CN100349618C - 新的吸收性制品 - Google Patents

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Abstract

一种吸收性制品，如供吸收血液或经血的内裤衬垫、卫生巾、失禁用品、敷料或卫生棉塞，该吸收性制品包括：使用时朝向使用者的可渗透液体的面层，使用时背向使用者的不会渗透液体的背层，以及置于背层与面层之间的、包含一种或多种材料层的吸收体，而该吸收体包含超强吸收性聚合物(SAP)，当用脱纤羊血测定时，该SAP材料的接触角小于60°，这种吸收性制品的特征在于SAP材料的胶凝强度高于18千帕。从而获得了对含血液液体的吸收性很好的性能。

Description

新的吸收性制品
技术领域
本发明涉及配戴在内裤裤裆部位的、用于吸收血液或经血的吸收性制品如内裤衬垫、卫生巾或失禁用品，这种吸收性制品包括：使用时朝向使用者的可渗透液体的面层，使用时背向使用者的不会渗透液体的背层，以及置于背层与面层之间的，包含一种或多种材料层的吸收体，而该吸收体包含超强吸收性聚合物(SAP)，当用脱纤羊血测定时，这种SAP材料的接触角小于60°。
背景技术
为了使液体被吸收在吸收性制品中，经常采用所谓的超强吸收剂(SAP)。这类吸收剂可吸收数倍于吸收剂自重的液体，因此它们非常适用于吸收性制品中。大量液体能迅速、有效地被吸收。该制品的吸收芯可以是较小的，因而其包装件的体积不会很大，而且使用时不会感到累赘。
一般说来，SAP是以聚合物微粒的形态添加在芯结构中的。这些微粒是由超吸收聚合物链形成的网络所构成的，通过交联使聚合物链结合在一起。为了获得这种交联，要使用交联剂。
例如，DE-A-19941423公开了一种SAP聚合物及其制造方法，该聚合物包含：(a)55-99.9重量％含乙烯的可聚合单体，(b)0-40重量％与(a)可共聚合的单体，(c)0.01-5.0，优选0.1-2.0重量％交联剂以及(d)0-30重量％水溶性聚合物。
最常见的吸收性SAP制品是适用于尿吸收的制品。然而，本发明主要涉及血液的吸收，相对于尿的吸收，吸收血液会引起其它一些问题。与血液相比，尿中水含量较高。常规SAP制品适用于水的吸收。
血液是一种高粘度液体，其中包含约45％血球和约55％血浆。血浆中含有盐、水和蛋白质(例如血蛋白、IgG和血纤维蛋白原)。血浆中蛋白质含量高达约7-8％，血液中蛋白质的数量级为1017/毫升血，而血球的数量级为109/毫升血。
SAP微粒在吸收血液时，与血球相比，蛋白质与SAP微粒表面间的相互作用要大得多。SAP微粒主要适用于水的吸收。因此，将SAP微粒表面设计成有利于水分子运送到SAP微粒表面是重要的。对SAP微粒施加亲水性表面可使蛋白质与微粒表面间的相互作用倾向下降。试验(Nadarajah等人，“Modeling the Dynamics of Proteins Adsorption toSurfaces”)from ACS Symposium Series 602，Proteins at InterfacesII-Fundamentals and Applications(Horbett and Brash，1995)：(chapter 13)已经表明，亲水性表面会降低蛋白质与微粒表面的相互作用。然而，水分子是极性分子，因而会与亲水性表面发生高度的相互作用。这对盐类也是同样适用的，盐在水溶液中以离子形态存在，也会被SAP微粒表面所吸引。由此可见，如果SAP微粒表面是亲水的话，水和盐向SAP微粒表面的输送以及它们被吸附在SAP微粒表面的可能性就会增加，但发生了蛋白质在表面的聚集。而且SAP微粒内部与外部之间的很大的离子浓度差还可引起高的渗透压，这就会产生强的吸收能力。
交联度决定了材料的弹性及其吸收特性。交联度越高，则材料越脆，但对液体的初始吸收能力越高，即SAP成为吸收快的，但吸收大量液体的总吸收容量却是低的，即较低的总容量。较低交联度成为粘的、可膨胀的材料，这种材料具有吸收大量液体的容量。然而，交联度低时可导致吸收速率较低。其原因是虽然扩散常数增加和溶胀加速(在较高的交联度)但总吸收容量降低(“Modern Superabsorbent polymertechnology”，Buchholz and Graham，Wiley-VCH，1998)。因此希望能得到兼顾吸收容量和吸收速率的交联材料。
高的交联度还会得到高的胶凝强度。胶凝强度是SAP凝胶承受挤压时而不脱液的能力的量度。因此，具有高胶凝强度的SAP在承受载荷时(例如当吸收制品的配戴者坐下或躺下时，其中置有SAP微粒的制品被挤压在一起时，有高的保持液体的能力。
US-A-5241009公开了一种可用于吸收血液的吸收性制品。在该文中，推荐的血液吸收材料的交联度为约0.1-2.0％。
WO94/15651公开了一种特别适用于在受压下吸收的SAP，其中包含0.1-5重量％的交联剂。
US-A-5985432公开了一种交联度为0.001-5摩尔％的SAP。该吸收性材料包含键合在吸收性聚合物上的聚醚和/或聚阳离子，该材料对血液的接触角为0-40°。
目前，用作吸收血液和经血的许多含SAP的吸收性制品都是以作为标准SAP材料的聚丙烯酸为主要原料的。其它的SAP基料还有例如CMC(纤维素)或淀粉。
目前实际上有一些供吸收血液的制品。然而，大多数制品仍然是适于吸收尿液的。因此，值得关注的是，改善现有制品的吸收特性主要是优化SAP材料的化学结构，以提高对血液的吸收性能。
本发明的目的是提供一种解决了上述问题而改进了血液吸收性能的吸收性制品。
发明内容
本发明的发明人已意外地发现，通过采用胶凝强度超过18000帕和微粒表面具有适当润湿性的SAP材料，与目前使用的材料相比，大大提高了血液吸收容量。
因此，本发明的第一实施方案涉及配戴在内裤裤裆部位的、用于吸收血液或经血的吸收性制品如内裤衬垫、卫生巾或失禁用品，这种吸收性制品包括：使用时朝向使用者的可渗透液体的表面层，使用时背向使用者的不会渗透液体的背层，以及置于背层与表面层之间的、包含一种或多种材料层的吸收体，而该吸收体包含超强吸收性聚合物(SAP)，当用新鲜、无菌和脱纤的羊血测定时，这种SAP材料的接触角小于60°，该吸收体的特征在于SAP材料的胶凝强度超过18000帕。
此外，本发明者还发现适用于本发明的SAP材料的交联度范围为3.0-7.0摩尔％。
交联度在该范围内的SAP微粒能很好地吸收血液是令人意外的，因为一般认为如此高的交联度，其可膨胀性是很低的。然而，本发明者已经指出，这种低可膨胀性已被能产生高的初始吸收血液量的胶凝强度所补偿，这种低可膨胀性与适当地选择SAP材料表面的润湿性相结合，就使得SAP材料特别适用于对血液或含血液液体的吸收。
通过选择胶凝强度和/或交联度达到该范围内，且接触角小于60°，优选小于40°，从而达到SAP表面的亲水性与SAP内吸收容量之间的平衡。
此外，用于本发明的SAP不仅具有高度的交联度，而且也具有一定程度的非交联度，所谓结构中的自由聚合物。这些自由聚合物不影响交联度，但它们能提高胶凝强度。因而，获得了高渗透压，从而获得高的初始吸收容量。自由聚合物会显现“虚假交联”的效果，即能提高渗透压但不会使凝胶变硬，也不会使可溶胀性变小。根据优选的实施方案，本发明的SAP的胶凝强度高于18000帕，更优选高于25000帕，而最优选高于30000帕。
在一个实施方案中，本发明涉及含上述SAP材料的吸收性制品，该制品的血液吸收容量高于6克血/克SAP，优选高于10克血/克SAP，最优选高于13克血/克SAP，该吸收容量数值是在2千帕的载荷下的吸收(AUL)的量度。此外，在吸收性制品中也可采用有不同吸收容量的不同类型的SAP混合物。
在另一个实施方案中，本发明涉及的SAP微粒表面是用表面改性剂如AlCl3和/或Al2(SO4)3处理过的吸收性制品。因此，SAP微粒获得了所要求的表面性能，而这些性能又能促进血液的吸收。
附图说明
图1所示的是根据本发明的卫生巾实施例。
图2所示的是不同SAP材料的交联剂浓度与对不同液体的吸收容量之间的关系图。
图3所示的是不同SAP材料的SAP胶凝强度与对不同液体的吸收容量之间的关系图。
具体实施方式
图1显示的是根据本发明的卫生巾1的草图。然而，本发明不限于卫生巾，也包括其它用来吸收血液或经血的吸收性制品，如内裤衬垫、失禁用品、敷料和卫生棉塞，在一个实施方案中，卫生巾可有两个短边2、3和两个长边4、5。液体可渗透的面层6设置在卫生巾1在使用时面对使用者的一侧。液体可渗透的面层6由柔软的、肤感舒适的材料所构成。适用的液体可渗透材料的实例是不同种类的非织造纤维材料，即通常所说的非织造织物。其它适用的面层材料是打孔塑料薄膜、网、针织织物、编织织物或织造织物，以及所列材料的复合材料和叠层材料。
阻挡液体的背层7是由液体非渗透性材料构成的。薄的、不透液体的塑料薄膜适用于该目的，但也可采用本来可渗透液体的，但被涂上塑料、树脂或其它不透液体的材料后的那些材料。因此可阻止液体从吸收性制品的底面泄漏。阻挡层7可由任何符合液体非渗透性标准的、具有足够柔性和肤感舒适的材料所构成。适用作阻挡层的材料实例是塑料薄膜、非织造织物以及它们的层合物。塑料薄膜可以是例如聚乙烯、聚丙烯或聚酯的薄膜。阻挡层还可由面向吸收体的液体可渗透的塑料层与面向配戴者内衣的非织造织物的层合体所构成。这种结构可提供具有织物特征的防泄漏安全层。阻挡液体的背层7也可由可透蒸汽的材料所构成。这类透气背层7可以是例如所谓SMS材料(纺粘-熔喷-纺粘)或是由聚乙烯构成的透气塑料薄膜。这类塑料薄膜已公开在EP-A-283200中。当这种材料施加在制品上时，为了保持透气性，制品的底面不得完全被固定件所包覆。
两个包裹层(面层和背层6、7)可以是相互连接的，并任选地成围绕卫生巾的轮廓线伸出的连接边8。可用任何一种适用技术如粘合、熔接或缝合来实施连接。该两包裹层并不是必需的，但有时是适宜的。
在面层和背层6、7之间放置薄的、柔软的吸收芯11，该吸收芯可包含一层或多层材料层。吸收芯11是用一层或多层纤维素浆制造的。该纤维素浆原先可能是成卷的，打包的或是呈薄板状形态的，在卫生巾制造时，纤维浆粕经干式纤维蓬松作用并以绒毛形态转变为纤维毡，该吸收芯有时还包括能吸收其自身重量几倍的水或体液的聚合物的超强吸收体。另一种是干燥形态的纤维浆毡如在WO94/10956中介绍的浆毡。其它可采用的吸收性材料的实例是各种类型的天然纤维如棉纤维、泥炭等。自然，也可采用吸收性合成纤维或高吸收性聚合物材料的微粒，这类材料在形成含液体的凝胶时，能以化学结合方式吸收大量液体，或者也可采用天然纤维或合成纤维的混合物。吸收体11还可包含另外一些组分如形态稳定剂、流体铺层剂或胶粘剂如热塑性纤维，这些热塑性纤维是经热处理的，以使短纤维和微粒粘结成连接单元，在吸收体中也可采用不同类型的吸收性泡沫材料。还有一种变体是制备只含SAP材料的吸收芯。
优选的是，本发明超强吸收性聚合物(SAP)是由聚丙烯酸单体制造的，该单元例如是KeboLab提供。对该单体进行处理(见实施例部分)以形成聚合物。它们可以以珠粒、颗粒、泡沫体、纤维、细丝状、薄膜等形态加到其它吸收材料中。本发明中以颗粒状是优选的，它们的粒度大约为100-850微米。当然，也可采用其它制造方法，只要使得SAP具有上述性能。
可用来制造适用于本发明的超强吸收性聚合物的其它材料包括水解淀粉-丙烯腈接枝共聚物、淀粉-丙烯酸接枝共聚物、皂化的醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、水解的丙烯腈共聚物、水解的丙烯酰胺共聚物、乙烯-马来酸酐共聚物、异丁烯-马来酸酐共聚物、聚(乙烯基磺酸)、聚(乙烯基膦酸)、聚(乙烯基磷酸)、聚(乙烯基硫酸)、磺化聚苯乙烯、聚(天冬氨酸)、聚(乳酸)和它们的混合物，以及上述化合物与聚丙烯酸的混合物。自然，技术上已知的其它材料复配物也是可考虑的，因此它们也包括在本发明范围内。
聚合物链是以交联结合在一起的，交联是通过将交联剂如甲基双丙烯酰胺(MBA)添加到初始聚合物中实现的。其它可用的交联剂包括如硫酸铝、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。技术熟练人员应当理解，能实现所要求交联作用的其它交联剂也包括在本发明范围内。
根据本发明，添加到SAP聚合物中的交联剂浓度为3-7摩尔％，优选4-5摩尔％。已经显示这一浓度范围能获得特别有利于吸收血液或经血的性能。这些吸收值是采用AUL方法(Absorption Under Load)在AUL池中，在2千帕载荷下测定的，但方法中的标准滤器已改换成金属滤器(网孔大小为100×100微米)。这种金属滤器具有其大小足够供血细胞(约10微米直径)通过的网孔。
SAP微粒的表面按使其优选具有一定润湿性(亲水性)的方法进行处理。润湿性是通过所谓接触角方法测定的。一般，是用脱纤羊血作为测定接触角的标准性材料。接触角(见例如“Lexikon i KEMI”，Gleerupsfrlag，1976，1st edition)规定为表面与位于表面上水滴之间的角度。表面越亲水，水滴越扁平，即接触角越小。接触角值小于90°的表面被认为是亲水的。根据本发明的吸收性制品的接触角小于60°，优选小于40°(用脱纤羊血测定)。
为了使SAP微粒表面具有所要求的亲水性，其表面是用表面改性剂如三氯化铝(AlCl3)和/或硫酸铝(Al2(SO4)3)等处理过的。用这些离子化合物处理SAP微粒表面时，氯化物和/或硫酸盐会发生离解，因而在微粒表面上会获得三价正电荷铝离子。在吸收含水液体时，小水滴会被吸引并键合在铝离子上。其它可采用的表面改性剂包括硅化合物如二氧化硅及有机化合物如碳酸亚乙酯。能达到所要求效果的即所要求接触角的所有表面改性剂都可用在本发明中。
为了获得良好的铺展和/或吸收容量，添加到吸收芯的SAP微粒量为吸收芯总重量的1-100％，优选10-60％。
本发明的吸收性制品特别适用于吸收血液或经血。
面层6与吸收体11之间可配置一进入层。进入层的目的是将液体导入卫生巾，并向下移至吸收体11。该进入层可以用低密度非织造织物材料制成。
在卫生巾的背面可配置固定件。该固定件优选包括胶粘剂，但也可以是机械式固定件如钩扣、扣绊、按钮、增阻衬里、夹紧件等。胶粘剂可涂敷在一条或多条带子上或以任何其它方式涂敷。或者，卫生巾1的整个背面是衬胶粘剂的。也可采用可透气的固定胶粘剂并涂在整个制品的背面上，它可起阻液层和固定件双重作用。此外，固定件可以是能用于人体的胶粘剂、水凝胶或完全不用。
对固定件来说，例如当采用胶粘剂作为固定件，则可施加一保护层。该保护层优选是硅化纸，但也可以是其它各种保护层如蜡纸、压花的或经剥离剂处理过的塑料膜。还可采用织物带固定至钩扣和扣绊上等的方式来固定。
本发明卫生巾还可包括固定护片9和10，护片是沿卫生巾长边配置的。护片的作用是当其沿内裤的边侧折迭时，可使卫生巾保持在原来位置上。此外，也可采用其它类型固定体系。
本发明的吸收性制品主要是一种适合于吸收血液或经血的内裤衬垫、卫生巾或失禁用品。
在另一方面中，本发明涉及上述供吸收血液或经血的吸收性制品的应用。
下面实施例是本发明SAP材料的优选实施方案，不应认为是对本发明范围的任何限制。
实施例
实施例1
图2中所示的是在不同条件和不同的SAP材料下的吸收容量(吸收重量(克)/SAP重量(克))与交联剂(MBA)浓度之间的关系曲线图。第一条曲线(菱形)表示CRC-SAP(纤维素)在0.9％Nael溶液(即类似尿液)中的吸收容量(根据edana 441.1-99)离心保留容量。第二条曲线(方形)表示聚丙烯酸的SAP-凝胶在0.9％Nacl溶液中的自由吸收容量。对于在与尿液相似条件下，SAP材料在低交联度时的吸收容量最大，并在交联度增高时吸收容量迅速降低。第三条曲线(三角形)表示在AUL为2千帕下，聚丙烯酸SAP在羊血中的吸收容量。曲线说明在低交联度时呈低吸收容量。然而，交联剂在3-7摩尔％范围内，吸收容量增加。在交联剂为5摩尔％时，在脱纤羊血中的吸收容量几乎达到10克/克。
图3曲线所示的是吸收容量与胶凝强度(G’(pa))之间的关系曲线图。第一条曲线(菱形)表示CRC-SAP(纤维素)在0.9％Nacl溶液(即类似尿液)中的吸收容量。第二条曲线(园形)表示聚丙烯酸SAP凝胶在0.9％NaCl溶液中的自由吸收容量。第三条曲线表示在AUL为2千帕下，聚丙烯酸SAP在羊血中的吸收容量。对曲线1和2来说，当胶凝强度提高时，吸收容量降低。对曲线3来说，低的胶凝强度得到低的吸收容量。当胶凝强度达到高于约20000帕，吸收容量随之上升，而最高吸收容量值在30000与35000帕之间。此时吸收容量为约10克/克。
实施例2  SAP微粒的制造
向已经中和至75％的25％丙烯酸溶液添加亚甲基双丙烯酰胺至交联度为0.1-10％。反应以0.1摩尔％已经用钠离子(如氢氧化钠或碳酸钠)中和的Va-044(Wako Pure Chemical Industries LTD，日本)引发。得到的凝胶经洗涤、干燥、研磨(Janke & Kunkel，Ahalysen Mühce A 10)并分级成粒度为100-850微米。
使微粒在乙醇、三氯化铝和氢氧化钠溶液中蒸发以在表面进行交联。为此，混合25毫升96％乙醇、0.1g无水AlCl3和300微升4M NaOH与2gSAP，在70℃下旋转条件下进行混合、交联约30分钟，然后在真空下除去乙醇。
实施例3材料性能
SAP凝胶的胶凝强度(剪切模量)是以TA仪AR 1000N进行测定的。向0.5克SAP试样添加2.5毫升0.9％NaCl溶液。SAP试样的弹性模量也是以TA仪AR 1000N进行测定的。这些测定是采用40毫米丙烯酸平行板、划交叉阴影线、在20℃下进行的。试验是在振动下进行的，试样在0.1与100赫兹之间进行分析。振动的剪切张力为1000帕。在1赫兹下测得的剪切强度为G’。
脱纤羊血与SAP微粒间的接触角是以DAT 1100 Fibro System AB测定的。分析是在22℃及50％相对湿度的常规实验室环境中进行的。所分析的微粒粒度选取在100与315微米之间。
未经处理的试样与脱纤羊血间的接触角测得为约60°。经处理的试样测得的接触角为约35°。接触角从60°降至35°时，AUL值从约10克/克升至约13克/克。

Claims (24)

1.一种吸收性制品(1)，该吸收性制品包括：使用时朝向使用者的可渗透液体的面层(6)，使用时背向使用者的不会渗透液体的背层(7)，以及置于背层(7)与面层(6)之间的、包含一种或多种材料层的吸收体(11)，而该吸收体包含球粒、颗粒、泡沫体、纤维、细丝状或薄膜形态的超强吸收性聚合物，当用脱纤羊血测定时，这种超强吸收性聚合物材料的接触角小于60°，该吸收性制品的特征在于超强吸收性聚合物材料部分地或完全由聚丙烯酸制备，并且其胶凝强度高于18千帕。
2.根据权利要求1的吸收性制品，其中胶凝强度高于25千帕。
3.根据权利要求2的吸收性制品，其中胶凝强度高于30千帕。
4.根据上述权利要求中任何一项的吸收性制品，其中交联度在3.0-7.0摩尔％范围内。
5.根据权利要求4的吸收性制品，其中交联度在4.0-5.0摩尔％范围内。
6.根据权利要求1-3中任何一项的吸收性制品，其中制品在载荷下的吸收容量大于6克血/克超强吸收性聚合物。
7.根据权利要求4的吸收性制品，其中制品在载荷下的吸收容量大于6克血/克超强吸收性聚合物。
8.根据权利要求6的吸收性制品，其中制品在载荷下的吸收容量为至少10克血/克超强吸收性聚合物。
9.根据权利要求8的吸收性制品，其中制品在载荷下的吸收容量为至少13克血/克超强吸收性聚合物。
10.根据权利要求1-3中任一项的吸收性制品，其中接触角小于40°。
11.根据权利要求9的吸收性制品，其中接触角小于40°。
12.根据权利要求1-3中任一项的吸收性制品，其中吸收体中超强吸收性聚合物含量为1-100重量％。
13.根据权利要求9的吸收性制品，其中吸收体中超强吸收性聚合物含量为1-100重量％。
14.根据权利要求12的吸收性制品，其中超强吸收性聚合物的含量为10-60重量％。
15.根据权利要求13的吸收性制品，其中超强吸收性聚合物的含量为10-60重量％。
16.根据权利要求10的吸收性制品，其中吸收体中超强吸收性聚合物含量为1-100重量％。
17.根据权利要求11的吸收性制品，其中吸收体中超强吸收性聚合物含量为1-100重量％。
18.根据权利要求1-3中任一项的吸收性制品，其中超强吸收性聚合物微粒表面已用三氯化铝和/或硫酸铝处理。
19.根据权利要求9的吸收性制品，其中超强吸收性聚合物微粒表面已用三氯化铝和/或硫酸铝处理。
20.根据权利要求16的吸收性制品，其中超强吸收性聚合物微粒表面已用三氯化铝和/或硫酸铝处理。
21.根据权利要求1-3中任一项的吸收性制品，其中该制品是供吸收血液或经血的内裤衬垫、卫生巾、失禁用品、敷料或卫生棉塞。
22.根据权利要求9的吸收性制品，其中该制品是供吸收性血液或经血的内裤衬垫、卫生巾、失禁用品、敷料或卫生棉塞。
23.根据权利要求16的吸收性制品，其中该制品是供吸收性血液或经血的内裤衬垫、卫生巾、失禁用品、敷料或卫生棉塞。
24.根据上述权利要求中任一项的吸收性制品供吸收血液或经血的用途。
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