专利名称：用于吸收含水体液的吸收泡沫材料和包含这种材料的吸收制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有体液吸收和保留性能的柔软的、微孔性的、开孔的聚合泡沫材料，这种材料尤其适用于吸收体液(例如，尿)的吸收制品，例如尿布、成人失禁用衣服、床垫、紧身短衬裤衬里、帽内或系在头上的汗带、鞋子衬里及类似物。
用于尿布、月经用产品、绷带、及类似物的高吸收性材料和结构的发展，是有重大商业价值的令人感兴趣的主题。最初，这种产品依靠各种布或棉纤维提供吸收性能。吸收材料和结构领域的进一步发展是随着各种气流法纤维素纸浆絮垫的发展而发展，通常，该垫可以吸收5～6倍于其重量的含水的体液(例如尿)。最近，吸收性胶凝材料(例如聚丙烯酸脂)与纤维素纤维的组合的使用，已经显著地增加了吸收性制品(例如尿布)的吸收能力，并已使得相当薄的尿布获得了生产和广泛的商业销售。然而，即使已有了这些改进，仍然需要继续寻找性能更好的吸收性材料和结构。
对于外行人来说，似乎有理由认为普通的海绵材料由于其十分宽厚的形状可以被考虑作为开孔泡沫而对吸收性结构和制品相当有用。例如，自古以来人们就已经使用天然海绵和人造纤维素海绵擦干水和其它流体。然而，在严密的考虑下，将意识到这种海绵不特别适用于目前设想的类型的高性能体液吸收制品。例如，吸收性制品最初是用月26日颁发给Garvey等人的美国4，740，528号专利公开了例如尿布、妇女保健产品及类似物的吸收性复合结构，它包含由某一种类型的超芯吸、交联聚氨基甲酸乙酯泡沫制成的一种海绵吸收性组分。
虽然，各种类型的聚合泡沫已有了作为用于体液吸收制品的构件的公知的应用，但是，仍然有继续寻求另外的具有构件与特征的最优组合的特别有用于商业销售的吸收性产品(例如尿布)的吸收泡沫材料的必要。现在，已经确定用于体液的，特别是打算用于尿布和成人失禁用产品的最优的吸收泡沫，应当具有以下特征a)柔软性并最好在压力撤消后可恢复，以使使用者感到舒适并提供良好的性能;
b)可接受的体液吸收速率，以使得泡沫能快速地接受和吸收尿或其它体液的喷发;
c)相当良好的芯吸和体液散布特征，以使得泡沫能将吸收的尿或其它体液从体液最初冲击在泡沫上的区域输导开来并进入泡沫结构的剩余未使用部分，从而允许容纳体液的连续喷发;
d)具有在负荷作用下(即，在压缩压力作用下)相对高体液容量的相对高的总体贮存容量;
e)相对低的密度，以使得泡沫能呈现合适的高的总体贮存容量并包括一个薄的柔软的材料。
f)比由其它吸收制品构件所呈现的相对更大的用于吸收体液的亲合性，以使得泡沫材料可以从这些其它构件吸取(隔开)流体并将这些流体保留贮存在泡沫结构内。
可以意识到具有上述特征的吸收性泡沫将提供用于高性能吸收制于干燥状态。众所周知，许多干海绵材料相当硬(坚硬)并且对皮肤的感觉来说相当粗糙，因此，将不适用于尿布和其它失禁用产品。此外，许多公知海绵材料可能具有不均匀的孔洞尺寸和具有妨碍体液芯吸穿过并由海绵保留的部分的或全部的密闭的孔。最终，虽然公知海绵材料可以吸收相当大数量的含水体液，但是它们在非常小的压力作用下也会将吸收的体液释放掉。因此，这种海绵材料将完全不适用于在施有压力的情况下使用的吸收性结构的情形，例如，当一个穿着尿布的小孩坐下时。
除了公知的“海绵”之外，文献和商业实际应用充满了用于各种目的的能够吸收各种体液的许多类型的聚合泡沫的描述。使用某些类型的聚合泡沫材料作为吸收性制品(例如尿布和月经用产品)的构件也是公知的。例如，1977年6月14日颁发给Karami的美国4，029，100号专利公开了一种形状保持(shape-retaining)尿布，它可以在其吸收性衬垫件的人体两腿分叉处部分采用一个泡沫件以给衬垫件提供高的湿弹性。
某些类型的泡沫材料也已经公开用于实际地吸收、芯吸和/或保留含水的体液的目的的吸收性制品中。例如，1971年2月16日颁发给Lindquist的美国3，563，243号专利公开了一种用于尿布及类似物的吸收性衬垫，包含在其中的主要吸收体是一种由亲水性聚合物形成的亲水性泡沫片。这些泡沫片据说是由聚(氧化乙烯)乙二醇与二异氰酸化合而成的。1985年11月19日颁发给Dabi的美国4，554，297号专利公开了可用于尿布或其它月经用产品的可吸收体液的多孔状聚合物。这些多孔状聚合物包括至少一种环氧树脂与一种胺端基聚合(烯化氧化物)的反应产物。1988年4品所需的体液吸收、输导、贮存的特点。最优的泡沫最好地对触觉感受来说是柔软的。当然，打算用于与皮肤接触或贴近皮肤的吸收性泡沫应当不会引起对皮肤的损害或刺激，也不会使使用者遭受有毒化学物质的侵害。由于打算用于一次性的制品(例如尿布)，这些优选的最佳泡沫也应当是相对便宜的并且易于生产，而且应当与负责的固体废弃物处理系统(例如基于垃圾填埋、焚化和/或堆肥处理的系统)相兼容。
吸收性制品的制造者也将会意识到在上文描述的类型的最优吸收性泡沫材料将代表了在工业上的一个显著的进步。包含这些泡沫的吸收性制品将具有期望的湿完整性，将在制品的整个被穿着期间能够合适地配合于穿着者身上，在使用期间将不会引起形状变差，并且将提供期望的皮肤干燥程度。
包含这些泡沫结构的吸收性制品也将容易地按一个商业尺寸制造。例如，尿布产品芯能够简单地由连续的泡沫片冲切而成并能设计成具有比气流法吸收性芯显著地更好的完整性和均匀性。此外，这些泡沫能够折叠成任何希望的形状、或甚至形成完整的、单一的尿布或紧身短衬裤形状的结构。另一方面，这些泡沫材料能够与其它通常的吸收性结构成分组合，例如混合。
本发明确定了限定特别适用于体液(例如尿)吸收制品的最优的吸收泡沫材料的参数。在这里本发明也提供了克服了迄今用于体液吸收制品中的泡沫材料的许多缺点的吸收泡沫。
在其组成方面，本发明涉及某一种类型的聚合泡沫材料，它特别适用于吸收和保留含水的体液(例如尿)。这样一种泡沫材料包括一种由许多相互连接的开孔形成的亲水性的、柔软的结构。这种多孔状的泡沫在使用中作为一种吸收材料，具有一个从大约12至100毫升/克的孔隙容积和一个由毛细抽吸作用确定的从大约0.5至5.0米2/克的特殊的表面区域。这种泡沫结构也将呈现对压缩弯曲的抵制，以致当它在37℃由其空载浸透65±5达因/厘米的合成的尿时，一个5.1千怕斯卡的封闭压力在15分钟之后产生一个从大约5%至95%的结构压缩的应变。
具有这些特征的优选的吸收泡沫材料可以由聚合一种特殊类型的具有一个相对小数量的油相和一个相对大数量的水相的油包水乳状液制备而成。这种类型的可聚合乳状液在该领域通常称之为一种高内相乳状液或“HIPE”。
形成可以用于制备优选的吸收泡沫的特殊的油包水高内相乳状液的油相，构成按基本上水不溶性的单官能团的玻璃状的单体成分重量计的3%至41%、按基本上水不溶性的单官能团的橡胶状的共聚用单体成分重量计的27%至73%;按基本上水不溶性的多官能团的交联剂成分重量计的8%至30%和按在油相中可溶的并能够实现用于聚合的一个稳定的乳状液的乳化剂成分重量计的2%至33%。形成可以用于制备这些优选的泡沫的油包水高内相乳状液的水相或“内”相，包括一种含水溶液，该溶液构成按水溶性电解质重量计的0.2%到40%。在这些油包水高内相乳状液中水相与油相的重量比的范围是从大约12∶1至100∶1。
可以用于制备本发明的优选的吸收泡沫材料的油包水乳状液，是在提供了具有如在上文中陈述的结构特征和对压缩弯曲的抵制特征的开孔的泡沫结构的情况下聚合而成的。随后的后聚合(post-polyme-rization)处理将频繁地进行以给泡沫材料提供合适的亲水性并为吸收含水的体液作好准备。
在其制品方面，本发明涉及利用了在这里的聚合泡沫吸收材料作为体液吸收“芯”件的至少一部分的用于失禁用处理(例如尿布)的吸收制品。于是，在最广泛的意义上说，本发明的吸收制品将一般地包括一个相对液体不可透过的底片(或水不可透过泡沫本身的“表皮层”)和一个在上文描述的类型的聚合泡沫吸收材料。该吸收聚合泡沫材料以这样一种方式与该底片相联结，即，该泡沫吸收材料位于该底片与吸收制品的穿着者的体液排泻区域之间。
图1是本发明的一个典型的吸收性高内相乳状液泡沫的孔隙的显微相片的图。
图2是使用了本发明的吸收泡沫材料作为一个双层结构的吸收尿布的芯中的一个计时砂漏形状的流体贮存/散布构件的一个一次性的尿布的一个部分切开的示意图。
图3表示了采用本发明的一个吸收性高内相乳状液泡沫结构作为一个吸收性芯的一个成形装配制品(例如一个一次性的锻炼用紧身短衬裤产品)的一个部分切去的示意图。
图4是表示一个尿布结构的构件的一个散开的示意图，它具有双层芯结构，其中具有一个计时砂漏形状的体液吸收层与一个变型的计时砂漏形状的层叠置在一个吸收泡沫体液贮存/散布层上。
正如所指出的，本发明是基于使用某一种类型的非常特别地确定的聚合泡沫材料作为用于排泻的含水体液(例如尿)的吸收体。这些聚合泡沫吸收体于是可以用作吸收制品(例如尿布、失禁用三角裤或衬垫、锻炼用紧身短衬裤及类似物)的吸收芯或其一部分。
聚合泡沫一般地可以描述为这样的结构，它是这样形成的当一种相对游离单体气体或相对游离单体液体作为气泡分散在一种可聚合的含单体液体中时，随后对围绕着气泡的含单体液体中的可聚合单体进行聚合。产生的聚合分散体可以呈一个多孔的固化结构的形式，它是孔、孔的边界或壁的一个聚集体，其中的孔包括固体的聚合材料。孔本身包含了相对游离单体气体或相对游离单体液体，它们在聚合之间，在液体分散中已经形成了“气泡”。
正如在下文更完整地描述的，可用于本发明的吸收体的优选的聚合泡沫材料是通过聚合一种特殊类型的油包水乳状液制备而成的。这样一种乳状液由一种相对小数量的可聚合的含单体油相与一种相对大数量的相对游离单体水相形成。这个相对游离单体的、不连续“内”水相于是形成分散的被连续的可聚合含单体油相所围绕“气泡”。随后的在连续油相中的单体的聚合形成了多孔泡沫结构。余留在由聚合形成的泡沫结构中的含水液体可以通过压挤和/或干燥泡沫而将其排出去。
聚合泡沫，包括由在这里的油包水乳状液制备而成的优选的泡沫，在特征上可以是相对闭孔的或相对开孔的，这取决于和/或某种程度上取决于，孔壁或边界，即，孔窗，是否充满或容纳聚合材料。用于本发明的吸收制品和结构的聚合泡沫材料是相对开孔的，其中泡沫的单个孔就其大部分而言并不是完全由孔壁的聚合材料相互隔离的。于是，在这些基本上开孔的泡沫结构中的孔具有内多孔开口或“窗口”，它们足够地大以允许到达的体液在泡沫结构内从一个孔输导到另一个孔。
在用于此处的类型的基本上开孔的结构中，泡沫将一般地具有一个网状结构，该网状结构具有由许多相互连接的、三维分支的网限定的许多单个孔。形成开孔泡沫结构的分支网的股线可以称作“支撑线”。具有一个类型的支撑型结构的开孔泡沫显示于由图1所示的显微相片的例子中。为了本发明的目的，如果在泡沫结构中至少80%的孔与至少另一个相邻的孔可进行流体联系，那么这种泡沫材料就是开孔的。另一方面，如果一种泡沫材料具有一个将在下文描述的可接受的孔隙容积(超过最小值，对于这个参数也将在下文陈述)，那么这种泡沫材料可以认为是基本上开孔的。
除了是开孔的，本发明的聚合泡沫吸收体在特征上还是亲水性的。在这里的泡沫必须具有足够的亲水性以允许泡沫吸收在下文规定数量的含水体液。正如在下文参照优选类型的泡沫和泡沫制备的方法进行讨论的，通过以下措施可以给泡沫的内表面提供亲水性借助于特别挑选用于制备聚合泡沫的单体，借助于聚合之后留在泡沫结构中的残余的亲水剂或借助于所选择的可用于改变形成泡沫结构的材料的表面能量的后聚合泡沫处理过程。
例如本发明的聚合泡沫结构的“亲水性”程度可以参照由这些泡沫与一种可吸收的测试液体接触所呈现的“粘着张力”(adhesion tension)进行定量分析。粘着张力是由以下公式确定AT＝γcosθ其中，AT是粘着张力(达因/厘米);
γ是由泡沫材料所吸收的测试液体的表面张力(达因/厘米);
θ是泡沫聚合材料表面与测试液体接触泡沫聚合物表面的点处的测试液体的切线的矢量之间的夹角(度)。
对于任何给定的亲水性泡沫材料，由泡沫呈现的粘着张力可以采用一种方法通过实验确定，从而测量一个已知尺寸的毛细抽吸特定表面区域的泡沫样品吸收的测试液体(例如，合成的尿)的重量。这样一种测试步骤将在下文的“测试方法”部分更详细地描述。用于本发明的吸收体的泡沫一般地已提供有了一定的亲水性程度。表现为从大约15至65达因/厘米、最好地从大约20至65达因/厘米的粘着张力，这是由具有65±5达因/厘米的表面张力的合成的尿的毛细抽吸吸收确定的。
除了是“开孔的”和“亲水性的”之外，用于本发明的聚合泡沫材料具有特定的一组结构和机械特性、特点和特征。已经发现具有这些所选择的结构和机械特性、特点和/或特征的聚合泡沫结果也将具有例如处理体液的性能以及使这些泡沫特别适用于作为含水体液的吸收体的特性。
Ⅰ)结构特点特定的有些相互关联和相互依赖的结构特性已经被确定为实现特别适用于吸收含水体液的泡沫吸收体的基础。应当理解的是本发明的泡沫材料可以具有这样的结构特性，即，如在下文所说明的，在某些点在泡沫和被吸收的含水体液之间接触之前及之后的结构特性是不同的。例如，在其制造、运送、贮存等期间，此处的泡沫可以具有超过在下文所规定的参数范围的孔隙容积、特定的表面区域、密度和/或孔洞尺寸数值。然而，如果这些泡沫吸收结构后来经受物理的或流变的变化以致它们在随后的在与吸收性结构和被吸收的含水的身体流体之间接触期间至少在某些点具有了对于这些结构特性在下文所规定的必需的数值，这样的泡沫结构仍在本发明范围之内。此处的泡沫吸收体的这些基本的优选的结构特性概括如下A)孔隙容积孔隙容积是在一个多孔的泡沫结构中形成泡沫结构的固体材料(聚合物结构加上任何残余的固体)的每一单元中的开口或孔洞的容积的度量。孔隙容积对此处的吸收性泡沫的许多性能和机械特点有重要的影响。这些性能和机械特点包括泡沫对于含水体液的吸收容量、通过从吸收泡沫的一部分到另一部分的吸收的含水体液的芯吸体液在结构内的散布程度和速率、泡沫柔软性和泡沫压缩弯曲特征。
孔隙容积可以通过任何适当的给出了结构的实际孔隙容积的精确的指示的实验方法确定。这些实验方法将一般地包括测量渗入泡沫结构的测试液体的体积和/或质量，并且因此它代表了泡沫的开孔所拥有的容积。出于这个原因，此处的泡沫的空隙容积参数也可以称为“可获得的孔隙容积”。
一种用于确定可获得的孔隙容积的通常的实验方法包括将一种低表面张力的液体(例如异丙醇)从泡沫结构的外面渗入泡沫结构中。利用异丙醇确定可获得的孔隙容积的步骤在下文的“测试方法”部分中进行陈述。然而应当理解的是另外的测试液体和步骤也可以用于确定可获得的孔隙容积。
通过调整若干泡沫组分和处理特点可以影响和控制用于此处的吸收性泡沫的孔隙容积。例如，对于此处的优选的基于高内相乳状液泡沫，这些孔隙容积有影响的特点可以包括高内相乳状液的水-油比率、所使用的水相电解质的类型和数量、所使用的油相乳化剂的类型和数量、影响泡沫的清洗和/或密封的后聚合泡沫压缩步骤以及在这种压缩步骤之后聚合的泡沫结构的恢复程度。
本发明的泡沫材料将一般地具有从大约12至100毫升/克的孔隙容积，更好地具有从大约20至70毫升/克，并且最好地具有从大约25至50毫升/克的孔隙容积。这些孔隙容积的范围旨在成为本发明所包括的泡沫的理论孔隙容积的一个“包括在内的”限定。于是，如果任何可以有理由地预期给出近似于理论孔隙容积的测量的实验方法提供了落在上述范围内的数值，那么就可以认为通过这种方法测试的泡沫材料是属于本发明范围内的。
B)毛细抽吸比表面积在此处的泡沫材料的另一个基本结构特点是特定的毛细抽吸比表面积。毛细抽吸比表面积一般地是形成块状泡沫材料(聚合物结构材料加上固体的残余材料)的每一单元块的一个特定的泡沫聚合网络的测试液体可到达的表面区域的一个度量。毛细抽吸特定表面区域是由在泡沫中的毛细单元中的尺寸(即，直径)和形成这些毛细单元的支撑线的尺寸(长度、宽度和厚度)所确定的。于是，毛细抽吸比表面积是定量分析由泡沫网络提供的固体表面参与吸收的程度的总体数量的一种方法。
一种开孔的泡沫结构(例如在此处的吸收泡沫)的毛细抽吸比定表面积是影响由泡沫所呈现的毛细作用(或毛细抽吸)的泡沫的特点。已经发现泡沫的毛细作用必须被控制和选择以使得在此处的泡沫材料具有足够的毛细作用以提供可接受的体液保留而仍允许在泡沫结构内发生某种程度的体液芯吸。毛细抽吸比表面积的调节，以及泡沫聚合物表面的亲水性的控制，是提供了用于本发明的吸收性泡沫的必需的毛细作用程度的方法。相对高的毛细抽吸比表面积的泡沫提供了高容量(和低密度)与高的毛细作用的非常理想的结合。高的比表面积是构成泡沫结构的精细的支撑线的结果。
通过调整影响泡沫孔隙容积的许多相同的组分和处理参数，可以影响和控制在此处的泡沫吸收体的毛细抽吸比表面积。对于基于高内相乳状液的泡沫，组分参数包括高内相乳状液的水-油比率、在高内相乳状液中使用的单体、乳化剂和电解质的类型和数量。影响毛细抽吸比表面积的处理参数包括混合能量和温度。
正如所指出的，为了本发明的目的，打算用作或在本发明中使用的任何给定的泡沫材料的比表面积将通常由包含了毛细抽吸原理的一种方法来确定。在这样一个方法中，毛细抽吸比表面积是通过测量在一个已知质量和尺寸的泡沫样品内发生的一种低表面张力液体(例如，乙醇)的毛细抽吸的数量而确定。这样一种通过毛细吸收方法用于确定泡沫的特定表面区域的方法的详细的说明在下文的“测试方法”部分陈述。也可以使用任何适当的另外的方法用于确定毛细抽吸比表面积。
用于本发明的开孔的、多孔的吸收性泡沫制备成具有某些毛细抽吸比表面积特征。特别地，在此处的泡沫将具有一个从大约0.5至5.0米2/克、更好地从大约0.75至4.5米2/克、最好地从大约1.0至4.0米2/克的毛细抽吸比表面积范围。已经发现具有这样数值的毛细抽吸比表面积的亲水性泡沫将一般地具有用于含水体液(例如尿)的吸收容量、体液保留和体液芯吸或散布性能的一个特别理想的平衡。
C)附加的或另外的结构特点泡沫密度和构成泡沫的孔的平均尺寸或直径是在此处的吸收泡沫的两个另外的结构特点，它们与孔隙容积和毛细抽吸特定表面区域相互关联并且可以作为表征本发明的泡沫的附加的或另外的方法。这两个附加的/另外的结构特点描述如下
1)泡沫密度在此处的泡沫材料密度，象孔隙容积和毛细抽吸比表面积那样，会影响在此处的吸收泡沫的许多性能和机械特征。这些包括对含水体液的吸收容量、在泡沫内的体液散布程度和速率以及泡沫柔软性和压缩弯曲特征。也很重要地，在此处的泡沫吸收性结构的密度可以确定这些结构的成本效果。
泡沫的密度(在空气中的每立方厘米约泡沫的重量(克))在此处是在一个干燥状态下确定的。于是，吸收的含水液体，例如，可能留在泡沫内的残余液体，例如，(例如，在高内相乳状液聚合、清洗和/或亲水化之后)，在计算和表示泡沫密度时是不考虑在内的。然而，在这里确定的泡沫密度确实包括残留在聚合的泡沫内的残留固体材料(例如电解质、乳化剂、亲水剂等)。这此残留的材料，实际上，可以为泡沫材料增加了可观的质量。
任何合适的可以提供每单元体积的泡沫结构的固体泡沫材料的质量的重量分析测定法都可以用于测量泡沫的密度。例如，在下文的“测试方法”部分更为完整地描述的一种在美国标准试验手册(ASTM)中提供的重量分析测定法可以用于确定密度。对于那些泡沫样品的制备过程(干燥、老化、预弯等)可能会无意地改变所获得的密度测量的情形，那么也可以采用另外的密度确定测试方法。这些另外的方法，例如，可能包括使用一种吸收在泡沫材料内的测试液体的重量分析密度测量方法。这种类型的密度确定方法可以用于表征非常低密度的泡沫(例如在此处的泡沫)，其干燥状态下的密度近似于泡沫的孔隙容积的倒数。(可参看Chatterjee著的“吸收能力”(“Absorbency”)，Textile Science and Technology，Vol.7，1985，p.41.)关于孔隙容积和毛细抽吸比表面积，在下文陈述的泡沫密度的范围旨在是范围广的，即，它们旨在包括了由任何适当的实验测试方法所确定的密度数值。
当本发明的泡沫吸收体要遇到将被吸收的含水流体时，最好具有这样的干基密度数值其范围从大约0.01至0.08克/厘米3，更好地从大约0.014至0.05克/厘米3，最好地从大约0.02至0.04克/厘米3。通过控制许多相同的泡沫组分和加工前面提出的空隙容积调节参数，可以将泡沫材料的密度调节在上述范围内。吸收性泡沫结构的密度无需是贯穿整个结构均匀一致的。泡沫结构的某些部分或区域的密度可以比其它部分或区域的密度相对地高或低。
2)孔洞尺寸孔洞尺寸是在此处的吸收性泡沫的另一个另外的或附加的结构特点，它不是一个基本确立参数，但在限定本发明的优选泡沫材料时是有用的。泡沫孔，特别是通过聚合一种围绕着相对游离单体水相气泡的含单体油相而形成的孔，在形状上经常是基本上球形的。这些基本上球形的孔的尺寸或“直径”于是也是另一个用于表征一般的泡沫以及用于表征用于本发明的类型的某些优选的吸收性泡沫的通常采用的参数。由于在聚合泡沫的一个给定样品中的孔无需具有近似相同的尺寸，因此，通常确定一个平均孔洞尺寸，即，平均孔洞直径。
正如泡沫密度、毛细抽吸特定表面区域和孔隙容积的情况一样，孔洞尺寸是一个也会影响本发明的吸收泡沫材料的许多重要的机械和性能特点的泡沫参数。由于孔洞尺寸是一个与毛细抽吸特定表面区域、孔隙容积和泡沫亲水性一起决定的毛细作用的因素，因此，孔洞尺寸是一个可以直接影响在此处的泡沫吸收体的吸收容量和内部体液芯吸特性的泡沫结构参数。孔洞尺寸也可以影响在此处的泡沫吸收体的机械特性，包括象柔软性和抗压缩弯曲性以及压缩弯曲后的恢复性能。
许多技术可用于确定泡沫中的平均孔洞尺寸。这些技术包括在该领域公知的水银孔率计方法。然而，用于确定泡沫中的孔洞尺寸的最有用的技术包括一个泡沫样品的简单的照相测量方法。例如，图1是本发明的一个典类的高内相泡沫吸收性结构的一个断面的显微相片。叠加在这张显微相片上的是一个表示10微米长度的标度。采用一种影象分析方法这样一个标度可以用于确定平均孔洞尺寸。实际上，泡沫样品的影象分析方法是一种可以用于确定此处的泡沫结构的平均孔洞尺寸的通常采用的分析方法。这样一种技术在1988年11月29日颁发给Edwards等人的美国4，788，225号专利中进行了更为详细的描述。该专利在这里参考利用。
通过直接照相测量所确定的，用于作为根据本发明的含水体液的吸收体的泡沫最好具有一个从大约5至100微米范围的平均孔洞尺寸。更好地，孔洞尺寸的范围从大约10至90微米。最好地，孔洞尺寸在15至80微米之间。
通过改变影响毛细抽吸特定表面区域和可获得的孔隙容积的相同类型的泡沫组分和加工特点，可以影响和控制在此处的泡沫吸收体中的孔洞的尺寸或直径。对于优选的基于高内相乳状液泡沫，这些主要地包括那些决定在此处的聚合泡沫结构的高内相乳状液前体中的水相“气泡”的尺寸的因素。于是，通过调节高内相乳状液的水-油比率和用于形成该高内相乳状液的乳化剂的类型和数量，可以改变孔洞尺寸。也可以通过简单地压缩已经制备好的固状泡沫结构而改变孔洞尺寸。
正如在上文所指出的，在本发明的吸收泡沫中的孔洞尺寸一般是不均匀的，所以对于在一个泡沫样品中的任何给定的泡沫样品或区域可以并且应当计算一个平均孔洞尺寸。当然，也可以使用具有相对较大或相对较小的平均孔洞尺寸的分散的可区别的区域的吸收泡沫。
Ⅱ)机械特点具有在上文描述的适当的聚合组分和机械特点的吸收泡沫，将一般地具有使这些泡沫适用于作为在吸收性制品(例如易处理的尿布)中的吸收性结构的机械特性，例如，抗压缩弯曲性、柔韧性、对压缩弯曲的恢复性能、完整性、柔软度等。然而在上述的机械范围内，可以选择某些参数和/或某些泡沫制备技术和条件的组合而使泡沫吸收体呈现特别理想的机械特性。已经发现有助于实现特别适用于用作失禁处理的吸收性制品中的吸收性泡沫的特定的、某种程度上相互关联的机械特性概括如下A)抗压缩弯曲性本发明的聚合泡沫的最重要的机械特点是由其抗压缩弯曲性所确定的泡沫吸收体的强度。由此处的泡沫吸收体呈现的抗压缩弯曲性是形成泡沫网络的“支撑线“的聚合弹性模量和尺寸的一个函数。支撑线的弹性模量又由支撑线的聚合组分和支撑线被在处理之后留在泡沫结构中的残余材料的可增塑程度所决定，这些残余材料例如是乳化剂、合成水相或随后添加的亲水剂。
为了有用于在吸收性制品(例如尿布)中的吸收性结构，当这些吸收性材料用于体液的吸收和保留时，本发明的吸收性泡沫材料必须对所遭受的力引起的变形或压缩具有适当的抵抗性。不具有足够的按照抗压缩弯曲性表示的泡沫强度的泡沫在无负载的情况下可能吸收和贮存可接受数量的体液，但在由包含泡沫的吸收性制品的穿着者的运动和活动所引起的压缩应力作用下会很容易地排泄这些体液。
通过确定在某一个封闭压力持续一个特定的时间间隔作用下在一个浸透流体的泡沫材料样品中产生的应变的数量，可以定量分析由用于本发明的泡沫吸收体所呈现的抗压缩弯曲性。为了本发明的目的，可以在一个标准尺寸(0.8厘米厚圆形的横截面面积6.5厘米2的圆柱体)的泡沫样品上进行这种测量。用具有表面张力为65±5达因/厘米的合成尿浸透这些样品，然后将样品在37℃的温度下经受一个5.1千帕斯卡的封闭压力持续15分钟。用压缩后样品呈现的厚度占原始样品厚度的百分比来记录在这种测试中所产生的应变的数量。在下文的测试方法部分中更为详细地陈述了用于定量分析抗压缩弯曲性的进行这种特殊类型的测试的方法。
在此处有用的吸收性泡沫呈现具有这样的抗压缩弯曲性当它被具有表面张力为65±5达因/厘米的合成的尿浸透至其自由吸收容量时，一个5.1千帕斯卡的封闭压力产生泡沫结构的从大约5%至95%的压缩应变。最好地在这种情况下产生的应变范围从大约5%至75%，更好地从大约5%至50%。对于本发明的优选的高内相乳状液泡沫，通过结合适当的乳状液的形成和聚合条件和技术的选择而适当地选择单体、共聚用单体和交联剂的类型和浓度，可以将抗压缩弯曲性调节到上述范围内的应变数值。于是，这些优选的泡沫可以由这样的材料形成;它们具有足够大的弹性模量以提供足够的抗压缩弯曲性，尽管这种泡沫的密度低并具有非常细的提供高的特定表面区域的支撑线。
B)柔韧性本发明的吸收性泡沫必须具有充分的柔韧性以使得它们可以用于与穿着者的身体形状相符合的吸收性产品。因此，在此处的吸收性泡沫的柔韧的特征意味着这些泡沫可以变形或弯曲到可用于这些吸收性制品的必需的程度，而又不会显著地损害其结构完整性或造成其吸收特性的显著损失。
本发明的优选的吸收性泡沫也必须具有充分的柔韧性以经得起在包含这些泡沫材料的吸收性制品的制备、处理、包装、运送和贮存期间所遭受的压缩或变形力。例如，一次性的尿布通常是以一种折叠状态包装和销售的，其中尿布芯在纵向和横向方向都是折叠的、一次性的尿布通常也是以折叠的尿布的堆捆形式销售的，其堆捆又由外包层包容和压缩包装。因此，在处理和销售期间在这里的泡沫吸收体可能经受的压缩和变形力甚至可能会比在使用中施加于泡沫材料的力更大。
假定对在这里的吸收性泡沫的处理性质是必须经受得住的，本发明的优选的吸收性泡沫材料将具有柔韧性特征，这可以参照它们经受弯曲而又不遭受对其结构完整性的显著损害的能力来定量分析。在下文的“测试方法”部分描述了通过确定一个给定的特定尺寸的泡沫样品是否可以以一个特定的速率绕一个圆柱形的心轴弯曲以及弯曲多少次而不折断，来确定在这里的吸收性泡沫的柔韧性的方法。本发明的优选的泡沫具有足够的柔韧性，以致于在其作为体液的吸收体的使用点，在37℃温度下浸透了体液的泡沫材料，可以经受这种弯曲测试而不会折断(即，呈现至少一个操作过程的一个弯曲数值)。更好地，当经受这样一个测试过程时，优选的泡沫可以弯曲至少2次，甚至更好地至少5次而不会折断。
C)优选的或附加的机械特性除了其抗压缩弯曲性和柔韧性特征，本发明的优选泡沫吸收体也将具有几个另外类型的机械特性。这些优选的机械特性包括期望的压缩弯曲的恢复性能(即，弹性)、泡沫完整性、及对触觉的柔软性。这些每一个优选的机械特性将在下面更为详细地描述1)压缩弯曲的恢复性能压缩弯曲的恢复性能涉及一块泡沫材料在制造、贮存和使用中所遭受的力作用下发生变形或压缩之后，它回复到其原始尺寸的趋势或倾向。为了本发明的目的，在这里的优选的泡沫吸收体的压缩弯曲的恢复性能应当基于其适当的使用点的密度所确定，并且通常在这种情况下，该泡沫将包含吸收的体液。因此，压缩弯曲的恢复性能可以对干燥状态的泡沫或对浸透了合成的尿的泡沫进行测量而获得。
在下文的“测试方法”部分中陈述了一种用于确定压缩弯曲恢复性能的合适的方法。这样一种方法一般包括压缩和释放一个干燥状态的或者一个已经浸透了合成的尿至其自由吸收容量的标准尺寸的泡沫样品。样品在被压缩50%状态下保持一个设定的时间间隔然后释放。样品在压缩力释放之后的一分钟的恢复其厚度的程度被记录作为样品的压缩弯曲恢复倾向的质量。
本发明的优选的吸收泡沫将一般地呈现这样的压缩弯曲恢复性能在干燥状态下在一分钟后至少恢复到其原始厚度的85%和/或在湿状态下在一分钟后至少恢复到其原始厚度的75%。更好地，这些优选的泡沫材料将具有一个至少90%的干燥状态和/或80%的湿状态的压缩弯曲恢复性能。
2)泡沫完整性和柔软性虽然对可操作的或有用的吸收结构的实现不是绝对地必需，本发明的高内相泡沫吸收体将最好具有另外的机械特性在使用中的结构完整性和对触觉的柔软性(不刺激皮肤)。例如，用作婴儿尿布的吸收性制品中使用的泡沫材料将经常经受由穿着者走、跑、爬或跳时产生的动态的和静态的力。这些力不仅会趋向于压缩泡沫吸收体和挤出吸收的体液，而且这些力还会趋向于扯开或撕裂泡沫结构或换句话说使泡沫结构成为碎片。显然，以这样一种方式使用泡沫结构，即使其具有充分的结构完整性以将在使用中泡沫的撕裂或破碎的发生率减至最小，将是泡沫结构的优点。
如在下文更完整地描述的，本发明的泡沫件也可以以泡沫材料表面紧密贴近或甚至与穿着者的皮肤实际接触的形状用于吸收性制品中。因此，在这里的泡沫吸收体的表面是可以接受地柔软和接触不刺激将是非常理想的。
Ⅲ)流体处理和吸收特征具有如上述的适当的聚合组分、结构特征和机械特点的吸收泡沫，将一般地呈现特别理想的和有用的体液处理和吸收特征。这些体液处理和吸收特征又是在这里的优选的泡沫材料的特性，这些特性使这些泡沫特别适用于设计用于吸收和保持含水的体液的吸收性制品中的吸收性结构。
与适当的吸收性泡沫的实现最相关的体液处理和吸收特征是，A)(尤其是在压力作用下的)泡沫的平衡吸收容量，B)体液经过泡沫结构的垂直芯吸速率;C)在特定的参考芯吸高度处的泡沫的吸收容量，D)吸收性泡沫结构从可能与其相接触的竞争(competing)吸收性结构中泄出(分配)流体的能力。下面将更为详细地描述这些每一个特征A)吸收容量和在压力作用下的吸收容量吸收容量是一个给定的泡沫样品在其每单元质量的固体材料中吸收进其多孔状的结构中的测试体液(合成的尿)的总的数量。在压力作用下的吸收容量是指当泡沫样品经受压缩力时在无封闭压力情况下(自由容量)泡沫将保留在其多孔状的结构内的流体的数量。这些吸收容量的测量在这里的目的是用于平衡的计算，即，在泡沫样品已经允许吸收和/或保持全部的流体之后，形成一个完全被测试液体浸透的泡沫样品需要持续多长的时间间隔。特别有用于吸收性制品(例如尿布)中的吸收体的泡沫材料将超过一个最小的自由吸收容量以及也将超过一个最小的在压力作用下的吸收容量。
使用在下文的“测试方法”部分中更为详细地描述的方法，通过一个重量分析技术可以确定任何给定的泡沫样品的自由吸收容量和在压力作用下的吸收容量。在这样一个技术中，将一个特定的已知尺寸和重量的泡沫样品放在一个测度体液(合成的尿)盘上，然后吸收测试体液至平衡状态。将浸透的样品与体液分离开后，计算每克重量的泡沫所保持的体液的数量，即，测量获得的自由容量。然后，将浸透的泡沫样品以逐步的方式经受以几个增量递增的压缩压力的作用，使被挤压的体液在每一步被排放出去。测量重量地确定在每一次压力负荷上升大约1.0磅/吋2(6.9千帕斯卡)时保留在样品中的流体的数量。
为了特别有用于吸收尿的吸收制品中，本发明的泡沫吸收体应当具有至少每克重量的干燥泡沫材料所吸收大约12毫升并且最好至少大约20毫升的合成尿的平衡自由容量。此外，在37℃温度时在一个0.74磅/吋2(5.1千帕斯卡)的封闭压力持续15分钟作用下，这些泡沫材料的容量应当是这些泡沫的平衡自由容量的至少在约5%，更好地是至少大约20%。
B)垂直芯吸性能还有另一个在这里有用的吸收泡沫的流体处理特性涉及穿过其泡沫结构快速地转移或“芯吸”可接受数量的体液的能力。垂直芯吸，即，在与重力相反的方向的流体芯吸，是一个对于此处的吸收性泡沫材料特别期望的性能属性。这是因为这些材料经常要以这样一种方式用于吸收性制品中，即，要被吸收的流体必须从在制品的吸收性芯内的一个相对低的位置在制品内移动到一个相对高的位置。
垂直芯吸性能涉及将液体移动穿过泡沫并将液体保持在泡沫结构内的毛细抽吸驱动力的大小。于是，涉及垂直芯吸倾向的泡沫表征参数提供了一个指示将用作吸收性制品中的吸收性结构的在这里的优选泡沫的良好程度。对于本发明的泡沫吸收体，可以参照一个垂直芯吸速率测试和一个垂直芯吸容量测试来定量分析流体芯吸倾向。
1)垂直芯吸速率当测试是在37℃温度下进行时，垂直芯吸速率测试是测量一个彩色的测试液体(例如，合成的尿)从一个容器经过一个给定尺寸的泡沫测试带条芯吸至5厘米的垂直距离时所花的时间。这样一个垂直芯吸速率测试在下文的测试方法部分更为详细地进行了描述。为了特别有用于吸收尿的吸收性制品，本发明的泡沫吸收体当芯吸合成尿(65±5达因/厘米)时最好具有一个5厘米不超过大约30分钟的垂直芯吸速率。更好地，本发明的优选泡沫吸收体当芯吸合成的尿时将具有一个5厘米不超过大约5分钟的垂直芯吸速率。
2)垂直芯吸吸收容量垂直芯吸吸收容量是与垂直芯吸速率测试相结合进行的。垂直芯吸吸收容量是测量用于垂直芯吸速率中的相同的标准尺寸的泡沫样品的每一个一吋(2.54厘米)垂直部分的每克重量的吸收性泡沫所芯吸的测试流体的数量。通常是在样品已经达到垂直芯吸液体测试平衡之后(即，在大约18小时之后)进行这样一种确定的。象垂直芯吸速率测试那样，垂直芯吸吸收容量测试在下文的“测试方法”部分进行更为详细的描述。
为了特别有用于吸收尿的吸收性制品中，本发明的优选的泡沫吸收体将一般地具有这样一个垂直芯吸吸收容量，即，在11.4厘米(4.5吋)的垂直芯吸高度，泡沫测试带条具有一个每克重量的吸收性泡沫至少大约10毫升的合成尿(65±5达因/厘米)吸收容量。更好地，在这里的优选的泡沫吸收体将具有一个在11.4厘米(4.5吋)时每克重量的泡沫含从大约20至45毫升的合成尿的垂直芯吸吸收容量。
C)分配在这里的吸收性泡沫结构将经常与也参与排泻的体液的吸收、散布和/或贮存的其它类型的吸收性结构一起用于吸收性制品中。出于在这里的泡沫结构主要用作吸收性制品中的一个流体贮存/再分配构件这样的原因，希望这些泡沫具有将体液从也吸收这些体液的其它吸收结构件中吸出来进入该泡沫结构的倾向。这样一种从其它吸收性制品构件中抽取体液的倾向在该领域称为“分配”。例如，在1986年9月9日颁发给Weisman/Goldman的美国4，610，678号专利中描述了分配的概念和用于确定分配性能的某些方法。当用近似于在U.S.4，610，678中公开的那些方法进行分配性能测试时，本发明的吸收性泡沫结构呈现了特别理想的流体分配特征。
Ⅳ)优选的高内相吸收性泡沫正如在上文所描述的，可以制备具有如上文所述的必需的和优选的结构、机械和流体处理特征的特别优选的吸收性泡沫材料，是由聚合某些具有一个相对高的水相-油相比率的油包水乳状液而形成的产品。具有这些相对高的水-油相比率的这种类型的乳状液在该领域称为高内相乳状液(“HIPEs”或“HIPE”乳状液)。由这些乳状液聚合形成的优选的聚合泡沫材料在这里称为“高内相乳状液泡沫”。
用于形成聚合泡沫的原始HIPE乳状液的水相和油相的相对数量，在许多其它参数中，在确定最终获得的优选的聚合泡沫的结构、机械和性能特性方面是重要的。特别是在形成泡沫的乳状液中水和油的比例可以影响所形成的泡沫的泡沫密度、孔隙大小、泡沫特定的表面积和形成泡沫的支撑的尺寸。本发明所使用的制备优选的聚合HIPE泡沫材料的乳状液通常具有的水相和油相比例在约12∶1到100∶1的范围内，优选的是约20∶1到70∶1，最优先的是约25∶1到50∶1。
在此用来制备优选的HIPE泡沫的连续油相的乳状液包括用来聚合以形成的固体泡沫结构的单体。这种单体包括主单体组份共聚用单体组份和交联剂组份。特定类型和数量的单官能团主单体和共聚用单体，和多官能团交联剂的选择对于实现提供适合于本发明使用的这些吸收性HIPE泡沫材料是十分重要的，这些材料具有结构、机械和液体处理特性的理想组合。
在优选的原始泡沫HIPE乳状液的油相中使用的主要的单官能团单体成份包括趋向于把玻璃质特性赋予最终获得的泡沫结构的一种或多种单体。这种单体下面称之为“玻璃质”单体，且对于本发明的目的，被定义的单体物质，它应产生具有玻璃转变温度Tg(约为40℃)的高分子重量(大于6000)的均聚物。优选的单官能团玻璃质单体类型是苯乙烯基单体，苯乙烯本身就是这类最优选的单体。取代的，例如，单取代的，苯乙烯(例如P-甲基苯乙烯)也可以使用。单官能团玻璃质单体组份一般构成按用于形成将被聚合的HIPE乳状液的油相重量计的约3%-41%，更优先的是约7%到40%。
单官能团共聚用单体组份(与玻璃质的主单体材料一起存在于油相的HIPE乳状液中)包括试图把类似橡胶的特性赋予最终获得的泡沫结构的一种或多种共聚用单体。这种共聚用单体以后称之为“橡胶质”共聚用单体，为了本发明的目的，所定义的共聚用单体应该产生高分子量(大于10000)的均聚物，该均聚物具有的玻璃转化温度Tg大约为40℃或更低的。这种类型单官能团橡胶质共聚用单体包括，例如，丙烯酸烷基脂，甲基丙烯酸烷基脂，丙烯酸烯丙基脂，丁二烯，取代的丁二烯，亚乙烯基卤化物和这些共聚用单体和单体类型的组合物。优选的橡胶质共单体包括丙烯酸丁脂，丙烯酸2-乙基己脂，丁二烯、异戊二烯和这些共聚用单体的组合物。在所有的这些当中，最优选的是丙烯酸丁脂，丙烯酸2-乙脂。单官能团橡胶质共聚用单体组份通常占油相重量的约27%到73%，优选约27%到66%。
在用来形成优选的吸收泡沫的HIPE乳状液中，单官能团玻璃质主单体和单官能团的橡胶质共聚用单体两者必须按前述限制的浓度范围存在于油相中。此外，单官能团玻璃质单体组份对单官能团橡胶质组份克分子比通常在约1∶25到1.5∶1的范围内，优选的为约1∶9到1.5∶1。
由于由玻璃质单体和橡胶质共聚用单体形成的聚合链是交联的，在此用以形成优选的HIPE泡沫的乳状液的油相必须需也含多官能团的交联剂。至于单官能团单体和共聚用单体，选择交联剂的类型和数量对最终实现具有欲要求的结构、机械和流体吸收性能的组合的优选聚合泡沫是十分重要的。
根据所使用的单官能团单体的类型和数量以及最终获得的优选的聚合泡沫的所需特性的不同，用于优选的HIPE乳状液泡沫先质的多官能团交联剂组份可以从广泛的多种多样的多官能团的(优选双官能团)单体中选择。由此，交联剂可以是双乙烯芳族材料，例如，二乙烯基苯、二乙烯基甲苯，或者邻二苯甲酸烯丙酯。另一方面，双乙烯脂族交联剂，如任何多羟基化合物的二丙烯酸酯都可以使用，业已发现的适合于由优选的HIPE乳状液制备最可接受的泡沫的交联剂是二乙烯苯。
无论什么类型的交联剂，通常要用在优选的形成泡沫的乳状液的油相中，其用量按重量计为约8%到40%，优选的是约10%到25%。在该范围内的交联剂的数量通常提供了以油相中所含的总的单体计约5摩尔%到60摩尔%交联剂摩尔浓度。
这里优选的HIPE乳状液的油相的主要部份将包括如前所述的单体，共聚用单体和交联剂，它们最终形成优选的聚合泡沫吸收体。因此，这些单体、共聚用单体和交联剂实际上要不溶于水，因此，它们主要在油相中可溶解，而不是在水相中溶解。使用这些实际上不溶于水的单体材料保证具有合适特征及稳定性的优选的HIPE乳状液得以实现。
当然，这里用于形成优选的聚合泡沫材料的单体、共聚用单体、和交联剂最好是这样的类型使得最后形成的泡沫聚合物具有合适的无毒性和化学稳定性。因此，这些单体、共聚用单体和交联剂应该最好在很低的残余浓度中毒性很低或没有毒，这种浓度在后聚合泡沫处理和/或使用过程中可能会遇到。
另一个用于形成本发明优选的聚合泡沫的HIPE乳状液的油相的主要组份包括乳化剂，该乳化剂允许形成稳定的HIPE乳状液。这种乳化剂是可以溶于用来形成乳状液的油相中。如果乳化剂或乳化剂的组合物能形成稳定的乳状液，则所使用的乳化剂可以是非离子的、阳离子的、阴离子的或两性的。可以用于提供具有稳定特性的乳化剂成份的优选的乳化剂类型包括脱水山梨醇脂肪酸酯，聚甘油脂肪酸酯，聚氧乙烯(POE)脂肪酸和酯。特别优选的是脱水山梨醇脂肪酸酯，如脱水山梨醇单月桂酸酯(SPAN
20)，脱水山梨醇单油酸盐(SPAN
80)和脱水山梨醇三油酸盐(SPAN
85)和脱水山梨醇单油酸盐(SPAN
80)的组合物。一种这类特别优选的乳化剂组合物包括脱水山梨醇单油酸酯和脱水山梨醇三油酸酯按重量比为大于或等于3∶1的组合物，更优选的是4∶1。其它可使用的乳化剂包括TRIODAN
20，它是由Grindsted销售的聚甘油脂，和EMSORB2502，这是由Henkel销售的脱水山梨醇倍半油酸酯。
乳化剂组份通常占用于形成HIPE乳状液的油相重量的约2%到33%。之后，HIPE乳状液用于制备优选的聚合泡沫材料。更优选地，乳化剂组份占按油相重量计的4%到25%。
此外除了如前已述的单体和乳化剂组份，用于形成可聚合的HIPE乳状液的油相也含附加的任选成份。一种这类任选的油相组份可以是以后再说明的通用型油溶的聚合引发剂。另一种可能的任选的油相组份实质上是用于油相单体和乳化剂组份的不溶于水的溶剂。当然，这种类型的溶剂必须是不能溶解最终的聚合的单体。使用这类溶剂不是优选的，但是，如果这类溶剂被应用，它通常低于按油相重量计的10%。
如已指出的，如前所述的HIPE油相为了实现本发明优选的泡沫材料在被聚合的乳状液中是连续相的。可聚合的HIPE乳状液的不连续的内相是水相，它通常是含一个或多个溶解的组份的水溶液。水相的一个基本溶解的组份是溶于水的电解质。在HIPE乳状液的水相中的可溶的电解质起着最大限度地减少主要是油溶的单体和交联体在水相中也溶解的趋向。这进而可以减少在乳液聚合时聚合材料填充由水相气泡在油/水交界面上形成的孔隙窗状开口的程度。由此，电解质的存在和水相最终的离子强度可以确定最终的优选的聚合泡沫材料是否开孔和开孔程度。
任何一种能提供给水相离子强度的离子形式的电解质都是可用的。优选的电介质是单价、二价或三价的无机盐，如可溶于水的卤化物，如碱金属和碱土金属的氯化物、硝酸盐和硫酸盐，例子有氯化钠，氯化钙、硫酸钠和硫酸镁。氯化钙是在本发明这些优选实施例中最优选的。
通常电解质被用于HIPE乳状液的水相，HIPE乳状液是优选的聚合泡沫材料的先质，在浓度上电解质占水相重量在约0.2%到40%的范围内，最优选的是约0.5%到20%。
用于制备优选的聚合泡沫材料的HIPE乳状液典型地含聚合引发剂。这种引发剂组份通常加到HIPE乳状液的水相中，且可是任何传统的溶于水的自由基引发剂。这种类型的材料包括过氧化物，如钠、钾和铵的过硫酸盐、过氧化辛酰、过氧化苯甲酰、过氧化氢、过氧化氢枯烯、过二邻苯二甲酸叔丁基脂、过苯甲酰叔丁基酯、过乙酸钠、过碳酸钠和类似物。传统的氢化还原引发剂也可以使用。这种系统是由前述的过氧化合物与还原剂，如亚硫酸氢钠，L-抗坏血酸或亚铁盐，结合形成的。
引发剂材料可以含高达基于存在于油相的可聚合的单体摩尔总数的约5%。更优选地，引发剂占基于在油相内的可聚合单体总摩尔数的约0.001-0.5%。当用在水相时，这种引发剂的浓度由把引发剂加入到水相实现，其量达到水相重量的约0.02%到0.4%，更优选的从约0.1%到0.2%。
通过在以后更详细描述的方法，如前所述的油相和水相是在搅动下结合，以便形成呈稳定泡沫材料形式的乳状液。然后，使这种HIPE泡沫材料进行聚合，所说的聚合条件充分并适合于促使单体在油相中聚合，由此，获得固体的多孔泡沫结构。
在这里形成泡沫结构的聚合材料的化学性质、结构和形态决定于在HIPE中使用的单体，共聚用单体和交联剂的类型和浓度，还决定于所使用的乳状液聚合条件。这类聚合材料在含水液体中通常是不可膨胀的，因为材料本身并没有明显的增塑性或者不能吸入它所接触的含水液体。然而，不管聚合材料的特殊的单体结构、分子量或形态最终获得的
优选的聚合材料在特征上都是粘弹性的。因此，这里优选的泡沫结构的聚合物将具有粘性(类似于液体的性能)和弹性(类似于弹簧的性能)。形成多孔泡沫结构的聚合材料具有如下物理学上的、流变学的和形态学上的特性是十分重要的，即在使用条件下将把适当的柔性，抗压缩变形和尺寸的稳定性赋予吸收泡沫材料。
形成优选的吸收泡沫结构的交联聚合材料优选在其聚合结构上基本上无极性功能基团。因此，直接在聚合步骤之后，形成这种优选的吸收泡沫的泡沫结构表面的聚合材料通常在特征上是疏水的。因此，优选的刚经聚合的泡沫必须再进一步处理，以便对泡沫结构表面提供相对更大的亲水性，使得这种泡沫可以用于吸收含水的体液。泡沫表面的亲水化(如果需要的话)通常可以按在后面将详细说明的方法用亲水剂聚合来处理HIPE泡沫材料实现。
亲水剂是一种材料，它可以靠与聚合物表面接触或者沉积在聚合物上来提高聚合物表面水的可湿性。亲水剂在本专业技术领域内是公知的。这些已知的材料包括阴离子型，阳离子型或非离子型的表面活化剂材料。亲水剂通常以液体形式使用，典型的是溶于水中，以形成施加到HIPE泡沫表面的含水亲水溶液。按照这种方式，亲水剂可以以适当的量被吸收到优选的HIPE泡沫结构表面，为这些表面提供很大的亲水性，但是并不改变欲要求的泡沫的弹性和压缩变形特性。在优选的已经用亲水剂处理的泡沫中，亲水剂被引入泡沫结构中，使得保持在泡沫结构中残余亲水剂数量约占泡沫重量的0.1%到10%。
一种适合的亲水剂包括施加到泡沫结构中的中性的、无刺激的表面活化剂，它的数量足够在泡沫内的提供足够的残余表面活化剂，数量占泡沫重量的0.5%到5%，更优选的是1%到3%。这种表面活化剂可以包括，例如，在市场上可供的，如JOY LIQUID DETERGENT的洗碟剂类型的硫酸烷基酯和硫酸乙氧化烷基酯。这种表面活化剂的含水溶液典型地是用于洗涤HIPE泡沫结构，或者是在去掉残余的水相材料之后，在泡沫聚合操作时，或者，更优选地，作为用于去掉这种残余水相材料的清洗处理的一部份。
另一种优选的亲水剂包括能水合的，并优选吸水或者易潮解的溶于水的无机盐。这种材料包括，例如，毒物学上可接受的碱土金属盐。这种类型的材料和它们与不溶于水的表面活化剂结合使用作为泡沫亲水化剂，在Thomas A.Des Marais已经申请的美国专利申请，流水号为_(P&G Case No.4454)中已经作了详细的说明，在此作为参考文献引入。优选的这种类型的盐包括钙和镁的卤化物，例如，氯化钙，以后将会注意到，也可以用来作为制备优选的吸收泡沫的HIPE乳状液的水相中的电介质。
以水合的无机盐形式的亲水剂，靠用这些盐的含水溶液处理泡沫可以很容易地引入吸收泡沫中。如同用表面活化亲水剂，水合的无机盐溶解通常可以用于处理和使疏水泡沫亲水，这是在整个地或部份地从刚聚合的泡沫中除去残余的水相过程之后进行。泡沫与这种液体的接触优选的是为了沉积水合的无机盐，如氯化钙，它的残余量占泡沫重量的约0.1%到7%。
这些优选的由于聚合而相对疏水的泡沫的亲水化处理典型地将进行到达到必须且足够的将适当的亲水性赋予本发明的优选的HIPE泡沫的程度。然而，某些优选的HIPE乳状液类型的泡沫，当制备时，它们可以是适当地亲水的，因而不需要附加用亲水剂处理。尤其，这些优选的HIPE泡沫可以是这样的泡沫其中山梨酸醇脂肪酸酯作为乳化剂加入油相中使用，和氯化钙在水相的HIPE乳剂泡沫前体中作为电介质使用。在那种情况下，聚合后留在泡沫上的残余水相液体可以含或沉积有足够量的氯化钙，以便提供适当亲水性给含残余乳化剂的内泡沫表面(甚至在聚合的乳状液泡沫已经脱水之后)。
Ⅴ)吸收泡沫的制备方法本发明的吸收泡沫材料可以用任何合适的聚合和后聚合方法步骤和使用任何合适的单体材料的组合物制备，只要具有基本上如前所述的和如欲要求的优选的结构和机械特性的亲水性泡沫。应当注意，实现具有所要求的结构和机械特性和具有欲要求的液体处理特性的聚合泡沫的优选方法包括高内相乳状液(HIPEs)的聚合。使用这种优选方法制备的吸收泡沫在这里将被说明，以便解释怎样制造这种类型的泡沫。
这种优选的泡沫制备方法包括如下步骤A)形成一种稳定的高内相乳剂(HIPE)，B)其后，在适合于形成固体聚合泡沫结构的条件下聚合这种稳定的乳状液，C)洗涤，并且如果需要，用水和/或液态的亲水剂处理结构，使固体聚合泡沫结构亲水，从聚合泡沫结构中去掉原来残余的水相，并沉积必需的亲水剂，D)之后，去掉聚合泡沫结构的水，使之达到所要求的程度，以提供用作含水体液吸收物的泡沫材料。这些基本的方法步骤中的每一个将在下面详细说明A)HIPE乳状液的形成优选的泡沫吸收材料的HIPE乳状液前体可以由如前所述的油相和先前所述的水相结合而成。水相与油相的重量比及这种结合通常在约12∶1到100∶1的范围内，更优选的是约20∶1到70∶1。
用于形成HIPE乳状液的油相包含如前所述的组份，如必不可少的单体、共聚用单体、交联剂和乳化剂。油相也可以包含任选组份，如溶剂和聚合引发剂。用于形成HIPE乳状液的水相包含如前所述的作为主要组份的电解质，也可以包含任选成份，如水溶乳化剂，和/或聚合引发剂。
HIPE乳状液可以靠把油相和水相的混合物切向搅拌而形成。。切向搅拌通常被施加到一定的程度和所需的时间，以使从混合的油相和水相形成稳定的乳状液。这一过程可以或者是间断的或者是连续的方式实施，且通常是在适合于形成乳状液的条件下实施，其中，油相的油滴被扩散到这样一种程度，即最终从乳状液所形成的聚合泡沫具有必要的孔隙容积和其它结构特征。油相和水相混合物的乳化通常涉及使用混合或搅拌装置，如T型搅拌器。
在此可使用的一个形成HIPE乳状液的方法涉及一个用于混合和乳化必不可少的油相和水相的连续方法。在该方法中，形成含如前所述的油相的液体流，以流速为0.08-1.5毫升/秒供给。同时，形成含如前所述的水相的液体流，以流速为4-50毫升/秒供给。在上述范围内的流速下，然后这两种流按一种方式在适当的混合室或区域内结合，使得接近，达到和保持如前提出的必需的水相与油相的重量比。
在混合室或区域内，混合液流通常经过剪切搅拌，例如，用适当的结构和尺寸T型搅拌器。典型的所施加的剪切达到1000到4000秒-1。在混合室内停留的时间通常在5到30秒的范围内。一旦形成后，液态的稳定的HIPE乳状液以4-52毫升/秒的流率从混合室或区域取出。
这种通过连续加工形成有用的HIPE乳状液的优选方法在Thomas A.DesMarais，Stephen T.Dick和Thomas M.Shiveley的美国专利申请，流水号为_(P&G Case No.4453)中已作了详尽说明，该申请在此作为参考文献引入。
B)HIPE乳状液的聚合如前所述而形成的HIPE乳状液通常放入适当的反应罐、容器或地区地区内聚合。在一个实施例中，反应罐包括一个由聚乙烯制成的管，在聚合已经实现所要求的程度之后，为了进一步处理，最终的聚合的固体泡沫材料很容易从所说的管中取出。
HIPE乳状液的聚合条件取决于乳状液的水相和油相中单体和其它构成以及聚合引发剂的类型和数量而变化。然而，通常聚合条件是在从55℃到90℃的升高的温度下保持HIPE乳状液，优选的是60℃到66℃，保温时间周期在4-24小时之内，优选的是4到12小时。
C)HIPE泡沫的洗涤和亲水化完成如前所述的聚合步骤形成的固体HIPE泡沫通常是柔软的开孔的多孔结构，该结构具有由聚合之前用于制备HIPE乳状液的残余的水相材料充填它的孔。这种残余的水相材料通常包含电解质的含水溶液，残余的乳化剂和聚合引发剂，它们应该在进一步处理之前从泡沫结构中去掉。去掉原始的水相材料通常由压缩泡沫结构以挤出剩余的液体和用水或其它含水洗涤溶液洗涤泡沫结构来实现。通常采用若干次压缩和洗涤步骤，例如2个循环。
在从泡沫结构中去除原始的水相材料达到要求的程度之后，需要对HIPE泡沫进行处理，亦即，用适当的亲水剂的含水溶液连续的清洗。可以使用的亲水剂如前所述。应当注意，如果需要的话应当继续用亲水剂溶液处理HIPE泡沫材料，直到所要求量的亲水剂都已被引入，并且泡沫对任何选择的试验液体都达到要求的粘性张力值。
D)泡沫脱水HIPE泡沫经处理达到所需程度以提供最终适当亲水的干燥的泡沫之后，泡沫在切割前，或者，在做成准备用于吸收制品中的吸收结构之前，一般都要进行脱水。脱水可以通过压缩泡沫以压挤出残余的水，或者使泡沫(或者说泡沫中的水)经受高温，例如温度从60℃到2000℃，或者用微波处理，或者同时用压缩和水加热技术来实现脱水。处理HIPE泡沫的脱水步骤一般将进行到使准备使用的HIPE泡沫实际上已经干燥为止。通常这种压缩脱水的泡沫具有占干燥重量为基础的50%到500%，优选的为50%到200%的水(水份)含量。最后，加热的泡沫可以干燥到占干燥重量基础的5%到40%，更优选的5%到15%的水份含量。
Ⅵ)吸收制品本发明也涉及体液吸收制品，它利用泡沫吸收结构至少作为液体吸收体“芯”件的一部份。在此使用术语“吸收制品”意指能够吸收足够量的由制品的不能自持的穿戴者或使用者排出的尿和其它体液(例如，液体)类似于含水的血经(流粘液状的大便)的消费制品。这种吸收制品的例子包括一次性尿布，不能自持者裤衩、一次性训练裤，床垫和类似物。其中的吸收泡沫结构是特别适合于用在类似尿布，不能自持者的垫或服装，穿戴的防护设备和类似物。
本发明所说的吸收制品的最简单形式只需要包括一个相对的液体不能透过的底片，和一个或多个与所说的底片相结合的泡沫结构。泡沫结构和底片将以这样的方式相结合，泡沫吸收结构是位于底片和吸收制品的穿戴者的排出液体区域之间，液体不可透过的底片可以包括用任何材料，例如，具有1.5密耳(0.038毫米)厚度的聚乙烯或聚丙烯制作，它将用于把液体保持在吸收制品内。
更通常地，吸收制品也包括一个紧贴使用者皮肤的，覆盖吸收制品一侧的液体可透过的顶片。在这种结构中，制品包括一个吸收芯，该芯包括一个或多个位于底片和顶片之间的本发明的泡沫吸收结构。液体可透过的顶片可以用任何材料，如聚脂、聚烯烃、尼龙或类似物制成，它们基本上是多孔的，并能使体液很快的通过并进入下面的吸收芯。顶片最好对在顶片和穿戴者皮肤之间接触区域的含水体液没有亲和能力。
本发明的吸收制品实施例的吸收芯包括单独的一个或多个泡沫结构。例如，吸收芯可以包括一个单个泡沫件，其形状如所要求的或必需最佳地与使用它的吸收件配合。另外，吸收芯可以包括多个泡沫件或者物，它们可以粘结地连接在一起，或者可以简单地用包封织物外部包封或者用吸收制品的顶片、底片一起把它们约束在一个未粘着的组合体内。
这里的吸收制品的吸收芯也可以包括其它内容，例如，除了本发明的一个或多个泡沫吸收结构以外的常规的元件或者材料。例如，吸收制品可以使用包括一种组合物的吸收芯，例如，这里的泡沫吸收结构和常规吸收材料的物件或部件的载气混合物，例如a)木浆或其它纤维素纤维，和/或b)聚合的凝胶剂的颗粒或者纤维的载气混合物。
在一个含本发明的泡沫吸收材料和其它吸收材料组合的实施例中，吸收制品可以使用多层的吸收芯结构，其中，含一个或多个本发明的泡沫结构的芯层可以与一个或多个含常规吸收结构或材料的附加离散的芯层结合使用。这种常规的吸收结构或材料，例如，可以包括木浆或其它纤维素纤维的载气式载湿网。这种常规结构也可以包含常规的，例如，大孔的吸收泡沫或者均匀的海绵。在此使用的带有泡沫吸收材料的常规的吸收结构还包含按重量计80%的通常用于获得和保持含水体液的吸收制品的聚合凝胶剂颗粒或纤维。这种类型的聚合凝胶剂和它在吸收制品的应用在Brandt、Goldman和Inglin的美国重新出版的专利US-Re32，649(1988年4月19日再版)中作了详细的描述，在此作为参考文献引入。
本发明的吸收制品的一个优选型式是一种采用多层吸收芯的吸收制品，所说的吸收芯具有一个顶部体液获得/分配层，包括一个改进的纤维素纤维层，亦即，加强的卷曲纤维素纤维，且可选择地占按聚合凝胶剂的液体获得/分配层的重量的10%。这种多层吸收芯还包括第二个，亦即含本发明的泡沫结构的较低的、液体贮存/再分配层。(为了本发明的目的，多层吸收芯的“顶”层是相对地接近穿戴者身体的一层，例如最接近制品顶层的这一层。术语“低”层相反地意指相对更远离穿戴者身体的多层吸收芯的一层例如最接近制品底层的一层)。用于这种优选的吸收制品的液体获得/分配层的改进的纤维素纤维是已经经过化学处理和/或热处理而加强和卷曲的木浆纤维。这类改进的纤维素纤维是与用在Lash和Thompson的美国专利US-4，935，622(
公开日1990年6月12日)所描述的吸收制品类型相同，在此作为对比文献引入。在含加强的卷曲纤维素纤维的液体获得/分配层下面的液体贮存/再分配层中使用本发明吸收泡沫结构的吸收制品在Gerald A.Yong，Gary D.LaVon和Gregory W.Taylor的美国专利申请(流水号为_，P&G.Case No.4452)中已经作了详细说明，该申请在此以参考文献引入。
如前所指出的，本发明的特殊的泡沫吸收结构的液体处理和机械特性提供了这样一种特别适用于以一次性尿布形式的吸收制品的结构。含本发明的泡沫吸收结构的一次性尿布可以用常规的尿布制造技术制造，但是用本发明的一个或多个泡沫结构替代或者补充在常规的尿布中通常使用的木浆纤维织物(“空气感的”)或者改变了的纤维素芯吸收件。本发明的泡沫结构因此可以用在单层的尿布，或者，正如前面所注意到的，也可以用于各种不同的多层芯结构上。一次性尿布制品在Duncan和Baker的美国专利US-Re 26，151(1967.1.31.公开)，Duncan的美国专利US-3，592，194(1971.7.13公开)，Duncan和Gellert的美国专利US-3，589，148(1970.1.13.公开)，Buell的美国专利US-3，860，003(1975.1.14.公开)和Alemany和Berg的美国专利US-4834735(1989.5.30.公开)中都作了更充分说明，在此作为参考文献引入。
本发明的优选的一次性尿布的实施例由附图2演示。该尿布包括一个吸收芯50，所说的吸收芯包括一个顶部的液体获得层51，和一个在它下面的液体贮存/分配层52，该层含本发明的泡沫吸收结构。一个顶片53装在芯的一表面上并与它共同延伸，一个液体不能透过的底片54装在与顶片覆盖的表面相对的芯的表面上并与该表面共同延伸。底片最优选具有比芯更宽的宽度，由此提供了在芯之外延伸的底片的侧边界部份。尿布优选地呈漏沙计时器的轮廓。
使用本发明的泡沫吸收结构的另一个优选形式的吸收制品包括一个拟合形式的制品，如训练裤。这种拟合形式的制品通常包括呈三角裤或短裤的底盘形式的无纺的柔软的垫托物。按照本发明的泡沫吸收结构被固定在这种底盘的开叉区域，以便用作吸收“芯”。这种吸收芯通常是用包封的织物或其它的液体可透过的无纺材料从上面覆盖。这种芯的覆盖层作为拟合形式的吸收制品的“顶片”。
形成拟合形式制品底盘的柔软垫托物可以包括棉布或者纸或者其它类型的无纺垫托物或成形薄膜，且可以是弹性线制成的或者用其它方式可伸长的。这种训练裤制品的腿带或腰带可以用弹性线以常规方式制成，以改进制品的可适性。这种垫托物通常由处理或涂覆它的一个表面或者用另一种相对地液体不能透过的垫托物叠到这个柔软的垫托物上使该垫托物相对地不可透过液体或者至少不能很容易透过液体。由此提供了相对地液体不能透过的总的支架，在这种情况下，底架本身用作拟合形式制品的“底片”。典型的这种类型的训练裤制品在Roberts的美国专利US-4，619，649(1986.10.28公开)作了详细的说明，在此作为参考文献引入。
一次性的训练裤产品形式的典型拟合形式的制品如图3所示。这种产品包括一个外层60，所说的外层60沿其周边区域用粘结剂固定到衬里61上。例如，内衬可以沿一条腿带区的边缘62，沿另一条腿带区的边缘63，和沿腰带区域的边缘64固定。固定到制品的开叉区域的通常是一个矩形吸收芯65，它包括一个本发明的泡沫吸收结构。
测试方法在说明本发明时，提出了许多HIPE泡沫吸收结构的特性。在此要说明的是这些特性可以用下列测试液和测试方法确定。
Ⅰ)测试液和泡沫样品的制备A)测试液-合成尿在测试中所描述的许多测量都涉及使用测试液，如人造尿，乙醇或异丙醇。在以后将说明的许多测试中使用的人造尿是由Jayco Pharmaceuticals(Mechanicsburg，PA，17055)用商业上可获得的人造尿制剂制成。这种由制剂制造的Jayco合成尿包括KCl，0.2%;Na2SO4，0.2%;NH4H2PO4，0.085%;(NH4)2HPO4，0.015%;CaCl2＊2H2O，0.025%和MgCl2＊6H2O，0.05%(按重量的%)。合成尿的样品用蒸馏水按照标签说明制备。为了帮助溶解，Jayco混合物慢慢地加入水中。如果需要，样品经过过滤，以便去掉任何颗粒。未使用的合成尿在一周后应倒掉。为了改进液体的可见性，可以在每升合成尿溶液中加入5滴蓝色的食物颜料。所使用的Jayco合成尿具有65±5达因/厘米的张力。
B)泡沫样品的制备下面许多测试都包含制备和测试特定大小的泡沫样品。如果没有特别说明，必要尺寸的泡沫样品应该用锋利的往返刀锯从大的泡沫块上切下。使用这种或相同类型的泡沫切割设备的目的实际上在于消除样品边缘的缺陷，因为边缘的缺陷可能会对用后面将描述的方法进行的一些测量带来不利的影响。
样品大小的规格通常也包括对于样品厚度的尺寸。当泡沫样品在封闭压力0.05psi(350Pa)之下，基于本发明的目的，应该进行厚度测量。
Ⅱ)结构特征的确定A)有效的孔隙容积作为确定有效孔隙容积的方法涉及测量可以引入吸收泡沫样品结构内的异丙醇(闪点为12℃)的量。进行这项测量的设备和材料是恒温在22±2℃。测量也在这个温度下进行。
干燥的泡沫样品被切成1吋2(6.5厘米2)×0.3吋(0.8厘米)厚的圆柱体或等同的形状。这个圆柱形样品可以用直径为1.13吋(2.83厘米)的锋利的打孔机在0.3吋(0.8厘米)的泡沫片上切出。对每一块干燥的泡沫样品称重以取得干燥重量(dw)。对三个这样的样品称重，取得平均的干燥重量(DW)。
然后以下列步骤确定这些泡沫的自由容量(MFC)1)泡沫样品浸泡在结晶碟中的异丙醇内，并使之饱和。此时，样品要挤压几次，以排出空气。
2)取出样品，但没有把异丙醇从样品挤出。过多的液体在平的位置上放置30秒使它从样品中滴出。然后每个样品称在湿的情况下的重量，确定湿重(ww)。
3)重复1)和2)多次，计算平均湿重。
测量的自由容量(MFC，克/克)是每单位干燥泡沫质量在饱和状态下的异丙醇的重量，再按下式计算MFC，MFC＝ ([WW(克)-DW(克)])/(DW(克))然后，有效的孔隙容积用含异丙醇的泡沫的MFC除以异丙醇的密度(0.785克/毫升)计算出。这就求得泡沫的有效孔隙容积(毫升/克)。
B)毛细抽吸比表面积泡沫吸收体的毛细抽吸比表积可以从已知的低表面张力的测试液的平均重量吸收决定。在这种情况下，使用的是纯乙醇(闪点10℃)。
为了进行测试，适当尺寸的配衡的泡沫样品条(例为，25厘米(长)×2厘米(宽)×0.8厘米(厚)恒温在22±2℃下，且是垂直地放入，其一端用实验室传动装置浸入乙醇容器中1-2mm，乙醇使吸入乙醇的泡沫条上升到平衡高度，该高度应小于样品的长度。然后将含乙醇的泡沫条称重，而泡沫条仍触及容器，以确定总的乙醇吸收的重量。在进行该步骤时，样品应该被罩住，例如，用封顶的玻璃圆柱体，以防止乙醇挥发。
泡沫样品的特定表面积可从下式计算Sc＝ (MeGLn)/(Mnγe)其中Sc＝毛细抽吸比表面积(厘米2/克);Me＝EtOH液体吸收质量(克);G＝重力加速度常数(980厘米/秒2);Ln＝样品的总长度(厘米);Mn＝干燥样品的重量(克);γe＝EtOH的表面张力(22.3达因/厘米)。然后将获得的值除以10000厘米2/米2，求得毛细抽吸特定表面积(米2/克)。
C)泡沫密度可以用于确定泡沫密度的一种方法是在ASTM方法No.D3574-86，测试方法A所描述的，该方法主要用于测试尿烷泡沫，但它可以用于测试本发明优选的HIPE型吸收泡沫的密度。尤其，按照ASTM方法进行的密度测量可以在泡沫样品上进行，该样品如以该试验说明的一定方法已经过预处理。
密度由在22±2℃条件下测量所得出的泡沫样品的干质量和它的体积确定。大的泡沫样品体积的确定是从计算在没有封闭压力情况下测得的样品尺寸确定;较小的泡沫样品的尺寸可以用千分表类型的量具在千分表脚上加350Pa(0.05psi)的压力来测量。
计算密度(每单位体积的质量)。为了本发明的目的，密度通常以克/厘米3表示。
Ⅲ)机械性能的确定A)抗压缩弯曲基于本发明的目的，在0.74psi(5.1kPa)封闭压力施加于样品后，靠测量在已具有饱和量合成尿的泡沫样品中产生的应变(厚度减少的%)可以对抗压缩弯曲进行定量。
作这种测量的测试可以在为作如前所述的有效孔隙容积测量而制备的泡沫样品圆柱体上进行。用作测量的样品、合成尿测试液和设备都均衡在一个恒温室内，室内温度99°F(37℃)。测量也在此室内进行。
泡沫样品置在结晶碟内，并用Jayco合成尿饱和到它的自由吸收容量。然后把给定的被测试的饱和样品放在在烧杯上的25目的网筛上，把适合于进行厚度测量的千分表型的量规置在样品上，任何带有1吋2(6.5公分2)的测量脚并能测量厚度尺寸到0.001吋(0.025毫米)的量规都可以使用。这种量规的例子，如Ames型482(Ames co.;Waltham，MA)或者Omo-Sokki型EG-225(Ono-Sokki co，Ltd;日本)。还可以使用的是可以同千分表量规一起使用的重物，以便在泡沫样品上产生到1.0psi(6.5kpa)的脚压力。
在网筛上的饱和泡沫样品经受15分钟0.74psi(5.1kpa)的封闭压力。在该时间结束时，用千分表量规测量由施加封闭压力所产生的在样品厚度上的变化。由初始的和最终的厚度测量值，可以计算出样品的应变的百分比。
B)柔软性泡沫的柔软性可以参照用于确定多孔有机聚合泡沫制品柔软性的ASTM D3574-86，3.3.而改进的测试方法进行定量测试。这种改进的测试使用具有7×0.8×0.8厘米的泡沫样品，且该样品在37℃条件下用Jayco合成尿已饱和到它的自由吸收容量。重要的是用于制作这些样品的切割方法不能在泡沫条上产生边的缺陷。含饱和的合成尿的泡沫条围绕0.8厘米直径的圆柱形芯轴以在5秒内重叠1次的均匀速率弯曲，直到带的两端相遇。
如果在泡沫试验期间没有撕裂或者断裂，就认为泡沫是柔软的即，如果它通过一个弯曲循环的话。
C)由压缩弯曲恢复的性能为了测试从压缩弯曲恢复的性能，使用了与前述制备的用于有效孔隙容积测试相似的泡沫样品。这种样品是横截圆面积为6.45厘米2(1吋2)的0.8厘米厚的圆柱体。这些泡沫样品可以在干燥状态下，或者在它们已经用Jayco合成尿饱和到它的自由吸收容量状态下测试。
用一个千分表型的量规，无论是干的或湿的测试样品在10秒钟内压缩到它的原始厚度的50%，并保持在该压缩状态1分钟。去掉压力后，允许泡沫恢复厚度1分钟。恢复的百分比是基于未受压的泡沫的原来的高度。
对于干样品的测试，环境温度可以是例如22±2℃。对于湿样品的测试，在一个直径为5厘米的盘中，泡沫样品用在37℃下的Jayco合成尿饱和到它的自由吸收容量。该盘起着盛压缩过程中被挤出的液体的作用，在样品从压缩状态恢复时样品也可从盘中再吸收液体。
Ⅳ)确定液体的处理性能A)吸收容量自由吸收容量和在受压力情况下的吸收容量都可以用重力分析法确定，其中使用合成尿作为液体，以此泡沫的吸收容量可以计算出。
1)吸收容量测试的原理在该测试中，泡沫样品用合成尿测试液饱和，以便测量泡沫样品的无载荷或自由吸收容量。然后施加不同增加量的压力，以确定在有载荷条件下的吸收容量。在压力下的这种吸收容量是在泡沫样品已经在压缩状态保持一定长时间后测量。
2)测试范围本测试测量在所关心的压力下，如从每平方吋0到1.0磅(psi)(0-6.9kpa)和在所关心的温度，亦即99°F(37℃)下的泡沫样品的吸收容量。
3)设备直径8厘米的25目网筛;直径15厘米×高7.5厘米的结晶盘;5.0毫升烧杯、分析天平、装有至少1吋2(6.5厘米2)的脚和能够测量到0.001吋(0.025毫米)的千分表型量规，例如Ames型482(Ames co.，Waltham，MA)或Ono-Sokki型EG-225(Ono-Sokki co.，Ltd，Japan);用于千分表型量规的能产生0.2，0.74和1.0psi(1.4，5.1和6.9kpa)压力的配重。
4)材料Jayco合成尿;泡沫样品。
5)方法
ⅰ)如前所述的设备和材料在加热到99°F(37℃)的恒温室内热平衡;测量也在该室内实施。
ⅱ)泡沫样品与在有效孔隙容积测试中制备的泡沫相似，切成1吋(6.5厘米2)×厚0.3吋(0.8厘米)的圆柱体。对这些样品称重，取得平均的干重(DW)。
ⅲ)按下列步骤确定每个泡沫样品的自由吸收容量(FAC)a)泡沫样品浸入在结晶盘内的合成尿内，并使之饱和。样品可挤压几次，以排出空气;
b)取出泡沫，但没有把液体从中挤出，让多余的液体在平的位置由样品滴放30秒。然后对湿的样品称重。
c)重复a)和b)步骤两次以上，并计算平均的湿重(WW)。
d)计算自由吸收容量(FAC，克/克)FAC＝在饱和的泡沫中合成尿重量/泡沫的干重＝[WW(克)-DW(克)]/DW(克)ⅳ)对于每个泡沫样品在压力下(解压)的吸收容量按下述步骤确定a)顶部具有网筛的50毫升的量杯放在千分表型量具的脚的中心下面，且使脚放在网筛上。
b)饱和的样品放在网筛的上面，且使样品是在量杯中心的上方，千分表型的量具被放上以便在泡沫样品上施加封闭压力。
c)把配重放在量具上，在样品上施加0.2psi(1.4kPa)的压力。
d)15分钟后，对泡沫样品称重(WW，0.2)。
e)同样的样品再次饱和，然后重复a)-d)步骤，只是不同的是用0.74和1.0psi来确定WW，0.74和WW，1.0。
f)使用新的样品，重复a)-e)步骤两次以上，确定样品在不同的压力下的平均的湿重。
g)计算在压力下的吸收容量(X-负荷，克/克)(在给定的压力下的X-负荷是在湿的泡沫内合成尿的重量/泡沫的干重)在0.2psi下的容量X，0.2(克/克)＝[WW，0.2(克)-DW(克)]/DW(克)在0.74psi下的容量X，0.74(克/克)＝[WW，0.74(克)-DW(克)]/DW(克)在1.0psi下的容量X，1.0(克/克)＝[WW，1.0(克)-DW(克)]/DW(克)吸收容量值(以每克干的泡沫中含的合成尿的毫升数表示)可以由FAC和X-负载值除以Jayco合成尿的特定比重(接近1克/毫升)获得。
B)垂直芯吸速率和垂直芯吸吸收容量垂直芯吸速率和垂直芯吸虹吸收容量是测量干的泡沫垂直地从容器中芯吸液体的能力。测量芯吸液面通过5厘米垂直长度的泡沫条所需的时间，可得出垂直芯吸速率。液体芯吸到它的平衡高度之后，确定由泡沫条保存在特定的垂直芯吸高度上(例如，4.5吋或11.4cm)的液体量，得出垂直芯吸吸收容量。
使用带蓝色食物染料的Jayco合成尿，按下列方法确定垂直芯吸速率和垂直芯吸吸收容量。在该测试方法中，材料平衡在37℃，测试也在同一温度下进行。
1)样品制备ⅰ)如同在特定的毛细抽吸比表面积测试中一样制备25cm×2cm×0.8cm的泡沫条。
ⅱ)液体容器置在实验室支架的顶部，在支架一端夹住泡沫样品，因此，样品被垂直地悬挂在液体容器的上方。
ⅲ)直尺被夹到泡沫样品旁边，使得直尺的底部(0厘米)是在泡沫样品的底部上方的1-2毫米处。
ⅳ)液体容器充入3/4的着色合成尿溶液。
2)垂直芯吸速率ⅰ)液体容器用实验室支架上升到泡沫样品的底部，当液体接触泡沫样品底部时起动计时器。
ⅱ)迅速提升容器直到液体刚好接触到直尺的底部。
ⅲ)在液体达到5cm时记录下时间ⅳ)允许泡沫芯吸，直到它达到平衡(例如约18小时)，实验室支架可能需要调节到保持样品浸入1-2毫米，且样品必须罩住，以防蒸发。
3)泡沫单位纵向长度的吸收能力(ml/g)ⅰ)将泡沫样品取出并直接将其放置在一个不吸收的表面上。
ⅱ)用一个足够锐利的、不至于压挤泡沫样品的工具立即将样品切成相隔1英吋宽(2.45cm)的块，并称取每块的重量。
ⅲ)从每块中挤出大多数液体，并把每块放在一块吸收性的毛巾上。
ⅳ)让每个块完全干燥。
ⅴ)然后称取每个干块的重量，每块的吸收能力用它的湿重和干重之差来计算。
为了本发明的目的，代表4.5英吋(11.4cm)芯吸高度的一英吋切块的吸收能力是最希望测定的参数。
C)粘着张力由通过毛细吸收来吸取测试液体的亲水化的泡沫样品所显示的粘着张力，是测试液体的表面张力γ与测试液体和泡沫样品的内表面的相切角θ的余弦的乘积。粘着张力能用实验测定，方法是测定由使用两种不同测试液的两块相同泡沫测试样品所显示的由毛细吸收产生的平衡吸收重量。在这程序的第一步中，用乙醇作为测试液来测定泡沫样品的特定表面积，这在前面介绍的测试方法部分的特定表面积讨论中已描述了。
然后，用与乙醇程序相同的方式重复毛细吸收程序，只是用JAYCO合成尿作为测试液且测试在37℃条件下进行。合成尿的相切角可由已知的特定表面积和合成尿吸收数据用下式求得Cosθu= (MuGLN)/(MNγuSc)其中θU＝用度表示的Jayco合成尿的切角;MU＝用gm表示的Jayco合成尿的液体吸收量;G＝重力常数，其值为980cm/sec2;MN＝用gm表示的干泡沫样品质量;γU＝Jayco合成尿的表面张力，它等于～65dynes/cm;SC＝用cm2/gm表示的泡沫样品的特定表面积，它由乙醇吸收方法测定;而Ln＝用厘米表示的泡沫样品的长度。
当(在泡沫样品表面上和/或在前进的测试液中)有表面活化剂时，这种前进的液面的特征由粘着张力(AT)公式来定义
AT= (MTGLN)/(MNSC)其中MT是泡沫样品吸收的测试液体质量，G、LN、MN和SC以前已经定义过。(看Hodgson和Berg，J.Coll.Int.Sci.，121(Ⅰ)，1988年，第22-31页)。
在为任何给定的测试液测定粘着张力时，在任何时候不对表面张力的数值作出假设，这样在芯吸期间样品表面上的和/或前进液体中的表面活化剂浓度的可能变化是不重要的。粘着张力的实验数值(γCosθ)，当被看作是最大粘着张力的百分率时，特别有用，这种最大粘着张力就是测试液的表面张力(例如，使用JAYCO合成尿的最大粘着张力为[65±5][Cos0°]＝65±5(达因/厘米)。
实施例下面的例子说明了HIPE泡沫吸收材料的制备、这种泡沫材料的特征以及这些泡沫吸收物在一次性的尿布中的应用。
例Ⅰ本例说明了在半试验性生产规模下，最佳的HIPE泡沫吸收物的制备。
乳状液制备将氯化钙(320g)和过硫酸钾(48g)溶于32升的蒸馏水中，这就得到了用于形成HIPE乳状液的水相。
将山梨聚糖单月桂酸(450g，作为SPAN 80)和山梨聚糖三月桂酸(150g，作为SPAN 85)加到含有苯乙烯(420g)、二乙烯基苯(660g)和丙烯酸2-乙基己酯(1920g)的单体组合物中。混合后，这种物质含有用于形成HIPE乳状液的油相。
在55℃到65℃的液体温度下，将分开的油相和水相流注入动态混合室中。通过T型搅拌器使这种组合流在动态混合室中得到彻底混合。在这个操作过程中，合适的T型搅拌器有一个长约18厘米、直径约1.9厘米的圆柱形旋转轴。旋转轴上有两排17个和两排16个的圆柱形轴钉，每个轴钉直径为0.5厘米，径向从旋转轴的中心轴向外延伸长为1.6厘米。这四排轴钉绕搅拌器旋转轴的圆周成90°的角度安置。这些相互垂直的轴钉排沿旋转轴的长度方向错开排列，以便没有相互垂直的轴钉处于沿旋转轴向外延伸的相同径向平面中。将T型搅拌器安装在圆筒形套筒中，形成动态混合室，而且，搅拌器中的轴钉离园筒形套筒的壁有0.8mm的间隙。搅拌器以每分钟900周的转速运转。
静态混合室(8英吋长、1/4英吋的外径、0.190英吋的内径)安装在动态混合室的下流，以助于提供一些支持压力。这样有助于使包含着带T型搅拌器的园筒形套筒的动态混合室保持满负荷。也有助于使油相和水相适当且完全地混合。
具有必要的水相和油相比率的乳状液是逐步得到的。首先，调整流速，以便让3分重的水相和1分重的油相注入带有T型搅拌器的动态混合室中。增加水相对油相的比例，几分钟后，达到12-13分水相比1分的油相注入动态混合室中，流速为15ml/sec。然后逐渐减少油流速，以让水相对油相的重量比接近25∶1。在这个阶段，从静态混合室中流出的乳状液的粘度下降。(在视觉上，这种稍带白色的混合物此时变得更加半透明)。
随后，进一步降低油相的流速，使水相与油相的重量比达到30-33∶1。在视觉上，这一阶段从静态混合室小孔中流出的乳状液具有带起泡沫的乳状悬浮液的粘度，这一粘度使人想起了含乳油状的酸乳。
乳状液的聚合此时，从静态混合室中排出的乳状液已经准备要凝固。将乳状液注入由聚乙烯制成的矩形模具中，这种模具的尺寸为长38cm，宽25cm和高22cm。乳状液注入这样的模具中，直到每个模具装有近20，000ml待凝固的乳状液为止。
将含有乳状液的模具放在温度为60℃的凝固炉中约16小时，使乳状液凝固。凝固后所得到的固体聚合泡沫材料含有高达98%的水，而且手感柔软、湿润。
泡沫洗涤和亲水化将湿固化泡沫材料从固化模具中取出，并进行进一步的处理。对泡沫材料施加足够的压力，挤出泡沫中残余的水相，或对泡沫材料薄片施加足够的压力，以挤出其中至少90%的原始残余水相物质。可以注意到，当挤压根据前面的程序制备的泡沫时，泡沫的边缘不会向外突出，而且泡沫的孔隙也不会被迸裂。另外，即使在沿着Z轴方向的压力作用下泡沫出现压扁，此后通过吸收水或者按后面要详细描述的方法加热，它也能恢复到其原始形状。
然后，在含有洗涤剂作为亲水化剂的60℃的水中将泡沫样品洗涤20秒钟。在本例中，洗涤剂是JOY牌洗涤液，它按5克/升的浓度溶于水中。在JOY产品中的活性亲水化剂包含有椰子烷基硫酸盐和乙氧基化椰子烷基硫酸盐阴离子的表面活化剂的混合物，这种混合物在1982年2月23日公开的Pancheri的美国专利4，316，824中有更完整的描述。在这个处理过程中，泡沫可以恢复到它的原始形状。
用压力再挤出第一次洗涤过程中使用的JOY溶液，然后用60℃的JOY溶液对泡沫进行第二次洗涤。第二次漂洗的目的是要脱去泡沫中残余的洗涤剂，从而使内部泡沫表面相对地更亲水。
泡沫脱水将两次亲水化处理后的泡沫再进行挤压，从泡沫本身的多孔结构中再压出多余的洗涤剂溶液，然后将泡沫样品放入60℃的烘干炉中烘干12小时。烘干后，如有必要，将泡沫样品进一步切片，供进一步测试或将其引入后面例Ⅳ所描述的尿布产品中去。
例Ⅱ用与前述例Ⅰ大体相同的方法制备另一种HIPE泡沫材料。在本例中，乳状液制备和聚合程序按例Ⅰ进行，但在材料、浓度和条件上有如下差别1)在油相中使用了480克的SPAN
80和120克SPAN
85的乳化剂混合物。
2)在混合室的下流使用了一个14英吋长×3/8英吋外径(35.6cm×0.95cm)的静态混合室。
3)T型搅拌器以每分钟850周的速度转动。
4)最后的水相和油相重量比为31∶1。
5)采用66℃的固化温度。
在本例中，用氯化钙的含水溶液作为亲水剂使聚合HIPE泡沫亲水。这种亲水剂溶液含有重为1%的氯化钙，用它按例Ⅰ相同的方法对泡沫样品亲水处理两次。烘干后，将本例中的泡沫样品进一步切成所需的片，以供进一步测试和引入到后面例Ⅳ所描述的尿布产品中去。
例Ⅲ在本例中，对按照例Ⅰ和例Ⅱ的一般程序所制备的HIPE泡沫材料测试，测试它们的结构的、机械的和流体处理的特性。测定这些特性的测试方法按前面指出的美国专利4，788，225所描述的方法，或在前面测试方法部分提到的几种方法进行。这样测试的结果如下面的表Ⅰ所示。
表Ⅰ特征 例Ⅰ的泡沫 例Ⅱ的泡沫结构特征 单位孔隙容积 36.8 31.8 mL/g毛细抽吸比表面积 1.35 1.25 m2/g密度 0.029 0.032 g/cm3平均孔隙尺寸 40 37 μ机械特征在5.1kPa封闭压力下的应变 52% 31% %柔韧性 >1 >1 弯曲圈数压缩50%后的恢复能力% 95% 94% %液体处理特性在压力下的吸收能力0.0kPa(0.0psi) 39.5 31.5 mL/g1.4kPa(0.2psi) 34.0 29.1 mL/g5.1kPa(0.74psi) 23.4 25.1 m/g
可以用来吸收引起泡沫膨胀的体液。这样优选的压扁了的泡沫是由不水解的聚合材料制成，该材料有大约0.5到5.0m2/g的毛细抽吸比表面积，该材料重量约占残余的难溶于水的乳化剂的泡沫材料的0.5%到20%，并占毒物学上可接受的、吸水的、水合盐重量的约0.1%到7%，该水合盐优选氯化钙或氯化镁作为亲水化剂。
在压扁状态下，当这样的泡沫材料存贮在72°F(22℃)和50%的相对湿度环境下，它将有重量约为聚合材料的4%到15%的残余水含量。这种水含量包括有与吸水的、水合的盐结合的水合物中的水和吸收在泡沫中的自由水。这样压扁了的泡沫材料也有大约0.08到0.3g/cm3的干基密度。
在膨胀状态下，这种最佳的遇湿则增厚泡沫材料具有12到100mL/g的孔隙容积而且显示出抗压收缩性能，以致当其用具有65±5dynes/cm的表面张力的合成尿在37℃时饱和到它的自由吸收能力时，施加5.1kPa的封闭压力，在经过15分钟的变形后，会产生5%到95%的结构压缩。这些优选的遇湿则增厚泡沫材料的平均孔隙大小，在膨胀状态下为5到30微米。在合成尿中，泡沫材料饱和到它的自由吸收能力时的干基密度大约是它在压缩状态下的干基密度的9%到28%。
例Ⅶ用一块如例Ⅵ所述的遇湿则增厚的压扁了的吸收泡沫作为液体贮存/再分布层来制备与例Ⅳ所述形状基本相似的尿布。在这样一块尿布中，含有加强的、弯曲的、卷曲的纤维质纤维的液体获取/分布层的用量约为13克。也可使用约13克的遇湿则增厚的液体存贮/再分布层。
具有这种特殊构造的尿布，能特别令人满意和有效地利用吸收芯保持住排泄的尿液，因此，当婴儿用正常方式穿着时，泄漏很少。
070-821改进而得到的。
将比例为2份水和1分油的油相和水相注入组合的混合室装置中。当全部注入装置中时，动态混合室中的空气就被排掉。在注入过程中，油相的流速为1.127g/sec，水相为2.19cm3/sec。
一旦装置被注满，搅拌器即以1800RPM.的转速转动，动态混合室中的搅拌开始。然后，经过130秒的时间，使水相的流速稳步增加到35.56cm3/sec。这时由动态和静态混合室产生的支持压力为7.5PSI(51.75kPa)。然后，经过60秒种，将搅拌器的转速稳步减少到1200RPM.，支持压力下降到4.5PSI(31.05kPa)。这时，又将搅拌器的转速立刻增加到1800RPM.，此后，系统支持压力维持在4.5PSI(31.05kPa)。
乳状液的聚合这时，将从静态混合室中流出的形成的乳状液收集在型号为3500的橡胶制成的经济冷食贮存盒中。这些盒子由食品类聚乙烯制成，其标称尺寸为18″×26″×9″(45.7cm×66cm×22.9cm)。它们的实际内部尺寸为15″×23″×9″(38.1cm×58.4cm×22.9cm)。这些盒子由一薄层溶液进行了预处理，这种溶液包含有溶解于相等重量的三甲苯和异丙醇的溶剂混合物中20%的SPAN
20溶液。让溶剂混合物蒸发而只留下SPAN
状液。
把含有乳状液的盒子放置在维持65℃温度的室内18小时，以便在盒子中产生乳状液的聚合，进而形成聚合泡沫材料。
泡沫的清洗，亲水化处理和脱水固化完成后，将湿的固化了的泡沫材料从固化盒中取出，这时，泡沫相当于残余水相中聚合材料重量的30-40倍(30-40X)，这种残余水相含有溶解了的乳化剂、电解质和引发剂。用一把锋利的能往复拉动的锯条将泡沫材料锯成厚为0.350英吋(0.89cm)的小片。然后，再用一连串的3个光泽辊压挤这些小片。逐步减少泡沫中的残余水相含量，达到聚合材料6倍(6X)的重量。此时，用10%的CaCl2溶液，在60℃使小片再饱和，用一个光泽辊挤压小片达到约10X的水相含量。用1%的CaCl2溶液，在60℃时使小片再饱和，然后，用一个光泽辊再挤压，达到约10X的水相含量。
让现在含有10X的1%的CaCl2溶液的泡沫小片通过一个配备有真空槽的最后的光泽辊。最后的光泽辊使CaCl2溶液的含量减少到约聚合物重量的5倍(5X)。在最后的光泽辊之后，泡沫保持被压至约0.08in(0.2cm)的厚度。然后在约60℃的空气循环炉中将泡沫烘干约3小时。这样的烘干使得湿度的含量减少到约聚合材料重量的5-7%。这时，泡沫片的厚度约为0.075英吋(0.19cm)，而且容易起皱。泡沫还含有重约11%的残余的山梨聚糖单月桂酸乳化剂和重约5%的(无水基)作为亲水剂的残余水合氯化钙。在压扁的状态下，泡沫的密度约为0.17g/cm3。当在JAYCO合成尿中膨胀到其自由吸收能力(26.5mL/g)时，膨胀了的泡沫就有毛细抽吸比表面积约为2.24m2/g，孔隙容积约为29.5cc/g和平均孔隙大小约为15微米左右。
按照例Ⅵ制备的泡沫片代表着本发明的一个最佳的“遇湿则增厚”泡沫片实施例，因为这些泡沫小片是以压缩了的泡沫形式出现的，它们一旦与含水体液相接触就会发生膨胀。一旦膨胀，这些泡沫材料就0.03g/cm2。尿布芯中使用大约9.2克的液体获取层。获取层的表面积约为46.8in2(302cm2)，厚度约为0.44cm。
尿布芯中的液体存贮/再分布层包含有在前面例Ⅱ和例Ⅲ中所描述的HIPE泡沫的改进的计时水漏形条。制成这种存贮/分布层大约要用12克的HIPE泡沫，该层的表面积为65.9in2(425cm2)左右，厚为0.325in(0.826cm)左右。
拥有这种特殊芯结构的尿布，能特别称心和有效地利用吸收芯保留住排泄出的尿液，因此，当婴儿用正常方式穿着它时，很少发生泄漏。
例Ⅴ用一组实验来对基本上类似于例Ⅳ所描述的尿布作功效检验，方法是让75个男婴一通宵穿着例Ⅳ型的尿布和普通结构的对照尿布产品。在这样的实验中，给每个测试小组成员接连几夜使用7个中等大小的尿布，其中4个为例Ⅳ类型的，3个是与市场上对应于LUVS Deluxe类型的用于男孩的产品。LUVS产品具有为男孩体形定做的吸收区，它包含有39.1克的吸收材料。
要求实验者每晚使用一块尿布，并记录和报告所使用的每块尿布的通夜泄漏发生情况。然后收集和分析来自所有测试小组成员的泄漏情况。分析结果表明，在这样一组实验中，例Ⅳ所述的尿布的泄漏率为13.1%，而LUVS却有14.0%泄漏尿。
这组测试实验表明，即使本发明的尿布含有比对照尿布产品少得多的吸收材料，使用本发明的吸收泡沫材料作为体液存贮元件的尿布可以提供与商业市场上可得到的对照尿布产品的性能相差无几的泄漏性能。
例Ⅵ本实施例介绍另一种属于本发明范围的另一种HIPE泡沫材料的制备。
乳状液制备将氯化钙(36.23kg)和过硫酸钾(568g)溶于378升的水中。这就为形成HIPE乳状液而要进行的连续处理提供了水相流。
将山梨聚糖单月桂酸(960g，作为SPAN
20)加入含有苯乙烯(1600g)、55%技术百分度的二乙烯基苯(1600g)和丙烯酸2-乙基己脂(4800g)的单体混合物中。混合后，让这种物质的混合体放置一整夜。取出上层清液，以在形成HIPE乳状液的连续处理过程中用作油相。(大约有75克粘的剩余物被扔掉)。
在水相温度为48～50℃，油相温度为22℃的条件下，将分开的油相和水相的注入动态混合室中。借助于T型搅拌器，混合流在动态混合室中得到彻底的混合。在这一操作过程中，合适的T型搅拌器包含有一个长21.6cm，直径为1.9cm的圆柱形旋转轴。如例Ⅰ所述，旋转轴有4排轴钉，其中2排有17个轴钉，2排有16个轴钉，每个轴钉直径为0.5cm，从旋转中心轴向外延伸长度为1.6cm。T型搅拌器被安装在形成动态混合室的园柱形套筒中，每个轴钉离园柱形套筒壁有0.8mm的间隙。
螺旋形静态混合室被安装在动态混合室的下流，以提供在动态混合室中的支持压力，并改进最终形成乳状液的成分的混合。这样的静态混合室长14英吋(35.6cm)，外径为0.5英吋(1.3cm)。静态混合室是一个由切去2.4英吋(6.1cm)的TAH工业型
6.9kPa(1.0psi) 13.0 14.8 mL/g5.1kPa下的吸收力占0.0KPa下吸收力的% 65.2 79.7 %达到5cm的垂直芯吸时间 105 120 秒达到一定高度下的吸收能力1.3cm(0.5in) 30.9 26.7 mL/g3.8cm(1.5in) 30.7 26.4 mL/g6.4cm(2.5in) 28.0 25.3 mL/g8.9cm(3.5in) 26.6 24.8 mL/g11.4cm(4.5in) 18.7 24.0 mL/g14.0cm(5.5in) 0.6 23.3 mL/g16.5cm(6.5in) 0 21.8 mL/g19.1cm(7.5in) 0 14.1 mL/g在有65±5dynes/cm表面张力合成尿中的粘着张力 30.7 37.8 dynes/cm例Ⅳ采用图4的伸展及拆开图所描绘的形状和组成部分而制备的一次性尿布。这样的尿布包括一个热粘结的聚乙烯顶片70，一个不透液体的聚乙烯底片71和一个置于顶片和底片之间的双层吸附芯。双层吸附芯包括一个改进的计时水漏形的、液体存贮/再分布层72，它置于改进的计时水漏形的液体获取层73之下，它包含例Ⅱ中的HIPE型泡沫。顶片含有两根具有弹性的、大致平行的隔挡腿套箍条74。固定到尿布底片的是两根矩形的有弹性的腰带75。固定到聚乙烯底片的每端的也是两根用聚乙烯制成的腰带76。固定到底片的是两根平行的腿弹性带77。聚乙烯片78固定在底片的外侧，作为能用于将尿布固定在穿着者身上的两块Y形物79的固定表面。
尿布芯的获取层包含有加强的、弯曲的、卷曲的纤维质纤维和通常的未加强的纤维质纤维的92%/8%的湿载混合物。这种加强的、弯曲的、卷曲的纤维质纤维可以由南方的软木牛皮纸浆(Foley绒毛)制取，该纸浆与戊二醛交联达到在干纤维质纤维无水葡萄糖基础上大约2.5摩尔百分数。这些纤维按照1989年4月18日公开的Dean，Moore，Owens和Schoggen的美国专利4，822，453中所描述的“干交联方法”交联。
这些加强的纤维与具有下面表Ⅱ所描述特征的纤维相似。
表Ⅱ加强的、弯曲的、卷曲的纤维质(STCC)纤维类型＝以干纤维质纤维无水葡萄糖为基础与戊二醛交联达到1.41摩尔百分数的南方软木牛皮纸浆。
干弯曲计数＝6.8nodes/mm湿弯曲计数＝5.1nodes/mm异丙醇保留值＝24%水保留值＝37%卷曲因子＝0.63用于与STCC纤维相结合的普通未加强的纤维质纤维也由Foley绒毛制取。这些未加强的纤维质纤维被提炼到大约200CSF(加拿大标准自由度)。
获取层的平均干密度约为0.07g/cm3，以干重为基，用合成尿饱和时的平均密度为约0.08g/cm3，且平均基重量约为
权利要求
1.一种特别适合用作吸收和保持住含水体液的聚合泡沫材料，所说的泡沫材料具有一种交联开孔的亲水的、柔软的结构，其特征在于该结构，在它用作吸收物时具有A)孔隙容积约为12到100ml/g；B)由毛细吸收决定的特定表面积约为0.5到5.0m2/g；C)一个对压缩变形的抵抗，以致当所述泡沫材料用有着65±5dynes/cm表面张力的合成尿在37℃条件下饱和到它的自由吸收能力时，施加5.1kPa的封闭压力，经15分钟后，会产生一个使该结构压缩5%到95%的应变。
2.根据权利要求1所述的泡沫材料，其中A)该泡沫材料的结构是由聚合一种由下列物质形成的油包水乳状液而形成a)一个油相，该油相ⅰ)占基本不溶于水的、单官能团玻璃质单体组份重量的约3%到41%;ⅱ)占基本不溶于水的、单官能团橡胶质共聚用单体组份重量计的约27%到73%;ⅲ)占基本不溶于水的、多官能团交联剂组份重量的约8%到30%，和ⅳ)占可溶于油相并适合于形成稳定的油包水乳状液的乳化剂组份的约2%到33%;和b)一个水相，该水相包含占可溶于水的电解质重量0.2%到40%的含水溶液;形成所说乳状液的水相和油相的重量比是12∶1到100∶1;和B)该泡沫结构是亲水的，当吸收表面张力是65±5dynes/cm的合成尿时，该结构显示出15到65dynes/cm的粘着张力。
3.根据权利要求2所说的聚合泡沫材料，其特征在于在被聚合用来制备聚合泡沫结构的油包水乳状液中;a)油相的基本不溶于水的、单官能团玻璃质单体组份包括一个或多个以苯乙烯为基的单体;b)油相的基本不溶于水的、单官能团橡胶质共聚用单体组份包括从丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己脂、异戊二烯和这些共聚用单体的组合中选取出来的共聚用单体;c)油相中的单官能团玻璃质单体组分与单官能团橡胶质共聚用单体组分的克分子比为1∶25到1.5∶1;d)油相的基本不溶于水的交联剂组分包括一个从二乙烯基苯、二乙烯基甲苯、邻二苯甲酸烯丙酯、一个或多个羟基化合物的二丙烯酸酯或这些双官能团单体的组合中选出来的双官能团单体;e)油相的乳化剂组分包括从山梨醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸和聚氧乙烯脂肪酸酯以及这些乳化剂的组合中选出来的乳化剂;f)水相中溶于水的电解质包括碱金属或碱土金属中的一种或多种溶于水的盐;g)另外，水相占溶于水的、自由基聚合作用引发剂重量的约0.02%到0.4%，和h)形成乳状液的水相和油相的重量比为约20∶1到70∶1。
4.根据权利要求3所说的聚合泡沫材料，其特征在于当它用作吸收物时，这种泡沫结构具有以下特征(a)以干重计算的密度为约0.01到0.08g/cm3;(b)平均孔隙尺寸为5到100微米;(c)压缩收缩后能恢复，以致在一分钟后，当在20℃干燥时，该结构能在一分钟内至少恢复到其原始厚度的85%，或当其用37℃的具有65±5dynes/cm表面张力的合成尿饱和到其自由吸收能力时，该结构在一分钟内至少恢复到其原始厚度的75%。
5.根据权利要求3所说的聚合泡沫材料是柔软的，使得当它被37℃的合成尿饱和时，它至少有一圈的弯曲值。
6.根据权利要求5所说的聚合泡沫材料，在它的聚合结构中基本上没有极性官能团，但它已被亲水化，使得当吸收有65±5dynes/cm表面张力的合成尿时，它有着20到65dynes/cm的粘着张力。
7.根据权利要求6所说的聚合泡沫材料，它占从非刺激性表面活化剂和能水合的无机盐中选择出来的残余亲水剂重量的约0.1%到10%。
8.根据权利要求7所述的聚合泡沫材料，它含有按氯化钙亲水剂重量计的约0.1%到7%。
9.根据权利要求5所述的聚合泡沫材料，在37℃条件下，它有每克干泡沫材料至少吸收12mL的合成尿的自由吸收能力，这种合成尿具有65±5dynes/cm的表面张力，而且，对于所说的合成尿，在37℃施加15分钟5.1kPa的封闭压力条件下，该聚合泡沫材料有着至少是它的自由吸收能力的5%的吸收能力。
10.根据权利要求9所述的聚合泡沫材料，在37℃时，它有一个垂直芯吸率，以致具有65±5dynes/cm表面张力的合成尿在30分钟或更短的时间内可以芯吸入5cm纵向长度的泡沫，而且，在11.4cm的垂直芯吸高度下，这种聚合泡沫材料有着至少每克泡沫吸收10mL所述合成尿的垂直芯吸吸收能力。
11.一种特别适用于作吸收和保持住含水体液的聚合泡沫材料，所说的泡沫材料含有交联开孔的亲水的、柔软的结构，该结构通过将由下面物质形成的油包水乳液聚合而制备，这些物质是A)油相，此油相包含ⅰ)占苯乙烯单体重量的约7%到40%;ⅱ)占从丁基丙酸盐、丙烯酸2-乙基己脂、异戊二烯和这些共聚用单体的组合体中选择出来的共聚单体重量的约27%到66%;ⅲ)占二乙烯基苯交联剂重量的10%到25%;ⅳ)占含山梨聚糖单月桂酸及山梨聚糖三月桂酸的乳化剂组分重量的约4%到25%，其中的单月桂酸与三月桂酸之比约为2∶1到5∶1;和B)水相，此水相包含一含水溶液，该含水溶液占氯化钙重量的0.5%到20%、占溶于水的、自由基聚合引发剂重量的0.1%到0.2%;其中，形成所说乳状液的水相和油相重量比为20∶1到70∶1;此后，通过用氯化钙处理使所得的聚合结构亲水，这样，该结构占残余氯化钙重量的约0.1%到7%，在它被用作吸收物时，所说的结构进一步具有a)约20到70mL/g的孔隙容积;b)由毛细吸收所决定的0.75到4.5m2/g的特定表面积;c)对压缩变形的抵抗，以致当这种结构用具有65±5dynes/cm的表面张力的合成尿在37℃被饱和到它的自由吸收能力时，施加5.1kPa的封闭压力，在15分钟后，会产生结构压缩5%至75%的应变。
12.一种特别适应于用作吸收和保留含水体液的吸收物，所说的吸收物其特征在于包括A)一个相对液体不透过的底片B)一种与所说的底片结合的吸收聚合泡沫材料，这种材料安置在所说的底片和吸收物品穿着者的体液排出部位之间;所说的吸收聚合泡沫材料包含有交联的开孔的亲水的、柔软的结构，当它被用作吸收物时，这种结构具有ⅰ)约12到100mL/g的孔隙容积;ⅱ)由毛细管吸收所决定的约0.5到5.0m2/g的特定表面积;ⅲ)对压缩变形的抵抗，以致当这种结构用具有65±5dynes/cm的表面张力的合成尿在37℃时饱和到它的自由吸收能力时，施加5.1kPa的封闭压力，在15分钟的变形后，会使结构产生5%到95%的应变。
13.根据权利要求12所说的吸收物，其中A)通过聚合油包水乳状液制备吸收聚合泡沫材料组分的结构，这种乳状液由下列油相和水相形成a)油相，该油相包含ⅰ)占基本不溶于水的、单官能团玻璃质单体组分重量的3%到41%;ⅱ)占基本不溶于水的、单官能团橡胶质共聚用单体组分重量的27%到73%;ⅲ)占基本不溶于水的、多官能团交联剂组分重量的约8%到30%;ⅳ)占乳化剂组分重量的2%到33%，这种乳化剂组分可溶于油相，且可用以形成稳定的油包水乳状液;和b)水相，该水相包含有含水溶液，这种含水溶液占可溶于水的电解质重量的0.2%到40%;形成所说的乳状液的水相与油相重量比为12∶1到100∶1。B)吸收聚合泡沫材料组分的结构是亲水的，使得当吸收具有65±5dynes/cm表面张力的合成尿时，这种结构显示出15到65dynes/cm的粘着张力。
14.根据权利要求13所述的吸收物，其特征在于用油包水乳状液聚合来制备吸收聚合泡沫材料;a)油相的基本不溶于水的、单官能团玻璃质单体组分包含有一个或多个以苯乙烯为基的单体类型;b)油相的基本不溶于水的、单官能团橡胶质共聚用单体组分包含有从丙烯酸丁脂、丙烯酸2-乙基己脂，丁二烯、异戊二烯和这些共聚用单体的组合体中选择出来的共聚用单体类型;c)油相中的单官能团玻璃质单体组分与单官能团橡胶质共用单体组分的摩尔比约为1∶25到1.5∶1;d)油相的基本不溶于水的交联剂组分包含有从二乙烯基苯、二乙烯基甲苯、邻二苯甲酸烯丙酯、一种或多种多羟基化合物的二丙烯酸酯或这些双官能团单体的组合体中选择出来的双官能团单体;e)油相的乳化剂组分包含有从山梨醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸和酯以及这样的乳化剂的组合中选择出来的乳化剂;f)水相中能溶于水的电解质包含有碱金属或碱土金属的一种或多种能溶于水的盐;g)另外，水相占能溶于水的自由基聚合作用引发剂重量的0.02%到0.4%;和h)形成乳状液的水相与油相的重量比为约20∶1到70∶1。
15.根据权利要求14所说的吸收物，其中，除了有相对地不透液的底片外，该物品还包含有一个基本能透液的顶片，而且，其中吸收聚合泡沫材料存在于吸收芯结构中，这种吸收芯结构安置在所说的相对地不透液的底片和基本上能透液的顶片之间。
16.根据权利要求15所说的吸收物，其中，吸收聚合泡沫材料的结构是柔软的，柔软程度达到使它有至少一圈的弯曲值。
17.根据权利要求15所述的吸收物，其中，这种物品的吸收芯包含有吸收聚合泡沫材料和附加的从纤维质纤维、聚合凝胶剂颗粒或纤维以及这些附加组分的混合物中选出的组分。
18.根据权利要求17所述的吸收物，其中，在吸收芯中的吸收聚合泡沫材料在37℃条件下自由吸收能力是每克干泡沫材料至少吸收约12mL的具有表面张力为65±5dynes/cm的合成尿;而且，在37℃和5.1kPa封闭压力持续15分钟的情况下，这种吸收聚合泡沫材料对所述合成尿的吸收能力至少是其自由吸收能力的约5%。
19.根据权利要求18所说的吸收物，其中，该物品的吸收芯具有多层结构，所说的芯有一个包含有从木浆纤维和加强的、弯曲的、卷曲的纤维质纤维中选择出来的纤维质纤维的顶层，这个顶层占所说的聚合凝胶剂物品顶层重量的0%到10%;进一步，所说的吸收芯还有一个含有吸收聚合泡沫材料的底层。
20.根据权利要求19所说的吸收物，它用作一次性的尿布，其中A)所说的顶片与所说的吸收芯的一面是共同延伸的;B)所说的底片与被顶片所盖着的芯面的相对芯面是共同延伸的，而且该底片比芯宽，因此，它可以提供超过芯的底片边缘;和C)所说的吸收芯是计时水漏形的。
21.一种压扁了的聚合泡沫材料，一旦与含水体液接触就会膨胀，因此，可以用作吸收所述体液，所说的聚合泡沫材料的特征在于它含有一种交联开孔的结构，这种结构是亲水的、柔软的和不水解的，它的毛细抽吸比表面积为0.5至5.0m2/g，进一步地，这种结构占残余的不溶于水的乳状液重量的约0.5%到20%和占毒物学上可接受的吸水的水合的盐重量的约0.1%到7%;更进一步地，所说的结构有A)在其压缩状态下，ⅰ)按聚合泡沫材料重量计的约4%到15%的水含量;ⅱ)0.08到0.3g/cm3的干基密度;和B)在其膨胀状态下，ⅰ)12到100mL/g的孔隙容积;ⅱ)抗压缩变形，使得当这种结构用具有65±5dynes/cm的表面张力的37℃的合成尿饱和到它的自由吸收能力时，施加5.1kPa的封闭压，在变形15分钟后，使结构产生5%到95%的压缩应变;ⅲ)在所说的合成尿中饱和到它的自由吸收能力时的干基密度是在它被压缩状态下的干基密度的9%到28%。
22.一种特别适用于吸收和保留住含水体液的吸收物，所说的物品包含有A)一个相对地不透液的底片;和B)一种与所说的底片结合的吸收聚合泡沫材料，这种吸收聚合泡沫材料安置在所说的底片与物品穿着者液体排泄部位之间;所说的吸收聚合泡沫材料包含有根据权利要求21所述的压缩了的聚合泡沫材料。
全文摘要
这里公开的是吸收泡沫材料，这种材料适合于用作或用在吸收物品的吸收芯中，如吸收和保留住含水体液的尿布。这种泡沫材料含有亲水的、柔软的开孔结构，这种结构最好通过聚合高内相(HIPE)油包水乳状液而制备；这种泡沫材料具有约12到100ml/g的孔隙容积，和约0.5到5.0m
文档编号A61F13/56GK1070922SQ9211063
公开日1993年4月14日 申请日期1992年8月12日 优先权日1991年8月12日
发明者T·A·迪斯马莱斯, K·J·史东, H·A·汤普森, G·A·杨格, G·D·拉冯, J·C·戴耶 申请人:普罗格特-甘布尔公司