JPH10509362A - 多孔性、吸収性マクロ組織の柔軟性を増大させるための、粒子間結合している集合体のラテックスによる処理 - Google Patents
多孔性、吸収性マクロ組織の柔軟性を増大させるための、粒子間結合している集合体のラテックスによる処理Info
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Abstract
(57)【要約】
柔軟な粒子間結合集合体を有し、かつおむつ、成人失禁用パッド、及び生理用ナプキンのような吸収性製品において有用な多孔性吸収性マクロ組織が開示される。これらの多孔性マクロ組織は、このマクロ組織に改善された柔軟性を付与するため、結合集合体を含む粒子の一部を被覆するのに有効な量のラテックスで処理される。このラテックスは、約25℃又はそれ以下の温度で焼結することが可能であり、焼結したときに少なくとも多少は親水性であり、かつ焼結したときに約25℃又はそれ以下のTgを有する。
Description
【発明の詳細な説明】
多孔性、吸収性マクロ組織の柔軟性を増大させるための、
粒子間結合している集合体のラテックスによる処理
発明の分野
本願は、表面架橋している柔軟性粒子間結合集合体を含む多孔性、吸収性、マ
クロ組織(macrostructures)に関する。本願は、特には、多孔性吸収性マクロ組
織であって、このマクロ組織の柔軟性を高めるため、結合集合体を含む粒子の一
部に有効量のラテックスが被覆されている多孔性吸収性マクロ組織に関する。
発明の背景
粒状吸収性重合体組成物は、水及び体浸出液(例えば、尿)のような大量の液
体を吸収することが可能であり、さらに、そのような吸収した液体を穏やかな圧
力下において保持することが可能である。このような重合体組成物の吸収特性は
、それらを、おむつのような吸収性製品への組込みに特に有用なものとする。例
えば、1972年6月13日発行の米国特許第3,699,103号(Harp
erら)及び1972年6月20日発行の米国特許第3,770,731号(H
armon)を参照のこと。これらは、吸収性製品における粒状吸収性重合体組
成物(しばしば、“ヒドロゲル”、“超吸収体”、又は“ヒドロコロイド材料”
と呼ばれる)の使用を開示する。
しかしながら、従来の粒状吸収性重合体組成物には、その粒子が固定されず、
処理及び/又は使用の間に自由に移動するという制限がある。粒子の移動は、そ
れらの粒子が用いられる構造体へのそれらの粒子の不均一な組込みに加えて、製
造の間の材料の取扱いを損なうことにつながる可能性がある。しかし、より重大
な問題は、これらの粒状材料が使用中膨潤する間に、又はその後に移動する場合
に生じる。このような移動は、安定な粒子間毛管又は液体移送チャンネルの欠如
による、この材料を通過する液体の流れに対する強い抵抗につながる。この現象
は、通常“ゲルブロッキング”と呼ばれるものの一形態である。
吸収性製品で使用する間の吸収性粒子の移動に関連するこの性能の制限を克服
する試みの1つは、この粒状吸収性重合体組成物をティッシュ積層体、すなわち
積層吸収性構造体に組込むことである。ティッシュ層の間に粒子を包むことによ
り、吸収性構造体中での粒子の移動は全体として減少する。しかしながら、液体
と接触する際、積層体中の粒子はしばしば互いに自由に移動可能となり、これが
以前から存在する粒子間毛管チャンネルの破壊を生じる。
別の試みられた解決法は、粒子を互いに、又は基体に保持する接着剤として作
用する大量の液状ポリヒドロキシ化合物を添加することにより、粒状吸収性重合
体組成物を固定することである。例えば、1983年10月18日に発行の米国
特許第4,410,571号(Korpman)を参照のこと。このアプローチ
は膨潤の前及び、ある程度は、その間の移動を制限するが、実際には、粒子は過
剰の液体の存在下で互いに脱着し、これもまた以前から存在する粒子間の毛管チ
ャンネルを破壊する結果となる。
吸収性粒子の移動の問題を克服するために試みられた別の解決法は、直鎖状吸
収性重合体の溶液を押出し、続いてそれを架橋させることにより超吸収性フィル
ムを製造することである。例えば、1989年8月29日に発行の米国特許第4
,861,539号(Allenら)(グリコール又はグリセロールのようなポ
リヒドロキシ化合物での架橋)及び1978年2月28日に発行の米国特許第4
,076,673号(Burkholder)(Kymene(のようなポリア
ミン−ポリアミドエピクロロヒドリン付加物での架橋)を参照のこと。これらの
超吸収性フィルムは大量の液体を吸収することは可能であるが、それらが本質的
に非多孔性であるため、すなわち、内部毛管チャンネルを欠くため、液体移送特
性が制限されている。実際、内部毛管チャンネルを欠くため、これらの超吸収性
フィルムはゲルブロッキングを起こし易い。
吸収性粒子の移動の問題を克服するために提唱されるより最近の解決法は、こ
れらの粒子を、典型的には結合吸収性粒子のシートとして、集合マクロ組織に形
作ることである。例えば、1992年4月7日に発行の米国特許第5,102,
597号(Roeら);1992年6月23日に発行の米国特許第5,124,
188号(Roeら);及び1992年9月22日に発行の米国特許第5,14
9,344号(Lahrmanら)を参照のこと。これらの集合マクロ組織は、
吸収性粒子を、グリセロールのような非イオン性架橋剤、水及びイソプロパノー
ルのような親水性有機溶媒の溶液と最初に混合することにより製造される。これ
らの集合マクロ組織の作製に用いられるタイプの粒状吸収性重合体組成物は、通
常複数のカルボキシ基を含み、典型的には、ポリアクリレートのようなポリカル
ボキシ化合物から誘導される。グリセロールを架橋剤として用いる場合、グリセ
ロールのヒドロキシ基は、エステル化反応により、典型的には吸収性粒子中に存
在する重合体のカルボキシ基と反応する。グリセロールによって形成される、こ
の架橋したエステル結合は、吸収性粒子の表面でだけではなく、粒子の内部でも
生じる。これは、グリセロールが、吸収性粒子の内部に浸透することが可能な非
イオン性の比較的小さな分子であるという事実によるものである。この結果生じ
る内部架橋は、集合マクロ組織の結合分子の吸収能力を低下させることにつなが
る。
さらに、グリセロールのヒドロキシ基と吸収性粒子中に存在する重合体のカル
ボキシ基との架橋反応は比較的遅く、吸収性粒子の内部に浸透することができる
。この結果生じる内部架橋は、集合マクロ組織の結合分子の吸収能力を低下させ
ることに繋がる。
さらに、グリセロールのヒドロキシ基と吸収性粒子中に存在する重合体のカル
ボキシ基との架橋反応は比較的遅い。実際、グリセロールで処理した吸収性粒子
は、典型的には、200℃、50分で硬化する。これは結合吸収性粒子の比較的
脆いシートを生じ、このシートは、特に最終的に所望する吸収性構造体の製造に
おいて、扱いがより困難である。したがって、これらの脆いシートは、それらを
比較的柔軟にし、それにより吸収性構造体の製造における取扱いをより容易にす
るため、水とグリセロールの混合物のような可塑剤で処理する必要がある。
1994年6月23日に発行の米国特許第5,324,561号(Rezai
ら)は、吸収性粒子がキメン(Kymene)のようなカチオン性アミノ−エピ
クロロヒドリン付加物と架橋している、改良された多孔性集合マクロ組成物を開
示する。これらのカチオン性の、好ましくは重合体である、アミノ−エピクロロ
ヒドリン付加物を架橋剤として使用することは、硬化速度を改善し、粒子内架橋
を減少又は排除することにより粒子の吸収能力を増強する。加えて、これらの付
加物のカチオン性官能(例えば、アゼテジニウム)基は、周囲室温(例えば、1
8−25℃)でさえ、吸収性粒子を含む重合体材料のカルボキシ官能基と非常に
急速に反応するものと信じられている。
吸収性粒子をアミノ−エピクロロヒドリン付加物と架橋させることでさえ、こ
れらの多孔性集合マクロ組織の問題の全ては解決しないことが見出されている。
その1つは、特にシート又は細片の形態にある場合の、集合マクロ組織の柔軟性
である。これらの集合マクロ組織を形成する吸収性粒子は本来剛性で硬く、その
ために固有の柔軟性のなさが引き起こされる。加えて、典型的には冬季に遭遇す
る低い相対湿度(例えば、約20%)で、これらの集合マクロ組織は裂けたり、
壊れたりする傾向がある。また、これらの集合マクロ組織は、典型的には、これ
らのマクロ組織が通常用いられるおむつのような吸収性製品の輸送及び保存の間
に生じる高温(すなわち、50℃)に晒された場合、より剛性になる。このよう
な剛性は、これらのマクロ組織が含まれる吸収性製品の装着者に与える快適性の
程度の観点からは望ましいものではない。
したがって、(1)より柔軟であり;(2)その物品の装着者に高度の快適性
を与え;(3)典型的には冬季に遭遇する低い相対湿度で壊れたり裂けたりする
傾向にはなく;(4)典型的には、おむつのような吸収性製品の輸送及び保存の
間に遭遇する高温に晒された場合でさせ柔軟なままであり;かつ(5)輸送、保
存及び使用の間を通して高度に親水性のままであり、表面架橋している、結合吸
収性粒子の吸収性集合マクロ組織を形成し得ることが望ましい。
本発明の多孔性吸収性マクロ組織は、このマクロ組織の柔軟性を高めるため、
結合集合体を含む粒子の一部に被覆されている有効量のラテックスを含む。
本発明の一側面によると、柔軟な粒子間結合集合体を包含する多孔性吸収性マ
クロ組織が提供される。これらの集合体は、(a)実質的に水不溶性の吸収性ヒ
ドロゲル形成重合体材料を含有する、多数の互いに連結する架橋粒子;及び(b
)粒子間結合集合体の柔軟性を高めるため粒子の一部を被覆する有効量のラテッ
クスを含む。このラテックスは約25℃又はそれ以下の温度で焼結することが可
能であり、これは焼結した場合に少なくとも多少は親水性であり、かつ焼結した
場
合に約25℃又はそれ以下のTgを有する。
本発明の好ましい側面において、粒子間結合集合体は隣接する粒子の間に細孔
を有し、これらの細孔はマクロ組織が液体透過性となるように互いに連通するチ
ャンネルによって互いに連結し、マクロ組織の外接乾燥容積(circumscribed dry
volume)は約0.008mm3を上回る。本発明の別の側面は、好ましいラテッ
クスが、C2−C4アルキル及びヒドロキシアルキルアクリレート、C1−C4アル
キルもしくはヒドロキシアルキルメタクリレート並びにそれらの混合物からなる
群より選択されるオレフィンモノマーから製造される乳化重合体であることを想
定している。
本発明の別の側面において、これらの多孔性吸収性マクロ組織の柔軟性を高め
る方法が提供される。この方法は、(a)多孔性集合マクロ組織を有効量のラテ
ックスで処理して該多孔性集合マクロ組織の粒子の一部を被覆する工程であって
、該ラテックスが約25℃又はそれ以下の温度で焼結することが可能であり、焼
結した場合に少なくとも多少は親水性であり、かつ焼結した場合に約25℃又は
それ以下のTgを有する工程;及び(b)多孔性集合マクロ組織を処理した該ラ
テックスを約25℃又はそれ以下の温度で焼結してマクロ組織の柔軟性を高める
工程を包含する。
得られる多孔性吸収性マクロ組織は、単独で、又は他の吸収性材料と組み合わ
せて、おむつ、成人用失禁パッド、生理用ナプキン等を含む様々な吸収性製品の
ための吸収性構造体に有用である。これらの多孔性吸収性マクロ組織はより柔軟
であり、高温(例えば、約50℃)及び低い相対湿度(例えば、約20%)での
より高い安定性を有する。これは、このマクロ組織の粒子の少なくとも幾らかを
被覆して弾性シェルを付与すると信じられる特定のラテックスを含むことによる
。また、これらのラテックスは少なくとも多少は親水性でもあり、マクロ組織の
流体処理特性に悪影響を及ぼすことはない。
図面の簡単な説明
図1は、本発明によるラテックスでの処理なしの多孔性吸収性マクロ組織の断
面の顕微鏡写真(倍率×50)であり;
図2は、本発明に従ってラテックスで処理した後の、図1に示される多孔性吸
収性マクロ組織の顕微鏡写真(倍率×50)であり;
図3は、本発明による使い捨ておむつの態様の透視図であって、その下にある
おむつの吸収性コア(本発明による吸収性部材の一態様)をより明瞭に示すため
にトップシートの一部が切り取られている透視図であり、ここで、この吸収性部
材には本発明による多孔性吸収性マクロ組織が含まれ;
図4は、図3の断面線6−6に沿う、図3に示されるおむつの吸収性コアの断
面図であり;及び
図5は、本発明による使い捨ておむつの態様の透視図であって、代替二重層吸
収性コアの態様をより明瞭に示すためにトップシートの一部が切り取られている
透視図である。
図6は、おむつ構造体の部品の分解図であり、この部品の1つは吸収性マクロ
組織が複数の細片の形態にある代替二重層吸収性コアである。
図7は、本発明の吸収性マクロ組織をシートの形態に作製するための装置の簡
単な透視図である。
発明の詳細な説明
I.多孔性吸収性マクロ組織
A.一般的な特徴
本発明による多孔性吸収性マクロ組織は、大量の、水及び/又は体浸出液(例
えば、尿又は月経)のような液体を吸収し、その後そのような液体を穏やかな圧
力下で保持することが可能な構造体である。前駆体粒子の粒状性により、このマ
クロ組織は隣接する前駆体粒子の間に細孔を有する。これらの細孔は互いに連通
するチャンネルによって互いに連結し、そのためこのマクロ組織は液体透過性で
ある(すなわち、毛管移送チャンネルを有する)。
前駆体粒子の間に形成される結合により、得られる集合マクロ組織は構造的な
保全性が改善され、液体捕捉及び分配速度が向上し、ゲルブロッキング特性が最
小となる。マクロ組織が液体と接触する場合、このマクロ組織が穏やかな範囲の
圧力の下でさえ一般に等方的に膨潤し、そのような液体を前駆体粒子の間の細孔
中に吸収し、かつ液体を粒子中に吸収することが見出されている。このマクロ組
織の等方膨潤は、前駆体粒子及び細孔が、膨潤したときでさえ、それらの相対的
な幾何及び空間的な関係を維持することを可能にする。したがって、このマクロ
組織は比較的“流体安定”である。ここでは前駆体粒子が互いに解離することは
なく、それによりゲルブロッキングの発生が最小限に抑えられ、かつこのマクロ
組織が引き続く液体の供給を、過剰の液体でさえも、捕獲し移送することが可能
となるように、膨潤したときに毛管チャンネルが維持され、拡張することを可能
にする。
ここで用いられる場合、“マクロ組織”という用語は、実質的に乾燥したとき
の境界内容積(すなわち、外接乾燥容積)が少なくとも約0.008mm3、好
ましくは少なくとも約10.0mm3、より好ましくは少なくとも約100mm3
、最も好ましくは少なくとも約500mm3である構造体を意味する。典型的に
は、本発明のマクロ組織は、約500mm3を上回る外接乾燥容積を有する。本
発明の好ましい態様において、マクロ組織は、約1000mm3ないし約100
,000mm3の外接乾燥容積を有する。
本発明のマクロ組織は多くの形状及びサイズをとることができるが、典型的に
は、シート、フィルム、円筒、ブロック、球、繊維、フィラメント、または他の
成形要素の形態である。マクロ組織は、一般には、約0.2mmないし約10.
0mmの厚さ又は直径を有する。吸収性製品での使用に好ましくは、マクロ組織
はシートの形態にある。ここで用いられる場合、“シート”という用語は、少な
くとも約0.2mmの厚さを有するマクロ組織を表す。これらのシートは、好ま
しくは約0.5mmないし約10mm、典型的には約0.5mmないし約3mm
の厚さを有する。好ましくは、シートは少なくとも約0.2mmの厚さと約0.
5ないし約1.0g/ccの密度を有する。
本発明の多孔性吸収性マクロ組織は粒子間結合集合体を含む。これらの粒子間
結合集合体は、通常、約8以上の予め独立した前駆体粒子を含む。好ましい外接
乾燥容積及びここで用いられる個々の前駆体粒子のサイズに対しては、これらの
粒子間結合集合体は、典型的には、約100,000以上の個々の前駆体粒子か
ら形成される。これらの個々の前駆体粒子には、顆粒、粉末、球、薄片、繊維、
集合体又は集塊が含まれ得る。個々の前駆体粒子は、立方形、ロッド状、多角形
、球形、丸められた形状、角張った形状、不規則形状、ランダムなサイズの不規
則形状のような様々な形状、例えば粉砕又は粉末化工程の粉末産物、又は大きな
最大寸法/最小寸法比を有していて、針状、薄片状、もしくは繊維状である形状
をとることができる。
本発明のマクロ組織中の粒子間結合集合体は、本質的に、隣接する前駆体粒子
を結合又は接着することにより形成される。接着剤は、本質的に、これらの粒子
の表面に存在する重合体材料である。これらの粒子を架橋剤で処理して物理的に
会合させる場合、これらの粒子の表面に存在する重合体材料は、隣接する粒子が
、典型的には粒子間の別々の連結部として互いに接着するように、十分に可塑性
かつ集合性(例えば、粘着性)である。その後、集合体中の粒子が互いに集合し
て結合したままであるように粒子間の架橋反応がこの接着構造体を硬化させる。
B.吸収性前駆体粒子
本発明のマクロ組織は、大量の液体を吸収することが可能な重合体材料から形
成される。このような重合体は、通常、“ヒドロゲル”、“ヒドロコロイド”、
又は“超吸収体”材料と呼ばれる。このマクロ組織は、好ましくは、実質的に水
不溶性の吸収性ヒドロゲル形成重合体材料を含む。ここでは、特定の重合体材料
を、前駆体粒子を形成するものに関して論じる。
前駆体粒子は広範囲にわたって変化するサイズを有することができるが、特定
の粒径分布及び粒径が好ましい。本発明の目的上、繊維のような大きな最大寸法
/最小寸法比を持たない前駆体粒子(例えば、顆粒、薄片、又は粉末)について
は、粒径はふるいサイズ分析によって決定される前駆体粒子の寸法であると定義
される。本発明の目的上、前駆体粒子の塊平均粒径が得られるマクロ組織の特徴
及び特性を決定する上で重要である。前駆体粒子の所定の試料の塊平均粒径は、
塊ベースでの試料の平均粒径である粒径として定義される。試料の塊平均粒径を
決定する方法は、1994年6月23日発行の米国特許第5,324,561号
(Rezaiら)の試験方法の項に記述されており、この特許を引用してここに
組込む。前駆体粒子の塊平均粒径は、一般には約20ミクロンないし約1500
ミクロン、より好ましくは約50ミクロンないし約1000ミクロンである。本
発明の好ましい態様において、前駆体粒子は約1000ミクロン未満、より好ま
しくは約600ミクロン未満、最も好ましくは約500ミクロン未満の塊平均粒
径を有する。
繊維のような大きな最大寸法/最小寸法を有する材料の粒径は、典型的には、
それらの最も大きい寸法で定義される。例えば、吸収性重合体繊維(すなわち、
超吸収性繊維)が本発明のマクロ組織に用いられる場合、それらの繊維の長さが
“粒径”の定義に用いられる。(それらの繊維のデニール及び/又は直径も指定
される。)本発明の例示的な態様において、繊維は、約5mmを上回る長さ、好
ましくは約10mmないし約100mm、より好ましくは約10mmないし約5
0mmの長さを有する。
前駆体粒子は、スルホン酸、より典型的にはカルボキシ基のような複数のアニ
オン性官能基を有する、実質的に水不溶性の吸収性ヒドロゲル重合体材料を含む
。ここで前駆体粒子としての使用に適する重合体材料の例には、重合可能な不飽
和酸含有モノマーから調製されるものが含まれる。例えば、このようなモノマー
には、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を含むオレフィン性不飽和酸及び無
水物が含まれる。より具体的には、これらのモノマーはオレフィン性不飽和カル
ボン酸及び酸無水物、オレフィン性不飽和スルホン酸、及びそれらの混合物から
選択することができる。適切な前駆体粒子及びそれらの調製を記述する、199
4年6月23日発行の米国特許第5,324,561号(Rezaiら)(引用
してここに組込む。)を参照のこと。
本発明での使用に好ましい重合体材料はカルボキシ基を含有する。これらの重
合体には、加水分解された澱粉−アクリロニトリルグラフト共重合体、部分的に
中和された澱粉−アクリロニトリルグラフト共重合体、澱粉−アクリル酸グラフ
ト共重合体、部分的に中和された澱粉−アクリル酸グラフト共重合体、ケン化さ
れたビニルアセテート−アクリル酸エステル共重合体、加水分解されたアクリロ
ニトリルもしくはアクリルアミド共重合体、前述の共重合体の僅かに網状架橋さ
れた重合体、部分的に中和されたポリアクリル酸、及び部分的に中和されたポリ
アクリル酸の僅かに網状架橋した重合体が含まれる。これらの重合体は、単独で
、
又は2種類以上の異なる重合体の混合物の形態で用いることができる。これらの
重合体材料の例は、米国特許第3,661,875号、米国特許第4,076,
663号、米国特許第4,093,776号、米国特許第4,666,983号
、及び米国特許第4,734,478号に記載されている。
前駆体粒子の作製での使用に最も好ましい重合体材料は、部分的に中和された
ポリアクリル酸の僅かに網状架橋された重合体及びそれらの澱粉誘導体である。
最も好ましくは、前駆体粒子は約50ないし約95%、好ましくは約75%の中
和された、僅かに網状架橋されたポリアクリル酸(すなわち、ポリ(アクリル酸
ナトリウム/アクリル酸))を含有する。ポリマーの網状架橋の方法及び典型的
な網状架橋剤は、ここで前に引用されている米国特許4,076,663号によ
り詳細に記述されている。
個々の前駆体粒子は通常の方法で形成することができる。前駆体粒子を形成す
るための好ましい方法は、水溶液又は他の溶液重合法を包含するものである。例
えば、1988年4月19日発行の米国再発行特許Re.32,649号(Br
andtら)を参照のこと。水溶液重合法を用いて前駆体粒子を製造することが
好ましくはあるが、逆エマルジョン重合又は逆懸濁重合法のような多相重合方法
の技術を用いて重合する方法を実施することも可能である。逆懸濁重合を包含す
る方法については、1982年7月20日発行の米国特許4,340,706号
(Obaysashiら)、1985年3月19日発行の米国特許4,506,
052号(Flesherら)、及び1988年4月5日発行の米国特許4,7
35,987号(Moritaら)を参照のこと。これらの特許の全てを引用し
てここに組入れる。
本発明の好ましい態様において、結合粒子凝集体の形成に用いられる前駆体粒
子は実質的に乾燥している。“実質的に乾燥”という用語は、ここでは、前駆体
粒子の液体含量、典型的には水又は他の溶液の含量が、前駆体粒子の重量に基づ
いて、約50%未満、好ましくは約20%未満、より好ましくは約10%未満で
あるという意味で用いられる。一般的には、前駆体粒子の液体含量は、前駆体粒
子の重量に基づいて約0.01%ないし約5%の範囲にある。個々の前駆体粒子
は、加熱のような通常のいかなる方法によっても乾燥させることができる。ある
いは、前駆体粒子が水性反応混合物を用いて形成される場合には、アゼオトロー
プ式(azeotropic)蒸留によりその反応混合物から水を除去することができる。ま
た、この重合体含有水性反応混合物をメタノールのような脱水溶媒で処理するこ
ともできる。これらの乾燥手順の組み合わせを用いることも可能である。その後
、脱水した重合体材料の塊を細断又は粉末化して実質的に水不溶性の吸収性ヒド
ロゲル形成重合体材料の実質的に乾燥した前駆体粒子を形成することができる。
本発明において有用な前駆体粒子の好ましい種類の1つは、高い吸収能力を示
し、その結果、その前駆体粒子から形成されるマクロ組織も高い吸収能力を有す
るようなものである。吸収能力は、接触する液体を吸収する所定の重合体材料の
能力を指す。吸収能力は、吸収される液体の性質及びその液体が重合体材料と接
触する方法で大きく変化し得る。本発明の目的上、吸収能力は、1994年6月
23日に発行の米国特許第5,324,561号(Rezaiら)の試験法の項
目に記述される手順で、重合体材料のグラム当りの合成尿のグラムに基づいて、
所定の重合体材料によって吸収される合成尿の量の点から定義される。この特許
は参照することにより組込まれる。高い吸収能力を有する好ましい前駆体粒子は
、吸収能力が重合体材料のグラム当り少なくとも約20グラム、より好ましくは
少なくとも約25グラムの合成尿、より好ましくは重合体材料のグラム当り少な
くとも約35グラム、最も好ましくは少なくとも約40グラムの合成尿であるも
のである。典型的には、これらの高流体収容能力前駆体粒子は、重合体材料のグ
ラム当り約25ないし約70グラム、より典型的には約35ないし約60グラム
、最も典型的には約40ないし約55グラムの合成尿の吸収能力値を有する。典
型的には、これらの高吸収性前駆体粒子は、重合体材料のグラム当り約20グラ
ムないし約70グラムの合成尿の吸収能力を有する。この比較的高い吸収能力特
性を有する前駆体粒子は、吸収性製品、吸収性部材、及び吸収性製品において特
に有用なマクロ組織を生成する。これは、このような前駆体粒子から形成される
マクロ組織が、明らかに、望ましく多量の、尿のような排出された体浸出液を保
持することが可能であるためである。
これらの比較的高い吸収能力を有する前駆体粒子を得るための好ましい方法。
上に引用される米国再発行特許32,649号に記述されるように、水溶液重合
は、水性反応混合物を用いて前駆体粒子を形成する重合を行うことを包含する。
その後、この水性反応混合物を、混合物中に実質的に水不溶性の僅かに網状架橋
された重合体材料を生成するに十分な重合条件に処する。比較的高い吸収能力を
有する適切なヒドロゲル形成吸収性重合体には、ヘキスト・セラニーズ(Hoe
chst Celanese)によって製造されるIM1000、日本触媒によ
って製造されるL74及び日本合成によって製造されるF201が含まれる。
本発明において有用な前駆体粒子の別の好ましい種類は、比較的高い生理食塩
水流動伝導率(Saline Flow Conductivity)(SFC
)値及び比較的高い圧力下性能(Performance Under Pre
ssure)(PUP)能力を有するものである。SFC値及びPUP能力が定
義され、これらのパラメータの測定方法が提供されている、共に係属する199
4年3月29日出願の米国出願番号219,574号(Goldmanら)を参
照のこと。これは参照することにより組込まれる。本発明において有用な前駆体
粒子は、少なくとも約5×10-7cm3秒/g、好ましくは少なくとも約10×
10-7cm3秒/g、及び最も好ましくは少なくとも約100×10-7cm3秒/
gのSFC値を有する。典型的には、これらのSFC値は約30ないし約100
0×10-7cm3秒/g、より典型的には約50ないし約500×10-7cm3秒
/g、及び最も典型的には約100ないし約350×10-7cm3秒/gの範囲
にある。本発明において有用な前駆体粒子は、一般的には、少なくとも約23g
/g、好ましくは少なくとも約25g/g、及び最も好ましくは少なくとも約2
9g/gのPUP能力を有する。典型的には、これらのPUP能力値は、約23
ないし約35g/g、より典型的には約25ないし約33g/g、及び最も典型
的には約29ないし約33g/gの範囲にある。
C.改善された流体処理特性を備える前駆体粒子の混合物
加えて、本発明のマクロ組織は、所望の流体収容能力を犠牲にすることなく“
ゲルブロッキング”の問題を最小にするため、前駆体粒子の混合物から製造する
ことができる。混合物には、(a)従来定義されている(高ゲル浸透性/性能
のための)比較的高い生理食塩水流動伝導率(SFC)値及び比較的高い圧力下
性能(PUP)能力を有する第1のヒドロゲル形成重合体、及び(b)比較的高
い吸収能力を有する第2のヒドロゲル形成重合体を含み得る。一般的には、これ
らの混合物は約50ないし約95%の高ゲル浸透性/性能ヒドロゲル形成重合体
及び約5ないし約50%の高流体収容能力ヒドロゲル形成重合体を含有する。好
ましくは、これらの混合物は約50ないし約95%の高ゲル浸透性/性能ヒドロ
ゲル形成重合体及び約5ないし約50%の高流体収容能力ヒドロゲル形成重合体
、より好ましくは、約60ないし約95%の高ゲル浸透性/性能ヒドロゲル形成
重合体及び約5ないし約40%の高流体収容能力ヒドロゲル形成重合体、最も好
ましくは、約60ないし約80%の高ゲル浸透性/性能ヒドロゲル形成重合体及
び約20ないし約40%の高流体収容能力ヒドロゲル形成重合体を含有する。
比較的高いSFC及びPUP能力値を有する前駆体粒子を得るための好ましい
方法は、最初に形成される重合体の表面架橋を包含する。表面架橋を導入するた
めの多くの方法が当該技術分野において開示されている。これらには、(i)ヒ
ドロゲル形成吸収性重合体に存在する官能基と反応し得る二又は多官能性試薬の
1種もしくは複数種(例えば、グリセロール、1,3−ジオキソラン−2−オン
、多価金属イオン、ポリ第四級アミン)をヒドロゲル形成吸収性重合体の表面に
塗布するもの、(ii)別の追加試薬及びヒドロゲル形成吸収性重合体におそらく
存在する官能基と反応し得る、表面での架橋のレベルを向上させるような二−又
は多官能性試薬を表面に塗布するもの(例えば、モノマー及び架橋剤の添加と第
2の重合反応の開始);(iii)さらに多官能性試薬を追加することなく、第1の
重合プロセスの間又はその後のいずれかに、表面もしくはその近傍でのより高い
レベルの架橋を生じるような、ヒドロゲル形成吸収性重合体に存在する成分の間
のさらなる反応(1種又は複数)を誘導するもの(例えば、存在する重合体のカ
ルボン酸及び/又はヒドロキシ基の間に無水物及び/又はエステル架橋を形成す
る加熱と、架橋剤が本質的に表面近傍に高レベルで存在する懸濁重合プロセス)
;及び(iv)高レベルの架橋を誘導し、又は別の方法で得られるヒドロゲルの表
面変形性を減少させるような別の物質を添加するものが含まれる。これらの表面
架橋法を組み合わせて、同時に、又は順番に行うことも可能である。架橋剤に加
え
て、架橋の分布を補助/制御する(例えば、表面架橋剤の展開及び浸透)ため、
表面に他の成分を添加することもできる。共に係属する1994年3月29日出
願の米国出願番号219,574(Goldmanら)を参照のこと。この出願
を引用してここに組入れる。
本発明によるヒドロゲル形成吸収性重合体の表面架橋を実施するための適切な
一般的な方法は、1985年9月17日発行の米国特許第4,541,871号
(Obayashi);1992年10月1日公開のPCT公開出願WO92/
16565号(Stanley)、1990年8月9日公開のPCT公開出願W
O90/08789(Tai);1993年3月18日公開のPCT公開出願W
O93/05080(Stanley);1989年4月25日に発行の米国特
許第4,824,901号(Alexander);1989年1月17日に発
行の米国特許第4,789,861号(Johnson);1986年5月6日
に発行の米国特許第4,587,308号(Makita);1988年3月2
9日に発行の米国特許第4,734,478号(Tsubakimoto);1
992年11月17日に発行の米国特許第5,164,459号(Kimura
ら);1991年8月29日公開のドイツ特許出願公開4,020,780号(
Dahmen);1992年10月21日公開の欧州特許出願公開509,70
8号(Gartner)に開示されており、これらの全てを引用して組込む。共
に係属する1994年3月29日出願の米国出願番号219,574(Gold
manら)、特に実施例1ないし4も参照のこと。これも引用してここに組入れ
る。比較的高いSFC及びPUP能力値を有する適切なヒドロゲル形成吸収性重
合体には、日本触媒によって製造されるL76lf、ケミッシェ・ファブリク・
ストックハウゼン(Chemische Fabrik Stockhause
n)によって製造されるSXP、ダウ・ケミカル(Dow Chemical)
によって製造されるXZ、及びナルコ・ケミカル(Nalco Chemica
l)によって製造されるXP−30が含まれる。
比較的高い吸収能力及び比較的高い吸収(AAP)値を有する、本発明におい
て有用な前駆体粒子は、178年2月28日に発行の米国特許第4,076,6
63号(Matsudaら)、1988年4月19に再発行された米国再発行特
許32,649号(Brandtら)、1986年11月25日に発行の米国特
許第4,625,001(Tsubakimotoら)、1987年5月19日
に発行の米国特許第4,666,983号(Tsubakimotoら)、19
88年3月29日に発行の米国特許第4,734,478号(Tsubakim
otoら)、1988年4月5日発行の米国特許第4,735,987号(Mo
ritaら)、1990年11月27日発行の米国特許第4,973,632号
(Nagasunaら)、1993年11月23日発行の米国特許第5,264
,471号(Chmelir)及び1993年3月10日公開の欧州特許出願5
30,438号(Chambersら)に開示されており、これらの全てを引用
して組入れる。“吸収能力”は接触する流体を吸収する所定の重合体の能力であ
り、吸収される流体の性質及びその液体が重合体材料と接触する方法によって大
きく変化し得る。本発明の目的上、吸収能力は、重合体材料のグラム当りの合成
尿のグラムという形での所定の重合体材料によって吸収される合成尿の量に基づ
いて定義される。以下の試験法の項目を参照のこと。
これらの高流体収容能力前駆体粒子は、重合体1グラム当り少なくとも約25
グラム、より好ましくは少なくとも約35グラム、最も好ましくは少なくとも約
40グラムの合成尿の吸収能力値を有する。典型的には、これらの高流体収容能
力前駆体粒子は、重合体材料のグラム当り約25ないし約70グラム、より典型
的には約35ないし60グラム、最も典型的には約40ないし約55グラムの合
成尿の吸収能力値を有する。
比較的高い吸収能力を有するこれらの前駆体粒子を得るための好ましい方法。
上で引用される米国再発行特許32,649号に記述されるように、水溶液重合
は、水性反応混合物を用いて前駆体粒子を形成する重合を行うことを包含する。
その後、この水性反応混合物を、混合物中に実質的に水不溶性の僅かに網状架橋
した重合体材料を生成するに十分な重合条件に処する。比較的高い吸収能力を有
する適切なヒドロゲル形成吸収性重合体には、ヘキスト・セラニーズによって製
造されるIM1000、日本触媒によって製造されるL74及び日本合成によっ
て製造されるF201が含まれる。
本発明の変形(2)による混合物は、(a)球状粒子又は粒子の球状凝集体の
形態にある第1のヒドロゲル形成重合体;及び(b)非球形又は不規則形状の粒
子の形態にある第2のヒドロゲル形成重合体から作製される前駆体粒子を含む。
第1のヒドロゲル形成重合体は第2のものよりも高い流体収容能力を有する。こ
れに対して、第2のヒドロゲル形成重合体は第1の重合体よりも高いPUP能力
を有する。ヒドロゲル形成吸収性重合体の球状粒子または凝集体から排他的に作
製されるマクロ組織がゲル・ブロックを起こし易いことの理由は、流体浸透性の
乏しい閉鎖的凝縮構造を形成するためであると信じられている。非球形(不規則
)形状の粒子を含めることにより、マクロ組織、特にはシート形態のマクロ組織
を製造する過程で、球状の粒子又はそれらの凝集体の自己会合を撹乱するものと
考えられることが見出されている。結果として、このマクロ組織はもはや流体を
ブロックする傾向にはない。
一般的には、変形(2)によるこれらの混合物は、約5ないし約50%の高流
体収容能力を有する球形前駆体粒子又はそれらの凝集体及び約50ないし約95
%の球形前駆体粒子よりも高いPUP能力を有する非球形又は不規則粒子を含有
する。好ましくは、これらの混合物は、約10ないし約50%の球形粒子及び約
50ないし約90%の非球形粒子を、最も好ましくは、約20ないし約40%の
球形粒子及び約60ないし約80%の非球形粒子を含有する。
球形粒子は、逆エマルジョン重合又は逆懸濁重合法のような多相重合処理技法
によって得ることができる。この逆エマルジョン重合又は逆懸濁重合法において
は、水性反応混合物を、シクロヘキサンのような非水混和性の不活性有機溶媒の
マトリックス中に小滴の形態で懸濁させる。得られる前駆体粒子は、一般に、そ
の形状が球形である。逆懸濁重合法は、1978年6月6日発行の米国特許第4
,093,776号(Aokiら)、1982年7月20日発行の米国特許第4
,340,706号(Obaysashiら)、発行された米国特許第4,44
6,261号(Yamasakiら)、1985年3月19日発行の米国特許第
4,506,052号(Flesherら)1985年9月17日発行の米国特
許第4,541,871号(Obayashiら)、1987年10月6日発行
の米国特許第4,698,414号(Crammら)、1988年4月5日発行
の米国特許第4,735,987号(Moritaら)、1989年5月23日
発行
の米国特許第4,833,179号(Youngら)、及び1993年1月13
日公開の欧州特許出願522,570に開示されており、これらの全てを引用し
て組入れる。ヒドロゲル形成吸収性重合体の適切な球形粒子には、日本合成によ
って製造されるF201及び三菱化学によって製造されるBase60が含まれ
る。
非球形粒子は、水溶液又は他の溶液重合法を含むバルク重合法によって得るこ
とができる。上で引用される米国再発行特許32,649号に記述されるように
、水溶液重合は、水性反応混合物を用いて前駆体粒子を形成する重合を行うこと
を包含する。その後、この水性反応混合物を、混合物中に実質的に水不溶性の僅
かに網状架橋した重合体材料を生成するに十分な重合条件に処する。その後、そ
れにより形成される重合体材料の塊を粉末化又は細断して個々の前駆体粒子を形
成する。ヒドロゲル形成吸収性重合体の適切な非球形粒子には、、日本触媒によ
って製造されるL76lf、ケミッシェ・ファブリク・ストックハウゼン(Chemi
she Fabrik Stockhausen)によって製造されるSXPもしくはSXM、及びナル
コ・ケミカル(Nalco Chemical)によって製造される1180もしくはXP30が
含まれる。
C.架橋剤
本発明によるマクロ組織の製造において、吸収性前駆体粒子の表面に架橋を付
与するのに架橋剤が用いられる。これは、典型的には、これらの粒子中の重合体
材料と反応することにより、架橋剤の結果として生じる。典型的には、吸収性前
駆体粒子の重合体材料は、架橋剤と共有エステル型結合を形成するアニオン性、
好ましくはカルボキシ、官能基を有する。有効に架橋している吸収性粒子のこれ
らの部分は、水性(体)液の存在下において、粒子の他の非架橋部分よりも膨潤
しない。
この目的に適切な架橋剤は非イオン性であり、カルボキシ基と反応し得る官能
基を分子当り少なくとも2つ有することが可能である。例えば、1992年4月
7日に発行の米国特許第5,102,597号(Roeら)を参照のこと。これ
は引用することにより組込まれ、エチレングリコール、ジエチレングリコール、
トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール
、グリセロール(1,2,3−プロパントリオール)、ポリグリセロール、プロ
ピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ト
リメチロールプロパン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ポリオキ
シプロピレンオキシエチレン−オキシプロピルブロック共重合体、ソルビタン脂
肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ペンタエリスリ
トール、及びソルビトールのような多価アルコール;エチレングリコールジグリ
シジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロール
ポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセ
ロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタ
エリスリトールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエ
ーテル、及びプロピレングリコールジグリシジルエーテルのようなポリグリシジ
ルエーテル化合物;2,2−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス[3−(
i−アジリジン)プロピオネート]、1,6−ヘキサメチルトルエンジエチレン
尿素、及びジフェニルメタン−ビス−4,4’−N,N’−ジエチレン尿素のよ
うなポリアジリジン化合物;エピクロロヒドリン及びa−メチルフルオロヒドリ
ンのようなハロエポキシ化合物;グルタルアルデヒド及びグリオキサゾールのよ
うなポリアルデヒド化合物;エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、及
びポリエチレンイミンのようなポリアミン化合物;並びに2,4−トルエンジイ
ソシアネート及びヘキサメチレンジイソシアネートのようなポリイソシアネート
化合物を含む様々な非イオン性架橋剤を開示する。
本発明における使用に好ましい架橋剤は、特定のタイプのモノマーもしくは重
合体アミンを有するエピクロロヒドリンの付加物である。1994年6月23日
に発行の米国特許第5,324,561号(Rezaiら)を参照のこと。これ
は引用することにより組入れられ、適切なカチオン性アミノ−エピクロロヒドリ
ン付加物架橋剤を開示する。これらのアミノ−エピクロロヒドリン付加物、特に
はこれらの付加物の重合体樹脂の形態は、それらが前駆体粒子の表面で重合体材
料とのみ反応するため、好ましい架橋剤である。加えて、これらの付加物、特に
は重合体樹脂の形態のカチオン性官能基(例えば、アゼテジニウム基)は、室温
(例えば、約18°ないし約25℃)でさえ、吸収性粒子の重合体材料の陰イオ
ン性、典型的にはカルボキシ、官能基と非常に迅速に反応するものと信じられる
。結果として、吸収性前駆体粒子中に存在する重合体材料の有効な表面架橋を付
与するのに要するこれらのアミノ−エピクロロヒドリン付加物のレベルは非常に
控えめなものである(例えば、約1重量%の粒子の低さ)。
架橋剤として有用なカチオン性アミノ−エピクロロヒドリン付加物には、エピ
クロロヒドリンが、ビス−2−アミノエチルエーテル、N,N−ジメチルエチレ
ンジアミン、ピペラジン、エチレンジアミン、N−アミノエチルピペラジン、並
びにジエチレントリアミン及びジプロピレントリアミンのようなジアルキレント
リアミン類のようなその構造中に第一又は第二級アミノ基を有するモノマー性ジ
−、トリ−、及びより高級なアミン;ポリエチレンイミン類、及びポリアルキレ
ンポリアミン類と飽和C3−C10二塩基性カルボン酸とから誘導される特定のポ
リアミド−ポリアミン類のような重合体性アミンと反応するものが含まれる。こ
れらのエピクロロヒドリン/ポリアミド−ポリアミン付加物は、紙製品の湿潤紙
力増強用樹脂として当該技術分野において公知である。最も好ましいエピクロロ
ヒドリン/ポリアミド−ポリアミン付加物は、2つないし4つのエチレン基、2
つの第一級アミノ基、及び1つないし3つの第二級アミノ基を含有するポリエチ
レンポリアミン、並びにマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸のような
飽和脂肪族C3−C10ジカルボン酸、最も好ましくは3ないし8個の炭素原子を
有するもの、からジグリコール酸と共に誘導されるものである。架橋剤としての
ここでの使用に特に好ましいカチオン性ポリアミド−ポリアミン−エピクロロヒ
ドリン樹脂は、キメン(Kymene(登録商標))の商品名でハーキュルス社
(Hercules Inc.)によって市販されている。特に有用なのは、ジ
エチレントリアミンとアジピン酸との反応生成物であるポリアミド−ポリアミン
類のエピクロロヒドリン付加物であるキメン(Kymene(登録商標))55
7H、キメン(Kymene(登録商標))557LX及びキメン(Kymen
e(登録商標))557プラスである。これらは、典型的には、約10%ないし
約33重量%の樹脂活性分子を含有するカチオン性樹脂材料の水溶液の形態で市
販されている。
D.粒子間結合集合体及びマクロ組織の製造
多孔性吸収性マクロ組織を含む粒子間結合集合体の製造においては、吸収性前
駆体粒子を十分な量の架橋剤で処理し、有効な架橋、すなわち、水性体液の存在
下において非架橋部分よりも膨潤しない粒子の架橋表面を生成させるために重合
体材料と反応させる。何が架橋の“十分な量”を構成するのかは、処理される特
定の吸収性前駆体粒子、用いられる架橋剤、粒子間結合集合体の形成において望
ましい特定の効果等の因子を含む多くの因子に依存する。1992年4月7日に
発行の米国特許第5,102,597号(Roeら)(グリセロールのような非
イオン性架橋剤)及び1994年6月23日に発行の米国特許第5,324,5
61号(Rezaiら)(カチオン性アミノ−エピクロロヒドリン付加物架橋剤
)を参照のこと。これらを引用してここに組入れる。
吸収性前駆体粒子及び架橋剤に加えて、他の成分又は薬剤を粒子間結合集合体
の製造において補助剤として用いることができる。例えば、架橋剤の処理水溶液
を形成するため、水が架橋剤と共に典型的に用いられる。水は前駆体粒子表面上
での架橋剤の分散を促進し、これらの粒子の表面領域への架橋剤の浸透を引き起
こす。また、水は処理された前駆体粒子間のより強い物理的会合を促進し、これ
が得られる粒子間結合架橋集合体のより高い保全性を付与する。用いられる水の
実際の量は、用いられる架橋剤のタイプ、前駆体粒子の形成に用いられる重合体
材料のタイプ、これらの前駆体粒子の粒径、他の任意の成分(例えば、グリセロ
ール)の含有等の因子に応じて変化し得る。1992年4月7日発行の米国特許
第5,102,597号(Roeら)(グリセロールのような非イオン性架橋剤
)及び1994年6月23日発行の米国特許第5,324,561号(Reza
iら)(陽イオン性アミノ−エピクロロヒドリン付加物架橋剤)を参照のこと。
これらを引用してここに組入れる。
絶対に必要であるというわけではないが、通常は前駆体粒子表面上への架橋剤
の均一な分散を促進するため、有機溶媒を用いることが可能である。これらの有
機溶媒は典型的には親水性であり、メタノール及びエタノールのような低級アル
コール類:N,N−ジメチルホルムアミド及びN,N−ジエチルホルムアミドの
ようなアミド;並びにジメチルスルホキシドのようなスルホキシド類を含有する
ことができる。用いられる親水性溶媒の実際の量は、用いられる付加物、前駆体
粒子の形成に用いられる重合体材料、これらの前駆体粒子の粒径等の因子に応じ
て変化し得る。1992年4月7日発行の米国特許第5,102,597号(R
oeら)(グリセロールのような非イオン性架橋剤)及び1994年6月23日
発行の米国特許第5,324,561号(Rezaiら)(カチオン性アミノ−
エピクロロヒドリン付加物架橋剤)を参照のこと。これらを引用してここに組入
れる。
他の任意の成分も架橋剤、特にはそれらの処理水溶液、と共に用いることが可
能である。特にカチオン性アミノ−エピクロロヒドリン付加物が架橋剤として用
いられる場合、この処理溶液が架橋を容易にする可塑剤を含有することが特に好
ましい。1994年6月23日発行の米国特許第5,324,561号(Rez
aiら)を参照のこと。これを引用して組入れる。適切な可塑剤には、水単独、
又はグリセロール、プロピレングリコール(すなわち、1,2−プロパンジオー
ル)、1,3−プロパンジオール、エチレングリコール、ソルビトール、ショ糖
、重合体溶液、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコールのエステ
ル前駆体、もしくはポリエチレングリコールを含有するもの、又はそれらの混合
物のような他の成分との組み合わせでの水が含まれる。グリセロールのような可
塑剤中のこれらの他の成分は、主要可塑剤である水と共に、湿潤剤、共可塑剤又
はその両者として作用するものと信じられる。本発明における使用に好ましい可
塑剤は、特にカチオン性アミノ−エピクロロヒドリン付加物の処理水溶液の一部
として含められる場合、グリセロールの水に対する重量比が約0.5:1ないし
約2:1、好ましくは約0.8:1ないし約1.7:1のグリセロールと水との
混合物である。
用いられる可塑剤の実際の量は、用いられる特定の可塑剤、前駆体粒子の形成
において用いられる重合体材料のタイプ、その可塑剤から求められる特定の柔軟
効果に応じて変化し得る。典型的には、可塑剤は、前駆体100重量部当り約5
ないし約100重量部、好ましくは約5ないし約60重量部、より好ましくは約
10ないし約30重量部、最も好ましくは約15ないし約20重量部の量で用い
られる。1994年6月23日発行の米国特許第5,324,561号(Rez
aiら)を参照のこと。これを引用してここに組入れる。
本発明の方法において、様々な技術により、吸収性前駆体粒子をカチオン性ア
ミノ−エピクロロヒドリン付加物、典型的にはそれらの水溶液、で処理すること
ができる。これらには、吸収性前駆体粒子をカチオン性アミノ−エピクロロヒド
リン付加物またはそれらの溶液で被覆、堆積、注入、滴下、スプレー噴霧、霧化
(atomizing)、凝結、または浸漬することを含む、材料への溶液の塗布方法が含
まれる。ここで用いられる場合、“塗布”という用語は、互いに結合される前駆
体粒子の少なくとも幾らかの少なくとも一部が表面架橋を生ずるに有効な量の付
加物をその表面上に有することを意味する。換言すると、カチオン性付加物は、
前駆体粒子の幾つか、全ての前駆体粒子、幾つかもしくは全ての前駆体粒子の表
面の一部、又は幾つかもしくは全ての前駆体粒子の全面に塗布することができる
。好ましくは、大部分の、好ましくは全ての吸収性前駆体粒子の全面に付加物を
被覆し、これらの前駆体粒子の表面での重合体材料の所望の表面架橋の他に、前
駆体粒子間の粒子間結合の効率、強度及び密度を高めるようにする。
処理溶液を前駆体粒子上に塗布した後、前駆体粒子が処理溶液で完全に被覆さ
れることを保証するため、多くの混合又は積層技術のあらゆるものにより処理し
た前駆体粒子を互いに混合又は積層させることができる。1992年4月7日発
行の米国特許第5,102,597号(Roeら)(グリセロールのような非イ
オン性架橋剤)及び1994年6月23日発行の米国特許第5,324,561
号(Rezaiら)(カチオン性アミノ−エピクロロヒドリン付加物架橋剤)を
参照のこと。これらを引用して組込む。処理溶液を塗布する前、その間、又はそ
の後に、前駆体粒子を互いに物理的に会合させて集合体マクロ組織を形成する。
好ましくは、前駆体粒子上に会合剤を塗布し、少なくともこの会合剤が塗布され
た前駆体粒子表面の一部で前駆体粒子を物理的に接触させることにより、前駆体
粒子を互いに物理的に会合させる。本発明において有用な会合剤には、親水性有
機溶媒、典型的にはメタノールもしくはエタノールのような低分子量アルコール
類;水;親水性有機溶媒と水との混合物;架橋剤、又はそれらの混合物が含まれ
る。好ましい会合剤は、水、メタノール、エタノール、Kymene(557H
もしくは557LXもしくはプラスのようなカチオン性重合体アミノ−エピクロ
ロヒドリン樹脂、又はそれらの混合物である。典型的には、会合剤は、架橋剤の
塗布工程が会合剤の塗布工程と同時に行われるように、架橋剤を含有する混合物
を含む。
会合剤は、前駆体粒子上への会合剤の被覆、堆積、注入、スプレー噴霧、霧化
、凝結、又は浸漬を含む、材料への溶液の塗布に用いられる様々な技術及び装置
のあらゆるものにより前駆体粒子に塗布することが可能である。1992年4月
7日発行の米国特許第5,102,597号(Roeら)(グリセロールのよう
な非イオン性架橋剤)及び1994年6月23日発行の米国特許第5,324,
561号(Rezaiら)(カチオン性アミノ−エピクロロヒドリン付加物架橋
剤)を参照のこと。これらを引用してここに組入れる。会合剤が前駆体粒子に塗
布されている場合、これらの前駆体粒子を多くの異なる方法で互いに物理的に接
触させることができる。例えば、会合剤は単独で粒子を互いに接触した状態に保
持することが可能である。あるいは、例えば前駆体粒子を積層させることにより
、重力を用いて前駆体粒子間の接触を保証することも可能である。さらに、前駆
体粒子間の接触を保証するため、これらの粒子を容積が固定された容器に収容す
ることもできる。
あるいは、前駆体粒子をそれらが互いに接触するように物理的に閉じ込めるこ
とにより、前駆体粒子を物理的に会合させることも可能である。例えば、前駆体
粒子が互いに物理的に接触するように、前駆体粒子を容積が固定された容器に緊
密に充填することができる。その代わりに、あるいは上記手順と組み合わせて、
前駆体粒子を物理的に会合させるのに重力(例えば、積層)を用いることもでき
る。また、静電引力により、あるいは接着剤(例えば、水溶性接着剤のような接
着材料)を導入してそれらを互いに接着させることにより、前駆体粒子を互いに
物理的に会合させることも可能である。また、前駆体粒子を第3の部材(基材)
に付着させ、前駆体粒子がその基材により互いに接触するようにすることもでき
る。
本発明のマクロ組織の形成の代替法においては、前駆体粒子の集合体を様々な
幾何、空間関係、及び密度に成形して、決められた形状、サイズ、及び/又は密
度の集合体を造形する。集合体は、当該技術分野において公知の通常のあらゆる
造形技術により造形することができる。集合体を造形するための好ましい方法に
は、注型、一次成形、又は二次成形が含まれる。注型及び一次成形技術は、一般
に、前駆体粒子を調製した成形キャビティに導入し、その集合体に圧力をかけて
(圧縮)、集合体をその成形キャビティの形状と一致させることを包含する。こ
こで用いる具体的な成形技術の例には、圧縮成形、射出成形、押出し又は積層が
含まれる。例えば、多数の前駆体粒子を固定容積の成形キャビティを有する容器
に加え、その集合体を圧縮してその成形キャビティの形状と一致させ、得られる
マクロ組織が同じ形状を有するようにすることができる。形成技術は、その形状
及び/又はサイズ及び/又は密度を変える、集合体に対する様々な作業の実施を
包含する。ここで用いる具体的な形成技術の例には、圧延、鍛造、押出し、スピ
ンニング、コーティング、又は引抜き成形が含まれる。例えば、前駆体粒子と少
なくともカチオン性アミノ−エピクロロヒドリン付加物との集合体混合物を一対
の圧縮ロールの間を通過させて集合体シートを形成させることができる。その代
わりに、この集合体混合物をオリフィスを通して押出して、そのオリフィスの形
状に対応する形状を有する集合体を形成することも可能である。さらに、この集
合体混合物を表面上で圧延して、所望の形状又は表面形態を有する集合体を形成
することもできる。また、これらの技術の全ては、組み合わせて造形集合体の形
成に用いることもできる。当該技術分野において公知のあらゆる適切な装置を、
材料又はこれらの装置の一部のいずれかを熱間及び/又は冷間で用いて行うこと
ができる作業に用いることができる。本発明の集合体マクロ組織を連続的にシー
トに形成するための好ましい方法及び装置は、1994年6月23日に発行の米
国特許第5,324,561号(Rezaiら)(陽イオン性アミノ−エピクロ
ロヒドリン付加物架橋剤)に記述されており、これらを引用して組込む。特に、
この特許の図9及びそれに関連する説明を参照のこと。このようなシートは、シ
ートの柔軟性を高めるため、複数の空隙またはスリットを含んでいてもよい。こ
のようなスリットの様々な態様が、1993年10月22日出願の共に係属する
米国出願番号08/142,258号(Hseuhら);1993年10月22
日出願の共に係属する米国出願番号08/142,259号(Rezaiら);
及び1993年10月22日出願の共に係属する米国出願番号08/142,6
29号(Dierckesら)に記述されており、これらの全てを引用してここ
に組込む。
処理溶液を塗布するのと同時に、又はその後に、前駆体粒子を物理的に互いに
会合させて集合させ、この集合体を造形し、前駆体粒子の物理的な会合を維持し
ながら架橋剤を前駆体粒子の重合体材料と反応させて集合体マクロ組織中の前駆
体粒子における有効な表面架橋を得る。1992年4月7日発行の米国特許第5
,102,597号(Roeら)(グリセロールのような非イオン性架橋剤)及
び1994年6月23日発行の米国特許第5,324,561号(Rezaiら
)(カチオン性アミノ−エピクロロヒドリン付加物架橋剤)を参照のこと。これ
らを引用して組入れる。本発明において架橋剤として使用することができるアミ
ノ−エピクロロヒドリン付加物の比較的反応性の陽イオン性官能基により、この
架橋反応は周囲室温を含む比較的低い温度で生じ得る。このような周囲温度硬化
は、処理溶液が水とグリセロールとの混合物のような可塑剤をさらに含有する場
合に特に望ましい。周囲温度を大きく上回る温度での硬化は、その揮発性により
可塑剤を飛ばしてしまい、その結果得られた粒子間結合集合体を可塑化するさら
なる工程を要する。このような周囲硬化は、典型的には、約18ないし約35℃
の温度で約12ないし約48時間行われる。好ましくは、そのような周囲硬化は
、約18ないし約25℃の温度で約24ないし約48時間行われる。
架橋反応は周囲温度でも起こり得るが、反応を速度を上げるため、より高い温
度で硬化を行うことも可能である。高温硬化は、典型的には、処理されて会合し
た前駆体粒子を加熱して架橋反応をより短い時間、典型的には数分、で生じさせ
ることを包含する。この加熱工程は、当該技術分野において公知の様々なオーブ
ン又は乾燥機を含む多くの通常の加熱装置を用いて行うことができる。
一般に、加熱硬化は、約50℃を上回る温度で、架橋反応を完了させるのに十
分な時間行うことが可能である。加熱硬化で用いられる特定の温度及び時間は、
用いられる特定の架橋剤及び前駆体粒子中に存在する重合体材料に依存する。1
992年4月7日発行の米国特許第5,102,597号(Roeら)(グリセ
ロールのような非イオン性架橋剤)及び1994年6月23日発行の米国特許第
5,324,561号(Rezaiら)(陽イオン性アミノ−エピクロロヒドリ
ン付加物架橋剤)を参照のこと。これらを引用して組入れる。好ましいカチオン
性アミノ−エピクロロヒドリン付加物の場合、加熱硬化は、一般に、約50ない
し約205℃の範囲の温度で約1ないし約20分間行われる。好ましくは、加熱
硬化は約180ないし約200℃の温度で約5ないし約15分間行われる。
処理した前駆体粒子の物理的会合は、架橋が生じるときに隣接する前駆体粒子
が互いに集合結合するように、硬化工程の間維持される必要がある。架橋反応の
間に存在する外力又は張力が前駆体粒子を解離させるに十分なものである場合、
前駆体粒子の不十分な結合が起こり得る。これは、構造的な保全性に乏しい集合
体を生じ得る。前駆体粒子の物理的な会合は、典型的には、硬化工程の間に導入
される外力または張力を最小にすることを保証することにより維持される。
マクロ組織を生成する工程は特定の順序で行う必要はなく、同時に行うことが
できる。例えば、前駆体粒子の物理的会合と同時に処理用液を塗布し、好ましい
形状及び典型的には所望の密度に造形した後、上記工程が完了した直後又はその
集合体を一定期間静置した後に、架橋剤を前駆体粒子の重合体材料と反応させて
前駆体粒子の表面架橋と集合体マクロ組織の形成とを同時に行うことができる。
典型的には、前駆体粒子を、架橋剤、水、湿潤剤及び/又は可塑剤(例えば、グ
リセロール)並びに親水性有機溶媒(例えば、メタノール)の溶液と混合し、又
はこの溶液を用いて噴霧して、互いに粘着した集合体を形成する。続いて、この
粘着集合体(すなわち、会合した前駆体粒子及び水性混合物)を、上述の押出し
及び圧延技術の組み合わせにより、密度を高めたシートに造形する。次に、周囲
又は加熱硬化により架橋剤を重合体材料と反応させ、前駆体粒子表面での架橋と
粘着性粒子間結合集合体マクロ組織の形成を同時に行う。
表面架橋を達成するための硬化後にマクロ組織を可塑剤で処理することも可能
である。適切な可塑剤には、単独の、又は前に記述されている湿潤剤/共可塑剤
、好ましくはグリセロールとの組み合わせでの水が含まれる。可塑剤は、マクロ
組織への可塑剤のスプレー噴霧、被覆、霧化、浸漬、又は堆積を含む多くの異な
る
方法でマクロ組織に塗布することができる。その代わりに、水単独の場合、マク
ロ組織を高湿度環境(例えば、70%を上回る相対湿度)に置くことも可能であ
る。マクロ組織に塗布する可塑剤の量は、用いられる特定の可塑剤及び所望の効
果に応じて選択することができる。典型的には、塗布される可塑剤の量は、マク
ロ組織100重量部当り約5ないし約100重量部、好ましくは約5ないし約6
0重量部である。特に好ましい可塑剤は、約0.5:1ないし約2:1、好まし
くは約0.8:1ないし約1.7:1の重量比のグリセロールと水との混合物を
含む。
様々なタイプの繊維材料を本発明のマクロ組織における補強部材として用いる
ことができる。通常の吸収性製品での使用に適するあらゆるタイプの繊維材料が
ここでのマクロ組織での使用にも適切である。このような繊維材料の具体的な例
には、セルロース繊維、変性セルロース繊維、レーヨン、ポリプロピレン、及び
ポリエチレンテレフタレート(ダークロン(DACRON))、親水性ナイロン
(ハイドロフィル(HYDROFIL))等のポリエステル繊維が含まれる。既
に論じられているものに加えて本発明での使用に適する他の繊維材料の例は、例
えばポリエチレンもしくはポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリアクリ
ル酸、ポリアミド、ポリスチレン、ポリウレタン等から誘導される界面活性剤処
理又はシリカ処理熱可塑性繊維のような親水性化疎水性繊維である。実際、それ
自身はそれほど吸収性ではなく、したがって通常の吸収性構造体で有用となるに
十分な吸収能力のウェブを提供することがない親水性化疎水性繊維が、それらの
良好な吸上特性のため本発明のマクロ組織での使用に適切である。これは、ここ
でのマクロ組織において、流体の取込みの高速性及び本発明のマクロ組織のゲル
ブロッキング特性の欠如のため、この繊維の吸上傾向が、より重要ではないとし
ても、繊維材料それ自体の吸収能力と同等に重要であるためである。合成繊維は
、一般に、マクロ組織の繊維成分としてここでの使用に好ましい。ポリオレフィ
ン繊維、好ましくはポリエチレン繊維が最も好ましい。
ここでの特定のマクロ組織に有用であり得る他のセルロース繊維は化学的に補
剛されたセルロース繊維である。好ましい化学的に補剛されたセルロース繊維は
、セルロース繊維を架橋剤で内部的に架橋することにより製造することが可能な
補
剛され、捻られ、カールされたセルロース繊維である。ここで親水性繊維材料と
して有用な適切な補剛され、捻られ、カールされたセルロース繊維は、1989
年12月19日発行の米国特許第4,888,093号(Deanら);198
9年12月26日発行の米国特許第4,889,595号(Herronら);
1989年12月26日発行の米国特許第4,889,596号(Schogg
enら);1989年12月26日に発行の米国特許第4,889,597号(
Bourbonら);及び1990年2月6日発行の米国特許第4,898,6
47号(Mooreら)により詳細に記述されており、これらの全てを引用して
ここに組込む。
ここで用いられる場合、“親水性”という用語は、繊維上に堆積した液体によ
って濡れている繊維又は繊維表面(すなわち、繊維が実際に流体を吸収するかど
うか、又はゲルを形成するかどうかに関わりなく、水又は水性体液が既に繊維表
面上もしくはその上部に広がっているかどうか)を説明するものである。材料の
濡れを考慮する当該技術の現状は、接触角及び関連する液体と固体との表面張力
に基づく疎水性(及び濡れ)の定義を認めている。これは、ロバート エフ.ゴ
ウルド(Robert F.Gould)によって編集され、1964年に版権
が生じた“コンタクト アングル ウエッタビリティ アンド アドヘージョン
”(“Contact Angle,Wettability,and Adh
esion”)という標題のアメリカ化学協会出版物により詳細に論じられてい
る。液体と繊維もしくは繊維の表面との接触角が90°未満である場合、又は液
体が繊維の表面を横切って自発的に広がる傾向にある場合(この両条件は通常共
存する)のいずれかに、繊維又は繊維の表面が液体で濡れていると言われる。
繊維材料は、架橋剤と共に処理溶液に繊維を導入することにより、処理溶液を
塗布する前に前駆体粒子と混合することにより、又は繊維材料を処理溶液/前駆
体粒子混合物に添加することにより、マクロ組織に添加することが可能である。
例えば、繊維材料を処理溶液/前駆体粒子混合物に練り込むことができる。繊維
材料は、その繊維材料がマクロ組織全体にわたって均一に分散するように、溶液
と完全に混合することが好ましい。また、付加物が前駆体粒子の重合体材料と反
応する前に繊維を添加することも好ましい。
E.任意の基材層
所望であれば、多孔性吸収性マクロ組織を任意の基材に付着させることができ
る。1993年10月22日に出願の共に係属する米国出願番号142,253
号(Hsuehら)を参照のこと。これを引用してここに組入れる。この基材は
、(1)マクロ組織によって吸収される流体の分布を改善すること、及び(2)
特に流体を吸収した後に吸収性粒子が膨潤し始める状況において、さらなる保全
性を付与することによりマクロ組織を支持することを含む、様々な機能を提供す
ることが可能である。基材は、セルロース繊維、不織ウェブ、ティッシュウェブ
、フォーム、ポリアクリレート繊維、開口重合体ウェブ、合成繊維、金属ホイル
、エラストマー等の当該技術分野において公知の様々な材料から製造することが
できる。このような基材材料の大部分は、マクロ組織を支持する他に、マクロ組
織に流体を分配することができる。好ましくは、基材材料はセルロース材料又は
セルロースの機能を有する材料を含んでなる。流体を分配するために好ましい基
材は、セルロース材料、繊維性ウェブ、セルロース繊維性ウェブ、固形フォーム
、セルロースフォーム、及びポリビニルアルコールフォームである。マクロ組織
を支持するために好ましい基材は、セルロース材料、繊維性ウェブ、不織ウェブ
、織物、セルロース繊維性ウェブ、固形フォーム、セルロースフォーム、及びポ
リビニルアルコールフォームである。
得られるマクロ組織との吸収性複合体における柔軟性を助成するため、基材は
柔軟であることが好ましい。基材は実質的に弾力性で非伸長性であってもよく、
あるいは基材表面に通常加えられるその面内での外力に応じて変化する程度まで
伸長可能もしくは変形可能であってもよい。基材材料の厚さ及び基本重量(基材
の単位面積当たりの重量)は、基材のタイプ及び所望の特性に応じて変化し得る
。基材は、特定の基材材料の複数の個々のシート、すなわち層、又は積層体の形
態の1以上の基材層を含み得る。このような適切な基材の1つが、約0.02m
mないし約1.2mm、より好ましくは約0.3mmないし約0.8mmの厚さ
及び約5gm/m2ないし約100gm/m2、より好ましくは約10gm/m2
ないし約60gm/m2、最も好ましくは約15gm/m2ないし約40gm/
m2の基本重量を有するボウンティ(Bounty)(プロクター&ギャンブル
社(Procter & Gamble Co.)の登録商標名)シートである
。他の適切な基材は、約0.5mmないし約3.0mm、より好ましくは約0.
8mmないし約2.0mmの乾燥圧縮厚、約0.8mmないし約6.0mm、よ
り好ましくは約1.0mmないし約5.0mmの湿潤膨脹厚、及び約50gm/
m2ないし約2,000gm/m2、より好ましくは約100gm/m2ないし約
1,000gm/m2の基本重量を有するセルロースフォームである。
マクロ組織の支持に適する基材は、典型的には、約500gm/inないし約
8,000gm/in、より好ましくは約1,000gm/inないし約3,0
00gm/inの乾燥引張強さ、約400gm/inないし約1,000gm/
inがより好ましくはあるが、約200gm/inないし約5,000gm/i
nの湿潤引張強さ、及び約200gmないし約1,000gmがより好ましくは
あるが、約100gmないし約2,000gmの湿潤破裂強さを有する。このタ
イプの好ましい基材には、ペーパータオルのようなセルロース繊維性ウェブ並び
に1976年4月27日発行の米国特許第3,953,638号、1984年9
月4日発行の米国特許第4,469,735号、1984年8月28日発行の米
国特許第4,468,428号、及び1991年1月22日発行の米国特許第4
,986,882号に開示されるもののような薄葉紙が含まれる。これらの全て
を引用して組入れる。このタイプの別の好ましい基材層は、セルロース繊維性ウ
ェブよりも長い吸上距離にわたって高い流体吸上速度を付与することから、セル
ロースフォームである。好ましくは、その流体吸上及び分配特性をさらに改善す
るため、このセルロースフォームは圧縮された状態にある。適切なセルロースフ
ォームは、1988年11月30日に公開された欧州特許出願293,208号
(Uchidaら)に開示されるもののような公知の方法により、再生レーヨン
繊維で作製することができる。この特許を引用してここに組入れる。
多孔性吸収性マクロ組織は、様々な化学的因子、物理的因子、及び接着剤によ
り基材に付着させることが可能である。基材をマクロ組織に付着させるための接
着剤には、にかわ(glues)及びホットメルト接着剤が含まれる。好ましくは、基
材とマクロ組織との結合は、前駆体吸収性粒子を基材上に堆積させ、これらの堆
積した粒子を架橋剤を含有する溶液で処理した後、処理した粒子/基材を前と同
様に硬化させることにより達成される。この方法の好ましい態様においては、セ
ルロース基材(例えば、ペーパータオル)が用いられる。次に、前駆体吸収性粒
子をこのセルロース基材上に堆積させる。次いで、アミノ−エピクロロヒドリン
付加物、好ましくはキメン(Kymene登録商標名)のようなポリマーエピク
ロロヒドリン−ポリアミド/ポリアミン湿潤強度樹脂を含有する処理溶液をセル
ロース基材及び吸収体上に塗布(例えば、スプレー噴霧)する。その後、セルロ
ース基材に結合した多孔性マクロ組織が形成されるように、処理された基材/粒
子を周囲温度で硬化させる。
11.柔軟性を向上させるためのマクロ組織のラテックスでの処理
A.一般
本発明の鍵となる側面は、(任意の基材を備えるか、もしくは備えていない)
上記多孔性吸収性マクロ組織を特定のラテックスで処理することにある。ここで
用いられる場合、“ラテックス”という用語は水相中のポリマー粒子の水性分散
液又はエマルジョンを指し、エマルジョンポリマーをも指すことがある。ここで
用いられる場合、“焼結”という用語は、ラテックスのような懸濁液体エマルジ
ョン又は分散液の乾燥の際に生じる融合機構を指す。“焼結”の使用は“フィル
ム形成”という用語と同義である。これらのマクロ組織のこれらのラテックスで
の処理が、特にシート形状にある場合に、ペーパータオルのような基材に付着し
ている場合でさえ、マクロ組織の柔軟性を劇的に増大させることが見出されてい
る。柔軟性の改善に加えて、本発明によるラテックス処理は、これらのマクロ組
織を含む集合体の粒子の間の結合を改善する。これは、マクロ組織の乾燥及び湿
潤保全性における改善につながる。また、ラテックスの存在は、これらのマクロ
組織を吸収製品(例えば、おむつ)のバックシートのような不織布に熱的に結合
させることを可能にする。
また、このラテックス処理は、これらのマクロ組織の経時安定性、すなわち、
周囲温度並びに、特に、これらのマクロ組織が吸収性部材として典型的に用いら
れる吸収性製品の保存及び輸送の間に生じ得る上昇温度(例えば、50℃)に晒
された場合に柔軟性を保持する能力、を増強することが見出されている。例えば
、本発明に従ってラテックスで処理され、40℃もの高温に晒されているシート
の形態にあるマクロ組織は、1ヶ月を上回る期間それらの所望の柔軟性を維持し
ている。加えて、本発明によるラテックス処理マクロ組織は、冬季に遭遇し得る
低相対湿度で柔軟なままであることが見出されている。例えば、本発明に従って
ラテックスで処理され、室温(23−27℃)で20%という低相対湿度に晒さ
れているシートの形態にあるマクロ組織も、1ヶ月を上回る期間それらの所望の
柔軟性を維持している。対照的に、本発明に従ってラテックスで処理されていな
いシートの形態にあるマクロ組織は、これらの高温及び低相対湿度に晒された場
合、より脆く、かつ堅くなることが見出されている。このような条件に晒された
後の本発明のよるマクロ組織の改善された柔軟性は、ラテックスで処理されてい
ないマクロ組織を上回る驚くほど改善された曲げ弾性率によって示される(例3
)。好ましくは、マクロ組織の曲げ弾性率は、例3に記述される試験法に従い、
約0.05ないし約0.8g/in2、好ましくは約0.2g/in2の基本重量
(層当りの粒子)を有するマクロ組織に基づいて、約0.1ないし1.0gfc
m2/cm、最も好ましくは約0.1ないし約0.5gfcm2/cmである。
B.ラテックスの特性及び組成物
本発明における使用に適するラテックスは特定の特性を有する必要があること
が見出されている。これらのラテックスの鍵となる特性の1つは、それらが焼結
した後、周囲温度以下でそれらが“ゴム状”であることである。換言すると、本
発明において有用なラテックスは約25℃以下のガラス転移温度(Tg)を有す
る。好ましくは、これらのラテックスは約10℃又はそれ以下、最も好ましくは
約−10℃又はそれ以下のTgを有する。
焼結後、周囲温度で“ゴム状”であるラテックスの能力は、マクロ組織の柔軟
性を改善する上で重要である。マクロ組織がラテックスで処理された場合、ラテ
ックスは粒子の一部、典型的には粒子の大部分、に被覆を形成するものと信じら
れる。このラテックス被覆は連続的であってもよいが、不連続ラテックス被覆が
機能することも見出されているため、そのような必要性がないことは理解される
べきである。ラテックスは、それとは違って脆く、堅く、固い吸収性粒子にエラ
ストマー“シェル”を付与する。結果として、被覆された粒子は、マクロ組織、
特にはシートの形態にあるもの、を曲げたり柔軟にすることを可能にするある程
度の展性又はクッション性を有する。
これらのラテックスの別の重要な特性は、それらが焼結することが可能な温度
である。本発明において有用なラテックスは、周囲温度以下で焼結可能である必
要がある。換言すると、これらのラテックスは約25℃以下の温度で焼結可能で
あることが好ましい。
周囲温度で焼結可能であるラテックスの能力は、マクロ組織の乾燥を回避する
のに重要である。上述のように、本発明において用いられるマクロ組織は、典型
的には、比較的高いレベルの水を含有する溶液で処理されている。この水は、マ
クロ組織を可塑化してある程度の柔軟性を付与するのに重要である。このマクロ
組織の処理に用いられるラテックスが周囲温度を大きく上回る(例えば、40℃
を上回る)温度を必要とすると、この水は飛んでしまうか、もしくは蒸発してし
まい、そのためマクロ組織からある程度の柔軟性が奪われてしまう。
これらのラテックスの別の重要な特性はそれらの親水性である。本発明におい
て有用であるには、焼結するときに、ラテックスが少なくとも幾らかは親水性で
ある必要がある。ここで用いられる場合、“親水性”という用語は、材料上に堆
積する水性流体(例えば、水性体液)によって湿潤し得る材料又は材料の表面を
表す。親水性及び湿潤性は、典型的には、関与する流体と固体との接触角及び表
面張力に基づいて定義される。これは、ロバート エフ.ゴウルド(Rober
t F.Gould)によって編集された“コンタクト アングル,ウエッタビ リティ アンド アドヘージョン
”(“Contact Angle,Wett ability and Adhesion
”)という標題のアメリカ化学協会
出版物(版権1964年)に詳細に論じられている。流体と材料もしくはその表
面との接触角が90°未満である場合、又は流体が材料の表面を横切って自発的
に広がる傾向にある場合(この両条件は通常共存する)のいずれかに、材料又は
材料の表面が液体で濡れている(すなわち、親水性である)と言われる。反対に
、
接触角が90°を上回り、流体が材料の表面を横切って自発的に広がらない場合
には、材料又はその表面は疎水性であると考えられる。
親水性は、ラテックスがマクロ組織の流体処理特性に実質的に影響を与えない
ことを保証する上で望ましい。上述のように、ラテックスは粒子の一部を被覆す
るものと信じられ、この粒子の一部はマクロ組織を含む吸収性粒子の、大部分で
ないとしても、少なくとも1つを意味する。焼結されたときにこのラテックスが
本質的に疎水性である場合、特にはマクロ組織を含む粒子による流体の吸収の阻
害により、それがマクロ組織の流体処理特性に実質的に影響を及ぼす可能性があ
る。本発明における使用に特に好ましいラテックスは極めて親水性であり、その
ためマクロ組織の流体処理特性をひどく妨害することがない。
本発明において有用なラテックスは、典型的には、粉末状であるか、又は流動
粘度を有している。ラテックスが比較的高い固体含量を有することも望ましい。
これに関して、適切なラテックスは、通常、少なくとも約10重量%、より好ま
しくは少なくとも約45重量%の固体含量を有する。典型的には、本発明におい
て有用なラテックスは、そのラテックスの約45重量%ないし約60重量%の固
体含量を有する。
本発明において有用なラテックスは、典型的には、特定のオレフィン系(エチ
レン性不飽和)モノマーのエマルジョン重合によって調製される。このエマルジ
ョン重合は、得られるラテックスを安定化するために、硫酸アルキル、硫酸アル
キルアリールアルコキシ、スルホン酸アルキルアリール及びアルカリ金属及び/
又は硫酸アルキル−及びアルキルアリール−ポリグリコールエーテルのアンモニ
ウム塩;エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのブロック共重合体に加えて
オキシエチル化脂肪アルコール類又はオキシエチル化アルキルフェノール;第一
、第二もしくは第三級脂肪アミン又は脂肪アミンオキシエチレートの有機もしく
は無機酸での陽イオン性付加物、及び第四級アルキルアンモニウム界面活性剤;
並びにアルキルアミドプロピルベタインを含む、様々なアニオン性、非イオン性
、カチオン性、両イオン性及び/又は両性乳化剤を用いる常法により行うことが
可能である。このオレフィン系モノマーは単一タイプのモノマーであっても、異
なるオレフィンモノマーの混合物、すなわち、水相中に分散もしくは乳化されて
い
る共重合体粒子を形成するものであってもよい。ここでの使用に適するラテック
スは、そのラテックスが全くカチオン性でもアニオン性でもないのと比較して、
中性又はイオン電荷を持たないことが好ましい。
適切なラテックスは、エマルジョン重合により、プロピルアクリレート、n−
ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレ
ート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、エチルアクリレート及びそれらの
混合物の群から選択されるもののようなC2−C4アルキル及びヒドロキシアルキ
ルアクリレートを含むオレフィン系モノマーから調製することができる。プロピ
ルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、2
−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、
エチルメタクリレート、メチルメタクリレート、ビニルアセテート及びそれらの
混合物の群から選択されるC1−C4アルキル又はヒドロキシアルキルメタクリレ
ートも適切である。前述のC2−C4アルキル及びヒドロキシアルキルアクリレー
トとC1−C4アルキル又はヒドロキシアルキルメタクリレートとの混合物も適切
である。本発明における使用に特に適切なものはポリメチルメタクリレートのエ
マルジョンである。特に好ましいラテックスには、ヘキスト・セラニーズ(Hoech
st Celanese)によるモンウイニル(MONWINYL)963及びローム&ハー
ス(Rohm & Haas)によるローフレックス イー(RHOPLEX E)1845
の商品名で市販されているものが含まれる。
本発明での使用に適するラテックスは、1983年12月6日発行の米国特許
第4,419,471号(Nelsenら)及び1988年3月29日発行の米
国特許第4,734,445号(Nodaら)に開示されるもののようなコアー
シェル法によって調製することも可能である。コアーシェル法は、一般に、“ゴ
ム状”エラストマー重合体、典型的にはスチレン−ブタジエン共重合体、の個別
の粒子を水性担体中に含有するエマルジョンを提供することを包含する。その後
、上述のオレフィンモノマー又はモノマー混合物をこの分散“ゴム様”重合体粒
子を含有するエマルジョンと直接混合する。次いで、この混合物を、オレフィン
系モノマーの1種もしくは複数種を重合させてこのオレフィン系モノマーの1種
もしくは複数種から形成される重合体の完全なシェルによって少なくとも部分的
に
包まれている“ゴム状”重合体のコアを有する個別の複合体粒子を形成するのに
有効な条件下で反応させる。
C.マクロ組織をラテックスで処理する方法
改善された柔軟性を有する本発明の多孔性吸収性マクロ組織の製造において、
マクロ組織を有効量のこれらのラテックスで処理して少なくとも幾らかの吸収性
粒子を被覆する。“有効量”を構成するものは、関与する特定の多孔性吸収性マ
クロ組織、用いられる特定のラテックス、所望の柔軟性利益等の因子を含む様々
な因子に依存する。最も好ましくは、約2重量%のラテックスでのマクロ組織の
処理がマクロ組織の柔軟性における顕著な改善の付与に十分である。しかしなが
ら、マクロ組織は、約1重量%ないし約10重量%、より好ましくは約2重量%
ないし約5重量%のラテックスで有効に処理することが可能である。
多孔性吸収性マクロ組織は、通常の基材への添加物の塗布に適する様々な方法
のあらゆるものにより処理することができる。適切な方法には、スプレー噴霧、
印刷(例えば、フレキソ印刷)、コーティング、例えばグラビアコーティング、
浸漬、はけ塗り、糊付け又はこれらの塗布技術の組み合わせが含まれる。典型的
には、ラテックスを既に形成された多孔性吸収性マクロ組織上にスプレー噴霧し
た後、周囲温度、例えば約25℃又はそれ以下で焼結させる。さらに、ラテック
ス処理は、粒子の固定化を改善することにより、より安定なマクロ組織の形成を
補助することが可能である。
既に形成されたマクロ組織にラテックスをスプレー噴霧することに加えて、他
の方法をラテックスでの多孔性吸収性マクロ組織の処理に用いることもできる。
そのような方法の1つは、ラテックスを未処理前駆体吸収性粒子に配合した後、
このラテックス/粒子配合物を架橋剤及びグリセロールのような他のあらゆる任
意成分を含有する溶液で処理することを包含する。その後、この処理されたラテ
ックス/粒子配合物を周囲温度、例えば約25℃又はそれ以下で硬化させ、改善
された柔軟性を有する多孔性吸収性マクロ組織を得る。
別の方法は、ラテックスを薄いフィルムとして流延することを包含する。その
後、前駆体吸収性粒子をこの流延フィルム上に堆積させることができる。次いで
、
粒子が堆積した流延フィルムを架橋剤及び他のあらゆる任意成分を含有する溶液
で(例えば、スプレー噴霧により)処理する。次に、この処理された粒子/ラテ
ックスフィルムを周囲温度、例えば約25℃又はそれ以下で硬化させ、改善され
た柔軟性を有する多孔性吸収性マクロ組織を得ることができる。加えて、この焼
結ラテックスフィルムは、乾燥及び特に湿潤保全性を付与するためのマクロ組織
の支持基材として機能し得る。
さらに別の方法は、容器中でラテックスを加圧して、それをフォームの形態で
前駆体粒子上に吹付け、またはスプレー噴霧し、その後圧縮ロール等を用いてラ
テックスを均一に広げるようにすることを包含する。吹付またはスプレー噴霧さ
れた多泡ラテックスはある程度多孔性繊維の形態にあり、これらは極度に多孔性
であって、マクロ組織の吸収性を増強させる。前駆体粒子が多孔性ラテックス繊
維に膨潤するこのタイプのラテックス処理マクロ組織は、改善された構造上の保
全性を有する。
IV.マクロ組織の使用
これらの多孔性吸収性マクロ組織は、多くの使用分野において多くの目的に用
いることが可能である。例えば、これらのマクロ組織は、充填容器;薬剤送出装
置(drug delivery devices);外傷洗浄装置;火傷治療装置;イオン交換カラム
材料;構造材料;種苗シートもしくは保水材料のような農業もしくは園芸材料;
及びスラッジもしくは油脱水剤、露の形成を防止するための材料、乾燥剤、及び
湿度制御材料のような産業用途に用いることができる。
本発明の多孔性吸収性マクロ組織の独自の吸収特性により、それらは吸収性製
品、特には使い捨て吸収性製品、における吸収性コアとしての使用に特に適する
。ここで用いられる場合、“吸収性製品”という用語は体浸出液を吸収して保持
する製品を指し、より具体的には、装着者の身体に押し当てて、又はその近傍に
配置されて、その身体から排出される様々な浸出液を吸収及び保持する製品を指
す。さらに、“使い捨て”吸収性製品は、1回の使用の後に廃棄することが意図
されているものである(すなわち、吸収性製品の特定の材料又は全てが再生、再
使用、又は堆肥として使用可能であっても、元の吸収性製品は、全体として、洗
濯した
り他の方法で復元することや、吸収性製品として再使用することは意図されてい
ない)。使い捨て吸収性製品の好ましい例、おむつ20、が図3に示されている
。ここで用いられる場合、“おむつ”という用語は、一般に幼児及び失禁者によ
って装着され、装着者の胴体下部に装着される衣料品を指す。しかしながら、本
発明は、失禁用ブリーフ、失禁パッド、トレーニングパンツ、おむつ挿入物、生
理用ナプキン、顔用ティッシュ、ペーパータオル等の他の吸収性製品にも適用可
能であることは理解されるべきである。
図3は、本発明のおむつ20の収縮されていない(すなわち、全ての弾性誘導
収縮が取り除かれている)状態での透視図であり、この構造体の一部はおむつ2
0の形状をより明確に示すために切り取られており、かつおむつ20の装着者に
接触する部分が表にある。図3に示されるおむつ20は、好ましくは、液体透過
性トップシート38;トップシート38に接合する液体不透性バックシート40
;トップシート38とバックシート40との間に位置する吸収性コア42;弾性
部材44;及びテープタブファスナー46を有する。トップシート38、バック
シート40、吸収性コア42、及び弾性部材44は様々な公知の形状で組み立て
ることができるが、好ましいおむつの形状は1975年1月14日発行の米国特
許第3,860,003号(Buell)に一般的に記述されており、これを引
用して組入れる。ここでの使い捨ておむつの別の好ましい形状は、1989年2
月28日発行の米国特許第4,808,178号(Azizら);1987年9
月22日発行の米国特許第4,695,278号(Lawson);及び198
9年3月28日発行の米国特許第4,816,025号(Foreman)にも
開示されており、これらの全てを引用してここに組入れる。
図3は、トップシート38及びバックシート40が同一の広がりを有し、かつ
一般に吸収性コア42よりも大きな長さおよび幅寸法を有する、おむつ20の好
ましい態様を示す。トップシート38はバックシート40に接合されて重ね合わ
されており、それによりおむつ20の外縁を形成する。この外縁はおむつ20の
外周又は端部を決定する。この外縁は末端部32及び縦端部30を含む。
トップシート38は意のままに形を変え、柔らかな感触で、装着者の皮膚に刺
激を与えない。さらに、トップシート38は、その厚みを通して液体を容易に透
過させる液体透過性である。適切なトップシート38は、多孔性フォーム、網状
フォーム、開口プラスチックフィルム、天然繊維(例えば、木繊維もしくは木綿
繊維)、合成繊維(例えば、ポリエステルもしくはポリプロピレン繊維)のよう
な広範囲の材料、又は天然及び合成繊維の組み合わせから製造することができる
。好ましくは、トップシート38は、装着者の皮膚を吸収性コア42中の液体と
隔てるために、疎水性材料で製造される。
特に好ましいトップシート38は、デラウェア州ウィルミントンのハーキュル
ス社(Hercules,Inc.of Wilmington,Deraware)によって市販されているハーキュ
レスタイプ(Hercules type)151ポリプロピレンのような、約1.5のデニー
ルのステープル長さのポリプロピレン繊維を含む。ここで用いられる場合、“ス
テープル長さの繊維”という用語は、少なくとも約15.9mm(0.62イン
チ)の長さを有する繊維を指す。
トップシート38の製造に用いることができる製造技術は数多く存在する。例
えば、トップシート38は織物、不織布、結合剤を用いない不織布、梳毛布等で
あり得る。好ましいトップシートは、梳かれ、織物分野における熟練者に公知の
手段によって熱的に結合される。好ましくは、トップシート38は、1平方メー
トル当り約18ないし約25グラムの重量、機械方向に1センチメートル当り少
なくとも約400グラムの最小乾燥引張強さ、及び機械を横断する方向に1セン
チメートル当り少なくとも約55グラムの湿潤引張強さを有する。
バックシート40は、他の柔軟性液体不透性材料を用いることも可能ではある
が、液体に対して不透性であって、好ましくは薄いプラスチックフィルムから製
造される。バックシート40は、ベッドシーツ及び下着のようなおむつ20と接
触する製品が、吸収されて吸収性コア42に保持される浸出液で濡れるのを防ぐ
。バックシート40は、他の柔軟性液体不透性材料を用いることも可能ではある
が、好ましくは、約0.012mm(0.5ミル)ないし約0.051センチメ
ートル(2.0ミル)の厚さを有するポリエチレンフィルムである。ここで用い
られる場合、“柔軟性”という用語は、意のままに変形し、一般的な形状及び装
着者の身体の線に容易に合致する材料を指す。
適切なポリエチレンフィルムは、モンサント・ケミカル・コーポレーション
(Monsanto Chemical Corporation)によって製造され、Film No.802
0という商品名で販売されている。バックシート40は、好ましくはエンボス加
工及び/又はマット仕上げされ、より布に似た外観が付与されている。さらに、
バックシート40は、浸出液がバックシート40を通過することは妨げながら蒸
気が吸収性コア42から逃げることは許容し得る。
バックシート40のサイズは、吸収性コア42のサイズ及び選択された実際の
おむつのデザインによって決められる。好ましい態様において、バックシート4
0は、おむつの外縁全体の周りで少なくとも約1.3センチメートルないし約2
.5センチメートル(約0.5ないし約1.0インチ)の最小距離だけ吸収性コ
ア42より大きな変形した砂時計形状を有する。
トップシート38及びバックシート40は、あらゆる適切な方法により、互い
に接合されている。ここで用いられる場合、“接合”という用語は、トップシー
ト38をバックシート40に直接固定することによりトップシート38がバック
シート40に直接接合されている形態、及びトップシート38を中間部材に固定
し、次いでこの中間部材をバックシート40に固定することによりトップシート
38がバックシート40に間接的に接続されている形態を包含する。好ましい態
様において、トップシート38及びバックシート40は、接着剤又は当該技術分
野において公知の他の結合手段のような結合手段(図示せず)によっておむつの
外縁で互いに直接固定される。例えば、接着剤の均一な連続層、接着剤のパター
ン化された層、又は接着剤の分離したラインもしくはスポットの列をバックシー
ト40へのトップシート38の固定に用いることができる。
テープタブファスナー46は、装着者におむつを保持するための固定手段を提
供するため、おむつ20の背面ウェストバンド領域に典型的に適用される。この
テープタブファスナー46は、1974年11月19日発行の米国特許第3,8
48,594号(Buell)に開示される固定テープのような、当該技術分野
において公知のあらゆるものが可能である。この特許を引用してここに組入れる
。これらのテープタブファスナー46又は他のおむつ固定手段は、典型的には、
おむつ20の隅の近くに適用される。
弾性部材44は、弾性部材44がおむつ20を装着者の脚に引き寄せて保持し
易くなるように、おむつ20の外縁に隣接して、好ましくは縦端部30の各々に
沿って配置される。代わりに、レッグカフス(leg cuffs)に加えて、又はそれに
代えてウェストバンドを提供するため、弾性部材44をおむつ20の末端部32
のいずれか又は両者に隣接させて配置することができる。例えば、適切なウェス
トバンドが1985年5月7日発行の米国特許第4,515,595号(Kie
vitら)に開示されており、これを引用して組入れる。加えて、弾性的に収縮
可能な弾性部材を有する使い捨ておむつの製造に適切な方法及び装置が1978
年3月28日発行の米国特許第4,081,301号(Buell)に記述され
ており、これを引用してここに組入れる。
弾性部材44は、通常の抑圧のない形状において弾性部材44がおむつ20を
有効に収縮又は寄せ集めるように、おむつ20に対して弾性的に収縮可能な状態
に固定される。弾性部材44は、少なくとも2つの方法で弾性的に収縮可能な状
態に固定することができる。例えば、おむつ20を収縮していない状態にしなが
ら、弾性部材44を伸長して固定することができる。その代わりに、例えばひだ
を付けることによりおむつ20を収縮させ、弾性部材44をそれらの非緩和もし
くは非伸長状態にしながら弾性部材44を固定しておむつ20に接続することが
できる。
図3に示される態様において、弾性部材44はおむつ20の長さ部分に沿って
伸びる。その代わりに、おむつ20の全長に、又は弾性収縮ラインを提供するの
に適する別のあらゆる長さに、弾性部材44を伸ばすことができる。弾性部材4
4の長さはおむつのデザインによって決まる。
弾性部材44は多くの形状をとることができる。例えば、弾性部材44の幅は
約0.25ミリメートル(0.01インチ)ないし約25ミリメートル(1.0
インチ)以上で変化することが可能であり、弾性部材44は弾性材料の1本のス
トランドを含むことも、弾性材料の数本の平行もしくは非平行ストランドを含む
ことも可能であり、あるいは弾性部材44は矩形であっても曲線であってもよい
。さらに、弾性部材44は、当該技術分野において公知の幾つかの方法のあらゆ
るものでおむつに固定することが可能である。例えば、弾性部材44は超音波結
合
させることも、様々な結合パターンを用いて加熱及び加圧シールすることも可能
であり、あるいは弾性部材44は単におむつ20に糊付けすることもできる。
おむつ20の吸収性コア42はトップシート38とバックシート40との間に
配置される。吸収性コア42は、様々なサイズ及び形状(例えば、矩形、砂時計
、非対称等)に、様々な材料から製造することができる。しかしながら、吸収性
コア42の総吸収能力は、その吸収性製品又はおむつの意図する用途の設計液体
負荷と一致するべきである。さらに、吸収性コア42のサイズ及び吸収能力は、
幼児から成人までの範囲をとる装着者に適用するように変化させることができる
。吸収性コア42は本発明の多孔性吸収性マクロ組織を有する。
おむつ20の好ましい態様は矩形形状の吸収性コア42を有する。図4に示さ
れるように、吸収性コア42は、好ましくは、包被ウェブ50及び包被50内に
配置される多孔性吸収性マクロ組織52を有する吸収性部材48を含む。前駆体
粒子がトップシートを通して移動する可能性を最小にし、液体の吸収を高めて再
湿潤を最小にするさらなる液体移送層をトップシート38とマクロ組織52との
間に提供するため、マクロ組織52は包被ウェブ50に包まれている。図4に示
されるように、第1層54及び第2層56を形成するように折りたたむことによ
り、単一の包被ウェブ50がマクロ組織52に巻かれている。包被ウェブ50の
端部58は、接着剤59(図示される)、超音波結合、又は加熱/加圧結合のよ
うな通常のあらゆる手段によりその外縁でシールされてパウチ(pouch)を形成す
る。包被ウェブ50は、不織ウェブ、紙ウェブ、又はティッシュような吸収性材
料を含む多くの材料を含むことが可能である。包被ウェブ50は、好ましくは、
トップシート38の形成に用いられるウェブに類似する不織ウェブを含む。この
不織ウェブは、液体が包被ウェブ50を迅速に通過することを可能にするように
、好ましくは親水性である。類似する積層吸収性部材(積層体)が1986年3
月25日発行の米国特許第4,578,068号(Kramerら)により完全
に記述されており、これを引用してここに組入れる。
あるいは、本発明の吸収性コア42は、単独の1以上の(複数の)本発明の多
孔性吸収性マクロ組織からなっていてもよく;本発明のマクロ組織を含む層の組
み合わせを有していてもよく;あるいは1以上の本発明のマクロ組織を含む他の
あらゆる吸収性コア形状であってもよい。
図5は、変形砂時計形状の吸収性部材60とこの吸収性部材60の下方(すな
わち、吸収性部材60とバックシート40との間)に位置する多孔性吸収性マク
ロ組織のシート62とを含む二重層吸収性コア142を有するおむつ120の代
替態様を示す。
吸収性部材60は、***された液体を迅速に集めて一時的に保持し、その液体
を吸上げにより最初の接触点から吸収性部材60の別の部分及びマクロ組織シー
ト62に移送するのに役立つ。吸収性部材60は、好ましくはゴム又は綿の繊維
材料を包含する。ここで前に論じられている繊維材料のような様々なタイプの繊
維材料を吸収性部材60に用いることが可能である。一般には、セルロース繊維
がここでの使用に好ましく、木パルプ繊維が特に好ましい。吸収性部材60は、
特定の量の粒状吸収性重合体組成物を含んでいてもよい。例えば、吸収性部材6
0は約50重量%までの重合体組成物を含むことが可能である。最も好ましい態
様において、吸収性部材60は0重量%ないし約8重量%の粒状吸収性重合体材
料を含む。別の好ましい態様において、吸収性部材60はここで前に論じられて
いる化学的に補剛されたセルロース繊維を含む。本発明において有用な吸収性6
0の例示態様は1987年6月16日発行の米国特許第4,673,402(W
eismanら);及び1989年5月30日発行の米国特許第4,834,7
35号(Alemanyら)に記載されており、これらの両者を引用してここに
組入れる。保存帯及びこの保存帯よりも平均密度が低くかつ単位面積当たりの平
均基本重量が小さい吸収帯を有し、そのため吸収帯が有効かつ効率的に、迅速に
***液体を吸収することが可能な吸収性部材がここでの使用に特に好ましい。
吸収性部材60は、あらゆる所望の形状、例えば矩形、楕円、長方形、非対称
又は砂時計形状、であってもよい。吸収性部材60の形状は、結果として得られ
るおむつ120の一般的な形状によって決まる。図5に示される好ましい態様に
おいて、吸収性部材60は砂時計形状である。
本発明のマクロ組織シート62は吸収性部材60と同じサイズである必要はな
く、実際、吸収性部材60の頂部表面積よりも実質的に小さい又は大きい頂部表
面を有することができる。図5に示されるように、マクロ組織シート62は吸収
性部材60よりも小さく、吸収性部材60の約0.10ないし約1.0倍の頂部
表面積を有する。最も好ましくは、マクロ組織シート62の頂部表面積は吸収性
部材60の僅かに約0.10ないし約0.75倍、最も好ましくは約0.10な
いし約0.5倍である。代わりの態様においては、吸収性部材60はマクロ組織
シート62より小さく、マクロ組織シート62の約0.25ないし約1.0倍、
より好ましくは約0.3ないし約0.95倍の頂部表面積を有する。この代わり
の態様において、吸収性部材60は、好ましくは、前に記述される化学的に補剛
されたセルロース繊維を含む。
マクロ組織シート62は、好ましくは、おむつ内においてバックシート40及
び/又は吸収性部材60に対して特定の位置関係で配置される。より好ましくは
、マクロ組織シート62は、マクロ組織シート62が***液体を吸収して保持す
る上で最も有効に位置するように、一般におむつの前面に向けて配置される。
代わりの好ましい態様においては、図5に示される1つのマクロ組織シート6
2を、複数のマクロ組織、好ましくは2ないし6のマクロ組織細片又はシートで
置き換えることができる。さらに、さらなる吸収性層、部材、又は構造体を吸収
性コア142内に配置することができる。例えば、マクロ組織シート62を通過
する液体を吸収性コア142又はマクロ組織シート62の別の部分に分配する保
有能力を吸収性コア142及び/又は層に付与するため、さらなる吸収性部材を
マクロ組織シート62とバックシート40との間に配置することができる。ある
いは、トップシート38と吸収性部材60との間に位置するように、マクロ組織
シート62を吸収性部材60の上に配置することも可能である。
図6は、矩形吸収性部材260及び吸収性部材260とバックシート40との
間に位置する3つの引き伸ばされた平行に間隔を置くマクロ組織細片262を含
む代わりの二重層吸収性コア242を有するおむつ220の代替態様を示す。
この吸収性部材260は、***された液体を迅速に集めて一時的に保持し、そ
の液体を吸上により最初の接触点から吸収性部材260の別の部分及びマクロ組
織細片262に移送するのに役立つ。この吸収性部材260は、好ましくは繊維
材料のウェブもしくはバット(bat)、最も好ましくはここで前に論じられている
化学的に補剛されたセルロース繊維を含む。マクロ組織細片262は、一緒に、
***された液体を吸収して保持する作用を行う。マクロ組織細片262を互いに
離すことにより、***された液体を吸収して保持する上でより有効な表面積が示
される。これは、隣接する細片の***された液体を吸収する能力を妨げることな
く、間隔を空けたマクロ組織細片262が膨潤してそれらの幅方向に膨張するこ
とが可能であるため、特に真実である。
その使用においては、背面ウェストバンド領域を装着者の背中の下に配置し、
前面ウェストバンド領域が装着者の前を横切るようにおむつ20の残りを装着者
の脚の間から引き寄せることにより、おむつ20を装着者に適用させる。次に、
テープタブファスナー46を、好ましくはおむつ20の外に面する領域に固定す
る。その使用において、本発明の多孔性吸収性マクロ組織が組込まれている使い
捨ておむつ又は他の吸収性製品は、液体をより迅速かつ効率的に分配及び保持し
、そのマクロ組織の高い吸収能力により乾燥を保つ傾向にある。また、本発明の
マクロ組織が組込まれている使い捨ておむつは、より薄く、かつより柔軟であり
得る。
V.前駆体粒子の例
開口部が220mm×240mm、深さが240mmの寸法であり、120m
mの回転直径を処理する2つのシグマ(Sigma)タイプの翼(blades)を有す
る、ジャケット装着10リットル・ツィンアーム・ステンレス鋼ニーダーを蓋で
密閉する。37重量%のモノマー及び1.7グラムのトリメチロールプロパント
リアクリレートからなるモノマー水溶液を調製する。このモノマーは75モル%
のアクリル酸ナトリウム及び25モル%のアクリル酸からなる。このモノマー水
溶液5500グラムをニーダー容器に入れ、続いてこの容器を窒素ガスでパージ
して残留する閉じ込められた空気を除去する。その後、2つのシグマタイプの翼
を46rpmの速度で回転するよう設定し、ジャケットを35℃の水を通過させ
ることにより加熱する。2.8gの過硫酸ナトリウム及び0.14gのL−アス
コルビン酸を重合開始剤として添加する。これらの開始剤の添加の約4分後に重
合が開始される。開始剤添加の15分後に、反応系の内部で82℃のピーク温度
に到達する。水和ゲル重合体を、攪拌を続けながら、約5mmのサイズの粒子に
分割する。重合開始の60分後にニーダーから蓋を取り、材料をニーダーから取
り出す。
このようにして得られた水和水性ゲル重合体を標準#50サイズの金属ゲージ
上に広げ、熱風を用いて150℃で90分間乾燥させる。乾燥した粒子をローラ
ーミルで粉末化し、標準#20シーブ(850ミクロン)で移して標準#20シ
ーブを通過した粒子を得る。0.5部のグリセロール、2部の水、及び0.5部
のイソプロパノールを含有する混合液をこの粒子100部と混合する。得られる
液体及び粒子の混合物をボウルに入れ、次いでこの混合物を加熱するためにこの
ボウルを熱油浴(195℃)に45分間浸漬する。加熱しながら混合物を攪拌する
。最終粒子の塊平均粒径は450ミクロンである。
VI.本発明によるマクロ組織の製造の具体的な説明
例1
この例においては、前駆体粒子の例によって作製され、例1において記述され
る粒子径特性を有する前駆体粒子80部を用いる。6.0部のキメン(Kyme
ne登録商標名)プラス(ハーキュルス社から商業的に入手可能、有効樹脂30
%)、3.5部の水及び8.5部のグリセロールを含有する混合物から製造され
た処理水溶液を用いる。
往復テーブルまたはシャトル(shuttle)を、処理溶液を塗布する一対の噴霧器
及び前駆体粒子を堆積させる振動フィーダーと共に用いる。この噴霧器及びフィ
ーダーはテーブルの往復表面の上に位置する。最初に、二重プライ(double-ply)
バウンティ(Bounty)(プロクター&ギャンブルの登録商標名)タイプシ
ートからなる基材材料をテーブルの表面に置く。次に、バウンティシートをのせ
たテーブルを噴霧器の下に移動させ、バウンティシート(すなわち粒子層)の表
面上に処理溶液を予め決められたパターンで噴霧する。このテーブルが同じ方向
にさらに移動してフィーダーの下に来たとき、予め決められた量の前駆体粒子を
Bounty(シートの表面(もしくは次の通過における前の処理粒子の層)に
堆積させる。任意に、フィーダーから粒子が堆積してそれらの層を形成した後、
テーブルの表面を反対方向に逆移動させ、一連の処理溶液の塗布/粒子層の堆積
を繰り返すことができるようにすることが可能である。
フィーダーから前駆体粒子の単層(1層当り0.2g/in2 の粒子)を堆積
させる。前駆体粒子の層が堆積した後、予め決められた量の処理溶液を各層の頂
部に噴霧する。前駆体粒子の層に加えて、テーブルの表面上に最初に噴霧される
処理溶液の量は、約0.010g/in2である。
前駆体粒子を積層し、処理溶液の噴霧が完了した後、粒子の比較的粘着性の複
合シートが形成される。その後、この粘着性複合シートを標準プレバル(Pre
val)噴霧器の下を通過させる。この噴霧器は、ラテックス(Mowinyl 963
、ヘキスト・セラニーズ)組成物を、シート上に、最終シート組成物に約2重量
%のラテックスを含ませるに十分な量で噴霧する。次いで、この粘着性複合シー
トをベルトによって圧縮ユニットに送る。この圧縮ユニットは、(可変ではある
が)固定された間隙を有する2つの被覆鋼製圧縮ロール(ニップロール)からな
る。この圧縮ロールは約8インチ(20cm)の直径を有し、約20rpmの速
度で駆動する。圧縮ロール間の間隙は約0.05インチ(1.25mm)である
。得られた集合体複合シート(0.9−1.0g/ccの密度)をプラスチック
バック中において周囲室温(約65°F−72°F、18.3℃−22.2℃)
で約24時間保存する。この周囲温度硬化の間に、キメンプラスは前駆体粒子の
表面の重合体材料と反応し、それにより有効な架橋を生じる。処理溶液中のキメ
ンプラスはバウンティ(Bounty登録商標名)シートのセルロース構造体及
び前駆体粒子とも結合し、バウンティシートと粒子の粘着性層との結合を引き起
こす。周囲温度硬化させたシートは約0.06−0.07インチ(1.5−1.
8mm)の厚さ(キャリパー(caliper))及び約4インチ(10cm)の幅を有
する。これらの周囲温度で硬化させた複合シートは優れた柔軟性及び引張強さを
有し、破壊したり引き裂いたりすることなく容易に扱うことができる。
例2
この例においては、図7に示される装置301を用いる。用いられる前駆体粒
子は前駆体粒子の例によって製造され、150−550ミクロンのサイズを有す
る。処理水溶液を、5.0部のキメンプラス(有効樹脂30%)、7.1部の水
及び12.7部のグリセロールの混合物から製造される。フィーダー305は、
カルロット,ノース.カロライナ(Charlotte,N.C.)のソリッズ
・フロー・コントロール(Solids Flow Control)から入手
可能なスーパー・フィーダー(Super Feeder)モデル#210SE
−00354振動フィーダーである。噴霧器304は、ホイートン,イリノイズ
(Wheaton,IL)のスプレーイング・システムズ社(Spraying
Systems,Co.)から入手可能なモデル6218−1/4JAU自動
化空気駆動ノズル・アセンブリである。最初の2回の適用については、噴霧器3
04a及び304bが処理溶液を39.8グラム/分の速度でコンベア303に
搬送する。噴霧器304cはラテックス組成物をコンベア303に搬送する。コ
ンベア303はポリウレタンから作製される移動コンベアであり、27フィート
/分の速度で移動する。シートフィーダ313には、コンベア303の速度と同
調してバウンティシートをコンベア303に供給する、二重層バウンティタイプ
シート314からなる巻かれた基材シートが格納される。加圧機は、直径8イン
チ(20cm)、幅12インチ(30.5cm)の一対の圧縮ロール306であ
る。頂部及び底部ロール306は、ウオーターバリー,コネクチカット(Wat
erbury,CT)のプラズマ・コーティングス社(Plasma Coat
ings,Inc.)から入手可能な#934プラズマ・コーティングで被覆さ
れている。
この例は、次の工程により行われる。
工程1:コンベア303の速度に同調させてバウンティシート314をコンベア
303に供給する。
工程2:供給されたバウンティシートの予め決められた領域に、バウンティシー
トの1平方インチ当り0.05グラムの溶液に実質的に等しい量の処理溶液を噴
霧する。
工程3:バウンティシートの1平方インチ当り0.2グラムの前駆体粒子を、同
じ予め決められた領域に実質的に連続的に積層する。
工程4:バウンティシートの予め決められた領域上の前駆体粒子の第1の層に、
バウンティシートの1平方インチ当り0.05グラムの溶液に実質的に等しい量
の処理溶液を噴霧する。
工程5:噴霧器304cを用いて、この吸収性複合体に0.01グラムのラテッ
クス組成物(モウイニル(Mowinyl)963、ヘキスト・セラニーズ(H
oechst Celanese))を噴霧する。
工程6:この吸収性複合体を圧縮ロール306に通す。圧縮ロール306の間の
間隙は0.03インチである。これにより0.70g/ccの密度を有するシー
トが生成する。
工程7:このシートをプラスチックバッグ中に入れて周囲温度(72°F、22
.2℃)に48時間放置することにより、シートを硬化させてシートの最外層の
ラテックスを焼結させる。
得られる吸収性複合シートは良好な柔軟性及び乾燥保全特性を有し、ゲルブロ
ッキングがない。
例3
例2に従って製造した吸収性複合体を2つの1cm×10cmサンプルシート
に切断し、これをシートの曲げ弾性率(gfcm2/cmまたはグラム力cm2/
cm)で示される柔軟性について以下のように試験した。別の吸収性複合シート
を、それをラテックスで処理しないことを除いて例2に従って製造する。この非
ラテックス処理複合シートから2つの1cm×10cmサンプルシートを切断す
る。柔軟性サンプルシートは、剛性サンプルシートが高い曲げ弾性率値を有する
のに対して、曲げ弾性率値が低い。ラテックス処理サンプルシートの1つ及び非
ラテックス処理サンプルシートの1つを50℃の環境に48時間晒した後、各々
のサンプルシートについて曲げ弾性率を測定する。各サンプルシートを曲げ試験
機のサンプルホルダに置く。用いられる曲げ試験機は、カトー・テク有限会社(
Kato Tech.Co.LTD)日本国京都府下京区汐小路上ル西通院通り
東四京路町608−9 日本生命京都三鉄ビル3F(Nihonseimei Kyoto Santets
u Bldg.3F 608-9 Higashishikoji-cho Shiokoji Agaru Nishinotoindohri Shimo
gyo-ku,Kyoto,Japan)からピュアー カワバタ 曲げ試験機(Pure Kawabata B
ending tester)の商品名で入手可能である。各サンプルシートを時計回りに15
0°、次いで反時計回りに300°曲げる。サンプルシートを曲げる力を記録し
、gfcm2/cm単位に変換する。非ラテックス処理サンプルが0.32gf
cm2/cm及び5.0gfcm2/cm(50℃で48時間経時)の値を有する
のに対して、ラテックス処理サンプルは0.17gfcm2/cm及び0.36
gfcm2/cm(50℃で48時間経時)の曲げ弾性率値を有する。これらの
曲げ弾性率値から分かるように、ラテックス処理サンプルシートは、非常に剛性
で上昇温度及び低湿度に晒した後にはひび割れさえする非ラテックス処理サンプ
ルシートを上回る、驚くほど改善された柔軟性を有する。
例4
カッティングテーブル(cutting table)を調製した後、例2の連続吸収性複合
体を平坦なカッティング表面に置く。外部に面する20個の円筒形ブレードを有
するパンチカッターを調製する。これらのブレードの各々は10mmの直径を有
し、隣接する2つのブレードの中心間の距離は20mmに設計されている。この
パンチカッターを連続吸収性複合体上に押し下げる。その結果、このパンチカッ
ターを介して平坦カッティング表面上の連続吸収性複合体に適当な圧力(約0.
5−5kgf/cm2)が加わり、吸収性複合体中に複合体を貫通する20個の
円形空隙を形成することができる。結果として、非連続吸収性複合体を得ること
ができる。
例5
カッティングテーブルを調製した後、例2の連続吸収性シートを平坦なカッテ
ィング表面に置く。外部に面する20個の円形ブレードを有するパンチカッター
を調製する。これらのブレードの各々は10mmの直径を有し、隣接する2つの
ブレードの中心間の距離は20mmに設計されている。このパンチカッターを連
続吸収性複合体上に押し下げる。その結果、このパンチカッターを介して平坦カ
ッティング表面上の連続吸収性シートに適当な圧力(約0.5−5kgf/cm2
)が加わり、吸収性シート中に複合体を貫通する20個の円形空隙を形成する
ことができる。結果として、非連続吸収性複合体を形成することができる。
この非連続吸収性シートと同じサイズを有する二重プライ バウンティシート
を調製し、Preval噴霧器を用いてバウンティシート上に処理溶液も噴霧す
る。バウンティシートの表面のセルロース材料を十分な量(例えば、1平方イン
チ当り0.05グラムの溶液に実質的に等しい量)の処理溶液で均一に処理した
後、非連続吸収性シートをバウンティシートの表面上に置く。この2つのシート
を圧縮ロールに送り、それらにより対向する圧力を加える。結果として、半連続
吸収性複合体を得ることができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,U
G),AM,AU,BB,BG,BR,BY,CA,C
N,CZ,EE,FI,GE,HU,IS,JP,KE
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O,RU,SG,SI,SK,TJ,TT,UA,US
,UZ,VN
(72)発明者 清水 基尋
兵庫県西宮市櫨塚町5番5−303号
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 柔軟な粒子間結合集合体を有する多孔性吸収性マクロ組織であって、該粒 子間結合集合体が、 (a)実質的に水不溶性の吸収性ヒドロゲル形成重合体材料を含有する、多数 の相互接続された架橋粒子;及び (b)該粒子間結合集合体の柔軟性を高めるため該粒子の一部を被覆するのに 有効な量のラテックスを有し; (c)該ラテックスは、約25℃又はそれ以下の温度で焼結することが可能で あり、焼結したときに少なくとも多少は親水性であり、かつ焼結したときに約2 5℃又はそれ以下のTgを有する多孔性吸収性マクロ組織。 2. 前記粒子間結合集合体が、隣接する前記粒子の間に細孔を有し、該細孔は 前記マクロ組織が液体透過性となるように互いに連通するチャンネルによって互 いに連結し、前記マクロ組織の外接乾燥容積は約0.008mm3以上である請 求項1の吸収性マクロ組織。 3. 前記ラテックスが、C2−C4アルキル及びヒドロキシアルキルアクリレー ト、C1−C4アルキルもしくはヒドロキシアルキルメタクリレート並びにそれら の混合物からなる群より選択されるオレフィン系モノマーのエマルジョン重合に よって製造される請求項1又は2の吸収性マクロ組織。 4. 前記C2−C4アルキル及びヒドロキシアルキルアクリレートが、プロピル アクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、2−ヒドロ キシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、エチルアクリ レート、プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタ クリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメ タクリレート、エチルメタクリレート、メチルメタクリレート、ビニルアセテー ト及びそれらの混合物のからなる群より選択される請求項3の吸収性マクロ組織 。 5. 前記ラテックスが、乳化されたポリエチルアクリレートである請求項3の いずれか1つの吸収性マクロ組織。 6. 前記ラテックスが、約1重量%ないし約10重量%の量で存在する請求項 1−5のいずれか1つの吸収性マクロ組織。 7. 前記粒子が、カチオン性アミノ−エピクロロヒドリン付加物を用いて、そ れらの表面で架橋される請求の範囲第1−6項のいずれか1項の吸収性マクロ組 織。 8. 柔軟性、多孔性、吸収性シートの形態にある請求項1−7のいずれか1つ の吸収性マクロ組織。 9. 液体透過性トップシート;該トップシートに接合する液体不透性バックシ ート;及び該トップシートと該バックシートとの間に位置する吸収性コアを有し 、該吸収性コアが請求項1−8のいずれか1つのマクロ組織の1もしくはそれ以 上を有する吸収性製品。 10. 改善された柔軟性を有する多孔性、吸収性マクロ組織の製造方法であっ て、該方法は、 (a)マクロ組織が液体透過性となるように互いに連通するチャンネルによって 互いに連結する細孔を有する粒子間結合集合体を含む多孔性集合マクロ組織を、 該多孔性集合マクロ組織の該粒子の一部を被覆するのに有効な量のラテックスで 処理する工程であり、該ラテックスは、約25℃又はそれ以下の温度で焼結する ことが可能であって、焼結したときに少なくとも多少は親水性であり、かつ焼結 したときに約25℃又はそれ以下のTgを有し、及び (b)該多孔性集合マクロ組織を約25℃又はそれ以下の温度で焼結してそれら に改善された柔軟性を付与する工程、 を包含する前記多孔性、吸収性マクロ組織の製造方法。
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