双组分超级吸收纤维的制作方法

专利名称：双组分超级吸收纤维的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于吸收性物品的超级吸收纤维。设计所述纤维，使得在 和液体接触时，它们提供减少凝胶堵塞的开放式结构。
背景技术：
已知在一次性吸收产品(比如尿布、失禁防护品、卫生巾、紧身内裤衬
里等)中使用超级吸收材料(经常为超级吸收聚合物，SAP)，以吸收尿、月 经或粪便中的液体等。超级吸收材料可以吸收通常为聚合物自身质量几倍 的量的液体。超级吸收聚合物有时称作水凝胶或凝胶。
在吸收液体时，超级吸收材料往往会溶胀。然而，这可以引起称为"凝 胶堵塞(gel blocking)"的现象，其中先和液体接触的超级吸收材料部分膨胀， 并阻止液体进一步渗入超级吸收材料的其余部分。凝胶堵塞对于含有相对 大浓度的超级吸收材料并设计用于吸收相对大量液体的吸收性物品特别成 问题。
已有许多旨在消除或克服凝胶堵塞问题的尝试。策略包括调整超级吸 收材料本身的化学组成、分布或浓度，将其他吸收材料和超级吸收材料混 合，或在吸收性物品中加入作为储水层的附加材料层。实例可见于EP0343 941、 EP1 594 557、 JP2005 113135和WO 2004/093931。
美国专利6 342 298描述了包含至少一种酸性吸水树脂和至少一种碱性 吸水树脂的多组分超级吸收纤维。所述酸性和碱性树脂非常接近，以最大 化两者之间的离子交换。
US2005/0130540公开了多组分细丝的无纺网幅。所述细丝在它们被热 塑性聚合物外鞘围绕的中心中包含超级吸收聚合物。
US 6 610 898描述了使用热收縮、螺旋化的热塑多组分纤维以在吸收 性物品的流体获取/转移层中提供开放式且膨松的结构。
WO 2004/017883公开了含有涂布了 SAP的纤维的吸收芯。部分或全部纤维可以仅部分地被SAP覆盖。
然而，仍然需要可以减少凝胶堵塞的简单方法。特别地，需要可以容 易地由已知技术生产的新的超级吸收材料，可由现有材料制造并可减少或 消除和凝胶堵塞相关的问题。此外，经常需要形成基于超级吸收聚合物的 开放式结构。也需要改变它们的物理结构，或在吸收液体时被活化的动态 系统。

发明内容
本发明涉及多组分超级吸收纤维。所述超级吸收纤维具有长度方向(L) 和横向(C)，并包含第一超级吸收材料和第二超级吸收材料。在所述超级吸 收纤维的长度方向(L)的至少一部分，所述第一超级吸收材料和所述第二超 级吸收材料在所述超级吸收纤维的横向(C)上并排布置。选择所述第一和第 二超级吸收材料，使得在它们溶胀期间的给定点，所述第一超级吸收材料 的溶胀度(SC)大于所述第二超级吸收材料的溶胀度(SC)，使得所述超级吸 收纤维在接触液体时巻曲。
由于所述第一和第二超级吸收材料的溶胀度之间的差异，将所述超级 吸收纤维暴露于液体使一种超级吸收材料比另一种超级吸收材料溶胀更 多。这进而对超级吸收纤维施加物理力，引起纤维不均匀膨胀，从而巻曲。 巻曲的纤维提供较低的密度，在超级吸收纤维周围的纤维间结构更开放， 从而使液体更好地渗入该结构并减少凝胶堵塞。
本发明范围不包括包含一种或多种第一纤维和一种或多种第二纤维的 多组分超级吸收纤维，所述第一纤维包含酸性吸水树脂，所述第二纤维包 含碱性吸水树脂。
所述超级吸收纤维可以是由第一超级吸收材料和第二超级吸收材料组 成的双组分纤维。
.在一个实施方案中，所述第一超级吸收材料和所述第二超级吸收材料 可包含相同的超级吸收聚合物，其中在所述第二超级吸收材料中的超级吸 收聚合物的交联密度高于在所述第一超级吸收材料中的超级吸收聚合物。
所述第一超级吸收材料和所述第二超级吸收材料可具有相同的总溶胀 度(TSC)，但具有不同的溶胀速率(SR)。根据另一方面，所述第一超级吸收材料的总溶胀度(TSC)是所述第二超 级吸收材料的总溶胀度的至少l.l倍，比如至少1.5倍，至少2倍或至少3 倍。
适当地，设置所述第一和第二超级吸收材料，使得在超级吸收纤维的 长度方向(L)存在至少一个不对称平面或轴。
本发明也提供包含本发明的多组分超级吸收纤维的吸收芯和包含这样 的吸收芯的吸收性物品。
本发明也涉及减少超级吸收纤维周围的凝胶堵塞的方法。所述方法包 括提供具有长度方向(L)和横向(C)的多组分超级吸收纤维，所述超级吸收 纤维包含第一超级吸收材料和第二超级吸收材料。在所述纤维的长度方向 (L)的至少一部分，所述第一超级吸收材料和所述第二超级吸收材料在所述 超级吸收纤维的横向(C)上并排布置。选择所述第一和第二超级吸收材料， 使得在它们溶胀期间的给定点，所述第一超级吸收材料的溶胀度(SC)大于 所述第二超级吸收材料的溶胀度(SC)。所述方法还包括将所述超级吸收纤 维暴露于液体，其中，在它们溶胀期间的给定点，所述第一超级吸收材料 (20)的溶胀度(SC)大于所述第二超级吸收材料(30)的溶胀度(SC)，引起所述 双组分超级吸收纤维巻曲。


图l显示本发明的第一实施方案。 图2显示本发明的第二实施方案。
图3a-3e是通过图1A和2A中的III-III线观察的截面图。 图4a-c的示意图显示了根据本发明的三个理想实施方案的两种超级吸 收材料随吋间的溶胀(％)。
图5显示根据本发明的吸收性物品。
图6显示了用于计算巻曲的纤维的曲率半径的数学模型的基础。
具体实施例方式
图1A和1 B分别显示液体吸收前后的根据本发明的多组分超级吸收纤 维10。纤维10是多组分纤维。换言之，它由一种或多种不紧密混合的基本单 一的材料组成。尽管纤维10的组分之间的边界可能因组分间的化学或物理 作用(例如，共熔合、共混合或扩散)不能很好地界定，但纤维10存在主要 由一种组分组成的区域。下面讨论主要涉及双组分纤维10，然而，这应理
解为本发明的一个具体实施方案，且不应认为是限制性的。包含三种、四
种或更多种组分的纤维10也是可能的。
纤维10是超级吸收体，g卩，它由超级吸收材料制成，该材料可以吸收
几倍于它们自身重量的量的液体。由此，它不同于经常用于吸收性物品的
浆料纤维，来自天然纤维或合成纤维的纤维。适当地，纤维10仅包含超级
吸收材料，且不包含其他类型的纤维材料。
当纤维10拉长至其最大程度时，所述多组分超级吸收纤维10的长度 方向(L)平行于所述纤维10的主轴。 一般地，当拉长至它们的最大程度时， 根据本发明的超级吸收纤维10的总长度在3mm和10cm之间。
所述超级吸收纤维10也具有垂直于所述长度方向(L)的横向(C)。 一般 地，根据本发明的超级吸收纤维IO在横向的最大厚度在10pm和200拜之 间，优选在20pm和100pm之间。所述超级吸收纤维不必具有圆形截面； 截面区域为正方形、矩形、三角形、椭圆形、星形或不规则形状也在本发 明的范围内。
超级吸收纤维10包含第一超级吸收材料20和第二超级吸收材料30。 在优选的实施方案(图1A)中，超级吸收纤维10仅由第一超级吸收材料20 和第二超级吸收材料30组成。
可用于本发明的超级吸收材料适当地是超级吸收聚合物(SAP)。 SAP通 常是交联的亲水聚合物，并可基于聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、 聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚环氧乙垸、聚乙烯吡啶、聚乙烯吡咯垸酮、聚乙 烯吗啉酮和聚丙烯腈。这样的聚合物也可以是天然来源的；例如水解的淀 粉丙烯腈聚合物、取代的纤维素聚合物(例如羧甲基纤维素、CMC、羟基丙 基纤维素或羧甲基淀粉)。所述聚合物可被取代或未被取代。其他的SAP 是N，N-二甲基氨基乙基或N，N-二乙基氨基丙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯， 及它们的各种季盐。 一般地，在本发明中可用的超级吸收聚合物具有多个 阴离子、官能团，比如磺酸基，更典型地为羧基。特别优选的SAP基于丙烯酸和丙烯酸酯单体的交联共聚物。烯烃不饱和羧酸和羧酸酐单体包括以
丙烯酸本身、异丁烯酸(methacrylic acid)、乙基丙烯酸、二氯丙烯酸、氰基 丙烯酸、甲基丙烯酸(methylacrylicacid)(巴豆酸)、a苯基丙烯酸、ss-丙烯酰 氧基丙酸、山梨酸、a-氯化山梨酸、当归酸、肉桂酸、对氯肉桂酸、硬脂 酰丙烯酸(sterylacrylic acid)、衣康酸、柠康酸、甲基富马酸、戊烯二酸、乌 头酸、马来酸、富马酸、三羧基乙烯和马来酸酐。烯烃不饱和磺酸单体包 括脂肪族或芳香族乙烯磺酸，比如乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、乙烯基甲苯 磺酸和苯乙烯磺酸；丙烯酸和甲基丙酸烯磺酸，比如磺乙基丙烯酸酯、磺 乙基甲基丙烯酸酯、磺丙基丙烯酸酯、磺丙基甲基丙烯酸酯、2-羟基-3-甲 基丙烯酰氧基丙基磺酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙垸磺酸。
SAP优选经过交联，以减小在水中的溶解度。交联可在SAP的体相中 发生(体相交联(bulk cross-linking)),或在SAP颗粒的表面上发生(表面交 联)。体相交联剂是含有至少两个可聚合基团，通常三个可聚合基团的通常 带支链的分子。交联剂可通过用官能团使中心分子(例如多元醇(比如二醇) 或聚胺(比如二乙烯三胺))官能化而制备，所述官能团可以并入SAP中。二 乙烯基苯、多羟基化合物的丙烯酰或甲基丙烯酰基聚酯、多元羧酸的二乙 烯基酯、多元羧酸的二烯丙基酯、二烯丙基二甲基氯化铵、三烯丙基对苯 二甲酸酯、亚甲基双丙烯酰胺、二烯丙基马来酸酯、二烯丙基富马酸酯、 环六亚甲基二马来酰亚胺、三烯丙基磷酸酯、三乙烯基偏苯三酸酯、二乙 烯基己二酸酯、甘油基三甲基丙烯酸酯、二烯丙基琥珀酸酯、二乙烯基醚、 乙二醇的二乙烯基醚或二乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯或甲基 丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或四丙烯酸酯、新 戊二醇二丙烯酸酯、环戊二烯二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯或二甲基丙 烯酸酯、三羟甲基丙烷二或三丙烯酸酯都是交联剂的实例。交联剂的量可 以为0-5mol%。
表面交联中在对超级吸收物施加外部负荷和多次润湿后都易于保持其 原形。超级吸收物的表面交联通常通过羧酸基团的酯化而实现。表面交联 剂的一个实例是多羟基物。另一个实例是水溶液中的有机碳酸酯，优选为 乙烯碳酸酯。第三个实例是使用縮水甘油基化合物，尤其是乙二醇-缩水甘 油醚(EDGE)。通过US 4,043,952也已知用多价金属离子(例如铝)表面交联基于阴离子聚电解质的超级吸收物。表面交联通过离子键发生。通过EP0 248 963已知用聚季铵表面交联阴离子性的超级吸收物，以增大超级吸收物 的吸收能力。聚胺和二胺也可用作表面交联剂。
所述第一和第二超级吸收材料20、 30的截面形状不是非常相关的，可 沿着超级吸收纤维10的长度变化。例如，所述第一和第二超级吸收材料20、 30可各自单独或两者都具有圆形、正方形、矩形、三角形、椭圆形或不规 则形状的截面区域。图1A显示具有圆形截面的超级吸收纤维。
在所述超级吸收纤维10的长度方向(L)的至少一部分，所述第一超级 吸收材料20和所述第二超级吸收材料30在所述超级吸收纤维10的横向(C) 上并排布置。
所述第一和第二超级吸收材料20、 30不必在所述超级吸收纤维10的 整个长度的横向(C)上并排布置，尽管它们可以。而如图2A和2B所示，它 们仅在所述超级吸收纤维10的长度的部分上并排布置就可以是足够的。
在本发明中，表述"并排"指的是在两种超级吸收材料20、 30均存在的 超级吸收纤维10的长度中，超级吸收纤维10的截面同时显露所述第一超 级吸收材料20和所述第二超级吸收材料30。所述第一超级吸收材料20和 所述第二超级吸收材料30不必在所述超级吸收纤维10的整个截面彼此接 触，且在所述超级吸收纤维10的截面中不必具有相同的表面积。表述"并 排"的更加全面的理解可从图3a-3e获得，图3a-3e显示本发明沿着图1A和 2A中的III-III线观察的截面图的不同的实施方案。
图3A显示一个实施方案，其中所述第一和第二超级吸收材料20、 30 具有椭圆截面，且沿着它们的共同表面的一部分相连。
图3B显示的实施方案中，所述超级吸收纤维10具有基本上圆形的截 面，且其中所述第一超级吸收材料20和所述第二超级吸收材料30具有基 本上半圆形的截面并沿着它们的平面相连。
图3C显示双组分超级吸收纤维10,其中所述第一超级吸收材料20和 所述第二超级吸收材料30均具有圆形截面，且其中所述第一超级吸收材料 20偏心地位于所述第二超级吸收材料30内。为了实现最佳效果，所述第一 超级吸收材料20不完全包围在所述第二超级吸收材料30内，而是具有和 超级吸收纤维10的表面相连的表面。这样，液体无需首先通过第二超级吸收材料30即可进入第一超级吸收材料20。
图3D显示双组分超级吸收纤维10，其中所述第一超级吸收材料20和 所述第二超级吸收材料30包含相同的超级吸收聚合物，但其中包含所述第 二超级吸收材料30的超级吸收聚合物的交联密度比所述第一超级吸收材料 20中的超级吸收聚合物的高。较高的交联密度往往减小超级吸收材料的总 溶胀度，同时可能增大溶胀速率。这个实施方案易于制造，因为交联剂可 喷涂或涂布于超级吸收聚合物纤维的一个表面上，从而形成第二超级吸收 材料30。其他用于调节超级吸收聚合物的溶胀性的方法也可用于促进有差 别的溶胀，和由此引起的巻曲，例如调节中和度。
图3E显示具有空心结构的双组分超级吸收纤维10。所述第一超级吸 收材料20和所述第二超级吸收材料30形成具有环面(torus)(环形 (donut-shaped))截面的纤维10。因此所述超级吸收材料20、 30具有半环形 截面，并在它们的端部连接形成所示的中心包含空心空间40的纤维10，如 图所示。空心空间40可具有任何形状或尺寸，不应理解为受限于所示内容。
除所示的实施方案外，所述多组分超级吸收纤维10的结构的其他变化 是可能的。所述多组分超级吸收纤维10可包含两种以上的超级吸收材料 20、 30。例如，可以是层结构，其中超级吸收材料在横向(C)层叠。所述多 组分超级吸收纤维10也可具有例如3、 4、 5或更多个叶片(lobe)的叶片型 截面，其中各个叶片包含不同的超级吸收材料20、 30。在具有这样的截面 的纤维中，在超级吸收纤维的长度方向(L)存在至少一个溶胀度不对称的平 面或轴是重要的。
当所述多组分超级吸收纤维10中使用两种或多种超级吸收材料20、30 时， 一些超级吸收材料20、 30可以是相同的材料，只要所述超级吸收材料 20、 30中的至少一种具有不同的溶胀性。例如，三组分超级吸收纤维10 可包含两种具有相同的SC的超级吸收材料，和具有不同的溶胀度的第三种 超级吸收材料。这样，可以获得结构的重大变化，可调整以适合吸收性物 品的特定要求。
应设置超级吸收材料20、 30，使得在超级吸收纤维的长度方向(L)上存 在至少一个不对称平面或轴。这指的是超级吸收材料20、 30不应设置为在 所述超级吸收纤维10中完全对称。在与液体接触时这最大化纤维10的巻曲效应。
选择所述第一和第二超级吸收材料20、 30，使得在它们溶胀期间的给 定点，所述第一超级吸收材料20的溶胀度(SC)大于所述第二超级吸收材料 30的溶胀度(SC)，使得所述超级吸收纤维10在和液体接触时巻曲。
和液体接触前，所述超级吸收纤维IO并不高度巻曲，如图la所示。 然而，由于所述第一超级吸收材料20的溶胀度(SC)大于所述第二超级吸收 材料30的溶胀度(SC)，所述超级吸收纤维10暴露于液体使得一种超级吸 收材料比另一种超级吸收材料溶胀更快或溶胀程度更大。这进而在所述超 级吸收纤维10上施加物理力，引起它不均匀膨胀，从而巻曲(见图lb)。在 它们的巻曲形式中，纤维10包裹的紧密度较小，提供较低的密度，较敞开 的结构。这使得液体可以更深地渗入纤维10以及纤维10之间，因为液体 在所述纤维IO之间的空间流动。从而减少凝胶堵塞。
超级吸收材料的溶胀度(SC)是润湿后的超级吸收材料的体积和干燥状 态下的体积的比值。总溶胀度(TSC)相当于超级吸收材料饱和时的溶胀度。
吸收材料的溶胀速率(SR)是吸收材料在和液体接触时多快膨胀的量 度。它表示为每单位时间的溶胀度变化。参考图4a-c，溶胀速率相当于各 个曲线的斜率。
图4a-c显示三种不同情形的理想模型，其中超级吸收材料20、 30具有 不同的溶胀度和溶胀速率。
在一个实施方案中，在液体吸收期间，所述第一超级吸收材料(20)的溶 胀度(SC)大于所述第二超级吸收材料(30)的溶胀度(SC)，但各种超级吸收材 料的总溶胀度(TSC)可以是相同的。这在图4a中通过图表显示，该图是两 种超级吸收材料20、 30如何随时间溶胀的示意图。可见，所述第一超级吸 收材料20起初具有较高的溶胀速率(较高的曲线斜率)，因此先膨胀。这在 和液体接触时引起所述超级吸收纤维10的高度巻曲。 一段时间后，所述第 一超级吸收材料的溶胀达到恒定值,而所述第二超级吸收材料30仍然溶胀。 随着所述第二超级吸收材料30中的溶胀的增大，所述超级吸收纤维10再 次伸直。由于两个超级吸收材料20、 30具有相同的TSC，当超级吸收纤维 完全饱和时，它们占据相同的体积。这表明在所述超级吸收纤维10中形成 的巻曲被消除，所述纤维IO恢复其未巻曲(但膨胀)的形状。其中第一超级吸收材料20和第二超级吸收材料30具有相同的总溶胀 度(TSC)但具有不同的溶胀速率(SR)的超级吸收纤维10在和液体最初接触 时会巻曲，提供大体积、开放式的结构。然而，在和液体持续接触后，巻 曲将会消除，并获得低体积、更闭合的结构。这样的材料在吸收性卫生物 品领域非常理想，因为它们可以生产薄物品，所述薄物品在液体吸收期间 提供开放式结构，但在液体完全饱和后回到闭合结构。
在另一实施方案中，所述第一超级吸收材料20和所述第二超级吸收材 料30可具有不同的总溶胀度(TSC)，但具有相似的溶胀速率(SR)。换言之， 所述第一和第二超级吸收材料20、 30之间的溶胀度(SC)差是正的且随时间 增大。这在图4b中显示，所述两种材料20、 30以相同的溶胀速率溶胀， 但以不同的总溶胀度停止溶胀。包含这样的材料的超级吸收纤维IO在液体 吸收的初期可能不会巻曲至较大程度，但在液体吸收增大后，当凝胶堵塞 的问题变得更加显著时，会巻曲至较大的程度。
如果所述第一超级吸收材料20和所述第二超级吸收材料30同时具有 不同的总溶胀度(TSC)和不同的溶胀速率(SR)，则溶胀情况可能如图4c所 显示。在和液体接触时，所述两种超级吸收材料20、 30以不同的初始速度 溶胀，弓l起超级吸收纤维10的快速巻曲。然而，在和液体持续接触后，所 述超级吸收材料20、 30可能达到相等的溶胀度，其中所述超级吸收纤维10 的巻曲将显著减少。在和液体进一步接触后，该超级吸收纤维的巻曲会反 向，因为所述第一超级吸收材料20变饱和，而所述第二超级吸收材料30 继续吸收液体。
根据本发明的超级吸收纤维IO可通过任何用于从聚合材料制造纤维的 合适的方法制造。 一种可能的方法是第一和第二超级吸收材料20、 30的共 挤出，也可使用涂布和层叠。为了制造图3D的优选实施方案，可用交联剂 将超级吸收材料涂布于至少一侧上。
本发明的多组分超级吸收纤维10可用于吸收芯50中，吸收芯50形成 吸收性物品100的吸液组分。在和液体接触时，本发明的多组分超级吸收 纤维10如上所述溶胀和盘绕，从而为吸收芯50提供开放式结构。与其他 材料(例如，尤其是其他超级吸收纤维)相比，该开放式结构使得液体可以更 自由地渗入吸收芯中，并由此减少凝胶堵塞。所述吸收芯50可包含常用于吸收芯中的其他材料，比如，例如浆料纤维、合成纤维、薄纸网幅或另外
的超级吸收材料。另外，本发明的多组分超级吸收纤维io可在吸收性物品
100内用于获取或分布层中。可选地，本发明的多组分超级吸收纤维IO可 用于吸收性物品100的顶片102中。
包含本发明的超级吸收纤维10的吸收芯50、获取/分布层或顶片102 可进而包含在吸收性物品100内，在图5中以尿布说明，但也可以是任何 吸收性物品，比如卫生巾、失禁防护品或紧身内裤衬里。图5的尿布从朝 向使用者侧显示，所有的弹性组件完全展开。图5的吸收性物品100包含 位于吸收芯50的相对面的顶片102和背片101，和紧固装置103、 104。所 述吸收性物品100也可包含一个或多个获取/分布层。可包含本发明的超级 吸收纤维10的吸收性物品的结构，和它们的制造方法对本领域技术人员是 已知的。
试验方法的描述
溶胀度
如上所述，超级吸收材料的溶胀度(sc)是润湿后的超级吸收材料的体
积和干燥状态下的体积的比值。可在显微镜下观察所述超级吸收纤维10以
确定它是否在和液体接触时巻曲。
溶胀度的确定
超级吸收材料的溶胀度可以多种方式确定。Journal of Applied Polymer Science, vol. 70， 817-829(1998)提供了一种方法。下面提供了其他方法， 其中优选量筒法。
通常不可能精确测量所述超级吸收纤维IO本身的溶胀度，因为组分超 级吸收材料20、 30对溶胀的贡献不同。然而，各种超级吸收材料20、 30 的溶胀度可以单独测量。
如果没有其他说明，在本申请中的重量单位是克。
离心保留容量(CRC)法
离心保留容量(CRC)是用于测量超级吸收材料的液体吸收的标准方法。该方法相当于EDANA Standard Test WSP 241.2(05)。如果没有其他说明， 根据本发明的标准CRC应试验120分钟(即，WSP法的§6.6和§8.9给出的 时间间隔应为120分钟)。此外，在该方法中应使用密封容器而不是在 EDANA WSP 241.2(05), §8.4中指定的干燥器。
除非另有说明，本申请中使用的所有试验在23'Ci2""C和RH50%±10% 下进行。在试验进行前，超级吸收物应在23'Ci2'C和RH50y。ilOn/。的环境 下适应24小时。
基于CRC的溶胀度
基本上，该方法首先描述已知质量的超级吸收材料的样品如何暴露于 液体(通常是0.9重量％的氯化钠溶液)一段时间。移除样品并离心。CRC是 吸收的液体的重量和样品的干重的比值(单位g/g)。已知溶胀液体(0.9重 量％氯化钠的密度约为lg/cm"的密度，和干燥聚合物的密度，可以将CRC 转化成以体积计的溶胀度的值。可以多种时间间隔测量CRC，从而可以绘 制各种超级吸收材料的溶胀度如何随时间变化的图。
量筒法
SC的确定在不同步骤中进行 测量干燥的超级吸收物的表观密度
测量润湿的超级吸收物即CRC测试后的比重(每体积凝胶的干燥SAP 的质量)。
SC是干燥的SAP的表观密度和基于凝胶中聚合物的质量的凝胶比重 的比值。
溶胀动力学
如果EDANA法WSP 241.2(05)以超级吸收物在液体(氯化钠溶液)中的 不同的停留时间进行，可以得到溶胀度SC的溶胀动力学与时间的关系。 WSP法应遵循上面的设定，除了超级吸收物的停留时间的变化。
使用的优选的停留时间t是1、 5、 10、 20、 30、 60和120分钟。EDANA 法WSP24L2(05)的结果是离心保留容量，CRC。关于量筒法，应使用下列过程CRC可用于动力学的估算。SC值估算 为120分钟的SC除以120分钟的CRC乘以实际时间的CRC: SC(t)= CRC(t)*(SC(120分钟)/CRC(120分钟))。
由于SC数据将用于比较本发明使用的超级吸收物的不同品质，该试验 应用相同的粒径进行，例如200-300微米的部分。将两种超级吸收物的数 据绘制在图形中，SC对时间，并对各种超级吸收物在数据之间进行插值。 由该图可以比较两种超级吸收物的SC(t)。
SAP之间无交换
适当地，各种超级吸收物的CRC值应相同，无论它们是否单独试验或 在相同的浴中试验两小时。换言之，超级吸收物之间应没有离子交换。这 样，当聚合物20、 30在纤维中放置在一起时，各种超级吸收聚合物20、 30 的溶胀度(SC)保持相同，当两种超级吸收聚合物在纤维中放置在一起时， 应保持SC比值。
干燥的超级吸收物的表观密度(阿基米德试验)
使用以《2ml的间隔划分，刻度至少高20cm的250ml量筒以得到测量 所需的分辨率。称重该量筒。记录重量m^。向该量筒加入180ml超级吸 收物，包括孔隙。记录重量msAp+^。在该量筒中加入100。/。乙醇(praima/;^) 至250ml的水平。如果看起来滞留有空气，使用超声波浴除去。在该浴中 放入足够的液体，并使超声波作用样品约15秒，或直到气泡消失。充满液 体至250 ml，在液体表面测量，因为当空气离开样品后，液面可能降低。 如果在得到最终读数前将量筒放置一段时间，确保该量筒完全密封，从而 液体不会消失。记录量筒、凝胶和液体的重量mt。t。表观密度pa为
<formula>formula see original document page 15</formula>[g干燥聚合物/cmS千燥聚合物] 乙醇在23。C的密度p z醉应当使用0.79 g/cm3。
润湿的超级吸收物的比重
使用以《2ml的间隔划分，刻度至少高20cm的250ml玻璃量筒以得到测量所需的分辨率，优选为在前述试验中使用的经适当地清洁和干燥后的
量筒。称重该量筒并记录重量meyl。使用上述CRC法生产超级吸收物凝胶。 在CRC试验中离心和称量后，收集袋子。如果需要一组以上来自CRC试 验的袋子，则将离心后的样品储存在紧密封的容器中，同时生产更多凝胶。 需要大约180ml凝胶，包括孔隙，即，约100g凝胶。打开密封的袋子并取 出凝胶。将凝胶直接加入量筒。记录凝胶的重量，mgd，即量筒和凝胶的总 质量减去量筒的重量m^。向所述量筒加入液体，即用于CRC试验的相同 的0.9重量MNaCl溶液。装满所述量筒至250ml。如果看起来滞留有空气， 使用超声波浴除去将所述量筒和内含物置于超声波浴中约15秒，或直到 气泡消失。充满液体至250ml，在液体表面测量，因为当空气离开样品后， 液面可能降低。如果在得到最终读数前将量筒放置一段时间，确保该量筒 完全密封，从而液体不会消失。记录量筒、凝胶和液体的重量mt。t。润湿的
凝胶的密度Pgel由每质量干燥的超级吸收物计算
=_附辟/[g]_ _ 一
—(C/ C+1)(250-K。,- -/v)/p薦)[g干燥聚合物/cm鹏
0.9重量。/oNaCI溶液在23-C的密度p^d应当使用1.01g/cm3。 然后计算SC:
SC= A[cm"疑胶/cr^千燥聚合物] 曲率
纤维巻曲的程度可通过"曲率半径"确定。曲率半径较小的纤维的巻曲 较紧密。溶胀后，理想巻曲的超级吸收纤维将具有螺旋形状，且当从轴向 向下看时，看见具有曲率内径n和曲率外径i"2的圆。这显示于图6中。
实施例
聚合物A:
将25重量％的聚丙烯酸钠中和至100mol。/。。然后用1 mol% MBA(N，N'-亚甲基双丙烯酰胺)将它交联。在5(TC下用0.1 mol% VA-044(2,2'-偶氮二 [2-(2-咪唑啉(imidazonli)-2-基)丙垸〗二氢氯化物)引发。聚合物A根据% NaCl溶液中试验120分钟的CRC为20 聚合物B:
将25重量％的聚丙烯酸钠中和至100mol%。然后用0.1mol% MBA(N,N，-亚甲基双丙烯酰胺)将它交联。在50。C下用0.1mol% VA-044(2，2，-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙垸]二氢氯化物)引发。聚合物A根 据EDANA法WSP 24L2(05)在0.9% NaCl溶液中试验120分钟的CRC为 50g/g。
根据上面的方法，聚合物A溶胀至20 g/g，聚合物B溶胀至50 g/g。 假定所述聚合物具有相似的密度，溶胀的凝胶的体积比约为50/20=2.5。这 表明在两种凝胶之间在长度标度上的比例为^！-1.4。也就是说，对于根 据本发明的巻曲纤维，沿着纤维的总长度的至少20%(比如至少50%或至少 75%)， r2/r,应为至少1.03，优选为至少1.1，更优选为至少1.2，最优选为 至少1.4。和液体接触前，所述超级吸收纤维10的曲率半径比值iVn应至 多为1。
本发明不应受限于这里描述的实施方案和附图。保护范围由所附的权 利要求限定。
权利要求
1、多组分超级吸收纤维(10)，所述超级吸收纤维(10)具有长度方向(L)和横向(C)，所述超级吸收纤维(10)包含第一超级吸收材料(20)和第二超级吸收材料(30)，其中，在所述超级吸收纤维(10)的长度方向(L)的至少一部分中，所述第一超级吸收材料(20)和所述第二超级吸收材料(30)在所述超级吸收纤维(10)的横向(C)上并排布置，其特征在于，选择所述第一超级吸收材料和第二超级吸收材料(20、30)，使得在它们溶胀期间的给定点，所述第一超级吸收材料(20)的溶胀度(SC)大于所述第二超级吸收材料(30)的溶胀度(SC)，使得所述超级吸收纤维(10)在和液体接触时卷曲；条件是所述多组分超级吸收纤维不包含一种或多种第一纤维和一种或多种第二纤维，所述第一纤维包含酸性吸水树脂，所述第二纤维包含碱性吸水树脂。
2、 权利要求1的超级吸收纤维(IO),其为由所述第一超级吸收材料(20) 和所述第二超级吸收材料(30)组成的双组分纤维(10)。
3、 权利要求1-2任一项的超级吸收纤维(IO)，其中所述第一超级吸收 材料(20)和所述第二超级吸收材料(30)包含相同的超级吸收聚合物，其中在 所述第二超级吸收材料(30)中的超级吸收聚合物的交联密度比所述第一超 级吸收材料(20)中的超级吸收聚合物的高。
4、 权利要求1-3任一项的超级吸收纤维(IO)，其中所述第一超级吸收 材料(20)和所述第二超级吸收材料(30)具有相同的总溶胀度(TSC)，但具有 不同的溶胀速率(SR)。
5、 权利要求1-3任一项的超级吸收纤维(IO)，其中所述第一超级吸收材料(20)的总溶胀度(TSC)是所述第二超级吸收材料(30)的总溶胀度(TSC) 的至少l.l倍，比如至少1.5倍，至少2倍或至少3倍。
6、 前述权利要求任一项的超级吸收纤维(IO)，其中设置所述第一超级 吸收材料和第二超级吸收材料(20、 30)，使得在所述超级吸收纤维的长度方 向(L)上存在至少一个溶胀度不对称的平面或轴。
7、 前述权利要求任一项的超级吸收纤维(IO)，其中当聚合物(20、 30) 在纤维中放置在一起时，各种超级吸收聚合物(20、 30)的溶胀度(SC)保持相同。
8、 吸收芯(50)，其包含权利要求1-7任一项的多组分超级吸收纤维(IO)。
9、 吸收性物品(IOO)，其包含权利要求8的吸收芯(50)。
10、 减少多组分超级吸收纤维(10)中的凝胶堵塞的方法，所述方法包括 提供具有长度方向(L)和横向(C)的多组分超级吸收纤维(IO)，所述超级吸收纤维(10)包含第一超级吸收材料(20)和第二超级吸收材料(30)，其中在 纤维的长度方向(L)的至少一部分中，所述第一超级吸收材料(20)和所述第 二超级吸收材料(30)在所述超级吸收纤銜10)的横向(C)上并排布置，其中选择所述第一超级吸收材料和第二超级吸收材料(20、 30)，使得在 它们溶胀期间的给定点，所述第一超级吸收材料(20)的溶胀度(SC)大于所述 第二超级吸收材料(30)的溶胀度(SC);并将所述超级吸收纤维(10)暴露于液体，其中，在它们溶胀期间的给定 点，所述第一超级吸收材料(20)的溶胀度(SC)大于所述第二超级吸收材料 (30)的溶胀度(SC),引起双组分超级吸收纤维(10)巻曲。
全文摘要
本发明涉及包含第一超级吸收材料和第二超级吸收材料的多组分超级吸收纤维。在所述超级吸收纤维的长度方向(L)的至少一部分中，所述第一超级吸收材料和第二超级吸收材料在所述超级吸收纤维的横向(C)上并排布置。选择所述第一和第二超级吸收材料，使得在它们溶胀期间的给定点，所述第一超级吸收材料的溶胀度(SC)大于所述第二超级吸收材料的溶胀度，使得所述超级吸收纤维(10)在和液体接触时卷曲。本发明也涉及在超级吸收纤维中减少凝胶堵塞的方法。
文档编号D01F8/04GK101563114SQ200680056667
公开日2009年10月21日 申请日期2006年12月22日 优先权日2006年12月22日
发明者C·汉松 申请人:Sca卫生用品公司