０重量％の水溶性ポリマーを含むことができ、水溶性ポリマーとしては、部分または完全加水分解ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、デンプン、デンプン誘導体、ポリグリコール、ポリアクリル酸が挙げられる。これらのポリマーの分子量は、ポリマーが水溶性であれば限定されない。好ましい水溶性ポリマーは、デンプン及びポリビニルアルコールである。本発明に係る超吸収体ポリマーにおける水溶性ポリマーの好ましい使用量は、成分の全量に対して０〜３０重量％、好ましくは０〜５重量％である。水溶性ポリマー、好ましくはポリビニルアルコールなどの合成ポリマーは、重合するモノマーのグラフト基材としても機能することができる。
【００３０】
本発明に係る超吸収体ポリマーは、シクロデキストリン、ゼオライト、無機塩、有機塩または同様な材料等の臭気結合物質、抗粘結材、流れ変性剤（flow  modification  agent）等のその他の添加剤を必要に応じて含むことができる。
【００３１】
本発明に係るポリマーは、好ましくは２つの方法によって製造する。ポリマーは、上述した公知の方法によって大規模工業的に連続的または非連続的に製造することができ、カプセル化発泡剤は、本発明に係るポリマーの重合開始直前、重合時または重合開始後に添加する。
【００３２】
第１の方法によれば、部分的に中和されたモノマー（好ましくアクリル酸）を、架橋剤及び任意のその他の成分の存在下で水溶液中でのフリーラジカル重合によってゲル化させ、得られたゲルを細かく砕き、乾燥し、粉末化し、所望の粒径に篩い分ける。溶液重合は連続的または非連続的に行うことができる。
【００３３】
重合が発生すると、加熱によるカプセル化発泡剤の分解及び／または化学反応によるヒドロゲル中での気泡の分散によって微小セルヒドロゲルが形成される。コアポリマーの微小セル構造は、（分散された比較的小さな気泡を示す）濁り、（通常はやや大きな気泡または多量の二酸化炭素を示す）不透明さ、または泡立ちとして現れる。微小セル構造を有するゲルの体積は、主としてカプセル化度とモノマー溶液に含まれるカプセル化発泡剤の濃度に応じてモノマー溶液の体積の約１．０倍から少なくとも１０倍に増加する。
【００３４】
一実施形態では、超吸収体ポリマーは粒子として使用される。超吸収体ポリマー粒子は、例えば、螺旋、半螺旋、立方体、棒状、多面体等の好適な形状を有することができる。また、針状、フレーク、繊維状等の高い最大寸法／最小寸法比を有する粒子形状も使用することができる。超吸収体ポリマー粒子の凝集体も使用することができる。
【００３５】
本発明の超吸収体ポリマーはその特性によって特徴付けることができる。特に、本発明の超吸収体ポリマーは、約４０秒以下、好ましくは約３５秒以下の渦時間を有する。また、本発明の超吸収体ポリマーは、約１０ｇ／ｇ以上、好ましくは約１９ｇ／ｇ以上の０．９ｐｓｉにおける荷重下吸収率（absorbency  under  load）（ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ）を有する。ティーバッグ試験によって測定した超吸収体ポリマーの保持容量は約２０ｇ／ｇ以上である。本発明の一実施形態では、超吸収体ポリマーは、４０秒以下の渦時間、１０ｇ／ｇ以上のＡＵＬ（０．９ｐｓｉ）、約２０ｇ／ｇ以上の保持容量を有する。
【００３６】
超吸収体ポリマーの物理的形態の一例として粒子を使用しているが、本発明は粒子形状に限定されるものではなく、繊維、発泡体、フィルム、ビーズ、ロッド（棒状）等の他の形状にも適用することができる。
【００３７】
本発明の超吸収体ポリマーは、おむつ等の吸収性物品やコーティングに使用することができる。本発明は、高い液体吸収能力を有する吸収性構造に関し、特に、液体に繰り返しさらされた時に高い吸収率を示す吸収性構造に関する。例えば、本発明の超吸収体ポリマーは、種々の体液浸出物を吸収するための使い捨てまたはその他の吸収性物品に組み込んで使用することができる。そのような物品はよく知られており、例えば、女性用ケアパッド、口唇内製品、タンポン、おむつ、失禁用物品、トレーニングパンツ、ベッドパッド、汗吸収パッド、靴パッド、包帯、ヘルメットライナー、タオル等が挙げられる。ただし、吸収性物品はこれらの物品に限定されるものではない。別の例として、吸収性構造は、それ自体で有用な物品、例えば、ティッシュ、タオル、ナプキン等であってもよい。
【００３８】
試験方法
【００３９】
特に記載しない限り、以下に説明する試験方法で使用した試験流体は、例えばRicca  Chemical社（テキサス州アーリントン）から入手できるような０．９重量％塩化ナトリウム水溶液である。また、特に記載しない限り、全ての試験は約７０°Ｆにおいて１０〜６０％の相対湿度で行った。
【００４０】
渦時間
【００４１】
渦試験では、磁気撹拌板上で５０ｍｌの食塩溶液を６００ｒｐｍで攪拌することによって発生させた渦を２ｇの超吸収体材料によって停止させるために必要な時間（秒）を測定する。渦を停止させるために要する時間は、超吸収体材料の自由膨張吸収率を示すものである。
【００４２】
装置と材料
【００４３】
１．Schott  Duran製の１００ｍｌのビーカーと５０ｍｌのメスシリンダー
２．プログラマブル磁気撹拌板、６００ｒｐｍ（例えば、PMC  Industries社からDataplate（登録商標）＃７２１として市販されている）
３．リングのない磁気撹拌子、７．９ｍｍ×３２ｍｍ、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）被覆（例えば、Baxter  Diagnostics社からＳ／ＰＲＩＭブランドの取り外し可能な旋回リングを有するシングルパック円形撹拌子として市販されている）
４．ストップウォッチ
５．秤、精度：±０．０１ｇ
６．食塩溶液、０．８７ｗ／ｗ％、Baxter  Diagnostics社から入手できるBlood  Bank  Saline（この用途では０．９重量％の食塩に相当）
７．秤量紙
８．標準的な環境の部屋、温度：２３℃±１℃、相対湿度：５０％±２％
【００４４】
試験手順
【００４５】
１．１００ｍｌのビーカーに５０ｍｌ±０．０１ｍｌの食塩溶液を計り入れる。
２．磁気撹拌子をビーカーに配置する。
３．磁気撹拌板を６００ｒｐｍの回転数にプログラムする。
４．磁気撹拌子を作動させるように磁気撹拌板の中心にビーカーを配置する。渦の底部は撹拌子の上端の近くとする。
５．２ｇ±０．０１ｇの超吸収体材料を秤量紙上に秤量する。
注：超吸収体材料は受け取ったままの状態（すなわち、本明細書に記載するような吸収性複合体に組み込むような状態）で試験に供する。粒径は試験に影響を与えることが分かっているが、所定の粒径への篩い分けは行わない。
６．食塩溶液を撹拌しながら、試験に供する超吸収体材料を食塩溶液に迅速に投入し、ストップウォッチによる計測を開始する。試験に供する超吸収体材料は、渦の中心とビーカーの側面との間において食塩溶液に添加する。
７．食塩溶液の表面が平らになった時にストップウォッチを止め、時間を記録する。
８．記録した時間（秒）を渦時間として報告する。
【００４６】
ティーバッグ（ＴＢ）保持力
【００４７】
保持率はティーバッグ試験を行うことによって測定した。０．９％  ＮａＣｌ溶液を試験液として使用した。０．２０ｇの試験物質（１５０〜８５０μｍ）をティーバッグに封入し、試験液に３０分間浸漬した。次に、ティーバッグを市販の洗濯脱水機等の遠心分離機内において１，６００ｒｐｍで３分間回転させた。液体の吸収量は、ブランク値（回転後の空のティーバッグの重量）を差し引いた後に重量測定法で求め、試験物質１ｇの値に換算した。ティーバッグ保持率は、試験物質１ｇ当たりの液体吸収量（ｇ／ｇ）に対応する。
【００４８】
荷重下吸収率（ＡＵＬ）
【００４９】
超吸収体材料の荷重下における液体吸収能力を以下のように測定する。デマンド吸水性試験機（DAT）を使用する。試験機は、M／K  Systems、Danners（マサチューセッツ州）から入手できるGATS（重量吸水性試験装置）や、INDA技術シンポジウム議事録（INDA  Technological  Symposium  Proceedings）、１９７４年３月の１２９〜１４２頁にLichsteinが記載している装置と同様なものである。直径２．５ｃｍの面積内に配置され、荷重下吸収率（ＡＵＬ）装置で覆われたポートを有する多孔板を使用する。超吸収体粒子内への流体の流れを測定するために電子天秤を使用する。この試験で使用する流体は０．９重量％塩化ナトリウム水溶液であり、室温（約２３℃）で使用する。
【００５０】
超吸収体粒子を収容するために使用するＡＵＬ装置は、１インチ（２．５４ｃｍ）の内径を有する熱可塑性チューブからなるシリンダを含み、同心となるように機械加工されている。１００メッシュのステンレス鋼ワイヤークロスが接着剤によってシリンダの底部に貼り付けられている。または、ステンレス鋼ワイヤークロスは、ワイヤークロスを炎によって灼熱化するまで加熱することによってシリンダの底部に融着し、シリンダをワイヤークロスが冷却するまで固定してもよい。不十分または割れたシールを修正するためにはんだごてを使用することができる。平らで滑らかな底部を維持し、シリンダの内部を歪めないように注意する。４．４ｇのピストンは１インチの直径を有する中実材料（例えば、プレキシガラス（PLEXIGLAS））で製造されており、シリンダ内を移動できる状態でシリンダに密接にフィットするように機械加工されている。ピストンは、１平方インチ当たり０．０１ポンドの荷重を与えるために使用する。より大きな荷重を与えるためには重りを使用する。上述したように、より大きな荷重は１平方インチ当たり０．２９ポンド、１平方インチ当たり０．５７ポンド、１平方インチ当たり０．９０ポンドである。従って、１００ｇ、２００ｇ、３１７ｇの重りを（４．４ｇのピストンに加えて）各荷重を与えるために使用する。ＡＵＬ試験には、０．１６０（±０．００５）ｇの超吸収体粒子サンプルを使用する。サンプルは、米国標準３０メッシュで予め篩い分け、米国標準５０メッシュ（３００〜６００μｍ）に残った粒子から得る。粒子は、試験時には約５重量％未満の水分を含む。
【００５１】
この試験は、３ｃｍの直径を有するＧＦ／Ａガラス濾紙１３０を板上に配置することによって開始する。濾紙は、シリンダの内径より大きく、シリンダの外径より小さくなる大きさを有し、ＤＡＴのポートを介した蒸発を防止し、飽和状態が発生するようにしながら良好な接触を確保する。粒子を秤量紙に秤量し、ＡＵＬ装置の底部でワイヤークロス上に配置する。装置を揺り動かしてワイヤークロス上の粒子をならす。粒子がシリンダの壁に付着しないように注意する。ピストンと任意の重りを押圧しないようにシリンダ内の粒子上に慎重に配置した後、ＡＵＬ装置をガラス濾紙上に配置する。吸収される流体の量（ｇ）を、時間の関数として、帯形記録計を使用してモニターするか、データ収集装置またはパーソナルコンピュータ装置に直接入力する。
【００５２】
６０分間で吸収された流体の量（ｇ）をサンプルの重さ（０．１６０ｇ）で除算した値がサンプルに吸収された流体のＡＵＬ値（ｇ／ｇ）である。流体の吸収速度も測定することができる。最終読取精度を確保するために２つのチェックを行うことができる。まず、シリンダの断面積を乗算したピストンの高さは、吸収された流体の体積と等しくなければならない。次に、ＡＵＬ装置の重量を試験の前後に計測した場合に、重量の差は吸収された流体の重量と等しくなければならない。所与のサンプルに最低３回の試験を行い、平均を取ってＡＵＬ数値とする。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明を実施例によって更に説明するが、本発明の範囲は以下の実施例によって限定されるものではない。
【００５４】
発泡剤のカプセル化
【００５５】
炭酸ナトリウム粉末（ＦＭＣグレード５０）をチャンバ内で加熱空気によって流動化させる。コーティング溶液（ポリエチレングリコール）をチャンバ内で霧状化させ、霧状化ノズルの近傍で炭酸ナトリウム粒子と衝突させる。流動化用空気の温度を調節し、溶媒を除去するとともに、粒子と衝突した直後にコーティング材料を固化させる。カプセル化固形物は、粒子表面にフィルム状またはコーティング状に付着する。カプセル化固形物は、粒子表面にフィルム状またはコーティング状に付着する。各粒子が所定の膜厚でカプセル化されるまでこの工程を行う。この工程はウルスター法（Wurster  process）としても知られている。
【００５６】
ＳＡＰ  Ａ
【００５７】
１ガロンのプラスチック反応器内で、８３４．１２ｇの蒸留水と４５８．５１ｇの５０重量％水酸化ナトリウム水溶液を混合し、２５℃まで冷却した。次に、１９６．６７ｇのアクリル酸を混合物に添加し、混合物を２５℃まで冷却した。３９３．３３ｇのアクリル酸、１．８４ｇのポリエチレングリコールモノアリルエーテルアクリレート、０．６１ｇのエチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリアクリレートの溶液を添加後、混合物を１５℃まで冷却し、２１．９４ｇ（５０％ｗｔ／ｗｔ）のメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレートを添加した。モノマー混合物を約５℃まで冷却し、Ｎ２ガスを吹き込み、１３０ｐｐｍの過酸化水素、１５０ｐｐｍのアゾビス−（２−アミジノ−プロピレン）ジヒドロクロリド、２００ｐｐｍの過硫酸ナトリウム、４８ｐｐｍのエルソルビン酸ナトリウムを添加して断熱条件下で重合させ、Ｔｍａｘで２０分間保持した。
【００５８】
重合ゲルを細かく砕き、市販のＨｏｂａｒｔ  ４６８０肉挽機で押し出し、Ｐｒｏｃｔｅｒ  ＆  Ｓｗａｒｔｚ  ０６２強制空気乾燥機内において、２０×４０インチの多孔金属トレー上で１７５℃で上方向の流れによって１０分間、下方向の流れによって６分間乾燥し、最終製品の水分を３〜５％とした。乾燥した材料をガラス粉砕機内で粗く粉砕し、ＭＰＥ  ３ステージロールミルで粉砕し、Ｍｉｎｏｘ篩で篩い分けて約８５０μｍよりも大きく、約１５０μｍよりも小さい粒子を取り除いた。ＳＡＰ粒子の渦時間を表面架橋前に測定した（ＰＳＸＭ渦時間）。ＳＡＰ粒子をハイインテンシティーミキサー内で混合しながら、Ｐａａｓｃｈｅ  ＶＬエアブラシの細かい噴霧スプレーを使用して１％炭酸エチレン、４．０％水、４．０％アセトンの溶液を篩い分けた粉末４００ｇに塗布した。全ての重量％値は乾燥ＳＡＰ粉末の重量に対するものである。コーティングされた材料をＧｅｎｅｒａｌ  Ｓｉｇｎａｌ／ＢＭ  ＯＶ−５１０Ａ−３強制空気乾燥機内で１９５℃で２５分間加熱した。冷却後、得られた表面架橋ＳＡＰ  Ａのティーバッグ保持力（ＴＢ）、渦時間（ＳＸ渦時間）、ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ）を分析した。
【００５９】
（実施例１〜４）
実施例１〜４では、ＳＡＰ  Ａの製造において、開始剤の添加直前に１４．６５ｇのカプセル化ＦＭＣグレード５０炭酸ナトリウムをモノマー溶液に添加した。
【００６０】
実施例１〜４のカプセル化発泡剤は以下の通りである。実施例１ではＦＡＳ  Ｃ２５０（分子量２０００のポリエチレングリコールの５０％アクティブコーティング）を使用し、実施例２ではＦＡＳ  Ｃ２５０（分子量２０００のポリエチレングリコールの７０％アクティブコーティング）を使用し、実施例３及び４ではＦＡＳ  Ｃ８５０（分子量８０００のポリエチレングリコールの５０％アクティブコーティング）及びＦＡＳ  Ｃ８７０（分子量８０００のポリエチレングリコールの７０％アクティブコーティング）をモノマー溶液にそれぞれ使用した。各カプセル化コーティングをＦＭＣグレード５０炭酸ナトリウムの表面に塗布した。
【００６１】
表面架橋（ＳＸ）後、実施例１〜４のポリマーのティーバッグ保持力（ＴＢ）、渦時間、ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ）を分析した。
【００６２】
【表１】
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【００６３】
（実施例５〜７）
実施例５〜７では、３．４８ｇのポリエチレングリコールモノアリルエーテルアクリレート、０．２９ｇのエチレンオキシド付加トリメチロールプロパントリアクリレート、１．４５ｇのヒドロキシポリエトキシアリルエーテルをモノマーに添加したこと以外は実施例１〜４と同様に操作を行った。重合の直前に、２〜４重量％のカプセル化発泡剤をモノマー溶液に添加した。表２に添加量を示す。実施例１〜４の渦時間を表面架橋前に測定した（ＰＳＸＭ渦時間）。表面架橋（ＳＸ）後、実施例５〜７のポリマーのティーバッグ保持力（ＴＢ）、渦時間、ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ）を分析した。
【００６４】
【表２】
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【００６５】
ＳＡＰ  Ｂ
【００６６】
５ガロンのプラスチック反応器内で、３４２３．３７ｇの蒸留水と１５４５．３７ｇの５０重量％の水酸化ナトリウムを混合し、２５℃まで冷却した。次に、７７３．３３ｇのアクリル酸を混合物に添加し、混合物を２５℃まで冷却した。１５４７．６７ｇのアクリル酸、９．２８ｇのポリエチレングリコールモノアリルエーテルアクリレート、１３．９２ｇのトリアリルアミンの溶液を添加後、混合物を約５℃まで冷却し、Ｎ２ガスを吹き込み、１３０ｐｐｍの過酸化水素、２００ｐｐｍのアゾビス−（２−アミジノ−プロピレン）ジヒドロクロリド、８００ｐｐｍの過硫酸ナトリウム、５０ｐｐｍのエルソルビン酸ナトリウムを添加して断熱条件下で重合させ、Ｔｍａｘで２０分間保持した。
【００６７】
重合ゲルを細かく砕き、市販のHobart  4680肉挽機で押し出し、Procter  &  Swartz  062強制空気乾燥機内において、２０×４０インチの多孔金属トレー上で１７５℃で上方向の流れによって１０分間、下方向の流れによって６分間乾燥し、最終製品の水分を３〜５％とした。乾燥した材料をガラス粉砕機内で粗く粉砕し、ＭＰＥ  ３ステージロールミルで粉砕し、Minox篩で篩い分けて８５０μｍよりも大きく、１５０μｍよりも小さい粒子を取り除いた。ＳＡＰ粒子の渦時間を表面架橋前に測定した（ＰＳＸＭ渦時間）。ＳＡＰ粒子をハイインテンシティーミキサー内で混合しながら、Ｐａａｓｃｈｅ  ＶＬエアブラシの細かい噴霧スプレーを使用して１％炭酸エチレン、４．０％水、４．０％アセトンの溶液を篩い分けた粉末４００ｇに塗布した。全ての重量％値は乾燥ＳＡＰ粉末の重量に対するものである。コーティングされた材料をＧｅｎｅｒａｌ  Ｓｉｇｎａｌ／ＢＭ  ＯＶ−５１０Ａ−３強制空気乾燥機内で１９５℃で２５分間加熱した。冷却後、得られた表面架橋ＳＡＰ  Ｂのティーバッグ保持力（ＴＢ）、渦時間（ＳＸ渦時間）、ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ）を分析した。
【００６８】
（実施例８及び９）
実施例８及び９では、ＳＡＰ  Ｂと同じ方法を使用した。重合開始剤を添加する直前に、表３に示す量のカプセル化ＦＭＣグレード５０炭酸ナトリウムをモノマー溶液に添加した。実施例８及び９の渦時間を表面架橋前に測定した（ＰＳＸＭ）。表面架橋（ＳＸ）後、実施例８及び９のポリマーのティーバッグ保持力（ＴＢ）、渦時間、ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ）を分析した。
【００６９】
【表３】
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【００７０】
本発明に係る方法に関して説明した実施例は、特にティーバッグ保持力、渦時間、ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ）の関係について非常に優れた性能を示した。
【国際調査報告】
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