專利匯可以提供帶膠凝劑的吸收性結(jié)構(gòu)和含有這種結(jié)構(gòu)的吸收性制品專利檢索,專利查詢,專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 涉及適用于如尿布、便失禁產(chǎn)品和月經(jīng)制品等一次性的吸收性制品的吸收性結(jié)構(gòu)和吸收性 膠凝劑 組合物。該吸收性結(jié)構(gòu)包括親 水 纖維 材料和 聚合物 膠凝劑的非脆性顆粒選擇加入這種結(jié)構(gòu)中的膠凝劑顆粒以具有約400~1680微米的 質(zhì)量 中值粒度,最好其所具有的很大和和奶小的顆粒量都保持在一定的最小含量之下。使用有這樣粒度特性的膠凝劑顆粒制成的吸敷性結(jié)構(gòu)具有意外高的吸收能 力 ,并且其中的膠凝劑能使用得很有效果和很有效率。,下面是帶膠凝劑的吸收性結(jié)構(gòu)和含有這種結(jié)構(gòu)的吸收性制品專利的具體信息內(nèi)容。
1、一種適用于一次性的吸收性制品的吸收性結(jié)構(gòu),所述吸收性結(jié)構(gòu)包括由以下組合而構(gòu)成的網(wǎng)狀物,
A.約為該結(jié)構(gòu)的40-95%(重量)的親水纖維,以及
B.約為該結(jié)構(gòu)的5-60%(重量)的非纖維狀、非脆性、能形成水凝膠的聚合物膠凝劑顆粒,其平衡凝膠量至少約為20克合成尿/克膠凝劑,所述顆粒的重量中值粒度約為400-700微米,其中粒度小于200微米的顆粒不多于約16%(重量),粒度大于1000微米的顆粒不多于約16%(重量),在所述網(wǎng)狀物中,所述顆粒完全地分散在所述親水纖維間;
所述網(wǎng)狀物的密度約為0.06-0.3克/厘米3。
2、按照權(quán)利要求1的一種吸收性結(jié)構(gòu),其中
A.親水纖維是占該結(jié)構(gòu)約70-90%(重量)的纖維素纖維;
B.能形成水凝膠的聚合物膠凝劑占該結(jié)構(gòu)的約10-30%(重量),并且這是選自聚丙烯酸酯和丙烯酸接枝的淀粉的一種輕度交聯(lián)與部分中和的聚合物,所述膠凝劑中含有的在合成尿中平衡可抽提聚合物的含量不超過約17%(重量);以及
C.該膠凝劑顆粒的質(zhì)量中值粒度為410-650微米,同時(shí),所述顆粒中有不超過約16%(重量)的粒度小于210微米。
3、按照權(quán)利要求2的一種吸收性結(jié)構(gòu),其中膠凝劑顆粒的質(zhì)量中值粒度為約420-600微米,同時(shí),所述顆粒中有不超過約16%(重量)的粒度小于220微米,有不超過約16%(重量)的粒度大于900微米。
4、按照權(quán)利要求2的一種吸收性結(jié)構(gòu),其中親水纖維素纖維是木漿纖維,并且其中聚合物膠凝劑的凝膠量約為25-60克合成尿/克膠凝劑。
5、按照權(quán)利要求2的一種吸收性結(jié)構(gòu),其中親水纖維素纖維是上漿、加捻和卷曲的纖維素纖維,并且其中聚合物膠凝劑的凝膠量約為20-35克合成尿/克膠凝劑。
6、按照權(quán)利要求2的一種吸收性結(jié)構(gòu),其中當(dāng)在美國系列篩上用ASTM分析法測定時(shí),膠凝劑顆粒有如下的粒度分布:
美國系列篩替代標(biāo)號(hào)??分布(重量%)
不通過14號(hào)??<0.1
不通過16號(hào)??<1.0
不通過20號(hào)??10-35
不通過50號(hào)??>50
不通過100號(hào)??<15
通過100號(hào)??≤5
7、一種適用于權(quán)利要求1的吸收性結(jié)構(gòu)中作為吸收性膠凝劑的組合物,所述組合物包括許多的基本不溶于水、輕度交聯(lián)、部分中和、能形成水凝膠的聚合物膠凝劑材料的非纖維狀、非脆性的顆粒,其中:
(A)所述聚合物膠凝劑材料包括:
(?。┘s50-99.999%(摩爾)的已聚合的不飽和、可聚合、含酸基的單體;以及
(ⅱ)約0.001-5%(摩爾)的交聯(lián)劑;
所述聚合物膠凝劑材料的中和度至少約50%,凝膠量至少約20克合成尿/克膠凝劑材料;以及
(B)所述許多顆粒的質(zhì)量中值粒度為約400-700微米,其中粒度小于200微米的顆粒不多于約16%(重量),粒度大于1000微米的顆粒不多于約16%(重量)。
8、按照權(quán)利要求7的組合物,其中
(A)該聚合物膠凝劑材料選自聚丙烯酸酯和丙烯酸接枝的淀粉,并且其在合成尿中的平衡可抽提聚合物含量不超過約17%(重量),以及
(B)所述許多顆粒的質(zhì)量中值粒度為約410-650微米,同時(shí),所述顆粒中有不超過約16%(重量)的粒度小于210微米。
9、按照權(quán)利要求8組合物,其中所述聚合物膠凝劑材料的凝膠量為約25-60克合成尿/克膠凝劑,并且其中所述許多的膠凝劑顆粒的質(zhì)量中值粒度為約420-600微米,同時(shí),所述顆粒中有不超過約16%(重量)的粒度小于220微米,有不超過約16%(重量)的粒度大于900微米。
10、按照權(quán)利要求8的組合物,其中所述許多膠凝劑顆粒當(dāng)在美國系列篩上用ASTM分析法測定時(shí)具有如下的粒度分布:
美國系列篩替代標(biāo)號(hào)??分布(重量%)
不通過14號(hào)??<0.1
不通過16號(hào)??<1.0
不通過20號(hào)??10-35
不通過50號(hào)??>50
不通過100號(hào)??<15
通過100號(hào)??≤5
11、按照權(quán)利要求8的組合物,其中該膠凝劑顆粒呈聚結(jié)狀態(tài)。
12、一種含有權(quán)利要求1的吸收性結(jié)構(gòu)的改進(jìn)了吸收性能的吸收性制品,所述制品包括:
A.一層不透液體的背襯;
B.一層透液體的面材;以及
C.位于所述背襯和所述面材之間的吸收芯材,所述吸收芯材包括由下列組合而構(gòu)成的網(wǎng)狀物;
(?。┘s為網(wǎng)的40-95%(重量)的親水纖維;以及
(ⅱ)約為網(wǎng)的5-60%(重量)的可形成水凝膠的聚合物膠凝劑的非纖維狀、非脆性顆粒,其平衡凝膠量至少約為20克合成尿/克膠凝劑,所述顆粒的質(zhì)量中值粒度約為400-700微米;其中粒度小于200微米的顆粒不多于約16%(重量),粒度大于1000微米的顆粒不多于約16%(重量),在所述網(wǎng)狀物中,所述顆粒完全地分散在所述親水纖維間;
所述網(wǎng)狀物的密度約為0.06-0.3克/厘米3。
13、按照權(quán)利要求12的吸收性制品,其中
A.在該網(wǎng)狀物中,該親水纖維是纖維素纖維,它占網(wǎng)狀物的70-90%(重量);
B.在該網(wǎng)狀物中,形成水凝膠的聚合物膠凝劑占網(wǎng)狀物的10-30%(重量),并且這是一種選自聚丙烯酸酯和丙烯酸接枝的淀粉的輕度交聯(lián)、部分中和的聚合物,所述膠凝劑含有的在合成尿中平衡可抽提聚合物的含量不超過約17%(重量);以及
C.在該網(wǎng)狀物中,膠凝劑顆粒的質(zhì)量中值粒度約為410-650微米,同時(shí),所述顆粒中有不超過約16%(重量)的粒度小于210微米。
14、按照權(quán)利要求13的吸收性制品,其中在該網(wǎng)狀物中,聚合物膠凝劑顆粒的質(zhì)量中值粒度約為420-650微米,同時(shí),所述顆粒中有不超過約16%(重量)的粒度小于220微米,有不超過約16%(重量)的粒度大于900微米。
15、按照權(quán)利要求13的吸收性制品,其中在該網(wǎng)狀物中,親水纖維素纖維是木漿纖維,并且其中在網(wǎng)狀物中,聚合物膠凝劑的凝膠量約為25-60克合成尿/克膠凝劑。
16、按照權(quán)利要求13的吸收性制品,其中在該網(wǎng)狀物中,親水纖維素纖維是上漿、加捻及卷曲的纖維素纖維,并且其中在網(wǎng)狀物中,聚合物膠凝劑的凝膠量為約20-35克合成尿/克膠凝劑。
17、按照權(quán)利要求13的吸收性制品,其中在該網(wǎng)狀物中,膠凝劑顆粒當(dāng)在美國系列篩上用ASTM分析法測定時(shí)具有下列粒度分布:
美國系列篩替代標(biāo)號(hào)??分布(重量%)
不通過14號(hào)??<0.1
不通過16號(hào)??<1.0
不通過20號(hào)??10-35
不通過50號(hào)??>50
不通過100號(hào)??<15
通過100號(hào)??≤5
18、一種按照權(quán)利要求13的吸收性制品,其中,
A.所述面材是與所述芯材的一個(gè)面共延的;
B.所述背襯在被所述面材覆蓋的芯材的面相反面上與所述芯材共延,背襯比芯材要寬,因此提供了延伸在芯材以外的背襯的邊緣部分;以及
C.所述吸收芯材是砂漏形狀的
19、按照權(quán)利要求18的一種吸收性制品,其中,在該吸收芯的網(wǎng)狀物中,聚合物膠凝劑顆粒存在著濃度梯度,在最靠近背襯的網(wǎng)狀物區(qū)域要比最靠近面材的網(wǎng)狀物的區(qū)域有相對(duì)較高的聚合物膠凝劑濃度。
20、一種按照權(quán)利要求13的衛(wèi)生巾形式的吸收性制品,其中該吸收芯層中網(wǎng)狀物的密度約為0.09-0.22克/厘米3。
由纏繞的纖維團(tuán)即纖維網(wǎng)構(gòu)成的吸收性結(jié)構(gòu)在先有技術(shù)中是公知的。這種結(jié)構(gòu),即可以通過吸收機(jī)理(這時(shí),纖維材料自身吸收了液體)也可以通過芯吸機(jī)理(這時(shí),液體被分散并儲(chǔ)存在纖維之間的空隙中)來吸收諸如排出的體液之類的液體。改進(jìn)這種纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)的吸收性能的一種方法是在其中引入所謂的超吸收聚合物,它吸收液體而形成溶脹的水凝膠材料。生成的水凝膠能夠在其結(jié)構(gòu)中保持像 排出的體液之類的液體。在1986年9月9日出版的Weisman和Goldman的美國專利4,610,678中公開了在纖維網(wǎng)中引入具有特定形狀(包括纖維狀)的形成水凝膠材料的這類吸收性結(jié)構(gòu)。
加入到吸收性結(jié)構(gòu)中的粒狀的、形成水凝膠的聚合物(即膠凝劑)的粒度和構(gòu)造形式可在很寬范圍內(nèi)變化。例如,上面引述的美國專利4,610,678指出,加入到這種吸收性結(jié)構(gòu)中的膠凝劑顆粒的粒度可以從約30微米到約4毫米。然而,在實(shí)際的商業(yè)實(shí)踐中,在一次性尿布的吸收芯中使用的膠凝劑顆粒,經(jīng)常是不規(guī)則的,但其構(gòu)造形式不是非常細(xì)長的,粒度從約45微米到約850微米,并且其質(zhì)量中值粒度從約200微米至370微米。出于工業(yè)衛(wèi)生和易于制造的考慮,一般選用這種形狀和粒度的顆粒。
把某些可購買到的膠凝劑材料進(jìn)一步制造成由較小顆粒的聚結(jié)體構(gòu)成的顆粒,因?yàn)樵谀z凝劑合成和包裝操作的過程中,較大的聚結(jié)體比較容易處置。不過,據(jù)認(rèn)為,在把這種聚結(jié)體在工業(yè)操作中加入到所制造的一次性吸收制品的過程中和以后使用這種制品的過程中,它會(huì)有一定程度的破碎。因此,實(shí)際上,像尿布這類產(chǎn)品所含有的顆粒狀膠凝劑也許要比原來以原料形式提供用來制造尿布的膠凝劑聚結(jié)體稍小一些。
無論用在已知的吸收性結(jié)構(gòu)中的膠凝劑顆粒有什么樣的粒度和形狀,一般膠凝劑都要比構(gòu)成結(jié)構(gòu)的基本部分的化纖組分更貴。因此,要經(jīng)常巧妙地處理與調(diào)整用來制造這種吸收性結(jié)構(gòu)的材料、構(gòu)造形式及方法,為的是使吸收性結(jié)構(gòu)的吸收能力和該結(jié)構(gòu)中使用的膠凝劑材料的有效吸收能力達(dá)到最大。用這種方法,可以使用最小量的膠凝劑,而同時(shí)又可實(shí)現(xiàn)預(yù)期的吸收性能目標(biāo)。這進(jìn)而可使吸收性結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本達(dá)到最低。
如果事實(shí)上不斷需要改進(jìn)吸收性結(jié)構(gòu)的吸收性能,那么,本發(fā)明的目標(biāo)就是提供一類吸收性結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式,其結(jié)構(gòu)的吸收能力和其中的膠凝劑的有效能力都能得到改進(jìn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是通過簡單地調(diào)節(jié)和控制吸收性結(jié)構(gòu)中使用的膠凝劑材料的粒度分布來提供吸收能力和膠凝劑效率改進(jìn)了的這類吸收性結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的再一個(gè)目標(biāo)是提供一種膠凝劑組合物,該組合物的粒度特性受到控制并且特別適合加入到這類吸收性結(jié)構(gòu)中。
本發(fā)明的又一個(gè)目標(biāo)是提供諸如尿布、體育鍛煉用褲、便失禁襯墊、衛(wèi)生巾等的一次性吸收性制品,這些制品使用了這類具有改進(jìn)了吸收性能的吸收性結(jié)構(gòu)作為其吸收芯材。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,規(guī)定了適用于一次性吸收性制品的吸收性結(jié)構(gòu)的具體型式。這類結(jié)構(gòu)包括由約40~95%(重量)的吸水纖維結(jié)構(gòu)和約5~60%(重量)的非纖維、非脆性的、能形成水凝膠的聚合物膠凝劑一起構(gòu)成的網(wǎng)狀物。這種聚合物膠凝劑的平衡凝膠量至少等于每克膠凝劑約20克合成尿。而且,這些膠凝劑顆粒具有這樣的粒度分布,以使其質(zhì)量中值粒度為約400~1680微米。最好應(yīng)該有不多于約16%(重量)的顆粒其粒度小于200微米,以及應(yīng)該有不多于約16%(重量)的顆粒,其粒度大于1410微米。膠凝劑顆粒自身完全分散在構(gòu)成網(wǎng)狀物的親水纖維中間。得到的網(wǎng)狀物結(jié)構(gòu)具有約0.06~0.3克/厘米3的密度范圍。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)例中,指出了特別適用于纖維狀吸收性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的吸收性膠凝劑組合物。這種組合物包括許多非纖維狀的、非脆性的膠凝劑材料顆粒,其中,這許多顆粒具有與加入到前述吸收性結(jié)構(gòu)中的顆粒相同的粒度特性。用來形成這類顆粒的膠凝劑材料包括約50~99.999%(摩爾)的已聚合的、含不飽和的可聚合酸基的單體和約0.001~5%(摩爾)的交聯(lián)劑。這種被部分中和的膠凝劑材料,其中和度至少約為50%,凝膠量至少為每克膠凝劑材料約20克合成尿。
在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)例中,指出了改進(jìn)了吸收性能的吸收性制品。這些制品包括有一層不透液體的背襯,一層透液體的面材和位于背襯和面材之間的吸收芯。吸收芯材包括有一種與前述相同類型的吸收性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
后面提供的附圖表示了一次性尿布的剖視圖,這是對(duì)于吸收性制品的一種擇優(yōu)選用的結(jié)構(gòu)形式。
本發(fā)明的吸收性結(jié)構(gòu)是網(wǎng)狀物或氈狀物,它們包括纖維狀的和非纖維狀的組分,而本發(fā)明的膠凝劑組合物則只含有非纖維狀的組分。對(duì)于本發(fā)明的目的,“纖維”和“纖維狀”這兩個(gè)術(shù)語指的是“特定”材料的特殊型式,這種特定材料的長徑比約大于10。與此相反,“非纖維狀”顆粒是指其長徑比近于或小于10的物質(zhì)。
在其一系列實(shí)例的第一個(gè)中,本發(fā)明涉及包括含有吸收性膠凝劑材料的非纖維狀顆粒的纖維網(wǎng)狀物的吸收性結(jié)構(gòu)。這些吸收性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的主要組分包括親水的纖維材料。對(duì)于本發(fā)明的目的,如果水或者水性的體液很容易分布于纖維的表面上(而不考慮纖維實(shí)際上是否吸收液體或是否形成凝膠),則纖維是“親水的”。所用的親水纖維一般平均直徑為約1~200微米。這些親水纖維的平均直徑最好為約10~100微米。實(shí)際上,所有加入到該類結(jié)構(gòu)中的親水纖維,最好有至少為1毫米的纖維長度。
對(duì)于在本發(fā)明的這類結(jié)構(gòu)中使用的親水纖維材料的種類不是至關(guān)重要的。在慣用的吸收性產(chǎn)品中所適用的任何種類的親水纖維也適用于此處的吸收性結(jié)構(gòu)中。親水纖維材料的實(shí)例包括纖維素、改性纖維素、人造絲、聚酯〔如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(DACRON)〕、親水尼龍(HYDROFIL)等。
適用的親水纖維也包括用親水劑進(jìn)行過親水化處理的疏水纖維。這類纖維包括例如由聚烯烴(如聚乙烯或聚丙烯)、聚丙烯酸、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯等制得的經(jīng)表面活性劑處理或白炭黑處理的熱塑性纖維。實(shí)際上,親水化處理的疏水纖維,其身身吸水性并不佳,因此在傳統(tǒng)的吸收性結(jié)構(gòu)中使用時(shí),不能給網(wǎng)狀物提供足夠的吸收能力,但由于其芯吸性能良好,而適用于本發(fā)明的吸收性結(jié)構(gòu)中。這是因?yàn)樵诖颂幍慕Y(jié)構(gòu)中,纖維的芯吸性能要比纖維材料自身的吸收能力重要得多。
由于可用性和價(jià)格上的理由,一般在這里優(yōu)先選用纖維素纖維作為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的親水纖維組分。最好是木漿纖維。
在此處的某些吸收性結(jié)構(gòu)中也許是特別有用的的其它纖維素纖維材料有上漿、加捻及卷曲的纖維素纖維,它可用交聯(lián)劑使纖維素纖維發(fā)生內(nèi)交聯(lián)而制得。例如,在1965年12月21日公布的Bernardin的美國專利3,224,926;1966年3月22日公布的Steiger的美國專利3,241,553;1969年4月22日公布的Chung的美國專利3,440,135;1972年4月26日公布的Steiger的美國專利3,658,613;1976年1月13日公布的Chatterjee的美國專利3,932,209和1977年7月12日公布的Sangenis等人的美國專利4,035,147中都公開了這種通用型纖維,所有這些專利在此都引入作為參考。
在此處吸收性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中用作親水纖維組分的一種特別好類型的上漿、加捻、卷曲的纖維素纖維包括用例如C2~C8的二醛進(jìn)行內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維,雖然這類纖維處于相對(duì)脫水的狀態(tài)??梢砸罁?jù)其干纖維和濕纖維的加捻度(每毫米干纖維至少4.5個(gè)捻節(jié),當(dāng)潮濕時(shí)至少每毫米要少0.5個(gè)捻節(jié),潮濕時(shí)最好每毫米至少有約3.0個(gè)捻節(jié))和依據(jù)其流體滯留特性(平均異丙醇滯留量小于30%;平均水滯留量為28~50%)來確定這類纖維。在1988年1月7日公布的歐洲專利申請(qǐng)251,676和1988年1月13日公布的歐洲專利申請(qǐng)252,650中對(duì)這種上漿、加捻、卷曲的纖維素纖維有更詳細(xì)的敘述。這兩份公布的專利申請(qǐng)都是以Prooter Gamble公司的名義申請(qǐng)的,并全都在此引入作為參考。
此處本結(jié)構(gòu)的親水纖維組分一般占本結(jié)構(gòu)的約40~95%(重量),更好的是約60~95%(重量)。親水纖維組分最好占本結(jié)構(gòu)重量的約70~90%(重量)。親水纖維材料的這個(gè)比例,包括了親水化助劑的重量(如果在其中使用的話)。
這里本吸收性結(jié)構(gòu)的第二種主要組分包括分散的、非纖維狀的、非脆性的特定種類聚合物膠凝劑的顆粒。這類聚合物膠凝劑是這樣一些物質(zhì),當(dāng)它和水或體液之類的流體(即液體)接觸時(shí),能吸收這類流體而形成水凝膠。以這種方式,聚合物膠凝劑的顆粒能接收并保持住排入這種吸收性結(jié)構(gòu)的流體,由此就給此結(jié)構(gòu)提供了強(qiáng)化的吸收能力和/或改進(jìn)的流體滯留性能。
所用的聚合物膠凝劑顆粒一般包括一種基本是不溶于水的、輕度交聯(lián)的、部分中和的形成水凝膠的聚合材料。這類聚合物材料可以由可聚合的、不飽和的、含有酸基的單體制備。比如,這類單體包括含有至少一個(gè)碳-碳烯類雙鍵的烯類不飽和酸和酸酐。更具體地說,這類單體可以選自烯類不飽和羧酸和酸酐、烯類不飽和磺酸及它們的混合物。在聚合時(shí),這類單體單元將占膠凝劑材料的約50~99.999%(摩爾),最好是約75~99.99%(摩爾)。
用來制備本發(fā)明所用的聚合物膠凝劑的合適的不飽和酸性單體包括1987年3月31日公布的Brandt/Goldman/Inglin等人的美國專利4,654,039和1987年6月10日申請(qǐng)的其許可再公布申請(qǐng)書060,718中所列的物質(zhì),這兩篇在此都 引入作為參考。擇優(yōu)選用的單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。丙烯酸本身特別適用于制備聚合物膠凝劑材料。
在形成水凝膠的聚合物膠凝劑中,由不飽和的含酸單體制得的聚合物組分可以接枝到其它種類的聚合物鏈上,比如淀粉或纖維素上。這種丙烯酸接枝的淀粉材料用于此處也是特別好的。
能夠從慣用類型的單體制備的優(yōu)先選用的聚合物膠凝劑包括水解的丙烯腈接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉,聚丙烯酸酯、馬來酸酐共聚物以及它們的組合物。特別好的是聚丙烯酸酯和丙烯酸接枝的淀粉。
無論在這里的吸收性結(jié)構(gòu)中所用的形成水凝膠的聚合物膠凝劑的主要聚合物組分的本質(zhì)如何,這類材料一般將是輕度交聯(lián)的。并聯(lián)使得在本發(fā)明中所用的形成水凝膠的聚合物膠凝劑基本上不溶于水,因此,交聯(lián)就部分地決定了由所用的聚合物膠凝劑生成的水凝膠的凝膠量和可抽提的聚合物特性。適用的交聯(lián)劑在先有技術(shù)中是公知的,它包括例如在1978年2月28日公布的Masuda等人的美國專利4,076,663中所詳細(xì)公開的物質(zhì),該專利在此引入作為參考。優(yōu)先選用的交聯(lián)劑是不飽和單羧酸或多羧酸與多元醇的二酯或多酯,雙丙烯酰胺和二烯丙基胺或三烯丙基胺。特別好的交聯(lián)劑是N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺、三羥甲基丙烷的三丙烯酸酯和三烯丙基胺。一般交聯(lián)劑可含有所得的形成水凝膠聚合物材料的約0.001~5%(摩爾)。更好的是,交聯(lián)劑含量為這里所用的形成水凝膠的聚合物膠凝劑的約0.01~3%(摩爾)。
在本發(fā)明的這些結(jié)構(gòu)中可以使用的輕度交聯(lián)的、形成水凝膠的聚合物膠凝劑一般是以部分中和的形式使用的。為本發(fā)明的目的,當(dāng)至少有25%(摩爾),最好至少有50%(摩爾)的用來形成聚合物的單體是用成鹽陽離子中和的含酸基單體時(shí),可認(rèn)為這類材料是部分中和的。適用的成鹽陽離子包括堿金屬、銨、取代銨和胺。所用的總單體中被中和的含酸基單體的百分?jǐn)?shù)在這里被認(rèn)為是“中和度”。中和度最好不超過98%。
在此吸收性結(jié)構(gòu)中所用的聚合物膠凝劑材料必須有比較高的吸收在吸收性結(jié)構(gòu)中所遇到的流體的能力。這類材料的吸收能力可以由本發(fā)明所選用的聚合物膠凝劑的“凝膠體積”來定量。
為了本發(fā)明的目的,可以用由任何給定的聚合物膠凝劑所吸收的合成尿的量來定義凝膠體積,并規(guī)格化為每克聚合物膠凝劑吸收的合成尿的克數(shù)。由約0.1~0.2份待測的干聚合物膠凝劑和約20份合成尿制成的懸浮液能測定用合成尿表示的凝膠體積。將這種懸浮液在室溫下,在緩和的攪拌下保持足夠的時(shí)間,比如約1小時(shí),使達(dá)到溶漲平衡。然后用在后面測試方法一節(jié)中更詳細(xì)敘述的方法根據(jù)懸浮液中聚合物膠凝劑的重量分?jǐn)?shù)和由形成的水凝膠中排出的液體體積與懸浮液的總體積之比計(jì)算出以每克聚合物膠凝劑吸收的合成尿克數(shù)表示的聚合物膠凝劑的凝膠體積。
本發(fā)明的這些結(jié)構(gòu),特別是要用在尿布、成人便失禁襯墊或體育鍛煉用褲中的那些結(jié)構(gòu),一般將使用凝膠體積至少約為20克合成尿/克聚合物膠凝劑的那些聚合物膠凝劑。當(dāng)由纖維素纖維(如木漿纖維)構(gòu)成本結(jié)構(gòu)時(shí),可望使用凝膠體積更高一些的聚合物膠凝劑,也就是說,凝膠體積在約25~60克合成尿/克膠凝劑之間。
由某些種類的纖維素纖維材料(比如前面敘述過的上漿、加捻和卷曲的纖維素纖維)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。如果使用凝膠體積稍低的膠凝劑,那么在吸收流體時(shí),實(shí)際上可能是更為有效的。凝膠體積一般較低的膠凝劑傾向于形成凝膠強(qiáng)度一般較高的水凝膠(強(qiáng)度由前面所引用的美國專利4,654,039和美國再公布申請(qǐng)060,718中所敘述的方法、用水凝膠剪切模量來定量化)。因此,在此處的結(jié)構(gòu)中,親水纖維是上漿、加捻、卷曲的纖維素纖維,最好可使用凝膠體積約20~35克合成尿/克膠凝劑的聚合物膠凝劑。
在此處的吸收性結(jié)構(gòu)中特別有用的聚合膠凝劑的另一特征關(guān)系到在這種形成水凝膠的材料中存在的可抽提聚合物含量。可以通過讓形成水凝膠的聚合物膠凝劑材料的試樣與合成尿溶液接觸一段足夠長的時(shí)間(例如至少16小時(shí))使之達(dá)到抽提平衡,然后從上層清液中過濾出形成的水凝膠,最后測定濾液中聚合物的含量來測定可抽提的聚合物含量。在前述的美國專利4,654,039和美國再公布申請(qǐng)060,718中也陳述了測定此處使用的聚合物膠凝劑中可抽提聚合物含量的具體方法。在此處的結(jié)構(gòu)中特別有用的聚合物膠凝劑材料,其在合成尿中的平衡可抽提含量不多于聚合物膠凝劑重量的 17%左右,最好是不多于約10%。
本發(fā)明的一個(gè)基本特征是在此處的結(jié)構(gòu)中使用具有一定粒度特性的非纖維狀、非脆性的上述聚合物膠凝劑顆粒。特別是,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在把聚合物膠凝劑以普遍大于至今所慣用的顆粒的形式加到這類吸收性結(jié)構(gòu)中時(shí),能夠?qū)崿F(xiàn)吸收性結(jié)構(gòu)的能力和吸收性結(jié)構(gòu)中有效膠凝劑的能力有出乎意外的改進(jìn)。一般說來,供給這種粒度較大的膠凝劑顆粒要求使用一種或幾種能消除或減少與親水纖維同時(shí)被引入到此吸收性結(jié)構(gòu)中的較小、較細(xì)的膠凝劑顆粒數(shù)量的制造或加工技術(shù)。對(duì)膠凝劑粒度的上限也作了規(guī)定,因?yàn)樘竽z凝劑的粒度從消費(fèi)者的審美觀點(diǎn)看是不希望的。
特別是,本發(fā)明要求在本吸收性結(jié)構(gòu)中使用經(jīng)選擇的質(zhì)量中值粒度,而且最好是與質(zhì)量中值粒度有一定的粒度偏差的聚合物膠凝劑。為本發(fā)明的目的,粒度被定義為由篩分分析測定的膠凝劑顆粒的尺寸。例如,從原則上講,在篩孔為710微米的篩上留下的顆粒被認(rèn)為具有大于710微米的粒度,而通過了篩孔為710微米的篩卻留在篩孔為500微米的篩上的顆粒被認(rèn)為具有500~710微米的粒度而通過了篩孔為500篩微米的顆粒被認(rèn)為其粒度小于500微米。
再有,為本發(fā)明的目的,給定試樣或大量膠凝劑顆粒的質(zhì)量中值粒度被定義為把試樣或大量的膠凝劑按質(zhì)量分成相等的兩份時(shí)的粒度,這就是說,有一半重量的試樣或膠凝劑的粒度大于質(zhì)量中值粒度,而另一半則粒度小于質(zhì)量中值粒度。例如,若有一半重量的試樣留在篩孔為500微米的篩上,則膠凝劑顆粒試樣的質(zhì)量中值粒度是500微米。一般采用一種標(biāo)準(zhǔn)的粒度標(biāo)定法(在概率紙上將留在或通過給定篩孔的顆粒試樣的累積百分?jǐn)?shù)對(duì)篩孔尺寸作圖)來測定質(zhì)量中值粒度,這時(shí),50%的質(zhì)量值并不相當(dāng)于美國標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)篩的篩孔尺寸。這類圖也常用來測定在質(zhì)量中值附近的粒度分布。
在本發(fā)明的吸收性結(jié)構(gòu)中使用的聚合物膠凝劑顆粒必須具有從約400~1680微米的質(zhì)量中值粒度。這類顆粒優(yōu)先選用的質(zhì)量中值粒度的范圍是約400~1190微米,而且同時(shí)有不多于約16%(重量)的這類膠凝劑顆粒具有小于200微米的粒度和不多于約16%(重量)的這類顆粒具有大于1410微米的粒度。本發(fā)明的膠凝劑顆粒更加優(yōu)先選用的質(zhì)量中值粒度范圍是約400~700微米,而且同時(shí)有不多于約16%(重量)的這類膠凝劑顆粒具有小于200微米的粒度,不多于約16%(重量)的這類顆粒具有大于1200微米的粒度。再好一些的情況是,在本結(jié)構(gòu)中使用的膠凝劑顆粒具有約410~650微米質(zhì)量中值粒度,同時(shí)有不多于約16%(重量)的這類顆粒的粒度小于210微米,不多于約16%(重量)的這類顆粒的粒度大于1000微米。最好的情況是,膠凝劑顆粒的質(zhì)量中值粒度為約420~600微米,同時(shí)有不多于約16%(重量)的顆粒粒度小于220微米,有不多于約16%(重量)的顆粒粒度大于900微米。
在前述的對(duì)質(zhì)量中值粒度和粒度分布的限定中,能夠藉助于標(biāo)準(zhǔn)篩分分析進(jìn)一步確定此處使用的膠凝劑顆粒的擇優(yōu)粒度特性。用典型的篩分分析,將試樣或許多膠凝劑顆粒順序通過一組篩孔尺寸遞減的篩,測定留在或/和通過每個(gè)篩的試樣的重量百分?jǐn)?shù)。例如美國材料測試協(xié)會(huì)(ASTM)已經(jīng)確定了進(jìn)行這種篩分分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。一種這樣的方法使用了Ro-Tap測試搖篩機(jī)(W.S.Tyler公司制造)和套篩(牌號(hào)為U.S.Sieve????Series或Tyler????Standard????Sieve????Series)。在Perry′s????Chemical????Engineers′Handbook第6版(McGraw-Hill圖書公司1984年出版)的21-13至21-19頁對(duì)用此技術(shù)測定顆粒的粒度分布有很詳細(xì)的敘述,本書在此引作參考文獻(xiàn)。
對(duì)本發(fā)明擇優(yōu)選用的更擇優(yōu)選用的膠凝劑試樣,用典型的5篩ASTM標(biāo)準(zhǔn)分析法測定的粒度分布特性援引如下:(見文后)
通過控制在制造膠凝劑時(shí)使用的加工技術(shù),能調(diào)節(jié)聚合物膠凝劑顆粒使之達(dá)到或接近所需的粒度分布。這經(jīng)常包括改變并監(jiān)測膠凝劑的聚合、干燥、切割、磨削和/或聚結(jié)的條件。無論使用什么方法,一旦制成了膠凝劑的顆粒,就需要進(jìn)行如過篩這樣的進(jìn)一步處理,以除去可能存在的會(huì)使膠凝劑的顆粒組分落在前述要求的粒度分布范圍之外的那部分顆粒。要想制造比通常采用的膠凝劑聚合-干燥-切割技術(shù)制造的那些顆粒大的顆粒,一個(gè)最好的技術(shù)是使較小的顆粒聚結(jié)成較大的聚結(jié)體。因此能夠使用聚結(jié)技術(shù)來提高膠凝劑顆粒的質(zhì)量中值粒度,這樣也就提供了適用于本結(jié)構(gòu)的處于聚結(jié)形態(tài)的顆粒。在先有技術(shù)中,聚結(jié)技術(shù)是公知的,它 可以包括也可以不包括在較小的膠凝劑顆粒中使用水份添加劑或使用粘結(jié)劑或其它類型的聚結(jié)介質(zhì)。
在本吸收結(jié)構(gòu)中使用的膠凝劑顆粒,無論是否呈聚結(jié)形態(tài),都應(yīng)是非脆性的。為本發(fā)明的目的,如果一種顆粒,其穩(wěn)定程度足以抵抗在慣用的吸收性結(jié)構(gòu)制造和/或使用過程中所遇到的力而不破碎并過分地分裂為較小組分的顆粒,那么這種顆粒就是非脆性的。這意味著,本發(fā)明的膠凝劑顆粒應(yīng)該穩(wěn)定到足以不破碎成更小顆粒的程度,即不會(huì)讓得到的顆粒聚結(jié)體在溶脹之前落到前面所規(guī)定的粒度限定范圍之外。
加入到本發(fā)明吸收性網(wǎng)狀物結(jié)構(gòu)中的粒度分布符合要求的聚合物膠凝劑的量相當(dāng)于本結(jié)構(gòu)重量的約5~60%。若使用的膠凝劑量少于約5%將使此結(jié)構(gòu)保留由結(jié)構(gòu)所吸收的水性體液的能力變小。而膠凝劑含量高于比如約60%(重量)以上,甚至在高于約40%(重量)時(shí),據(jù)認(rèn)為,使用普遍較大的膠凝劑顆粒來改進(jìn)吸收能力和有效膠凝劑能力的預(yù)期作用將會(huì)降低。因此,膠凝劑顆粒最好為此吸收性結(jié)構(gòu)的約10~40%(重量)。
除了必要的親水纖維和聚合物膠凝劑組分外,本吸收性結(jié)構(gòu)還可包含各種任選的材料。例如,這種任選的材料可包括流體分布助劑、抗微生物劑、pH調(diào)節(jié)劑、香料等。若有這些任選組分存在的話,其含量一般不多于本結(jié)構(gòu)的約30%(重量)。
可以使用任何提供由纖維及非纖維狀膠凝劑顆粒的組合物組成網(wǎng)狀物的方法或技術(shù)來制造含有必要的親水纖維和聚合物膠凝劑顆粒組份的本吸收性結(jié)構(gòu)。在這樣一種纖維/顆粒組合物中,膠凝劑顆粒應(yīng)完全地分散在形成網(wǎng)狀物的親水纖維之間。為了本發(fā)明的目的,如果不存在單個(gè)的膠凝劑顆粒僅僅是彼此間相互接觸而不與一個(gè)或許多親水纖維相接觸這樣明顯的狀況,那么,膠凝劑顆粒就是“完全地分散”在親水纖維之間。這最好意味著,在本吸收性結(jié)構(gòu)中不應(yīng)有任何區(qū)域或部位(例如1立方厘米或更大的區(qū)域或部位)在其中膠凝劑的含量超過前面所規(guī)定的60%的限度。
在本網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,聚合物膠凝劑顆粒必須是完全分散的,但其分布可以是均勻的也可以是不均勻的。具體說來,在本網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的有些部位或區(qū)域,膠凝劑的含量可以高于本結(jié)構(gòu)的另一些部位或區(qū)域。在這樣的一個(gè)實(shí)例中,在順著本結(jié)構(gòu)的厚度尺寸方向可以存在著膠凝劑的濃度梯度,在接受流體的本結(jié)構(gòu)表面或靠近表面處,凝膠劑的濃度最低,而在厚度方向的相反一面或接近該處,膠凝劑的濃度最高。
在決定本結(jié)構(gòu)和使用此結(jié)構(gòu)的吸收性制品的吸收性能方面,本吸收性結(jié)構(gòu)的密度是有一定重要性的。本吸收性結(jié)構(gòu)的密度一般為約0.06~0.3克/厘米3,更好為約0.09~約0.22克/厘米3。本吸收性結(jié)構(gòu)典型的單元重量約為0.02~0.12克/厘米2。
這種結(jié)構(gòu)的密度值可由單元重量和卡尺來進(jìn)行計(jì)算。在0.137磅/平方英寸(0.94千帕)的限定壓力下進(jìn)行卡尺測量。密度和單元重量值包括了形成水凝膠顆粒的重量。在整個(gè)結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi),本結(jié)構(gòu)的密度無需是均勻的。在前面所規(guī)定的密度范圍內(nèi),本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可含有密度相對(duì)較高和密度相對(duì)較低的部位或區(qū)域。
可以通過氣流敷鋪法將親水纖維和聚合物膠凝劑顆粒的基本干燥的混合物制成本發(fā)明的吸收性結(jié)構(gòu),若希望或需要,制得的網(wǎng)狀物可進(jìn)行壓實(shí)。在1986年9月9日公布的Weisman和Goldman的美國專利4,610,678中對(duì)此方法有更充分的說明,本專利在此引作參考文獻(xiàn)。
正如美國專利4,610,678所指出,由此方法制得的氣流敷鋪的網(wǎng)狀物最好包括基本未粘結(jié)的纖維,最好其含水量等于或小于10%。在用氣流敷鋪或任何其它傳統(tǒng)方法制造本發(fā)明的網(wǎng)狀物時(shí),應(yīng)該謹(jǐn)慎處置及輸送該聚合物膠凝劑顆粒,以避免這些顆粒破碎成較小的顆粒。當(dāng)膠凝劑顆粒處于聚結(jié)狀態(tài),聚結(jié)體比非聚結(jié)的顆粒也許更脆時(shí),更要如此。如果在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的制造之中或制造之后,草率地處置膠凝劑顆粒,例如聚結(jié)體,那么,實(shí)際上加入此結(jié)構(gòu)中的顆粒(即使這種顆粒是“非脆性的”)也許會(huì)不再具有前述規(guī)定所要求的粒度分布特性。
在本發(fā)明的另一實(shí)例中,本發(fā)明涉及了本身特別適合加到纖維狀吸收性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中作為吸收劑的膠凝劑組合物。這種組合物包括許多非纖維狀的非脆性的聚合物膠凝劑材料的顆粒。膠凝劑材料本身與前面詳細(xì)敘述過的是同一類型。這許多膠凝劑顆粒也具有與在前面提出的對(duì)于加入到本發(fā)明的吸收性結(jié)構(gòu)實(shí)例中的膠凝劑顆粒相同的粒度特性。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)例中,它涉及了把在前面 詳細(xì)敘述過的這種吸收性結(jié)構(gòu)作為主要組分使用的吸收性制品。“吸收性制品”在此處意味著能吸收大量水和其它流體(即液體)如體液的消費(fèi)產(chǎn)品。吸收性制品的例子包括一次性尿布、衛(wèi)生巾、便失禁襯墊、紙巾、擦面紙、廁所墊等。本發(fā)明的吸收性結(jié)構(gòu)特別適用于像尿布、便失禁用品和衛(wèi)生巾等制品。
此處的吸收性制品一般包括一層不透液體的背襯、一層透液體的比較疏水的面材和位于背襯與面材之間的含有本發(fā)明的吸收性結(jié)構(gòu)的吸收芯材。不透液背襯可包括任何材料,如聚乙烯或聚丙烯,其厚度大約為1.5密爾,它可協(xié)助將流體保留在吸收性制品中。比較疏水的透液的面材,可以包括如聚酯、聚烯烴、人造絲等那樣的任何材料,它實(shí)質(zhì)上是多孔的并許可流體快速通過該層而到達(dá)下面的吸收性結(jié)構(gòu)中。
此處特別好的吸收性制品是一次性尿布。包括有本發(fā)明吸收性結(jié)構(gòu)的一次性尿布可以用傳統(tǒng)的尿布制造技術(shù)制造,但是用本發(fā)明的吸收性結(jié)構(gòu)代替或補(bǔ)充傳統(tǒng)尿布中通常使用的木漿纖維網(wǎng)(“空氣氈”)芯。在1967年1月31日公布的Duncan和Baker的美國專利Re26,151;1971年7月13日公布的Duncan的美國專利3,592,194;1970年1月13日公布的Duncan和Gellert的美國專利3,489,148和1975年1月14日公布的Buell的美國專利3,860,003中對(duì)一次性尿布型式的制品有充分的敘述,這些專利在此都引作參考文獻(xiàn)。作為本發(fā)明的目的,優(yōu)先選用的一次性尿布包括一層含有本發(fā)明吸收性結(jié)構(gòu)的吸收芯材,與芯材的一面重疊或與之共延的面材,和一層與面材所覆蓋的芯材面的反面相重疊或共延的不透液背襯。背襯的寬度最好比芯材寬,這樣就提供了超出芯材以外的背襯的邊緣部分。尿布最好制成砂漏構(gòu)造。
附圖中表示的是按照本發(fā)明的一次性尿布制品的一個(gè)實(shí)例。圖中砂漏狀的尿布結(jié)構(gòu)包括一層不透液背襯(101)。位于背襯(101)之上的是砂漏狀吸收芯(102),它含有本發(fā)明的吸收性結(jié)構(gòu)。這層芯材含有親水纖維材料,如木漿纖維。在吸收芯材(102)中分布的是離散的聚合物膠凝劑顆粒(103),這此顆粒具有前述的合乎要求的粒度分布。位于砂漏狀吸收芯材(102)上面的是透液面層(104)。
由于本發(fā)明的吸收性結(jié)構(gòu)對(duì)經(jīng)血以及尿有高的吸收能力,盡管這種能力是用合成尿來測定的,這種結(jié)構(gòu)也很適用于衛(wèi)生巾。和一次性尿布的情況一樣,通過簡單地用本發(fā)明的含膠凝劑的吸收性結(jié)構(gòu)去代替或補(bǔ)充傳統(tǒng)衛(wèi)生巾的吸收芯(一般的是木漿纖維的網(wǎng)狀物),就能由傳統(tǒng)的衛(wèi)生巾制得使用本吸收性結(jié)構(gòu)的衛(wèi)生巾。這種代替可以是等重量的,這會(huì)導(dǎo)致體積減小及能力增大,或者也可以比等重量要少的量來代替,這樣犧牲一部分吸收能力的增加,而取得了減少體積的好處。衛(wèi)生巾中使用的吸收性結(jié)構(gòu)其厚度為約0.1~2毫米較好,最好是約0.3~1毫米。
衛(wèi)生巾的一個(gè)例子包括本發(fā)明吸收性結(jié)構(gòu)的一個(gè)墊、一層疏水面材和一層不透液的底層。面材和背材置于本吸收性結(jié)構(gòu)相對(duì)的兩側(cè)。也可任意地把本吸收性結(jié)構(gòu)卷在包封的薄紙中。對(duì)于面材、底材和包封薄紙的適用材料在先有技術(shù)中都是公知的。在1975年3月18日公布的Duncan和Smith的美國專利3,871,378中對(duì)衛(wèi)生巾及其中適用的材料有更詳細(xì)的敘述,該公開在此處引作參考文獻(xiàn)。
在用以下諸實(shí)例敘述本發(fā)明時(shí),給出了聚合物膠凝劑顆粒和含有這些顆粒的本吸收性結(jié)構(gòu)的某些性能。在報(bào)告之處,這些性能可用以下測試方法測定:
膠凝劑的凝膠量
用每克聚合物膠凝劑所吸收的合成尿的克數(shù)表示的凝膠量是在幾個(gè)等分的合成尿中溶脹聚合物試樣而測定的。被聚合物膠凝劑實(shí)際吸收的這種合成尿的量是由以下方法測定的,這包括使用含有藍(lán)色葡聚糖的合成尿溶液,以便使用光吸收測量來計(jì)算未被生成的水凝膠吸收進(jìn)去的合成尿的量。
a)藍(lán)色葡聚糖溶液的制備
在1000份合成尿(SU)溶液中溶解0.3份藍(lán)色葡聚糖(Sigma D-5751)制成0.03%的藍(lán)色葡聚糖(BD)溶液。合成尿是15.0份1%的TRITONX-100、60.0份NaCl、1.8份CaCl2·2H2O和3.6份MgCl2·6H2O,再用蒸餾水稀釋到6000份。制得的溶液在其617毫微米的最大吸收處的吸收系數(shù)約為0.25。
b)水凝膠平衡
用(?。?0份合成尿(SU)溶液和(ⅱ)20份藍(lán)色葡聚糖(BD)溶液對(duì)待測的形成水凝膠的聚合物膠凝劑的等分試樣進(jìn)行溶脹。制備雙份在藍(lán)色葡聚物 (BD)溶液中的懸浮液。對(duì)于大多數(shù)水凝膠,需要0.1~0.25份的形成水凝膠干粉以便得到相對(duì)于藍(lán)色葡聚糖參比溶液有足夠高的分光光度讀數(shù)。在緩和的攪拌棒攪拌下,于室溫平衡1小時(shí),一般足以達(dá)到溶脹平衡。在平衡之后,用傾析法從每個(gè)凝膠懸浮液中分離3毫升的等量清液,然后離心分離。
c)測定凝膠量
用精度為0.001吸收單位的分光光度計(jì)測量每一清液的光吸收率(ABS)。將合成尿溶液用作參照物,其ABS=0.0。從沒有藍(lán)色葡聚糖的合成尿懸浮液分出的清液,其吸收率不應(yīng)超過0.01A若數(shù)值較高表明由于殘留的水凝膠顆粒或殘留添加劑造成了散射,必須進(jìn)一步離心分離。藍(lán)色葡聚糖清液的吸收率應(yīng)至少超過藍(lán)色葡聚糖參照溶液0.1個(gè)吸收單位。若吸收值低于此范圍,表明需要調(diào)整用來制備凝膠懸浮液的聚合物膠凝劑的量。
d)凝膠量計(jì)算
由(ⅰ)凝膠懸浮液中聚合物膠凝劑的重量分?jǐn)?shù)和(ⅱ)排出體積與懸浮液總體積之比來計(jì)算以每克聚合物膠凝劑中合成尿的克數(shù)表示的凝膠量。由于藍(lán)色葡聚糖的分子量較高,它被從水凝膠中排出,所以這個(gè)比值與測得的吸收率有關(guān)。用下面的式子來計(jì)算凝膠量:
*校正到干重基準(zhǔn)
吸收性結(jié)構(gòu)密度
報(bào)道的密度測量全是在9.6克/厘米2(0.94千帕)的限定壓力下進(jìn)行的。使用對(duì)卡尺測量進(jìn)行改進(jìn)的精密科學(xué)針入度計(jì)進(jìn)行測量。
結(jié)構(gòu)的吸收能力
可以用平衡需量吸收率測試法來測量吸收結(jié)構(gòu)的吸收能力。在此測試中,把一直徑為5.4厘米的本吸收性結(jié)構(gòu)試樣置于直徑為7.5厘米的燒結(jié)玻璃〔Por????E(ASTM4~8微米)Ace????Glass制造〕上,它與裝有合成尿容器中的液體保持接觸。在這套裝置中,該容器放在Mettler????AE160分析天平的盤上。這就保證可連續(xù)地讀出容器中合成尿的重量,通過差值就得到被本吸收性結(jié)構(gòu)吸收的合成尿的重量。燒結(jié)玻璃的高度和容器的高度調(diào)節(jié)到接近同一水平。將每平方英寸0.2磅的限定重量(1.38千帕)放在本吸收性結(jié)構(gòu)的試樣上面。用這個(gè)裝置就能測出一旦達(dá)到平衡時(shí)每克結(jié)構(gòu)所吸收的合成尿的克數(shù)。
用下述的實(shí)例來說明本吸收性結(jié)構(gòu)以及含有此結(jié)構(gòu)的一次性吸收制品。
實(shí)例1
用氣流敷鋪的方法將約80%(重量)的木漿纖維和約20%(重量)的交聯(lián)的和部分中和的聚丙烯酸鈉膠凝劑顆粒的基本均勻的混合物制成單元重量約0.072克/厘米2的吸收性結(jié)構(gòu)。然后把制得的纖維網(wǎng)狀物壓制成為密度約為0.21克/厘米3的結(jié)構(gòu)。使用的木漿纖維是南方軟木加利比松纖維(經(jīng)Foley疏松)。膠凝劑的平衡凝膠量約為每克膠凝劑24克合成尿,中和度約70%。
膠凝劑的顆粒是這樣過篩的,在此吸收性結(jié)構(gòu)中使用NO.25/35篩分。25/35篩分含有的顆粒是能通過710微米篩孔的美國標(biāo)準(zhǔn)測試篩(美國系列替代篩標(biāo)號(hào)NO.25)而留在500微米篩孔的美國標(biāo)準(zhǔn)測試篩(美國專利替代篩標(biāo)號(hào)NO.35)上的顆粒。在用Ro-Tap搖篩機(jī)(Tyler公司)過篩30分鐘后,在美國標(biāo)準(zhǔn)測試篩(Fisher)之間收集該粒度篩分。
用前面測試方法一節(jié)中給出的方法,測定含此篩分的膠凝劑顆粒的本結(jié)構(gòu)的吸收能力,得到其為每克結(jié)構(gòu)11.4克合成尿。因?yàn)橐阎杀容^的100%Foley疏松結(jié)構(gòu)在0.2磅/平方英寸下的平衡能力約為6.0克/克,就有可能計(jì)算出在上述結(jié)構(gòu)中膠凝劑的有效吸收能力。通過測定含膠凝劑結(jié)構(gòu)與可比的100%Foley疏松結(jié)構(gòu)之間的能力差(以克表示),再將此差值除以以克表示的膠凝劑干重量就可做到這一點(diǎn)。因此,用此方法測定出的本膠凝劑的有效吸收能力表示每單位加入的形成水凝膠的聚合物膠凝劑在本吸收性結(jié)構(gòu)的平衡能力方面的單位增量。為此發(fā)明的目的,無膠凝劑的可比結(jié)構(gòu)是一種與含膠凝劑結(jié)構(gòu)的Foley疏松組份具有相同單元重量和相同密度的結(jié)構(gòu)。對(duì)此實(shí)例1這樣一種可比結(jié)構(gòu)的單元重量約0.057克/厘米2,而密度約為0.17克/厘米3。對(duì)于實(shí)例1的結(jié)構(gòu)用這個(gè)方法計(jì)算出的在本結(jié)構(gòu)中膠凝劑的有效吸收能力為每克膠凝劑33.0克合成尿。
實(shí)例2
用相同種類但篩分不同的膠凝劑顆粒制造具有近似相同的膠凝劑含量的與實(shí)例1相似的吸收性結(jié)構(gòu)。也用在測試方法一節(jié)中敘述的方法測量這些結(jié)構(gòu)的平衡吸收能力。然后也用與實(shí)例1中敘述的相似的方法計(jì)算出每個(gè)結(jié)構(gòu)中膠凝劑的有效吸收能力。
對(duì)被測產(chǎn)品的描述和測得的吸收能力列在表Ⅰ中。(表見文后)
*兩次測量的平均
表Ⅰ的數(shù)據(jù)表明,本發(fā)明的結(jié)構(gòu)1和結(jié)構(gòu)2與使用一般較小的膠凝顆粒的類似結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)3~5)相比,既給該結(jié)構(gòu)提供了較高的吸收能力也提供了較高的膠凝劑的有效吸收能力。
實(shí)例3
用同樣的組份,但改變?cè)诒窘Y(jié)構(gòu)中的膠凝劑顆粒的含量和粒度來制造與實(shí)例1和實(shí)例2相似的吸收性結(jié)構(gòu)。也測定了這種結(jié)構(gòu)的吸收能力和在每一個(gè)這種結(jié)構(gòu)中的膠凝劑的有效吸收能力。這類結(jié)構(gòu)和它們的吸收能力列在表Ⅱ中。(表見文后)
1.500~700微米
2.90~125微米
*重復(fù)測量的平均值
表Ⅱ的數(shù)據(jù)表明,隨著結(jié)構(gòu)中總膠凝劑含量的增加,由于使用較大粒度的膠凝劑所引起的膠凝劑有效吸收能力的改進(jìn)效果逐步減小了。
實(shí)例4
用凝膠量約為49克合成尿/克及中和度約為70%的交聯(lián)的聚丙烯酸鈉膠凝劑制備與實(shí)例1中所述相似的吸收性結(jié)構(gòu)。這種膠凝劑的粒度篩分是膠凝劑顆??梢酝ㄟ^710微米篩孔的美國標(biāo)準(zhǔn)測試篩(美國系列替代篩標(biāo)號(hào)NO.25)而留在500微米篩孔的美國標(biāo)準(zhǔn)測試篩(美國系列替代篩標(biāo)號(hào)NO.35)上。把這些膠凝劑顆粒以約15%的含量加到Foley疏松結(jié)構(gòu)中。制得的纖維網(wǎng)狀物的單元重量約為0.05克/厘米2。然后將此網(wǎng)狀物壓制成為密度約0.19克/厘米3的結(jié)構(gòu)
實(shí)例5
將實(shí)例4中的結(jié)構(gòu)的平衡吸收能力和結(jié)構(gòu)中膠凝劑的有效能力與結(jié)構(gòu)相似、但使用較小粒度篩分的膠凝劑顆粒的情況進(jìn)行比較。結(jié)果如表Ⅲ所示(表見文后)
*兩次測量的平均值
表Ⅲ的數(shù)據(jù)表明,對(duì)于此較高凝膠量的膠凝劑,本發(fā)明的結(jié)構(gòu)1和結(jié)構(gòu)2與那些使用一般較小的膠凝劑顆粒的類似結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)3~5)相比,既為結(jié)構(gòu)提供了較高的吸收能力也提供了較高的膠凝劑的有效吸收能力。
實(shí)例6
用本發(fā)明的吸收性結(jié)構(gòu)作為吸收芯層制造一次性尿布。該吸收性結(jié)構(gòu)是一種氣流敷鋪的砂漏狀混合物,它包括26.6克木漿纖維(Foley疏松)和5克凝膠量約為30克合成尿/克及中和度約為70%交聯(lián)聚丙烯酸鈉聚合物膠凝劑顆粒?;旧?,全部聚合物膠凝劑的顆粒的粒度在約355~500微米之間。這種顆粒的質(zhì)量中值粒度約為430微米。
該吸收性結(jié)構(gòu)的膠凝劑分布不均勻,在尿布的前部膠凝劑的重量百分含量為20%,在尿布的分叉部為13%,在尿布的后部為12%。這種結(jié)構(gòu)被壓實(shí)使其平均密度約為0.15克/厘米3,而平均單元重量約為0.05克/厘米2。
在一般按1975年1月14日公布的Buell的美國專利3,860,003中所敘述的那樣而制造的尿布中,使用了這種砂漏狀吸收性結(jié)構(gòu)作為吸收芯材。在這樣的尿布中,砂漏狀的芯用包封薄紙包起來并夾在聚丙烯面材和聚乙烯背襯之間。與使用較小粒度篩分的膠凝劑制得的類似尿布相比,利用本膠凝劑的吸收能力,使這種尿布的結(jié)構(gòu)特別有效。
篩孔尺寸????美國系列????Tyler????擇優(yōu)分布????更擇優(yōu)分布
(微米)????替代篩標(biāo)號(hào)????相當(dāng)標(biāo)號(hào)????(重量%)????(重量%)
1410????不通過14號(hào)????不通過12目????<0.1????0~0.05
1190????不通過16號(hào)????不通過14目????<1.0????0~0.5
841????不通過20號(hào)????不通過20目????10-35????15~25
297????不通過50號(hào)????不通過48目????>50????60~70
149????不通過100號(hào)????不通過100目????<15????10~14
149????不通過100號(hào)????不通過100目????≤5????1~3
表Ⅰ
聚合物膠凝劑(PGA)的粒度對(duì)平衡吸收能力的影響
PGA粒度范圍????結(jié)構(gòu)吸收能力????有效PGA吸收能力
結(jié)構(gòu)號(hào)????(微米)????(克/克)????(克/克)
1????500-710????11.5*????33.3*
2????355-500????11.2????31.3
3????180-250????10.6*????28.5*
4????125-180????9.9*????25.0*
5????90-125????9.7????23.8
表Ⅱ
聚合物膠凝劑(PGA)含量的影響
結(jié)構(gòu)吸收能力????有效PGA能力
PGA近似含量????(克/克)????(克/克)
(重量%) 大顆粒1小顆粒2大顆粒1小顆粒2
0????6.0*????6.0*????-????-
10????9.3*????7.9*????40*????26*
20????11.5*????9.7????33*????24
30????12.8*????11.1*????29*????24*
表Ⅲ
聚合物膠凝劑(PGA)粒度的影響
使用高凝膠量的PGA
PGA含量????PGA粒度范圍????結(jié)構(gòu)吸收能力????有效PGA吸收
結(jié)構(gòu)號(hào)????(重量%)????(微米)????(克/克)????能力(克/克)
1????15.2*????500-710????12.2*????46.6*
2????14.5????355-500????12.1????48.0
3????14.6????180-250????11.1????41.3
4????13.0????125-180????10.3????39.4
5????14.5????90-125????10.0????33.5
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