CN108136067A - 包含柔性聚合物泡沫以及中间体的吸收制品 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了吸收制品,所述吸收制品包括第一吸收层,所述第一吸收层包含聚合物泡沫。在一个实施方案中,所述聚氨酯泡沫包含具有不大于250g/当量的当量重量的聚合物多异氰酸酯组分与多元醇组分的反应产物。所述多元醇组分包含一种或多种聚醚多元醇,使得所述多元醇组分的平均当量重量在500g/当量至2000g/当量的范围内;15重量%至30重量%范围内的环氧乙烷含量;所述多元醇组分的总羟基含量的至少55重量%且小于80重量%的仲羟基含量;以及小于5重量%的水。本发明还描述了包括与另一个基底诸如第二吸收层、流体不可透过的底片和/或流体可透过的顶片结合的本文所述的聚氨酯泡沫的各种复合物。

Description

包含柔性聚合物泡沫以及中间体的吸收制品
背景技术
在一次性吸收制品的领域中,与纤维素纤维混合的“超吸收聚合物”(SAP)提供了用于存储水性流体的良好装置。然而,此类材料还已被描述为并不增强流体传送。当通常称为“凝胶阻塞”的现象发生时,可发生流体传送的减少。
因此,已经描述了许多吸收芯设计,这些吸收芯设计包括具有独立功能性的部件或层,即液体存储材料以及提供流体的采集和分配(“ADL”)的不同材料。
开孔聚合物泡沫已被描述用于在一次性吸收制品中使用。已有所描述的一种类型的泡沫是由高内相乳液(也称为“HIPE”)制成的。聚氨酯泡沫也已被描述用于在一次性吸收制品中使用。
发明内容
虽然已描述了各种吸收制品,但业界还是将从另选的吸收制品,特别是具有改进的特性的那些吸收制品中获益。
在一个实施方案中,描述了一种吸收制品,该吸收制品包括第一吸收层,该第一吸收层包含聚合物泡沫,该聚合物泡沫的平均孔尺寸为至少100微米、密度为小于3lbs/ft3并且凝胶含量为大于90%。该聚合物泡沫具有选自下列的至少一种特性:a)在65%挠度下小于5kPa的压痕力;或b)小于25%的恒定挠度压缩形变;或a)和b)的组合;以及第二吸收层,该第二吸收层与第一吸收层流体连通。
在另一个实施方案中,描述了一种吸收制品,该吸收制品包括第一吸收层,该第一吸收层包含聚氨酯泡沫,该聚氨酯泡沫包含具有不大于250g/当量的当量重量的聚合物多异氰酸酯组分与多元醇组分的反应产物。该多元醇组分包含一种或多种聚醚多元醇,使得该多元醇组分的平均当量重量在500g/当量至2000g/当量的范围内;在15重量%至30重量%范围内的环氧乙烷含量;多元醇组分的总羟基含量的至少55重量%且小于80重量%的仲羟基含量;以及小于5重量%的水。该吸收制品还包括第二吸收层,该第二吸收层与第一吸收层流体连通。
本发明还描述了包含与另一个基底诸如第二吸收层、流体不可透过的底片和/或流体可透过的顶片结合的本文所述的聚氨酯泡沫的聚氨酯泡沫组合物和各种复合物。
附图说明
图1至图4是包括吸收复合物的吸收制品的横截面视图,该吸收复合物具有第一吸收层和第二吸收层的各种布置。
具体实施方式
参考图1,示出吸收制品的横截面视图,该吸收制品包括设置在流体可透过的顶片40与流体不可透过的底片50之间的吸收复合物10。吸收复合物包括彼此流体连通的第一吸收层20和第二吸收层30。第一吸收层包含聚合物泡沫21。这些层彼此充分邻近(即,靠近)使得来自第一层中的流体易于被传送至第二层。在一些实施方案中,第一层和第二层彼此直接接触。在其它实施方案中,一个或多个附加层设置在第一层与第二层之间。这种一个或多个此类附加层不减损吸收复合物的预期特性(例如,诸如吸收容量、透湿和回渗)。在一个实施方案中,薄纸层设置在第一吸收层与第二吸收层之间。有利的吸收制品包括女性卫生制品、一次性尿布和成人失禁制品。
在有利的实施方案中,第一吸收层用作流体传送层并且因此将被称为“流体传送层”。流体传送层快速吸收通过吸收制品的顶片的液体,用于临时性保留(例如,充当临时贮存器)并且以下面的第二吸收层可吸收以便最终或永久性保留的速率将该液体转移到第二吸收层中。流体传送通常通过将体液在“x”和“y”平面中在覆盖有流体传送层的第二吸收层的区域上方扩散,同时还在“z”方向上将流体运送至第二吸收层来改进吸收制品的“芯吸”。
吸收复合物包括第一吸收层,该第一吸收层包含聚合物泡沫材料。聚合物泡沫包含亲水性聚合物的连续相。所谓“连续的”是指孔结构是基本上连续的,在孔结构中不含可识别的边界。相比之下,由泡沫颗粒形成的层将被表征为包含不连续层,因为在相邻泡沫颗粒之间多个离散边界将是明显的。吸收复合物的泡沫任选地包含分散在聚合物泡沫内的超吸收聚合物的离散块。当存在时,超吸收聚合物的离散块通常均匀地分布在聚合物泡沫内。
本文所述的聚合物泡沫主要为开孔的。这意味着泡沫的单个孔是与邻接孔完整、无阻挡连通的。此类基本上开孔的泡沫结构中的孔具有大到足以允许流体从泡沫结构内的一个孔转移至另一个孔的孔间开口或“窗口”。单个孔可由多个互相连接的、三维支化的网限定。材料的构成这些支化网的股线可被称为“撑条”。如果泡沫结构中至少80%的尺寸为至少1微米的孔与至少一个相邻孔流体连通,那么泡沫材料通常是“开孔的”。因此,泡沫的一部分孔(最高至20%)可为封闭的。最小孔尺寸通常为至少5微米、10微米、15微米、20微米、25微米或30微米。
除了是开孔的之外,聚合物泡沫具有充分的亲水性,从而允许泡沫吸收水性流体。可通过在形成聚合物泡沫期间选择(例如,亲水性)组分或通过后处理来使泡沫结构的内表面具有亲水性。
总体泡沫结构的平均孔尺寸通常为至少100微米。在一些实施方案中,平均孔尺寸为至少150微米、200微米、250微米或300微米。平均孔通常不大于1000微米、900微米、800微米或700微米。在一些实施方案中,平均孔尺寸可不大于650微米或600微米。如本文所用,平均孔尺寸是指如使用显微镜所测定的平均孔尺寸,如在实例中所进一步描述的。
在一些实施方案中,泡沫具有相对均一的孔尺寸。例如,一个主表面上的平均孔尺寸相比于相反主表面可以是大致相同的或差别不大于10%。在其它实施方案中,泡沫的一个主表面的平均孔尺寸可以不同于相反表面。例如,在热固性材料的发泡过程中,孔结构的底部处的一部分孔塌缩而导致一个表面上的平均孔尺寸降低并不少见。当泡沫具有平均孔尺寸梯度时,优选具有较小平均孔尺寸的表面与第二(例如,流体存储)吸收层流体连通。
泡沫通常是非塌缩泡沫。非塌缩泡沫在与水性流体诸如体液接触时通常基本上不膨胀。
在有利的实施方案中,(例如,流体传送)第一吸收层的泡沫是聚氨酯泡沫。聚氨酯聚合物大体通过至少一种多异氰酸酯组分和至少一种多元醇组分的反应形成。多异氰酸酯组分可包含一种或多种多异氰酸酯。多元醇组分可包含一种或多种多元醇。多元醇的浓度可参照总多元醇组分进行表示。多元醇或多异氰酸酯的浓度可另选地参照总聚氨酯浓度进行表示。
各种脂族和芳族多异氰酸酯在本领域已有所描述。用于形成聚氨酯泡沫的多异氰酸酯通常具有在2和3之间的官能度。在一些实施方案中,官能度不大于约2.5。
在一个实施方案中,由至少一种芳族多异氰酸酯制备泡沫。芳族多异氰酸酯的示例包括具有单个芳环的那些,诸如甲苯2,4-二异氰酸酯和甲苯2,6-二异氰酸酯(TDI)以及萘1,5-二异氰酸酯;以及具有至少两个芳环的那些,诸如二苯甲烷4,4'-二异氰酸酯、二苯甲烷2,4'-二异氰酸酯和二苯甲烷2,2'-二异氰酸酯(MDI)。
在有利的实施方案中,由一种或多种(例如,芳族)聚合物多异氰酸酯制备泡沫。聚合物多异氰酸酯通常具有大于单体多异氰酸酯(缺乏重复单元)但小于聚氨酯预聚物的(重均或数均)分子量。因此,聚氨酯泡沫来源于缺乏氨基甲酸酯键的至少一种聚合物多异氰酸酯。换句话讲,聚氨酯泡沫来源于非聚氨酯预聚物的聚合物异氰酸酯。聚合物多异氰酸酯在重复单元之间包含其它连接基团,诸如异氰脲酸酯基团、缩二脲基团、碳二亚胺基团、脲酮亚胺基团、脲二酮基团等,如本领域中已知的。
一些聚合物多异氰酸酯可被称为“改性的单体异氰酸酯”。例如,纯4,4’-亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)是具有38℃的熔点和125g/当量(或换句话讲每个异氰酸酯基团125g)的当量重量的固体。然而,改性的MDI在38℃下为液体并且具有更高的当量重量(例如,143g/当量)。熔点和当量重量的差异据信是由于小的聚合度造成的,诸如通过包含连接基团,如上所述。
包括改性的单体异氰酸酯的聚合物多异氰酸酯可包含与包括低聚物质在内的聚合物物质结合的单体的混合物。例如,据报导聚合物MDI包含25%-80%的单体4,4’-亚甲基二苯基二异氰酸酯以及含有3-6个环的低聚物,以及其它微量异构体,诸如2,2’异构体。在一些实施方案中,聚合物异氰酸酯具有至少2(2.0-2.2)的平均官能度。
相比于预聚物,聚合物多异氰酸酯通常具有低粘度。本文利用的聚合物异氰酸酯的粘度通常在25℃下不大于约300厘泊,并且在一些实施方案中在25℃下不大于200厘泊或100厘泊。在25℃下,粘度通常为至少约10厘泊、15厘泊、20厘泊或25厘泊。
聚合物多异氰酸酯的当量重量通常也低于预聚物的当量重量。本文利用的聚合物异氰酸酯的当量重量通常不大于约250g/当量,并且在一些实施方案中不大于200g/当量或175g/当量。在一些实施方案中,当量重量为至少130g/当量。
在一些实施方案中,聚氨酯来源于多种聚合物异氰酸酯的共混物或单一聚合物异氰酸酯。因此,100%的异氰酸酯组分是聚合物异氰酸酯。在其它实施方案中,大部分的异氰酸酯组分是多种聚合物异氰酸酯的共混物或单一聚合物异氰酸酯。在这些实施方案中,至少50重量%、60重量%、70重量%、75重量%、80重量%、85重量%、90重量%、95重量%或更大的重量%的异氰酸酯组分是聚合物异氰酸酯。在典型的实施方案中,聚合物多异氰酸酯以总聚氨酯泡沫的30重量%至45重量%范围内的量存在。
一些例示性的多异氰酸酯包括,例如来自德克萨斯州伍德兰的亨斯迈化学公司(Huntsman Chemical Company,The Woodlands,TX)的商品名为“RUBINATE 1245”的聚合物MDI二异氰酸酯;以及购自亨斯迈化学公司(Huntsman Chemical Company)的商品名为“SUPRASEC 9561”或“SUPRASEC 9634”的改性的MDI异氰酸酯。
使前述异氰酸酯与多元醇反应来制备聚氨酯泡沫材料。聚氨酯泡沫是亲水性的,使得泡沫吸收水性液体,具体地体液。聚氨酯泡沫的亲水性通常通过使用具有高环氧乙烷含量的异氰酸酯反应性组分,诸如聚醚多元醇来提供。可用的多元醇的示例包括二羟基醇类或三羟基醇类(例如,乙二醇、丙二醇、甘油、己三醇和三乙醇胺)与环氧烷烃(例如,环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷)的加合物[例如,聚环氧乙烷、聚环氧丙烷和聚(环氧乙烷-环氧丙烷)共聚物]。具有高环氧乙烷含量的多元醇也可通过如本领域中已知的其它技术来制备。适合的多元醇的平均官能度通常为2至3。
聚氨酯泡沫通常来源于具有环氧乙烷(例如,重复)单元的至少一种聚醚多元醇(或换句话讲是其反应产物)。聚醚多元醇的环氧乙烷含量通常为至少5重量%、10重量%、15重量%、20重量%或25重量%并且通常不大于75重量%。此类聚醚多元醇具有比多异氰酸酯高的官能度。在一些实施方案中,平均官能度为约3。聚醚多元醇的粘度通常在25℃下不大于1000厘泊,并且在一些实施方案中不大于900厘泊、800厘泊或700厘泊。聚醚多元醇的分子量(Mn)通常为至少500克/摩尔或1000克/摩尔,并且在一些实施方案中不大于6000克/摩尔或5000克/摩尔。例示性的多元醇包括例如可购自弗吉尼亚州里士满的卡本特公司(Carpenter Company,Richmond,VA)的商品名为“CARPOL GP3008”、“CARPOL GP4520”、“CARPOL GP-5171”和“CARPOL GP-725”的聚醚多元醇产品。
在典型的实施方案中,至少两种、三种或四种聚醚多元醇以提供刚才所述的平均当量重量和环氧乙烷含量的量使用。
在一些实施方案中,如刚才所述的具有高环氧乙烷含量和不大于5500克/摩尔、或5000克/摩尔、或4500克/摩尔、或4000克/摩尔、或3500克/摩尔、或3000克/摩尔的分子量(Mn)的一种或多种聚醚多元醇是聚氨酯泡沫的主要或唯一的聚醚多元醇。例如,此类聚醚多元醇占总多元醇组分的至少50重量%、60重量%、70重量%、80重量%、90重量%、95重量%或100重量%。因此,聚氨酯泡沫可包含至少25重量%、30重量%、35重量%、40重量%、45重量%或50重量%的来源于此类聚醚多元醇的聚合单元。
在其它实施方案中,具有高环氧乙烷含量的一种或多种聚醚多元醇与其它多元醇结合利用。在一些实施方案中,其它多元醇占总多元醇组分的至少1重量%、2重量%、3重量%、4重量%或5重量%。此类其它多元醇的浓度通常不超过总聚氨酯的20重量%或15重量%。例示性的其它多元醇包括可购自弗吉尼亚州里士满的卡本特公司(CarpenterCompany,Richmond,VA)的商品名为“CARPOL GP-1000”、“CARPOL GP-700”和“CARPOL GP-3000”的聚醚多元醇产品(化学文摘登记号25791-96-2)。在一些实施方案中,此类任选的其它多元醇可包含聚丙烯(例如,重复)单元。
该多元醇组分通常包含一种或多种聚醚多元醇,使得该多元醇组分的平均当量重量在至少为500、550、600、650、700、750或800范围内,最多至2000g/当量范围内。在一些实施方案中,多元醇组分的平均当量重量不大于1900g/单元、1800g/单元、1700g/单元、1600g/单元、1500g/单元、1400g/单元或1300g/单元。
多元醇组分通常包含一种或多种聚醚多元醇,使得聚氨酯泡沫的环氧乙烷含量一般为至少15重量%、15.5重量%、16重量%、16.5重量%或17重量%并且不大于30重量%、29重量%、28重量%或27重量%。在一些实施方案中,聚氨酯泡沫的环氧乙烷含量不大于26重量%、25重量%、24重量%、23重量%、22重量%、21重量%或20重量%。在环氧乙烷含量过低的情况下,如由压痕力挠度和恒定挠度压缩形变值所反映的,泡沫可为不期望地坚硬的。此外,在环氧乙烷含量过低的情况下,泡沫可具有不期望的很差的吸水率特性。
多元醇组分通常包含一种或多种聚醚多元醇,使得除了水之外,多元醇组分的仲羟基含量为多元醇组分的总羟基含量的至少55摩尔%或60摩尔%,最多至80摩尔%范围。在一些有利的实施方案中,多元醇组分的仲羟基含量大于61摩尔%并且小于80摩尔%、79摩尔%、78摩尔%或77摩尔%。在仲羟基含量过低的情况下,如由压痕力挠度和恒定挠度压缩形变值所反映的,泡沫可为不期望地坚硬的。此外,在仲羟基含量过低的情况下,可导致泡沫收缩。在仲羟基含量过高的情况下,泡沫可塌缩。
多元醇组分的平均当量重量、环氧乙烷含量和仲羟基含量可在如下文实施例中所进一步详细描述的进行计算。
对多异氰酸酯和多元醇组分的种类和量进行选择,使得聚氨酯泡沫是相对较软但有回弹力的。这些特性可以通过例如压痕力挠度和恒定挠度压缩形变来表征,如根据实施例中所述的测试方法所测量的。在一些实施方案中,聚氨酯泡沫在65%挠度下的压痕力小于5kPa、4.5kPa、4kPa、3.5kPa、3kPa或2.5kPa。在一些实施方案中,在25%或65%挠度下的压痕力通常为至少0.5kPa、0.75kPa、1kPa或1.25kPa。在一些实施方案中,聚氨酯泡沫在25%挠度下的压痕力小于2kPa。在50%挠度下的恒定挠度压缩形变可为零并且通常为至少0.5%、1%或2%并且大体不大于35%。在一些实施方案中,在50%挠度下的恒定挠度压缩形变不大于30%、或25%、或20%、或15%或10%。
聚氨酯泡沫可包含已知并且常用的聚氨酯形成催化剂,诸如有机锡化合物和/或胺型催化剂。催化剂优选以聚氨酯的0.01重量%至5重量%的量使用。胺型催化剂通常为叔胺。合适的叔胺的示例包括单胺,诸如三乙胺和二甲基环己胺;二胺,诸如1,4-二氮杂二环(2.2.2)辛烷、四甲基乙二胺和四甲基己二胺;三胺,诸如四甲基胍;环胺,诸如三亚乙基二胺、二甲基哌啶(dimethylpiperadine)和甲基吗啉;醇胺,诸如二甲基氨乙醇、三甲基氨乙基乙醇胺和羟乙基吗啉;醚胺,诸如双二甲基氨乙基乙醇;二氮杂二环烯烃,诸如1,8-二氮杂二环(5,4,0)十一碳-7-烯和1,5-二氮杂二环(4,3,0)壬烯-5;以及二氮杂二环烯烃的有机酸盐,诸如DBU的苯酚盐、2-乙基己酸盐和甲酸盐。这些胺可单独或组合使用。胺型催化剂可以不大于聚氨酯的4重量%、3重量%、2重量%、1重量%或0.5重量%的量使用。
聚氨酯通常包含表面活性剂以使泡沫稳定。各种表面活性剂在本领域中已有所描述。在一个实施方案中,采用诸如可从空气产品公司(Air Products)商购获得的商品名为“DABCO DC-198”的包含任选地与环氧丙烷(例如重复)单元结合的环氧乙烷(例如重复)单元的有机硅表面活性剂。在一些实施方案中,亲水性表面活性剂的浓度的范围为聚氨酯的至少0.075重量%或0.1重量%,最多至聚氨酯的1重量%或2重量%。在表面活性剂的浓度不足的情况下,吸盐速率可能缓慢(例如,大于100秒、200秒或300秒)。
聚氨酯泡沫可包含各种添加剂,诸如表面活性物质、泡沫稳定剂、单元调节剂、用以延缓催化反应的阻断剂、阻燃剂、增链剂、交联剂、外部和内部脱模剂、填料、颜料(二氧化钛)、着色剂、荧光增白剂、抗氧化剂、稳定剂、水解抑制剂、以及抗真菌和抗细菌物质。此类其它添加剂通常总体以从聚氨酯的0.05重量%至10重量%范围内的浓度来利用。
在一些实施方案中,吸收泡沫的颜色为白色。某些受阻胺稳定剂可有助于吸收泡沫的变色,诸如黄变。在一些实施方案中,吸收泡沫不含二苯胺稳定剂和/或吩噻嗪稳定剂。
在其它实施方案中,吸收泡沫可以是着色的(即,白色之外的颜色)。白色或着色的吸收泡沫可在至少一种组分中包括颜料。在优选的实施方案中,将颜料与多元醇载体组合并且在聚氨酯泡沫制造期间添加至多元醇液体料流中。可商购获得的颜料包括例如来自南卡罗来纳州斯帕坦堡的美利肯公司(Milliken,Spartansburg,South Carolina)的DispersiTechTM2226白、DispersiTechTM2401紫、DispersiTechTM2425蓝、DispersiTechTM2660黄和DispersiTechTM28000红以及来自俄亥俄州克利夫兰的福禄公司(Ferro,Cleveland,Ohio)的34-68020橙。
在聚氨酯泡沫的制备中,使多异氰酸酯组分和多元醇组分反应,使得异氰酸酯基团与羟基基团总和的当量比不大于1:1。在一些实施方案中,使这些组分反应,使得存在过量的羟基基团(例如,过量的多元醇)。在此类实施方案中,异氰酸酯基团与羟基基团总和的当量比为至少0.8:1。在一些实施方案中,当量比或换句话讲指数为至少0.85:1或0.9:1或0.95:1或1:1。
聚氨酯的凝胶含量通常为至少80%或85%并且优选在90%、91%或92%至100%范围内。
可通过将液体形式的反应物与合适量的水或化学发泡剂、合适的催化剂以及其它任选组分混合,并且允许混合物起泡并定形来制备聚氨酯泡沫。优选的是使用水来制备聚氨酯泡沫,水与异氰酸酯基团反应释放二氧化碳。水的量优选在聚氨酯的0.5重量%至5重量%范围内。在一些实施方案中,水的量不大于(预聚的)聚氨酯的4重量%或3.5重量%或3重量%或2.5重量%或2重量%。
可通过本领域中所述的各种方法来制备聚氨酯泡沫。在制备聚氨酯时,通常可组合两种或更多种液体料流。此类液体料流的混合引发聚合材料的聚合和发泡。泡沫可通过任何已知的处理方法制备。在一些情况下,聚合和成型在一个步骤中进行,例如,将泡沫浇铸成适用于吸收制品的连续薄层。在一些情况下,聚氨酯以块料形式制备,该块料随后被切割成期望形状。该块料可通过间歇工艺或者连续工艺制备。在一些情况下,聚氨酯可聚合在圆柱形模中,该圆柱形模随即被剥去以制作长薄泡沫层。在一些情况下,聚氨酯可聚合在长的大致矩形模中,其随后被切割成适用于吸收制品的更薄的泡沫层。在一些情况下,泡沫的若干薄层可被拼接以形成单个更长的层,其可便于吸收制品的制造。在大多数情况下,液体料流为多异氰酸酯组分(常称作“组分A”)和多元醇组分(常称作“组分B”)。组分A和组分B的混合可在高或者低的压力输送***中实现。通常组分B将包含水,所述水与组分A的多异氰酸酯反应,以形成胺并且释放CO2,CO2继而用作发泡气体。在一些情况下,可掺入辅助发泡剂,诸如惰性气体CO2或N2、或高蒸气压溶剂、或化学发泡剂(诸如偶氮和重氮化合物)。此类方法在文献(参见例如聚合物泡沫和发泡技术;Daniel Klempner和Vahid Sendijarevic(Polymeric Foams and Foam Technology;Daniel Klempner & Vahid Sendijarevic))中有详尽描述。
在一个实施方案中,大体通过向基底上连续浇注泡沫薄层来制备聚氨酯泡沫,诸如US 2,957,207中所述。虽然US 2,957,207强调了在已混合多元醇组分和多异氰酸酯组分之后引入有限延缓的重要性,但当在一对计量辊之间输送泡沫时通常不利用此类延缓以使得计量辊的间隙设定控制泡沫的厚度。泡沫通常在约100℉至275℉范围内的过热温度下固化。另选地,可将泡沫制备成切割至期望厚度的块体,或可通过在开放或封闭的金属模具中浇注泡沫来制备所述块体。
第一吸收(例如,流体传送)层的(例如,聚氨酯)聚合物泡沫可任选地包含超吸收聚合物(SAP),也称为“水凝胶”和“水解胶体”,诸如在2012年5月29日提交的专利申请序列号61/652,408中所描述的。SAP是能够吸收大量液体(例如,是它们重量的10-100倍)的基本上水不溶性的、但水可溶胀的聚合物。各种SAP材料在本领域中已有所描述。(参见例如US4,410,571、US 6,271,277和US 6,570,057;这些专利以引用方式并入本文。)这些包括具有低凝胶强度、高凝胶强度的超吸收剂,表面交联的超吸收剂,交联的超吸收剂,或在整个结构中具有变化的交联密度的超吸收剂。超吸收剂可基于以下化学物质,包括聚(丙烯酸)、聚(异丁烯-共-马来酸酐)、聚(环氧乙烷)、羧基-甲基纤维素、聚(乙烯基吡咯烷酮)和聚(乙烯醇)。超吸收剂的溶胀速率的范围可从慢至快变化。超吸收剂可处于各种中和度。抗衡离子通常是Li、Na、K、Ca。
有利的SAP材料可为部分中和的聚丙烯酸的轻微网络交联的聚合物或其淀粉衍生物。例如,SAP可包含约50%至约95%,优选约75%的中和的轻微网络交联的聚丙烯酸(即聚(丙烯酸钠/丙烯酸))。如本领域中所述,网络交联用来使聚合物为基本上水不溶性的,并且部分确定前体颗粒和所得的宏观结构的吸收容量和可提取的聚合物含量的特征。
对于其中泡沫包含SAP的实施方案来说,SAP通常作为离散块存在于泡沫中。此类块可具有各种形状,诸如球形、倒圆、有角的或不规则的块以及纤维。颗粒的直径或横截面(非球形时的最大尺寸)大体包含在约1微米至500微米范围内的尺寸分布。颗粒优选地是最大粒度小于400微米、300微米、或200微米的细分粉末。
当存在时,聚合物泡沫中SAP的浓度通常为(例如,聚氨酯)聚合物组合物的至少1重量%、2重量%、3重量%、4重量%或5重量%并且通常不大于(例如,聚氨酯)聚合物组合物的30重量%、25重量%或20重量%。利用可提供期望特性(例如,吸收能力、透湿、回渗)的最小量的SAP。在一些实施方案中,SAP的浓度不大于(例如,聚氨酯)聚合物组合物的17.5重量%、或15重量%、或12.5重量%或10重量%。在一些实施方案中,在泡沫中包含SAP对泡沫的吸收容量具有很小影响或没有影响,但出人意料地改进泡沫尤其是吸收复合物的透湿和回渗。
通过将SAP与用于制备泡沫的成分混合来将SAP颗粒掺入聚合物泡沫中。在(例如,聚氨酯)聚合物泡沫的制备过程中直接添加SAP时,通常将SAP添加至多元醇组分。然而,诸如US 6,271,277中所述的用于将SAP掺入聚合物泡沫中的其它方法也有所描述。
对于其中泡沫包含SAP的实施方案来说,SAP通常均匀分布在第一吸收层的聚合物材料内。然而,第一吸收层可包括多于一个层,其中这些层具有不同浓度的SAP。例如,具有较低浓度的SAP的聚合物泡沫层可邻近顶片,而具有较高浓度的SAP的聚合物泡沫层可邻近第二吸收层。
(例如,聚氨酯)聚合物泡沫的亲水性(例如,多元醇)组分提供期望的泡沫吸收容量。因此泡沫可不含超吸收聚合物。此外,聚氨酯泡沫不含胺或亚胺络合剂,诸如乙撑亚胺、聚乙撑亚胺、聚乙烯胺、羧基-甲基化聚乙撑亚胺、膦酰基-甲基化亚胺、季铵化聚乙撑亚胺和/或二硫代氨基甲酸酯化的聚乙撑亚胺;如例如在US 6,852,905和U.S.6,855,739中所述的。
(例如,聚氨酯)聚合物泡沫的平均密度通常为至少1.8、2.0或2.2并且不大于3lbs/ft3
包含泡沫的第一吸收(例如,流体传送)层的(即,未压缩的)厚度为至少0.1毫米并且通常不大于约10毫米。在一些实施方案中,厚度在约1毫米和约5毫米之间。技术人员将会知道优选厚度可根据吸收衣服的具体尺寸以及其预期用途而改变。例如,对于较大婴儿和成人,通常需要更高吸收容量的材料。
第一吸收层和第二吸收层以及吸收复合物可具有各种形状,包括对称(具有对称点、对称线或对称平面)形状或非对称形状。设想的形状包括但不限于圆形、椭圆形、正方形、矩形、五边形、六边形、八边形、梯形、截棱锥形、沙漏形、哑铃形、狗骨形等。棱角可以是直的或倒圆的。侧面可以是弯曲的(凸的或凹的)、渐缩的、扩张的或成角度的。在一些实施方案中,吸收复合物具有沙漏形或梯形形状。
第二吸收层可具有与第一吸收层相同的尺寸和形状。在该实施方案中,第一吸收层(例如,聚合物泡沫)的基本上整个主表面与第二吸收层接触或流体连通。另选地,第二吸收层可具有与第一吸收层不同的尺寸和/或形状。在一些实施方案中,第二吸收层具有比第一吸收层(例如,聚合物泡沫)的长度和/或宽度小的长度和/或宽度。因此,第一吸收层(例如,聚合物泡沫)的一部分不与第二吸收层接触或流体连通。通常,第二吸收层被布置成使得它与第一吸收层(例如,聚合物泡沫)的中心区接触或流体连通。因此,当第二吸收层具有小于第一吸收层(例如,聚合物泡沫)的长度和/或宽度时,第一吸收层(例如,聚合物泡沫)的相对周边区域或整个周边区域不与第二吸收层接触或流体连通。在一些实施方案中,第二吸收层的面向第一吸收层(例如,聚合物泡沫)并与其流体连通的主表面的表面积的范围是从第一吸收层(例如,聚合物泡沫)的面向第二吸收层的主表面的总表面积的约二分之一至四分之三(例如,约三分之二)。在一个实施方案中,第一吸收层(例如,聚合物泡沫)具有沙漏形并且第二吸收层是跨越沙漏的中心纵向轴线的矩形条,该矩形条具有略小于沙漏的最窄(中间)部分的宽度。
泡沫可包含切口区域,该切口区域形成空隙、空腔、凹陷、通道或凹槽。在一个实施方案中,至少泡沫中心区包括具有约1mm的直径、间隔约3mm的多个圆形穿孔。
第一吸收层和/或第二吸收层和/或吸收复合物可包含各种功能添加剂,包括例如抗微生物涂料、离子捕获涂料、干燥剂、芳香剂以及其它气味控制粒子。
无论形状如何,第一吸收层和第二吸收层以及吸收复合物可大体定义为具有第一主面、基本上与所述第一主面平行的相反的第二主面以及在与第一主面和相反的主面正交的方向上的厚度。
在一些有利的实施方案中,第一吸收层用作流体传送层并且第二吸收层用作流体存储层。其它层,诸如薄纸层,可被设置在第一吸收(例如,流体传送)层与第二吸收(例如,流体存储)层之间。这些其它层的存在不减损吸收复合物的特性并且通常对其具有很小影响。在此类实施方案中,第二吸收层具有与第一吸收层至少相同的吸收容量或通常比第一吸收层高的吸收容量。例如,第二吸收层的平均吸收容量通常为至少20g/g、21g/g、22g/g、23g/g、24g/g或至少约25g/g–30g/g(即,至少25g/g、26g/g、27g/g、28g/g、29g/g、或30g/g)或至少8g/cc。在一些实施方案中,第二吸收层的平均吸收容量不大于60g/g或55g/g或50g/g或45g/g或40g/g。第一吸收层的平均吸收容量为至少5g/g、6g/g、7g/g、8g/g、9g/g或10g/g;但通常小于20g/g或15g/g。
第二吸收材料可由多种材料制成。在一些实施方案中,第二吸收材料是比第一吸收层具有更多SAP的相同或类似的(例如,聚氨酯)聚合物泡沫。在另一个实施方案中,第二吸收层包含通常处于纤维网形式的纤维材料。
虽然流体传送层和流体存储层都是吸收性的,但流体存储层具有比流体传送层显著更大的吸收容量。在一个实施方案中,第二层的吸收容量(g/g或g/cc)为第一吸收层的吸收容量(即X)的至少1.5X、2X、2.5X或甚至3X。在一些实施方案中,第二层的吸收容量通常不大于5X或4.5X或4X。
第二(例如,流体存储)层的纤维是亲水性的,或可以是亲水性纤维和疏水性纤维两者的组合。合适的纤维包括为天然存在的纤维(改性的或未改性的),以及合成制备的纤维的那些。合适的未改性/改性的天然存在的纤维的示例包括棉花、西班牙草、蔗渣、***、亚麻、丝绸、羊毛、木浆、化学改性的木浆、黄麻、人造丝、乙基纤维素和醋酸纤维素。
合适的木浆纤维可得自已知的化学工艺,诸如但不限于牛皮纸浆和亚硫酸盐工艺。另外的合适类型的纤维是化学硬化纤维素,即通过化学手段进行硬化以增大在干燥和水性两种条件下的纤维硬度。此类手段可包括添加例如涂覆和/或浸渍纤维的化学硬化剂,或通过由改变化学结构,例如通过使聚合物链交联,来使纤维硬化,如本领域中已知的。可通过化学处理或机械加捻的方法赋予纤维卷曲。通常在交联或硬化之前赋予卷曲。
亲水性纤维,具体地(任选地改性的)纤维素纤维通常是优选的。然而,亲水性纤维还可通过使疏水性纤维亲水化而获得,诸如表面活性剂处理的或二氧化硅处理的热塑性纤维。表面活性剂处理的纤维可通过用表面活性剂喷涂纤维,通过将纤维浸入表面活性剂中或通过在制备热塑性纤维时包含表面活性剂作为聚合物熔体的一部分来制备。在熔融和重新凝固时,表面活性剂将趋于保持在热塑性纤维的表面上。
合适的合成纤维可由聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯酸类、聚乙酸乙烯酯、聚乙酸乙基乙烯酯、不溶性或可溶聚乙烯醇、聚烯烃诸如聚乙烯和聚丙烯、聚酰胺诸如尼龙、聚酯、聚氨酯、聚苯乙烯等制成。在一些实施方案中,合成纤维是热塑性的,例如熔点为至少50℃-75℃低并且不大于190℃或175℃。
一般来讲,(例如,热塑性)合成纤维的平均宽度、直径或横截面尺寸为至少5微米、10微米、15微米或20微米。平均直径的范围可为最高达1000微米(1mm),但是通常不大于800微米、或700微米、或600微米,并且在一些实施方案中不大于500微米或400微米。在一些实施方案中,纤维网的纤维的平均直径不大于300微米、250微米、200微米、150微米、100微米、75微米或50微米。更小直径的短纤维网可提供改善的柔韧性(例如,更低的压缩功)。长丝的横截面尺寸(和横截面的形状)优选地大体上或基本上沿长丝的长度是均匀的,例如均匀的圆。长丝的表面通常是光滑的。纤维可为纤维、条或其它窄而长形状的形状或形式。可由具有相同或不同的塑性组合物、几何形状、尺寸和和/或直径的多个纤维构成聚集体。纤维通常是实心的。纤维的横截面可以是圆形的或圆的或横截面是非圆形的,例如叶形、椭圆、矩形、三角形以及具有径向臂的形状,诸如“x形”。对于其中热塑性纤维是由熔融-挤出工艺(例如,纺粘或熔喷)形成的实施方案而言,纤维的长度是连续的。短纤维(即,纤维)的长度通常为至少1cm、2cm或3cm,并且常常不大于15cm。在一些实施方案中,纤维的长度不大于10cm、9cm、8cm或7cm。
流体存储层可以是预成形的纤维网。存在多种本领域中所述的“干法成网”和“湿法成网”制网工艺。各种第二(例如,流体存储)层和制备它们的方法已在本领域中有所描述。(参见例如US 4,610,678和US 6,896,669)
在一些实施方案中,第二(例如,流体存储)层通常是包含超吸收聚合物的高度吸收材料。在一些实施方案中,第二层包含超吸收聚合物的离散块,诸如先前所述的任选地包含在聚合物泡沫内的SAP的离散块。第二吸收层可基本上不含吸收纤维或人造丝/超吸收纤维。第二(例如,流体存储)层可包含纤维素纤维和超吸收材料的共混物。一个例示性的第二(例如,流体存储)层的基重为约100g/m2至约700g/m2,其被气流成网为纸浆的底层、纸浆和设置在纸浆之中的超吸收聚合物的中间层以及包含至少一些纸浆的顶层。第二吸收层或材料的密度可为0.25g/cc或0.3g/cc至约0.5g/cc。
第二(例如,流体存储)层通常包含至少5重量%或10重量%,并且优选至少15重量%、20重量%、25重量%或30重量%的超吸收聚合物。超吸收聚合物通常不大于第二(例如,流体存储)层的75重量%,并且在一些实施方案中不大于55重量%、50重量%、45重量%或40重量%。第二(例如,流体存储)层的基重可为至少150g/m2至200g/m2并且通常不大于500g/m2
第二吸收层可具有小于、等于或大于(例如,聚氨酯)泡沫的基重。复合物的平均基重可以是至少150gsm、200gsm、250gsm或300gsm并且通常不大于1000gsm。在一些实施方案中,复合物的平均基重不大于900gsm、或800gsm、或600gsm。
第一吸收(例如,流体传送)层和第二(例如,流体存储)层可通过任何合适的技术接合在一起。在一个实施方案中,用粘合剂将层接合在一起。合适的粘合剂的示例包括基于乳液、热熔融、可固化、或溶剂的粘合剂。合适的压敏粘合剂包括基于(甲基)丙烯酸酯的压敏粘合剂(诸如美国专利Re24,906(Ulrich)中所描述的那些)、聚氨酯粘合剂、天然或合成的基于橡胶的粘合剂、环氧树脂粘合剂、可固化粘合剂、酚醛树脂粘合剂等。
存在可邻近第二吸收层利用第一吸收层(例如,作为流体传送元件)的各种方式,其中的一些描绘在图1-图4中。图1-图4描绘了吸收制品的横截面视图,该吸收制品包括设置在流体可透过的顶片40与流体不可透过的底片50之间的吸收复合物10。吸收复合物包括彼此流体连通的第一吸收层20和第二吸收层30的各种布置。第一吸收层包含聚合物泡沫21。
在一些实施方案中,诸如图1中所描绘的,第一吸收层20包括聚合物泡沫的连续层,并且第二吸收层30包括流体存储材料诸如纤维素纤维和SAP的连续层。在该实施方案中,第一吸收层具有与第二吸收层大致相同的横截面宽度。
在其它实施方案中,第一吸收层的横截面宽度小于第二吸收层的宽度。例如,图2描绘了***第二吸收层30内的聚合物泡沫21,使得泡沫21的基本上全部侧向边缘23(即,与限定聚合物泡沫的厚度的主表面正交的面)与第二吸收层30流体连通。
图3描绘了多组分的第一吸收层,该第一吸收层在中心区20中包含聚合物泡沫21并且包含设置在中心区的相对侧上的不同流体传送材料25。流体传送材料25可包含具有与20不同的(例如,更高的)SAP含量的泡沫。另选地,流体传送材料25可包含用于一次性吸收制品中的采集层的可商购获得的材料,诸如空气粘结短纤维、粘合粘结的短纤维以及热点粘结的短纤维。在另一个实施方案中,中心区20可包含与相对侧的包含如本文所述的聚合物泡沫的流体传送材料25不同的流体传送材料。
图4描绘了多组分第二吸收层,其中包含SAP的纤维素纤维网30存在于中心区中,并且不同的流体存储材料35设置在中心区的相对侧上。在一个实施方案中,流体存储材料35可包含吸收泡沫。
在其它实施方案(未示出)中,第一吸收层20和第二吸收层均可包含多组分。
聚合物(例如,聚氨酯)泡沫的(例如,平均)吸收速率通常小于60秒、45秒或约30秒,并且在有利的实施方案中小于15秒、10秒、5秒、4秒、3秒或2秒。
吸收复合物的吸收容量通常为至少10g/g、11g/g、12g/g、13g/g、14g/g、15g/g、16g/g、17g/g、18g/g、19g/g或20g/g。吸收复合物的吸收容量通常为至少1g/cc、1.1g/cc、1.2g/cc、1.3g/cc、1.4g/cc、1.5g/cc、1.6g/cc、1.7g/cc、1.8g/cc、1.9g/cc、2.0g/cc、2.1g/cc、或2.2g/cc。吸收复合物的吸收容量通常不大于第二层。吸收复合物可表现出小于20秒、15秒、或10秒、9秒、8秒、7秒、6秒并且在一些实施方案中小于5秒、4秒、3秒、2秒或1秒的透湿。复合物可表现出小于2克或1.5克或1.0克的回渗。在一些实施方案中,回渗小于0.9克、0.8克、0.7克,并且在一些实施方案中为0.6克或0.5克或0.4克或0.3克或0.2克。复合物可表现出刚刚所述的吸收容量、透湿和回渗特性的各种组合。除非另外指明,否则针对本文所述的吸收容量、透湿和回渗表述的各种数值是指平均吸收容量、平均透湿和平均回渗。
复合物通常具有大于聚合物泡沫的吸收容量。另外,复合物通常具有小于第二吸收层的吸收容量。复合物的透湿低于(优于)第二吸收层。在一些实施方案中,透湿低于聚合物泡沫。因此,复合物可具有低于任一单个层的透湿。复合物的回渗显著低于(优于)聚合物泡沫。在一些实施方案中,复合物的回渗低于第二吸收层。复合物可表现出与改进的透湿和/或改进的回渗结合的良好的吸收容量。
第一(例如,泡沫)吸收层和第二(例如,纤维)吸收层的吸收复合物可用作诸如适用于抑制溢出或医疗用途的吸收制品,诸如伤口敷料。在其它实施方案中,诸如一次性尿布、女性卫生制品或成人失禁制品,吸收复合物还可包括另一个基底,诸如流体可透过的顶片和/或流体不可透过的底片。
顶片40通常是吸收制品的面向身体的表面。因此,在吸收制品使用期间,顶片与穿着者的皮肤接触。顶片通常是适形的、感觉柔软,并且对穿着者的皮肤无刺激。另外,顶片为液体可透过的,从而使液体易于穿透其厚度。合适的顶片可由广泛的材料诸如多孔泡沫、网状泡沫、开孔塑料膜、天然纤维(例如,木纤维或棉纤维)、合成纤维(例如,聚酯纤维或聚丙烯纤维)或由天然纤维和合成纤维的组合制造。顶片通常为疏水材料,以使穿着者的皮肤相对于吸收材料中的液体隔离。因此,顶片通常是与下面的第一吸收泡沫层不同的材料。
具有许多制造技术可用于制造顶片。顶片可以是织造的、非织造的、纺粘的、梳理成网的等。例示性顶片是梳理成网的,并且是热粘结(1.5旦尼尔聚丙烯短纤维)的。顶片的基重可为每平方米约18克至约25克。另外,顶片通常在纵向上具有至少约400克/厘米的最小干拉伸强度并且在横向上具有至少约55克/厘米的湿拉伸强度。
底片50是液体不可透过的,并且通常为薄塑料膜,但是也可使用其它液体不可透过的材料。底片通常为柔性的,这意味着其适形并且将易于贴合穿着者的身体的大体形状和轮廓。底片防止吸收和容留在吸收材料中的流出物弄湿接触吸收制品的制品,诸如床单和内衣。一种例示性底片为具有约0.012mm(0.5密耳)至约0.051厘米(2.0密耳)的厚度的聚乙烯膜。底片可被压印和/或糙面精整,以提供更类似布料的外观。另外,底片可允许蒸气从吸收构件逸出,同时仍防止流出物穿过底片。
在典型的一次性吸收制品中,顶片与底片以任何合适的方式关联在一起。通常,在制品的***通过附接装置诸如粘合剂或本领域中已知的任何其它附接装置将顶片和底片直接固定到彼此。
一次性吸收制品可包括如本领域中已知的多种其它特征结构。例如,当一次性吸收制品是女性卫生巾或成人失禁巾(也称为“护垫”)时,制品还可包括护翼或侧翼,如例如US5472437(3M公司,秋山(3M,Akiyama))、US5730739(宝洁,拉瓦士(P&G,Lavash))以及US5201727(花王株式会社,中山(Kao Corp.,Nakanishi))中所述。女性卫生巾或成人失禁巾通常还包括用于将所述巾垫粘结至内衣的在液体不可透过的底片的外表面上的压敏粘合剂。另外,当一次性吸收制品是一次性尿布时,制品还可包括弹性化的腿部开口。一次性尿布通常还包括附接前区和后区的部件,诸如通过使用粘合带或机械联锁钩环紧固件。
方法
密度测量(g/mL):将来自泡沫的中心部分的样品切割成立方体,每一侧面标称测量为8cm。用数显卡尺测量立方体的每种尺寸并对立方体称重。将测得的重量除以计算的体积,得出密度。
压痕力挠度:大致基于ASTM D3574-08中的方法进行压痕力挠度测试(IFD)。样品的尺寸标称为80mm×80mm×80mm,并且顶部压板的直径为94mm。足以将复印纸片接合在泡沫与压板之间的接触力用于标记泡沫的初始高度。在25%和65%的挠度下测量IFD。
孔尺寸测量(微米):使用荧光显微镜确定按照聚氨酯泡沫标准的孔的平均直径。用刀片(在与泡沫上升方向平行的方向上)横切泡沫。用荧光橙记号笔(Bic BRITE liner)将泡沫样品的代表性表面的一部分着色。测量位于泡沫的8mm×4mm截面中的每个孔。使用ImageJ软件分析图像。在横跨横截样品的随机点处测量总计30-140个孔直径,并且报告平均值。对于每个孔,测量最长尺寸。然而,不测量孔壁中的洞。
凝胶含量:将筛布(316不锈钢,120×120网片,购自伊利诺伊州埃尔姆赫斯特McMaster-Carr公司(McMaster-Carr,Elmhurst,IL))的片切割为8cm×4cm,并且利用ASTMD2765-11中概述的通用方法将片折叠到3cm×4cm的笼中。将重量在0.18g和0.22g之间的泡沫样品密封在笼中,并且将笼浸入回流四氢呋喃中保持24小时。移除笼并将其在70℃下真空干燥四小时。将样品在笼中的残余重量除以样品的原始重量,以确定泡沫的凝胶含量。
恒定挠度压缩形变(%):根据ASTM D3574-08,针对初始厚度的大约50%挠度进行恒定挠度压缩形变测试。使用带锯机将样品切割为50mm×50mm×约25mm的尺寸。测试设备的金属板通过包括隔离物元件而固定,使得上部板的底表面被定位成距离下部板的顶部表面12.5mm。将样品固定在绷紧设备中并且在37.8℃(100℉)的烘箱中保持22小时。报告所得的压缩形变值(Ct)。
泡沫吸盐速率(秒):将0.9重量%盐水溶液的若干滴添加到泡沫片材(8cm×8cm,3mm和7mm之间厚)。记录溶液被可见地吸收至泡沫中所需的时间。进行至少三次重复实验,每次重复实验都在独特位置处进行。报告。在一些情况下,观察到双峰性能,并且在这些情况下报告两种通用性能机制的平均时间。
吸收容量:将盐水溶液(90mL的0.9重量%NaCl的去离子水溶液)倾注到100ml一次性培养皿中。将10cm×10cm样品称重并记录为“干重”。将样品浸入盐水溶液中并且使之饱和5分钟。通过使用镊子夹住样品的一角将样品取出。将样品竖直悬挂2分钟以滴干。记录湿重并且使用以下公式计算吸收容量:
吸收容量(g/g)=[(湿样品重量–干样品重量)/干样品重量]
透湿时间(秒):使用盐水溶液和测试夹具测量透湿时间。夹具由具有10.16cm×10.16cm×2.54cm(4英寸×4英寸×1英寸)的尺寸的PLEXIGLASSTM丙烯酸类树脂制成。在丙烯酸类树脂夹具的中心切割出一个2.54cm的孔(1英寸)。测试夹具重约284克。除非另外指明,否则测试样品为10cm×10cm。将测试样品放置在测试夹具下面并且定位成使得丙烯酸类树脂中的孔位于样品中心的正上方。将盐水溶液(10mL的0.9重量%NaCl的去离子水溶液)倾注到孔中并且记录盐水溶液渗透到测试样品中所需的时间(秒)。为了提高可视性,用蓝色食用色素将盐水溶液染色。使测试样品取向成使得聚氨酯泡沫层与测试夹具的丙烯酸类树脂表面直接接触。在该取向中,聚氨酯泡沫层为测试样品与盐水溶液接触的第一表面。
回渗(g):使用针对透湿时间测量所描述的相同测试夹具确定回渗测量结果。测试样品为10cm×10cm。将测试样品放置在测试夹具下面并且定位成使得PLEXIGLASSTM丙烯酸类树脂中的孔位于样品中心的正上方。使测试样品取向成使得聚氨酯泡沫层与测试夹具的丙烯酸类树脂表面直接接触。在该取向中,聚氨酯泡沫层为测试样品与盐水溶液接触的第一表面。将盐水溶液(10mL的0.9重量%NaCl的去离子水溶液)倾注到孔中并且将样品在测试夹具中维持5分钟。移除测试夹具并且将一叠十张FISHERBRAND Q5 90mm滤纸放置在测试样品的顶部上。在放置在样品上之前,将该叠滤纸称重以获得初始重量。将测试夹具重新施用于样品,并且将2kg克重量砝码放置在丙烯酸类树脂测试夹具的顶部并位于其中心(提供0.51psi(3.52kPa)的负载),持续15秒。移除该组件并且将该叠滤纸再次称重以获得最终重量。通过从最终滤纸重量减去初始滤纸重量来计算回渗测量结果(以克为单位)。
材料
二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)可以商品名“SUPRASEC 9634”购自德克萨斯州伍德兰的亨斯迈化学公司(Huntsman Chemical Company,The Woodlands,TX)。“SUPRASEC 9634”材料被报告为具有以下特性:当量重量为143g/当量,官能度为2.15,并且异氰酸酯含量为29.3%。
包含高百分比2,4-异构体的单体二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)可以商品名“MONDURMLQ”购自德国沃勒库森的拜耳公司(Bayer,Leverkusen,Germany)。
第一聚醚多元醇产品可以商品名“CARPOL GP1000”购自弗吉尼亚州里士满的卡本特公司(Carpenter Company,Richmond,VA)。聚合物被报告为由甘油和环氧丙烷制备,并且具有以下特性:平均Mn为1000克/摩尔,羟基数为168,官能度为3。
第二聚醚多元醇产品可以商品名“CARPOL GP3008”购自弗吉尼亚州里士满的卡本特公司(Carpenter Company,Richmond,VA)。聚合物被报告为由甘油、环氧丙烷和环氧乙烷制备,其中环氧乙烷位于内部,使得羟基基团均大致为仲基。聚合物被报告为具有以下特性:平均Mn为3000克/摩尔,羟基数为56,官能度为3,环氧乙烷含量为8%。
第三聚醚多元醇产品可以商品名“CARPOL GP4520”购自弗吉尼亚州里士满的卡本特公司(Carpenter Company,Richmond,VA)。聚合物被报告为由甘油和环氧丙烷制备,并且将由环氧乙烷封端。聚合物被报告为具有以下特性:平均Mn为4500克/摩尔,羟基数为36,官能度为3,并且环氧乙烷含量为20%。在氘代DMSO中的1H NMR分析显示了对应于仲羟基质子的4.20ppm-4.45ppm的信号,以及对应于伯羟基质子的4.45ppm-4.64ppm的信号。两个信号的积分比显示了71%的伯羟基含量和29%的仲羟基含量。
第四聚醚多元醇产品可以商品名“CARPOL GP5171”购自弗吉尼亚州里士满的卡本特公司(Carpenter Company,Richmond,VA)。聚合物被报告为由甘油和环氧丙烷制备,并且将由环氧乙烷封端。聚合物被报告为具有以下特性:平均Mn为5000克/摩尔,羟基数为35,官能度为3,并且环氧乙烷含量为71%。在氘代DMSO中的1H NMR分析显示了对应于仲羟基质子的4.40-4.46ppm的信号,以及对应于伯羟基质子的4.46-4.62ppm的信号。两个信号的积分比显示了88%的伯羟基含量和12%的仲羟基含量。
三亚乙基二胺(33重量%)的双丙二醇溶液可以商品名“DABCO 33-LV”购自宾夕法尼亚州阿伦敦的空气产品公司(Air Products Company,Allentown,PA)。用于催化脲形成反应(水与异氰酸酯)的叔胺催化剂可以商品名“DABCO BL-17”购自空气产品公司(AirProducts Company)。商品名为“O DC-198”和“DABCO DC-5950”的化合物分别是购自空气产品公司(Air Products Company)的有机硅二醇共聚物表面活性剂。
通用泡沫聚合方法:针对每个样品,表1中除异氰酸酯外的组分都被合并到塑料杯中,并且使用FLAKTEK混合器在2000RPM下混合60秒。随后添加异氰酸酯,将样品再混合10秒,之后倾注到已用Tri-Flow工业润滑剂TF20025作为脱模剂处理的纸杯(直径15cm,高12cm)中。将纸杯置于70℃的烘箱中保持20分钟,以允许泡沫上升并且固化。
确定异氰酸酯指数(指数)、环氧乙烷(EO)重量%、仲羟基(SecOH)%以及多元醇组 分的平均当量重量(Avg.Eg.Wt.)
通过将异氰酸酯的当量除以羟基基团和水质子的当量计算异氰酸酯指数。通过将多元醇混合物中环氧乙烷的总重量除以泡沫的总重量计算环氧乙烷百分比。通过首先计算多元醇组分中仲羟基基团的当量(即摩尔数),再将该数除以排除水的羟基基团的总当量,并乘以100%计算仲羟基百分比。通过将多元醇混合物的总重量除以多元醇混合物中排除水、催化剂、表面活性剂或其它添加剂的羟基基团的总当量来计算平均当量重量。
比较泡沫:专利申请WO2013/180832的实施例1的多元醇混合物的平均羟基当量重量为332,并且仲羟基含量为51%。该泡沫的异氰酸酯指数为0.80,并且环氧乙烷含量为15.4%。专利申请WO2013/180832的对照例1的多元醇混合物的平均羟基当量重量为332,仲羟基含量为51%,异氰酸酯指数为1,并且环氧乙烷含量为14.3%。专利申请WO2013/180832的实施例3的多元醇混合物的平均羟基当量重量为349,并且仲羟基含量为49%。该泡沫的异氰酸酯指数为0.81,并且环氧乙烷含量为15.8%。专利申请WO2013/180832的实施例4的多元醇混合物的平均羟基当量重量为331,并且仲羟基含量为52%。该泡沫的异氰酸酯指数为0.80,并且环氧乙烷含量为17.3%。这些泡沫的凝胶含量为88%和90%之间。
如WO 2013/180832中所报告的实施例1和对照例1的压痕力挠度(IFD)以及报告为单位面积的力的相同值如下所示:
表A-压痕力挠度测试
实施例(EX)以及对照例(CEX)泡沫的这些测得的特性中的若干如表2中所汇总。
表1:泡沫配方
*CD5950替代DC198**还包含36.2%MONDUR MLQ
表2:泡沫特性
Sec.OH=仲羟基EO=环氧乙烷
比较例3中的泡沫随着其聚合而向内塌缩,并且未产生适用于进一步测试的泡沫。除去比较例2、6和8中的泡沫大致为闭孔泡沫外,所有泡沫都大致为开孔泡沫。
吸收复合物制备以及测试
将泡沫切割为3mm和6mm之间厚的片材,并且使用3M SPRAY 77粘合剂将其层合成非织造纤维素片材。将这些层合物切割为10cm×10cm的方形形状。测试所得层合物的透湿、回渗以及吸收容量性能。此外,对仅泡沫或仅纤维素片材的样品进行比较测试。结果如表3中所汇总。
表3:层合物特性

Claims (37)

1.一种吸收制品,所述吸收制品包括:
第一吸收层,所述第一吸收层包含聚合物泡沫,所述聚合物泡沫的平均孔尺寸为至少100微米,密度为小于3lbs/ft并且凝胶含量为大于90%,其中所述聚合物泡沫具有选自下列的至少一种特性:
a)在65%挠度下小于5kPa的压痕力;或
b)小于25%的恒定挠度压缩形变;或
a)和b)的组合;以及
第二吸收层,所述第二吸收层与所述第一吸收层流体连通。
2.根据权利要求1所述的吸收制品,其中所述制品是一次性尿布、女性卫生制品或成人失禁制品。
3.根据权利要求1或2所述的吸收制品,其中所述泡沫的所述平均孔尺寸不大于1000微米。
4.根据权利要求1或2所述的吸收制品,其中聚氨酯泡沫的平均孔尺寸不大于800微米。
5.根据前述权利要求中任一项所述的吸收制品,其中所述泡沫不含超吸收聚合物。
6.根据权利要求1至4所述的吸收制品,其中所述泡沫还包含超吸收聚合物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的吸收制品,其中所述聚合物泡沫包含亲水性聚合物的连续相。
8.根据前述权利要求中任一项所述的吸收制品,其中所述第一吸收层是流体传送层,并且所述第二吸收层具有比所述第一吸收层高的吸收容量。
9.根据前述权利要求中任一项所述的吸收制品,其中所述第二吸收层选自纤维层、泡沫层或它们的组合。
10.根据权利要求9所述的吸收制品,其中所述纤维层包含纤维素纤维。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的吸收制品,其中所述第二吸收层包含超吸收聚合物。
12.根据前述权利要求中任一项所述的吸收制品,其中所述制品还包括所述第一吸收层与所述第二吸收层之间的薄纸层。
13.根据前述权利要求中任一项所述的吸收制品,其中所述复合物的吸收容量为至少5g/g、6g/g、7g/g、8g/g、9g/g或10g/g。
14.根据前述权利要求中任一项所述的吸收制品,其中所述复合物的透湿为小于15秒、或10秒、或5秒、4秒、3秒、2秒或1秒。
15.根据前述权利要求中任一项所述的吸收制品,其中所述复合物的回渗不大于1克、0.9克、0.8克、0.7克、0.6克或0.5克。
16.根据前述权利要求中任一项所述的吸收制品,其中聚合物泡沫包含聚氨酯泡沫,所述聚氨酯泡沫包含具有不大于250g/当量的当量重量的聚合物多异氰酸酯组分与多元醇组分的反应产物。
17.根据权利要求16所述的吸收制品,其中所述聚氨酯泡沫来源于至少一种芳族多异氰酸酯。
18.根据权利要求16或17所述的吸收制品,其中所述聚氨酯泡沫来源于缺乏氨基甲酸酯键的至少一种聚合物多异氰酸酯。
19.根据权利要求16至18所述的吸收制品,其中所述聚合物多异氰酸酯以总聚氨酯的30重量%至45重量%范围内的量存在。
20.根据权利要求16至19所述的吸收制品,其中所述多元醇组分的平均当量重量在500g/当量至2000g/当量的范围内。
21.根据权利要求16至20所述的吸收制品,其中所述多元醇组分包含所述多元醇组分的总羟基含量的至少55摩尔%且小于80摩尔%的仲羟基含量。
22.根据权利要求16至20所述的吸收制品,其中所述多元醇组分包含所述总聚氨酯的15重量%至30重量%范围内的环氧乙烷含量。
23.根据权利要求21所述的吸收制品,其中所述环氧乙烷含量大于16.5重量%。
24.根据权利要求23所述的吸收制品,其中所述仲羟基含量大于61%且小于80%。
25.根据权利要求16至24中任一项所述的吸收制品,其中所述聚氨酯泡沫来源于具有环氧乙烷单元的有机硅表面活性剂。
26.根据权利要求25所述的吸收制品,其中所述聚氨酯泡沫包含0.1重量%至2重量%的具有环氧乙烷单元的有机硅表面活性剂。
27.根据权利要求16至26所述的吸收制品,其中所述聚氨酯泡沫不含胺或亚胺络合剂。
28.根据权利要求16至27所述的吸收制品,其中所述吸收复合物设置在流体可透过的顶片与流体不可透过的底片之间。
29.一种吸收制品,所述吸收制品包括:
第一吸收层,所述第一吸收层包含聚氨酯泡沫,所述聚氨酯泡沫包含以下物质的反应产物:
聚合物多异氰酸酯组分,所述聚合物多异氰酸酯组分的当量重量不大于250g/当量;以及
多元醇组分,其中所述多元醇组分包含一种或多种聚醚多元醇,使得所述多元醇组分具有
500g/当量至2000g/当量范围内的平均当量重量;
15重量%至30重量%范围内的环氧乙烷含量;
所述多元醇组分的总羟基含量的至少55摩尔%且小于80摩尔%的仲羟基含量;以及
以及小于5重量%的水;以及
第二吸收层,所述第二吸收层与所述第一吸收层流体连通。
30.根据权利要求29所述的吸收制品,其中所述聚氨酯泡沫的平均孔尺寸为至少100微米。
31.根据权利要求29至30所述的吸收制品,其中所述聚氨酯泡沫的密度为小于3lbs/ft。
32.根据权利要求29至31所述的吸收制品,其中所述聚氨酯泡沫的凝胶含量为大于90%。
33.根据权利要求29至32所述的吸收制品,其中所述聚氨酯泡沫的凝胶含量为大于90%。
34.根据权利要求29至33所述的吸收制品,其中所述聚氨酯泡沫具有选自下列的至少一种特性:
a)在65%挠度下小于5kPa的压痕力;或
b)小于25%的恒定挠度压缩形变;或
a)和b)的组合。
35.根据权利要求30至34所述的吸收制品,其中所述聚氨酯泡沫或吸收制品的特征在于权利要求2至19以及23至25中的任一项或其组合。
36.一种聚氨酯泡沫,所述聚氨酯泡沫包含以下物质的反应产物:
聚合物多异氰酸酯组分,所述聚合物多异氰酸酯组分的当量重量不大于250g/当量;和
多元醇组分,其中所述多元醇组分包含一种或多种聚醚多元醇,使得所述多元醇组分具有
500g/当量至2000g/当量范围内的平均当量重量;
15重量%至30重量%范围内的环氧乙烷含量;
所述多元醇组分的总羟基含量的至少55摩尔%且小于80摩尔%的仲羟基含量;以及
小于5重量%的水。
37.根据权利要求32所述的聚氨酯泡沫,其中所述聚氨酯泡沫的特征在于权利要求2至19、23至25以及30至33中的任一项或其组合。
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