(57)【要約】【課題】おむつ、小児用トレーニングパンツ、女性用ケア物品、失禁用物品、包帯、手術衣、及び吸収性ワイプなどのような使い捨ての物品に用いられる吸収性構造体、特に、保持容量、自由膨潤ゲルベッド透過率、及び／又は荷重下吸収性値の強化した組合せのような強化した液体処理特性を有する超吸収性材料を含む吸収性構造体を提供する。【解決手段】「遠心保持容量試験」で求められた少なくとも約２５ｇ／ｇの保持容量（ＣＲＣ）と、「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも５７５×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）とを有する超吸収性材料から少なくとも部分的に製造された吸収性構造体。別の実施形態では、吸収性構造体は、少なくとも部分的には、「遠心保持容量試験」で求められた少なくとも約２５ｇ／ｇの保持容量（ＣＲＣ）と、「荷重下吸収性試験」で求められた少なくとも１８の０．９ｐｓｉでの荷重下吸収性（ＡＵＬ）と、「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約３５０×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）とを有する超吸収性材料から製造される。
2006524541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
「遠心保持容量試験」で求められた少なくとも約２５ｇ／ｇの保持容量（ＣＲＣ）と、「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも５７５×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）とを有する超吸収性材料を少なくとも部分的に含むことを特徴とする吸収性構造体。
【請求項２】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約６００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項１に記載の吸収性構造体。
【請求項３】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約８００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項２に記載の吸収性構造体。
【請求項４】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約１，１００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項３に記載の吸収性構造体。
【請求項５】
前記超吸収性材料は、前記「遠心保持容量試験」で求められた少なくとも約２７．５ｇ／ｇの保持容量を有することを特徴とする請求項１に記載の吸収性構造体。
【請求項６】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約６００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項５に記載の吸収性構造体。
【請求項７】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約８００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項６に記載の吸収性構造体。
【請求項８】
前記超吸収性材料は、前記「遠心保持容量試験」で求められた少なくとも約３０ｇ／ｇの保持容量を有することを特徴とする請求項１に記載の吸収性構造体。
【請求項９】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約６００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項８に記載の吸収性構造体。
【請求項１０】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約７００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項９に記載の吸収性構造体。
【請求項１１】
前記超吸収性材料は、「荷重下吸収性試験」で求められた少なくとも約１５ｇ／ｇの０．９ｐｓｉでの「荷重下吸収性（ＡＵＬ）」を有することを特徴とする請求項１に記載の吸収性構造体。
【請求項１２】
前記超吸収性材料は、前記「荷重下吸収性試験」で求められた少なくとも約１７．５ｇ／ｇの０．９ｐｓｉでの「荷重下吸収性（ＡＵＬ）」を有することを特徴とする請求項１１に記載の吸収性構造体。
【請求項１３】
前記超吸収性材料は、前記「荷重下吸収性試験」で求められた少なくとも約１９ｇ／ｇの０．９ｐｓｉでの「荷重下吸収性（ＡＵＬ）」を有することを特徴とする請求項１２に記載の吸収性構造体。
【請求項１４】
前記超吸収性材料は、前記「荷重下吸収性試験」で求められた少なくとも約２０ｇ／ｇの０．９ｐｓｉでの「荷重下吸収性（ＡＵＬ）」を有することを特徴とする請求項１３に記載の吸収性構造体。
【請求項１５】
親水性繊維及び疎水性繊維の少なくとも一方を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の吸収性構造体。
【請求項１６】
前記親水性繊維は、セルロース繊維を含むことを特徴とする請求項１５に記載の吸収性構造体。
【請求項１７】
吸収性構造体における前記超吸収性材料は、吸収性構造体の重量の約３０パーセントから約９０パーセントの範囲を構成することを特徴とする請求項１に記載の吸収性構造体。
【請求項１８】
前記超吸収性材料は、少なくとも約７５重量パーセントの陰イオン性ポリマー及び少なくとも約７５重量パーセントの陽イオン性ポリマーの一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の吸収性構造体。
【請求項１９】
前記超吸収性材料は、少なくとも約８５重量パーセントの陰イオン性ポリマー及び少なくとも約８５重量パーセントの陽イオン性ポリマーの一方を含むことを特徴とする請求項１８に記載の吸収性構造体。
【請求項２０】
前記超吸収性材料は、少なくとも約９０重量パーセントの陰イオン性ポリマー及び少なくとも約９０重量パーセントの陽イオン性ポリマーの一方を含むことを特徴とする請求項１９に記載の吸収性構造体。
【請求項２１】
請求項１に記載の吸収性構造体を少なくとも部分的に含むことを特徴とする吸収性物品。
【請求項２２】
おむつ、トレーニングパンツ、女性用衛生製品、及び失禁用製品のうちの１つであることを特徴とする請求項２１に記載の吸収性物品。
【請求項２３】
「遠心保持容量試験」で求められた少なくとも約２５ｇ／ｇの保持容量（ＣＲＣ）と、「荷重下吸収性試験」で求められた少なくとも１８の０．９ｐｓｉでの「荷重下吸収性（ＡＵＬ）」と、「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約３５０×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）とを有する超吸収性材料を少なくとも部分的に含むことを特徴とする吸収性構造体。
【請求項２４】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約４００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項２３に記載の吸収性構造体。
【請求項２５】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約６００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項２４に記載の吸収性構造体。
【請求項２６】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約８００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項２５に記載の吸収性構造体。
【請求項２７】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約１，１００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項２６に記載の吸収性構造体。
【請求項２８】
前記超吸収性材料は、前記「遠心保持容量試験」で求められた少なくとも約２７．５ｇ／ｇの保持容量を有することを特徴とする請求項２３に記載の吸収性構造体。
【請求項２９】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約４００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項２８に記載の吸収性構造体。
【請求項３０】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約６００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項２９に記載の吸収性構造体。
【請求項３１】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約８００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項３０に記載の吸収性構造体。
【請求項３２】
前記超吸収性材料は、前記「遠心保持容量試験」で求められた少なくとも約３０ｇ／ｇの保持容量を有することを特徴とする請求項２８に記載の吸収性構造体。
【請求項３３】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約４００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項３２に記載の吸収性構造体。
【請求項３４】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約６００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項３３に記載の吸収性構造体。
【請求項３５】
前記超吸収性材料は、前記「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で求められた少なくとも約７００×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率を有することを特徴とする請求項３４に記載の吸収性構造体。
【請求項３６】
前記超吸収性材料は、前記「荷重下吸収性試験」で求められた少なくとも約１９ｇ／ｇの０．９ｐｓｉでの「荷重下吸収性（ＡＵＬ）」を有することを特徴とする請求項２３に記載の吸収性構造体。
【請求項３７】
前記超吸収性材料は、前記「荷重下吸収性試験」で求められた少なくとも約２０ｇ／ｇの０．９ｐｓｉでの「荷重下吸収性（ＡＵＬ）」を有することを特徴とする請求項３６に記載の吸収性構造体。
【請求項３８】
親水性繊維及び疎水性繊維の少なくとも一方を更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の吸収性構造体。
【請求項３９】
前記親水性繊維は、セルロース繊維を含むことを特徴とする請求項３８に記載の吸収性構造体。
【請求項４０】
吸収性構造体における前記超吸収性材料は、吸収性構造体の重量の約３０パーセントから約９０パーセントの範囲を構成することを特徴とする請求項２３に記載の吸収性構造体。
【請求項４１】
前記超吸収性材料は、少なくとも約７５重量パーセントの陰イオン性ポリマー及び少なくとも約７５重量パーセントの陽イオン性ポリマーの一方を含むことを特徴とする請求項２３に記載の吸収性構造体。
【請求項４２】
前記超吸収性材料は、少なくとも約８５重量パーセントの陰イオン性ポリマー及び少なくとも約８５重量パーセントの陽イオン性ポリマーの一方を含むことを特徴とする請求項４１に記載の吸収性構造体。
【請求項４３】
前記超吸収性材料は、少なくとも約９０重量パーセントの陰イオン性ポリマー及び少なくとも約９０重量パーセントの陽イオン性ポリマーの一方を含むことを特徴とする請求項４２に記載の吸収性構造体。
【請求項４４】
請求項２３に記載の吸収性構造体を少なくとも部分的に含むことを特徴とする吸収性物品。
【請求項４５】
おむつ、トレーニングパンツ、女性用衛生製品、及び失禁用製品のうちの１つであることを特徴とする請求項４４に記載の吸収性物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、おむつ、小児用トレーニングパンツ、女性用ケア物品、失禁用物品、包帯、手術衣、及び吸収性ワイプなどのような使い捨ての物品に用いられる吸収性構造体に関し、より詳細には、保持容量、自由膨潤ゲルベッド透過率、及び／又は荷重下吸収性値の強化した組合せのような強化した液体処理特性を有する超吸収性材料を含む吸収性構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の使い捨て物品には、一般的に吸収性構造体が含まれるが、これは、吸収性コア又は吸収性複合体と呼ばれることもあり、空気形成、空気堆積、又は他の公知の形成技術により形成される。例えば、このような吸収性構造体の製造は、繊維化装置又は他の細断又は微粉砕装置内で親水性材料の繊維シートを繊維化して個別の繊維を形成することにより開始することができる。それに加えて、水不溶性で水膨潤性、及び０．９重量パーセント塩化ナトリウム蒸留水溶液（生理食塩水溶液）中でその重量の少なくとも約１０倍吸収することができる超吸収性材料の粒子又は繊維を個別の繊維と混合する。次に、親水性繊維及び超吸収性材料は、空気流に連行されて小孔のある形成表面に導かれ、その上に繊維及び超吸収性材料が堆積して蓄積し、吸収性構造体を形成する。
【０００３】
吸収性構造体の製造業者は、吸収性構造体の液体吸込み性能を向上させ、それによって構造体が使用中に、特に廃棄される前に繰返し液体放出を受けて次第に飽和する時にこのような構造体が漏れにくくするための努力を続けている。例えば、吸収性構造体の漏れを低減する手段の１つは、超吸収性材料を広範囲に用いることである。超吸収性塊の量を増大させることに加え、市販の吸収性構造体設計における近年の努力は、一般的に、超吸収性材料の濃度を高め、繊維を少なく用いて吸収性構造体を更に薄く緻密にすることに向けられている。
【０００４】
しかし、超吸収性材料の濃度を増大させることにより総吸収性容量を増大させても、このような吸収性構造体は、依然として使用中に漏れる場合がある。この漏れは、部分的には、構造体が不十分な吸込み率、例えば、液体放出が構造体内に取り込まれて連行され、次に超吸収性材料によって吸収することができる比率が不十分であることによるであろう。より詳細には、このような吸収性構造体の吸込み率は、構造体内の超吸収性材料が吸収する時に膨潤し、従って超吸収性粒子間又は粒子と吸収性構造体内の親水性繊維との間の開放流路が制限されるか又はそうでなければ塞がれる傾向があるために、液体放出が繰り返されると減少する場合がある。この現象は、多くの場合にゲル閉塞形態と呼ばれ、超吸収性材料のゲル一体性が十分でないか、又は着用者が動いたり座ったりすることにより加えられる荷重のような外部圧力下で容易に変形しやすくなるほど高度の膨潤に達する結果発生すると考えられる。
【０００５】
吸収性構造体の使用時の性能は、１）吸収性構造体内に開放流路及び空隙容積を生じる機能と、２）吸収性構造体が飽和した時にこのような流路及び空隙容積の開放性及びアクセス性を維持する機能とに依存するであろう。開放流路を生じる機能は、材料が圧力下にある時に超吸収性材料が液体を吸収する機能、並びに圧力下で液体を保持して変形しない機能の関数と考えられる。液体処理特性は、通常は、超吸収性材料の保持容量（ＣＲＣ）と荷重下吸収性（ＡＵＬ）値とを含む機能に関連する。流路及び空隙容積の開放性及びアクセス性を維持する機能は、大部分は、超吸収性材料のゲルベッド透過率（ＧＢＰ）の関数であると考えられる。より高いＧＢＰは、超吸収性材料が飽和して完全に膨潤した後に吸収性構造体内に開放流路を維持する機能が高いことを示すものである。
【０００６】
今日まで、吸収性構造体の液体処理特性を改良することに関する研究努力は、一般的に、吸収性構造体内の超吸収性材料のゲルベッド透過率を向上させることに焦点が置かれてきた。しかし、このような手法は、保持容量が減少するか又は少なくとも向上が見られないという形の代償を払っている。
【０００７】
従って、ゲルベッド透過率が高く、保持容量が高く、及び／又は荷重下吸収性値が高い超吸収性材料を組み込んだ吸収性構造体が必要とされている。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，１０８，８２０号
【特許文献２】米国特許第４，７９５，６６８号
【特許文献３】米国特許第５，５４０，９９２号
【特許文献４】米国特許第５，３３６，５５２号
【特許文献５】米国特許第５，３８２，４００号
【特許文献６】米国特許第３，８４９，２４１号
【特許文献７】米国特許第４，３４０，５６３号
【特許文献８】米国特許第３，６９２，６１８号
【特許文献９】米国特許第３，８０２，８１７号
【特許文献１０】米国特許第３，３３８，９９２号
【特許文献１１】米国特許第３，３４１，３９４号
【特許文献１２】米国特許第３，５０２，７６３号
【特許文献１３】米国特許第３，５０２，５３８号
【特許文献１４】米国特許第３，５４２，６１５号
【特許文献１５】米国特許第６，０９０，８７５号
【特許文献１６】米国特許第５，９９４，４４０号
【特許文献１７】米国特許第４，７７７，０７３号
【非特許文献１】Ｌｉｃｈｓｔｅｉｎ、「ＩＮＤＡ技術シンポジウム紀要」、１９７４年３月、１２９〜１４２頁
【非特許文献２】「せん断弾性率測定のための簡単なソリューション」、「Ｒａｎｋ  Ｐｕｌｓｅ  Ｓｈｅａｒｏｍｅｔｅｒ（登録商標）」のための操作マニュアル
【発明の開示】
【０００９】
一実施形態では、本発明の吸収性構造体は、一般的に、少なくとも部分的には、「遠心保持容量試験」により求められた少なくとも約２５ｇ／ｇの保持容量（ＣＲＣ）と、「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」により求められた少なくとも５７５×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）とを有する超吸収性材料を含む。
【００１０】
別の実施形態では、本発明の吸収性構造体は、一般的に、少なくとも部分的には、「遠心保持容量試験」により求められた少なくとも約２５ｇ／ｇの保持容量（ＣＲＣ）と、「荷重下吸収性試験」で求められた少なくとも１８の０．９ｐｓｉでの荷重下吸収性（ＡＵＬ）と、「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」により求められた少なくとも約３５０×１０-9ｃｍ2の自由膨潤ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）とを有する超吸収性材料を含む。
【００１１】
本発明の他の特徴は、一部は明白であり、一部はこれ以降に示される。
【００１２】
定義
本明細書の関連においては、以下の各用語又は語句は、以下の1つ又は複数の意味を含むことになる。
【００１３】
「二成分」又は「多成分」繊維とは、本明細書で用いる場合、天然繊維及びポリマー又は２つ又はそれ以上のポリマーのような２つ（例えば、二成分）又はそれ以上の成分で形成される繊維であり、これらの成分を１つ又はそれ以上の分離した押し出し機から押し出し、互いに接合させて単一の繊維を形成した繊維を意味する。これらの成分は、多成分繊維の断面に亘って実質的に一定に配置された区別可能な区域に配列され、繊維の長さの少なくとも一部分、及びより望ましくはその全長に沿って連続的に延びるものである。多成分繊維の構成は、例えば、１つのポリマーが別のポリマーに囲まれている芯／鞘配列、並列配列、パイ配列、「海島型」配列、又は他の適切な配列とすることができる。二成分繊維は、Ｋａｎｅｋｏ他に付与された米国特許第５，１０８，８２０号、Ｋｒｕｅｇｅｒ他に付与された米国特許第４，７９５，６６８号、Ｍａｒｃｈｅｒ他に付与された米国特許第５，５４０，９９２号、及びＳｔｒａｃｋ他に付与された米国特許第５，３３６，５５２号に開示されている。また、二成分繊維は、Ｐｉｋｅ他に付与された米国特許第５，３８２，４００号にも教示されており、これを用いて、２つ（又はそれ以上）のポリマーの膨張率及び収縮率の差を用いることにより繊維にしぼ寄せすることができる。
【００１４】
「ボンデッドカーデッド」とは、繊維を分離又は粉砕し、機械方向に繊維を整列させてほぼ機械方向に配向された繊維不織ウェブを形成する結合又は梳毛ユニットを通して送られたステープル長繊維から作られたウェブを意味する。この材料は、ポイント結合、通気結合、超音波結合、接着剤結合、又は他の適切な結合技術を含む方法により互いに結合することができる。
【００１５】
「親水性」とは、水性液体に接触すると濡れる材料又は表面を表すものである。濡れの程度は、次に、関連の液体及び材料の接触角及び表面張力を用いて説明することができる。特定の材料又は表面の濡れ性を測定するのに適切な機器及び技術は、「Ｃａｈｎ  ＳＦＡ−２２２表面力分析システム」又は実質的に同等なシステムによって準備することができる。このシステムで測定した時に、接触角が９０度よりも小さい材料又は表面は「濡れ性」又は親水性であるとされ、接触角が９０度よりも大きいものは、「非濡れ性」又は疎水性であるとされる。
【００１６】
「メルトブローン」とは、複数の細い、通常円形のダイ毛管を通して溶融糸又はフィラメントとして溶融熱可塑性材料を収束高速加熱気体（例えば、空気）流内に押し出し、これによって溶融熱可塑性材料のフィラメントの直径を低減することにより形成される繊維を意味する。その後、メルトブローン繊維は、高速気体流により運ばれ、收集表面上に堆積されてランダムに分散されたメルトブローン繊維のウェブを形成する。このような工程は、例えば、本明細書において引用により組み込まれている、Ｂｕｔｉｎ他に付与された米国特許第３，８４９，２４１号に開示されている。メルトブローン繊維は、一般的に、連続又は不連続とすることができ、一般的に約０．６デニール又はそれ以下であり、收集表面に堆積されると一般的に自己結合するミクロ繊維である。
【００１７】
「不織材料」又は「不織ウェブ」とは、布地の織又は編工程の助けを借りることなく形成された材料又はウェブを意味する。この構造体は、相互に交錯しているが編布のように識別可能な様式ではない個々の又は群になった繊維又は糸を含む。不織構造体は、例えば、メルトブロー工程、スパンボンド工程、及びボンデッドカーデッド工程のような多くの工程で形成されている。
【００１８】
「スパンボンド」とは、円形又は他の構成の口金の複数の細い毛管から溶融熱可塑性材料をフィラメントとして押し出し、押し出したフィラメントの直径を次に、それぞれ本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている、Ａｐｐｅｌ他に付与された米国特許第４，３４０，５６３号、Ｄｏｒｓｃｈｎｅｒ他に付与された米国特許第３，６９２，６１８号、Ｍａｔｓｕｋｉ他に付与された米国特許第３，８０２，８１７号、Ｋｉｎｎｅｙ他に付与された米国特許第３，３３８，９９２号及び第３，３４１，３９４号、Ｈａｒｔｍａｎｎに付与された米国特許第３，５０２，７６３号、Ｐｅｔｅｒｓｏｎに付与された米国特許第３，５０２，５３８号、及びＤｏｂｏ他に付与された米国特許第３，５４２，６１５号に説明されているような空気引き伸ばし工程により急速に低減することによって形成された小さな直径の繊維を意味する。スパンボンド繊維は、ほぼ連続であり、多くの場合に、平均デニールは約０．３又はそれ以上、より詳細には、約０．６と約１０の間である。
【００１９】
「超吸収性構造体」及び「超吸収性材料」とは、最も好ましい条件下において、０．９重量パーセント塩化ナトリウム水溶液を含有する水溶液中でその重量の少なくとも約１０倍、更に適切には、その重量の少なくとも約３０倍吸収することができる水膨潤性で水不溶性の有機又は無機ポリマー及び／又は材料を意味する。超吸収性ポリマーは架橋ポリマーであり、これは、膨潤してヒドロゲルを形成しながら尿又は血液のような大量の水性液体及び体液を吸収することができ、超吸収性構造体という用語のここでの定義に従い、圧力下でこのような液体及び流体を保持することができるものである。
【００２０】
「熱可塑性」とは、熱に露出されると軟化し、室温まで冷却されると実質的に非軟化状態に戻る材料を表すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、液体処理特性が向上した吸収性構造体に関し、より詳細には、液体保持容量が大きく、自由膨潤ゲルベッド透過率も大きい超吸収性材料を含む吸収性構造体に関する。また、本発明は、一般的に、これらの吸収性構造体を組み込んだ吸収性物品に関する。例えば、このような吸収性物品には、以下に限定されるものではないが、女性用ケアパッド、陰唇間製品、タンポン、おむつ、並びにパッド、ガード、パンツ、及び下着のような失禁用物品、トレーニングパンツ、医療用衣類、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、ワイプ等が含まれる。別の例として、吸収性構造体は、例えば、ティッシュ、タオル、又はナプキン等の形態としてそれ自体で有用とすることができる。
【００２２】
一実施形態では、吸収性構造体は、親水性繊維及び超吸収性材料を含む不織ウェブである。適切な親水性繊維の例には、セルロース繊維のような本質的に濡れ性の材料から成る天然有機繊維が含まれる。適切なセルロース繊維源には、漂白クラフト軟材又は硬材、高収量木材繊維、及びケミサーモメカニカルパルプ繊維のような木材繊維、バガス繊維、トウワタフラフ繊維、麦かん、ケナフ、麻、パイナップル葉繊維、又はピートモスが含まれる。また、再生セルロース及びカール付き化学的補剛セルロース繊維のような他の親水性繊維は、緻密化して、湿潤すると膨張して嵩高になることができる吸収性構造体を形成することができる。また、パルプ繊維は、ホルムアルデヒド又はその誘導体、グルタルアルデヒド、エピクロルヒドリン、並びに尿素又は尿素誘導体のようなメチロール化化合物、無水マレイン酸のような無水物、非メチロール化尿素誘導体、クエン酸又は他のポリカルボン酸のような架橋剤を用いることにより補剛することができる。
【００２３】
適切な親水性繊維の一例は、米国アラバマ州クーサリバー所在の「Ｂｏｗａｔｅｒ」からモデル名称「ＣＲ１６５４」で入手可能であり、これは、軟材繊維を主に含む漂白高吸収性硫酸塩木質パルプである。別の適切な親水性繊維は、米国ワシントン州フェデラルウェイ所在の「Ｗｅｙｅｒｈａｕｓｅｒ」からモデル名称「ＮＢ−４１６」で入手可能であり、これは漂白南方軟材パルプである。
【００２４】
適切な親水性繊維の他の例には、レーヨン繊維のようなセルロース又はセルロース誘導体から成る合成繊維、ガラス繊維のような本質的に濡れ性の材料から成る無機繊維、特定のポリエステル又はポリアミド繊維のような本質的に濡れ性の熱可塑ポリマーで作られた合成繊維、及び適切な手段で親水化したポリプロピレン繊維のような非濡れ性熱可塑ポリマーから成る合成繊維が含まれる。繊維は、例えば、シリカ処理するか又は適切な親水性成分を有し、繊維から容易に除去することができない材料で処理することによるか、又は繊維の形成中又はその後に非濡れ性の疎水性繊維に親水性ポリマーで外装することにより親水化することができる。
【００２５】
本発明の目的に対しては、上述の様々な種類の繊維の選択した配合物を用いることができるように想定されている。更に、その代わりに又はそれに加えて、繊維の選択肢には、親水性であるか又は親水性になるように処理されて、熱活性化によって結合することで吸収性構造体の一体性及び／又は柔らかさを向上するのに用いられる二成分又は２組成繊維を含むことができる。
【００２６】
また、本発明の範囲を逸脱することなく、吸収性構造体は、その代わりに又はそれに加えて、疎水性繊維も含むように想定されている。別の実施形態では、吸収性構造体は、従来の発泡技術を用いて構造体が形成されるような超吸収性材料のみを含むことができる。
【００２７】
適切な超吸収性材料は、天然で生体分解性の合成及び修飾天然ポリマー及び材料から選択することができる。また、超吸収性材料には、シリカゲルのような無機材料、又は架橋ポリマーのような有機化合物を含むことができる。「架橋」という用語は、超吸収性材料を意味する時に用いる場合には、通常は水溶性の材料を実質的に水不溶性であるが膨潤性にするのに有効なあらゆる手段を意味する。このような手段には、例えば、物理的交絡、結晶ドメイン、共有結合、イオン錯体及び会合、水素結合のような親水性会合、及び疎水性会合又はファンデルワールス力を含むことができる。
【００２８】
一実施形態では、超吸収性材料には、ａ）約５５〜約９９．９重量（ｗｔ）パーセントのポリマー可能不飽和酸基含有モノマー、ｂ）約０．００１〜約５．０重量パーセントの本質的架橋剤、ｃ）粒子表面に付加された約０．００１〜約５．０重量パーセントの飽和架橋剤、ｄ）表面架橋中又は直後に粒子表面に付加された０〜約５重量パーセントの浸透性調整剤、ｅ）表面上の０〜約５重量パーセントの多価金属塩、ｆ）約０．０１〜約５重量パーセントの不溶性無機粉末、及びｇ）超吸収性材料の中和度が約２５パーセントを超える表面上の約０〜約２重量パーセントの表面活性剤を含む、架橋超吸収性ポリマー又はポリマーの組合せが含まれる。
【００２９】
架橋超吸収性ポリマーは、約５５〜約９９．９重量パーセントのポリマー可能不飽和酸基含有モノマーを最初にポリマー化することにより得られる。適切なモノマーには、アクリル酸、メタクリル酸又は２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、又はこれらのモノマーの混合物のようなカルボキシル基を含有するものが含まれる。酸基の少なくとも約５０重量％、更に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％まで中和され、すなわち、酸基は、ナトリウム、カリウム、又はアンモニウム塩として存在することが好ましい。中和の程度は、少なくとも約５０モル％であることが好ましい。アクリル酸又はメタクリル酸をポリマー化することによりポリマーを得ることが好ましく、そのカルボキシル基は、内部架橋剤の存在下で５０〜８０モル％の程度まで中和される。
【００３０】
超吸収性ポリマーを調製するために用いることができる別のモノマーは、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリレート、ジメチルアミノアルキル（メタ）アクリレート、エトキシル化（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、又はアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリドのような上述のａ）と共重合することができる０〜４０重量％のエチレン的不飽和モノマーである。これらのモノマーが４０重量％を超えると、ポリマーの膨潤性を損なう可能性がある。
【００３１】
内部架橋剤は、少なくとも２つのエチレン的不飽和二重結合又は１つのエチレン的不飽和二重結合を有し、ポリマー可能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つの官能基又は酸基に対して反応性を有するいくつかの官能基を内部架橋構成要素として用いることができ、これは、ポリマー可能不飽和酸基含有モノマーをポリマー化する間に存在するものである。
【００３２】
内部架橋剤の例には、メチレンビスアクリル−、又は−メタクリルアミド、又はエチレンビスアクリルアミドのような脂肪族不飽和アミドを含み、更に、多価アルコール又はアルコキシル化多価アルコールとジ（メタ）アクリレート又はトリ（メタ）アクリレート又はブタンジオールのようなエチレン的不飽和酸又はエチレングリコール、ポリグリコール又はトリメチロールプロパンとの脂肪族エステル、好ましくはオキシアルキル化され、好ましくはエトキシル化されたトリメチロールプロパンと１〜３０モルのアルキレンオキシドとのジ−及びトリアクリレートエステル、グリセロールとペンタエリスリトール及びグリセロールと好ましくは１〜３０モルのエチレンオキシドでオキシエチル化したペンタエリスリトールのアクリレート及びメタクリレートエステルを含み、更に、好ましくは１〜３０モルのエチレンオキシド、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、マレイン酸ジアリルエステル、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、多価アルコール、ヒドロキシルアリル又はアクリレート化合物と反応させたアルキル（メタ）アクリレート、アルコキシル化アリル（メタ）アクリレートのようなアルキル化合物及びリン酸又は亜リン酸のアリルエステルを含み、更に、メタクリルアミド又はアクリルアミドのような不飽和アミドのＮ−メチロール化合物及びそれからのエステルのような架橋可能モノマーを含む。また、多価金属塩のようなイオン性架橋剤を用いることもできる。また、上述の架橋剤の混合物を用いることもできる。内部架橋剤の含量は、ポリマー可能不飽和酸基含有モノマーの総量に基づき約０．０１〜約５重量％であり、好ましくは、約０．１〜約３．０重量％である。
【００３３】
例えば、アゾ又はペルオキソ化合物のような開始剤、酸化還元システム、又はＵＶ開始剤、（増感剤）、及び／又は放射を用いて、フリーラジカルのポリマー化が開始される。
【００３４】
超吸収性ポリマーは、ポリマー化後に表面架橋される。表面架橋とは、粒子内部の架橋密度に対して超吸収性粒子表面の近辺のポリマーマトリックスの架橋密度を増大させるあらゆる工程を意味する。超吸収性ポリマーは、一般的に、表面架橋剤を加えることにより表面架橋される。好ましい表面架橋剤には、ポリマー鎖のペンダント基、一般的に酸基に対して反応性を有する１つ又はそれ以上の官能基を有する化学物質が含まれる。表面架橋剤の含量は、乾燥ポリマーの重量に基づき約０．０１〜約５重量％、更に適切には、約０．１〜約３．０重量％である。表面架橋剤を加えた後に加熱段階を行うことが好ましい。
【００３５】
超吸収性ポリマーは、アルカリ性炭酸塩でコーティングした後に加熱して表面架橋し、超吸収性材料の表面架橋密度及びゲル強度特性を強化することができる。より詳細には、表面架橋剤は、アルキレンカーボネート表面架橋剤のポリマーを水性アルコール溶液と混合することにより超吸収性粒子上にコーティングされる。アルコールの量は、アルキレンカーボネートの溶解性によって判断され、技術的な理由、例えば爆発に対する保護のためになるべく少なくされる。適切なアルコールは、メタノール、エタノール、ブタノール、又はブチルグリコール、及びこれらのアルコールの混合物である。好ましい溶媒は水であり、一般的に、粒子状超吸収性ポリマーに対して重量で０．３〜５．０％の量で用いられる。いくつかの例では、何らアルコールを用いることなく、アルキレンカーボネート表面架橋剤は水に溶解される。また、アルキレンカーボネート表面架橋剤は、例えば、ＳｉＯ2のような無機担体材料との粉末混合物で又はアルキレンカーボネートの昇華による蒸気状態で添加することができる。
【００３６】
望ましい表面架橋特性を達成するために、アルキレンカーボネートは、粒子状超吸収性ポリマー上に均等に分配することが適切である。この目的で、混合は、流動床ミキサ、パドルミキサ、練りロール、又は二軸スクリューミキサのような適切なミキサで行われる。また、粒子状超吸収性ポリマーのコーティングは、粒子状超吸収性ポリマーの生成の工程段階の１つの間に行うことが可能である。この目的に特に適切な工程は、逆懸濁液ポリマー化工程である。
【００３７】
コーティング処理後の熱処理は、以下のように行われる。一般的に、熱処理は、１００と３００℃の間の温度である。しかし、アルキレンカーボネートを用いる場合には、熱処理は、１５０と２５０℃の間の温度であることが適切である。処理温度は、停滞時間及びアルキレンカーボネートの種類によって判断される。１５０℃の温度では、熱処理は、１時間又はそれ以上行われる。一方、２５０℃の温度では、望ましい表面架橋特性を達成するには、数分、例えば０．５〜５分で十分である。熱処理は、従来の乾燥器又はオーブンで行うことができる。
【００３８】
超吸収性ポリマーの物理的形態の例として粒子が用いられるが、本発明は、この形態に限定されず、繊維、発泡材、フィルム、ビーズ、及びロッドなどのような他の形態にも応用可能である。
【００３９】
超吸収性ポリマーは、表面架橋剤を加える直前、その間、又は直後に加える０〜約５重量％の浸透性調整剤を含むことができる。浸透性調整剤の例には、上述の薬剤又はこれらの薬剤を含む媒体の粘性、表面張力、イオン特性、又は粘着性を変化させることにより超吸収性ポリマー粒子、繊維、フィルム、発泡材、又はビーズに対する表面改質剤の浸透深度を変化させる化合物が含まれる。好ましい浸透性調整剤は、ポリエチレングリコール、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、１価の金属塩、界面活性剤、及び水溶性ポリマーである。
【００４０】
本発明による超吸収性ポリマーは、混合物の重量に基づきポリマーの表面に０〜約５重量％の多価金属塩を含むことができる。多価金属塩は、水溶性であることが好ましい。好ましい金属陽イオンの例には、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｇ、及びＺｎの陽イオンが含まれる。金属陽イオンの原子価は、少なくとも＋３であることが好ましく、Ａｌが最も適切である。多価金属塩の適切な陰イオンの例には、ハロゲン化物、クロロヒドレート、硫酸塩、硝酸塩、及び酢酸塩が含まれ、塩化物、硫酸塩、クロロヒドレート、及び酢酸塩が好ましく、クロロヒドレート及び硫酸塩が更に好ましく、硫酸塩が最も好ましい。硫酸アルミニウムは、最も適切な多価金属塩であり、容易に市場で入手可能である。硫酸アルミニウムの適切な形態は、硫酸アルミニウム水和物であり、硫酸アルミニウムは、１２から１４の水和物水を有することが好ましい。多価金属塩の混合物を用いることもでき、これも本発明の範囲に含まれることが理解される。
【００４１】
ポリマー及び多価金属塩は、適切には乾燥配合により、更に適切には溶液中、最も適切には水溶液中で配合することにより、当業者に公知の手段を用いて混合される。乾燥配合では、結合剤は、塩及びポリマーが確実に実質的に均質な混合物のままであるのに十分な量を用いることができる。結合剤は、水又は沸点が少なくとも１５０℃の不揮発性有機化合物とすることができる。適切な結合剤の例には、水、プロピレングリコール、グリセリン、及びポリ（エチレングリコール）のような多価アルコールが含まれる。
【００４２】
また、超吸収性ポリマーは、約０．０１〜約５重量％の水不溶性無機粉末も含むことができる。適切な水不溶性無機粉末の例には、二酸化珪素、ケイ酸、ケイ酸塩、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、タルク、リン酸カルシウム、クレイ、ケイソウ土、ゼオライト、ベントナイト、カオリン、ヒドロタルサイト、活性クレイ等が含まれる。不溶性無機粉末添加剤は、単一化合物とすることができ、又は上に列記したものから選択した化合物の混合物とすることもできる。これらの全ての例のうちで、微視的非結晶二酸化珪素又は酸化アルミニウムが最も適切である。更に、無機粉末の適切な粒径は、１，０００μｍ又はそれ以下、最も適切には１００μｍ又はそれ以下である。
【００４３】
また、超吸収性ポリマーには、ポリマー粒子表面に対して０〜約５重量％の界面活性剤を添加することができる。これらは、表面架橋段階の直前、その間、又は直後に添加されることが好ましい。このような界面活性剤の例には、脂肪酸塩、ジアルキルスルホスクシネート、アルキルリン酸塩、及び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、及びオキシエチレン−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４級アンモニウム塩、及びラウリルジメチルアミンオキシドのような陰イオン性、非イオン性、陽イオン性、及び両性表面活性剤が含まれる。しかし、界面活性剤を上述のものに限定する必要はない。このような界面活性剤は、個々に用いることができ、組み合わせて用いることもできる。
【００４４】
また、超吸収性ポリマーには、０〜約３０重量％の好ましくはポリマー化された形態の部分的又は完全に加水分解されたポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、デンプン又はデンプン誘導体、ポリグリコール、又はポリアクリル酸水溶性ポリマーを含むことができる。これらのポリマーの分子量は、水溶性である限り重要ではない。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。本発明による吸収性ポリマー中のこのような水溶性ポリマーの好ましい含量は、ａ）〜ｄ）の構成要素の総量に基づき０〜３０重量％、好ましくは０〜５重量％である。また、水溶性ポリマー、好ましくはポリビニルアルコールのような合成ポリマーも、ポリマー化するモノマーに対するグラフトベースとして働くことができる。
【００４５】
表面改質の間にいくつかの役割を果たす表面添加剤を用いることが望ましいこともある。例えば、単一の添加物を界面活性剤や粘性調整剤とし、ポリマー鎖と架橋するように反応させることができる。
【００４６】
また、超吸収性ポリマーには、０〜約２．０重量％の米国特許第６，０９０，８７５号及び第５，９９４，４４０号に説明されている親水性及び疎水性制塵剤のような制塵剤を含むことができる。
【００４７】
例えば、臭気結合物質シクロデキサトリン、ゼオライト、無機又は有機塩、及び同様の材料、固化防止添加剤、流れ調整剤などのような別の添加剤を任意的に用いることができる。
【００４８】
超吸収性ポリマーは、２つの方法で調製することが適切である。ポリマーは、適宜に架橋が行われた後に、上述の公知の工程により大規模な工業的方法で連続的又は非連続的に調製することができる。
【００４９】
第１の方法によれば、部分的に中和したモノマー、適切にはアクリル酸を架橋剤及び任意的に別の成分を存在させて水溶液中でフリーラジカルポリマー化することによりゲルに変換し、ゲルを粉砕、乾燥、及び磨砕し、望ましい粒子の大きさまで篩いにかける。この溶液ポリマー化は、連続的又は非連続的に行うことができる。
【００５０】
また、逆懸濁液及び乳剤ポリマー化は、超吸収性ポリマーの調製に用いることができる。これらの工程によれば、モノマー、好ましくはアクリル酸の水性の部分中和溶液を保護コロイド及び／又は乳化剤の助けを借りて疎水性有機溶媒に分散させ、フリーラジカル開始剤によりポリマー化を開始する。内部架橋剤は、モノマー溶液に溶解してこれと共に計量するか、又は別々に及び任意的にポリマー化の間に加えるかの何れかである。モノマー溶液を通じて又は油相に直接導入することにより、任意的にグラフトベースとして水溶性ポリマーを加える。次に、共沸により混合物から水を除去し、ポリマーを濾過して任意的に乾燥する。モノマー溶液に溶解した多機能架橋剤中でポリマー化することにより及び／又はポリマー化段階の間に適切な架橋剤をポリマーの官能基と反応させることにより、内部架橋を実行することができる。
【００５１】
１つの特定的な実施形態では、本発明の吸収性構造体に用いるのに適切な超吸収性材料には、少なくとも約７５重量パーセントの陰イオン性の1つ又は複数のポリマー又は少なくとも約７５重量パーセントの陽イオン性の1つ又は複数のポリマーの何れかを含む架橋超吸収性ポリマーが含まれる。より適切には、超吸収性材料には、少なくとも約８５重量パーセントの陰イオン性の1つ又は複数のポリマー又は少なくとも約８５重量パーセントの陽イオン性の1つ又は複数のポリマーの何れか、更に適切には、少なくとも約９０重量パーセントの陰イオン性の1つ又は複数のポリマー又は少なくとも約９０重量パーセントの陽イオン性の1つ又は複数のポリマーの何れかを含む架橋ポリマーが含まれる。
【００５２】
陰イオン性ポリマーとは、水溶液中でイオン化すると負に荷電したイオンになることができる官能基又は基を含むポリマーを意味するものとする。一般的に、陰イオン性ポリマーに適切な官能基には、以下に限定はしないが、カルボキシル基、スルホン酸基、硫酸基、亜硫酸基、及びリン酸基が含まれる。適切には、この官能基はカルボキシル基である。これらの官能基は、中和された形態であることが好ましい。適切な中和の程度は、少なくとも５０％、更に適切には少なくとも６０％、更に適切には少なくとも７０％である。
【００５３】
陽イオン性ポリマーは、水溶液中でイオン化すると正に荷電したイオンになることができる官能基又は基を含むポリマーを意味するものとする。一般的に、陽イオン性ポリマーに適切な官能基には、以下に限定はしないが、第１級、第２級、又は第３級アミノ基、イミノ基、イミド基、アミド基、及び第４級アンモニウム基が含まれる。これらの官能基は、中和された形態であることが適切である。適切な中和の程度は、少なくとも５０％、更に適切には少なくとも６０％、更に適切には少なくとも７０％である。
【００５４】
合成の陰イオン性超吸収性ポリマーの例には、ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）、加水分解されたポリ（アクリルアミド）、ビニルエーテル及びα−オレフィンの無水マレイン酸コポリマー、ポリ（ビニル酢酸）、ポリ（ビニルスルホン酸）、ポリ（ビニルホスホン酸）、ポリ（ビニルエーテル）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルモルホリノン）、ポリ（ビニルアルコール）、及びその混合物及びコポリマーのアルカリ金属及びアンモニウム塩又は部分塩が含まれる。天然ベースの陰イオン性ポリマーの例には、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルデンプン、アルギナート、及びカラギーナンの塩又は部分塩が含まれる。また、ポリアスパラギン酸及びポリグルタミン酸のような合成ポリペプチドは、陰イオン性ポリマーの例とすることができる。合成の陽イオン性超吸収性ポリマーの例には、ポリ（ビニルアミン）、ポリ（アリルアミン）、ポリ（エチレンイミン）、ポリ（アミノプロパノールビニルエーテル）、ポリ（アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド）、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）の塩又は部分塩が含まれる。天然ベースの陽イオン性ポリマーの例には、部分脱アセタール化キチン、キトサン、及びキトサン塩が含まれる。また、ポリアスパラギン、ポリリジン、ポリグルタミン、ポリアルギニンのような合成ポリペプチドも陽イオン性ポリマーの例とすることができる。
【００５５】
一実施形態では、吸収性構造体を製造するのに用いられる超吸収性材料は、個々の粒子の形態である。超吸収性材料粒子は、任意の適切な形状、例えば、螺旋又は半螺旋、立方体、ロッド状、多面体等とすることができる。また、針、薄片、及び繊維のような最大寸法／最小寸法比が大きな粒子形状も本発明で用いられるものとする。また、この吸収性構造体には、超吸収性材料粒子の集塊を用いることができる。超吸収性材料は、様々な長さ及び断面寸法とすることができる。
【００５６】
本発明によれば、超吸収性材料は、適切な自由膨潤ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）、適切な荷重下吸収性値（ＡＵＬ）、適切な遠心保持容量（ＣＲＣ）、適切な対圧力吸収（ＡＡＰ）値、及び適切なせん断弾性率（Ｇ’）を含むある一定の液体処理特性を有し、これらの全ては、以下の試験を用いて測定可能である。
【００５７】
自由膨潤ゲルベッド透過率試験
本明細書で用いる場合、「自由膨潤ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）試験」では、通常「自由膨潤」条件と呼ばれる条件下で超吸収性材料の膨潤ベッドの透過率を判断する。「自由膨潤」という用語は、これから説明する試験溶液を吸収すると、膨潤を制限する負荷無しに超吸収性材料が膨潤することができることを意味する。「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」を行うのに適切な装置を図１及び図２に示しており、全体的に２８で示されている。試験装置２８は、全体的に３０で示されるサンプル容器、及び全体的に３６で示されるピストンが含まれる。ピストン３６は、シャフトの縦方向軸に穴を開けた同心円の円筒形穴４０を有する円筒形の「ＬＥＸＡＮ」シャフト３８を含む。シャフト３８の両端を機械加工して各々４２及び４６と呼ばれる上側及び下端を設ける。４８と示される重りを一端４２に載せるが、これは、その中心の少なくとも一部を通して穴を開けた円筒形の穴４８を有する。
【００５８】
円形ピストンヘッド５０を他端４６に位置決めし、各々直径約０．９５ｃｍの７つの穴６０の同心内側リング、及びこれも各々直径約０．９５ｃｍの１４の穴５４の同心外側リングを設ける。穴５４及び６０は、ピストンヘッド５０の上面から底面まで穴を開けられる。また、ピストンヘッド５０には、その中心に開けたシャフト３８の端部４６を受け取るための円筒形の穴６２がある。また、ピストンヘッド５０の底面は、２軸延伸４００メッシュステンレス鋼スクリーン６４で覆うことができる。
【００５９】
サンプル容器３０は、円筒３４及び１００メッシュステンレス鋼布スクリーン６６を含み、このスクリーン６６は、緊縮するまで２軸延伸されて円筒の下端に取り付けられる。図１に６８で示される超吸収性材料サンプルは、試驗中円筒３４内のスクリーン６６に支持される。
【００６０】
円筒３４は、透明「ＬＥＸＡＮ」ロッド又は同等の材料に穴を開けて作ることも、「ＬＥＸＡＮ」チューブ又は同等の材料を切断して作ることもでき、この内径は約６ｃｍ（例えば、断面積が約２８．２７ｃｍ2）、壁の厚さが約０．５ｃｍ、高さがほぼ５ｃｍである。排水穴（図示せず）をスクリーン６６の上方ほぼ４．０ｃｍの高さで円筒３４の側壁に形成して液体が円筒から排水されるようにし、これによってサンプル容器内の流体レベルをスクリーン６６の上方ほぼ４．０ｃｍに維持する。ピストンヘッド５０は、「ＬＥＸＡＮ」ロッド又は同等の材料から機械加工され、高さがほぼ１６ｍｍ、直径は、壁の間隙が最小であるが自由に摺るように円筒３４内部に適合する大きさにされる。シャフト３８は、「ＬＥＸＡＮ」ロッド又は同等の材料から機械加工され、外径が約２．２２ｃｍ、内径が約０．６４ｃｍである。
【００６１】
シャフトの上端４２は、ほぼ２．５４ｃｍの長さで直径がほぼ１．５８ｃｍの環状肩部４７を形成し、重り４８を支持する。環状重り４８の内径は約１．５９ｃｍとし、シャフト３８の上端４２に滑ってその上に形成された環状肩部４７に載るようになっている。環状重り４８は、ステンレス鋼又は０．９重量％塩化ナトリウム蒸留水溶液である試験溶液が存在しても耐腐蝕性がある他の適切な材料で作ることができる。ピストン３６及び環状重り４８を組み合わせた重量は、ほぼ５９６グラム（ｇ）に等しく、これは、サンプル６８に印加されたサンプル面積約２８．２７ｃｍ2に亘る圧力約０．３ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）又は約２０．７ダイン／ｃｍ2に対応する。
【００６２】
以下に説明するように試驗中に試験溶液が試験装置を通って流れると、サンプル容器３０は、一般的に、１６メッシュ硬質ステンレス鋼支持スクリーン（図示せず）上に載る。代替的に、サンプル容器３０は、支持輪が容器の底面からの流れを制限しないように円筒３４と実質的に同じ直径の支持輪（図示せず）に載せることができる。
【００６３】
「自由膨潤」条件下で「ゲルベッド透過率試験」を行うために、その上に重り４８を置いたピストン３６を空のサンプル容器３０に入れ、重り４８の底面から円筒３４の上面までの高さをキャリパー又は０．０１ｍｍまでの精度の適切なゲージを用いて測る。各サンプル容器３０を空にして高さを測り、複数の試験装置を用いる場合は、どのピストン３６及び重り４８を用いたかを把握しておくことが重要である。サンプル６８を飽和させた後に膨潤させる場合には、測定に同じピストン３６及び重り４８を用いる必要がある。
【００６４】
試験するサンプルは、米国標準３０メッシュスクリーンを通して予め篩いにかけ、米国標準５０メッシュスクリーン上に保持された超吸収性材料粒子から調製される。その結果、試験サンプルは、約３００〜約６００ミクロンの範囲の大きさの粒子を含む。粒子は、手動又は自動で予め篩に掛けることができる。ほぼ０．９グラムのサンプルをサンプル容器３０に入れ、次に、ピストン３６及び重り４８が入っていない容器を約６０分の期間に亘って試験溶液に沈め、サンプルを飽和させて何ら制限負荷をかけずに膨潤させる。
【００６５】
この期間が終わった時点で、ピストン３６及び重り４８アセンブリをサンプル容器３０内の飽和サンプル６８上に置き、その後、サンプル容器３０、ピストン３６、重り４８、及びサンプル６８を溶液から取り出す。初期の高さ測定からゼロ点が変化していなければ、先に用いたのと同じキャリパー又はゲージを用いて再び重り４８の底面から円筒３４の上面までの高さを測定することにより飽和サンプル６８の厚さを判断する。サンプル６８を飽和した後に得られた高さの測定値から空のサンプル容器３０、ピストン３６、及び重り４８を測定することによって得た高さの測定値を差し引く。得られる値が厚さ、すなわち、膨潤サンプルの高さ「Ｈ」である。
【００６６】
透過率測定は、飽和サンプル６８、ピストン３６、及び重り４８を入れたサンプル容器３０に試験溶液の流れを供給することにより開始される。試験溶液の容器内への流量を流体の高さがサンプル容器の底面の上方約４．０ｃｍに維持されるように調節する。サンプル６８を通過する溶液の量対時間は、重量測定法で測定する。データ点は、流体レベルが安定して高さ約４．０ｃｍに維持された時に、少なくとも２０秒間毎秒收集する。膨潤サンプル６８を通る流量Ｑは、サンプル６８を通る流体（グラム）対時間（秒）の線形最小二乗当て嵌めによりグラム／秒（ｇ／ｓ）単位で判断される。
【００６７】
ｃｍ2での透過率は、以下の式により得られる。
【００６８】
Ｋ＝［Ｑ*Ｈ*Ｍｕ］／［Ａ*Ｒｈｏ*Ｐ］
【００６９】
ここで、Ｋ＝透過率（ｃｍ2）、Ｑ＝流量（ｇ／秒）、Ｈ＝サンプルの高さ（ｃｍ）、Ｍｕ＝液体粘性（ポアズ）（この試験で用いる試験溶液では約１センチポアズ）、Ａ＝液体流の断面積（ｃｍ2）、Ｒｈｏ＝液体密度（ｇ／ｃｍ3）（この試験で用いる試験溶液では約１ｇ／ｃｍ3）、Ｐ＝静水圧（ダイン／ｃｍ2）（通常、約３，９２３ダイン／ｃｍ2）である。静水圧は、以下の式から計算される。
【００７０】
Ｐ＝Ｒｈｏ*ｇ*ｈ
【００７１】
ここで、Ｒｈｏ＝液体密度（ｇ／ｃｍ3）、ｇ＝通常９８１ｃｍ／秒2の重力加速度、ｈ＝例えば本明細書に説明する「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」では４．０ｃｍである流体高さである。
【００７２】
最低３つのサンプルを試験し、結果を平均してサンプルの自由膨潤ゲルベッド透過率を判断する。サンプルは、２３±１℃、相対湿度５０±２パーセントで試験される。
【００７３】
荷重下吸収性試験
「荷重下吸収性（ＡＵＬ）試験」では、材料に０．９ｐｓｉの荷重をかけている間に、室温での０．９重量パーセント塩化ナトリウム蒸留水溶液（試験溶液）を超吸収性材料が吸収する機能を測定する。ＡＵＬ試験を行うための装置１０６を図３に示しており、これには、米国マサチューセッツ州ダナーズ所在の「Ｍ／Ｋ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」から入手可能な「重力測定吸収性試験システム（ＧＡＴＳ）」と、「ＩＮＤＡ技術シンポジウム紀要」、１９７４年３月の１２９〜１４２頁にＬｉｃｈｓｔｅｉｎにより説明されたシステムと同様の全体的に１００で示す「デマンド吸収性試験器（ＤＡＴ）」を含む。
【００７４】
試験装置には、空洞１０２が形成され、空洞に多孔性プレート１０３が置かれ、プレートを通って延びる複数の内腔１０４により形成された全体的に１０１で示す直径約２．５４ｃｍの中心多孔域を有する試験スタンド（図４）が更に含まれる。図４に示す空洞１０２の直径は約３．２ｃｍ、多孔性プレート１０３の直径は約３．１ｃｍであり、各々直径が約０．３ｃｍの７つの内腔１０４を含む。内腔１０４の１つは中心に位置し、残りの６つの内腔は、中心内腔の中心から各隣接内腔の中心までの間隔が約１センチメートルになるように中心内腔の周りに同心円状に位置決めされる。
【００７５】
試験する超吸収性材料のサンプル１１０を収容するためのサンプル容器は、円筒１１２及び緊縮するまで２軸延伸されて円筒の下端に取り付けられたステンレス鋼布スクリーン１１４を含む。円筒１１２は、透明「ＬＥＸＡＮ」ロッド又は同等の材料に穴を開けて作ることも、「ＬＥＸＡＮ」チューブ又は同等の材料から切断して作ることもでき、内径が約１インチ（約２．５４ｃｍ）である。ステンレス鋼布スクリーン１１４は、１００メッシュスクリーンであることが適切である。
【００７６】
円板又はピストン１１６は、「ＬＥＸＡＮ」ロッド、「Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ」、又は同等の材料から機械加工して作ることができ、直径の大きさは、円筒１１２内に適合して壁の間隙が最小であるが自由に摺るようにされる。ピストン１１６の高さはほぼ０．８ｃｍであり、ピストンの重量は、約４．４グラムにして容器内のサンプルの断面積に亘る荷重が約０．０１ｐｓｉとなるようにすることが適切である。重り１１８の大きさは、サンプル上の荷重を増大させるために（例えば、ピストンの重量に加えて）、ピストン１１６上に着座するような大きさにされる（例えば、直径が約２．６ｃｍ）。例えば、約３１７グラムの重りを用いて容器内のサンプルの断面積に亘って約０．９ｐｓｉの荷重（例えば、ピストン重量を含む）を与える。
【００７７】
空洞１０２及び従って多孔性プレート１０３は、適切な導管１２２を通じて試験溶液（室温の０．９重量パーセント塩化ナトリウム蒸留水溶液）を含むリザーバ１２０と流体連通する。図３に示すように、リザーバ１２０を静電気秤１０８上に置く。
【００７８】
サンプルが約３００〜約６００ミクロンの粒子の大きさの粒子を含むように米国標準３０メッシュスクリーンを通して選別し、米国標準５０メッシュスクリーン上に保持することにより、約０．１６０グラム重さの超吸収性材料のサンプル１１０を調製する。サンプルは、適切な秤量紙に載せて秤量した後にサンプル容器（ピストン１１６を除去したもの）に入れ、粒子が容器の底面でスクリーンの表面を覆うようにする。サンプル容器を軽く叩き、容器内の粒子ベッドを水平にする。
【００７９】
「ＡＵＬ試験」は、多孔性プレートに形成されてリザーバ１２０から多孔性プレートへ導管１２２を通じて供給される試験溶液により飽和することができる内腔１０４の上の多孔性プレート１０３上に円形片のＧＦ／Ａガラス濾紙１２４を置くことにより開始される。紙１２４は、円筒１１２の内径より大きく、外径よりも小さい大きさにして、内腔１０４を超えて蒸発することを防ぎながら確実に良好に接触するようにすることが適切である。静電気秤１０８は、この時点でゼロに合わせる。ピストン１１６及び重り１１８を上述の容器内のサンプル上に置き、容器（サンプルを有し、そこにピストン及び重りがある）を飽和ガラス濾紙１２４を覆ってプレート１０３の上に置き、導管１２２、プレート１０２の内腔１０４、及び濾紙を通じて試験溶液が容器内のサンプルに取り込まれるようにする。
【００８０】
静電気秤１０８は、約６０分間に亘って試験溶液がサンプルに流れるのを測定するのに用いられる。約６０分後にサンプルに取り込まれた溶液の量（グラム）をサンプルの乾燥重量（例えば、約０．１６０グラム）で割ったものが、液体グラム／サンプル重量グラムでのサンプルのＡＵＬ値である。
【００８１】
測定の精度を保証するために２つの検査を行うことができる。第１に、ピストン１１６がサンプル容器の底面でスクリーン１１４の上方に上昇する高さにピストンの断面積を掛けたものは、６０分間に亘ってサンプルに吸い込まれた溶液の量に当然等しい。第２に、試験の前（例えば、超吸収性材料が乾燥している時）及び後にサンプル容器の重さを量ることができ、この重量の差は、６０分間に亘ってサンプルに吸収された溶液の量に当然ほぼ等しい。
【００８２】
最低でも３回の試験を行い、結果を平均して０．９ｐｓｉでのＡＵＬ値を判断する。サンプルは、２３±１℃、相対湿度５０±２パーセントで試験する。
【００８３】
遠心保持容量試験
「遠心保持容量（ＣＲＣ）試験」では、超吸収性材料が飽和され、制御された条件下で遠心分離された後に液体を保持する機能を測定する。得られる保持容量は、サンプルの重量グラム当たりに保持される液体グラム（ｇ／ｇ）で示される。試験されるサンプルは、米国標準３０メッシュスクリーンを通して予め篩に掛け、米国標準５０メッシュスクリーンに保持される粒子で調製される。その結果、サンプルは、約３００〜約６００ミクロンの範囲の大きさの粒子を含む。粒子は、手動又は自動で予め篩に掛け、試験まで密封した気密容器に保存される。
【００８４】
保持容量は、０．２±０．００５グラムの予め篩に掛けたサンプルをサンプルが試験溶液（０．９重量パーセント塩化ナトリウム蒸留水溶液）を自由に吸収することができるようにさせながらサンプルを収容することになる水透過性バッグに入れることにより測定される。モデル名称「１２３４Ｔ」ヒートシール可能濾紙として米国コネチカット州ウィンザーロック所在の「Ｄｅｘｔｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ」から入手可能なもののようなヒートシール可能ティーバッグ材料は、ほとんどの用途で良好に働くものである。バッグは、バッグ材料の５インチ×３インチサンプルを２つ折りにし、開放端部の２つをヒートシールして２．５インチ×３インチの矩形小袋を形成することにより形成される。ヒートシールは、材料の縁の約０．２５インチ内側とすべきである。サンプルを小袋に入れた後に、小袋の残りの開放縁部もヒートシールする。対照として用いるために空のバッグも作られる。試験には３つのサンプル（例えば、充填して密封したバッグ）を調製する。直ちに密封容器に入れない場合は調製した後の３分以内に充填バッグを試験する必要があり、直ちに密封容器に入れた場合には、充填バッグは調製してから３０分以内に試験すべきである。
【００８５】
バッグは、３インチ開口部を有する２つの「ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）」コーティング繊維ガラススクリーン（米国ニューヨーク州ピーターズバーグ所在の「Ｔａｃｏｎｉｃ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ、Ｉｎｃ．」）の間に挟み、２３℃の試験溶液の皿に浸して、バッグが完全に濡れるまでスクリーンを確実に押さえつける。湿潤後、サンプルは溶液中に約３０±１分保持し、その時点で溶液から取り出し、一時的に非吸収性の平坦な表面に置く。複数の試験に対しては、皿で２４のバッグを飽和させた後皿を空にして新しい試験溶液を補充すべきである。
【００８６】
湿潤バッグは、次に、サンプルに約３５０Ｇの力を掛けることができる適切な遠心分離機のバスケットに入れる。適切な遠心分離機の１つは、水収集バスケット、デジタルｒｐｍゲージ、及びバッグサンプルを保持して排水するように構成された機械排水バスケットを有する「Ｈｅｒａｅｕｓ  ＬａｂｏＦｕｇｅ  ４００」である。複数のサンプルを遠心分離する場合には、サンプルは、回転する時にバスケットの均衡を取るために遠心分離機内で対向する位置に置く必要がある。バッグ（湿潤した空のバッグを含む）を約１，６００ｒｐｍで３分間遠心分離する（例えば、目標の約３５０Ｇの力を達成するために）。バッグを取り出して重さを量るが、空のバッグ（対照）の重さを最初に量り、続いてサンプルを含むバッグを量る。サンプルに保持される溶液の量は、バッグ自身に保持される溶液を考慮すると、流体グラム／サンプルグラムで表されるサンプルの遠心保持容量（ＣＲＣ）である。より詳細には、保持容量は、以下のように判断される。
（遠心分離後のサンプル／バッグ重量−遠心分離後の空のバッグ重量−乾燥サンプル重量）／（乾燥サンプル重量）
【００８７】
３つのサンプルを試験し、結果を平均して超吸収性材料の保持容量（ＣＲＣ）を判断する。サンプルは、２３±１℃、相対湿度５０±２パーセントで試験する。
【００８８】
対圧力吸収（ＡＡＰ）試験
水吸収ポリマー化物が所定の圧力（「対圧力吸収（ＡＡＰ）」（０．７ｐｓｉ＝４９ｇ／ｃｍ2））下でリザーバから液体を吸収する機能は、次のように判断される。すなわち、底面としてスクリーン布（メッシュ幅＝４００メッシュ）を有するプラスチック円筒（内径＝６ｃｍ、高さ＝５ｃｍ）内に超吸収性材料の９００ｍｇサンプルを秤量して均等に分散し、プラスチックプレート（直径＝５．９８ｃｍ）の形態の所定の重りを金属ピストン（直径＝５．９８ｃｍ）と共に用いて秤量する。プラスチックプレートは、サンプルと金属ピストンの間に置く。その後、濾紙で覆って０．９％ＮａＣｌ溶液に浸漬したガラス濾過プレート（直径＝１２ｃｍ、空隙率＝０）上に全試験ユニットを置く。濾過プレートは、その上縁までＮａＣｌ溶液に挿入されている。サンプルに６０分間液体を吸収させる。
【００８９】
プラスチックスペーサ、次に、ステンレス鋼重りを注意して円筒内に入れる。完全なＡＡＰ装置の重量を記録する（Ａ）。ステンレス鋼の重りは、約４９ｇ／ｃｍ2の圧力荷重を及ぼす大きさにされる。（４９ｇ／ｃｍ2＝０．７ｐｓｉであることに注意されたい。）
【００９０】
１時間後、膨潤サンプルを有する装置の重さを再び量り、その重量を記録する（Ｂ）。次の式により、サンプルグラム当たりに保持されたＮａＣｌ溶液のグラム量を計算する。
【００９１】
ＡＡＰ＝（Ｂ−Ａ）／Ｅ
【００９２】
ここで、ＡＡＰは、０．７ｐｓｉでのｇ／ｇである。Ａは、試験溶液を吸収する前のサンプルを有するＡＡＰ装置の重量（ｇ）である。Ｂは、試験溶液を１時間吸収した後のサンプルを有するＡＡＰ装置の重量（ｇ）であり、Ｅは、サンプルの乾燥重量（ｇ）である。
【００９３】
せん断弾性率試験
「せん断弾性率試験」では、超吸収性材料のゲル強度又はゲル変形傾向を測定する。せん断弾性率は、膨潤超吸収性材料を通るねじれせん断波の速度を測定するための「Ｒａｎｋ  Ｂｒｏｔｈｅｒｓ  Ｐｕｌｓｅ  Ｓｈｅａｒｏｍｅｔｅｒ」（図８）の使用を伴う手順によって測定される。本方法は、応力と歪みの間の位相角シフトを測定することに依存する従来の一定応力又は一定歪み流量計を用いる表面架橋超吸収性構造体のせん断弾性率を測定することに伴う問題の多くを回避するものである。「Ｓｈｅａｒｏｍｅｔｅｒ」は、全体的に図８に１７０で示されており、これには、円形下側プレート又は円板１７２が含まれ、この上に超吸収性材料の膨潤サンプルを置く。この試験に関しては、「Ｒａｎｋ  Ｐｕｌｓｅ  Ｓｈｅａｒｏｍｅｔｅｒ（登録商標）」のための操作マニュアル「せん断弾性率測定のための簡単なソリューション」を参照されたい。器具は、ねじれせん断波が一対の平行円板１７２及び１７４の間を伝播することができるように構成される。各円板は圧電変換器に装着され、その一方は、せん断波を開始するのに用いられ、他方は、短時間後にこの波が到達するのを検出するのに用いられる。円板の分離は、ネジ調節１７６により変化させ、その後、ダイアルゲージ１７８で測定することができる。各円板分離に対してせん断波の伝播時間を測定する。次に、円板分離に対してプロットした伝播時間のグラフの傾きから波速を判断することが可能である。次に、せん断弾性率の値は、以下の近似式から計算することができる。
【００９４】
Ｇ＝ｐＶ2
【００９５】
ここで、Ｇは、ＮＭ-2でのせん断弾性率、ｐは、ｋｇ．ｍ-3でのサンプルの密度、Ｖは、ｍｓ-1での波伝播速度である。
【００９６】
試験するサンプルは、そのゲル容積まで合成尿中で膨潤させる。過剰な自由合成尿を正確に１分間の緊張に亘って２つのペーパータオル上で吸い取ることによりサンプルから除去する。
【００９７】
超吸収性構造体サンプルのせん断弾性率（Ｇ’）を次の式から計算する。
【００９８】
Ｇ’＝密度×（せん断波速）×（せん断波速）
【００９９】
サンプルの弾性は、次のように波の速度に関連させることができる。すなわち、せん断波がサンプルを通過する場合には、動的弾性率（弾性）の保存成分Ｇ’は、次の式で表すことができる。
【０１００】
Ｇ’＝［Ｖ2ρ（１−ｎ2）］／（１＋ｎ2）2
【０１０１】
ここで、Ｖは光の伝播速度、ρはサンプルの密度、ｎは波長の臨界減衰長さに対する比率である。せん断弾性率の測定値は、連合王国ブリストル所在のブリストル大学の「Ｂｒｉｓｔｏｌ  Ｃｏｌｌｏｉｄ  Ｃｅｎｔｅｒ」のようなコンサルトグループから得ることができる。また、「Ｒａｎｋ  Ｓｈｅａｒｏｍｅｔｅｒｓ」は、インターネットでも提供されている。
【０１０２】
せん断弾性率試験を行うための準備には、合成尿を調製する段階が含まれ、これは、１％水性「Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００」を７．５０ｇ、塩化ナトリウムを３０．００ｇ、無水ＣａＣｌ2を０．６８ｇ、ＭｇＣｌ2６Ｈ2Ｏを１．８０ｇ、及び脱イオン水を３０００．０ｇ使用して作られる。
【０１０３】
約９０ｇの合成尿を３つの大きなビーカに入れる。次に、ほぼ３．００ｇの超吸収性材料のサンプルを各３つのアルミニウム秤量皿に入れる。各サンプルを合成尿の各ビーカに加え、計時を開始する。各サンプルを平衡値まで、一般的に３０分間膨潤させる。各サンプルを撹拌し、完全に均質に液体が分配されるようにする。大きな金属スパチュラを用いてビーカから水化サンプルを除去し、半分に折って重ねられたキンバリー・クラークから入手可能な２つの「Ｗｉｐｅ  Ａｌｌｓ  Ｌ２０  Ｋｉｍｔｏｗｅｌ（登録商標）」上に均等に広げる。サンプルを「Ｗｉｐｅ  Ａｌｌｓ」上で正確に６０秒吸い取る。スパチュラを用いて、サンプルをタオルに少しだけ押し付けながらペーパータオルの上にサンプルを広げる。サンプルを分配するのに必要な力以上の力は加えない。６０秒後にサンプルをスパチュラで擦り取り、ビーカに戻す。サンプルを測定するまで、ビーカにはホイル又はフィルムで覆いをする。
【０１０４】
サンプルのせん断弾性率は、サンプル調製の１時間以内に測定する。各サンプルを「Ｓｈｅａｒｏｍｅｔｅｒ」管に移して下側円板１７２上に置き、下側円板の上方少なくとも１８ｍｍの高さまで「Ｓｈｅａｒｏｍｅｔｅｒ」管を満たす。上面円板が底面円板から正確に１２ｍｍの距離になるまで上面円板１７４をゆっくり下げる。ねじれ波が１ｍｍずつの減分で測定して円板間隔１２ｍｍ〜６ｍｍのサンプルを通過するのに必要な時間を測定することにより、せん断弾性率Ｇ’を測定して記録する。線形時間の円板分離距離に対するプロットの傾きにより、せん断弾性率Ｇ’を計算するのに用いられるせん断波速が得られる。
【０１０５】
一実施形態では、本発明の吸収性構造体を製造するのに有用な超吸収性材料の保持容量（ＣＲＣ）は、上述の「遠心保持容量試験」で判断すると、少なくとも２５グラム液体／超吸収性材料グラム（ｇ／ｇ）であることが適切である。別の実施形態では、超吸収性材料の保持容量（ＣＲＣ）は、「遠心保持容量試験」で判断すると、少なくとも約２７．５ｇ／ｇ、更に適切には、少なくとも約３０ｇ／ｇとすることができる。
【０１０６】
また、超吸収性材料の自由膨潤ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）は、上述の「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」により判断すると、適切には少なくとも３５０×１０-9ｃｍ2、更に適切には、少なくとも約４００×１０-9ｃｍ2、更に適切には、少なくとも約５００×１０-9ｃｍ2である。別の実施形態では、超吸収性材料の自由膨潤ゲルベッド透過率は、「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で判断すると、適切には少なくとも５７５×１０-9ｃｍ2、更に適切には、少なくとも約６００×１０-9ｃｍ2、更に適切には、少なくとも約７００×１０-9ｃｍ2、更に適切には、少なくとも約８００×１０-9ｃｍ2、更に適切には、少なくとも約９００×１０-9ｃｍ2、更に適切には、少なくとも約１，１００×１０-9ｃｍ2である。
【０１０７】
超吸収性材料の０．９ｐｓｉでの「荷重下吸収性」値（０．９ＡＵＬとも呼ばれる）を上述の「ＡＵＬ試験」により判断すると、適切には少なくとも１５グラム液体／超吸収性材料の重量グラム（ｇ／ｇ）、更に適切には、少なくとも約１８ｇ／ｇ、更に適切には、少なくとも約１９ｇ／ｇ、更に適切には、少なくとも約２０ｇ／ｇである。
【０１０８】
実施例
以下の実施例は、本発明を更に説明するために提供され、特許請求の範囲を限定しないものである。特に説明しなければ、全ての部及びパーセントは重量によるものである。
【実施例１】
【０１０９】
断熱平底反応槽に入れた３０９０．２６ｇの蒸留水に１８６６．７ｇの５０％ＮａＯＨを加え、２５℃まで冷却した。次に、この苛性溶液に８００ｇのアクリル酸を加え、溶液を再び２５℃まで冷却した。次に、９．６ｇのポリエチレングリコール（３００）ジアクリレートを含む１６００ｇのアクリル酸の第２の溶液を第１の溶液に加え、続いて１５℃まで冷却し、１０モルのエトキシル化が行われた９．６ｇのモノアリルエーテルアクリレートを加え、更に５℃まで冷却し、これらを全て撹拌しながら行った。このモノマー溶液を次に断熱状態下で１００ｐｐｍ水素過酸化物、２００ｐｐｍアゾ−ビス−（２−アミジノ−プロペン）ジヒドロクロリド、２００ｐｐｍ過硫酸ナトリウム、及び４０ｐｐｍアスコルビン酸（全て水溶液）の混合物でポリマー化し、２５分間Ｔmax近くに保持した。得られるゲルを切り刻んで「Ｈｏｂａｒｔｈ  ４Ｍ６」という市販の押出し機で押し出し、続いて１７５℃の「Ｐｒｏｃｔｅｒ  ＆  Ｓｃｈｗａｒｔｚ  Ｍｏｄｅｌ  ０６２」強制通風オーブンに入れ、上向き流で１０分間、下向き流で６分間、２０インチ×４０インチの穿孔金属トレイに載せて最終製品水分レベルが５重量％未満になるまで乾燥した。乾燥材料は、「Ｐｒｏｄｅｖａ  Ｍｏｄｅｌ  ３１５−Ｓ」破砕機で粗く粉砕し、「ＭＰＩ  ６６６−Ｆ」３段階ローラミルで微粉砕し、「Ｍｉｎｏｘ  ＭＴＳ  ６００ＤＳ３Ｖ」で篩って８５０ミクロンよりも大きい粒子及び１５０ミクロンよりも小さい粒子を除去した。４００ｇの篩った粉末を次に０．２重量％カオリン（Ｎｅｏｇｅｎ  ＤＧＨ）と均質に配合し、続いて、ＳＡＰ粒子を空気中で流動化させながら、細かい霧のスプレーを用いて０．５重量％硫酸アルミニウム及び１．０重量％エチレンカーボネートを１２ｇの水に溶かした溶液を均質にスプレーで付加した。次に、コーティングした材料を１８６℃の電気加熱パドル乾燥器に入れて２５分間加熱した。
【実施例２】
【０１１０】
モノマー溶液には、１２．０ｇのポリエチレングリコール（３００）ジアクリレート及び１０モルのエトキシル化が行われた１２．０ｇのモノアリルエーテルアクリレートを除けば実施例１と同様のものが用いられる。
【実施例３】
【０１１１】
断熱平底反応槽に入れた３０９０．２６ｇの蒸留水に１８６６．７ｇの５０％ＮａＯＨを加え、２５℃まで冷却した。次に、この苛性溶液に８００ｇのアクリル酸を加え、溶液を再び２５℃まで冷却した。次に、１２０ｇの５０重量％メトキシポリエチレングリコール（７５０）モノメタクリレートのアクリル酸溶液及び３モルのエトキシル化が行われた６．０ｇのトリメチロールプロパントリアクリレートを含む１６００ｇのアクリル酸の第２の溶液を第１の溶液に加え、続いて１５℃まで冷却し、１０モルのエトキシル化が行われた１０．８ｇのアリルエーテルアクリレートを加え、更に５℃まで冷却し、これらを全て撹拌しながら行った。このモノマー溶液を次に断熱状態下で１００ｐｐｍ水素過酸化物、１２５ｐｐｍアゾ−ビス−（２−アミジノ−プロペン）ジヒドロクロリド、３００ｐｐｍ過硫酸ナトリウム及び３０ｐｐｍエリソルビン酸ナトリウム（全て水溶液）の混合物でポリマー化し、２５分間Ｔmax近くに保持した。得られるゲルを切り刻んで「Ｈｏｂａｒｔｈ  ４Ｍ６」という市販の押出し機で押し出し、続いて１７５℃の「Ｐｒｏｃｔｅｒ  ＆  Ｓｃｈｗａｒｔｚ  Ｍｏｄｅｌ  ０６２」強制通風オーブンに入れ、上向き流で１０分間、下向き流で６分間、２０インチ×４０インチの穿孔金属トレイに載せて最終製品水分レベルが５重量％未満になるまで乾燥した。乾燥材料は、「Ｐｒｏｄｅｖａ  Ｍｏｄｅｌ  ３１５−Ｓ」破砕機で粗く粉砕し、「ＭＰＩ  ６６６−Ｆ」３段階ローラミルで微粉砕し、「Ｍｉｎｏｘ  ＭＴＳ  ６００ＤＳ３Ｖ」で篩って８５０ミクロンよりも大きい粒子及び１５０ミクロンよりも小さい粒子を除去した。４００ｇの篩った粉末を次に０．５重量％ヒュームドアルミナ（Ｄｅｇｕｓｓａ  Ａｌｕｍｉｎｕｍｏｘｉｄ  Ｃ）と均質に配合し、続いて、ＳＡＰ粒子を空気中で流動化させながら、細かい霧のスプレーを用いて、０．２重量％硫酸アルミニウム及び０．１重量％ココアンホプロピオン酸２ナトリウム、０．５重量％テトラエチレングリコールジメチルエーテル、及び１．０重量％エチレンカーボネートを５ｇの水に溶かした溶液を均質にスプレーで付加した。次に、コーティングした材料を１８０℃の「Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｓｉｇｎａｌ／ＢＭ  Ｍｏｄｅｌ  ＯＶ−５１ＯＡ−３」強制通気オーブンに入れて２０分間加熱した。
【実施例４】
【０１１２】
断熱平底反応槽に入れた３０９０．２６ｇの蒸留水に１８６６．７ｇの５０％ＮａＯＨを加え、２５℃まで冷却した。次に、この苛性溶液に８００ｇのアクリル酸を加え、溶液を再び２５℃まで冷却した。次に、１２０ｇの５０重量％メトキシポリエチレングリコール（７５０）モノメトキシレートのアクリル酸溶液及び３モルのエトキシル化が行われた１４．４ｇのトリメチロールプロパントリアクリレートを含む１６００ｇのアクリル酸の第２の溶液を第１の溶液に加え、続いて１５℃まで冷却し、１０モルのエトキシル化が行われた１４．４ｇのヒドロキシモノアリルエーテルを加え、更に５℃まで冷却し、これらを全て撹拌しながら行った。このモノマー溶液を次に断熱状態下で１００ｐｐｍ水素過酸化物、２００ｐｐｍアゾ−ビス−（２−アミジノ−プロペン）ジヒドロクロリド、２００ｐｐｍ過硫酸ナトリウム及び４０ｐｐｍアスコルビン酸（全て水溶液）の混合物でポリマー化し、２５分間Ｔmax近くに保持した。得られるゲルを切り刻んで「Ｈｏｂａｒｔｈ  ４Ｍ６」という市販の押出し機で押し出し、続いて１７５℃の「Ｐｒｏｃｔｅｒ  ＆  Ｓｃｈｗａｒｔｚ  Ｍｏｄｅｌ  ０６２」強制通風オーブンに入れ、上向き流で１０分間、下向き流で６分間、２０インチ×４０インチの穿孔金属トレイに載せて最終製品水分レベルが５重量％未満になるまで乾燥した。乾燥材料は、「Ｐｒｏｄｅｖａ  Ｍｏｄｅｌ  ３１５−Ｓ」破砕機で粗く粉砕し、「ＭＰＩ  ６６６−Ｆ」３段階ローラミルで微粉砕し、「Ｍｉｎｏｘ  ＭＴＳ  ６００ＤＳ３Ｖ」で篩って８５０ミクロンよりも大きい粒子及び１５０ミクロンよりも小さい粒子を除去した。４００ｇの篩った粉末を次に０．５重量％ヒュームドシリカ「Ａｅｒｏｓｉｌ  ２００」と均質に配合し、続いて、ＳＡＰ粒子を空気中で流動化させながら、細かい霧のスプレーを用いて、０．０１重量％硫酸アルミニウム及び１．０重量％エチレンカーボネートを４ｇの水に溶かした溶液を均質にスプレーで付加した。次に、コーティングした材料を１７６℃の電気加熱パドル乾燥器に入れて１３５分間加熱した。
【０１１３】
実験１
実施例１〜実施例４で示した各超吸収性材料に対してその液体処理特性を判断するために、「遠心保持容量試験」、「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」、「せん断弾性率試験」、及び「対圧力吸収試験」を行った。
【０１１４】
その結果を以下の表１に示す。
【０１１５】
（表１）
2006524541.tif 000003
【０１１６】
比較のために、様々な市販の超吸収性材料にも「遠心保持容量試験」、「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」、「せん断弾性率試験」、及び「対圧力吸収試験」を行ってその液体処理特性を判断した。
【０１１７】
その結果を以下の表２に示す。
【０１１８】
（表２）
2006524541.tif 000004
【０１１９】
実験２
以下の表３に示す様々な超吸収性材料に「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」、「荷重下吸収性試験」、及び「遠心保持容量試験」を行い、その液体処理特性を判断した。表３の超吸収性材料Ａ及びＢは、米国ノースカロライナ州グリーンズボロ所在の「Ｓｔｏｃｋｈａｕｓｅｎ、Ｉｎｃ．」から各々モデル名称「ＳＸＭ  ８８０」及び「ＳＸＭ  ９５４３」で市販されている従来の超吸収性材料である。超吸収性材料Ｃは、米国オハイオ州シンシナチ所在の「Ｐｒｏｃｔｅｒ  ＆  Ｇａｍｂｌｅ  Ｃｏ．」から商品名「Ｐａｍｐｅｒｓ  Ｂａｂｙ  Ｄｒｙ」で入手可能な従来のおむつから回収した超吸収性材料である。超吸収性材料Ｄ〜Ｍは、米国ノースカロライナ州グリーンズボロ所在の「ｓｔｏｃｋｈａｕｓｅｎ、Ｉｎｃ．」によって本発明により製造された超吸収性材料である。より詳細には、超吸収性材料Ｄ〜Ｉは、本発明により「Ｓｔｏｃｋｈａｕｓｅｎ」により作られた実験的超吸収性材料であり、各々「ＳＰ−１３８９」（上述の実施例１）、「ＳＰ−１３９０」（上述の実施例２）、「ＳＰ−１３９１」、「ＳＰ−１３９２」、「ＳＰ−１３９３」（上述の実施例３）、及び「ＳＰ  １３９４」（上述の実施例４）と呼ばれるものである。超吸収性材料Ｊ〜Ｍは、本発明によって「Ｓｔｏｃｋｈａｕｓｅｎ」により作られた付加的な実験的超吸収性材料であり、各々「ＳＰ−１３９５」、「ＳＰ−１３９６」、「ＳＲ−１４０１」、及び「ＳＲ−１４０２」と呼ばれるものである。
【０１２０】
その結果を以下の表３に示す。
【０１２１】
（表３）
2006524541.tif 000005
【０１２２】
本発明の吸収性構造体は、空気形成、空気堆積、コフォーム、ボンデッドカーデッドのような任意の従来の方法で形成することができ、又は、繊維及び超吸収性材料が混合して不織ウェブを形成する他の公知の技術で形成することもできる。例えば、吸収性構造体は、代替的に、最初にモノマーを繊維にスプレーし、次にモノマーをポリマー化及び架橋して超吸収性材料を形成する段階を一般的に含む原位置ポリマー化により形成することができる。別の代替方法では、吸収性構造体は、超吸収性材料が透過性で親水性の繊維又はウェブの少なくとも１つの層上又はこのような層の間に一様に又はパターン化したアレイに配置された積層体とすることができる。
【０１２３】
吸収性構造体は、実質的に、意図する目的に適切な任意の形状及び大きさとすることができる。また、吸収性構造体は、並列型の関係又は表面と表面を合わせる関係に位置決めすることができる２つ又はそれ以上の不織ウェブ又は層を含むことができ、隣接するウェブ又は層の全て又は一部分を互いに固定して吸収性構造体を形成することができる。
【０１２４】
超吸収性材料は、親水性繊維と実質的に均質に混合し、吸収性構造体中に超吸収性材料及び繊維を均一に分配することができる。代替的に、超吸収性材料は、構造体の幅に亘り、長さに沿い、及び／又は厚さに亘るように吸収性構造体に不均一に分配し、内部に超吸収性材料が分配された構造体の個別の目標領域又は区域を形成することができる。また、吸収性構造体内の超吸収性材料の濃度は、吸収性構造体の厚さの全体又は一部を通して、幅の全体又は一部に亘って及び／又は長さの全て又は一部に沿って不均一とすることができる。
【０１２５】
一般的に、吸収性構造体内の超吸収性材料の全濃度は、吸収性構造体の総重量に基づいて９０重量パーセント又はそれ以下であることが適切であるが、いずれにしてもゼロよりは大きい。一実施形態では、吸収性構造体内の超吸収性材料の濃度は、適切には約３０〜約９０重量パーセントの範囲、更に適切には、約４０〜約９０重量パーセントの範囲、更に適切には、約４０〜約８０重量パーセントの範囲である。別の実施形態では、吸収性構造体内の超吸収性材料の濃度は、約４０〜約６０重量パーセントの範囲である。
【０１２６】
吸収性構造体は、吸収性構造体の一体性及び／又は形状を維持するために適切なティッシュ又はウェブラップで包むか又は他の方法で取り囲んでもよく、又はそうでなくてもよい。
【０１２７】
実験３
６つの異なる吸収性構造体（以下の表４では、構造体１〜６というコードを用いる）を実験用空気形成装置で作り、全て本明細書で以下に説明する「飽和容量試験」、「吸収性構造体透過率試験」、「流体吸込み逆流評価（ＦＩＦＥ）試験」、及び「垂直吸上げ試験」を含む様々な試験を行い、吸収性構造体の液体処理特性を評価した。各吸収性構造体には、親水性繊維（より詳細には、米国ワシントン州フェデラルウェイ所在の「Ｗｅｙｅｒｈａｕｓｅｒ」からモデル名「ＮＢ−４１６」で入手可能な親水性繊維）の不織ウェブと６つの異なる超吸収性材料のうちの１つとを含んでいた。
【０１２８】
初めから５つの吸収性構造体のコードは、本発明による吸収性構造体を作るのに有用であると上述した超吸収性材料を用いた吸収性構造体の構成を反映している。より詳細には、コード１は、表３の超吸収性材料「Ｅ」を組み入れた吸収性構造体に対応し、コード２は、表３の超吸収性材料「Ｇ」を組み入れた吸収性構造体に対応し、コード３は、表３の超吸収性材料「Ｉ」を組み入れた吸収性構造体に対応し、コード４は、表３の超吸収性材料「Ｋ」を組み入れた吸収性構造体に対応し、コード５は、表３の超吸収性材料「Ｍ」を組み入れた吸収性構造体に対応する。コード６は、表３で超吸収性材料「Ｂ」と識別され、「Ｓｔｏｃｋｈａｕｓｅｎ、Ｉｎｃ．」からモデル名称「ＳＸＭ  ９５４３」で入手可能である従来の超吸収性材料を組み入れた吸収性構造体に対応する。
【０１２９】
各吸収性構造体コードに対して、試験のために３つの異なる種類のサンプルを生成し、これらは、以下の表４に文字ａ、ｂ、及びｃで示されている。「ａ」型サンプルに対しては、吸収性構造体サンプル内の目標超吸収性構造体濃度は、約４５パーセント、目標密度は約０．２２２ｇ／ｃｍ3であり、「ｂ」型サンプルに対しては、目標超吸収性構造体濃度は約４５パーセント、目標密度は約０．３５３ｇ／ｃｍ3であり、「ｃ」型サンプルに対しては、目標超吸収性構造体濃度は約６５パーセント、目標密度は約０．３５３ｇ／ｃｍ3であった。各吸収性構造体サンプルの目標坪量は、ほぼ６００グラム／平方メートル（ｇｓｍ）であった。
【０１３０】
「飽和容量試験」、「吸収性構造体透過率試験」、「流体吸込み逆流評価（ＦＩＦＥ）試験」、及び「垂直吸上げ試験」を各吸収性構造体サンプルに行い、その結果を表４に記録している。
【０１３１】
（表４）
2006524541.tif 000006
【０１３２】
一般的に、本発明に従って作った吸収性構造体（例えば、コード１〜５）は、従来の超吸収性材料を組み込んだ吸収性構造体（コード６）に比べて優れた液体処理特性を示している。例えば、「ＦＩＦＥ」試験で判断される吸込み率に関しては、本発明により作られた吸収性構造体は、一般的に、特に吸収性構造体の液体放出を繰り返すと（例えば、その３回目及び４回目の液体放出時に）、従来の超吸収性材料を組み込んだ吸収性構造体よりも大きな吸込み率を示す。また、本発明により作られた吸収性構造体の飽和容量、吸収性構造体透過率（両方とも自由膨潤、０．３ｐｓｉ荷重下）、及び吸上げ容量は、一般的に、従来の超吸収性材料を組み込んだ吸収性構造体よりも良好であった。
【０１３３】
流体吸込み逆流評価試験
「流体吸込み逆流評価（ＦＩＦＥ）試験」では、吸収性構造体、より詳細には、そのサンプルが、既知の量の試験溶液（室温の０．９重量パーセント塩化ナトリウム蒸留水溶液）を取り込む（必ずしも吸収する必要はない）のに必要な時間の量を判断する。「ＦＩＦＥ試験」を行うのに適切な装置を図５及び図６に示し、全体的に２００で示している。試験装置２００には、全体的に各々２０２及び２０４で示される上側及び下側アセンブリが含まれ、下側アセンブリは、「Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ」のような透明材料で構成されたほぼ１４インチ（３５．５６ｃｍ）×８インチ（２０．３２ｃｍ）の矩形プレート２０６と、試験中に吸収性構造体サンプルを中心に合わせるためのプレート上の中心に置かれたほぼ６インチ（１５．２４ｃｍ）×３インチ（７．６２ｃｍ）の矩形プラットフォーム２０７とを含む。
【０１３４】
上側アセンブリ２０２は、下側プレート２０６と同様に構成され、中心開口部２１０が形成されたほぼ矩形のプレート２０２を含む。内径が約２インチ（約５．０８ｃｍ）、高さが約４インチ（約１０．１６ｃｍ）の円筒２１２は、上側プレート２０８の中心開口部２１０に固定され、上向きに実質的に上側プレートに垂直に延びる。上側プレートの上面に円筒が装着されている場合には、上側プレート２０８の中心開口部２１０の直径は、少なくとも円筒２１２の内径に等しくすべきである。しかし、代替的に、中心開口部２１０の直径は、円筒２１２の外径を開口部内に受け取るのに十分な大きさにし、円筒が中心開口部内で上側プレート２０８に固定されるようにすることもできる。
【０１３５】
ピン要素２１４は、下側プレート２０６の外側隅部の近くに位置し、上側プレート２０８の対応する凹部２１６は、ピン要素を受け取って試験中に下側アセンブリ上に上側アセンブリ２０２を適切に位置合わせして配置するような大きさにされる。上側アセンブリ２０２（例えば、上側プレート２０８及び円筒２１２）の重量は、ほぼ８４５グラムである。
【０１３６】
「ＦＩＦＥ試験」を行うために、長さ及び幅寸法が約１４インチ（３５．５６ｃｍ）×約３インチ（７．６８ｃｍ）の吸収性構造体サンプル２１８（望ましい大きさに形成するか、又は吸収性物品から取り出して望ましい大きさに切断するかの何れかによる）にティッシュラップをかぶせて秤量し、重量をグラムで記録する。次に、サンプル２１８は、下側アセンブリのプラットフォーム２０７に中心を合わせて配置する。上側アセンブリ２０２を下側アセンブリと対向するようにサンプルを覆って配置し、下側プレートのピン２１４を上側プレート２０８に形成された凹部２１６に嵌め込み、円筒２１２は、サンプルを覆ってほぼ中心に配置する。ほぼ７５ｍＬの試験溶液（本明細書では第１の液体放出という）を円筒２１２（例えば、ほぼ円筒の上面の高さ）の上面に注入し、吸収性構造体サンプル２１８内に流入させる。溶液の最初の１滴がサンプル２１８に接触する時にストップウォッチを開始し、円筒２１２の縁とサンプルの間の液体リングが消滅した時に停止する。ストップウォッチの読取値を小数点第２位まで記録し、これは、第１の液体放出が吸収性構造体サンプル２１８に取り込まれるのに必要な吸込み時間（秒）を表すことになる。
【０１３７】
１５分間経過させ、その後、第１の液体放出と同じ第２の液体放出を円筒２１２の上面に注入し、上述のように再び吸込み時間を測定する。この手順を第３の液体放出に対して繰返し、次に、第４の液体放出に対しても繰り返す。各４回の液体放出に対する吸込み率（ミリリットル／秒）は、各液体放出に用いられる溶液の量（例えば、７５ｍＬ）を対応する液体放出に対して測定した吸込み時間で割ることにより判断される。
【０１３８】
各吸収性構造体の少なくとも３つのサンプルに「ＦＩＦＥ試験」を行い、結果を平均して吸収性構造体の吸込み時間及び取込み率を判断する。
【０１３９】
吸収性構造体透過率試験
「吸収性構造体透過率試験」を用いて、上述の吸収性構造体の透過率、より詳細には、構造体の厚さに亘る液体流に基づく吸収性構造体の「ｚ方向」透過率を判断する。この試験は、以下に示す例外を除けば、上述の「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」と実質的に同様である。図１及び図２に戻ると、円筒高さは、約５ｃｍとする代わりに約１０ｃｍとすべきである。また、粒子超吸収性材料をサンプル容器に入れる代わりに、あらゆるティッシュラップを除去し、断面直径が約６ｃｍの円形吸収性構造体サンプル６８（例えば、形成されるか又はそうでなければ大きな吸収性構造体から切断したもの）をサンプル容器３０に入れ、円筒３４の底面のスクリーン６４と接触させる。次に、サンプル容器（ピストン及び重りを入れていないもの）を０．９重量パーセント生理食塩水溶液に約６０分間沈め、吸収性構造体を飽和させる。例えば、容器３０を空にして吸収性構造体サンプルを容器内に入れて飽和させ、「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で得られる同じ高さ測定値が測定される。
【０１４０】
吸収性構造体透過率測定は、飽和吸収性構造体、ピストン３６、及び重り４８を入れたサンプル容器３０内に生理食塩水溶液の連続流を供給することにより開始される。生理食塩水溶液は、流体の高さをサンプル容器の底面の上方約７．８ｃｍ（「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」で用いられる４ｃｍではない）に維持するのに十分な流量で容器３０に供給される。時間に対する吸収性構造体を通過する流体の量を重量測定法で測定する。流体レベルが安定し、高さが約７．８ｃｍに維持された状態で、少なくとも２０秒間、毎秒データ点を収集する。容器を通る流体（グラム）対時間（秒）の線形最小二乗当て嵌めにより、グラム／秒（ｇ／ｓ）単位で吸収性構造体サンプル６８を通る流量Ｑを判断する。次に、「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」に関して上述した式を用いて吸収性構造体の透過率を判断する。
【０１４１】
「吸収性構造体透過率試験」を上述のように行う場合、より詳細には、吸収性構造体サンプルをピストン及び重りを載せないで溶液に沈める場合には、試験は、「自由膨潤」条件下で行われると言われ、これによって吸収性構造体は、何ら制限荷重を掛けずに膨潤させることができる。この試験の変形では、ピストン及び重りを容器内のサンプル上に置くことができ、その後、アセンブリ全体を沈め、サンプルが飽和して膨潤する時に荷重（例えば、ほぼ０．３ｐｓｉ）がサンプルに掛かるようにすることができる。このように行う場合、試験は「荷重下」で行われると言われる。
【０１４２】
垂直吸上げ試験
垂直吸上げ試験では、３０分間の間に吸収性構造体内に吸上げられることになる試験溶液（０．９重量パーセント塩化ナトリウム蒸留水溶液）の量を判断する。
【０１４３】
試験する吸収性構造体のサンプルは、約３インチ幅×約７インチ長さの寸法となるように、例えば、形成するか又はそうでなければ大きな吸収性構造体から切断して調製される。次に、高さ２５ｃｍ×幅１５ｃｍ×厚さ０．５ｃｍであるアクリル板の片面に、サンプルの一端がアクリル板の底面端部を僅かに超えて延びるようにサンプルをクランプで挟む。サンプルは、更に、板の側縁の周りに延びる２つのクランプにより板の所定位置に保持され、サンプルの上面近くでサンプルの側縁を掴むようになっている。板の側部には、１ｍｍ増分で目盛を付け、吸上げ溶液の垂直方向高さを測定することができる。
【０１４４】
次に、サンプル（及び、板）を自由揺動支持クランプから吊り下げ、サンプルの下端が溶液に接触するまでサンプルを下げて試験溶液のリザーバ内に入れる。サンプルが液体に接触すると同時に、１秒増分のタイマを開始する。溶液を約３０分間サンプルに取込ませて吸上げさせる。次に、サンプルをリザーバから取り出して板から外し、秤量する。３０分後のサンプルの重量とサンプルの乾燥重量との間の差が、吸収性構造体の重量グラム（ｇ）での吸上げ容量である。
【０１４５】
液体飽和容量試験
以下の試験を用いて吸収性構造体の飽和容量を判断する。図７を参照すると、長さ及び幅寸法がほぼ４インチ×４インチ（ほぼ１０．１６ｃｍ×１０．１６ｃｍ）の収性構造体サンプル３０８をいずれのティッシュラップ材料も載せて秤量し、グラムでの重量を記録する。サンプル３０８を次に米国ウィスコンシン州ニーナー所在のキンバリー・クラーク・ワールドワイド・インコーポレーテッドから入手可能な「Ｓｃｏｔｔ」ペーパータオルのようなペーパータオル（図示せず）で包み、室温（例えば、約２３℃）の過剰な量の０．９重量パーセント塩化ナトリウム蒸留水溶液に約２０分間沈める。この時間が終わると、サンプル３０８は、試験溶液から取り出され、真空箱３０２と、０．２５インチ（０．６ｃｍ）の開口部を有して真空箱に支持された「ＴＥＦＬＯＮ」繊維ガラススクリーン３０４と、真空箱上のスクリーンの上に重なる大きさにされた可撓性のあるゴムカバー３０６とを含む、図７で全体的に３００で示された試験装置上に置かれる。
【０１４６】
より詳細には、吸収性構造体サンプル３０８（タオルを備えた）をスクリーン３０４上に（ゴムカバーによって）覆わずに配置し、約１分間滴下して乾燥させる。次に、ゴムカバー３０６をサンプル３０８及びスクリーン３０４の上に配置し（例えば、真空箱３０２を覆うシールをほぼ形成する）、約０．５ポンド／平方インチ（約３４．５ダイン／平方センチメートル）の真空（Ｖ）で約５分間真空箱（従って、サンプル）を吸引する。次に、サンプル３０８を装置から取り出し、サンプルからタオルを取り除き、遊離繊維及び超吸収性粒子をなるべくサンプルと共に回収するようにする。回収したサンプルを再び秤量し、グラムでの重量を記録する。サンプルの飽和容量は、サンプルの乾燥重量を真空印加後の回収したサンプルの重量から差し引き、それをサンプルの乾燥重量で割ることによって判断され、保持された液体グラム／吸収性構造体グラム（ｇ／ｇ）として記録される。
【０１４７】
試験中に吸収性構造体繊維及び／又は超吸収性材料が繊維ガラススクリーンを通して真空箱内に吸引される場合には、開口部の小さいスクリーンを用いて試験を再度行う必要がある。代替的に、ティーバッグ材料又は他の同様の材料の一片をサンプルとスクリーンの間に挟むことができ、総保持容量は、ティーバッグ又は他の材料によって保持された液体に対して調節することができる。
【０１４８】
各吸収性構造体に対して少なくとも３つのサンプルを試験し、結果を平均して吸収性構造体の保持容量（例えば、合計及び正規化保持容量）がもたらされる。
【０１４９】
上述のように、本発明により形成した吸収性構造体は、吸収性物品に組み込むことができる。本明細書で用いる場合、吸収性物品とは、着用者の身体に接触させるか又はその近傍に（例えば、身体に隣接して）配置させて身体から排出される様々な排泄物を吸収及び／又は保持することができる物品を意味する。使い捨て物品のようないくつかの吸収性物品は、再利用するために洗濯又は他の方法で復元する代わりに、限定された期間用いた後に廃棄することが意図されている。一実施形態では、本発明の吸収性物品は、外側カバーと、外側カバーに面する関係で位置決めされて着用者の身体と隣接する関係になるように構成された身体側ライナと、外側カバー及びライナ間に配置された吸収性本体とを含む。身体側ライナは、外側カバーとほぼ同じ広がりを有することができ、又は、代わりに、必要に応じて外側カバーの面積よりも大きいか又は小さい面積の上に重なることができる。
【０１５０】
一実施形態では、外側カバーは延伸可能であり、幾分弾性であっても又はそうでなくてもよい。より詳細には、外側カバーは、液体放出を受けた吸収性本体の重量下で延伸された状態で外側カバーがその元の位置まで実質的に収縮して戻らないように十分に伸張可能である。しかし、外側カバーが代わりにほぼ伸張不能であり、かつ本発明の範囲に留まることができるようにも想定されている。
【０１５１】
外側カバーは、単層構造にすることができ、又は、多層積層体構造として望ましいレベルの伸張性、並びに液体不透過性及び蒸気透過性を生じるようにすることもできる。例えば、外側カバーは、蒸気透過性材料で構成された外側層と、液体不透過性材料で構成された内側層とを含み、２つの層が適切な積層体接着剤により互いに固定された２層構造体とすることができる。蒸気透過性外側層は、任意の適切な材料とすることができるが、望ましくは、全体的に布状のきめを生じるものである。外側層に適切な材料には、不織ウェブ、織材料、及び編材料が含まれる。不織布又はウェブは、多くの公知の工程、例えば、ボンデッドカーデッドウェブ工程、メルトブローン工程、及びスパンボンド工程で形成されている。
【０１５２】
外側カバーの液体不透過性内側層は、蒸気透過性（すなわち、「通気可能」）又は蒸気不透過性の何れかとすることができる。内側層は、薄いプラスチックフィルムで製造されることが望ましいが、他の可撓性のある液体不透過性材料を用いることもできる。より詳細には、内側層は、キャスト又はブローンフィルム機器の何れかで形成することができ、必要に応じて共押出ししてエンボス加工することができる。内側層は、それ以外に任意の適切な非弾性ポリマー組成物で作ることができ、複数の層を含むことができることは理解されている。内側層が蒸気透過性である場合には、それは、微孔発生充填剤、例えば炭酸カルシウム、不透明剤、例えば二酸化チタン、及び粘着防止添加剤、例えばケイソウ土のような充填剤を含有することができる。内側層に適切なポリマーには、以下に限定はしないが、ポリオレフィン又はポリオレフィンの配合物、ナイロン、ポリエステル及びエチレンビニルアルコールのような非弾性押出し可能ポリマーが含まれる。より詳細には、有用なポリオレフィンには、ポリプロピレン及びポリエチレンが含まれる。他の有用なポリマーには、ポリプロピレン及び低密度ポリエチレン又は鎖状低密度ポリエチレンのコポリマーのような、Ｓｈｅｔｈに付与されて「Ｅｘｘｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐａｔｅｎｔｓ  Ｉｎｃ．」に譲渡された米国特許第４，７７７，０７３号に説明されたものが含まれる。
【０１５３】
身体側ライナは、馴染みやすく柔らかい感触であり、着用者の皮膚に刺激がないことが適切であり、着用者の皮膚を吸収性本体から隔離するのを助けるために用いられる。ライナは、吸収性本体よりも親水性が小さく、着用者に比較的乾燥した表面となることが望ましく、液体透過性になるほど十分に多孔性であることにより液体がその厚さを容易に透過することができるものである。適切な身体側ライナは、各種のウェブ材料で製造することができる。ライナには、合成及び天然繊維の何れか又は両方を含む様々な織及び不織布が用いられる。例えば、身体側ライナは、望ましい繊維のメルトブローン又はスパンボンデッドウェブで構成することができ、ボンデッドカーデッドウェブとすることもできる。また、異なる繊維デニールを有することができる異なる材料の層を用いることができる。様々な布は、天然繊維、合成繊維、又はその組合せで構成することができる。
【０１５４】
吸収性物品の様々な構成要素は、接着剤、音波結合、熱結合、又はその組合せのような適切な形式の取付方法を用いて互いに組み立てられる。例えば、一実施形態では、外側カバー及び吸収性本体は、ホットメルト又は感圧接着剤のような接着剤の線で互いに固定される。また、身体側ライナは、外側カバーにも固定され、同じ形式の取付方法を用いて吸収性本体に固定することができる。
【０１５５】
本発明によれば、吸収性本体は、本明細書で上述したように、少なくとも部分的に吸収性構造体を含む。吸収性本体は、上に重なった又は並列のような関係で１つ又はそれ以上の吸収性構造体を含むことができ、及び／又は、それは、吸収性構造体に加えて、本発明の範囲から逸脱することなく、サージ層のような１つ又はそれ以上の層を含むことができるように想定されている。
【０１５６】
説明の目的で与えられた上述の実施形態の詳細は、本発明の範囲を限定するように解釈されないことが認められるであろう。上述のように本発明の例示的ないくつかの実施形態のみを詳細に説明したが、例示的な実施形態には、本発明の新しい教示及び利点から実質的に逸脱することなく多くの修正が可能であることを当業者は容易に認めるであろう。例えば、一実施形態に関して説明された特徴を本発明の別の実施形態に組み込むことができる。
【０１５７】
従って、このような修正の全ては、特許請求の範囲及びその均等物により規定された本発明の範囲に含まれるものとする。更に、一部の実施形態、特に好ましい実施形態の利点の全てを達成していない多くの実施形態を考えることができるが、特定の利点が欠除していることにより、このような実施形態が本発明の範囲外であることを必ずしも意味するように解釈されるべきではないことが認識される。
【０１５８】
本発明又はその好ましい実施形態の要素を導入する場合に、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、１つ又はそれ以上の要素があることを意味するものとする。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、及び「ｈａｖｉｎｇ」は、包括的であり、列記した要素の他に付加的な要素がある場合があることを意味する。
【０１５９】
本発明の範囲から逸脱することなく上述の構成に様々な変形を作ることができるので、上述の説明に含まれる全ての内容は、例示的であり非限定的な意味で解釈されるべきであるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】透過率試験を行うための装置の断面図である。
【図２】図１の線２−２の平面で取った断面図である。
【図３】「荷重下吸収性試験」を行うための装置の断面図である。
【図４】図３の線４−４の平面で取った断面図である。
【図５】「流体吸込み逆流評価試験」を行うための装置の上面図である。
【図６】図５の線６−６の平面で取った断面図である。
【図７】「液体飽和容量試験」を行うための装置の断面図である。
【図８】「せん断弾性率試験」を行うための装置の立面図である。
【符号の説明】
【０１６１】
２８  「自由膨潤ゲルベッド透過率試験」のための試験装置
３０  サンプル容器
３６  ピストン
３８  「ＬＥＸＡＮ」シャフト
【図１】
2006524541.tif 000007
【図２】
2006524541.tif 000008
【図３】
2006524541.tif 000009
【図４】
2006524541.tif 000010
【図５】
2006524541.tif 000011
【図６】
2006524541.tif 000012
【図７】
2006524541.tif 000013
【図８】
2006524541.tif 000014
【国際調査報告】
2006524541.tif 000015
2006524541.tif 000016
2006524541.tif 000017
2006524541.tif 000018