(57)【要約】  本発明は、少なくとも1つの吸収層を含む流体吸収性コア(80)であって、該層は、少なくとも80重量%の吸水性ポリマー粒子、0〜10重量%の接着剤、及び0〜10重量%の繊維状材料を含み、吸収層内の吸水性ポリマー粒子は、40s以下のボルテックスを有し、かつ0.79〜0.85の真円度及び/又は38g/g〜85g/gのCRCを有する吸水性ポリマー粒子Hである、流体吸収性コア(80)に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つの吸収層を含む流体吸収性コア(80)であって、該層は、少なくとも80重量%の吸水性ポリマー粒子、0〜10重量%の接着剤、及び0〜10重量%の繊維状材料を含み、吸収層内の吸水性ポリマー粒子は、40s以下のボルテックスを有し、かつ0.79〜0.85の真円度及び/又は38g/g〜85g/gのCRCを有する吸水性ポリマー粒子Hである、流体吸収性コア(80)。
【請求項２】
少なくとも2つの吸収層、上層(91)及び底層(92)を含む、請求項１に記載の流体吸収性コア(80)であって、少なくとも底層(92)は、吸水性ポリマー粒子Hを含む、流体吸収性コア(80)。
【請求項３】
吸水性ポリマー粒子Hが、40g/g〜80g/gのCRCを有する、請求項１又は２に記載の流体吸収性コア(80)。
【請求項４】
吸水性ポリマー粒子Hが、0.80〜0.85の真円度を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体吸収性コア(80)。
【請求項５】
吸水性ポリマー粒子Hが、10wt%以下の抽出可能物(16h)含有量を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体吸収性コア(80)。
【請求項６】
吸水性ポリマー粒子Hが、1000s以下のVAUL(τ=21g cm-2)を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体吸収性コア(80)。
【請求項７】
吸水性ポリマー粒子Hが、1000s以下のT20を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の流体吸収性コア(80)。
【請求項８】
吸水性ポリマー粒子Hが、少なくとも25g/g/sのFSC(1分)を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の流体吸収性コア(80)。
【請求項９】
吸水性ポリマー粒子Hが、1.5g以下のSAP-リウェット(3分)を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の流体吸収性コア(80)。
【請求項１０】
不織布材料が、上層(91)と底層(92)との間に挟まれている、請求項２〜９のいずれか一項に記載の流体吸収性コア(80)。
【請求項１１】
本明細書に開示される方法に従って吸収性コアについて測定して、注水時間が28s以下であり、注水リウェットが3.5g以下である、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の流体吸収性コア(80)。
【請求項１２】
本明細書に開示される方法に従って吸収性コアについて測定して、液体拡散長が少なくとも245mmであり、総ストライクスルー時間が45s以下であり、総リウェットが40g以下である、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の流体吸収性コア(80)。
【請求項１３】
上部液体透過性シート(89)、
下部液体不透過性シート(83)、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の流体吸収性コア(80);
上部液体透過性シート(89)と流体吸収性コア(80)との間の任意選択の取得分配層(70)、
他の任意選択の構成要素
を含む、吸収性物品。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の流体吸収性コア(80)に特に適した吸水性ポリマー粒子H。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも1つの吸収層を含む流体吸収性コア(80)であって、該層は、少なくとも80重量%の吸水性ポリマー粒子、0〜10重量%の接着剤、及び0〜10重量%の繊維状材料を含み、吸収層内の吸水性ポリマー粒子は、40s以下のボルテックスを有し、かつ0.79〜0.85の真円度及び/又は38g/g〜85g/gのCRCを有する吸水性ポリマー粒子Hである、流体吸収性コア(80)に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体吸収性物品の生成は、モノグラフ「Modern Superabsorbent Polymer Technology」、F.L. Buchholz and A.T. Graham、Wiley-VCH、1998年、第252〜258頁に記載される。
【０００３】
現在市販されている使い捨ておむつは、典型的には、液体透過性トップシート(89)、液体不透過性バックシート(83)、層(89)と(83)との間の吸水性貯蔵層(吸収性コア)(80)、及び層(89)と(80)との間の取得分配層(70)からなる。
【０００４】
通常、流体吸収性物品のいくつかの層は、上部液体透過性層についての乾燥性、下部液体不透過性層についてのウェットスルーのない蒸気透過性などの明確な機能を果たし、柔軟で蒸気透過性の流体吸収性コアは、速い吸収速度を示し、かつ大量の体液を保持することができ、上層とコアとの間の任意選択の取得-分配層は、排出された体液の移動及び分配層として作用する。
【０００５】
吸水性ポリマー粒子の調製は、一般に、モノグラフ「Modern Superabsorbent Polymer Technology」、F.L. Buchholz and A.T. Graham、Wiley-VCH、1998年、第71〜103頁に記載される。吸水性ポリマー粒子は、「流体吸収性ポリマー粒子」、「超吸収性ポリマー」又は「超吸収性物質」とも呼ばれる。
【０００６】
モノマー溶液の液滴を重合することによる吸水性ポリマー粒子の調製は、例えば、EP 0 348 180 A1、WO 96/40427 A1、US 5,269,980、WO 2008/009580 A1、WO 2008/052971 A1、WO2011/026876 A1、WO 2011/117263 A1、WO 2014/079694、W2015/028327及びWO 2015/028158に記載される。
【０００７】
ここ数年、非常に薄い使い捨ておむつへの傾向がある。薄い使い捨ておむつを生成するために、吸水性貯蔵層におけるセルロース繊維の割合が、低下しているか、又はほとんどなくなっている。
【０００８】
薄い流体吸収性製品のコア構造は、吸収紙から形成することができる。このような構造は、例えば、WO2011/086842、EP 2 565 031 A1、EP 2 668 936 A1に記載される。しかし、吸収紙構造を含む公知の薄い流体吸収性製品は、流体取得、漏出、及びリウェット(rewet)特性に関して欠点を有する。
【０００９】
漏出及び濡れ感覚を防止するために、体液を吸収する時間が好ましくは短くなるように、より厚い取得-分配層を有することが好ましい。しかし、これは、より薄い吸収性物品への傾向に反する。吸収性物品に関して、特に目立ちやすさ(成人用物品について)及びまた妨害(特に乳児のおむつ及びズボンについて)に関しても、厚みは大きな問題であるからである。
【００１０】
別の問題は、ゲルブロッキングである(吸収性コア内に繊維の量が少ない、又はさらには繊維がないため)。液体を吸収すると、吸水性ポリマー粒子は、柔らかいゲルを形成し、そのため、吸収性材料の内部への液体の透過がブロックされる。
【００１１】
さらに、繊維の低減は、吸水性ポリマー粒子の固定に関する問題を引き起こし、コアの形状保持能力を低減し、そのため、液体吸収の前又は後に変形が生じ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明の目的は、ゲルブロッキングを防止して、繊維を全く含有しない又は少量しか含有しない場合(最大10重量%の繊維状材料)でさえ、改善された性能を有する流体吸収性製品のための流体吸収性コアを提供することである。
【００１３】
本発明の目的はまた、漏出を回避するために改善された流体貯蔵能力を有する吸収性コアを提供することである。
【００１４】
さらに、本発明の目的は、改善されたリウェット性能を有する吸収性コアを提供することである。
【００１５】
本発明の目的はまた、改善されたコア構造を有する吸収性物品を提供することである。
【００１６】
本発明の目的はまた、速い表面乾燥性(注水リウェット)及び長時間の乾燥性(特に、吸水性ポリマー粒子の抽出可能物含有量及びCRCに依存する)を有する吸収性物品を提供することである。抽出可能物は時間とともに膨潤ゲル粒子から漏出し、それによって、SAPの吸収性が低減するため、好ましくは、抽出可能物(16h)の含有量は低い。結果として、リウェットは時間とともに増加する。
【００１７】
さらに、本発明の目的は、改善された長時間の乾燥性を有する吸収性物品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的は、少なくとも1つの吸収層を含む流体吸収性コア(80)であって、該層は、少なくとも80重量%の吸水性ポリマー粒子、0〜10重量%の接着剤、及び0〜10重量%の繊維状材料を含み、吸収層内の吸水性ポリマー粒子は、40s以下のボルテックスを有し、かつ0.79〜0.85の真円度及び/又は38g/g〜85g/gのCRCを有する吸水性ポリマー粒子Hである、流体吸収性コア(80)によって達成される。本発明によれば、吸水性ポリマー粒子Hは、表面後架橋されていることがさらに好ましい。本発明によれば、流体吸収性コア(80)は、少なくとも2つの吸収層、上層(91)及び底層(92)を含み、少なくとも底層(92)は、吸水性ポリマー粒子Hを含むことが好ましい。
【００１９】
本発明の別の実施形態によれば、流体吸収性コア(80)内で、不織布材料(94)の少なくとも1つの層は、上層(91)と下層(92)との間に挟まれている。
【００２０】
本発明の一実施形態では、吸水性ポリマー粒子Hは、38g/g〜85g/g、好ましくは40g/g〜80g/g、より好ましくは42g/g〜75g/gのCRCを有する。
【００２１】
本発明によれば、吸水性ポリマー粒子Hは、40s以下のボルテックス、22g/g〜60g/gのAUL(21g cm-2)、38g/g〜85g/gのCRC、1000s以下のVAUL(τ=21g cm-2)、1000s以下のT20、少なくとも25g/g/sのFSC(1分)、及び1.5g以下のSAP-リウェット(3分)を有する。
【００２２】
本発明の一実施形態によれば、本明細書に開示される方法「注水試験」に従って測定して、本発明の流体吸収性コア(80)の注水時間は、28s以下であり、流体吸収性コア(80)の注水リウェットは、3.5g以下である。
【００２３】
本発明によれば、本記載に開示される方法「ストライクスルー/リウェット」に従って測定して、流体吸収性コア(80)は、少なくとも245mmの液体拡散長、45s以下の総ストライクスルー時間、及び40g以下の総リウェットを有する。
【００２４】
本発明の流体吸収性コアは、吸収性物品の一部であってもよい。
【００２５】
本発明によれば、本発明の吸収性物品は、
上部液体透過性シート(89)、
下部液体不透過性シート(83)、
本発明の吸収性コアの任意の実施形態による流体吸収性コア(80);
上部液体透過性シート(89)と流体吸収性コア(80)との間の任意選択の取得分配層(70)、
他の任意選択の構成要素
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】設定について説明するための概略図である。
【図２】吸収紙(AP)積層物の調製について説明するための概略図である。
【図３】最短拡散長Ds及び最長拡散長Dlの測定について説明するための概略図である。
【図４】本発明による吸収性コアの構成例を説明するための概略図である。
【図５】本発明による流体吸収性物品の構成例を説明するための概略図である。
【図６】実施例でのプロセスを説明するための概略図である。
【図７】噴霧乾燥機の出口温度の測定について、円筒形部分の端部の円周の周りの3点を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
発明の詳細な説明
定義
本明細書で使用される場合、用語「流体吸収性物品」は、身体から排出された流体を取得及び貯蔵することができる任意の三次元固体材料を指す。好ましい流体吸収性物品は、使用者の身体と接触して着用するように設計された使い捨て流体吸収性物品、例えば、使い捨て流体吸収性パンティーライナー、生理用ナプキン、生理用品、失禁用インサート/パッド、おむつ、トレーニングパンツおむつ、乳房パッド、陰唇間インサート/パッド、又は体液を吸収するのに有用な他の物品である。
【００２８】
本明細書で使用される場合、用語「流体吸収性組成物」は、体液の取得、移動、分配及び貯蔵を含む、流体吸収性物品の流体処理を主に担う流体吸収性物品の構成要素を指す。
【００２９】
本明細書で使用される場合、用語「流体吸収性コア」、「吸収性コア」又は「吸収紙」は、吸水性ポリマー粒子及び任意選択で繊維状材料(最大10重量%の繊維状材料)の少なくとも1つ、好ましくは少なくとも2つの層、例えば上層及び下層; 不織布材料及びティッシュ材料、及び任意選択で接着剤を含む、流体吸収性組成物を指す。流体吸収性コアは、主に、体液の取得、移動、分配及び貯蔵を含む、流体吸収性物品の流体処理を担う。本発明による流体吸収性コアは図2に示される。
【００３０】
本明細書で使用される場合、用語「層」は、その主要寸法がその長さ及び幅に沿ったものである流体吸収性組成物を指す。したがって、層は、通常、吸水性ポリマー粒子及び任意選択で繊維状材料を含み、層は、積層物、複合物、異なる材料のいくつかのシート又はウェブの組み合わせを含むことができる。
【００３１】
本明細書で使用される場合、用語「x寸法」は、流体吸収性組成物、層、コア又は物品の長さを指し、用語「y寸法」は、幅を指す。一般に、用語「x-y寸法」は、流体吸収性組成物、層、コア又は物品の高さ又は厚さに直交する平面を指す。
【００３２】
本明細書で使用される場合、用語「z寸法」は、流体吸収性組成物、層、コア又は物品の長さ及び幅に直交する寸法を指す。一般に、用語「z寸法」は、流体吸収性組成物、層、コア又は物品の高さを指す。
【００３３】
本明細書で使用される場合、用語「坪量」は、1平方メートルあたりの流体吸収性コア又は任意のティッシュの重量を示し、流体吸収性物品のシャーシを含まない。坪量は、それぞれ、流体吸収性コア又は任意のティッシュの少なくとも2つの異なる領域で決定され、少なくとも2つの結果の平均として取得される。
【００３４】
さらに、用語「上部」は、流体吸収性物品の着用者により近い流体吸収性組成物を指すことを理解すべきである。一般に、吸収性物品におけるトップシートは、流体吸収性物品の着用者に最も近い組成物であり、本明細書中で以降、「上部液体透過性層」と記載される。反対に、用語「下部」は、流体吸収性物品の着用者から離れている流体吸収性組成物を指す。一般に、バックシートは、流体吸収性物品の着用者から最も離れた構成要素であり、本明細書中で以降、「下部液体不透過性層」と記載される。
【００３５】
本明細書で使用される場合、用語「液体透過性」は、液体、すなわち、体液、例えば、尿、月経分泌物及び/又は膣液が、その厚みを容易に浸透することを可能にする基体、層又は積層物を指す。
【００３６】
本明細書で使用される場合、用語「液体不透過性」は、通常の使用条件下で液体接触点で、体液が層の平面に概して垂直な方向に通過することを可能にしない基体、層又は積層物を指す。
【００３７】
本明細書で使用される場合、用語「シャーシ」は、上部液体透過性層及び下部液体不透過性層、吸収性物品についての弾性及び閉鎖システムを含む流体吸収性材料を指す。
【００３８】
本明細書で使用される場合、用語「親水性」は、繊維に付着した水によるこれらの繊維の濡れ性を指す。用語「親水性」は、体液の接触角及び表面張力によって定義される。1964年のAmerican Chemical Societyの刊行物「Contact angle, wettability and adhesion」におけるRobert F. Gouldの定義によると、液体と繊維、特に繊維表面との間の接触角が90゜未満の場合、又は液体が同じ表面上に自発的に広がる傾向がある場合、繊維は親水性であると言われる。
【００３９】
反対に、用語「疎水性」は、90゜を超える接触角を示すか、又は繊維の表面全体にわたって液体が自発的に広がらない繊維を指す。
【００４０】
本明細書で使用される場合、用語「体液」は、ヒト又は動物の体によって生成及び排出される任意の流体、例えば、尿、月経液、糞、膣分泌物などを指す。
【００４１】
本明細書で使用される場合、用語「通気性のある」は、流体が漏出するのを防止しながら、蒸気が流体吸収性物品から逃げることを可能にする基体、層、フィルム又は積層物を指す。通気性のある基体、層、フィルム又は積層物は、多孔性ポリマーフィルム、不織布積層物(スパンボンド及びメルトブロー層から)、積層物(多孔性ポリマーフィルム及び不織布から)であってもよい。
【００４２】
本明細書で使用される場合、用語「長手方向」は、流体吸収性物品のウエストエッジから反対側のウエストエッジまで垂直に走る方向を指す。
【００４３】
吸水性ポリマー粒子
本発明による吸水性ポリマー粒子は、
a)酸基を有し、少なくとも部分的に中和されていてもよい少なくとも1つのエチレン性不飽和モノマー、
b)1つ以上の架橋剤、
c)少なくとも1つの開始剤、
d)水
を含むモノマー溶液を、周囲の加熱された気相中で重合することによって吸水性ポリマー粒子を形成するステップ、吸水性ポリマー粒子を少なくとも1つの表面後架橋剤でコーティングするステップ、及びコーティングされた吸水性ポリマー粒子を熱表面後架橋するステップを含む方法によって調製される。
【００４４】
吸水性ポリマー粒子は、典型的には、水に不溶性であるが、膨潤性である。
【００４５】
モノマーa)は好ましくは水溶性であり、すなわち、23℃での水への溶解度は、典型的には少なくとも1g/100gの水、好ましくは少なくとも5g/100gの水、より好ましくは少なくとも25g/100gの水、最も好ましくは少なくとも35g/100gの水である。
【００４６】
適切なモノマーa)は、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、及びイタコン酸である。特に好ましいモノマーは、アクリル酸及びメタクリル酸である。0〜2重量%、より好ましくは0.0001〜1重量%、最も好ましくは0.0002〜0.5重量%のジアクリル酸の濃度を有するアクリル酸が非常に特に好ましい。
【００４７】
モノマーa)の酸基は、典型的には部分的に中和され(好ましくは25〜85mol%の程度まで、優先的には50〜80mol%、より好ましくは60〜75mol%の程度まで)、このために通例の中和剤、好ましくはアルカリ金属水酸化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩又はアルカリ金属炭酸水素塩、及びそれらの混合物を使用することができる。
【００４８】
アクリル酸は、典型的には、貯蔵安定剤として、重合阻害剤、好ましくはヒドロキノンモノエーテルを含む。
【００４９】
適切な架橋剤b)は、架橋に適した少なくとも2つの基を有する化合物である。そのような基は、例えば、フリーラジカル機構によってポリマー鎖に重合することができるエチレン性不飽和基、及びモノマーa)の酸基と共有結合を形成することができる官能基である。さらに、モノマーa)の少なくとも2つの酸基と配位結合を形成することができる多価金属イオンもまた、適切な架橋剤b)である。架橋剤b)は、好ましくは、フリーラジカル機構によってポリマーネットワークに重合することができる少なくとも2つのフリーラジカル重合性基を有する化合物である。適切な架橋剤b)は、例えば、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アクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、アリルメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリアリルアミン、テトラアリルアンモニウムクロリド、テトラアリルオキシエタン(EP 0 530 438 A1に記載)、ジアクリレート及びトリアクリレート(EP 0 547 847 A1、EP 0 559 476 A1、EP 0 632 068 A1、WO 93/21237 A1、WO 2003/104299 A1、WO 2003/104300 A1、WO 2003/104301 A1及びDE 103 31 450 A1に記載)、アクリレート基と同様にさらなるエチレン性不飽和基を含む混合アクリレート(DE 103 314 56 A1及びDE 103 55 401 A1に記載)、又は架橋剤混合物(例えば、DE 195 43 368 A1、DE 196 46 484 A1、WO 90/15830 A1及びWO 2002/32962 A2に記載)である。
【００５０】
架橋剤b)の量は、それぞれの場合にモノマーa)に基づいて、好ましくは0.0001〜0.6重量%、より好ましくは0.0015〜0.2重量%、最も好ましくは0.01〜0.06重量%である。架橋剤b)の量を増やすと、遠心分離機保持能力(CRC)が減少し、21.0g/cm2の圧力下での吸収(AUL)が最大を経験する。
【００５１】
使用される開始剤c)は、重合条件下でフリーラジカルに崩壊する全ての化合物、例えば、過酸化物、ヒドロペルオキシド、過酸化水素、過硫酸塩、アゾ化合物及びレドックス開始剤であってもよい。水溶性開始剤の使用が好ましい。いくつかの場合に、様々な開始剤の混合物、例えば、過酸化水素とペルオキソ二硫酸ナトリウム又はカリウムとの混合物を使用することが有利である。過酸化水素とペルオキソ二硫酸ナトリウムとの混合物は、任意の比で使用することができる。開始剤c)は、水溶性であるべきである。
【００５２】
特に好ましい開始剤c)は、アゾ開始剤、例えば、2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2'-アゾビス[2-(5-メチル-2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2'-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロリド、4,4'-アゾビス(4-シアノペンタン酸)、4,4'-アゾビス(4-シアノペンタン酸)ナトリウム塩、2,2'-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)-プロピオンアミド及び2,2'-アゾビス[2-(5-メチル-2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、及び光開始剤、例えば、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン及び1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、レドックス開始剤、例えば、過硫酸ナトリウム/ヒドロキシメチルスルフィン酸、ペルオキソ二硫酸アンモニウム/ヒドロキシメチルスルフィン酸、過酸化水素/ヒドロキシメチルスルフィン酸、過硫酸ナトリウム/アスコルビン酸、ペルオキソ二硫酸アンモニウム/アスコルビン酸及び過酸化水素/アスコルビン酸、光開始剤、例えば、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、及びそれらの混合物である。しかし、使用される還元成分は、好ましくは、2-ヒドロキシ-2-スルフィナト酢酸のナトリウム塩、2-ヒドロキシ-2-スルホナト酢酸の二ナトリウム塩及び重亜硫酸ナトリウムの混合物である。このような混合物は、Bruggolite(登録商標)FF6及びBruggolite(登録商標)FF7(Bruggemann Chemicals; Heilbronn; Germany)として入手可能である。当然のことながら、本発明の範囲内で、2-ヒドロキシ-2-スルフィナト酢酸及び2-ヒドロキシ-2-スルホナト酢酸(後者は商品名Blancolen(登録商標)HP(Bruggemann Chemicals; Heilbronn; Germany)でナトリウム塩として入手可能である)の精製された塩又は酸を使用することも可能である。
【００５３】
本発明の好ましい実施形態では、少なくとも1つの過硫酸塩c1)と少なくとも1つのアゾ開始剤c2)との組み合わせが、開始剤c)として使用される。
【００５４】
使用されるべき過硫酸塩c1)の量は、それぞれモノマーa)に基づいて、好ましくは0.01〜0.25重量%、より好ましくは0.05〜0.2重量%、最も好ましくは0.1〜0.15重量%である。過硫酸塩の量が少なすぎると、十分な低レベルの残留モノマーを達成することができない。過硫酸塩の量が多すぎると、吸水性ポリマー粒子は、十分な白色度を有さず、加熱すると分解を受ける可能性がある。
【００５５】
使用されるべきアゾ開始剤c2)の量は、それぞれモノマーa)に基づいて、好ましくは0.1〜2重量%、より好ましくは0.15〜1重量%、最も好ましくは0.2〜0.5重量%である。アゾ開始剤の量が少なすぎると、高い遠心分離機保持能力(CRC)を達成することができない。アゾ開始剤の量が多すぎると、プロセスが高額になる。
【００５６】
本発明のより好ましい実施形態では、少なくとも1つの過硫酸塩c1)、還元成分、及び少なくとも1つのアゾ開始剤c2)の組み合わせが、開始剤c)として使用される。
【００５７】
使用されるべき還元成分の量は、それぞれモノマーa)に基づいて、好ましくは0.0002〜1重量%、より好ましくは0.0001〜0.8重量%、より好ましくは0.0005〜0.6重量%、最も好ましくは0.001〜0.4重量%である。
【００５８】
最適な作用のために、好ましい重合阻害剤は、溶存酸素を必要とする。したがって、モノマー溶液は、不活性化によって、すなわち不活性ガス、好ましくは窒素とともに流れることによって、重合前に溶存酸素を除去することができる。還元剤を添加することによって、溶存酸素の濃度を低減することも可能である。モノマー溶液の酸素含有量は、好ましくは、重合前に1重量ppm未満、より好ましくは0.5重量ppm未満に低下される。
【００５９】
モノマー溶液の含水量は、好ましくは65重量%未満、優先的には62重量%未満、より好ましくは60重量%未満、最も好ましくは58重量%未満である。
【００６０】
モノマー溶液は、20℃で、好ましくは0.002〜0.02Pa・s、より好ましくは0.004〜0.015Pa・s、最も好ましくは0.005〜0.01Pa・sの力学的粘度(dynamic viscosity)を有する。液滴生成における平均液滴直径は、力学的粘度の上昇とともに上昇する。
【００６１】
モノマー溶液は、20℃で、好ましくは1〜1.3g/cm3、より好ましくは1.05〜1.25g/cm3、最も好ましくは1.1〜1.2g/cm3の密度を有する。
【００６２】
モノマー溶液は、20℃で、0.02〜0.06N/m、より好ましくは0.03〜0.05N/m、最も好ましくは0.035〜0.045N/mの表面張力を有する。液滴生成における平均液滴直径は、表面張力の上昇とともに上昇する。
【００６３】
色安定性のための添加剤及び残留モノマーを低減するための添加剤もまた、モノマー溶液に添加することができる。モノマー溶液中の色安定性のための添加剤の好ましい量は、それぞれモノマーa)に基づいて、少なくとも0.001%、好ましくは0.005重量%〜5重量%、より好ましくは0.01〜3重量%、最も好ましくは0.02〜2重量%である。
【００６４】
吸水性ポリマー粒子は、例えば、WO 2008/040715 A2、WO 2008/052971 A1、WO 2008/069639 A1及びWO 2008/086976 A1に記載されるシステムを使用して、周囲の加熱された気相中で、又は例えば、WO 2008/068208 A1及びWO 2008/084031 A1に記載されるシステムを使用して、周囲の疎水性溶媒中で、モノマーの液滴を重合することによって生成される。
【００６５】
液滴は、好ましくは、液滴プレートによって生成される。液滴プレートは、多数の穴を有するプレートであり、液体は上部から穴に入る。液滴プレート又は液体は振動させることができ、これにより、液滴プレートの下側の各穴に理想的には単分散の液滴鎖が生成される。好ましい実施形態では、液滴プレートを揺り動かさない。
【００６６】
穴の数及びサイズは、所望の容量及び液滴サイズに従って選択される。液滴の直径は、典型的には、穴の直径の1.9倍である。ここで重要なのは、液滴化されるべき液体が、穴をあまり速く通過せず、穴にわたる圧力降下が大きすぎないことである。そうでなければ、液体は液滴化されず、むしろ、高い運動エネルギーのために、液体ジェットはばらばらになる(噴霧される)。本発明の好ましい実施形態では、圧力降下は、4〜5barである。穴1つあたりの処理量及び穴の直径に基づくレイノルズ数は、好ましくは2000未満、優先的には1600未満、より好ましくは1400未満、最も好ましくは1200未満である。
【００６７】
液滴プレートの下側は、水に関して、少なくとも部分的に、好ましくは少なくとも60゜、より好ましくは少なくとも75゜、最も好ましくは少なくとも90゜の接触角を有する。
【００６８】
接触角は、表面に関する液体、特に水の濡れ挙動の尺度であり、例えば、ASTM D 5725に従って、従来の方法を使用して決定することができる。低い接触角は、良好な濡れ性を示し、高い接触角は、不十分な濡れ性を示す。
【００６９】
液滴プレートは、水に関してより低い接触角を有する材料、例えば、ドイツ建築材料コード番号1.4571を有する鋼からなること、及び水に関してより大きな接触角を有する材料でコーティングされることも可能である。
【００７０】
狭い液滴サイズ分布の単分散液滴の生成をもたらすのは、液滴プレートの不十分な濡れ性である。
【００７１】
液滴プレートは、好ましくは少なくとも5個、より好ましくは少なくとも25個、最も好ましくは少なくとも50個、好ましくは最大2000個、より好ましくは最大1500個の穴、最も好ましくは最大1000個の穴を有する。穴の直径は、所望の液滴サイズに調整される。
【００７２】
穴の間隔は、通常、2〜50mm、好ましくは3〜40mm、より好ましくは4〜30mm、最も好ましくは5〜25mm、優先的には4〜9mmである。穴の間隔がより狭いと、重合する液滴の凝集を引き起こす可能性がある。
【００７３】
穴サイズ領域の直径は、1900〜22300μm2、より好ましくは7800〜20100μm2、最も好ましくは11300〜17700μm2である。50〜170μm、より好ましくは100〜160μm、最も好ましくは120〜150μmの穴サイズを有する円形穴が好ましい。
【００７４】
平均粒子直径を最適化するために、異なる穴直径を有する液滴プレートを使用することができる。1つのプレート上の異なる穴によって、又は各プレートが異なる穴直径を有する異なるプレートを使用することによって、バリエーションを行うことができる。平均粒径分布は、単峰性、二峰性、又は多峰性であり得る。最も好ましくは、それは単峰性又は二峰性である。
【００７５】
穴を通過する際のモノマー溶液の温度は、好ましくは5〜80℃、より好ましくは10〜70℃、最も好ましくは30〜60℃である。
【００７６】
キャリアガスは、反応ゾーンを流れる。モノマー溶液の自由落下する液滴に並流で、すなわち上から下に向かって反応ゾーンを通って、キャリアガスを導いてもよい。1回の通過後、ガスは、好ましくは、少なくとも部分的に、好ましくは少なくとも50%の程度まで、より好ましくは少なくとも75%の程度まで、サイクルガスとして反応ゾーンに再循環される。典型的には、キャリアガスの一部は、各通過の後に、好ましくは最大10%、より好ましくは最大3%、最も好ましくは最大1%排出される。
【００７７】
キャリアガスの酸素含有量は、好ましくは0.1〜25体積%、より好ましくは1〜10体積%、最も好ましくは2〜7重量%である。本発明の範囲において、酸素を含まないキャリアガスを使用することも可能である。
【００７８】
酸素と同様に、キャリアガスは、好ましくは窒素を含む。ガスの窒素含有量は、好ましくは少なくとも80体積%、より好ましくは少なくとも90体積%、最も好ましくは少なくとも95体積%である。他の可能なキャリアガスは、二酸化炭素、アルゴン、キセノン、クリプトン、ネオン、ヘリウム、六フッ化硫黄から選択してもよい。キャリアガスの任意の混合物を使用してもよい。キャリアガスとして空気を使用することも可能である。キャリアガスには、水及び/又はアクリル酸蒸気が負荷されてもよい。
【００７９】
ガス速度は、好ましくは、反応ゾーン(5)における流れが方向付けられるように、例えば、一般的な流れ方向と反対の対流が存在しないように調整され、好ましくは0.1〜2.5m/s、より好ましくは0.3〜1.5m/s、さらにより好ましくは0.5〜1.2m/s、最も好ましくは0.7〜0.9m/sである。
【００８０】
ガス入口温度、すなわち、ガスが反応ゾーンに入る温度は、好ましくは160〜200℃、より好ましくは165〜195℃、さらにより好ましくは170〜190℃、最も好ましくは175〜185℃である。
【００８１】
反応ゾーンに入るガスの蒸気含有量は、好ましくは乾燥ガス1kgあたり0.01〜0.15kg、より好ましくは乾燥ガス1kgあたり0.02〜0.12kg、最も好ましくは乾燥ガス1kgあたり0.03〜0.10kgである。
【００８２】
ガス入口温度は、ガス出口温度、すなわち、ガスが反応ゾーンを出る温度が、150℃未満、好ましくは90〜140℃、より好ましくは100〜130℃、さらにより好ましくは105〜125℃、最も好ましくは110〜120℃であるように制御される。
【００８３】
最も好ましくは、ガス入口温度は、175〜185℃であり、ガスが反応ゾーンを出る温度は、好ましくは110〜120℃である。
【００８４】
吸水性ポリマー粒子は、3つのカテゴリーに分けることができる: タイプ1の吸水性ポリマー粒子は、1つの空洞を有する粒子であり、タイプ2の吸水性ポリマー粒子は、2つ以上の空洞を有する粒子であり、タイプ3の吸水性ポリマー粒子は、目に見える空洞のない固体粒子である。
【００８５】
吸水性ポリマー粒子の形態は、重合中の反応条件によって制御することができる。1つの空洞を有する大量の粒子を有する吸水性ポリマー粒子(タイプ1)は、低いガス速度及び高いガス出口温度を使用することによって調製することができる。2つ以上の空洞を有する大量の粒子を有する吸水性ポリマー粒子(タイプ2)は、高いガス速度及び低いガス出口温度を使用することによって調製することができる。
【００８６】
2つ以上の空洞を有する吸水性ポリマー粒子(タイプ2)は、改善された機械的安定性を示す。
【００８７】
反応は、高圧下又は減圧下、好ましくは周囲圧力より1〜100mbar下、より好ましくは周囲圧力より1.5〜50mbar下、最も好ましくは周囲圧力より2〜10mbar下で実施することができる。
【００８８】
反応オフガス、すなわち、反応ゾーンを出るガスは、熱交換器で冷却してもよい。これにより、水及び未変換モノマーa)が凝縮する。次いで、反応オフガスを少なくとも部分的に再加熱し、サイクルガスとして反応ゾーンに再循環させることができる。反応オフガスの一部を排出して、新鮮なガスによって置き換えることができ、その場合、反応オフガス中に存在する水及び未変換モノマーa)を除去して再循環させることができる。
【００８９】
熱的に統合されたシステムが特に好ましく、すなわち、オフガスの冷却における廃熱の一部は、サイクルガスを加熱するために使用される。
【００９０】
反応器はトレース加熱することができる。この場合、トレース加熱は、壁の温度が内部表面温度より少なくとも5℃高くなり、表面での凝縮が確実に防止されるように調整される。
【００９１】
形成された吸水性ポリマー粒子は、流動床で熱後処理される。本発明の好ましい実施形態では、内部流動床が使用される。内部流動床は、液滴化重合の生成物が、反応ゾーンの下の流動床に蓄積されることを意味する。
【００９２】
残留モノマーは、熱後処理中に除去することができる。ここで重要なのは、吸水性ポリマー粒子が乾燥しすぎないことである。過度に乾燥した粒子の場合、残留モノマーはごくわずかしか減少しない。含水量が高すぎると、吸水性ポリマー粒子の固化傾向が高まる。
【００９３】
流動化状態では、ポリマー粒子の運動エネルギーは、ポリマー粒子間の凝集又は接着ポテンシャルよりも大きい。
【００９４】
流動化状態は、流動床によって達成することができる。この床では、吸水性ポリマー粒子に向かって上向きの流れがあり、そのため、粒子は流動床を形成する。流動床の高さは、ガス比率及びガス速度によって、すなわち、流動床の圧力降下(ガスの運動エネルギー)によって調整される。
【００９５】
流動床におけるガス流の速度は、好ましくは0.3〜2.5m/s、より好ましくは0.4〜2.0m/s、最も好ましくは0.5〜1.5m/sである。
【００９６】
内部流動床の底部にわたる圧力降下は、好ましくは1〜100mbar、より好ましくは3〜50mbar、最も好ましくは5〜25mbarである。
【００９７】
熱後処理の終わりの吸水性ポリマー粒子の含水量は、好ましくは1〜20重量%、より好ましくは2〜15重量%、さらにより好ましくは3〜12重量%、最も好ましくは6〜9重量%である。
【００９８】
熱後処理中の吸水性ポリマー粒子の温度は、20〜140℃、好ましくは40〜110℃、より好ましくは50〜105℃、最も好ましくは60〜100℃である。
【００９９】
内部流動床における平均滞留時間は、10〜300分、好ましくは60〜270分、より好ましくは40〜250分、最も好ましくは120〜240分である。
【０１００】
本発明の一実施形態では、熱後処理は、完全に又は少なくとも部分的に外部流動床で行われる。外部流動床の操作条件は、上記のように内部流動床の範囲内である。
【０１０１】
残留モノマーのレベルは、WO 2011/117215 A1に記載されるように、回転混合ツールを有するミキサーでの追加の熱後処理によってさらに低減することができる。
【０１０２】
吸水性ポリマー粒子の形態は、熱後処理中の反応条件によって制御することもできる。1つの空洞を有する大量の粒子を有する吸水性ポリマー粒子(タイプ1)は、高い生成物温度及び短い滞留時間を使用することによって調製することができる。2つ以上の空洞を有する大量の粒子を有する吸水性ポリマー粒子(タイプ2)は、低い生成物温度及び長い滞留時間を使用することによって調製することができる。
【０１０３】
特性をさらに改善するために、ポリマー粒子は、その後、熱的に表面後架橋してもよい。
【０１０４】
表面後架橋剤は、ポリマー粒子のカルボキシレート基と少なくとも2つの共有結合を形成することができる基を含む化合物である。適切な化合物は、例えば、多官能性アミン、多官能性アミドアミン、多官能性エポキシド(EP 0 083 022 A2、EP 0 543 303 A1及びEP 0 937 736 A2に記載)、二官能性又は多官能性アルコール(DE 33 14 019 A1、DE 35 23 617 A1及びEP 0 450 922 A2に記載)、又はβ-ヒドロキシアルキルアミド(DE 102 04 938 A1及びUS 6,239,230に記載)である。また、エチレンオキシド、アジリジン、グリシドール、オキセタン及びその誘導体を使用してもよい。
【０１０５】
ポリビニルアミン、ポリアミドアミン及びポリビニルアルコールは、多官能性ポリマー表面後架橋剤の例である。
【０１０６】
さらに、適切な表面後架橋剤として、DE 40 20 780 C1は、アルキレンカーボネートを記載し、DE 198 07 502 A1は、1,3-オキサゾリジン-2-オン及びその誘導体、例えば、2-ヒドロキシエチル-1,3-オキサゾリジン-2-オンを記載し、DE 198 07 992 C1は、ビス-及びポリ-1,3-オキサゾリジン-2-オンを記載し、EP 0 999 238 A1は、ビス-及びポリ-1,3-オキサゾリジンを記載し、DE 198 54 573 A1は、2-オキソテトラヒドロ-1,3-オキサジン及びその誘導体を記載し、DE 198 54 574 A1は、N-アシル-1,3-オキサゾリジン-2-オンを記載し、DE 102 04 937 A1は、環状尿素を記載し、DE 103 34 584 A1は、二環式アミドアセタールを記載し、EP 1 199 327 A2は、オキセタン及び環状尿素を記載し、WO 2003/31482 A1は、モルホリン-2,3-ジオン及びその誘導体を記載する。
【０１０７】
さらに、DE 37 13 601 A1に記載されるように、追加の重合可能なエチレン性不飽和基を含む表面後架橋剤を使用することも可能である。
【０１０８】
本発明の好ましい実施形態では、少なくとも1つの表面後架橋剤は、アルキレンカーボネート、1,3-オキサゾリジン-2-オン、ビス-及びポリ-1,3-オキサゾリジン-2-オン、ビス-及びポリ-1,3-オキサゾリジン、2-オキソテトラヒドロ-1,3-オキサジン、N-アシル-1,3-オキサゾリジン-2-オン、N-ヒドロキシエチル-1,3-オキサゾリジン-2-オン、環状尿素、二環式アミドアセタール、オキセタン、及びモルホリン-2,3-ジオンから選択される。
【０１０９】
表面後架橋剤の任意の適切な混合物を使用することも可能である。1,3-ジオキソラン-2-オン(エチレンカーボネート)と1,3-オキサゾリジン-2-オンとの混合物を使用することが特に好ましい。
【０１１０】
本発明のより好ましい実施形態では、少なくとも1つのアルキレンカーボネートが、表面後架橋剤として使用される。適切なアルキレンカーボネートは、1,3-ジオキソラン-2-オン(エチレンカーボネート)、4-メチル-1,3-ジオキソラン-2-オン(プロピレンカーボネート)、4,5-ジメチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、最も好ましくは1,3-ジオキソラン-2-オン(エチレンカーボネート)である。
【０１１１】
本発明の最も好ましい実施形態では、エチレンカーボネートとジグリシジルエーテルとの混合物、例えば、モノ-、ジ-及びポリエチレングリコールジグリシジルエーテルが、表面後架橋剤として使用される。
【０１１２】
表面後架橋剤の量は、それぞれの場合にポリマーに基づいて、好ましくは0.01〜10重量%、より好ましくは0.5〜7.5重量%、最も好ましくは1〜5重量%である。
【０１１３】
表面後架橋剤でコーティングする前の吸水性ポリマー粒子中の残留モノマーの含有量は、0.03〜15重量%、好ましくは0.05〜12重量%、より好ましくは0.1〜10重量%、さらにより好ましくは0.15〜7.5重量%、最も好ましくは0.2〜5重量%、さらに最も好ましくは0.25〜2.5重量%の範囲である。
【０１１４】
熱表面後架橋の前の吸水性ポリマー粒子の含水量は、好ましくは1〜20重量%、より好ましくは2〜15重量%、最も好ましくは3〜10重量%である。
【０１１５】
本発明の好ましい実施形態では、多価カチオンは、熱表面後架橋の前、最中、又は後に、表面後架橋剤に加えて粒子表面に適用される。
【０１１６】
本発明による方法で使用可能な多価カチオンは、例えば、三価カチオン、例えば、アルミニウム、鉄、クロム、希土類及びマンガンのカチオン、四価カチオン、例えば、チタン及びジルコニウムのカチオン、及びそれらの混合物である。可能な対イオンは、塩化物イオン、臭化物イオン、硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、硝酸イオン、水酸化物イオン、リン酸イオン、リン酸水素イオン、リン酸二水素イオン及びカルボン酸イオン、例えば、酢酸イオン、グリコール酸イオン、酒石酸イオン、ギ酸イオン、プロピオン酸イオン、3-ヒドロキシプロピオン酸イオン、ラクトアミド及び乳酸イオン、並びにそれらの混合物である。硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、及び乳酸アルミニウムが好ましい。単一の金属塩、並びに上記の金属塩及び/又はポリアミンの任意の混合物を使用することができる。
【０１１７】
好ましい多価カチオン及び対応するアニオンは、WO 2012/045705 A1に開示されており、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。好ましいポリビニルアミンは、WO 2004/024816 A1に開示されており、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【０１１８】
使用される多価カチオンの量は、それぞれの場合にポリマーに基づいて、例えば0.001〜1.5重量%、好ましくは0.005〜1重量%、より好ましくは0.02〜0.8重量%である。
【０１１９】
多価金属カチオンの添加は、表面後架橋の前、後、又は同時に行うことができる。使用される処方及び操作条件に応じて、多価カチオンの均一な表面コーティング及び分布、又は不均一な典型的にはむらのあるコーティングを得ることが可能である。両方のタイプのコーティング及びそれらの間の任意の混合物は、本発明の範囲内で有用である。
【０１２０】
表面後架橋は、典型的には、表面後架橋剤の溶液が、ヒドロゲル又は乾燥ポリマー粒子上に噴霧されるように実施される。噴霧後、表面後架橋剤でコーティングされたポリマー粒子は熱的に乾燥され、冷却される。
【０１２１】
表面後架橋剤の溶液の噴霧は、好ましくは、スクリューミキサー、ディスクミキサー及びパドルミキサーなどの移動混合ツールを有するミキサーで実施される。適切なミキサーは、例えば、垂直式Schugi Flexomix(登録商標)ミキサー(Hosokawa Micron BV; Doetinchem; the Netherlands)、Turbolizers(登録商標)ミキサー(Hosokawa Micron BV; Doetinchem; the Netherlands)、水平式Pflugschar(登録商標)すき刃ミキサー(Gebr. Lodige Maschinenbau GmbH; Paderborn; Germany)、Vrieco-Nauta連続式ミキサー(Hosokawa Micron BV; Doetinchem; the Netherlands)、Processall Mixmillミキサー(Processall Incorporated; Cincinnati; US)及びRuberg連続流式ミキサー(Gebruder Ruberg GmbH & Co KG, Nieheim, Germany)である。Ruberg連続流式ミキサー及び水平式Pflugschar(登録商標)すき刃ミキサーが好ましい。表面後架橋剤溶液はまた、流動床に噴霧することもできる。
【０１２２】
表面後架橋剤の溶液はまた、熱後処理中に吸水性ポリマー粒子上に噴霧することができる。そのような場合、表面後架橋剤は、熱後処理ミキサーの軸に沿って1回で又は複数回で添加することができる。一実施形態では、熱後処理ステップの終わりに表面後架橋剤を添加することが好ましい。熱後処理ステップ中に表面後架橋剤の溶液を添加することの特定の利点として、別個の表面後架橋剤添加ミキサーについての技術的労力を排除又は低減することが可能であり得る。
【０１２３】
表面後架橋剤は、典型的には、水溶液として使用される。非水性溶媒の添加を使用して、表面後架橋剤のポリマー粒子への浸透深さを調整することができる。
【０１２４】
熱表面後架橋は、好ましくは接触乾燥機、より好ましくはパドル乾燥機、最も好ましくはディスク乾燥機で実施される。適切な乾燥機は、例えば、Hosokawa Bepex(登録商標)水平式パドル乾燥機(Hosokawa Micron GmbH; Leingarten; Germany)、Hosokawa Bepex(登録商標)ディスク乾燥機(Hosokawa Micron GmbH; Leingarten; Germany)、Holo-Flite(登録商標)乾燥機(Metso Minerals Industries Inc.; Danville; U.S.A.)及びNaraパドル乾燥機(NARA Machinery Europe; Frechen; Germany)である。Naraパドル乾燥機、及び低いプロセス温度(＜160℃)の場合、例えば多官能性エポキシドを使用する場合は、Holo-Flite(登録商標)乾燥機が好ましい。さらに、流動床乾燥機を使用することも可能である。後者の場合、反応時間は、他の実施形態と比較して短くてもよい。
【０１２５】
水平式乾燥機が使用される場合、乾燥機を通して適切な生成物の流れを与えるために、地表に対して数度の傾斜角で乾燥機を設置することがしばしば有利である。角度は固定することができ、又は調整可能であってもよく、典型的には0〜10度、好ましくは1〜6度、最も好ましくは2〜4度の間である。
【０１２６】
本発明の一実施形態では、1つの装置において2つの異なる加熱ゾーンを有する接触乾燥機が使用される。例えば、1つのみの加熱ゾーン又は2つの加熱ゾーンを有するNaraパドル乾燥機を利用可能である。2つ以上の加熱ゾーンの乾燥機を使用することの利点は、熱後処理及び/又は後表面架橋の異なる段階を組み合わせることができることである。
【０１２７】
本発明の1つの好ましい実施形態では、熱い第1の加熱ゾーンを有し、その後に同じ乾燥機中の温度保持ゾーンが続く、接触乾燥機が使用される。この設定により、最初の加熱ゾーンにおける生成物温度の急速な上昇及び余剰液体の蒸発が可能になるが、乾燥機の残りは、反応を完了させるために、生成物温度を安定に保持するにすぎない。
【０１２８】
本発明の別の好ましい実施形態では、温かい第1の加熱ゾーンを有し、次いで熱い加熱ゾーンが続く、接触乾燥機が使用される。最初の温かいゾーンでは、熱後処理が影響を受けるか又は完了するが、表面後架橋は、後続の熱いゾーンで行われる。
【０１２９】
典型的な実施形態では、1つの温度ゾーンのみを有するパドル加熱器が使用される。
【０１３０】
当業者は、所望の最終生成物の特性、及び重合ステップから利用可能なベースポリマーの品質に応じて、これらの設定のいずれか1つを選択する。
【０１３１】
熱表面後架橋は、ジャケットを加熱し、温かい空気又は蒸気を吹き込むことによって、ミキサー自体で行うことができる。同様に適切なのは、下流乾燥機、例えば、棚乾燥機、回転管オーブン、又は加熱可能スクリューである。流動床乾燥機で混合及び乾燥させることは特に有利である。
【０１３２】
好ましい熱表面後架橋温度は、100〜180℃、好ましくは120〜170℃、より好ましくは130〜165℃、最も好ましくは140〜160℃の範囲である。反応ミキサー又は乾燥機におけるこの温度での好ましい滞留時間は、好ましくは少なくとも5分、より好ましくは少なくとも20分、最も好ましくは少なくとも40分、典型的には最大120分である。
【０１３３】
熱表面後架橋の後にポリマー粒子を冷却することが好ましい。冷却は、好ましくは接触冷却機、より好ましくはパドル冷却機、最も好ましくはディスク冷却機で実施される。適切な冷却機は、例えば、Hosokawa Bepex(登録商標)水平式パドル冷却機(Hosokawa Micron GmbH; Leingarten; Germany)、Hosokawa Bepex(登録商標)ディスク冷却機(Hosokawa Micron GmbH; Leingarten; Germany)、Holo-Flite(登録商標)冷却機(Metso Minerals Industries Inc.; Danville; U.S.A.)及びNaraパドル冷却機(NARA Machinery Europe; Frechen; Germany)である。さらに、流動床冷却機を使用することも可能である。
【０１３４】
冷却機において、ポリマー粒子は、20〜150℃、好ましくは40〜120℃、より好ましくは60〜100℃、最も好ましくは70〜90℃の範囲の温度まで冷却される。特に接触冷却機が使用される場合、温水を使用した冷却が好ましい。
【０１３５】
特性を改善するために、例えば、WO2016124905に記載されるように、吸水性ポリマー粒子は、コーティングする及び/又は場合により湿らせることができる。熱後処理に使用される内部流動床、外部流動床及び/若しくは外部ミキサー、並びに/又は別個のコーティング機(ミキサー)を、吸水性ポリマー粒子のコーティングに使用することができる。さらに、冷却機及び/又は別個のコーティング機(ミキサー)を、表面後架橋した吸水性ポリマー粒子をコーティングする/湿らせるために使用することができる。吸水性ポリマー粒子は、さらに選択的に凝集させることができる。凝集は、重合後の任意のプロセスステップの後に行うことができる。
【０１３６】
吸水性ポリマー粒子は、水及び/又は蒸気でさらに湿らせて、損傷安定性を改善し、静電荷化するそれらの傾向を改善することができる。含水量は、吸水性ポリマー粒子に基づいて、好ましくは少なくとも1重量%、より好ましくは2〜20重量%、最も好ましくは5〜12重量%である。
【０１３７】
取得挙動を制御し、透過性を改善するのに適したコーティング(SFC又はGBP)は、例えば無機不活性物質、例えば水不溶性金属塩、有機ポリマー、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー及び多価金属カチオンである。色安定性を改善するのに適したコーティングは、例えば、還元剤、キレート剤及び酸化防止剤である。ダスト結合に適したコーティングは、例えば、ポリオールである。ポリマー粒子の望ましくない固化傾向に対抗する適切なコーティングは、例えばヒュームドシリカ、例えばAerosil(登録商標)200、及び界面活性剤、例えばSpan(登録商標)20である。好ましいコーティングは、アルミニウムジヒドロキシモノアセテート、硫酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、3-ヒドロキシプロピオン酸アルミニウム、酢酸ジルコニウム、クエン酸又はその水溶性塩、ジ-及びモノ-リン酸又はそれらの水溶性塩、Blancolen(登録商標)、Bruggolite(登録商標)FF7、Cublen(登録商標)、Plantacare(登録商標)818UP及びSpan(登録商標)20である。
【０１３８】
好ましい実施形態は以下に記載される:
【０１３９】
乾燥ガスは、図6に示されるように、噴霧乾燥機の最上部でガス分配器(3)を介して供給される。乾燥ガスは、部分的にバグハウスフィルター又はサイクロンユニット(9)及び凝縮器カラム(12)を介して再循環される(乾燥ガスループ)。噴霧乾燥機内の圧力は、周囲圧力を下回る。
【０１４０】
噴霧乾燥機の出口温度は、好ましくは、図7に示されるように、円筒形部分の端部の円周の周りの3点で測定される。個々の測定値(43)を使用して、円筒形噴霧乾燥機の平均出口温度を計算する。
【０１４１】
本発明の一実施形態では、乾燥ガスループは加熱され、モノマー溶液の投入が開始される。この時から、熱交換器(20)を介してガス入口温度を調整することによって、噴霧乾燥機の出口温度は、少なくとも115℃、好ましくは少なくとも117℃、より好ましくは118℃に制御される。ガス入口温度は、少なくとも169℃、好ましくは少なくとも173℃、より好ましくは少なくとも176℃、最も好ましくは179℃である。
【０１４２】
1つの好ましい実施形態では、モノマー分離器ユニット(38)は、凝縮器カラム(12)からモノマー供給物(35)へのモノマーの再循環のために使用される。このモノマー分離器ユニットは、例えば、特に、モノマーを水及びポリマー粒子から分離するための、マイクロ-、ウルトラ-、ナノ濾過及び浸透膜ユニットの組み合わせである。適切な膜分離器システムは、例えば、モノグラフ「Membranen: Grundlagen, Verfahren und Industrielle Anwendungen」、K. Ohlrogge and K. Ebert、Wiley-VCH、2012(ISBN: 978-3-527-66033-9)に記載される。
【０１４３】
生成物は、内部流動床(27)に蓄積した。調整された内部流動床ガスは、ライン(25)を介して内部流動床(27)に供給される。本発明の一実施形態では、ガスは、好ましくは105℃、より好ましくは106℃の温度を有する。内部流動床ガスの相対湿度は、好ましくは、凝縮器カラム(12)中の温度及びモリエル線図を使用することによって制御される。
【０１４４】
噴霧乾燥機のオフガスは、ダスト分離ユニット(9)で濾過され、クエンチ/冷却のために凝縮器カラム(12)に送られる。ダスト分離(9)後、凝縮器カラム(12)の後にガスを予熱するための回復熱交換器システムを使用することができる。ダスト分離ユニット(9)は、好ましくは80〜180℃、より好ましくは90〜150℃、最も好ましくは100〜140℃の温度でヒートトレースしてもよい。
【０１４５】
ダスト分離ユニットについての例は、バグハウスフィルター、メンブレン、サイクロン、ダスト圧縮機であり、例えば、モノグラフ「Staubabscheiden」、F. Loffler、Georg Thieme Verlag、Stuttgart、1988年(ISBN 978-3137122012)及び「Staubabscheidung mit Schlauchfiltern und Taschenfiltern」、F. Loffler、H. Dietrich及びW. Flatt、Vieweg、Braunschweig、1991年(ISBN 978-3540670629)に記載される。
【０１４６】
最も好ましいのはサイクロン、例えば、LTG AktiengesellschaftのタイプZSA/ZSB/ZSCのサイクロン/遠心分離器、及びVentilatorenfabrik Oelde GmbH、Camfil Farr International及びMikroPul GmbHのサイクロン分離器である。
【０１４７】
余剰水は、凝縮器カラム(12)において(一定の)充填レベルを制御することによって、凝縮器カラム(12)からポンプで排出される。凝縮器カラム(12)における水は、クエンチノズル(11)を介してガスに向流でポンプ輸送され、熱交換器(13)によって冷却され、そのため、凝縮器カラム(12)における温度は、好ましくは40〜71℃、より好ましくは46〜69℃、最も好ましくは49〜65℃、さらにより好ましくは51〜60℃である。凝縮器カラム(12)における水は、中和剤を投入してモノマーa)の蒸気を洗い流すことによって、アルカリ性pHに設定される。凝縮器カラム(12)からの水溶液は、モノマー溶液の調製のために送り返すことができる。
【０１４８】
凝縮器カラムのオフガスは、ガス乾燥ユニット(37)及び調整された内部流動床ガス(27)に分割してもよい。
【０１４９】
ガス乾燥ユニットの原理は、モノグラフ「Leitfaden fur Luftungs- und Klimaanlagen - Grundlagen der Thermodynamik Komponenten einer Vollklimaanlage Normen und Vorschriften」、L. Keller、Oldenbourg Industrieverlag、2009年(ISBN 978-3835631656)に記載される。
【０１５０】
ガス乾燥ユニットとして、例えば、ガスミスト除去器又は液滴分離器(デミスター)、例えば、水平流用(例えば、Munters AB, SwedenのタイプDH5000)又は垂直流用(例えば、Munters AB, SwedenのタイプDV270)の羽根型液滴分離器と組み合わせた空気ガス冷却システムを使用することができる。羽根型デミスターは、慣性衝突によって連続ガス流から液滴を除去する。同伴された液滴を運ぶガスが、羽根の正弦曲線経路を通って移動する際、より高密度の液滴は追従することができず、結果として、羽根が回転する度に、これらの液滴は羽根表面に衝突する。大部分の液滴は、羽根の壁に付着する。液滴が同じ場所で羽根に衝突すると、合体が生じる。次いで、合体した液滴は、重力によって排出される。
【０１５１】
空気ガス冷却システムとして、任意のガス/ガス又はガス/液体熱交換器を使用することができる。密封プレート熱交換器が好ましい。
【０１５２】
水は、ガス乾燥ユニット(37)で凝縮され、凝縮器カラム(12)のための洗浄水として部分的に使用されるか、又は処分することができる。
【０１５３】
ガス温度は、熱交換器(20)及び(22)を介して制御される。熱い乾燥ガスは、ガス分配器(3)を介して並流噴霧乾燥機に供給される。ガス分配器(3)は、好ましくは、乾燥ガス量に応じて、好ましくは1〜100mbar、より好ましくは2〜30mbar、最も好ましくは4〜20mbarの圧力降下を提供するプレートのセットからなる。所望の場合、ガスノズル又はバッフルプレートを使用することによって、乱流及び/又は遠心分離速度を乾燥ガスに導入することもできる。
【０１５４】
調整された内部流動床ガスは、ライン(25)を介して内部流動床(27)に供給される。流動床ガスの蒸気含有量は、凝縮器カラム(12)における温度によって制御することができる。内部流動床(27)における生成物ホールドアップは、回転バルブ(28)の回転速度によって制御することができる。
【０１５５】
内部流動床(27)におけるガスの量は、粒子が内部流動床(27)において自由に乱流で移動するように選択される。内部流動床(27)における生成物の高さは、ガスがある場合、ガスがない場合よりも好ましくは少なくとも10%、より好ましくは少なくとも20%、より好ましくは少なくとも30%、さらにより好ましくは少なくとも40%高い。
【０１５６】
生成物は、回転バルブ(28)を介して内部流動床(27)から排出される。内部流動床(27)における生成物ホールドアップは、回転バルブ(28)の回転速度によって制御することができる。ふるい(29)は、過大物/塊をふるい分けるために使用される。
【０１５７】
モノマー溶液は、好ましくは、第一にモノマーa)を中和剤と混合し、第二に架橋剤b)と混合することによって調製される。中和の間の温度は、熱交換器を使用し、ループにおいてポンプ輸送することによって、好ましくは5〜60℃、より好ましくは8〜40℃、最も好ましくは10〜30℃に制御される。フィルターユニットは、好ましくは、ポンプの後のループにおいて使用される。開始剤は、図6に示されるように、静的ミキサー(31)及び(32)によってライン(33)及び(34)を介して液滴化機の上流のモノマー溶液に計量導入される。好ましくは5〜60℃、より好ましくは10〜50℃、最も好ましくは15〜40℃の温度を有する過酸化物溶液が、ライン(33)を介して添加されることが好ましく、好ましくは2〜30℃、より好ましくは3〜15℃、最も好ましくは4〜8℃の温度を有するアゾ開始剤溶液が、ライン(34)を介して添加されることが好ましい。それぞれの開始剤は、好ましくは、ループにおいてポンプ輸送され、制御バルブを介して各液滴化機ユニットに投入される。第2フィルターユニットは、好ましくは、静的ミキサー(32)の後に使用される。液滴化の前の配管における全開始剤パッケージと混合されたモノマー溶液の平均滞留時間は、好ましくは60s未満、より好ましくは30s未満、最も好ましくは10s未満である。
【０１５８】
噴霧乾燥機の最上部にモノマー溶液を投入するために、WO 2016/134905 A1の図4に示されるように、好ましくは3つの液滴化機ユニットが使用される。しかし、プロセスの処理量及び生成物の品質を最適化するために必要とされる任意の数の液滴化機を使用することができる。したがって、本発明では、少なくとも1つの液滴化機が使用され、形状的に許容される限り多くの液滴化機を使用してもよい。
【０１５９】
液滴化機ユニットは、WO2016/134905A1の図7に示されるように、液滴化機カセット(49)についての開口部を有する外側パイプ(47)からなる。液滴化機カセット(49)は、内側パイプ(48)と連結している。封止として端部にPTFEブロック(50)を有する内側パイプ(48)を、維持管理の目的でプロセスの操作の際に外側パイプ(51)の中に押し込む及び外に押し出すことができる。
【０１６０】
液滴化機カセット(57)の温度は、WO2016/134905A1の図8に示されるように、流路(55)における水によって、好ましくは5〜80℃、より好ましくは10〜70℃、最も好ましくは30〜60℃に制御される。
【０１６１】
液滴化機カセットは、好ましくは10〜2000個の穴、より好ましくは50〜1500個の穴、最も好ましくは100〜1000個の穴を有する。穴サイズ領域の直径は、1900〜22300μ2、より好ましくは7800〜20100μm2、最も好ましくは11300〜17700μm2である。穴は、円形、長方形、三角形又は任意の他の形状であり得る。50〜170μm、より好ましくは100〜160μm、最も好ましくは120〜150μmの穴サイズを有する円形穴が好ましい。穴の直径に対する穴の長さの比は、好ましくは0.5〜10、より好ましくは0.8〜5、最も好ましくは1〜3である。液滴プレート(53)は、入口穴チャネルを使用する場合、穴の長さよりも大きい厚さを有することができる。液滴プレート(53)は、WO 2008/086976 A1に開示されるように、好ましくは長くて狭い。液滴プレートごとに複数列の穴、好ましくは1〜20列、より好ましくは2〜5列の穴を使用することができる。
【０１６２】
液滴化機カセット(57)は、予め混合されたモノマー及び開始剤溶液の均一な分布のための本質的に停滞した体積のない流路(56)、及び2つの液滴プレート(53)からなる。液滴プレート(53)は、好ましくは1〜90゜、より好ましくは3〜45゜、最も好ましくは5〜20゜の角度で、角度のある構成を有してもよい。各液滴プレート(53)は、好ましくは、耐熱性及び/又は耐薬品性材料、例えば、ステンレス鋼、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリアリールスルホン、例えば、ポリスルホン、又はポリフェニルスルホン、又はフルオラスポリマー、例えば、ペルフルオロアルコキシエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン-クロロトリフルオロエチレンコポリマー、エチレン-テトラフルオロエチレンコポリマー及びフッ素化ポリエチレンでできている。WO 2007/031441 A1に開示されるコーティングされた液滴プレートも使用することができる。液滴形成が機能しなければならないことを除いて、液滴プレートについての材料の選択は制限されず、その表面での重合の開始を触媒しない材料を使用することが好ましい。
【０１６３】
液滴化機カセットの配置は、好ましくは、回転対称であるか、又は噴霧乾燥機中に均一に分布される(例えば、WO 2016/134905 A1の図4〜5を参照のこと)。
【０１６４】
好ましい実施形態では、液滴プレート(53)の角度構成は、中央部でより低く、次いで外側であり、例えば、4a=3°、4b=5°及び4c=8°である(WO 2016/134905 A1の図6)。
【０１６５】
液滴化機ユニット1つあたりの開始剤溶液を含むモノマーの処理量は、好ましくは10〜4000kg/h、より好ましくは100〜1000kg/h、最も好ましくは200〜600kg/hである。穴1つあたりの処理量は、好ましくは0.1〜10kg/h、より好ましくは0.5〜5kg/h、最も好ましくは0.7〜2kg/hである。
【０１６６】
本発明は、吸水性ポリマー粒子Hを提供する。
【０１６７】
一実施形態では、吸水性ポリマー粒子Hは、38g/g〜85g/g、好ましくは40g/g〜80g/g、より好ましくは42g/g〜75g/gのCRCを有する。
【０１６８】
本発明の一実施形態では、吸水性ポリマー粒子Hは、40s以下、好ましくは35s以下、より好ましくは30s以下のボルテックスを有する。
【０１６９】
本発明によれば、吸水性ポリマー粒子Hは、5〜40s、好ましくは8〜35sのボルテックスを有する。
【０１７０】
本発明によれば、吸水性ポリマー粒子Hは、22g/g〜60g/g、好ましくは25g/g〜60g/g、より好ましくは27g/g〜58g/g、最も好ましくは少なくとも28g/g〜55g/gのAUL(21g cm-2)を有する。
【０１７１】
本発明によれば、吸収性コア(80)内の吸水性ポリマー粒子Hは、1000s以下、好ましくは700s以下、より好ましくは500s以下のVAUL(τ=21g cm-2)を有する。
【０１７２】
本発明の一実施形態では、流体吸収性コア(80)は、1000s以下、好ましくは900s以下、より好ましくは800s以下、最も好ましくは700s以下のT20を有する吸水性ポリマー粒子Hを含む。
【０１７３】
本発明の流体吸収性コア(80)は、少なくとも25g/g/s、好ましくは少なくとも27g/g/s、より好ましくは少なくとも28g/g/s、最も好ましくは少なくとも30g/g/sのFSC(1分)を有する吸水性ポリマー粒子Hを含む。
【０１７４】
本発明の流体吸収性コア(80)内の吸水性ポリマー粒子Hは、1.5g以下、好ましくは1.3g以下、より好ましくは1.1g以下、最も好ましくは1.0g以下のSAP-リウェット(3分)を有する。
【０１７５】
吸水性ポリマー粒子Hは、0.79〜0.85、好ましくは0.80〜0.85、より好ましくは0.80〜0.84、最も好ましくは0.80〜0.83の真円度を有する。真円度は、体積平均の真円度である。
【０１７６】
本発明の流体吸収性コア(80)内の吸水性ポリマー粒子Hは、10wt%以下、好ましくは8.5wt%以下、より好ましくは7wt%以下、最も好ましくは6wt%以下の抽出可能物含有量(16h)を有する。
【０１７７】
本発明によれば、吸水性ポリマー粒子Hは、表面架橋されている。
【０１７８】
請求項1〜12のいずれか一項に記載の流体吸収性コア(80)に特に適した吸水性ポリマー粒子H。
【０１７９】
流体吸収性コア(80)-吸収紙
本発明による吸収性コア(80)は、吸水性ポリマー粒子の少なくとも1つの層、好ましくは少なくとも2つの層を含む。吸水性ポリマー粒子の少なくとも2つの層の一方は、最上面に配置され(91)、もう一方は底面に配置される(92)。
【０１８０】
第1の吸水性ポリマー又は吸水性ポリマーの混合物(91)は、不織布材料(94)の片面に滴下される。接着剤(93)は、上層(最上部ティッシュ層)(95)に塗布される。ティッシュ層(95)は、吸水性ポリマー(91)を有する不織布(94)の側面と積層される。第2の吸水性ポリマー(92)は、不織布(94)のもう一方の側面に滴下される。接着剤(93)は、底層(下部ティッシュ層)(96)に塗布される。ティッシュ層(96)は、吸水性ポリマー(92)を有する不織布(94)の側面と積層される。
【０１８１】
図4は、本発明による吸収性コアを示す。
【０１８２】
流体吸収性コア(80)の完全性を高めるために、コアは、場合によりカバー(86)(例えば、ティッシュラップ)を備えていてもよい。このカバー(86)は、ホットメルト、超音波接着、熱接着又は当業者に公知の接着技術の組み合わせによって側面接合部で接着及び/又は遠位接合部で接着して、流体吸収性コア(80)の最上部及び/又は底部にあってもよい。さらに、このカバー(86)は、単一の材料シートで流体吸収性コア全体を含んでもよく、したがって、ラップとして機能してもよい。ラッピングは、全体的ラップ、部分的ラップ又はC-ラップとして可能である。
【０１８３】
本発明の吸収性コア(80)の一実施形態の概略図は図4に示される。
【０１８４】
コアカバー(86)の材料は、不織布、ウェブ、衣服、テキスタイル、フィルム、ティッシュ、及び2つ以上の基体若しくはウェブの積層物を含む、任意の公知のタイプの基体を含んでもよい。コアカバー材料は、天然繊維、例えば、セルロース、綿、亜麻、リネン、麻、羊毛、絹、毛皮、毛髪及び天然に存在する鉱物繊維を含んでもよい。コアカバー材料はまた、合成繊維、例えば、レーヨン及びリヨセル(セルロースから得られる)、多糖類(デンプン)、ポリオレフィン繊維(ポリプロピレン、ポリエチレン)、ポリアミド、ポリエステル、ブタジエン-スチレンブロックコポリマー、ポリウレタン及びそれらの組み合わせを含んでもよい。好ましくは、コアカバー(86)は、合成繊維又はティッシュを含む。
【０１８５】
繊維は、単成分又は多成分であってもよい。多成分繊維は、ホモポリマー、コポリマー又はそれらの混合物を含んでもよい。
【０１８６】
本発明によれば、吸収性コア(80)は、適切な吸収性材料の少なくとも2つの薄く柔軟な単層(91、92)を含む。これらの層のそれぞれは、巨視的には二次元で、平面であり、他の次元と比較して非常に薄い厚さである。前記層は、層全体に超吸収性材料を組み込んでもよい。
【０１８７】
層は、約90〜100重量%、好ましくは95〜100重量%、より好ましくは98〜100重量%の範囲の濃度を示す、異なる濃度及び異なる吸水性ポリマー材料を有してもよい。
【０１８８】
層(91、92)は、好ましくは、例えば接着剤(93)の添加によって、又は機械的、熱的若しくは超音波接着又はそれらの組み合わせによって、それぞれ上層及び/又は底層(95、96)に接合されるが、接着剤が好ましい。
【０１８９】
本発明の別の実施形態によれば、層(91)及び/又は(92)の少なくとも1つは、少なくとも2種類の吸水性ポリマー粒子の混合物を含有する。
【０１９０】
さらに、吸水性ポリマー粒子は、例えば少なくとも接着剤によって支持された、別個の領域、チャンバー又はポケットにおいて、コア(80)内、特に、各層(91、92)内に配置されることが好ましい。特にそれぞれの層(91、92)における吸収性コアへの吸水性ポリマー材料の適用の技術は、当業者に公知であり、体積測定、重量減少、又は重量測定であってもよい。公知の技術としては、振動システム、単一及び複数のオーガー(auger)システム、投入ロール、計量ベルト、流動床体積測定システム並びに重力スプリンクル及び/若しくは噴霧システムによる適用が挙げられる。挿入のさらなる技術は、落下投入システムコンセンサス、及び対向する空気アプリケーション、又は流体吸収性ポリマー材料を適用する真空印刷方法である。
【０１９１】
流体吸収性コア(80)内の吸水性ポリマー粒子の量は、特大おむつ(サイズL)の場合は100〜500gsm、好ましくは200〜400gsm、より好ましくは250〜300gsmであり、各層は、少なくとも50gsmの吸水性ポリマー粒子、好ましくは少なくとも100gsmの吸水性ポリマー粒子を含有する。
【０１９２】
吸収性コア(80)はまた、短繊維エアレイド(air-laid)不織布材料(94); 不織布材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステルなど; セルロース繊維状材料、例えば、当技術分野で公知の紙ティッシュ又はタオル、ワックスコート紙、段ボール紙材料など; 又はフラッフパルプなどの他の材料の少なくとも1つの層を含んでもよい。前記層は、二成分結合繊維をさらに組み込んでもよい。
【０１９３】
吸収性コア(80)内の不織布(94)は、典型的には、例えばエアスルー接着プロセスによって製造された、単層である。その総坪量は、約10〜100gsm、好ましくは40〜60である。
【０１９４】
吸収性コア(80)は、さらに、少なくとも2つのティッシュ層(95、96)を含んでもよい。ティッシュ層は、紙などのティッシュ材料に制限されず、不織布も指す。
【０１９５】
層(95、96)の材料は、ウェブ、衣服、テキスタイル及びフィルムを含む、任意の公知のタイプの基体を含んでもよい。ティッシュ層(95、96)は、天然繊維、例えば、セルロース、綿、亜麻、リネン、麻、羊毛、絹、毛皮、毛髪及び天然に存在する鉱物繊維を含んでもよい。ティッシュ層(95、96)はまた、合成繊維、例えば、レーヨン及びリヨセル(セルロースから得られる)、多糖類(デンプン)、ポリオレフィン繊維(ポリプロピレン、ポリエチレン)、ポリアミド、ポリエステル、ブタジエン-スチレンブロックコポリマー、ポリウレタン及びそれらの組み合わせを含んでもよい。好ましくは、ティッシュ層は、セルロース繊維を含む。ティッシュ層は、引張強度及び完全性を提供するために、＞45gsmで、約50%木材パルプ及び50%化学ビスコース繊維から製造されることが好ましい。
【０１９６】
本発明によれば、上部及び下部ティッシュ層(95、96)のそれぞれの総坪量は、10〜100gsm、好ましくは30〜80gsmである。
【０１９７】
本発明によれば、流体吸収性コア(80)は、20重量%以下の接着剤、好ましくは10重量%以下の接着剤、より好ましくは5重量%以下の接着剤を含むことが好ましい。好ましくは、接着剤は、ホットメルト接着剤である。
【０１９８】
吸収性コア(80)は、それぞれ、約150gsm〜約2000gsm、好ましくは約300gsm〜約750gsm、より好ましくは約500gsm〜約650gsmの範囲の総坪量を有する。
【０１９９】
本発明によれば、流体吸収性コア(80)は、少なくとも1つの吸収層を含み、該層は、少なくとも80重量%の吸水性ポリマー粒子、好ましくは少なくとも90重量%、より好ましくは少なくとも95重量%、最も好ましくは少なくとも98重量%の吸水性ポリマー粒子; 0〜10重量%の接着剤、好ましくは0〜5重量%の接着剤、及び0〜10重量%、好ましくは0〜5重量%、より好ましくは0〜2重量%の繊維状材料を含み、吸収層内の吸水性ポリマー粒子は、40s以下のボルテックスを有し、かつ0.79〜0.85の真円度及び/又は38g/g〜85g/gのCRCを有する吸水性ポリマー粒子Hである。
【０２００】
本発明によれば、流体吸収性コア(80)は、少なくとも2つの吸収層、上層(91)及び底層(92)を含み、少なくとも底層(92)は、40s以下のボルテックスを有し、かつ0.79〜0.85の真円度及び/又は38g/g〜85g/gのCRCを有する吸水性ポリマー粒子Hを含むことが好ましい。上層(91)及び底(下)層(92)の層のそれぞれは、少なくとも80重量%の吸水性ポリマー粒子、好ましくは少なくとも90重量%、より好ましくは少なくとも95重量%、最も好ましくは少なくとも98重量%の吸水性ポリマー粒子; 0〜10重量%の接着剤、好ましくは0〜5重量%の接着剤、及び0〜10重量%、好ましくは0〜5重量%、より好ましくは0〜2重量%の繊維状材料を含む。
【０２０１】
本発明の1つの好ましい実施形態では、吸水性ポリマー粒子Hは、38g/g〜85g/g、好ましくは40g/g〜80g/g、より好ましくは42g/g〜75g/gのCRCを有する。
【０２０２】
本発明の一実施形態では、吸水性ポリマー粒子Hは、40s以下、好ましくは35s以下、より好ましくは30s以下のボルテックスを有する。
【０２０３】
本発明の別の好ましい実施形態では、吸水性ポリマー粒子Hは、5〜40s、好ましくは8〜35sのボルテックスを有する。
【０２０４】
本発明によれば、吸水性ポリマー粒子Hは、22g/g〜60g/g、好ましくは少なくとも25g/g〜60g/g、より好ましくは27g/g〜58g/g、最も好ましくは少なくとも28g/g〜55g/gのAUL(21g cm-2)を有する。
【０２０５】
本発明によれば、吸収性コア(80)内の吸水性ポリマー粒子Hは、1000s以下、好ましくは700s以下、より好ましくは500s以下のVAUL(τ=21g cm-2)を有する。
【０２０６】
本発明の一実施形態では、流体吸収性コア(80)は、1000s以下、好ましくは900s以下、より好ましくは800s以下、最も好ましくは700s以下のT20を有する吸水性ポリマー粒子Hを含む。
【０２０７】
本発明の流体吸収性コア(80)は、少なくとも25g/g/s、好ましくは少なくとも27g/g/s、より好ましくは少なくとも28g/g/s、最も好ましくは少なくとも30g/g/sのFSC(1分)を有する吸水性ポリマー粒子Hを含む。
【０２０８】
本発明の流体吸収性コア(80)内の吸水性ポリマー粒子Hは、1.5g以下、好ましくは1.3g以下、より好ましくは1.1g以下、最も好ましくは1.0g以下のSAP-リウェット(3分)を有する。
【０２０９】
本発明の流体吸収性コア(80)は、0.79〜0.85、好ましくは0.80〜0.85、より好ましくは0.80〜0.84、最も好ましくは0.80〜0.83の真円度を有する吸水性ポリマー粒子Hを含む。真円度は、体積平均の真円度である。
【０２１０】
本発明の流体吸収性コア(80)内の吸水性ポリマー粒子Hは、10wt%以下、好ましくは8.5wt%以下、より好ましくは7wt%以下、最も好ましくは6wt%以下の抽出可能物含有量(16h)を有する。
【０２１１】
本発明によれば、吸水性ポリマー粒子Hは、表面架橋されている。
【０２１２】
本発明による1つの好ましい流体吸収性コア(80)は、下層(92)内に、38g/g〜85g/gのCRC及び40s以下のボルテックスを有し、好ましくは40g/g〜80g/gのCRC及び35s以下のボルテックスを有し、より好ましくは42g/g〜75g/gのCRC及び35s以下のボルテックスを有する吸水性ポリマー粒子Hを含む。
【０２１３】
下層(92)内に、40s以下のボルテックス及び0.79〜0.85の真円度を有し、好ましくは35s以下のボルテックス及び0.80〜0.85の真円度を有し、より好ましくは35s以下のボルテックス及び0.80〜0.84の真円度を有する吸水性ポリマー粒子Hを含む本発明による流体吸収性コア(80)も好ましい。
【０２１４】
本発明による別の好ましい流体吸収性コア(80)は、下層(92)内に、38g/g〜85g/gのCRC及び40s以下のボルテックス及び0.79〜0.85の真円度を有し、好ましくは40g/g〜80g/gのCRC及び35s以下のボルテックス及び0.80〜0.85の真円度を有し、より好ましくは42g/g〜75g/gのCRC及び35s以下のボルテックス及び0.80〜0.84の真円度を有する吸水性ポリマー粒子Hを含む。
【０２１５】
ボルテックス及びCRCは、例えば、吸水性ポリマー粒子の架橋密度又は粒径分布を変更することによって適合させることができる。
【０２１６】
本発明の一実施形態によれば、本明細書に開示される方法「注水試験」に従って測定して、本発明の流体吸収性コア(80)の注水時間は、28s以下、好ましくは26s、より好ましくは25s以下であり、流体吸収性コア(80)の注水リウェットは、3.5g以下、好ましくは3.3以下である。
【０２１７】
本発明の吸収性コアは、低いリウェットと相まって、流体を非常に速く吸収する(注水時間)。これは、吸収された流体が、すばやく吸収され、圧力下でもコア内に保持されることを意味する。
【０２１８】
本発明によれば、本記載に開示される方法「ストライクスルー/リウェット」に従って測定して、流体吸収性コア(80)は、少なくとも245mm、好ましくは少なくとも250mm、より好ましくは260mmを超え、最も好ましくは270mmを超える液体拡散長、50s以下、好ましくは48s以下、より好ましくは45s以下の総ストライクスルー時間、及び40g以下、好ましくは35g以下、より好ましくは30g以下の総リウェットを有する。
【０２１９】
特に、少なくとも245mmの液体拡散長は、本発明の吸収性コア内の流体が、コア全体に分布していることを示す。流体はコアのわずかな部分のみに固定されるわけではない。そのため、コア領域全体が使用され、ゲルブロッキングが防止される。
【０２２０】
流体吸収性コア(80)は、典型的には、均一なサイズ又はプロファイルを有する。適切な流体吸収性コアはまた、コアの形状及び/又は吸水性ポリマー粒子の含有量及び/又は吸水性ポリマー粒子の分布及び/又は異なる層の寸法(層状の流体吸収性コアが存在する場合)に関して、プロファイル化構造を有することができる。
【０２２１】
上から見たコアの形状(x-y寸法)は、長方形、解剖学的形状(より狭い股領域を有する)、又は任意の他の形状であってよい。
【０２２２】
流体吸収性コア(80)の上面面積は、好ましくは少なくとも200cm2、より好ましくは少なくとも250cm2、最も好ましくは少なくとも300cm2である。上面面積は、上部液体透過性層と向かい合っているコアの部分である。
【０２２３】
流体吸収性コアは、当技術分野で公知の流体吸収性物品に典型的に存在する追加の添加剤を含んでもよい。例示的な添加剤は、流体吸収性コアを補強及び安定化するための繊維である。好ましくは、ポリエチレンは、流体吸収性コアを補強するために使用される。
【０２２４】
流体吸収性コアを補強するためのさらに適切な安定剤は、結合剤として作用する材料である。
【０２２５】
流体吸収性コアの異なる領域に使用される結合剤材料の種類又は結合剤の量を変更する際に、プロファイル化された安定化を得ることが可能である。例えば、異なる溶融温度を示す異なる結合剤材料が、流体吸収性コアの領域に使用されてもよい(例えば、コアの中央領域におけるより低い溶融温度、及び遠位領域におけるより高い溶融)。
【０２２６】
適切な結合剤材料は、接着性又は非接着性繊維、連続的又は不連続的に押し出された繊維、二成分ステープル繊維、非エラストマー繊維及び噴霧液体結合剤、又はこれらの結合剤材料の任意の組み合わせであってもよい。
【０２２７】
さらに、熱可塑性組成物は、通常、コア層の完全性を高めるために添加される。熱可塑性組成物は、単一のタイプの熱可塑性ポリマー、又は熱可塑性ポリマーの混合物を含んでもよい。あるいは、熱可塑性組成物は、粘着付与剤、可塑剤又は他の添加剤、例えば酸化防止剤などの、熱可塑性希釈剤とともに少なくとも1つの熱可塑性ポリマーを含むホットメルト接着剤を含んでもよい。熱可塑性組成物は、例えば、結晶性ポリプロピレン及び非晶質ポリアルファオレフィン又はスチレンブロックコポリマー、及びワックスの混合物を含む感圧性ホットメルト接着剤をさらに含んでもよい。
【０２２８】
臭気制御に関しては、香料及び/又は臭気制御添加剤が場合により添加される。適切な臭気制御添加剤は、当技術分野で公知の、時間とともに保有している流体吸収性物品中で発生される臭気を低減する全ての物質である。したがって、適切な臭気制御添加剤は、無機材料、例えば、ゼオライト、活性炭、ベントナイト、シリカ、アエロジル(aerosile)、珪藻土、粘土; キレート剤、例えば、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、シクロデキストリン、アミノポリカルボン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、アミノホスフェート、多官能性アロメート(polyfunctional aromate)、N,N-ジコハク酸である。適切な臭気制御添加剤は、さらなる抗微生物剤である。
【０２２９】
適切な臭気制御添加剤は、無水物基を有するさらなる化合物、例えば、マレイン酸、イタコン酸、ポリマレイン酸又はポリイタコン酸無水物、マレイン酸とC2〜C8オレフィン又はスチレンとのコポリマー、ポリマレイン酸無水物、又はマレイン酸無水物とイソブテン、ジ-イソブテン又はスチレンとのコポリマー、酸基を有する化合物、例えば、アスコルビン酸、安息香酸、クエン酸、サリチル酸又はソルビン酸、並びにモノマーと酸基との流体溶解性ポリマー、C3〜C5モノ不飽和カルボン酸のホモポリマー若しくはコポリマーである。
【０２３０】
最新の開発は、濡れ表示添加剤の添加を提案する。
【０２３１】
適切な濡れ表示添加剤は、ソルビタンモノオレエートとポリエトキシル化水素化ヒマシ油との混合物を含む。好ましくは、濡れ表示添加剤の量は、流体吸収性コアの重量に関して約0.0001〜2重量%の範囲である。
【０２３２】
本発明によれば、吸収性コア(80)は、1平方メートルあたりそれぞれ100〜200(g/m2又はgsm)、好ましくは120〜160gsm、最も好ましくは130〜150gsmを含有する吸水性ポリマー粒子の最上層(91)及び底層(92)を含む。両方の層は、1〜0.2gsm、好ましくは0.7〜0.3gsm、より好ましくは0.6〜0.4gsmのホットメルト接着剤で、100〜30gsm、好ましくは80〜40gsm、より好ましくは45〜60gsmのエアスルー接着不織布材料(94)上に接着され(93)、次いで、2.4〜1.0gsm、好ましくは2.3〜1.5gsm、より好ましくは2.2〜1.8gsmで表面に塗布されたホットメルト接着剤を使用して、最上部(95)及び底部(96)における70〜20gsm、好ましくは60〜30gsm、より好ましくは40〜50gsmの凝縮ティッシュ層の2つの層で挟まれる。使用されるホットメルト接着剤の合計は、最上層と底層の両方についてそれぞれ2.5g/m2である。番号は図4を参照する。
【０２３３】
吸収紙積層物コアを製造するための標準的なプロセスは以下に記載される:
【０２３４】
接着剤(2)(好ましくはホットメルト接着剤)は、ティッシュ(1)(例えば、凝縮したティッシュ)上に噴霧される。超吸収性SAP(3)若しくは(4)、又は両方は、ローラーフィーダー(市販のSAPフィーダーローラータイプ)を使用して、ハイロフト不織布材料ATB(7)(例えば、ポリエステルのエアスルー接着不織布)上に適用される。次いで、SAPを含有する不織布は、位置(10)で、接着剤が塗布されたティッシュ層(1)と積層される。
【０２３５】
接着剤(8)(好ましくはホットメルト接着剤)は、ティッシュ(9)上に噴霧される。超吸収性SAP(5)若しくは(6)、又は両方は、ハイロフト不織布材料ATB(7)のもう一方の側面上に適用される。次いで、SAPを含有する不織布は、位置(15)で、接着剤が塗布されたティッシュ層(9)と積層される。
【０２３６】
これにより、5層の吸収紙構造が得られ; 最後に、積層物はスリッター(11)によって所望の幅に切断される。番号は図2を参照する:
【０２３７】
本発明によれば、好ましい吸収性コア(80)は、1平方メートルあたりそれぞれ130グラム(g/m2又はgsm)を含有する吸水性ポリマー粒子の最上層(91)及び底層(92)を含み、2つの層(91)と(92)との間に50g/m2のエアスルー接着不織布材料(94)がある。次いで、両方の層は、2.5g/m2で表面に塗布されたホットメルト接着剤(93)を使用して、最上部(95)及び底部(96)における45g/m2の凝縮ティッシュ層の2つの層で挟まれる。使用されるホットメルト接着剤の合計は、最上層と底層の両方についてそれぞれ2.5g/m2である。番号は図4を参照する。
【０２３８】
流体吸収性コアの密度は、0.1〜0.25g/cm3、好ましくは0.1〜0.28g/cm3の範囲である。流体吸収性コアの厚さは、おむつの場合は、1〜8mm、好ましくは1〜5mm、より好ましくは1.5〜3mmの範囲であり、成人用失禁製品の場合は、3〜15mmの範囲である。
【０２３９】
流体吸収性物品
本発明によれば、本発明の流体吸収性コアは、流体吸収性物品の一部である。
【０２４０】
本発明によれば、流体吸収性物品は、
(A)上部液体透過性層(89)
(B)下部液体不透過性層(83)
(C)少なくとも1つの層を含む、(89)と(83)との間の本発明による流体吸収性コア(80)であって、該層は、吸水性ポリマー材料及び繊維状材料の合計に基づいて、0〜10重量%の繊維状材料及び90〜100重量%の吸水性ポリマー粒子;
好ましくは0〜5重量%の繊維状材料及び95〜100重量%の吸水性ポリマー粒子;
より好ましくは0〜5重量%の繊維状材料及び95〜100重量%の吸水性ポリマー粒子; 最も好ましくは0重量%の繊維状材料及び100重量%の吸水性ポリマー粒子を含む、流体吸収性コア(80);
(D)(A)と(C)との間の任意選択の取得-分配層(70)及び
(F)他の任意選択の構成要素
を含む。
【０２４１】
本発明の別の実施形態によれば、流体吸収性物品は、
(A)上部液体透過性層(89)
(B)下部液体不透過性層(83)
(C)少なくとも2つの層を含む、(89)と(83)との間の本発明による流体吸収性コア(80)であって、各層は、吸水性ポリマー材料及び繊維状材料の合計に基づいて、0〜10重量%の繊維状材料及び90〜100重量%の吸水性ポリマー粒子;
好ましくは0〜5重量%の繊維状材料及び95〜100重量%の吸水性ポリマー粒子;
より好ましくは0〜5重量%の繊維状材料及び95〜100重量%の吸水性ポリマー粒子; 最も好ましくは0重量%の繊維状材料及び100重量%の吸水性ポリマー粒子を含む、流体吸収性コア(80);
(D)(A)と(C)との間の任意選択の取得-分配層(70)及び
(F)他の任意選択の構成要素
を含む。
【０２４２】
流体吸収性コア(80)は、上部液体透過性シート(89)と下部液体不透過性シート(83)との間に配置される。
【０２４３】
流体吸収性物品は、例えば、成人用の失禁パッド及び失禁ブリーフ、又は乳児用のおむつ及びトレーニングパンツを意味すると理解される。適切な流体吸収性物品は、基体、層、シート及び/又は流体吸収性コアのための繊維状ウェブ又はマトリックスを形成するための、繊維状材料及び任意選択で吸水性ポリマー粒子を含む流体吸収性組成物を含む。
【０２４４】
適切な流体吸収性物品は、個々の要素が、好ましくは、上部液体透過性層(89)についての乾燥性、下部液体不透過性層(83)についてのウェットスルーのない蒸気透過性などの明確な機能的パラメーターを示さなければならないいくつかの層、速い吸収速度を示し、かつ大量の体液を保持することができる柔軟で蒸気透過性の薄い流体吸収性コア(80)、及び排出された体液の移動及び分配層として作用する、上層(89)とコア(80)との間の任意選択の取得-分配層(70)で構成される。これらの個々の要素は、得られる流体吸収性物品が、柔軟性、水蒸気通気性、乾燥性、使用者に向いた面の着用の快適さ及び保護、並びに液体の保持、リウェット、及び衣服側のウェットスルーの防止に関する全体的な基準を満たすように組み合わされる。これらの層の具体的な組み合わせは、消費者に高い保護レベル及び高い快適さの両方をもたらす流体吸収性物品を提供する。
【０２４５】
流体吸収性物品を製造する方法は、例えば、以下の刊行物及びそこに引用される文献に記載され、本発明に明示的に組み込まれる: EP 2 301 499 A1、EP 2 314 264 A1、EP 2 387 981 A1、EP 2 486 901 A1、EP 2 524 679 A1、EP 2 524 679 A1、EP 2 524 680 A1、EP 2 565 031 A1、US 6,972,011、US 2011/0162989、US2011/0270204、WO 2010/004894 A1、WO 2010/004895 A1、WO 2010/076857 A1、WO2010/082373 A1、WO 2010/118409 A1、WO 2010/133529 A2、WO 2010/143635 A1、WO2011/084981 A1、WO 2011/086841 A1、WO 2011/086842 A1、WO 2011/086843 A1、WO2011/086844 A1、WO 2011/117997 A1、WO 2011/136087 A1、WO 2012/048879 A1、WO2012/052173 A1及びWO 2012/052172 A1。
【０２４６】
図5は、本発明による流体吸収性物品の概略図である:
【０２４７】
流体吸収性物品は、吸水性ポリマー粒子の少なくとも2つの層、最上層(91)、底層(92)(場合により少なくとも2つのティッシュ層、最上層(95)及び底層(96)によって挟まれている)及び少なくとも1つの不織布(94)(例えば、ハイロフトエアスルー接着不織布)(吸水性ポリマー粒子の少なくとも2つの層(91、92)によって挟まれている)を含む、吸収性コア(80)を含む。層は、例えば、接着剤、超音波接着、又は任意の他の適切な方法によって、場合により互いに連結されている(93)。全コア構造(80)は、場合により、さらなる不織布シート又はティッシュ層(86)、いわゆるコアラップ(これはまた、場合により、接着剤によってサンドイッチ構造の吸収性コア(80)に連結されている)によって囲まれ/包まれる。
【０２４８】
さらに、吸収性物品は、それぞれ、上部液体透過性シート(89)(例えば、エンボス加工されたスパンボンド不織布)の下のコア(80)又はコアラップ(86)の上部にある取得分配層(70)、及び下部液体不透過性シート(83)を含む。脚部カフス(81)及び何らかの弾性体(88)も存在してよい。
【０２４９】
液体透過性シート又は液体透過性層(89)
液体透過性シート(89)は、皮膚と直接接触する層である。したがって、液体透過性シート(89)は、好ましくは、しなやかで、柔らかな感触であり、消費者の皮膚を刺激しない。一般に、用語「液体透過性」は、液体、すなわち体液、例えば尿、月経分泌物及び/又は膣液が、その厚みを容易に浸透することを可能にすることと理解される。液体透過性シート(89)の重要な機能は、着用者からの流体吸収性コアへの体液の取得及び移動である。典型的には、液体透過性層(89)は、不織布材料、フィルム又はそれらの組み合わせなどの当技術分野で公知の任意の材料から形成される。適切な液体透過性シート(89)は、ポリエステル、ポリオレフィン、レーヨンの通例の合成若しくは半合成繊維又は二成分繊維若しくはフィルム、又は天然繊維又はそれらの任意の組み合わせからなる。不織布材料の場合、繊維は、一般に、ポリアクリレートなどの結合剤によって結合されるべきである。さらに、液体透過性シートは、弾性組成物を含有してもよく、したがって、一方向又は二方向に伸ばすことを可能にする弾性特性を示してもよい。
【０２５０】
適切な合成繊維は、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチルビニルアセテート、不溶性又は可溶性ポリビニルアルコール、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリスチレンなどから製造される。
【０２５１】
フィルムについての例は、開口形成熱可塑性フィルム(apertured formed thermoplastic film)、開口プラスチックフィルム(apertured plastic film)、ハイドロフォームド熱可塑性フィルム(hydroformed thermoplastic film)、網状熱可塑性フィルム、多孔性フォーム、網状フォーム、及び熱可塑性スクリムである。
【０２５２】
適切な変性又は非変性天然繊維の例としては、綿、バガス、ケンプ、亜麻、絹、羊毛、木材パルプ、化学変性木材パルプ、ジュート、レーヨン、エチルセルロース、及び酢酸セルロースが挙げられる。
【０２５３】
繊維状材料は、天然繊維若しくは合成繊維のみ、又はそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。好ましい材料は、ポリエステル、レーヨン及びそれらの混合物、ポリエチレン、及びポリプロピレンである。流体吸収性組成物の成分としての繊維状材料は、親水性、疎水性であってもよく、又は親水性繊維と疎水性繊維の両方の組み合わせであってもよい。親水性/疎水性の比率の選択、及びしたがって流体吸収性組成物内の親水性繊維及び疎水性繊維の量は、得られる流体吸収性組成物の流体処理特性及び吸水性ポリマー粒子の量に依存する。
【０２５４】
親水性繊維の例は、セルロース繊維、変性セルロース繊維、レーヨン、ポリエステル繊維、例えば、ポリエチレンテレフタレート、親水性ナイロンなどである。親水性繊維はまた、例えば界面活性剤処理又はシリカ処理によって親水化される疎水性繊維から得ることができる。したがって、親水性熱可塑性繊維は、界面活性剤処理又はシリカ処理によって、ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリスチレンなどから誘導される。
【０２５５】
上層の強度及び完全性を高めるために、繊維は、一般に、層内の繊維間の架橋として作用する接着部位を示すべきである。
【０２５６】
ウェブにおいて繊維を固めるための技術は、機械接着、熱接着及び化学接着である。機械接着のプロセスでは、繊維は、例えば水ジェット(スパンレース)によって機械的に絡み合い、ウェブに完全性を与える。熱接着は、低溶融ポリマーの存在下で温度を上げることによって実施される。熱接着プロセスの例は、スパンボンディング、スルーエア接着及び樹脂接着である。
【０２５７】
完全性を高めるための好ましい手段は、熱接着、スパンボンディング、樹脂接着、スルーエア接着及び/又はスパンレースである。
【０２５８】
熱接着の場合、熱可塑性材料が繊維に添加される。熱処理すると、この熱可塑性材料の少なくとも一部は、溶融し、毛細管効果によって繊維の交差部へ移動する。これらの交差部は、冷却後に固化して接着部位になり、繊維状マトリックスの完全性を高める。さらに、化学的に硬化されたセルロース繊維の場合、熱可塑性材料の溶融及び移動は、その密度及び坪量を維持しながら、得られる繊維層の孔径を増加させる効果を有する。濡れても、層の構造及び完全性は安定したままである。要約すると、熱可塑性材料の添加は、排出された体液の改善された流体透過性、及びしたがって改善された取得特性をもたらす。
【０２５９】
適切な熱可塑性材料としては、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、ポリエステル、コポリエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチルビニルアセテート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリル、ポリアミド、コポリアミド、ポリスチレン、ポリウレタン、及び言及されたポリマーのいずれかのコポリマーが挙げられる。
【０２６０】
適切な熱可塑性繊維は、一成分繊維である単一ポリマーから製造することができる。あるいは、それらは、2つ以上のポリマー、例えば、二成分又は多成分繊維から製造することができる。用語「二成分繊維」は、シェルとは異なる繊維状材料から製造されたコア繊維を含む熱可塑性繊維を指す。典型的には、両方の繊維状材料は、異なる融点を有し、一般にシースはより低い温度で溶融する。二成分繊維は、シースが、二成分繊維の断面領域を通して一様な又は一様ではない厚さを有するかどうかに応じて同心又は偏心であり得る。より小さな繊維厚さでより大きな圧縮強度を示す偏心二成分繊維が有利である。さらなる二成分繊維は、「クリンプしていない」(曲がっていない)又は「クリンプした」(曲がった)特徴を示すことができ、さらなる二成分繊維は、表面潤滑性の異なる様相を示すことができる。
【０２６１】
二成分繊維の例としては、以下のポリマーの組み合わせ: ポリエチレン/ポリプロピレン、ポリエチルビニルアセテート/ポリプロピレン、ポリエチレン/ポリエステル、ポリプロピレン/ポリエステル、コポリエステル/ポリエステルなどが挙げられる。
【０２６２】
適切な熱可塑性材料は、層の繊維を損傷するより低い温度(ただし、流体吸収性物品が通常保管される温度より低くはない)の融点を有する。好ましくは、融点は、約75℃〜175℃の間である。熱可塑性繊維の典型的な長さは、約0.4〜6cm、好ましくは約0.5〜1cmである。熱可塑性繊維の直径は、デニール(9000メートルあたりのグラム数)又はdtex(10000メートルあたりのグラム数)のいずれかに関して定義される。典型的な熱可塑性繊維は、約1.2〜20、好ましくは約1.4〜10の範囲のdtexを有する。
【０２６３】
流体吸収性組成物の完全性を高めるさらなる手段は、スパンボンディング技術である。スパンボンディングによる繊維層の生成の性質は、ポリマー顆粒を連続フィラメントへと直接紡糸し、続いて繊維層を製造することに基づく。
【０２６４】
スパンボンド布は、押し出された紡糸繊維を移動ベルト上に均一にランダムに配置させ、続いて繊維を熱接着することによって生成される。繊維は、ウェブ堆積(web laying)プロセス中にエアジェットによって分離される。繊維接着は、加熱されたロール又は高温針を適用してポリマーを部分的に溶融し、繊維を融合することによって生成される。分子配向により融点が上昇するため、延伸性の高くない繊維を熱結合繊維として使用することができる。ポリエチレン又はランダムエチレン/プロピレンコポリマーは、低溶融接着部位として使用される。
【０２６５】
スパンボンディングの他に、樹脂接着の技術も熱接着対象に属する。この技術を使用して接着部位を生成し、例えば、エポキシ、ポリウレタン及びアクリルに基づく特定の接着剤を繊維状材料に添加し、得られたマトリックスを熱的に処理する。したがって、ウェブは、繊維状材料内に分散された樹脂及び/又は熱可塑性樹脂と接着される。
【０２６６】
さらなる熱接着技術として、スルーエア接着は、繊維状布の表面に熱気を適用することを含む。熱気は繊維状布の真上で循環されるが、繊維状布を押し通さない。接着部位は、結合剤の添加によって生成される。スルーエア熱接着に使用される適切な結合剤は、結晶性結合剤繊維、二成分結合剤繊維、及び粉末を含む。結晶性結合剤繊維又は粉末を使用する場合、結合剤は完全に溶融し、不織布の断面全体に溶融液滴を形成する。接着は、冷却時にこれらの点で生じる。シース/コア結合剤繊維の場合、シースは結合剤であり、コアはキャリア繊維である。スルーエアオーブンを使用して製造された生成物は、かさ高く、開放的で、柔らかく、強く、伸張性があり、通気性があり、吸収性がある傾向がある。スルーエア接着とそれに続く即時のコールドカレンダー加工により、ホットロールカレンダー加工生成物と、圧縮せずにスルーエア接着された生成物との間に厚みが生じる。コールドカレンダー加工後でも、この生成物は、エリア接着ホットカレンダー加工材料よりも柔らかく、柔軟性があり、伸張性がある。
【０２６７】
スパンレーシング(「水流交絡」)は、ウェブの完全性を高めるさらなる方法である。緩い繊維の形成されたウェブ(通常はエアレイド又はウェットレイド)は、最初に圧縮され、予め湿らされてエアポケットを除去する。スパンレーシングの技術は、複数列の微細な高速ジェット水を使用して、多孔性ベルト又は移動する穴を開けた若しくはパターン化されたスクリーン上でウェブを打ちつけ、繊維が互いに結びつくようにする。水圧は、一般に、最初のインジェクターから最後のインジェクターへ増加する。水ジェットをウェブに向けるために、150barもの高い圧力が使用される。この圧力は、ほとんどの不織布繊維に十分であるが、特殊な用途ではより高い圧力が使用される。
【０２６８】
スパンレースプロセスは、水のジェットを使用して繊維を絡ませ、それによって布の完全性を提供する不織布製造システムである。柔らかさ、ドレープ、適合性、及び比較的高い強度は、スパンレース不織布の主な特徴である。
【０２６９】
最新の研究では、得られた液体透過性層のいくつかの構造的特徴に利点が見られる。例えば、層の厚さは、非常に重要であり、そのx-y寸法とともに、層の取得-分配挙動に影響を与える。統合されたさらなる何らかのプロファイル化構造がある場合は、層の三次元構造に応じて、取得-分配挙動を導くことができる。したがって、液体透過性層の機能における3D-ポリエチレンが好ましい。このような3D構造を作製するための適切な技術は、例えば、エンボス加工、ニードルパンチング、又はステッチングである。
【０２７０】
したがって、適切な液体透過性シート(89)は、熱接着、スパンボンディング、樹脂接着又はスルーエア接着によって上記の繊維から形成された不織布層である。さらに適切な液体透過性層は、3D-ポリエチレン層及びスパンレースである。
【０２７１】
好ましくは、3D-ポリエチレン層及びスパンレースは、12〜22gsmの坪量を示す。
【０２７２】
取得-分配層は任意選択である。多くの吸収紙おむつは、ADLを有しないが、高度なトップシート(3D構造を有するエアスルー接着不織布; しばしば、2つのトップシートの組み合わせ)を有する。
【０２７３】
取得-分配層の代わりにもなり得る好ましいトップシートは、3D構造を有するエアスルー不織布である。
【０２７４】
最も好ましいのは、2層のトップシートの使用である。外側の層は3D構造を有し、内側の層は3D構造を有しない。両方のシートは、外側のトップシート層の3D構造が、流体吸収性物品、例えばおむつの製造プロセス中の任意の延伸ステップによって破壊されることを防止するために接着される。
【０２７５】
典型的には、液体透過性シート(89)は、流体吸収性構造にわたって部分的又は全体的に延在し、全ての好ましい側方フラップ、側方ラッピング要素、翼及び耳部の部分に延在し、及び/又はそれを形成することができる。
【０２７６】
液体不透過性シート又は液体不透過性層(83)
液体不透過性シート(83)は、流体吸収性コアによって吸収及び保持された浸出液が、流体吸収性物品と接触している物品、例えば、ベッドシート、ズボン、パジャマ及び下着を濡らすのを防止する。したがって、液体不透過性シート(83)は、織布又は不織布材料、ポリマーフィルム、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンの熱可塑性フィルム、又は複合材料、例えば、フィルムコーティングされた不織布材料を含んでもよい。
【０２７７】
適切な液体不透過性シート(83)は、不織布、プラスチック、及び/又はプラスチックと不織布の積層物を含む。プラスチック、及び/又はプラスチックと不織布の積層物の両方は適切に通気性であってよく、すなわち、液体不透過性層(83)は、蒸気が流体吸収性材料から逃げることを可能にすることができる。したがって、液体不透過性シートは、一定の水蒸気透過率及び同時に不透過性のレベルを有する必要がある。これらの特徴を組み合わせるために、適切な液体不透過性層は、少なくとも2つの層、例えば、指定された坪量及び孔径を有する繊維状不織布からの積層物、及び指定された厚さ及び任意選択で孔構造を有する第2の層としてのポリビニルアルコールなどの連続三次元フィルムを含む。このような積層物は、障壁として作用し、液体の移動又はウェットスルーを示さない。したがって、適切な液体不透過性層は、繊維状不織布である多孔性ウェブ、例えば、合成繊維から製造されたメルトブロー不織布層の又はスパンボンド不織布層の複合ウェブの少なくとも第1の通気性層、及び液体不透過性ポリマーフィルム、例えば、場合により毛細管として作用する細孔(好ましくはフィルムの平面に対して垂直ではないが、フィルムの平面に対して90゜未満の角度で配置される)を有するプラスチックからなる弾力性のある三次元ウェブの少なくとも第2の層を含む。
【０２７８】
適切な液体不透過性シートは、蒸気について透過性である。好ましくは、液体不透過性シートは、24時間あたり少なくとも約100gsm、好ましくは24時間あたり少なくとも約250gsm、最も好ましくは24時間あたり少なくとも約500gsmの水蒸気透過率(WVTR)を示す蒸気透過性材料から構築される。
【０２７９】
好ましくは、液体不透過性シート(83)は、疎水性材料、例えば、合成繊維を含む不織布、又はプラスチック、例えば、ポリエチレンを含む液体不透過性ポリマーフィルムでできている。液体不透過性シートの厚さは、好ましくは15〜30μmである。
【０２８０】
さらに、液体不透過性シート(83)は、好ましくは、不織布及びプラスチック(12〜15gsmの密度を有する不織布を含む)及びポリエチレン層(約10〜20μmの厚さを有する)の積層物でできている。
【０２８１】
典型的には、液体不透過性シート(83)は、流体吸収性構造にわたって部分的又は全体的に延在し、全ての好ましい側方フラップ、側方ラッピング要素、翼及び耳部の部分に延在し、及び/又はそれを形成することができる。
【０２８２】
取得-分配層(70)
流体吸収性物品の場合、特に流体分配に関して、取得-分配層を有することが有利である。非常に透過性のある吸水性ポリマー粒子を含む流体吸収性コアを有する流体吸収性物品の場合、小さくて薄い取得-分配層(70)を使用することができる。
【０２８３】
取得-分配層(70)は、排出された体液の移動及び分配層として作用し、典型的には、下にある流体吸収性コアとの効率的な液体分配に影響を与えるように最適化される。したがって、迅速な一時的な液体保持のために、それは必要な空間を提供し、一方、下にある流体吸収性コアのそのエリアカバレッジは、必要な液体分配に影響を与える必要があり、流体吸収性コアが取得-分配層を迅速に脱水する能力に適合される。
【０２８４】
取得-分配層(70)は、上層(A)(89)と流体吸収性コア(80)との間に配置され、好ましくは、排出された体液を効率的に取得し、それらを流体吸収性組成物の他の領域に又は他の層に移送及び分配するように構築され、そこで、体液は固定され貯蔵される。したがって、上層は、排出された液体を取得-分配層(D)に移送して、それを流体吸収性コアに分配する。
【０２８５】
取得-分配層(70)は、繊維状材料及び任意選択で吸水性ポリマー粒子を含む。繊維状材料は、親水性、疎水性であってもよく、又は親水性繊維と疎水性繊維の両方の組み合わせであってもよい。それは、天然繊維、合成繊維、又は両方の組み合わせに由来してもよい。
【０２８６】
適切な取得-分配層は、セルロース繊維及び/又は変性セルロース繊維及び/又は合成物又はそれらの組み合わせから形成される。したがって、適切な取得-分配層は、セルロース繊維、特に木材パルプフラッフを含有してもよい。さらに適切な親水性繊維、疎水性繊維、並びに変性若しくは非変性天然繊維の例は、上記の章「液体透過性シート又は液体透過性層(89)」に記載される。
【０２８７】
特に、流体の取得及び分配特性の両方を提供するために、変性セルロース繊維の使用が好ましい。変性セルロース繊維の例は、化学的に処理されたセルロース繊維、特に化学的に硬化されたセルロース繊維である。用語「化学的に硬化されたセルロース繊維」は、繊維の硬さを高めるために化学的手段によって硬化されたセルロース繊維を意味する。そのような手段としては、表面コーティング、表面架橋及び含浸物の形態での化学硬化剤の添加が挙げられる。適切なポリマー硬化剤としては、窒素含有基を有するカチオン性加工デンプン、ラテックス、湿潤強度樹脂、例えば、ポリアミド-エピクロロヒドリン樹脂、ポリアクリルアミド、尿素ホルムアルデヒド及びメラミンホルムアルデヒド樹脂、及びポリエチレンイミン樹脂が挙げられる。
【０２８８】
硬化はまた、例えばポリマー鎖を架橋することによる、化学構造の変更を含んでもよい。したがって、架橋剤は、繊維内架橋接着を化学的に形成させる繊維に適用することができる。さらなるセルロース繊維は、個別化された形態において架橋接着によって硬化されてもよい。適切な化学的硬化剤は、典型的には、モノマー架橋剤、例えば、C2〜C8ジアルデヒド、C2〜C8モノアルデヒド(酸官能基を有する)、及び特にC2〜C9ポリカルボン酸である。
【０２８９】
好ましくは、変性セルロース繊維は、化学的に処理されたセルロース繊維である。特に好ましいのは、セルロース繊維をクエン酸で処理することによって得ることができるカールした繊維である。好ましくは、セルロース繊維及び変性セルロース繊維の坪量は、50〜200gsmである。
【０２９０】
適切な取得-分配層は、合成繊維をさらに含む。合成繊維の公知の例は、上記の章「液体透過性シート又は液体透過性層(89)」に見出される。利用可能な別の可能性は、液体透過性層(89)及び取得-分配層としての二重の機能を有する3D-ポリエチレンフィルムである。
【０２９１】
さらに親水性合成繊維が好ましい。親水性合成繊維は、疎水性繊維の化学修飾によって得てもよい。好ましくは、親水化は、疎水性繊維の界面活性剤処理によって実施される。したがって、疎水性繊維の表面は、非イオン性又はイオン性界面活性剤で処理することによって、例えば、繊維に界面活性剤を噴霧することによって、又は繊維を界面活性剤に浸すことによって、親水性にすることができる。さらに好ましいのは、永続的な親水性合成繊維である。
【０２９２】
取得-分配層の繊維状材料は、層の強度及び完全性を高めるために固定してもよい。ウェブにおいて繊維を固めるための技術は、機械接着、熱接着及び化学接着である。ウェブの完全性を高める様々な方法の詳細な説明は、上記の章「液体透過性シート又は液体透過性層(89)」に記載される。
【０２９３】
好ましい取得-分配層は、繊維状材料及びその中に分布された吸水性ポリマー粒子を含む。吸水性ポリマー粒子は、緩い繊維から層を形成するプロセス中に添加してもよく、あるいは、層の形成後にモノマー溶液を添加し、UV誘導重合技術によってコーティング溶液を重合することが可能である。したがって、「その場(in situ)」重合は、吸水性ポリマーを適用するためのさらなる方法である。したがって、適切な取得-分配層は、80〜100重量%の繊維状材料及び0〜20重量%の吸水性ポリマー粒子; 好ましくは85〜99.9重量%の繊維状材料及び0.1〜15重量%の吸水性ポリマー粒子; より好ましくは90〜99.5重量%の繊維状材料及び0.5〜10重量%の吸水性ポリマー粒子; 最も好ましくは95〜99重量%の繊維状材料及び1〜5重量%の吸水性ポリマー粒子を含む。
【０２９４】
あるいは、液体不透過性層は、分配層(70)として作用し、かつ供給された尿を表面に沿って流体吸収性コア(80)の上部側面部分に迅速に移動させる、(89)と(80)との間にある合成樹脂フィルムを含む。好ましくは、上部液体不透過性層(70)は、下にある流体吸収性コア(80)よりも小さい。液体不透過性層(70)の材料に特に制限はない。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、又は架橋ポリビニルアルコールなどの樹脂でできているこのようなフィルム、及び上記の樹脂でできている、空気透過性であるが液体不透過性である、いわゆる「通気性」フィルムを使用してもよい。
【０２９５】
好ましくは、上部液体不透過性層(70)は、流体の迅速な取得及び分配の両方のための多孔性ポリエチレンフィルムを含む。
【０２９６】
あるいは、流体吸収性コアの上部に緩く分布した取得-分配層として作用する合成繊維の束を使用してもよい。適切な合成繊維は、コポリエステル、ポリアミド、コポリアミド、ポリ乳酸、ポリプロピレン又はポリエチレン、ビスコース又はそれらの混合物のものである。さらに二成分繊維を使用することができる。合成繊維成分は、円形断面を有する単一繊維タイプ、又は異なる断面形状を有する2つの繊維タイプの混合物のいずれかで構成されてもよい。そのように配置された合成繊維は、非常に速い液体移動及び運河化(canalisation)を確実にする。好ましくは、ポリエチレン繊維の束が使用される。
【０２９７】
本発明によれば、取得分配層のない流体吸収性物品を有することが好ましい。これらの物品は、ADLが存在する物品よりも薄く、柔らかく、安価であるなどのいくつかの利点を有する。さらに、吸収性物品の生成プロセスは、費用効率が低く、少ないステップを含み、例えば、ADLの切断及び配置は必要ない。
【０２９８】
他の任意選択の構成要素
脚部カフス
典型的な脚部カフスは、繊維及び不織布材料が同時に形成される直接押し出しプロセスによって、又は後の時点で不織布材料へと堆積させることができる予め形成された繊維の堆積プロセスによって形成することができる不織布材料を含む。直接押し出しプロセスの例としては、スパンボンディング、メルトブローイング、溶媒紡糸、電界紡糸及びそれらの組み合わせが挙げられる。堆積プロセスの例としては、湿式堆積及び乾式堆積(例えば、エア堆積、カーディング)方法が挙げられる。上記のプロセスの組み合わせとしては、スパンボンド-メルトブロー-スパンボンド(sms)、スパンボンド-メルトブロー-メルトブロー-スパンボンド(smms)、スパンボンド-カーデッド(sc)、スパンボンド-エアレイド(sa)、メルトブロー-エアレイド(ma)及びそれらの組み合わせが挙げられる。直接押し出しを含む組み合わせは、同じ時点又はその後の時点で組み合わせることができる。上記の例では、1つ以上の個々の層を各プロセスによって生成することができる。したがって、「sms」は、3層の不織布材料を意味し、「smsms」又は「ssmms」は、5層の不織布材料を意味する。通常、小文字(sms)は、個々の層を示し、一方、大文字(SMS)は、同様の隣接する層の収集を示す。
【０２９９】
さらに、適切な脚部カフスは、弾性ストランドを備える。
【０３００】
層の組み合わせsms、smms又はsmsmsを示す合成繊維からの脚部カフスが好ましい。13〜17gsmの密度を有する不織布が好ましい。好ましくは、脚部カフスは、2つの弾性ストランドを備える。
【０３０１】
方法:
別段記載されない限り、測定は、23±2℃の周囲温度及び50±10%の相対大気湿度で実施するべきである。超吸収性ポリマーは、測定前に完全に混合される。
【０３０２】
無負荷下の吸収性(AUNL)
超吸収性ポリマー粒子の無負荷下での吸収性は、21.0g/cm2の重量の代わりに0.0g/cm2の重量を使用することを除いて、EDANA推奨試験方法No. WSP 242.2(05)「圧力下での吸収の重量測定」と同様に決定される。
【０３０３】
負荷下の吸収性(AUL)
超吸収性ポリマー粒子の負荷下での吸収性は、EDANA推奨試験方法No. WSP 242.2(05)「圧力下での吸収の重量測定」によって決定される。
【０３０４】
高負荷下の吸収性(AUHL)
超吸収性ポリマー粒子の高負荷下での吸収性は、21.0g/cm2の重量の代わりに49.2g/cm2の重量を使用することを除いて、EDANA推奨試験方法No. WSP 242.2(05)「圧力下での吸収の重量測定」と同様に決定される。
【０３０５】
かさ密度
超吸収性ポリマー粒子のかさ密度は、EDANA推奨試験方法No. WSP 260.2(05)「密度の重量測定」によって決定される。
【０３０６】
固化(40℃/80%r.h./1h)
5gの超吸収性ポリマー粒子をアルミニウム計量皿(57mm×15mm)に入れ、40℃及び80%の相対湿度で1時間保管する。サンプルを周囲温度まで冷却し、計量する。穴のサイズ1.68mmのふるい((ASTM No. 12)、ふるいの直径＞57mm及び＜100mm)に対してふるいにかけた後、ふるいを通過する量を計量して、非固化ポリマー粒子の質量を決定する。ふるいプロセスは、以下のように記載される:
【０３０７】
水和ポリマーを含有するアルミニウム皿を注意深く取り、片手でまっすぐに保持する。ふるい-パンアセンブリ(sieve-pan assembly)を皿の上に反転させ、1つの連続動作で、ふるい、パン、及びポリマーを含有する計量皿を静かに反転させ、皿がふるいの網の上で反転するようする。アルミニウム計量皿を含むふるいの網に蓋を追加し、アセンブリをふるい振とう機に置く。Retsch(登録商標)Vibratory Sieve Shaker AS 200コントロールを用いて、0.20mmの振幅で、ふるいアセンブリを1分間振動させる。
【０３０８】
次いで、非固化粒子の割合は、以下の式によって決定される:
【０３０９】
【数１】
2021521924.tif 000002
[式中、Wdは、アルミニウム皿の重量であり、WHYDは、移動前の水和ポリマーとアルミニウム皿の重量であり、WPANは、収集パンの重量であり、WUNCは、収集パンと水和ポリマーの重量である]。
【０３１０】
遠心分離機保持能力(CRC)
超吸収性ポリマー粒子の遠心分離機保持能力は、EDANA推奨試験方法No. WSP 241.2(05)「遠心分離後の生理食塩水中の流体保持能力の重量測定」(遠心分離機保持能力のより高い値について、ラガーティーバッグ(lager tea bag)を使用する必要がある)によって決定される。
【０３１１】
色値(CIE色番号[L, a, b])
色値の測定は、比色計モデル「LabScan XE分光計」(HunterLab; Reston; U.S.A)によって、CIELAB手順(Hunterlab、第8巻、1996年、第7号、第1〜4頁)に従って行われる。色は、三次元システムの座標L、a、及びbによって記載される。Lは明るさを表し、L=0は黒であり、L=100は白である。a及びbについての値は、それぞれ色軸赤/緑、黄/青上の色の位置を記載し、正のa値は赤色を表し、負のa値は緑色を表し、正のb値は黄色を表し、負のb値は青色を表す。
【０３１２】
ハンター(Hunter)60値(HC60)は、表面の白色度の尺度であり、以下のように定義される:
ハンター60=L-3×b、
すなわち、値が小さいほど、色は暗く黄色になる。
【０３１３】
YI D1925(2/C)の黄色度指数(YI)は、ASTM D-1925、2 deg./lll.℃によって測定される。値が大きいほど、色は暗く黄色になる。
【０３１４】
試験は、組織培養皿(直径35mm及び高さ10mm)及び0.5インチのポートプレート開口部を使用して行った。
【０３１５】
色値の測定は、DIN 5033-6による三刺激法に従う。
【０３１６】
抽出可能物(抽出1h)
超吸収性ポリマー粒子中の抽出可能成分の含有量は、16時間撹拌する代わりに1時間撹拌することを除いて、EDANA推奨試験方法No. WSP 270.2(05)「電位差滴定による抽出可能ポリマー含有量の測定」と同様に決定される。
【０３１７】
抽出可能物(抽出16h)
超吸収性ポリマー粒子中の抽出可能成分の含有量は、EDANA推奨試験方法No. WSP 270.2(05)「電位差滴定による抽出可能ポリマー含有量の測定」によって決定される。
【０３１８】
流速
超吸収性ポリマー粒子の流速は、EDANA推奨試験方法No. WSP 250.2(05)「流速の重量測定」によって決定される。
【０３１９】
自由膨潤能力(FSC1分)
超吸収性ポリマー粒子の自由膨潤能力は、EDANA推奨試験方法No. WSP 240.2(05)「重量測定による生理食塩水中の自由膨潤能力」と同様に決定される。自由膨潤能力(FSC1分)を測定するために、超吸収性ポリマー粒子をティーバッグ中に入れる。ティーバッグを、1分間、0.9%NaCl溶液(各ティーバッグについて最低100ml)の表面下で1sで取り、続いて5分間吊るす。
【０３２０】
自由膨潤能力(FSC)は、以下のように定義される:
【０３２１】
【数２】
2021521924.tif 000003
msiは、乾燥試験部分の質量(グラムで表す)である
mbは、2つの濡れたブランクバッグの平均質量(グラムで表す)である
mwiは、超吸収性ポリマーを含有する濡れたバッグの質量(グラムで表す)である
【０３２２】
20g/gの液体取り込み(T20)
20g/gの液体取り込みに達するまでの時間(T20)は、EP 2 535 027 A1に第13〜18頁に開示される方法「K(t)試験方法(動的有効透過性及び取り込み速度測定試験方法)」によって決定される。
【０３２３】
含水量(MC)
超吸収性ポリマー粒子の含水量は、EDANA推奨試験方法No. WSP 230.2(05)「含水量-加熱時の重量減少」によって決定される。
【０３２４】
粒径分布
超吸収性ポリマー粒子の粒径分布は、EDANA推奨試験方法No. WSP 220.2(05)「ポリアクリレート超吸収性粉末の測定及び粒径分布-ふるい分画」によって決定される。
【０３２５】
真円度
真円度は、PartAn(登録商標)3001L粒子分析装置(Microtrac Europe GmbH; Meerbusch; Germany)で決定される。真円度は、以下のように定義される
【０３２６】
【数３】
2021521924.tif 000004
[式中、Aは、ポリマー粒子の断面積であり、Uは、断面円周である]。真円度は、体積平均の真円度である。粒子の体積は、最小フェレー径xFminによって決定される。最小フェレー径xFminは、粒子の形状に適用可能な2つの平行な接線間の最小距離である。
【０３２７】
測定には、1〜2gの代表的な超吸収性ポリマーサンプルを使用する。超吸収性ポリマー粒子を、漏斗を通して導入し、計量チャネルで落下シャフトに運ぶ。振動機の強度は、画像中の粒子で覆われる領域を0.16%未満に保持するように調整されるものとする。粒子が明るい壁を通り過ぎて落下する間、それらはカメラによって選択的に記録される。記録された画像は、上記のパラメータに従ってソフトウェアによって評価される。
【０３２８】
残留モノマー(RAA)
超吸収性ポリマー粒子中の残留モノマーは、EDANA推奨試験方法No. WSP 210.2(04)「超吸収性材料中の残留モノマーの量の測定」によって決定される。
【０３２９】
SAPリウェット
1.000gの超吸収性ポリマー粒子を、7cmの直径を有するペトリ皿に均一に振りかける。25mlの0.9%NaCl溶液を、ペトリ皿中の超吸収性ポリマー粒子上に添加する。30秒後、ペトリ皿を、静かに前後に動かして、膨潤したゲルの平らな表面を得る。3分間の試験時間の後、10枚以上の濾紙(重量で印を付けた5.5cmの直径)を、膨潤したゲル床上に置き、0.3psiのおもり(AUL測定に使用される)を濾紙上に置く。1分後、おもりを取り除き、濾紙を、膨潤したゲル床から取り除く。濾紙に付着した全てのゲル粒子を濾紙から取り除く。SAPリウェットは、湿重量濾紙と、濾紙の乾燥重量との差である。
【０３３０】
負荷下の体積吸収(VAUL)
負荷下の体積吸収は、異なる適用圧力下の吸水性ポリマー粒子の膨潤速度、すなわち、特徴的な膨潤時間を測定するために使用される。膨潤の高さは、時間の関数として記録される。
【０３３１】
設定は図1に示され、以下からなる
- 超音波距離センサー(85)タイプBUS M18K0-XBFX-030-S04K(Balluff GmbH, Neuhausen a.d.F.; Germany)をセルの上に置く。センサーは、金属板によって反射された超音波を受け取る。センサーは、電子式記録計に接続される。
- 75mmの直径、73mmの高さ、及び52mmの内径を有するPTFEセル(86)。
- 50mmの直径、71mmの高さ、及び底部にメッシュを有する金属又はプラスチックでできているシリンダー(87)。
- 57mmの直径及び45mmの高さを有する金属反射体(88)。
- 100mmの直径を有し、278.0g又は554.0gに調整されている、金属環状おもり(89)。
【０３３２】
次の表にまとめるように、シリンダー(86)と金属環(88)の重量の組み合わせを変更することによって、サンプルに適用される圧力を調整することが可能である。
【０３３３】
2021521924.tif 000005
【０３３４】
2.0gの吸水性ポリマー粒子のサンプルを、PTFEセル(86)中に置く。シリンダー(87)及び上部の金属反射体(88)を、PTFEセル(86)中に置く。より高い圧力を適用するために、金属環状おもり(89)を、シリンダー上に置くことができる。
【０３３５】
60.0gの生理食塩水(0.9重量%)を、シリンジでPTFEセル(86)に添加し、記録を開始する。膨潤中に、吸水性ポリマー粒子は、シリンダー(87)を押し上げ、金属反射体(88)とセンサー(85)との間の距離の変化が記録される。
【０３３６】
120分後、実験は停止され、記録されたデータは、USBスティックを使用して記録器からPCに転送される。特徴的な膨潤時間は、「最新の超吸収性ポリマー技術」(第155頁、式4.13)によって記載されるように、式
【０３３７】
【数４】
2021521924.tif 000006
[式中、Q(t)は、実験中にモニターされる吸水性ポリマー粒子の膨潤であり、Qmaxは、120分(実験終了)後に到達した最大膨潤に対応し、τは、特徴的な膨潤時間である(τは逆速度定数kである)]に従って計算される。
【０３３８】
Microsoft Excelソフトウェアのアドイン機能「Solver」を使用して、理論曲線を測定データに適合させることができ、0.03psiについての特徴的な時間が計算される。
【０３３９】
シリンダー及び環状おもりの組み合わせを使用して、様々な圧力(0.1psi、0.3psi、0.5psi及び0.7psi)について測定を繰り返す。様々な圧力について特徴的な膨潤時間を、式
【０３４０】
【数５】
2021521924.tif 000007
を使用して計算することができる。
【０３４１】
ボルテックス
50.0±1.0mlの0.9%NaCl溶液を、100mlビーカーに添加する。円筒形スターラーバー(30×6mm)を添加し、生理食塩水を撹拌プレート上で60rpmで撹拌する。2.000±0.010gの超吸収性ポリマー粒子を、ビーカーにできるだけすばやく添加し、添加開始時にストップウォッチを開始する。混合物の表面が「静止」したとき、すなわち表面に乱れがないときにストップウォッチを停止し、混合物がまだ回転している間は、粒子の表面全体は1単位として回転する。ストップウォッチの表示時間は、ボルテックス時間として記録される。
【０３４２】
ストライクスルー(ST)液体拡散長-:
1)製品の端部をベンチにテーピングすることによって、吸収性コア又は流体吸収性物品をベンチトップ上に平らに置く。
2)投与点に印を付ける。女児用の場合、投与位置は製品の中心であり; 男児用の場合、投与位置は、製品の中心から前面に向かって5cmである。ユニセックスの場合、投与点は、製品の中心から前面に向かって2.5cmである。
3)投与点の上に配置される分液漏斗に、0.1重量%の黄色染料(食品添加物染料)を含有する80mlの0.9%NaCl溶液を測定する。
4)生理食塩水が製品上に放出されたらすぐに、ストッパーを開き、タイマーを開始する。
5)カウントダウンタイマーによってモニターして、試験試料に生理食塩水を5分間完全に吸収させる。
6)5分後、図3に概略的に示されるように、最短拡散長Ds及び最長拡散長Dlを測定するために定規を使用する(測定範囲は、400mmより大きいべきである)。
7)液体拡散長は、毎回、液体を試料へ投与してから5分後に測定されるべきである。
8)平均液体拡散長は、(Ds+Dl)/2として計算される。
【０３４３】
ストライクスルー/リウェット
積層物を平らなテーブル上に置き、中心に投与点として印を付ける。
【０３４４】
投与点上に環を置き、環に80mlの0.9%生理食塩水を投与し、タイマー及びストップウォッチを開始する。
【０３４５】
全ての液体が積層物に浸透したら、ストップウォッチを停止し、時間を1回目のストライクスルー時間T1として記録する。
【０３４６】
5分後、2回目の80ml生理食塩水を投与し、2回目のストライクスルー時間T2を記録する。
【０３４７】
2回目の投与から5分後、15〜20gの濾紙、質量m6(D=90mm)を投与点上に置き、おもり(D=80mm、2.5kg)を濾紙上に2分間置き、濾紙を再度計量し、重量をm7として記録し、2回目のストライクスルーリウェットm8を、m8=m7-m6として計算する。
【０３４８】
リウェットを測定した後、3回目の80ml生理食塩水を投与し、3回目のストライクスルー時間T3を記録する。
【０３４９】
5分後、10〜15gの濾紙、質量m9を投与点上に置き、おもりを濾紙上に2分間置き、濾紙を再度計量し、重量をm10として記録し、3回目のストライクスルーリウェットm11を、m11=m10-m9として計算する。
【０３５０】
リウェット試験後、液体拡散長をLとして測定し; Lは、最短-最短及び最長-最長の液体拡散長の平均である(図3を参照)。
【０３５１】
総ストライクスルー時間を、T=T1+T2+T3として計算する;
【０３５２】
総ストライクスルーリウェットを、m=m8+m11として計算する;
【０３５３】
液体拡散を、Lとして測定する
【０３５４】
注水試験
積層物をプレキシガラス(plexiglass)の立方体の箱に入れる(内のり寸法L=410mm、W=110mm、H=110mm);
【０３５５】
500gの脱イオン水(黄色又は青色の染料を含む)をビーカーに計量し、水温は23±2℃であるべきである;
【０３５６】
3s以内に積層物上に水を注ぎ、注ぎ始めたらストップウォッチを開始する;
【０３５７】
水がなくなったら、時間t1を注水時間として記録する;
【０３５８】
30s後に、10〜15gの濾紙(D=90mm)、質量m1を積層物の中央に置き、濾紙上におもり(D=80mm、2,500g)を置き、0.7psiの圧力をかける。
【０３５９】
30s後におもりを取り除き、濾紙を再度計量し、重量をm2として記録する。
【０３６０】
注水リウェットを、m2-m1として計算する。
【実施例】
【０３６１】
実施例SAP
実施例1及び2(発明ではない)
この実施例は、WO 2016/134905 A1の実施例1と同様に行った。
【０３６２】
このプロセスは、図6に示されるように、統合された流動床(27)を有する並流噴霧乾燥プラントで実施した。反応ゾーン(5)は、22mの高さ及び3.4mの直径を有した。内部流動床(IFB)は、3mの直径及び0.25mの堰高さを有した。
【０３６３】
乾燥ガスを、噴霧乾燥機の最上部でガス分配器(3)を介して供給した。乾燥ガスを、ダスト分離ユニットとしてのサイクロン(9)及び凝縮器カラム(12)を介して部分的に再循環させた(乾燥ガスループ)。乾燥ガスは、1体積%〜4体積%の残留酸素を含む窒素であった。重合を開始する前に、残留酸素が4体積%未満になるまで、乾燥ガスループを窒素で充填した。反応ゾーン(5)における乾燥ガスのガス速度は、0.79m/sであった。噴霧乾燥機内の圧力は、周囲圧力を4mbar下回った。
【０３６４】
反応ゾーン(5)を出るガスの温度を、図7に示されるように、噴霧乾燥機の円筒形部分の端部の円周の周りの3点で測定した。3つの個々の測定値(43)を使用して、平均温度(噴霧乾燥機出口温度)を計算した。乾燥ガスループを加熱し、モノマー溶液の投入を開始する。この時から、熱交換器(20)を介してガス入口温度を調整することによって、噴霧乾燥機の出口温度を114℃に制御した。ガス入口温度は167℃であり、乾燥ガスの蒸気含有量は表1に示される。
【０３６５】
堰高さに達するまで、生成物は内部流動床(27)に蓄積した。105゜の温度を有する調整された内部流動床ガスを、ライン(25)を介して内部流動床(27)に供給した。内部流動床(27)における内部流動床ガスのガス速度は、0.65m/sであった。生成物の滞留時間は150分であった。内部流動床(27)中の超吸収性ポリマー粒子の温度は、71℃であった。
【０３６６】
噴霧乾燥機のオフガスは、ダスト分離ユニットとしてのサイクロン(9)で濾過され、クエンチ/冷却のために凝縮器カラム(12)に送られた。余剰水は、凝縮器カラム(12)内の(一定の)充填レベルを制御することによって、凝縮器カラム(12)からポンプで排出された。凝縮器カラム(12)内の水は、熱交換器(13)によって冷却され、ガスに向流でポンプ輸送された。凝縮器カラム(12)を出るガスの温度及び蒸気含有量は、表5に示される。凝縮器カラム(12)内の水は、水酸化ナトリウム溶液を投入してアクリル酸蒸気を洗い流すことによって、アルカリ性pHに設定された。
【０３６７】
凝縮器カラム(12)を出るガスは、乾燥ガス入口パイプ(1)及び調整された内部流動床ガス(25)に分割された。ガス温度は、熱交換器(20)及び(22)を介して制御された。熱い乾燥ガスは、ガス分配器(3)を介して並流噴霧乾燥機に供給された。ガス分配器(3)は、乾燥ガス量に応じて、2〜4mbarの圧力降下を提供するプレートのセットからなる。
【０３６８】
生成物は、回転バルブ(28)を介して内部流動床(27)からふるい(29)に排出された。ふるい(29)は、800μmを超える粒子直径を有する過大物/塊をふるい分けるために使用された。
【０３６９】
モノマー溶液は、第一にアクリル酸を3-tuplyエトキシル化グリセロールトリアクリレート(内部架橋剤)と混合し、第二に37.3重量%のアクリル酸ナトリウム溶液と混合し、第三に1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸二ナトリウム(HDPA)水溶液と混合することによって調製した。得られたモノマー溶液の温度は、熱交換器を使用し、ループにおいてポンプ輸送することによって、10℃に制御した。ポンプ後のループに、250μmのメッシュサイズを有するフィルターユニットを使用した。図6に示されるように、静的ミキサー(31)及び(32)によってライン(33)及び(34)を介して液滴化機の上流のモノマー溶液に、開始剤を計量供給した。20℃の温度を有するペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液を、ライン(33)を介して添加し、[2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩溶液を、ライン(34)を介して一緒に添加した。それぞれの開始剤を、ループにおいてポンプ輸送し、制御バルブを介して各液滴化機ユニットに投入した。140μmのメッシュサイズを有する第2フィルターユニットを、静的ミキサー(32)の後に使用した。噴霧乾燥機の最上部にモノマー溶液を投入するために、WO 2016/134905 A1の図4に示されるように、3つの液滴化機ユニットを使用した。
【０３７０】
液滴化機ユニットは、WO 2016/134905 A1の図5に示されるように、液滴化機カセット(49)についての開口部を有する外側パイプ(47)からなった。液滴化機カセット(49)は、内側パイプ(48)と連結された。封止として端部にPTFEブロック(50)を有する内側パイプ(48)を、維持管理の目的でプロセスの操作の際に外側パイプ(47)の中に押し込む及び外に押し出すことができる。
【０３７１】
液滴化機カセット(49)の温度は、WO 2016/134905 A1の図8に示されるように、流路(55)中の水によって8℃に制御された。
【０３７２】
実施例1の場合、液滴化機カセット(49)は、170μmの直径及び15mmの穴間隔を有する256個の穴を有した。
【０３７３】
実施例2の場合、液滴化機カセット(49)は、120μmの直径及び8mmの穴間隔を有する508個の穴を有した。
【０３７４】
液滴化機カセット(49)は、予め混合されたモノマー及び開始剤溶液の均一な分布のための本質的に停滞した体積のない流路(56)、及び1つの液滴プレート(53)からなった。液滴プレート(53)は、3゜の角度で、角度のある構成を有した。液滴プレート(53)は、ステンレス鋼でできており、630mmの長さ、128mmの幅及び1mmの厚さを有した。
【０３７５】
噴霧乾燥機への供給物は、10.45重量%のアクリル酸、33.40重量%のアクリル酸ナトリウム、0.018重量%の3-tuplyエトキシル化グリセロールトリアクリレート、0.108重量%の1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸二ナトリウム(HDPA)、0.072重量%の[2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、0.072重量%のペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液(水中15重量%)及び水からなった。中和度は71%であった。穴1つあたりの供給量は、1.4kg/hであった。
【０３７６】
得られた超吸収性ポリマー粒子を分析した。条件及び結果を表5〜7にまとめる。
【０３７７】
この実施例は、WO 2016/134905 A1の実施例1と同様に行った。
【０３７８】
実施例3(発明)
このプロセスは、図6に示されるように、統合された流動床(27)を有する並流噴霧乾燥プラントで実施した。反応ゾーン(5)は、22mの高さ及び3.4mの直径を有した。内部流動床(IFB)は、3mの直径及び0.25mの堰高さを有した。液滴化機カセット(49)は、120μmの直径及び8mmの穴間隔を有する508個の穴を有した。
【０３７９】
乾燥ガスを、噴霧乾燥機の最上部でガス分配器(3)を介して供給した。乾燥ガスを、ダスト分離ユニットとしてのサイクロン(9)及び凝縮器カラム(12)を介して部分的に再循環させた(乾燥ガスループ)。乾燥ガスは、1体積%〜4体積%の残留酸素を含む窒素であった。重合を開始する前に、残留酸素が4体積%未満になるまで、乾燥ガスループを窒素で充填した。反応ゾーン(5)における乾燥ガスのガス速度は、0.79m/sであった。噴霧乾燥機内の圧力は、周囲圧力を4mbar下回った。
【０３８０】
反応ゾーン(5)を出るガスの温度を、図7に示されるように、噴霧乾燥機の円筒形部分の端部の円周の周りの3点で測定した。3つの個々の測定値(43)を使用して、平均温度(噴霧乾燥機出口温度)を計算した。乾燥ガスループを加熱し、モノマー溶液の投入を開始する。この時から、熱交換器(20)を介してガス入口温度を調整することによって、噴霧乾燥機の出口温度を118℃に制御した。ガス入口温度は179℃であり、乾燥ガスの蒸気含有量は表1に示される。
【０３８１】
堰高さに達するまで、生成物は内部流動床(27)に蓄積した。106゜の温度を有する調整された内部流動床ガスを、ライン(25)を介して内部流動床(27)に供給した。内部流動床(27)における内部流動床ガスのガス速度は、0.65m/sであった。生成物の滞留時間は150分であった。内部流動床(27)中の超吸収性ポリマー粒子の温度は、78℃であった。
【０３８２】
噴霧乾燥機のオフガスは、ダスト分離ユニットとしてのサイクロン(9)で濾過され、クエンチ/冷却のために凝縮器カラム(12)に送られた。余剰水は、凝縮器カラム(12)内の(一定の)充填レベルを制御することによって、凝縮器カラム(12)からポンプで排出された。凝縮器カラム(12)内の水は、熱交換器(13)によって冷却され、ガスに向流でポンプ輸送された。凝縮器カラム(12)を出るガスの温度及び蒸気含有量は、表5に示される。凝縮器カラム(12)内の水は、水酸化ナトリウム溶液を投入してアクリル酸蒸気を洗い流すことによって、アルカリ性pHに設定された。
【０３８３】
凝縮器カラム(12)を出るガスは、乾燥ガス入口パイプ(1)及び調整された内部流動床ガス(25)に分割された。ガス温度は、熱交換器(20)及び(22)を介して制御された。熱い乾燥ガスは、ガス分配器(3)を介して並流噴霧乾燥機に供給された。ガス分配器(3)は、乾燥ガス量に応じて、2〜4mbarの圧力降下を提供するプレートのセットからなる。
【０３８４】
生成物は、回転バルブ(28)を介して内部流動床(27)からふるい(29)に排出された。ふるい(29)は、800μmを超える粒子直径を有する過大物/塊をふるい分けるために使用された。
【０３８５】
モノマー溶液は、第一にアクリル酸を3-tuplyエトキシル化グリセロールトリアクリレート(内部架橋剤)と混合し、第二に37.3重量%のアクリル酸ナトリウム溶液と混合し、第三に1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸二ナトリウム(HDPA)水溶液と混合することによって調製した。得られたモノマー溶液の温度は、熱交換器を使用し、ループにおいてポンプ輸送することによって、10℃に制御した。ポンプ後のループに、250μmのメッシュサイズを有するフィルターユニットを使用した。図6に示されるように、静的ミキサー(31)及び(32)によってライン(33)及び(34)を介して液滴化機の上流のモノマー溶液に、開始剤を計量導入した。20℃の温度を有するペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液を、ライン(33)を介して添加し、[2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩溶液を、一緒にライン(34)を介して添加した。それぞれの開始剤を、ループにおいてポンプ輸送し、制御バルブを介して各液滴化機ユニットに投入した。140μmのメッシュサイズを有する第2フィルターユニットを、静的ミキサー(32)の後に使用した。噴霧乾燥機の最上部にモノマー溶液を投入するために、WO 2016/134905 A1の図4に示されるように、3つの液滴化機ユニットを使用した。
【０３８６】
液滴化機ユニットは、WO 2016/134905 A1の図5に示されるように、液滴化機カセット(49)についての開口部を有する外側パイプ(47)からなった。液滴化機カセット(49)は、内側パイプ(48)と連結された。封止として端部にPTFEブロック(50)を有する内側パイプ(48)を、維持管理の目的でプロセスの操作の際に外側パイプ(47)の中に押し込む及び外に押し出すことができる。
【０３８７】
液滴化機カセット(49)は、120μmの直径及び8mmの穴間隔を有する508個の穴を有した。液滴化機カセット(49)は、予め混合されたモノマー及び開始剤溶液の均一な分布のための本質的に停滞した体積のない流路(56)、及び1つの液滴プレート(53)からなった。液滴プレート(53)は、3゜の角度で、角度のある構成を有した。液滴プレート(53)は、ステンレス鋼でできており、630mmの長さ、128mmの幅及び1mmの厚さを有した。
【０３８８】
噴霧乾燥機への供給物は、10.45重量%のアクリル酸、33.40重量%のアクリル酸ナトリウム、0.018重量%の3-tuplyエトキシル化グリセロールトリアクリレート、0.108重量%の1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸二ナトリウム(HDPA)、0.072重量%の[2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、0.072重量%のペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液(水中15重量%)及び水からなった。中和度は71%であった。穴1つあたりの供給量は1.4kg/hであった。
【０３８９】
実施例4(発明)
この実施例は、実施例3と同様に実施した。噴霧乾燥機への供給物は、10.45重量%のアクリル酸、33.40重量%のアクリル酸ナトリウム、0.018重量%の3-tuplyエトキシル化グリセロールトリアクリレート、0.216重量%の1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸二ナトリウム(HDPA)、0.072重量%の[2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、0.072重量%のペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液(水中15重量%)及び水からなった。
【０３９０】
得られた超吸収性ポリマー粒子を分析した。条件及び結果を表1〜3にまとめる。
【０３９１】
実施例5(発明)
この実施例は、実施例3と同様に実施した。噴霧乾燥機への供給物は、10.45重量%のアクリル酸、33.40重量%のアクリル酸ナトリウム、0.018重量%の3-tuplyエトキシル化グリセロールトリアクリレート、0.216重量%の1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸二ナトリウム(HDPA)、0.018重量%の2-ヒドロキシ-2-スルホナト酢酸二ナトリウム(HSAA)、0.072重量%の[2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、0.072重量%のペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液(水中15重量%)及び水からなった。
【０３９２】
得られた超吸収性ポリマー粒子を分析した。条件及び結果を表1〜3にまとめる。
【０３９３】
実施例6(発明)
この実施例は、実施例3と同様に実施した。噴霧乾燥機への供給物は、10.45重量%のアクリル酸、33.40重量%のアクリル酸ナトリウム、0.018重量%の3-tuplyエトキシル化グリセロールトリアクリレート、0.216重量%の1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸二ナトリウム(HDPA)、0.036重量%の2-ヒドロキシ-2-スルホナト酢酸二ナトリウム(HSAA)、0.072重量%の[2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、0.072重量%のペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液(水中15重量%)及び水からなった。
【０３９４】
得られた超吸収性ポリマー粒子を分析した。条件及び結果を表5〜7にまとめる。
【０３９５】
実施例7(発明)
この実施例は、実施例3と同様に実施した。噴霧乾燥機への供給物は、10.45重量%のアクリル酸、33.40重量%のアクリル酸ナトリウム、0.018重量%の3-tuplyエトキシル化グリセロールトリアクリレート、0.216重量%の1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸二ナトリウム(HDPA)、0.072重量%の2-ヒドロキシ-2-スルホナト酢酸二ナトリウム(HSAA)、0.072重量%の[2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、0.072重量%のペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液(水中15重量%)及び水からなった。
【０３９６】
得られた超吸収性ポリマー粒子を分析した。条件及び結果を表5〜7にまとめる。
【０３９７】
実施例8〜9(発明ではない)及び10〜14(発明)
全てのベースポリマーは、WO 2015/110321 A1に記載されるように、ベースポリマーに基づいて、2.0wt%の炭酸エチレン、5.0wt%の水、及び0.1wt%の硫酸アルミニウムで表面後架橋した。
【０３９８】
2000rpmの速度を用いたSchugi Flexomix(登録商標)(モデルFlexomix 160、Hosokawa Micron B.V., Doetinchem, the Netherlandsによって製造)で、2又は3個の丸型スプレーノズルシステム(モデルGravity-Fed Spray Set-ups、External Mix Typ SU4、Fluid Cap 60100及びAir Cap SS-120、Spraying Systems Co, Wheaton, Illinois, USAによって製造)を使用することによって、ベースポリマーを表面後架橋剤溶液でコーティングし、次いで、ベースポリマー供給物(70)により充填し、6rpmのシャフト(76)の速度を用いた熱乾燥機(65)(モデルNPD 5W-18、GMF Gouda, Waddinxveen, the Netherlandsによって製造)で乾燥させた。熱乾燥機(65)は、90゜のシャフトオフセット(80)を有する2つのパドル、及び2つの柔軟な堰プレート(73)を有する固定化排出ゾーン(71)を有する。それぞれの堰は、WO 2015/110321 A1の図15に示されるように、50%で最小堰高さ(75)を有し、100%で最大堰開口部(74)を有する堰開口部を有する。
【０３９９】
床板と熱乾燥機との間の傾斜角α(78)は、約3゜であった。熱乾燥機の堰高さは、50〜100%であり、約40〜150分の滞留時間に対応した(約700〜750kg/m3の生成物密度による)。熱乾燥機中の生成物温度は、120〜165℃の範囲であった。乾燥後、11rpmの速度及び145mmの堰高さを用いて、表面後架橋ポリマーを約60℃まで冷却するために、表面後架橋ポリマーを、冷却機(モデルNPD 5W-18、GMF Gouda, Waddinxveen, the Netherlandsによって製造)中の排出コーン(77)上に移した。冷却後、材料を、150μmの最小カットサイズ及び850μmの最大カットサイズでふるいにかけた。
【０４００】
表9に記載されるように、6.02wt%のAl-乳酸塩及びSpan(商標)20の水溶液を、冷却機の3分の1における2つのノズルを使用して冷却機にさらに添加した。ノズルは、生成物ベッドの下に配置した。
【０４０１】
条件及び結果を表4及び5にまとめる。得られた超吸収性ポリマー粒子を分析した。分析データを表6、7及び8にまとめる。
【０４０２】
実施例15(発明)
実施例10〜14に類似しているが、6.02wt%のAl-乳酸塩及びSpan(商標)20の水溶液の代わりに、表9に記載されるように、3.17wt%のAl-乳酸塩及びSpan(商標)20の水溶液を、1つのノズルを使用して冷却機にさらに添加し、表5に記載されるように、3.35wt%の次亜リン酸ナトリウムの水溶液を、第2のノズルを使用して冷却機にさらに添加した。両方のノズルを、冷却機の3分の1に配置する。
【０４０３】
冷却後、材料を、850μmの最大カットサイズのみでふるいにかけた。さらなる最小カットふるいは使用しなかった。
【０４０４】
条件及び結果を表4及び5にまとめる。得られた超吸収性ポリマー粒子を分析した。分析データを表6、7及び8にまとめる。
【０４０５】
【表１】
2021521924.tif 000008
【０４０６】
【表２】
2021521924.tif 000009
【０４０７】
【表３】
2021521924.tif 000010
【０４０８】
【表４】
2021521924.tif 000011
【０４０９】
【表５】
2021521924.tif 000012
【０４１０】
【表６】
2021521924.tif 000013
【０４１１】
【表７】
2021521924.tif 000014
【０４１２】
【表８】
2021521924.tif 000015
【０４１３】
吸収紙積層物の実施例
【０４１４】
【表９】
2021521924.tif 000016
【０４１５】
【表１０】
2021521924.tif 000017
【０４１６】
実施例16
吸収紙(AP)積層物の調製:
ホットメルト接着剤(3.0gsm)(Bostikによる建築用ホットメルト接着剤)を、ティッシュ底層(40gsm)(Fujian Qiao Dong Paper Co., Ltd.によって製造された凝縮ティッシュ)上に噴霧し、次いで、超吸収性物質(底層)(「SAP2」)を、ローラーフィーダー(市販のSAPフィーダーローラータイプ)を使用して、130gsmの負荷でティッシュ上に適用する。ハイロフト不織布材料(40〜45gsm)(Fujian Qiao Dong Paper Co., Ltdによるポリエステルのエアスルー接着不織布)を、積層装置に供給し、ホットメルト接着剤を、不織布(0.5gsm)上に噴霧する。次いで、ホットメルト接着剤を含有する不織布を、ティッシュ層、ホットメルト接着剤、及び超吸収性物質(SAP2)と積層させる。これにより、吸収紙積層物の底層が得られる。
【０４１７】
別の層は、別のティッシュ層(最上層)(Fujian Qiao Dong Paper Co., Ltd.によって製造された凝縮ティッシュ)上にホットメルト接着剤(3.0gsm)を噴霧することによって調製し、次いで、別のタイプの超吸収性物質(130gsm)(「SAP1」)をティッシュ層上に適用する。これにより、吸収紙積層物の第2層が得られる。
【０４１８】
次いで、第1層及び第2層を、圧縮ロール(市販の金属圧縮ローラー)を通過させることによって、ホットメルト接着剤(0.5gsm)(Bostikによる建築用ホットメルト接着剤)を使用して、積層させる。これにより、完全な吸収紙積層物が得られる。
【０４１９】
吸収紙積層物は、2層の超吸収性ポリマー(SAP)からなり; その一方は最上面に配置され「SAP1」(91)、もう一方は層の底部に配置される「SAP2」(92)。SAP最上層とSAP底層の両方は、1平方メートルあたり130グラム(g/m2)を含有する。両方の層は、40〜45g/m2のエアスルー接着不織布材料(94)と接触し、次いで、3.0g/m2で表面に塗布されたホットメルト接着剤(93)を使用して、最上部(95)及び底部(96)における40g/m2の凝縮ティッシュ層の2つの層で挟まれる。使用されるホットメルト接着剤の合計は、最上層と底層の両方について3.0g/m2である。
【０４２０】
番号は図4を参照する。
【０４２１】
積層物(以下、試料と呼ぶ)は、95mm幅及び400mm長さになるように切断される。
【０４２２】
以下の吸収紙積層物が生成される:
【０４２３】
【表１１】
2021521924.tif 000018
【０４２４】
HySorb T 5400 Xは、BASF Corp., Freeport, Texas, USによって生成される
Nuoer NR610Sは、Shandong Nuoer Biological Technology Co., Ltd., Shandong Province, Dongying Port Economic Development Zone, P.R. Chinaによって製造される
Sanwet IM-930 NPは、San-Dia Polymers (Nantong) Co., Ltd., No. 5, Xinkai Road (S), Nantong, Economic & Technological Development Area, Jiangsu, P.R. Chinaで生成される
SAVIVA(登録商標)Transform B3及びSAVIVA(登録商標)B400は、BASF Antwerpen NV, Belgiumによって生成される
Sumitomo SA60SXIIは、Sumitomo Seika Chemicals Co, Ltd. The Sumitomo Bldg. 4-5-33 Kitahama, Chuo-ku, Osaka, Japanによって生成される
Aqualic CAW2020は、Nippon Shokubai Co. Ltd. Kogin Bldg., 4-1-1 Koraibashi, Chuo-ku, Osaka 541-0043, Japanによって生成される
TAISAP NB388SDAは、Formosa Plastics Corporation, 175, 4F, 201, Tung-Hwa North Road, Taipai, Taiwanによって製造される
【０４２５】
実施例17
吸収紙積層物のそれぞれについて、注水試験が実施される。結果を表12にまとめる。
【０４２６】
【表１２】
2021521924.tif 000019
【０４２７】
本発明の実施例は、改善された注水時間及び/又は注水リウェットを示す。
【０４２８】
実施例18
吸収紙(AP)積層物の調製
ホットメルト接着剤(2)(2.5〜3.0gsm)(Bostikによる建築用ホットメルト接着剤)を、ティッシュ(1)(40gsm)(Fujian Qiao Dong Paper Co., Ltd.によって製造された凝縮ティッシュ)上に噴霧する。
【０４２９】
超吸収性SAP(3)若しくは(4)、又は両方を、ローラーフィーダー(市販のSAPフィーダーローラータイプ)を使用して、130gsmの負荷で、ハイロフト不織布材料ATB(7)(40〜45gsm)(Fujian Qiao Dong Paper Co., Ltdによるポリエステルのエアスルー接着不織布)上に適用する。次いで、SAPを含有する不織布を、位置(10)で、ティッシュ層と積層させる。
【０４３０】
ホットメルト接着剤(8)(2.5〜3.0gsm)(Bostikによる建築用ホットメルト接着剤)を、ティッシュ(9)(40gsm)上に噴霧する。超吸収性SAP(5)若しくは(6)、又は両方を、ハイロフト不織布材料ATB(7)のもう一方の側面上に適用する。次いで、SAPを含有する不織布を、位置(15)で、ティッシュ層と積層させる。これにより、5層の吸収紙構造が得られ; 次いで、積層物はスリッター(11)によって所望の幅に切断される。番号は図2を参照する。
【０４３１】
以下の吸収紙積層物が生成される:
【０４３２】
【表１３】
2021521924.tif 000020
【０４３３】
HySorb N 7059及びHySorb N 6830は、Nanjing, CNのBASF-YPC Company Limited (BYC) で生成される。
HySorb T 5400 Xは、BASF Corp., Freeport, Texas, USによって生成される。
Nuoer NR610Sは、Shandong Nuoer Biological Technology Co., Ltd., Shandong Province, Dongying Port Economic Development Zone, P.R. Chinaによって製造される。
Sanwet IM-930 NPは、San-Dia Polymers (Nantong) Co., Ltd., No. 5, Xinkai Road (S), Nantong, Economic & Technological Development Area, Jiangsu, P.R. Chinaで生成される。
SAVIVA(登録商標)Transform B3、SAVIVA(登録商標)B400、ASAP 535及びASAP 720は、BASF Antwerpen NV, Belgiumによって生成される。
Sumitomo SA60SXII及びSA60Sは、Sumitomo Seika Chemicals Co, Ltd. The Sumitomo Bldg. 4-5-33 Kitahama, Chuo-ku, Osaka, Japanによって生成される。
CAW2020は、Nippon Shokubai Co. Ltd. Kogin Bldg., 4-1-1 Koraibashi, Chuo-ku, Osaka 541-0043, Japanによって生成される。
TAISAP NB388SDAは、Formosa Plastics Corporation Tairylan Division RM 175,4TH FLR, 201, Tung Hua North Road, Taipei, Taiwanによって生成される。
【０４３４】
実施例19
吸収紙積層物のそれぞれについて、ストライクスルー/リウェット試験が実施される。結果を表14にまとめる。
【０４３５】
【表１４】
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【０４３６】
本発明の実施例は、ストライクスルー/リウェット試験において改善されたコア利用(より長い液体拡散長)を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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