包含具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物的吸收性制品的制作方法_3

文档序号:9381989阅读:来源:国知局
92] 具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物还可包括基于干微粒超吸收性 聚合物组合物的重量的约Owt%至约30wt%、或约0.0 Olwt%至约25wt%、或约0.0 lwt% 至约20wt%的优选呈聚合形式的水溶性聚合物,如部分或全部水解的聚醋酸乙烯酯、聚乙 烯基吡咯烷酮、淀粉或淀粉衍生物、聚二醇或聚丙烯酸。这些聚合物的分子量并不是关键性 的,只要它们是水溶性的即可。优选的水溶性聚合物是淀粉和聚乙烯醇。这样的水溶性聚 合物在根据本发明的吸收性聚合物中的优选含量是基于干微粒超吸收性聚合物组合物的 总量的〇-3〇wt %或0-5wt %。水溶性聚合物优选为合成聚合物如聚乙烯醇,其也可以充当 待聚合的单体的接枝基体。
[0093] 具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物还可包括基于干微粒超吸收性 聚合物组合物的重量的〇wt%至约5wt%、或约0.0 Olwt%至约3wt%、或约0.0 lwt%至约 2wt%的除尘剂,如亲水性和疏水性除尘剂,例如在美国专利6, 090, 875和5, 994, 440中所 描述的那些。
[0094] 在一些方面,任选地,另外的表面添加剂可与具有改善的渗透稳定性的微粒超吸 收性聚合物组合物一起使用,如吸味物质,如环糊精、沸石;无机或有机盐,和类似物质;防 结块添加剂;流动改进剂;表面活性剂;粘度调节剂等。
[0095] 本发明的具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物可在热处理步骤之后 利用水溶液如去质子化的有机酸盐、铝盐,或者水溶性聚合物如聚乙二醇的水溶液进行处 理。已处理的微粒超吸收性聚合物组合物的含水量为基于所述微粒超吸收性聚合物组合物 的约3wt%至约15wt%、或约4wt%至约12wt%、或约5wt%至约llwt%。
[0096] 期望地,根据本发明的具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物可以通过 包括下述方法在内的本领域公开的和在多个实施例中举例说明的各种方法制备。所述微粒 超吸收性聚合物组合物可以以大规模工业方式连续地或不连续地制备,所述后处理根据本 发明进行。
[0097] 根据一个方法,通过向所述单体中添加碱,如氢氧化钠,或通过将所述单体添加至 碱溶液来部分中和所述单体。之后,所述部分中和的单体如丙烯酸通过在交联剂和任何其 它组分存在的情况下在水溶液中经自由基聚合被转化为凝胶,且所述凝胶被粉碎、干燥、研 磨以及筛分出期望的粒径,从而形成微粒超吸收性聚合物。这种聚合可连续地或不连续地 进行。
[0098] 对于本发明,高容量的超吸收性聚合物组合物颗粒的粒径取决于包括研磨和筛分 在内的制备工艺。对于本领域技术人员熟知的是,所述微粒超吸收性聚合物的粒度分布类 似于正态分布或钟形曲线。同样已知的是,出于各种原因,粒度分布的正态分布可在任一方 向上偏斜。
[0099] 根据制备微粒超吸收性聚合物的另一方法,也可采用反向悬浮聚合和乳液聚合来 制备根据本发明的产品。根据这些方法,部分中和的单体如丙烯酸的水溶液在保护胶体和 /或乳化剂的帮助下分散在疏水性的有机溶剂中,并且所述聚合反应通过自由基引发剂引 发。内交联剂可以溶解在单体溶液中并与之一起计量,或者可以单独地并且任选地在聚合 过程中加入。作为接枝基体的水溶性聚合物的加入任选地通过单体溶液来实现、或者通过 直接引入到油相中来实现。然后从混合物共沸除去水,滤出聚合物并任选地进行干燥。内 交联可通过在溶解于单体溶液中的多官能交联剂中进行聚合来进行,和/或通过在聚合步 骤过程中的合适的交联剂与聚合物官能团的反应来进行。
[0100] 本发明的具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物呈现出某些特性或 性能,这些特性或性能通过自由溶胀凝胶床渗透性(FSGBP)、离心保留容量(CRC)、在约 0.9psi的负载下的吸收性(0.9psi AUL)和压缩率来衡量。FSGBP测试是在通常被称为"自 由溶胀"条件之后,在围压下以10 8Cm2(例如从吸收性结构中分离)测量微粒超吸收性聚 合物组合物的溶胀床的渗透性。在该上下文中,术语"自由溶胀"是指在吸收如将在下文所 述的测试溶液时,所述微粒超吸收性聚合物组合物被允许在没有溶胀限制载荷的情况下溶 胀。
[0101] 渗透性是衡量多孔结构的有效连通性的量度,所述结构是纤维垫或者泡沫板或 者,在本申请情况下为微粒超吸收性聚合物和微粒超吸收性聚合物组合物,在本文中通常 称为微粒超吸收性聚合物组合物或者SAP,并且渗透性可用微粒超吸收性聚合物组合物的 空隙率和连通程度来限定。凝胶渗透性是作为一个整体的微粒超吸收性聚合物组合物群体 的一种性质,其与粒度分布、颗粒形状、溶胀凝胶的开孔的连通性、剪切模量和表面改性有 关。在实际情况下,所述微粒超吸收性聚合物组合物的渗透性是液体流过溶胀的颗粒群体 的快慢的量度。低渗透性表示液体不能容易地流过所述微粒超吸收性聚合物组合物,这通 常被称为凝胶堵塞,任何强制的液体流动(如在尿布的使用过程中第二次施加尿液)必须 采用另外的通道(如尿布渗漏)。
[0102] 离心保留容量(CRC)测试测量的是所述微粒超吸收性聚合物组合物在饱和并进 行受控的条件下的离心后,保留其中的液体的能力。得到的保留容量以每克重量的试样保 留的液体的克数(g/g)表示。
[0103] 负载下的吸收性(AUL)测试测量在室温(测试溶液)下,当材料在0.9psi的负载 下时,所述微粒超吸收性聚合物组合物颗粒吸收〇. 9重量百分比的氯化钠的蒸馏水溶液的 能力。
[0104] 压缩率测试测量所述微粒超吸收性聚合物组合物响应压力变化的相对体积变化, 并且压缩率测试在初始微粒超吸收性聚合物组合物上进行,或在所述微粒超吸收性聚合物 组合物颗粒被制备后很快进行。
[0105] 本文所述的离心保留容量、在负载下的吸收性和凝胶床渗透性的所有的值均被理 解为是通过本文提供的离心保留容量测试、负载下的吸收性测试、自由溶胀凝胶床渗透性 测试和压缩率测试来确定的。
[0106] 通过本发明的方法制备的具有改善的稳定性的微粒超吸收性聚合物组合物在已 处理的微粒超吸收性聚合物组合物进行处理测试之前具有约25g/g至约40g/g、或约27至 约35g/g的离心保留容量,和约15g/g至约24g/g、或约16g/g至约22g/g的在0. 9psi负载 下的吸收性,约I. 30mm2/N至约4mm2/N、或约I. 30mm2/N至约3. 5mm2/N的压缩率,约0. 60至 约0. 99、或约0. 70至约0. 97的渗透稳定性指数,以及约20x10scm2至约200x10scm2的初 始自由溶胀凝胶床渗透性(FSGBP),并且在所述微粒超吸收性聚合物组合物进行处理测试 之后,所述微粒超吸收性聚合物组合物具有约〇. 60至约0. 99、或约0. 70至约0. 97的渗透 稳定性指数。此外,所述微粒超吸收性聚合物组合物在4. SkPa下对生理盐水溶液的加压吸 收率(AAP)不大于20g/g,或为15g/g至20g/g。
[0107] 根据本发明的微粒超吸收性聚合物组合物通常具有约150 ym至约850 ym的粒 径并包含约1至约40wt %的粒径大于600 y m的微粒超吸收性聚合物组合物或者约1至约 35wt%的粒径大于600 ym的微粒超吸收性聚合物组合物,或约12wt%至约25wt%的粒径 大于600 y m的微粒超吸收性聚合物组合物,或小于约15wt %的粒径大于600 y m的微粒超 吸收性聚合物组合物,所述粒径根据标准筛分类规定。此外,根据本发明的微粒超吸收性聚 合物组合物可具有根据标准筛分类规定的约300至约400 ym、或约350至约400 ym、或约 360至约400 ym、或约370至约400 ym的重量平均粒径(D50)。
[0108] 根据本发明的微粒超吸收性聚合物组合物可应用在包括卫生巾、尿布或创面敷料 的众多吸收性制品中,并且它们具有它们迅速吸收大量的经血、尿或其它体液的性能。当 与目前传统的超吸收性组合物相比时,由于根据本发明的试剂即使在压力下也能保留所吸 收的液体并且在溶胀状态下还能在结构中进一步分配液体,因此它们相对于亲水性纤维材 料如绒毛更被希望以更高的浓度使用。它们也适于用作尿布结构中均质的超吸收性层,而 不含绒毛,其结果是能获得特别薄的制品。所述聚合物还适用于成人卫生制品(如失禁产 品)。
[0109] 例如,现参见图1,在一个方面,使用了本文所述的微粒超吸收性聚合物组合物的 吸收性制品是一次性制品10,其包括底片或外罩20、与外罩20呈面对面关系的透液性顶片 或体侧内衬22,以及设置于该体侧内衬22与该外罩20之间的吸收芯24如吸收垫。该制品 1〇具有外表面23、前腰部25、后腰部27以及连接该前腰部和后腰部25、27的裆部29。在 所示的方面,该外罩20限定与制品10的长度和宽度一致的长度和宽度。吸收芯24 -般限 定分别小于外罩20的长度和宽度的长度和宽度。因此,制品10的边缘部如外罩20的边缘 部可延伸超过该吸收芯24的末端边缘。在所示的方面,例如,该外罩20向外延伸超过该吸 收芯24的末端边缘,以形成制品10的侧边缘和端边缘。体侧内衬22 -般地与该外罩20 共同延伸,但根据需要可任选地覆盖大于或小于外罩20的面积的面积。换句话说,体侧内 衬22以与外罩20呈叠置关系被连接至外罩20。该外罩20和体侧内衬22在使用中要分别 面向衣服和穿戴者身体。
[0110] 为了提供改善的合身性并帮助减少身体排出物从制品1〇的渗漏,该制品的侧边 缘和端边缘可利用合适的弹性件如单个或多个弹性带来弹性化。所述弹性带可以由天然或 合成橡胶制成并且可任选地是热可收缩或热可弹性化的。例如,如在图1中代表性示出的, 制品10可包括腿部弹性件26,所述腿部弹性件26被构造成可操作地绉起并使制品10的侧 边缘抽褶,以提供能围绕穿戴者腿部紧密配合的弹性腿带,以减少渗漏并提供改善的舒适 度和外观。类似地,可采用腰部弹性件28来使制品10的端边缘具有弹性,以提供弹性化的 腰部。该腰部弹性件28被构造成可操作地皱起并使腰部抽褶,以提供围绕穿戴者腰部的弹 性舒适的紧密配合。在所示的方面,为清楚目的,所示弹性件以它们的未收缩的、展开状态 示出。
[0111] 紧固件如钩和环紧固件30可被用于将该制品10固定在穿戴者上。可替代地,可 使用其它紧固件如纽扣、针扣、四合扣、粘带紧固件、粘扣、蘑菇-和-环形紧固件、带扣等以 及包括上述紧固件中的至少一种的组合。此外,可设置两种以上的紧固件,特别是在制品10 待以预紧固形态提供的情况下。
[0112] 制品10还可包括位于该吸收芯24与该体侧内衬22或外罩20之间的其它层。例 如,制品10还可包括位于该体侧内衬22与该吸收芯24之间的涌流管理层34,以防止流体 排出物的淤积并进一步改善空气交换以及流体排出物在制品10中的分布。
[0113] 制品10可以呈各种不同的合适形状。例如,该制品10可具有整体上的矩形、T形 或近似沙漏形。在所示的方面,制品10 -般具有I形。制品10还限定出纵向36和横向 38。可加入在吸收性制品上的其它合适的制品部件包括防漏翼片、腰部翼片、弹性体的侧片 等。可能的制品构型的例子在1989年1月17日授予Meyer等人的美国专利第4, 798, 603 号、1993年1月5日授予Bernardin的美国专利第5, 176,668号、1993年3月9日授予 Proxmire等人的美国专利第5, 192, 606号,以及1996年4月23日授予Hanson等人的美国 专利第5, 509, 915号中有所记载。
[0114] 制品10的各种部件是采用各种类型的连接机构整体组装的,连接机构例如为粘 合剂、超声结合机构、热结合机构等,以及包括上述机构中的至少一种的组合。在所示的方 面中,例如,该体侧内衬22和该外罩20利用多行粘合剂如热熔压敏胶组装至吸收芯24。类 似地,其它制品部件如弹性件26和28、紧固件30和涌流层34可通过采用上述连接机构组 装到该制品10内。
[0115] 制品10的外罩20可包括用于这种应用的任何材料,如基本上蒸汽可渗透的材料。 该外罩20的渗透性可被构造成增强制品10的透气性并降低在使用过程中穿戴者皮肤的水 合,而不允许蒸汽如尿在外罩20的面向衣服侧的表面上的过度凝结,这种过度凝结能不期 望地弄潮穿戴者的衣服。该外罩20可被构造成是至少水蒸气可渗透的并且可以具有大于 或等于约1,〇〇〇克每平方米每24小时(g/m 2/24hr)的水蒸气穿透率。例如,该外罩20可 限定出约1,〇〇〇至约6, 000g/m2/24hr的水蒸气穿透率。
[0116] 该外罩20还期望是基本上不透液的。例如,该外罩20可被构造成提供大于或等 于约60厘米(cm),或者更具体地大于或等于约80cm且甚至更具体地大于或等于约IOOcm 的静水压值。用于测定材料抗液体渗透性的合适技术是1968年12月31日的联邦试验方 法标准(FTMS) 191方法5514。
[0117] 如上所述,外罩20可包括用于这样的应用的任何材料,并且期望地包括直接提供 上述期望的不透液性和透气性水平的材料和/或可以以某些方式被改性或处理以提供这 样的水平的材料。该外罩20可以是被构造成提供所需不透液性水平的非织造纤维质纤网。 例如,包含纺粘和/或熔喷聚合物纤维的非织造纤网可以选择性地利用防水处理涂层处理 和/或与不透液的透蒸汽的聚合物薄膜层压来提供该外罩20。在另一方面,该外罩20可包 含非织造纤网,该非织造纤网包含彼此充分结合的或以其它方式彼此充分连接的多个随机 沉积的疏水性热塑性熔喷纤维,以提供基本上蒸汽可渗透且基本上液体不可渗透的纤网。 外罩20还可包括蒸汽可渗透的非织造层,其已经部分涂敷或以其它方式被构造以在选定 区域内提供不透液性。在又一实例中,外罩20由可伸长材料提供。进一步地,该外罩20材 料可具有在纵向36和/或横向38上的拉伸。当该外罩20由可伸展的或可拉伸的材料制 成时,该制品10向穿戴者提供包括改善的合身性在内的另外的益处。
[0118] 用来帮助将穿戴者皮肤与保留在吸收芯24内的液体隔离的体侧内衬22可针对穿 戴者皮肤限定出柔顺感、柔软感、无刺激感。进一步地,该体侧内衬22可以是比该吸收芯24 亲水性差的,以向穿戴者呈现相对干爽的表面,并且可以是充分多孔的以便是液体可渗透 的,以允许液体容易地穿透其厚度。合适的体侧内衬22可由广泛选择的纤网材料制成,如 多孔泡沫、网状泡沫、有孔塑料薄膜、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)等,以及包含上述材料中的至少一种的材料组合。
[0119] 各种不同的织造和非织造织物可被用于体侧内衬22。例如,体侧内衬22可包含熔 喷或纺粘纤网(例如聚烯烃纤维的)、粘合梳理纤网(例如天然和/或合成纤维的)、基本 上疏水性材料(例如使用表面活性剂处理或以其它方式加工以赋予期望水平的湿润性和 亲水性的)等,以及包含上述至少一种的组合。例如,该体侧内衬22可包含非织造、纺粘、 聚丙烯织物,所述织物任选地包含形成基重为约22克每平方米(g/m 2)且密度为约0. 06克 每立方厘米(g/cc)的纤网的约2. 8至约3. 2丹尼尔的纤维。
[0120] 该制品10的吸收芯24可包含与所述微粒超吸收性聚合物组合物的颗粒混合的亲 水性纤维基质,如纤维素纤维的纤维质纤网。木浆绒毛可与合成纤维、聚合纤维、熔喷纤维 等,以及包含上述至少一种的组合交换。所述微粒超吸收性聚合物组合物可以与亲水性纤 维基本均匀地混合或者可以非均匀地混合。可替代地,该吸收芯24可以包含纤维质纤网和 微粒超吸收性聚合物组合物和/或用于将所述微粒吸收芯聚合物组合物维持在所处区域 内的合适基质的层压材料。当所述吸收芯24包含亲水性纤维和所述微粒超吸收性聚合物 的组合时,所述亲水性纤维和微粒超吸收性聚合物组合物可形成吸收芯24的平均基重,该 平均基重可以为约400克每平方米(g/m 2)至约900g/m2,或者更具体地为约500g/m2至约 800g/m 2,且甚至更具体地为约550g/m2至约750g/m2。
[0121] 通常,所述微粒超吸收性聚合物组合物以基于吸收芯24的总重量的大于或等于 约50重量百分比(wt% ),或者更期望地大于或等于约70wt%的量存在于吸收芯24中。 例如,在一个具体方面,所述吸收芯24可包含层压材料,该层压材料包含大于或等于约 50wt%的,或更期望地大于或等于约70wt%的微粒超吸收性聚合物,其由纤维质纤网或其 它合适材料包裹,用于将所述高吸收性材料保持在所处区域内。
[0122] 任选地,所述吸收芯24还可包括支承件(例如基本上亲水性薄纸或非织造包裹片 (未示出)),以帮助维持该吸收芯24的结构完整性。该薄纸包裹片可围绕该超吸收性的材 料和/或纤维的纤网/片布置,任选地可置于其主要面对的表面中的至少一个或两个上。该 薄纸包裹片可包含吸收性纤维素材料,如皱纹包装纸或高湿强薄纸。该薄纸包裹片可以任 选地构造成提供芯吸层,该芯吸层帮助在构成吸收芯24的吸收纤维群体中快速地分配液 体。如果使用了这种支承件,着色剂40可以任选地在与该外罩20相对的吸收芯24的一侧 上设置于该支承件内。
[0123] 由于吸收芯24的厚度以及在吸收芯24内的高吸收性材料,吸收芯24自身的液体 吸收率可能太低,或者不能在多次进入吸收芯24的液体涌流中充分地保持。为了改善整体 的液体吸收和空气交换,如在图1中代表性示出地,该制品10还可包括涌流管理层34的多 孔透液层。该涌流管理层34通常比吸收芯24亲水性差,并可以具有用于快速收集和暂时 存留液体浪涌的可操作水平的密度和基重,以从其最初的进入点输送液体并且将所述液体 基本上完全地释放至该吸收芯24的其它部分。这种构型可有助于防止液体在位于对着穿 戴者皮肤的制品10的部分上淤积和集中,从而降低穿戴者的潮湿感。该涌流管理层34的 结构还可改善制品10内的空气交换。
[0124] 各种不同的织造和非织造织物可被用于构成该涌流管理层34。例如,该涌流管理 层34可以是这样的层,即该层包含合成纤维(如聚烯烃纤维)的熔喷或纺粘纤网;包含例 如天然和/或合成纤维的粘合梳理纤网或气流成网纤网;任选地经表面活性剂处理或经其 它方式加工以赋予了期望水平的湿润性和亲水性的疏水性材料等,以及包含上述至少一种 的组合。所述粘合梳理纤网可例如为利用低熔点粘合纤维、粉末和/或粘合剂粘合成的热 粘合纤网。任选地,该层可包含不同纤维的混合物。例如,该涌流管理层34可包含基重为 约30至约120g/m 2的疏水性非织造材料。
[0125] 根据本发明的聚合物也可在适用于其它
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