(57)【要約】本発明は、押出セルロース系繊維製品を提供する。一態様において、本製品は、ｉｎ  ｓｉｔｕ架橋セルロース系繊維を含む。他の態様において、本製品はさらに結合剤を含む。本製品は、所望によりその他の繊維および吸収性材料を含むことができる。セルロース系繊維製品およびそのセルロース系繊維製品を含む吸収性材料の作製方法も記載する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース系繊維複合体の作製方法であって、
（ａ）セルロース系繊維を界面活性剤と混合装置内で混合し；
（ｂ）該装置内でセルロース系繊維、界面活性剤、および空気を含んでなるフォームを生成させ；
（ｃ）該フォームを該装置から押し出して、セルロース系繊維複合体を提供する、
ことを含んでなる方法。
【請求項２】
界面活性剤と混合したセルロース系繊維が、約１５％を超える固形分を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
界面活性剤と混合したセルロース系繊維が、約５０％未満の固形分を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
混合装置がプレートミキサー押出装置を含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
混合装置が二軸スクリュー押出装置を含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
フォームが、該フォームの体積に基づき約７５体積％を超える空気含有率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
フォームが、該フォームの体積に基づき約９０体積％を超える空気含有率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
フォームが、該フォームの体積に基づき約９８体積％を超える空気含有率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
フォームが、約２０ｇ／Ｌを超える密度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
フォームが、約１００ｇ／Ｌ未満の密度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
界面活性剤が、複合体の重量に基づき約０．０１〜約５重量％の量で存在する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
さらに、押出セルロース系繊維複合体を乾燥することを含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
フォームがさらに架橋剤を含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
さらに、押出複合体を加熱して、結合複合体を提供することを含んでなる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
フォームがさらにラテックスを含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、押出複合体を加熱して、結合複合体を提供することを含んでなる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
フォームがさらに熱可塑性繊維を含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
さらに、押出複合体を加熱して、結合複合体を提供することを含んでなる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
セルロース系繊維が、架橋剤で処理されたセルロース系繊維を含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
さらに、押出複合体を加熱して、結合複合体を提供することを含んでなる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
フォームがさらに湿潤紙力増強剤を含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
さらに、押出複合体を加熱して、結合複合体を提供することを含んでなる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
セルロース系繊維が架橋セルロース系繊維を含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
フォームがさらに吸収性材料を含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
結合架橋セルロース系繊維を含んでなるセルロース系繊維複合体であって、該複合体が約１４ｃｍＨ２Ｏ未満の中間脱着圧を有する、前記セルロース系繊維複合体。
【請求項２６】
約１２ｃｍＨ２Ｏ未満の中間脱着圧を有する、請求項２５に記載の複合体。
【請求項２７】
約１０ｃｍＨ２Ｏ未満の中間脱着圧を有する、請求項２５に記載の複合体。
【請求項２８】
約０．１０ｇ／ｃｍ３未満の密度を有する、請求項２５に記載の複合体。
【請求項２９】
約０．０２ｇ／ｃｍ３を超える密度を有する、請求項２５に記載の複合体。
【請求項３０】
約０．４ｍＬ／ｓｅｃを超える４回目の噴出液体の捕捉速度を有する、請求項２５に記載の複合体。
【請求項３１】
架橋セルロース系繊維がポリアクリル酸架橋繊維を含んでなる、請求項２５に記載の複合体。
【請求項３２】
架橋セルロース系繊維が、クエン酸とポリアクリル酸のブレンドで架橋されたセルロース系繊維を含んでなる、請求項２５に記載の複合体。
【請求項３３】
架橋セルロース系繊維が、架橋剤で前処理されかつ複合体形成中に硬化されたセルロース系繊維を含んでなる、請求項２５に記載の複合体。
【請求項３４】
架橋セルロース系繊維が、複合体形成中に架橋剤で処理されたセルロース系繊維を含んでなる、請求項２５に記載の複合体。
【請求項３５】
架橋セルロース系繊維が、繊維内架橋セルロース系繊維および繊維間架橋セルロース系繊維を含んでなる、請求項２５に記載の複合体。
【請求項３６】
さらに熱可塑性繊維を含んでなる、請求項２５に記載の複合体。
【請求項３７】
熱可塑性繊維が二成分繊維を含んでなる、請求項３６に記載の複合体。
【請求項３８】
さらにラテックスを含んでなる、請求項２５に記載の複合体。
【請求項３９】
さらに湿潤紙力増強剤を含んでなる、請求項２５に記載の複合体。
【請求項４０】
さらに吸収性材料を含んでなる、請求項２５に記載の複合体。
【請求項４１】
セルロース系繊維、界面活性剤、および空気を含んでなるフォームであって、該フォームが約７５体積％を超える空気含有率を有する、前記フォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にセルロース系繊維製品、より詳細には、押出法により形成された架橋セルロース系繊維製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
架橋セルロース系繊維は、製品の嵩、レジリエンスおよび乾燥度を向上させるために、さまざまな繊維製品中に有利に組み込まれる。おむつなどの吸収性物品は、典型的には繊維複合体から形成される。その繊維複合体は、木材パルプ繊維などの吸収性繊維を含み、これに加えて架橋セルロース系繊維を含むことができる。吸収性物品中に組み込まれた場合、そのような繊維複合体は、それぞれ架橋繊維および吸収性繊維により付与される高い液体捕捉速度(liquid acquisition rate)および高い液体吸上容量という利点を与える製品を、提供することができる。しかしながら、比較的高いパーセンテージの架橋繊維を含む繊維複合体には、シート強度が低いという難点がある。
【０００３】
架橋繊維を含むシートの強度が比較的低いことは、セルロースの架橋に伴う水素結合部位の喪失に部分的に起因する。それらの化学的変性の結果、架橋セルロース系繊維では、繊維間に水素結合を形成するために利用可能なヒドロキシル基が少ない。架橋繊維は繊維間結合を形成する傾向が低いため、一般に、それらから、任意の著しい構造的保全性を有するシートまたはウェブを形成させることは不可能である。
【０００４】
従来、セルロース構造体は、水系シート形成法から形成されてきた。長い間にエアレイド(airlaid)およびフォーム形成法が開発されて、新規材料を用い、得られるウェブの改良された特性が与えられた。フォーム形成法では、天然または合成由来の長繊維を利用するための改良された可能性が示され、嵩高いウェブが提供された。エアレイド法では、嵩および軟らかさが提供されたが、バインダー含有率が高くないと強度が弱かった。架橋繊維は、レジリエンス、嵩および捕捉性能などのウェブ特性を改良するために、上記方法に用いられてきた。これまで、架橋繊維は、ベールに包装された個別架橋繊維としてのみ入手可能であった。非常に多くの特許で、個別架橋繊維の作製および使用方法について述べられている。したがって、セルロース繊維を個別に架橋する工程を削除する方法の開発が、必要とされている。
【０００５】
パーソナルケア用吸収性製品、例えば、乳児用おむつ、成人用の失禁用製品、および女性用ケア製品には、液体捕捉および／または分配層が含まれ、これは、迅速な捕捉の後、捕捉され液体を、保持用の貯蔵コアに分配するのに役立つ。迅速な捕捉および分配を達成するために、これらの層には、その層に嵩およびレジリエンスを付与する架橋セルロース系繊維が含まれていてもよい。しかしながら、上記のように、高い割合で架橋繊維を含むウェブには、構造的保全性の不足という難点がある。構造的保全性の喪失という問題は、従来、組織間または不織シート間に架橋繊維を含むウェブをサンドイッチし、接着剤で固定することにより、対処されている。そのような構造体を追求して、ウェブの保全性を保持することが求められている。
【０００６】
したがって、架橋セルロース系繊維を含むウェブの有利な特性を保有し、その構造的保全性をさらに有利に維持するセルロース系ウェブに対する必要性が存在する。本発明は、これらの必要性を満たすことを追求し、さらに関連する利点を提供する。
【発明の開示】
【０００７】
一観点において、本発明は、ｉｎ  ｓｉｔｕ架橋セルロース系繊維を含む架橋セルロース系繊維製品を提供する。一観点において、本製品はさらに結合剤を含む。本製品は、所望により、他の繊維単独、吸収性材料単独、および他の繊維と吸収性材料を、含むことができる。
【０００８】
本発明の他の観点において、架橋セルロース系繊維製品の形成方法を提供する。一態様では、本製品を、スクリュー押出装置を用いて形成する。他の態様では、本製品を、回転混合押出装置を用いて形成する。
【０００９】
別の一観点において、本発明は、結合セルロース系繊維製品を含む吸収性物品を提供する。本製品を、１以上の他の層と組み合わせて、乳児用おむつ、成人用の失禁用製品、および女性用ケア製品などの吸収性物品中に組み込むことができる構造体を、提供することができる。
【００１０】
好ましい態様の詳細な説明
本発明の前記観点および多くの付随する利点は、以下の詳細な説明を、添付する図と結びつけて考慮に入れて参照することにより、これがよりよく理解されるようになるため、より簡単に理解されるようになるであろう。
【００１１】
一観点において、本発明は、ｉｎ  ｓｉｔｕ架橋セルロース系繊維を含む結合セルロース系繊維製品を提供する。本明細書中で用いる“ｉｎ  ｓｉｔｕ架橋セルロース系繊維”という用語は、ウェブの形成中に架橋されたセルロース系繊維をさす。したがって、本発明の製品は、架橋セルロース系繊維を含む従来のウェブであって、その繊維が、最初に形成された後、ウェブの形成プロセス中にそのウェブに導入されるものと、区別される。
【００１２】
本製品には、ｉｎ  ｓｉｔｕ架橋セルロース系繊維が含まれる。繊維がウェブの形成プロセス中（すなわち、ｉｎ  ｓｉｔｕ）に架橋されるので、本製品には、繊維内架橋セルロース系繊維（すなわち、各繊維内に架橋結合を有する繊維）および繊維間架橋セルロース系繊維（すなわち、繊維間に架橋結合を有する繊維）が含まれる。本製品は結合構造を有し、繊維間架橋結合により隣接繊維にさらに架橋している繊維内架橋セルロース系繊維を含む。本製品は、繊維内架橋繊維に起因する嵩およびレジリエンスの有利な特性と、繊維間結合により構造体に付与される構造的保全性の利点を、保有する。本製品は、結合ウェブであって、架橋繊維およびウェブの結合構造それ自体が、ウェブのレジリエンスおよび液体捕捉性能をもたらすものである。
【００１３】
一観点において、本製品を、（１）セルロース系繊維のウェブを形成させ、ここで、その繊維の少なくとも一部は、架橋剤および必要な場合は架橋触媒で処理されており；（２）そのウェブを乾燥し；そして（３）そのウェブを、架橋を達成するのに足る温度で、それに足る時間加熱する、ことにより製造することができる。
【００１４】
本発明の製品の形成に有用な適切な繊維には、架橋剤および必要な場合は架橋触媒で処理した後、架橋剤を硬化することなく乾燥したセルロース系繊維が含まれる。これらの乾燥および処理した繊維を、それに続く製品形成用の形成装置中に導入することができる。
【００１５】
必要な場合、多くの架橋剤および架橋触媒の任意の１種を用いて、本発明の製品を提供することができる。以下は、有用な架橋剤および触媒の代表的リストである。下記特許のそれぞれを、その全体を参考として本明細書中で特に援用する。
【００１６】
適切な尿素系架橋剤には、置換尿素、例えば、メチロール化尿素、メチロール化環状尿素、メチロール化低級アルキル環状尿素、メチロール化ジヒドロキシ環状尿素、ジヒドロキシ環状尿素、および低級アルキル置換環状尿素が含まれる。具体的な尿素系架橋剤には、ジメチルジヒドロキシ尿素（ＤＭＤＨＵ、１，３−ジメチル−４，５−ジヒドロキシ−２−イミダゾリジノン）、ジメチロールジヒドロキシエチレン尿素（ＤＭＤＨＥＵ、１，３−ジヒドロキシメチル−４，５−ジヒドロキシ−２−イミダゾリジノン）、ジメチロール尿素（ＤＭＵ、ビス［Ｎ−ヒドロキシメチル］尿素）、ジヒドロキシエチレン尿素（ＤＨＥＵ、４，５−ジヒドロキシ−２−イミダゾリジノン）、ジメチロールエチレン尿素（ＤＭＥＵ、１，３−ジヒドロキシメチル−２−イミダゾリジノン）、およびジメチルジヒドロキシエチレン尿素（ＤＤＩ、４，５−ジヒドロキシ−１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン）が含まれる。
【００１７】
適切な架橋剤には、米国特許第４８２２４５３号；第４８８８０９３号；第４８８９５９５号；第４８８９５９６号；第４８８９５９７号；および第４８９８６４２号に記載されているようなジアルデヒド、例えば、Ｃ２−Ｃ８ジアルデヒド（例えばグリオキサール）、少なくとも１個のアルデヒド基を有するＣ２−Ｃ８ジアルデヒド酸類似体、ならびにこれらのアルデヒドおよびジアルデヒド酸類似体のオリゴマーが含まれる。その他の適切なジアルデヒド架橋剤には、米国特許第４８５３０８６号；第４９００３２４号；および第５８４３０６１号に記載されているものが含まれる。
【００１８】
その他の適切な架橋剤には、アルデヒドおよび尿素系ホルムアルデヒドの付加物が含まれる。例えば、米国特許第３２２４９２６号；第３２４１５３３号；第３９３２２０９号；第４０３５１４７号；第３７５６９１３号；第４６８９１１８号；第４８２２４５３号；第３４４０１３５号；第４９３５０２２号；第３８１９４７０号；および第３６５８６１３号参照。
【００１９】
適切な架橋剤には、尿素のグリオキサール付加体、例えば米国特許第４９６８７７４号のもの、ならびに、米国特許第４２８５６９０号；第４３３２５８６号；第４３９６３９１号；第４４５５４１６号；および第４５０５７１２号に記載されているようなグリオキサール／環状尿素付加体が含まれる。
【００２０】
その他の適切な架橋剤には、ポリカルボン酸のようなカルボン酸架橋剤が含まれる。ポリカルボン酸架橋剤（例えば、クエン酸、プロパントリカルボン酸、およびブタンテトラカルボン酸）および触媒は、米国特許第３５２６０４８号；第４８２０３０７号；第４９３６８６５号；第４９７５２０９号；および第５２２１２８５号に記載されている。少なくとも３個のカルボキシル基を含有するＣ２−Ｃ９ポリカルボン酸（例えば、クエン酸およびオキシ二コハク酸）の架橋剤としての使用は、米国特許第５１３７５３７号；第５１８３７０７号；第５１９０５６３号；第５５６２７４０号、および第５８７３９７９号に記載されている。
【００２１】
高分子ポリカルボン酸も、適切な架橋剤である。適切な高分子ポリカルボン酸架橋剤は、米国特許第４３９１８７８号；第４４２０３６８号；第４４３１４８１号；第５０４９２３５号；第５１６０７８９号；第５４４２８９９号；第５６９８０７４号；第５４９６４７６号；第５４９６４７７号；第５７２８７７１号；第５７０５４７５号；および第５９８１７３９号に記載されている。架橋剤としてのポリアクリル酸および関連コポリマーが、米国特許第６３０６２５１号；第５５４９７９１号；および第５９９８５１１号に記載されている。ポリマレイン酸架橋剤が、米国特許第５９９８５１１号に記載されている。
【００２２】
具体的な適切なポリカルボン酸架橋剤には、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、グルタル酸、シトラコン酸、イタコン酸、タルトレート一コハク酸(tartrate monosuccinic acid)、マレイン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸、ポリメチルビニルエーテル−ｃｏ−マレエートコポリマー、ポリメチルビニルエーテル−ｃｏ−イタコネートコポリマー、アクリル酸のコポリマー、およびマレイン酸のコポリマーが含まれる。
【００２３】
その他の適切な架橋剤は、米国特許第５２２５０４７号；第５３６６５９１号；第５５５６９７６号；および第５５３６３６９号に記載されている。
適切な触媒は、酸性塩、例えば、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、およびリン含有酸のアルカリ金属塩を含むことができる。一態様において、架橋触媒は次亜リン酸ナトリウムである。
【００２４】
架橋剤と触媒の混合物またはブレンドを用いることもできる。
架橋剤は、上記のように、繊維内架橋および繊維間架橋を達成するのに足る量で、セルロース系繊維に適用する。セルロース系繊維に適用される量は、繊維の全重量に基づき約１〜約１０重量％であることができる。一態様では、繊維の全重量に基づき約４〜約６重量％の量の架橋剤。
【００２５】
本発明の製品の形成に適したセルロース系繊維には、当分野の技術者に公知のものが含まれ、そして、架橋することができる任意の繊維または繊維混合物であって、それから繊維ウェブまたはシートを形成させることができるものが含まれる。
【００２６】
他の発生源から入手可能であるが、セルロース系繊維は、おもに木材パルプに由来する。本発明での使用に適した木材パルプ繊維は、クラフト法および亜硫酸法など周知の化学的方法により得ることができ、その後の漂白はあってもなくてもよい。パルプ繊維は、サーモメカニカル法、ケミサーモメカニカル法、またはそれらの組合せにより加工してもよい。好ましいパルプ繊維は、化学的方法により製造される。砕木(groundwood)繊維、再循環または二次木材パルプ繊維、ならびに漂白および未漂白木材パルプ繊維を用いることができる。針葉樹材および広葉樹材を用いることができる。木材パルプ繊維の選択についての詳細は、当分野の技術者に周知である。これらの繊維は、本発明の譲受人であるＷｅｙｅｒｈａｅｕｓｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙを含む多くの会社から市販されている。例えば、本発明に用いることができる、サザンパインから製造された適切なセルロース繊維は、ＣＦ４１６、ＮＦ４０５、ＰＬ４１６、ＦＲ５１６、およびＮＢ４１６の名称でＷｅｙｅｒｈａｅｕｓｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。
【００２７】
本発明に有用な木材パルプ繊維は、使用前に前処理することもできる。この前処理には、繊維を蒸気にあてるような物理的処理か、化学的処理が含まれていてもよい。
限定するものとして解釈すべきではないが、繊維の前処理の例には、繊維表面の化学的性質を変性する界面活性剤または他の液体の適用が含まれる。他の前処理には、抗菌物質、顔料、染料および緻密化(densification)または軟化剤の組込みが含まれる。熱可塑性および熱硬化性樹脂のような他の化学物質で前処理した繊維も、使用してよい。前処理の組合せも用いることができる。同様の処理を、後処理プロセスでの繊維製品形成後に適用することもできる。
【００２８】
当分野で公知の粒子バインダーおよび／または緻密化／軟化助剤で処理したセルロース系繊維も、本発明に従って用いることができる。粒子バインダーは、他の材料、例えば、超吸収性ポリマーならびに他のものなどを、セルロース系繊維に付着させるのに役立つ。適切な粒子バインダーおよび／または緻密化／軟化助剤で処理したセルロース系繊維、ならびにこれらをセルロース繊維と組み合わせる方法は、以下の米国特許に開示されている：（１）“Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｂｉｎｄｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｔｏ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５５４３２１５号；（２）“Ｎｏｎ−Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｂｉｎｄｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｔｏ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５５３８７８３号；（３）“Ｗｅｔ  Ｌａｉｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｓｈｅｅｔ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｗｉｔｈ  Ｒｅａｃｔｉｖａｔａｂｌｅ  Ｂｉｎｄｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｔｏ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５３００１９２号；（４）“Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｔｏ  Ｆｉｂｅｒｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒｅａｃｔｉｖａｔａｂｌｅ  Ｂｉｎｄｅｒｓ  ”という題名の特許第５３５２４８０号；（５）“Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｂｉｎｄｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−Ｂｕｌｋ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５３０８８９６号；（６）“Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｂｉｎｄｅｒｓ  ｔｈａｔ  Ｅｎｈａｎｃｅ  Ｆｉｂｅｒ  Ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ”という題名の特許第５５８９２５６号；（７）“Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｂｉｎｄｅｒｓ”という題名の特許第５６７２４１８号；（８）“Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  ｔｏ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５６０７７５９号；（９）“Ｂｉｎｄｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ  Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｔｏ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５６９３４１１号；（１０）“Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｂｉｎｄｅｒｓ”という題名の特許第５５４７７４５号；（１１）“Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  ｔｏ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５６４１５６１号；（１２）“Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｂｉｎｄｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−Ｂｕｌｋ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５３０８８９６号；（１３）“Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｇｌｙｃｏｌ  ａｓ  ａ  Ｂｉｎｄｅｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  ｆｏｒ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５４９８４７８号；（１４）“Ｆｉｂｒｏｕｓ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  ｆｏｒ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ”という題名の特許第５６０９７２７号；（１５）“Ｒｅａｃｔｉｖａｔａｂｌｅ  Ｂｉｎｄｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｔｏ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５５７１６１８号；（１６）“Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｂｉｎｄｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｂｕｌｋ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５４４７９７７号；（１７）“Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｂｉｎｄｅｒ  Ｃａｒｒｙｉｎｇ  Ｈｉｇｈ  Ｂｕｌｋ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５６１４５７０号；（１８）“Ｂｉｎｄｅｒ  Ｔｒｅａｔｅｄ  Ｆｉｂｅｒｓ”という題名の特許第５７８９３２６号；および（１９）“Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｂｉｎｄｅｒｓ”という題名の特許第５６１１８８５号；各特許を、特に本明細書中で参考として援用する。
【００２９】
天然繊維に加えて、高分子繊維を含む合成繊維、例えば、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート繊維も、本製品中に組み込むことができる。適切な合成繊維には、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンおよびレーヨン繊維が含まれる。その他の適切な合成繊維には、熱可塑性ポリマー、熱可塑性ポリマーでコーティングされたセルロース系繊維および他の繊維、ならびに、成分の少なくとも１種が熱可塑性ポリマーを含んでいる多成分繊維、から作製されたものが含まれる。一成分および多成分繊維は、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、および他の従来の熱可塑性繊維材料から製造することができる。一成分および多成分繊維は市販されている。適した二成分繊維には、Ｈｏｅｃｈｓｔ−Ｃｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＣＥＬＢＯＮＤ繊維が含まれる。本製品は、天然および合成繊維の組合わせを含むこともできる。
【００３０】
一態様において、本製品には、さらに結合剤が含まれる。結合剤は、製品の構造的保全性をさらに高めるのに役立つ。適切な結合剤には、熱可塑性材料、例えば二成分繊維およびラテックス、ならびに湿潤紙力増強剤が含まれる。結合剤が熱可塑性繊維である場合、その繊維をセルロース系繊維と組み合わせた後、ウェブにして、架橋剤で処理することができる。結合剤が湿潤紙力増強剤である場合、結合剤をウェブに適用した後、そのウェブを繊維架橋条件に付すことができる。
【００３１】
適切な熱可塑性繊維には、熱可塑性ポリマーでコーティングされたセルロース系繊維および他の繊維、ならびに、成分の少なくとも１種が熱可塑性ポリマーを含んでいる多成分繊維が含まれる。一成分および多成分繊維は、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、および他の従来の熱可塑性繊維材料から製造することができる。一成分および多成分繊維は市販されている。適した二成分繊維には、Ｈｏｅｃｈｓｔ−Ｃｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＣＥＬＢＯＮＤ繊維が含まれる。
【００３２】
適切な湿潤紙力増強剤には、窒素含有基（例えばアミノ基）を有するカチオン変性デンプン、例えば、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．，Ｂｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ，ＮＪから入手可能なもの；ラテックス；湿潤紙力増強用樹脂、例えば、ポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂（例えば、ＫＹＭＥＮＥ  ５５７ＬＸ、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）、およびポリアクリルアミド樹脂（例えば、米国特許第３５５６９３２号参照；同様に、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｙａｎａｍｉｄ  Ｃｏ．，Ｓｔａｎｆｏｒｄ，ＣＴによってＰＡＲＥＺ６３１ＮＣの商品名で取引きされている市販のポリアクリルアミド）；尿素ホルムアルデヒドおよびメラミンホルムアルデヒド樹脂；ならびにポリエチレンイミン樹脂が含まれる。製紙分野で用いられており、そして本発明で一般に適用可能な湿潤紙力増強用樹脂についての一般的な解説は、ＴＡＰＰＩモノグラフシリーズＮｏ．２９、“Ｗｅｔ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｉｎ  Ｐａｐｅｒ  ａｎｄ  Ｐａｐｅｒｂｏａｒｄ”、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｐｕｌｐ  ａｎｄ  Ｐａｐｅｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９６５）に見いだすことができる。
【００３３】
他の態様において、本製品は、他の繊維を含むことができる。他の繊維には、例えば、セルロース系繊維、詳細には上記木材パルプ繊維、ならびに麻、バガス、綿、砕木繊維、漂白および未漂白パルプ、再循環繊維または二次繊維が含まれる。
【００３４】
液体の保持が所望される本製品の態様の場合、本製品は、さらに吸収性材料（例えば、超吸収性ポリマー粒子）を含むことができる。本明細書中で用いる“吸収性材料”という用語は、液体を吸収し、一般に本複合体のセルロース系繊維成分より大きな吸収容量を有する材料をさす。好ましくは、吸収性材料は、水膨潤性で一般に水不溶性の高分子材料であり、生理食塩液（例えば、０．９％生理食塩液）中でその重量の少なくとも約５倍、望ましくは約２０倍、および好ましくは約１００倍以上を吸収することができるものである。吸収性材料は、本複合体の形成法で用いられる分散媒中で膨潤することができてもよい。一態様において、吸収性材料は未処理であり、分散媒中で膨潤することができる。他の態様において、吸収性材料は、コーティングされている吸収性材料であって、本製品の形成プロセス中に吸水に対し抵抗性を示すものである。
【００３５】
本製品中に存在する吸収性材料の量は、製品の使用目的によって大きく変動させることができる。幼児用おむつの吸収性コアのような吸収性物品中に存在する吸収性材料の量は、複合体の全重量に基づき約２〜約８０重量％、好ましくは約３０〜約６０重量％の量で、複合体中に好適に存在する。
【００３６】
吸収性材料には、寒天、ペクチンおよびグアルガムのような天然材料、ならびに合成ヒドロゲルポリマーのような合成材料が含まれていてもよい。合成ヒドロゲルポリマーには、例えば、カルボキシメチルセルロース；ポリアクリル酸のアルカリ金属塩；ポリアクリルアミド；ポリビニルアルコール；エチレン無水マレイン酸コポリマー；ポリビニルエーテル；ヒドロキシプロピルセルロース；ポリビニルモルホリノン；ビニルスルホン酸のポリマーおよびコポリマー；ポリアクリレート；ポリアクリルアミド；ならびに、とりわけポリビニルピリジンが含まれる。一態様において、吸収性材料は、超吸収性材料である。本明細書中で用いる“超吸収性材料”は、膨潤および水和ゲル（すなわち、ヒドロゲル）の形成により、多量の流体を吸収することができる高分子材料をさす。多量の流体の吸収に加え、超吸収性材料は、中程度の圧力下で著しい量の体液を保持することもできる。
【００３７】
一般に、超吸収性材料は３種類に分類される：デンプングラフトコポリマー、架橋カルボキシメチルセルロース誘導体、および変性親水性ポリアクリレートである。そのような吸収性ポリマーの例には、加水分解したデンプン−アクリロニトリルグラフトコポリマー、中和したデンプン−アクリル酸グラフトコポリマー、けん化したアクリル酸エステル−酢酸ビニルコポリマー、加水分解したアクリロニトリルコポリマーまたはアクリルアミドコポリマー、変性した架橋ポリビニルアルコール、中和した自己架橋性ポリアクリル酸、架橋ポリアクリル酸塩、カルボキシル化セルロース、および中和した架橋イソブチレン−無水マレイン酸コポリマーが含まれる。
【００３８】
超吸収性材料は市販されており、例えば、Ｐｏｒｔｓｍｏｕｔｈ，ＶｉｒｇｉｎｉａのＣｌａｒｉａｎｔからのポリアクリレートである。これらの超吸収性ポリマーは、さまざまな大きさ、形態および吸収特性で提供されている（ＩＭ３５００およびＩＭ３９００などの商品名でＣｌａｒｉａｎｔから入手可能である）。他の超吸収性材料は、ＳＡＮＷＥＴ（三洋化成工業株式会社により供給されている）、およびＳＸＭ７７（Ｇｒｅｅｎｓｂｏｒｏ，Ｎｏｒｔｈ  ＣａｒｏｌｉｎａのＳｔｏｃｋｈａｕｓｅｎにより供給されている）の商標で市販されている。他の超吸収性材料は、米国特許第４１６００５９号；米国特許第４６７６７８４号；米国特許第４６７３４０２号；米国特許第５００２８１４号；米国特許第５０５７１６６号；米国特許第４１０２３４０号；および米国特許第４８１８５９８号に記載されており、すべてを特に本明細書中で参考として援用する。超吸収性材料が組み込まれているおむつなどの製品は、米国特許第３６９９１０３号および米国特許第３６７０７３１号に記載されている。
【００３９】
本製品に有用な適した超吸収性材料には、超吸収性粒子および超吸収性繊維が含まれる。
一態様において、本製品には、製品製造の目的においては比較的ゆっくりと膨潤し、かつ本製品または本製品を含有する任意の構成体の吸収特性に悪影響を及ぼさないような許容しうる速度で膨潤する、超吸収性材料が含まれる。一般に、吸収性材料が小さいほど、その材料は液体を速く吸収する。
【００４０】
本発明の他の態様において、結合セルロース系繊維製品の形成方法を提供する。結合セルロース系繊維製品は、押出法により形成させることができる。
一般に、製品の形成方法には成分の導入が含まれ、これにより製品が形成装置内に提供される。通常、繊維をパルプスラリー（すなわち、分散媒中の繊維の分散系）として装置内に導入する。パルプスラリーは、乾燥パルプ、非乾燥(never-dried)パルプ、処理パルプ、またはそれらの混合物を含むことができる。パルプスラリーは、比較的高いコンシステンシー、例えば、一態様では約１５〜約５０重量％の固形分、他の態様では約２０〜約３５重量％の固形分を、有することができる。その後、混合／押出装置内に導入されたパルプを、他の成分と組み合わせることができる。架橋剤処理パルプの装置内への導入を含まない態様の場合、これらの成分には、架橋剤および必要な場合は架橋触媒が含まれる。結合剤を含む本発明の態様の場合、結合剤を装置内でパルプスラリーに加えることができる。界面活性剤および空気を同様に装置内でパルプに加えて、フォーム形成媒体を提供することができる。吸収性材料など他の成分を必要に応じて加えて、所望の製品を提供することができる。
【００４１】
本製品の成分を、装置内で組み合わせて混合した後、装置から押し出す。その後、押し出されたセルロース系材料を乾燥し、熱処理により製品を最終的に形成させる。本製品は、約０．０２ｇ／ｃｍ３ほどの有利な低い密度を有する。一般に、本製品は、約０．０２〜約０．２０ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
【００４２】
上記のように、本発明の製品は、架橋剤および必要な場合は架橋触媒ならびに場合によっては結合剤が含まれているセルロース系繊維を含むウェブを、架橋（すなわち硬化）および繊維結合を達成するのに足る温度に、それに足る時間付すことにより、形成される。本製品を得るための架橋剤の硬化は、いくつかの方法により実施することができる。典型的には、架橋は、比較的高温（１８０℃）および長い反応時間（４分を超える）を必要とする。一態様では、本製品を、高温および大量の空気がウェブを通り抜ける硬化オーブン内での加熱により形成させる。他の態様では、硬化を、ウェブを運送用の箱に入れた後で実施する。この態様では、処理ウェブを含有する箱を乾燥機（例えば、キルン乾燥機）に通して、架橋反応を完了させる。
【００４３】
本発明の製品は、繊維ウェブを巻き取り、輸送し、次のプロセスで巻取形状で用いることを可能にするのに十分な構造的保全性およびシート強度を有する、延長ウェブまたはシートとして形成させることができる。
【００４４】
本発明の製品は、繊維巻取形状で供給されることができ、すぐに次のプロセスに組み込むことができる。本製品は、さまざまな吸収性物品、例えば、使い捨ておむつおよびトレーニングパンツを含むおむつ類；生理用ナプキン、タンポン、およびパンティライナーを含む女性用ケア製品；成人用の失禁用製品；タオル地；外科用および歯科用スポンジ；包帯；食品トレーパッドなどに、有利に組み込むことができる。
【００４５】
一態様において、本発明の方法は、得られる複合体の改良された性能を付与する、繊維内架橋繊維および繊維間架橋繊維を有する結合複合体を提供する。上記のように、本方法は、高い固形分（すなわち、高いコンシステンシー）での複合体の形成を可能にするフォーム形成法であり、形成ワイヤおよび液体排出を使用する必要はない。本方法では、空気含有率およびフォーム密度が、本法のフォームの特徴である。フォームは、安定型または不安定型として分類することができる。しかしながら、全体的に、フォームは熱力学的に比較的不安定である。フォームの安定性は、多くの因子、例えば、界面活性剤のタイプと濃度、温度、安定剤濃度、および固体の存在に依存する。フォーム中の液体が重力の力によりフォーム気泡の下部に移動し、気泡の上部またはその間のラメラが破損点まで薄くなると、フォームの潰れが起こる。Ｐｏｒｔｅｒ，Ｍ．Ｒ．  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ，第２版，Ｂｌａｃｋｉｅ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  ＆  Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ（Ｃｈａｐｍａｎ  ＆  Ｈａｌｌ），１９９４，ｐｐ６５−６９参照。本方法では、フォームをであるとみなす。
【００４６】
本方法に有用なフォームをさらに理解するために、フォームの空気含有率およびフォーム密度の考察を例示する。
Ｗｉｇｇｉｎｓ−Ｔｅａｐｅは、少なくとも６５体積％の空気含有率を有するフォームについて教示している（米国特許第３７１６４４９号および第３９３８７８２号参照）。分散を達成するためには、５５〜７５体積％（米国特許第３８７１９５２号参照）または５０〜７０体積％（米国特許第３９３７２７３号参照）の空気含有率を有するフォーム。この空気含有率の範囲外（高いまたは低い）では、フォーム中の固体、例えば、ガラス繊維、セルロース繊維、合成繊維、微粒子などが、凝集する。しかしながら、フォームは、同じ固形分の水性スラリーから作製されたウェブまたはハンドシートより優れた分散性を提供する。Ａｈｌｓｔｒｏｍは、２５〜７５体積％の空気含有率を用いる、改良された方法について記載している（米国特許第５９０４８０９号参照）。
【００４７】
しかしながら、高い空気含有率（例えば、約７５体積％を超える）では、フォーム粘度が、気泡ラメラ(bubble lamellae)中の液体が混合物（例えば、フォームは安定フォームである）からそれ以上排出され得ない点まで上昇すると、Ｗｉｇｇｉｎｓ−Ｔｅａｐｅは記載している。したがって、抄紙機などにおける有孔支持体上での形成およびウェブからの液体排出は、実際的ではない。本発明の方法では、高い空気含有率のフォームは半固体のように作用する安定フォームであり、液体の排出は緩慢である。フォームの中からの排出に利用可能な液体はほとんどないので（例えば、９５体積％の空気含有率において１０００ｍＬのフォームは、液体を５０ｍＬしか含有していない）、液体の移動によるフォームの潰れ（重力または適用された吸引に起因する）には、非常に長い時間がかかる。総排出時間は、図１に見られるように、指数関数的に減速するものとして実証することができる。実際、完全な液体排出が十分に達成されることはない。その結果、この長い排出時間およびフォームの剛性または高い粘性により、従来の液体排出が非現実的になる。本発明の方法では、高い空気含有率、典型的には約７５体積％を超える空気含有率のフォームを利用する。一態様では空気含有率が約９０体積％を超え、他の態様では約９８体積％を超える。そのように高い空気含有率のフォームでは、これまでに、遊離した液体をウェブから排出させる有孔支持体を必要としない製品の製造が、実施されていない。本方法では、フォームの潰れを、温度により、および／または、フォーム気泡の潰れを達成するのに十分な液体を吸収する系中の吸湿性材料により、開始させる。
【００４８】
フォーム密度は、空気含有率と密接に相関する。上記参考文献には、１ｂａｒの圧力で２５０〜５００ｇ／Ｌのフォーム密度が記載されている。液体排出の必要性を削除することにより、より低いフォーム密度を用いて繊維ウェブを形成することができる（例えば、約２０〜約１００ｇ／Ｌのフォーム密度は、約９０〜約９８体積％の空気含有率をもたらす）。本発明では、１ｂａｒで約２０〜約２００ｇ／Ｌのフォーム密度が有用である。プロセス中の形成工程が削除されると、装備上必要なものが大幅に減少する。ウェブ形成中に発泡材料から液体が排出されないので、典型的な白水すなわち再生液体、または再加工および再利用する必要があるフォームはない。減少した液体／フォーム荷重により、製品中の液体の量も減少し、より経済的に乾燥できるようになる。このことを、プロセス中に形成する固形分またはコンシステンシーを試験することにより例示する。
【００４９】
Ａｈｌｓｔｒｏｍの特許には、最高１２％の繊維コンシステンシーを用いるフォーム形成法が、２５〜７５体積％の空気含有率を有するフォームで可能であると、記載されている。本発明の方法では、約１５〜約５０体積％の繊維コンシステンシーを利用する。特定の態様において、繊維コンシステンシーは約３０〜約５０％である。他の態様では、繊維コンシステンシーは約２０〜約３５％である。そのような高いコンシステンシーにおいて、繊維の脱水を達成することができる。高固形分の繊維スラッジを、スリップ助剤を添加して押出機内でさらに脱水することができる。また、再生繊維をスリップ助剤と共に高コンシステンシーで押し出して、印刷用紙に典型的に見いだされる繊維および充填剤を再生することができる。本方法では、スリップ助剤を添加するのではなく、フォームを用いて繊維を流動化する。フォームは、異方向または同方向回転押出機中の高速スクリューあるいは回転ミキサー／フォーマーまたはポンプの高速ローターの、適切な界面活性剤に対する作用により生じる。本方法で用いられるフォームは、界面活性剤を含む。適切な界面活性剤は、本複合体の重量に基づき約０．０１〜約５％の界面活性剤濃度で、約１００ｇ／Ｌのフォーム密度および約９０％の空気含有率をもたらすものである。一態様において、界面活性剤は、Ｃｒｏｄａにより製造されているＩｎｃｒｏｎａｍ  ３０である。
【００５０】
本発明の方法では、高固形分の繊維が用いられる。高固形分の繊維は、約２０％を超えるコンシステンシーまで脱水されている湿潤パルプか、ハンマーミルにより得られた乾燥繊維に水を加えたものから、製造することができる。したがって、本発明の方法では、高固形分の組成物を、適切な化学添加剤、例えば、バインダー、ラテックス、湿潤紙力増強剤、乾燥紙力増強剤、架橋剤、酸、塩基、染料、粉末、顔料、ポリマーと共に、混合装置内で混合し、発泡させることができる。
【００５１】
本発明の方法では、フォームで流動化する高コンシステンシーの繊維を用いる。本発明の代表的方法の全体的流れ図を、図２に示す。
発泡および混合の操作は、剪断誘導(shear inducing)混合装置により達成することができる。一態様において、剪断誘導混合装置は、ミキサー／フォーマー、例えば、Ｅ．Ｔ．Ｏａｋｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈａｕｐｐａｕｇｅ，ＮＹから入手可能なＭｏｄｅｌ  ８Ｍ  Ｍｉｘｅｒ／Ｆｏｒｍｅｒである。この装置は回転ミキサーであり、これを図３−Ａ〜Ｃに示す。繊維を流動化するために、繊維を固形分約３０％で、繊維をローターの方に押すピストンを備える装置に加える。繊維がローターと接触する剪断点または混合点に、界面活性剤を注入する。発泡繊維を管中に出し、ダイに供給する。図３−Ａ〜Ｃを参照すると、空気および他の化学物質も、ローターの放射軸に沿って加えることができる。化学的な添加は、ローターの前面または後面で行うことができる。ローターおよびステーターを、図３−ＢおよびＣに示す。その装置では、繊維が進まなければならない経路は蛇行しており、繊維は適切に発泡することなくローターを詰まらせる。代表的プレートミキサー押出装置、方法、本発明に従い形成された代表的製品、および代表的製品の性能特性を、実施例２に記載する。
【００５２】
他の一態様において、剪断誘導混合装置は押出装置である。そのような押出機の１種は、Ｃｏｐｅｒｉｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｒａｍｓｅｙ  ＮＪから入手可能な超大型配合機のＺＳＫ  ５８である。押出機の考え得る形状の１種を、図４に示す。本方法では、約２０〜約４０％の固形分でパルプを押出機内に加える。その後、界面活性剤を加えて、発泡を開始させる。追加的化学物質は発泡の下流工程で加えるが、発泡前に加えてもよい。これに続く製品の乾燥中に架橋に備えてある繊維を作製している押出機中で、架橋剤（例えば、クエン酸および触媒）を加えて、繊維と混合することができる。ＫＹＭＥＮＥ（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ  ＤＥから入手可能）およびラテックス（ＤｕＰｏｎｔ，Ｍｉｄｌａｎｄ  ＭＩまたはＨＢ  Ｆｕｌｌｅｒ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ  ＭＮから入手可能）などのバインダーも、用いることができる。固体、液体またはガス形状の化学物質および他のバインダーを、加えることができる。発泡および／または空気含有率を向上させるために必要な場合、空気を加えてもよい。代表的な二軸スクリュー押出装置、方法、本発明に従い形成された代表的製品、および代表的製品の性能特性を、実施例１に記載する。
【００５３】
いずれかの装置（すなわち、回転ミキサーまたは二軸スクリュー押出機）を用いて、発泡繊維および添加剤をダイに通して押し出し、シートまたは複合体ウェブを形成させる。その他の形状を作製することも可能である。フォーム複合体を固体コンベヤーベルト、ワイヤまたは不織キャリヤー布帛(nonwoven carrier fabric)上に押し出して、ウェブを乾燥機に輸送する。その後、発泡複合体を、対流乾燥、通気乾燥、インピンジメント(impingement)、マイクロ波、高周波などのような技術を用いて、乾燥（および／または所望により硬化）する。
【００５４】
本発明の方法により形成された複合体には、捕捉および貯蔵複合体が含まれる。本発明の方法により、任意の繊維からなる複合体、低い密度を有する複合体、およびｉｎ  ｓｉｔｕ架橋繊維を含む複合体の形成が可能になる。ｉｎ  ｓｉｔｕ架橋繊維を含む複合体の場合、繊維を押出機に加える前に、架橋剤を繊維に加えることができる。あるいは、押出プロセス中に架橋剤を混合装置に加えてもよい。
【００５５】
適切な捕捉性能を達成するために、捕捉複合体は、比較的低い密度を有する。捕捉複合体はまた、適切な吸収および脱着特性を有する。この特性を、本明細書中では中間脱着圧(mid-point desorption pressure)（ＭＤＰ）とよぶ。
【００５６】
図５に見られるように、本発明の方法により製造された複合体の密度は、言及した他の方法により形成された複合体よりはるかに小さい。図５は、本方法と、２種の繊維完成紙料のための方法との差異を示している。パインのみの完成紙料は、ＰＣＴ／ＵＳ９９／２６５６０，Ｒｅｔｉｃｕｌａｔｅｄ  Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ  ＣｏｍｐｏｓｉｔｅおよびＰＣＴ／ＵＳ９９／０５９９７，Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ａ  Ｆｌｕｔｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅに記載されているセルロース系複合体を形成するための発泡法を用いて、典型的には約０．１４ｇ／ｃｍ３で製造することができる。従来の製紙用繊維を用いたウェットレイド(wetlaid)系では、密度は、グレードに応じて０．１〜１．４ｇ／ｃｍ３であることができる（Ｋ．ＢｒｉｔｔによるＨａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｐｕｌｐ  ａｎｄ  Ｐａｐｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９７０，６６９頁）。本方法では、同じ繊維（パイン）からの複合体を、０．０３７ｇ／ｃｍ３の密度で形成することができる。この密度は、フォームレイド(foam laid)、または高希釈度ウェットレイド法で架橋繊維を含む複合体を形成させることができる密度より低い。
【００５７】
密度は、細孔径分布に関連する。本方法では、フォームの凝集作用および分散作用の両性質により、幅広い範囲の細孔径を有するウェブが作られる。細孔径は、自動ポロシメーターで測定し、フォームの顕微鏡写真から測定した寸法で確認する。ＴＲＩ／Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ，Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ，ＮＪから入手可能な自動ポロシメーターにより、７５０ｕｍ未満の細孔径分布を容易に測定することができる。理論、適用および装備の説明については、Ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｌｌｏｉｄ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ中のＭｉｌｌｅｒおよびＴｙｏｍｋｉｎ（１６２，１６３〜１７０頁，１９９４）参照。ポロシメーターでは、吸収と脱着のサイクルにより試料が試験される。手短に説明すると、予備飽和させた試料を、計測器中に置く。試料チャンバー中の圧力を上昇させると、試料中の液体が、最初はもっとも大きな細孔から、続いてより小さな細孔から、排出される。天秤に接続したコンピューターにより、加えた各圧力において試料から脱離する液体の量をモニタリングする。最後の圧力点を試験した後、系を逆に実施すると、試料に液体を吸収させることができ、これを再び圧力と共に追跡する。このデータから、細孔径分布および吸収／脱着ヒステリシスを決定することができる。
【００５８】
いくつかの方法で作製された同様のウェブに関する細孔モード半径（μｍ）を、表１に示す。モードは、もっとも高い発生頻度を示す最多容積を有する細孔径と定義される。これらの値は、本押出法により形成された複合体中の細孔モード径（もっとも多い容積をもたらす細孔径）が、他の方法により製造したものより大きいことを示している。
【００５９】
【表１】
2004523669.tif 000002
【００６０】
上記表中のデータは、図６〜９に示されている細孔径分布のチャートに由来する。図６〜９は、それぞれ本押出法、フォーム形成法、エアレイド法およびウェットレイド法により形成された代表的複合体に関する細孔径分布のチャートを示す。各複合体は、３００ｇ／ｍ２の標的坪量を有していた。これらの図において、吸収に関する細孔モード径を示す。脱着での細孔モード径には印を付けていないが、吸収の場合と同様に決定することができる。
【００６１】
毛管脱着圧（ＣＤＰ）に関する値が低いと、好ましい捕捉複合体であることが示されている。毛管脱着圧（ＣＤＰ）は、飽和試料中の液体の５０％が試料から排出された頭部圧力と定義される。流体の捕捉については、８〜４０ｃｍＨ２Ｏ（典型的には８〜２５ｃｍＨ２Ｏ）の毛管脱着圧の値が、流体を捕捉するための合成フォームに有利である（例えば、米国特許第５５７１８４９号；米国特許第５５５０１６７号；米国特許第５８５１６４８号参照）。流体の分配については、ＣＤＰに関する１２〜５０ｃｍＨ２Ｏ（典型的には２０〜４０ｃｍＨ２Ｏ）の値が、良好な性能に望ましい（米国特許第６０１３５８９号参照）。
【００６２】
上記のように、ＭｉｌｌｅｒおよびＴｙｏｍｋｉｎは、自動ポロシメーターから得られる飽和のパーセント対加えた圧力のプロットから、毛管脱着圧を決定できることを、示している。一定範囲の圧力にわたる吸収（取込み）および脱着（保持）曲線により、液体を捕捉および保持するための材料の能力の指標が得られる。乳児用おむつのような吸収性製品に用いるための捕捉材料は、迅速に液体を吸収するのと同様に、それを再びおむつのコアに効果的に放出しなければならない。自動ポロシメーターにより測定された毛管脱着圧を、中間脱着圧（ＭＤＰ）とよぶ。ＭＤＰは、捕捉材料として機能するための材料の能力の尺度として用いることができる。あらゆるパーセンテージの飽和を選択することができるのは明らかであるが、簡単にするために、変曲点に近いことから曲線の中点を選択した。本方法により形成された材料以外に、この時点までに１４ｃｍＨ２Ｏ未満のＭＤＰ値を達成することができていないセルロース材料はない。このように、低いＭＤＰ値を示すセルロース含有材料は、改良された捕捉性能をもたらす。
【００６３】
一態様において、本発明の複合体は、約１４ｃｍＨ２Ｏ未満のＭＤＰ値を有する。他の態様において、その複合体は、約１２ｃｍＨ２Ｏ未満のＭＤＰ値を有する。他の態様では、その複合体は、約１０ｃｍＨ２Ｏ未満のＭＤＰ値を有する。
【００６４】
セルロース系捕捉材料の現行の性能を示すために、サザンパイン繊維からなるエアレイド捕捉材料について検討する。ＴＲＩ自動ポロシメーターを用いて、ＭＤＰを４４ｃｍＨ２Ｏであると決定した。このデータを図１０にあげ、自動ポロシメーターの出力を示す。
【００６５】
乳児用おむつなどのパーソナルケア用吸収性製品に架橋セルロース系繊維を用いることにより、市販されている現行のおむつの性能が改良された。２種の架橋繊維から作製されたいくつかのエアレイドパッドを、ＭＤＰについて試験した。クエン酸架橋繊維（化学品Ｂ）から作製されたパッドは、２４．２ｃｍＨ２ＯのＭＤＰを有していた。ポリアクリル酸／クエン酸架橋繊維（化学品Ａ）は、１４．４〜１５．９ｃｍＨ２ＯのＭＤＰを有していた。化学品Ｃは、ポリアクリル酸架橋繊維をさす。
【００６６】
本発明の方法は、向上したＭＤＰ値を有するウェブを提供する。例えば、Ｏａｋｅｓミキサー／フォーマーにより架橋化学(crosslinking chemistry)を用いることなく形成された押出パイン繊維ウェブは、１８．５ｃｍＨ２ＯのＭＤＰを提供する（エアレイドでの４４ｃｍＨ２Ｏと比較する）。ポリアクリル酸とクエン酸のブレンドで架橋された繊維から形成された押出ウェブ（予備架橋化学品Ａ）のＭＤＰ値は、１０．５ｃｍＨ２Ｏと測定された（エアレイドでの１５．２ｃｍＨ２Ｏと比較する）。クエン酸架橋繊維から形成された押出ウェブ（予備架橋化学品Ｂ）のＭＤＰ値は、１２．０ｃｍＨ２Ｏと測定された（エアレイドでの２４．２ｃｍＨ２Ｏと比較する）。
【００６７】
押出法は、ウェブの構造および表面張力作用に起因して、ＭＤＰの向上を提供する。表面張力は、Ｌａｐｌａｃｅの式に示されるように、差圧に相関する：
【００６８】
【化１】
2004523669.tif 000003
【００６９】
［式中、ΔＰ＝差圧、σ＝表面張力、θ＝接触角、およびｒ＝半径］。
界面活性剤の存在により表面張力が低下した場合（本発明のフォーム押出法でのように）、一定半径において、差圧（事実上のＭＤＰ）も低下しなければならない。しかし、大部分の細孔は、潰れに対する抵抗がない限り、湿潤時に潰れる。繊維間架橋および／またはバインダー添加によって構造中の結合を増加させることにより、さらなる改良を得ることができる。結合および繊維のレジリエンスが増大すると、細孔半径は潰れなくなり、再びより低いＭＤＰ値をもたらす（細孔半径が潰れることに起因して圧力上昇が最小限に抑えられることにより）。ラテックスを添加すると接触角の値が増大し、したがってコサインは小さくなる。これにより、一定の細孔半径において、ＭＤＰの低下が求められる。
【００７０】
上記の改良を、図１１および１２にグラフで表す。図１１は、本方法に関し、架橋化学の関数として中間脱着圧の低下を実証する棒グラフである。パイン繊維、クエン酸架橋繊維、およびｉｎ  ｓｉｔｕクエン酸架橋繊維（すなわち、クエン酸で処理されたが、硬化されていない繊維が、混合装置に加えられる）から形成された押出複合体は、それぞれ１８．５、１２．０および９．８ｃｍＨ２ＯのＭＤＰ値を有していた。図１２は、ポリアクリル酸とクエン酸のブレンドで架橋された繊維（予備架橋化学品Ａ）、クエン酸架橋繊維（予備架橋化学品Ｂ）、ｉｎ  ｓｉｔｕクエン酸架橋繊維（ｉｎ  ｓｉｔｕ化学品Ｂ）、およびｉｎ  ｓｉｔｕポリアクリル酸架橋繊維（ｉｎ  ｓｉｔｕ化学品Ｃ）を含む押出複合体に関し、架橋剤増加のＭＤＰに対する効果を示すグラフである。架橋剤の量が増加すると、これらの繊維から作製された複合体に関するＭＤＰ値は低下する。予備架橋化学品Ｂの実線と比較した破線により、ＭＤＰにおける低下（１２ｃｍＨ２Ｏから９．８ｃｍＨ２Ｏへ）が示される。化学品Ｃは、ＭＤＰにおけるさらに大きな低下を示している。
【００７１】
ＨＢ  Ｆｕｌｌｅｒ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ  ＭＮからのＰＤ８１６１のようなラテックスの添加（例えば、複合体の全重量に基づき５重量％）も、ＭＤＰに確実に影響を与え、捕捉性能を改良する。図１３は、ラテックス単独およびｉｎ  ｓｉｔｕ架橋と組み合わせたラテックスが、ＭＤＰを低下させることを示している。さらに、予備架橋データから、対照がｉｎ  ｓｉｔｕ架橋の影響（先に、１２〜９．８ｃｍＨ２Ｏと実証されている）を示していると考えられる。ｉｎ  ｓｉｔｕ架橋を含まないラテックスの影響は、ＭＤＰにおける１２から９．５ｃｍＨ２Ｏまでの降下である。ｉｎ  ｓｉｔｕ架橋とラテックス添加を組み合わせた影響は、ＭＤＰを９．８から８．３ｃｍＨ２Ｏまで変化させる。より高いレベルのラテックスでは、さらに低いＭＤＰ値が得られる。一例として、１５％ラテックスを含む予備架橋化学品Ａ繊維のＭＤＰは、７．７ｃｍＨ２Ｏであった。ＭＤＰ値の概要を表２にあげる。
【００７２】
【表２】
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【００７３】
本発明に従い形成された押出複合体の捕捉速度を決定した。捕捉速度は、米国特許第５４６０６２２号および米国特許第４４８６１６７号（これらのそれぞれを、本明細書中で参考として援用する）に記載されているように決定した。手順の唯一の変更点は、全加重をおむつの全容量により近いものにして、試験をより厳密にするために、７５ｍＬの噴出流を用いた点である。
【００７４】
市販用おむつを購入し（Ｐｒｏｃｔｅｒ  ＆  ＧａｍｂｌｅによるＰＡＭＰＥＲＳ）、指示された手順により４回目の噴出流の捕捉速度を試験した。その市販用おむつは、７５ｍＬの４回目の噴出流で０．４４ｍＬ／ｓｅｃの捕捉速度を示した。この性能は、当分野の現行の状況を表している。ｉｎ  ｓｉｔｕ架橋捕捉パッチを、化学品Ｂ（クエン酸架橋繊維）およびＣ（ポリアクリル酸架橋繊維）の両方を用い、４および６％のレベルで製造した。その後、これらのパッチを、市販用おむつ（同じ大きさおよびタイプのＰＡＭＰＥＲＳを対照とする）中に挿入した。挿入は、以下のように成し遂げた。カバー素材をおむつの一端で慎重に切断してはがし、市販用捕捉パッチおよびキャリヤー用薄葉紙を露出させた。これらの材料を、おむつのコアを乱すことなく慎重に取り出した。市販用パッチと同じ寸法の代表的押出パッチを、そのおむつ中に挿入した。カバー素材を元の位置に戻し、封止した。
【００７５】
４％の架橋剤レベルにおいて、４回目の噴出流の捕捉速度は、化学品のタイプにより０．４８〜１．１３ｍＬ／ｓであった。第２の対照として、予備架橋繊維も試験した。６％のレベルにおいて、その速度は、坪量および化学品のタイプにより０．３６〜１．６０ｍＬ／ｓであった。これらのデータは、市販用おむつ対照、および予備架橋繊維から製造された捕捉材料に対する、押出複合体の補足速度の著しい改良を実証している。おむつの股領域が小さくなると、捕捉に利用可能な領域が少なくなるので、この改良は特に重要である。捕捉性能のデータを表３に要約する。
【００７６】
【表３】
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【００７７】
本発明の押出複合体はまた、有利な引張強さを示す。被験試料の多くは非常に弱いので（例えば、エアレイド毛羽パッド）、引張強さは水平引張法により決定した。その方法では、Ｉｎｓｔｒｏｎにより提供されるような定速伸長引張試験機の下部クロスヘッドに固定された水平ジグを用いる。１０ｃｍ×１０ｃｍの試料を、そのジグ中にクランプする。各試料について、ロードセルをゼロに戻す。その後、試料を引張試験機で引張る。試験機で、各試料についての伸びおよび破壊加重を測定する。
【００７８】
ｉｎ  ｓｉｔｕ架橋試料は、２種の異なる化学品を用い、３種のレベルで製造した。これらの試料からの引張強さのデータを、以下の表およびチャートに示す。ｉｎ  ｓｉｔｕ化学品のレベルが高くなるにつれ、引張強さは上昇することが、明らかである。この上昇は、繊維間結合の増加の指標である。すべての試料（予備架橋と示されているものを除く）を、表４に示されているように化学品のタイプとレベルのみを変動させて、同じ方法で製造した。
【００７９】
【表４】
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【００８０】
適用した架橋化学に応じて、ｉｎ  ｓｉｔｕ架橋を用いた場合、引張強さは１０〜２０倍に上昇した。図１４に、押出複合体の引張強さに対するｉｎ  ｓｉｔｕ架橋の影響を示す。
【００８１】
ラテックスを用いて、押出複合体の構造体およびウェブの強度を高めることができる。代表的押出複合体の強度に対するラテックスおよび繊維ブレンドの影響を、図１５に示す。代表的押出複合体の強度に対するラテックスおよび架橋化学の影響を、図１６に示す。図１５および１６を参照すると、６％の化学品を含む化学品Ｂ試料の強度は、３４ｇ／ｉｎである（ＢＷ＝２０５ｇ／ｍ２）。５％のラテックスを含む予備架橋化学品Ｂ複合体は、９４ｇ／ｉｎである（ＢＷ＝１５７ｇ／ｍ２）。５％のラテックスおよび６％のｉｎ  ｓｉｔｕ架橋を含む複合体は、１０６５ｇ／ｉｎ（２０８ｇ／ｍ２）の引張強さを有し、これは、いずれかの処理単独に比べ１０倍を超える強さである。
【００８２】
他の観点において、本発明は、架橋セルロース系繊維製品を含む吸収性材料を提供する。その製品を１以上の他の層と組み合わせて、吸収性物品、例えば、乳児用おむつ、成人用の失禁用製品、および女性用ケア製品中に組み込むことができる構造体を提供することができる。
【００８３】
実施例
実施例１
代表的二軸スクリュー押出装置および方法、ならびに代表的製品およびそれらの性能特性
本実施例では、代表的二軸スクリュー押出装置、その装置を用いた製品の形成方法、その装置を用いてその方法により形成された代表的製品、および代表的製品の性能特性について、記載する。
【００８４】
実験室試験により、フォーム媒体中で繊維ウェブを押し出すと、向上した性能の可能性を得られることが実証された。実験室での成功を考慮して、パイロット試験を実施した。Ｋｒｕｐｐ，Ｗｅｒｎｅｒ，ａｎｄ  Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ（ＫＷ＆Ｐ）により製造された二軸スクリュー押出機を本発明の方法に用いて、本発明の代表的製品を提供することを、以下に記載する。
【００８５】
試験では、材料の連続ウェブを、幅広い範囲の坪量（約４００〜２０００ｇ／ｍ２）で押し出した。二成分繊維（ＣＥＬＢＯＮＤ  Ｔ１０５）を系中に供給して、より保全性の高い試料を製造した。界面活性剤濃度は、２つのレベル、すなわち全質量の１％および０．５％で試験した。両方のレベルで、適切なフォームが生じた。フォームの品質は、Ｏａｋｅｓの実験設備からの品質（プレートミキサー／フォーマー；空気含有率９４〜９９％；フォーム密度１０〜６０ｇ／Ｌ）と同様であった。繊維の開口部は、繊維長の点で繊維に損傷を与えなかった。製品の品質および性能は最適化しなかったので、Ｏａｋｅｓの系で調製された試料ほど十分なものではない。押出設備は小型であり、スクリューの直径によっては、足場および杭がなくてもコンクリートスラブ上に設置することができる。大きさが小さく、プロセスが簡素であるということは、典型的な製紙工業に比べ、資本的および工学的コストが少ないということである。乾燥した形状でＳＡＰを直接装備に添加できることが、有利である。
【００８６】
装備．９バレル型のＺＳＫ  ５８ｍｍ二軸スクリュー押出機（ＫＷ＆Ｐ）を、試験に用いた。押出機設備の略図を図４に示す。４基のＡｃｒｉｓｏｎ一軸スクリューフィーダーを用いて、押出機へ原料を供給した。合計５種の異なるスクリュー設計を用いて、繊維を分散させてフォームを作製した。異なるスクリュー設計については、次の節に記載する。
【００８７】
図４に示されている装置は、いくつかの注目すべき特徴を示している。第一の特徴は、装備の相対的大きさである。押出機を、約２５’×２５’の領域に収納した。押出機をメインフロアに置き、フィーダーを第２フロアに置いた。各バレルの長さは、１フィート未満である。吸収性製品用の商業的設計では、９バレル型の系は必要とされていない（注：左から数えて１本目と最後のバレルは必要ない）。第３のバレルも、所望によるものであることができる。
【００８８】
他の重要な点は、簡素である点である。この系は、基本的に大量に入れ(mass in)、大量に出して（mass out）操作される。供給系は、公知の技術、すなわちロスウェイト式フィーダーを利用している簡素なものである。乾燥した形状にある吸収性材料（例えば、超吸収性ポリマー、ＳＡＰ）を、サイドフィーダーを通して直接的に、目詰まりすることなく湿潤繊維流に加えることができるとき、この点が強調される。この系により繊維およびＳＡＰを容易に加工することができ、最初の２つの試験目的が達成された。ＳＲ１００１（Ｓｔｏｃｋｈａｕｓｅｎから入手可能な軽く架橋されたポリアクリレート）を用いると、プロセスの一番最後に乾燥した形状でＳＡＰを添加すると、ＳＡＰの膨潤が最小限に抑えられた。Ｓｔｏｃｋｈａｕｓｅｎからの他のポリアクリレートであるＳＸＭ−７７は膨潤し、押出機内での保持時間５秒未満で乾燥したものを供給したとき、実験能力に影響を及ぼす。
【００８９】
実験の詳細．押出機の試験を、一連の実験で行った。これらの実験の要点を表７にまとめる。繊維を含まない場合、発泡に問題はなく、生じたフォームの空気含有率は９６〜９７％であった（ＰＣＴ／ＵＳ９９／２６５６０，Ｒｅｔｉｃｕｌａｔｅｄ  Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ  ＣｏｍｐｏｓｉｔｅおよびＰＣＴ／ＵＳ９９／０５９９７，Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ａ  Ｆｌｕｔｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅに記載されているフォーム形成法（フォームレイド）に関する理論最適値６７％と比較する。これらのそれぞれを、その全体を参考として本明細書中で特に援用する）。フォーム密度は、フォームレイド法では典型的に３５０ｇ／Ｌであるのに比べ、２９〜３０ｇ／Ｌであった。フォームの完成後、繊維の供給を開始した。繊維の分散を得るために、３種の異なるスクリュー形状を試した。第１の形状は、かなり多くの高剪断要素を有していた。これらの要素は剪断応力をもたらしたが、材料の流れが制限された（例えば、保持時間を増大させた）。この設計では熱が若干発生し、繊維が効率的に分散されなかった。第２の設計は、制限を伴わない低剪断設計であった。この設計により、著しい温度昇を伴わないで１０００ｒｐｍのスクリュー速度が可能になった。結果として、繊維の分散性は改善された。繊維のノットは、依然としてウェブ中に見られた。しかしながら、分散性は、第１のスクリュー設計に比べ良好であり、以下に１０５１−ＸＮＰとして識別しているこの試験で達成した分散性より良好であった。
【００９０】
第３の設計では、少数の高剪断要素を再挿入して、繊維化を改善した。これら少数の剪断要素により、温度が上昇した。
第４のスクリュー設計（第２の設計に似ているが、混練ブロックが多い）では、最高２２５ｌｂ．ＯＤ繊維／ｈｒ（２．５ｔ／日）の供給が可能であった。繊維のみを加工すると、このスクリュー設計では、繊維チャンクが粉砕されると思われた。繊維の分散をより容易に見ることができるように、供給量を０．５ｔ／日に減少させた。その後、スロットダイを取り付け、約５００ｇ／ｍ２および０．０５ｇ／ｃｃ（２６．６％“クーチ(couch)”固体）のウェブを製造した。
【００９１】
試料および試験機のデータをとった後、ＳＲ１００１を約５０％のレベルで加えた。サイドフィーダーは完璧に機能し、ＳＡＰの供給に問題はなかった。この複合体（ＢＷ約１１００ｇ／ｍ２、密度約０．１１ｇ／ｃｃ）をダイヘッドに通して押し出し、試料を採取した（３９％“クーチ”固体）。容量値は１６ｇ／ｇであった。ＳＸＭ−７７を試すと、すべての遊離水分が除去され、ＳＡＰおよび繊維の乾燥チャンクが生じた。これは、先の試験で見られた結果（１０５１−ＸＮＰ）と同様である。
【００９２】
ウェブをそのダイで製造することができたので、ＳＡＰを含む試料をより低い坪量で製造して、先に作製して試験したフォームレイド材料と比較した。保全性を向上させるために、二成分繊維ＣＥＬＢＯＮＤ  Ｔ１０５も加えた。二成分繊維の代替として、湿潤紙力増強剤ＫＹＭＥＮＥを系に加えることもできる。低坪量の材料が得られた。界面活性剤レベルを、全質量の１％から０．５％に減少させたが、有害作用はなかった。実験的には、界面活性剤の総量に比べて、水分利用可能性の方が限定要因である。
【００９３】
ＣＥＬＢＯＮＤ  Ｔ１０５を含むおよび含まない追加的な低坪量材料を、いくつかの三葉型要素を用いる第５のスクリュー設計で形成させた。その材料では、ノットが少ないようであった。押出量の試験を実施して、このスクリューでは繊維供給量が７００ｌｂ．／ｈｒ（そのまま）または全質量（４０％固形分および５０％ＳＡＰと仮定する）で約１１７０ｌｂ．／ｈｒに制限されることを決定した。
【００９４】
繊維の品質／分散の結果：スクリュー設計および押出量．いくつかのスクリュー軸設計からの材料試料を、ノットのパーセンテージおよび繊維長について試験した。典型的には、これら２種の試験は、ハンマーミルの効率を評価するために、毛羽実験室(fluff lab)で用いられる。これらの用具を用いて、異なるスクリュー設計を評価した。表５は、超音波分別データに基づき、設計５が設計４よりわずかに良好であると思われることを示している。どちらの設計においても、繊維長のデータにより証明されるように、繊維は切断されない。
【００９５】
【表５】
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【００９６】
その他のデータは、設計２の効果が最も低く、それに続く設計では繊維の分散性が改善されたことを示した。
【００９７】
固形分．固体のパーセンテージを２５〜６５％で測定したが、物質収支に基づく予測値（１７〜４７％）に従っていない。１つを除くすべての測定値は、理論値より高い固形分を示している。これは、試料が完全に乾いていなかった可能性があることを示している。
【００９８】
容量の結果．荷重下での容量値の約１１〜１７ｇ／ｇを、３７〜４６％のＳＡＰ含有物を含有する試料で測定した。高い坪量と、ダイスロットの大きさが一定であることにより増大する密度を考慮すると、容量値は適当であった。
【００９９】
界面活性剤レベル．３種のレベルの界面活性剤（Ｃｒｏｄａから入手可能なＩｎｃｒｏｎａｍ  ３０）を、５．０、７．５および１０．０（そのまま）ｌｂ．／ｈｒで用いた。水抽出物からの表面張力値は、界面活性剤が表面上に存在し、容易に除去されたことを示している。３種の界面活性剤レベル（５．０、７．５および１０．０ｌｂ．／ｈｒ）に関し、表面張力値は、４０．７、４０．４、および３５．５ｄｙｎ／ｃｍであった。すべてのレベルで発泡に成功したことと、このプロセスには“洗浄”工程がないことから、より低いレベルの界面活性剤を用いると、残留界面活性剤のレベルを低減させることができる。より低いレベルの界面活性剤により、製品の捕捉性能を高めることができる。Ｉｎｃｒｏｎａｍ  ３０またはＤｅｈｙｔｏｎ  Ｋを用いたフォームレイドウェブにおける典型的な抽出物の表面張力値は、４０〜４３ｄｙｎ／ｃｍであった。
【０１００】
捕捉性能／細孔径分布／中央脱着圧．捕捉性能は、Ｅｄａｎａ試験法の新規Ｍａｒｋｅｔ  Ｐｕｌｐ  Ｓｔａｎｄａｒｄにより測定した。Ｐｒｏｃｔｅｒ  ＆  Ｇａｍｂｌｅ  ＰＡＭＰＥＲＳ対照に関する捕捉時間は、１回目から３回目までの１００ｍＬの投与について、それぞれ２７秒、６０秒、および８５秒である。捕捉は、１回目から３回目までの１００ｍＬの投与について、それぞれ秒である。代表的試料の捕捉性能は、過剰な界面活性剤の存在を示した。１回目の投与の捕捉時間は、すべての試料に関し３０〜７０秒であった。一般に、２回目および３回目の投与では、３００秒（５分）を超える時間がかかった。
【０１０１】
代表的製品に関する細孔径分布および中央脱着圧を図に示す。
細孔径分布（ＰＳＤ）および中央脱着圧（ＭＤＰ）では、捕捉性能に関しては界面活性剤レベル以外の追加的洞察を得られない。上記図１７〜２０は、この試験中に製造された２種の低坪量試料に関するＰＳＤおよびＭＤＰを示している。図２１および２２と比較すると、１０５１−ＸＮＰ試料は、実施例２に記載されている実験室試験中にＯａｋｅｓで製造した試料に、非常によく似ている。ＭＤＰデータは、２種の試験のいずれも差異を示していない。試験１７および１９に関するＭＤＰ値はそれぞれ１７．２ｃｍＨ２Ｏおよび１６．２ｃｍＨ２Ｏと測定され、Ｏａｋｅｓ法での１００％パインに関する値は１６．５ｃｍＨ２Ｏであった。
【０１０２】
同様のフォームレイド材料との比較．以下の表６は、本発明に従った材料と、フォームレイドで作製された材料との比較を示している。顕著な差があるのは、密度と、垂直吸上に対し得られる効果である。木材毛羽パルプ（サザンパイン）の含有率に差があるにもかかわらず、容量値は同様である。最適化しなくても、１０５１−ＸＮＰ材料は、フォームレイドで作製され材料と比較することができる。
【０１０３】
【表６】
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【０１０４】
押出量．押出量の試験は、約４５０ＯＤ  ｌｂ．／ｈｒ（５ｔ／日）の全質量を、５８ｍｍの試験機を通して加工できることを示している。
【０１０５】
【表７】
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【０１０６】
【表８】
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【０１０７】
【表９】
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【０１０８】
【表１０】
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【０１０９】
【表１１】
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【０１１０】
実施例２
代表的プレートミキサー押出装置および方法、ならびに代表的製品およびそれらの性能特性
本実施例では、代表的プレートミキサー押出装置、その装置を用いた製品の形成方法、その装置を用いてその方法により形成された代表的製品、および代表的製品の性能特性について、記載する。
【０１１１】
プレートミキサー／押出法は、複合体コア材料の作製に用いられる従来の形成技術の代替法の１種である。本実施例では、Ｏａｋｅｓミキサー／フォーマー（Ｏａｋｅｓ  ＣＯｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｍｉｘｉｎｇ  Ｈｅａｄ，Ｅ．Ｔ．Ｏａｋｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈａｕｐｐａｕｇｅ，ＮＹ）を用いて、押し出し可能なフォームを作り、そのフォームから、簡単なダイヘッドを通す押出によりウェブを作製した。３種の繊維完成紙料を用いた：すなわち、サザンパインパルプ繊維（Ｃパイン）；クエン酸処理セルロース系繊維（ＸＬＡ）；および、これら２種の繊維の５０：５０ブレンドである。Ｈ．Ｂ．Ｆｕｌｌｅｒ  ＣｏｍｐａｎｙからのＰＤ８１６１ラテックスを、結合およびレジリエンス助剤として５、１０、および１５重量％のレベルで用いた。
【０１１２】
本明細書中で用いる“ＥＸＰＲＯ”という用語は、本発明の押出法およびその方法により形成された製品をさす。
結果は以下のことを実証している。その装置および方法により、パインおよび処理繊維を、他の現行の方法より低密度でウェブにすることができる。押出ウェブの場合、これらの製品に関する平均細孔半径は、従来法により形成されたウェブより大きい。その製品は、現行の材料に比べて向上した捕捉性能を有する。その製品は、従来の方法で形成された現行の材料に比べて、はるかに低い中央脱着圧の値を示す。その押出法は、原料または製品の廃棄物が非常に少ない。
【０１１３】
一般．本実施例では、Ｃパイン、ＸＬＡ、およびＰＤ８１６１ラテックスを用いて、異なる繊維完成紙料およびラテックス含有率の試料を形成させた。試料の説明を表８に示す。
【０１１４】
【表１２】
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【０１１５】
Ｏａｋｅｓ設備．図３−Ａ〜Ｃに示されている実験装置を用いて、これらの試料を製造した。具体的な試験機および実験の規格を以下に示す。
一般に、所望されるパルプ繊維を、スリップ助剤としての２重量％のＰｏｌｙｏｘ（分子量４００万のポリエチレンオキシド）と共に、３０％のコンシステンシーでピストンフィーダーを経由してミキサー／フォーマー中に供給した。空気、界面活性剤およびラテックスなど他の添加剤を、ピストンフィーダーを経由してＯａｋｅｓ装置上に位置する注入口へ加えた。現行の系は、大量に入れ、大量に出すことを基準に操作するバッチ式操作であり、実質的に廃棄物はなかった。試料の標的坪量（３００ｇ／ｍ２）は、パルプの供給速度およびコンベヤーの速さによって制御した。
【０１１６】
細孔径分布．細孔径分布は、ＴＲＩ自動ポロシメーターで測定する。ここでは、いくつかの例について検討する。ここで選択する３種の試料は、３種の完成紙料に見られる差異を表している：パイン（試料２、図２３）、ＸＬＡ（試料６、図２４）、および５０：５０ブレンド（試料１０、図２５）。
【０１１７】
図２４では、曲線が、各曲線でより大きな平均半径にシフトしていることが認められる。これは、パインから架橋繊維への変化を示唆している。ブレンド試料である図２５は、図２３および２４に見られるモード値の中間のモード値を示している。より大きな平均半径は、より剛性の架橋繊維がより低密度のウェブを形成することに起因し、その構造による支持も一因である。曲線の下の面積は、試料の全容積、したがって試料の容量を示唆している。これは、ＰＳＤ曲線が、自動ポロシメーターから得られる累積容積チャートの導関数であるという事実に起因する。したがって、繊維完成紙料は、構造体の容積または容量に順次影響を与える、細孔径へのそれらの影響に基づき評価することができる。
【０１１８】
しかしながら、捕捉性能に関しては、細孔モード径のみに基づいて方法を比較することが最善である。これらの値を表１にあげる。これらのデータは、本発明の押出法により、試験した４種の方法のうちもっとも大きな細孔径が得られることを示している。
【０１１９】
捕捉性能．捕捉性能は、典型的には、複数回投与試験の結果に基づく。もっとも厳しい状態である４回目の噴出流の結果が、性能の指標としてしばしば用いられる。この試験における試料に関する４回目の噴出流の結果を、表９の概要データの表に示す。
【０１２０】
一般に、ＸＬＡの結果がもっとも有力であった。これらの結果を図２６にあげる。これらのデータは、現行のおむつの対照に比べてＸＬＡ単独で捕捉速度が向上していることを示している。ラテックスが存在していると、対照に比べ、そして１０１２−ＸＮＰの性能に比べ、結果はさらに向上する。４回目の噴出流の結果のみが向上しているわけではない。すべての噴出流（１〜４回）で、対照に対し向上した捕捉速度が示されている。
【０１２１】
中央脱着圧．捕捉材料が流体を迅速に捕捉することは重要であるが、その材料は直ちにそれを吸収性コアに放出できなければならない。流体を放出するこの能力は、中央脱着圧によって判定される。これは、自動ポロシメーターでの試験中に捕捉流体の５０％が試料から除去されたときの圧力である。
【０１２２】
クエン酸架橋繊維から形成された複合体は、約２０〜２２ｃｍＨ２ＯのＭＤＰを有する。ＸＬＡなどの繊維から形成された複合体は、１６〜１９ｃｍＨ２ＯのＭＤＰ値しか達成できなかった。図２９は、１０１２−ＸＮＰの試料の製造にＸＬＡが用いられている例を示す。ここで、ＭＤＰは１７ｃｍＨ２Ｏであった。
【０１２３】
押出法を用いると、クエン酸架橋繊維のみから形成された複合体に関するＭＤＰ値が、１０．５ｃｍＨ２Ｏに低下した（図２８参照）。ラテックスを加えると、ＭＤＰが７．７ｃｍＨ２Ｏに向上した（図２７参照）。表９に示されている繊維完成紙料でのＭＤＰの範囲に基づき、これらの繊維、ラテックス、および押出法を用いると、ＭＤＰを８〜１７ｃｍＨ２Ｏに制御することが可能であると思われる。
【０１２４】
これらの結果は、密度および細孔径分布の点において、異なる方法により異なる構造体が形成されることを示している。これらの構造的差異ならびに表面特性も、中央脱着圧に影響を与える。
【０１２５】
図２９、３０、および３１は、３種の異なる方法により形成された複合体のＭＤＰを示している。図３１は、ＸＬＡ繊維の２種のバッチから作製されたエアレイドパッドを示している。ここで、これらを４６−０１および４６−０２と識別する。これらのパッドは０．０６ｇ／ｃｍ３の密度を有するが、ＭＤＰを妨害する界面活性剤を有さない（１４〜１６ｃｍＨ２Ｏ）。先に言及したように、図２９は、フォーム形成複合体である。密度が低いにもかかわらず、ＭＤＰはエアレイド試料よりわずかに高い。図３０は、ウェットレイド複合体に関するＭＤＰを示している。この材料は、１８．５のＭＤＰおよびフォーム形成試料と同様の密度を有する。図２７および２８に見られるように、押出法により形成された試料は、はるかに小さなＭＤＰ値を示す。
【０１２６】
引張強さ．引張強さの変化は、予期した傾向に従っている：（１）パイン含有率が上昇するにつれ、引張強さは向上する；（２）架橋繊維含有率が上昇するにつれ、引張強さは低下する；そして（３）ラテックス含有率が上昇するにつれ、引張強さは向上する。これらの試料を、水平ジグを用いたＩｎｓｔｒｏｎで測定した。
【０１２７】
結果は、以下のように要約できる。パインまたは架橋繊維を用いた場合、押出ウェブの密度は他の吸収性ウェブ形成法より低い。押出ウェブでは平均細孔半径がより大きく、向上した捕捉性能が得られる。本押出法では、パインおよび架橋繊維を用いて、向上したＭＤＰを有するウェブを製造することができる。これは、この材料が、より容易に液体を貯蔵コアに放出するであろうことを示している。本押出法では、ラテックスおよび他の添加剤を、噴霧することなく、かつ廃棄物を出すことなく、ウェブに加えることができる。
押出複合体の強度に対するラテックスおよび繊維ブレンドの影響を、図１５に示す。
【０１２８】
【表１３】
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【０１２９】
実施例３
代表的製品の性能特性
本実施例では、本発明に従い形成された代表的製品の性能特性について記載する。
中位取込み圧(medium uptake pressure)（ＭＵＰ）、中位脱着圧（ＭＤＰ）、および本発明の代表的製品の厚さを決定し、従来のエアレイドウェブと比較した。標準化した結果を表１０に示す。表１０において、ＸＬＡは、クエン酸で架橋されたセルロース系繊維のエアレイドウェブをさし；ＸＬＢは、クエン酸とポリアクリル酸繊維の組合わせで架橋されたセルロース系繊維のエアレイドウェブをさし；ＥＸＰＲＯ−Ｄは、クエン酸で架橋されたセルロース系繊維の複合体をさし；ＥＸＰＲＯ−Ｅは、クエン酸で処理されたセルロース系繊維から形成された本発明の製品をさし；そして、ＥＸＰＲＯ−Ｆは、クエン酸とポリアクリル酸の組合わせおよびラテックスで処理されたセルロース系繊維から形成された本発明の製品をさす。すべての試料を、３００ｇ／ｍ２の坪量で試験した。
【０１３０】
【表１４】
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【０１３１】
本発明の代表的製品の捕捉速度、および再湿潤(rewet)、および引張強さを決定し、従来のエアレイドウェブと比較した。標準化した結果を表１１に示す。表１１において、ＸＬＡは、クエン酸で架橋されたセルロース系繊維のエアレイドウェブをさし；ＸＬＢは、クエン酸とポリアクリル酸繊維の組合わせで架橋されたセルロース系繊維のエアレイドウェブをさし；ＥＸＰＲＯ−Ｄは、クエン酸で架橋されたセルロース系繊維のフォーム形成複合体をさし；そして、ＥＸＰＲＯ−Ｅは、クエン酸で処理されたセルロース系繊維から形成された本発明の製品をさす。すべての試料を、３００ｇ／ｍ２の坪量で試験した。
【０１３２】
【表１５】
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【０１３３】
本発明の好ましい態様を示し、記載してきたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、その中にさまざまな変更を加えることができることは、理解されるであろう。
独占的な財産または特権を請求する本発明の態様を、上記のように定義する。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】それぞれ１３７ｇ／Ｌ、９５ｇ／Ｌ、６６ｇ／Ｌ、および４１ｇ／Ｌの密度を有するフォームに関し、フォームからの液体排出を時間の関数として示したグラフである。
【図２】本発明に従った押出複合体の代表的作製方法を示する流れ図である。
【図３−Ａ】本発明の方法に有用な代表的混合装置の像である。
【図３−Ｂ】図３−Ａに示されている混合装置のステーターの像である。
【図３−Ｃ】ローターを外した図３−Ａの混合装置の像である。
【図４】さまざまな材料を加えることができる位置を示す、本発明に有用な代表的押出装置の略図である。
【図５】（ａ）サザンパイン繊維、および（ｂ）４種の方法、すなわちフォームレイド、エアレイド、ウェットレイド、および本発明の押出法によりクエン酸とポリアクリル酸のブレンドで架橋された繊維、から作製された繊維複合体の密度を比較するグラフである。
【図６】ポリアクリル酸とクエン酸のブレンドで架橋されたセルロース繊維（繊維に基づき１３重量％架橋）を含み、本発明に従い形成された代表的押出複合体に関する、細孔径分布を示すグラフである。
【図７】ポリアクリル酸とクエン酸のブレンドで架橋されたセルロース繊維を含む代表的フォームレイド複合体に関する、細孔径分布を示すグラフである。
【図８】ポリアクリル酸とクエン酸のブレンドで架橋されたセルロース繊維を含む代表的エアレイド複合体に関する、細孔径分布を示すグラフである。
【図９】ポリアクリル酸とクエン酸のブレンドで架橋されたセルロース繊維を含む代表的ウェットレイド複合体に関する、細孔径分布を示すグラフである。
【図１０】サザンパイン繊維を含むエアレイド複合体に関し、自動ポロシメーターを用いて得られた吸収および脱着曲線を示すグラフである。
【図１１】本発明に従い形成された代表的押出複合体の中間脱着圧（ＭＤＰ）を比較するグラフである（“パイン繊維”は、サザンパイン繊維を含む複合体をさし；“予備架橋化学品Ｂ複合体”は、クエン酸架橋繊維を含む複合体をさし；“ｉｎ  ｓｉｔｕ化学品Ｂ複合体”は、セルロース繊維を含む複合体であって、そのセルロース繊維が、クエン酸で処理されかつその複合体中で硬化されたものをさす）。
【図１２】本発明に従い形成された代表的押出複合体に関し、中間脱着圧に対する架橋化学の影響を示すグラフである（“予備架橋化学品Ａ”は、ポリアクリル酸とクエン酸のブレンドで架橋されたセルロース繊維を含む複合体をさし；“予備架橋化学品Ｂ”は、クエン酸架橋繊維を含む複合体をさし；“ｉｎ  ｓｉｔｕ化学品Ｂ”は、セルロース繊維を含む複合体であって、そのセルロース繊維が、クエン酸で処理されかつその複合体中で硬化されたものをさし；“ｉｎ  ｓｉｔｕ化学品Ｃ”は、セルロース繊維を含む複合体であって、そのセルロース繊維が、ポリアクリル酸で処理されかつその複合体中で硬化されたものをさす）。
【図１３】本発明に従い形成された代表的押出複合体に関し、中間脱着圧に対するラテックス含有率の影響を、架橋化学の関数として示すグラフである（“予備架橋化学品Ｂ”は、クエン酸架橋繊維を含む複合体をさし；“予備架橋化学品Ｂ＋５％ラテックス”は、クエン酸架橋繊維と５重量％のラテックスを含む複合体をさし；“ｉｎ  ｓｉｔｕ化学品Ｂ”は、複合体であって、クエン酸で処理されかつその複合体中で硬化された繊維を含む複合体をさし；“ｉｎ  ｓｉｔｕ化学品Ｂ＋５％ラテックス”は、複合体であって、クエン酸で処理されかつその複合体中で硬化された繊維と、５重量％のラテックスとを含む複合体をさす）。
【図１４】クエン酸架橋繊維およびポリアクリル酸架橋繊維を含み、本発明に従い形成された代表的押出複合体の引張強さに対する、ｉｎ  ｓｉｔｕ架橋の影響を示すグラフである（“２％  ｉｎ  ｓｉｔｕ”は、２重量％の架橋剤で処理された繊維を含む複合体をさし、“６％  ｉｎ  ｓｉｔｕ”は、６重量％の架橋剤で処理された繊維を含む複合体をさし、“６％予備架橋”は、６重量％の架橋剤で架橋された繊維を含む複合体をさす）。
【図１５】本発明に従い形成された代表的複合体の強度に対する、ラテックスおよび繊維タイプの影響を示すグラフである（“パイン”は、サザンパイン繊維を含む複合体をさし、“ブレンド”は、サザンパイン繊維と、ポリアクリル酸およびクエン酸のブレンドで架橋された繊維との５０／５０ブレンドを含む複合体をさし、“化学品Ａ”は、ポリアクリル酸とクエン酸のブレンドで架橋された繊維を含む複合体をさす）。
【図１６】本発明に従い形成された代表的押出複合体の引張強さに対する、化学品のｉｎ  ｓｉｔｕ架橋およびラテックスの影響を示すグラフである（“Ｃｈｅｍ  Ｂ”は、クエン酸架橋繊維を含む複合体をさし、“Ｃｈｅｍ  Ｃ”は、ポリアクリル酸架橋繊維を含む複合体をさす）。
【図１７】フォームレイド複合体に関する細孔径分布を示すグラフである。
【図１８】図１７の複合体に関する中間脱着圧を示すグラフである。
【図１９】フォームレイド複合体に関する細孔径分布を示すグラフである。
【図２０】図１９の複合体に関する中間脱着圧を示すグラフである。
【図２１】本発明に従い形成された代表的複合体（サザンパイン繊維を含む複合体）に関する細孔径分布を示すグラフである。
【図２２】図２１の複合体に関する中間脱着圧を示すグラフである。
【図２３】本発明に従い形成された代表的押出複合体（サザンパイン繊維および５％ラテックスを含む複合体）に関する細孔径分布を示すグラフである。
【図２４】本発明の代表的押出複合体（クエン酸とポリアクリル酸のブレンドで架橋された繊維と５％ラテックスとを含む複合体）に関する細孔径分布を示すグラフである。
【図２５】本発明の代表的押出複合体（サザンパイン繊維と、クエン酸およびポリアクリル酸のブレンドで架橋された繊維との５０：５０ブレンド、ならびに５％ラテックスを含む複合体）に関する細孔径分布を示すグラフである。
【図２６】本発明に従い形成された代表的押出複合体の４回目の噴出流の捕捉速度を、対照複合体と比較して示すグラフである。
【図２７】本発明に従い形成された代表的押出複合体（クエン酸およびポリアクリル酸架橋繊維のブレンドと１５％ラテックスを含む複合体）に関する中間脱着圧を示すグラフである。
【図２８】本発明に従い形成された代表的押出複合体（クエン酸およびポリアクリル酸架橋繊維のブレンドを含む複合体）に関する中間脱着圧を示すグラフである。
【図２９】フォームレイド複合体に関する中間脱着圧を示すグラフである。
【図３０】ウェットレイド複合体に関する中間脱着圧を示すグラフである。
【図３１】エアレイド複合体に関する中間脱着圧を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３−Ａ】
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【図３−Ｂ】
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【図３−Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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