JP2002540302A - 多成分系高吸収性繊維 - Google Patents
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Abstract
Description
1998年の一部継続出願であり、この場合、これは、係属中の米国特許第09
/120674号明細書、7月22日、1998年の一部継続出願であり、この
場合、これは、係属中の米国特許第08/974125号明細書、11月19日
、1997年の一部継続出願である。
水性樹脂を含有する、繊維形態の多成分系高吸収性粒子に関する。それぞれの多
成分系高吸収性繊維は、塩基性樹脂のマイクロドメイン(microdomain)少なく
とも一つと接触するか、または近接する、少なくとも一つの酸性樹脂のマイクロ
ドメインを有する。また、本発明は、(a)多成分系吸収性繊維および(b)酸
性吸水性樹脂の粒子、塩基性吸水性樹脂の粒子、またはこれらの混合物の粒子を
含有する混合物に関する。
固剤、使い捨てタオルおよびバスマット、使い捨てドアマット、増粘剤、ペット
のための使い捨て寝わらマット(litter mat)、凝縮防止剤、および種々の化学
製品のための放出調整剤中で、広範囲に使用されている。
々の化学的形態で、例えば、デンプンアクリロニトリルグラフトポリマーの加水
分解生成物、カルボキシメチルセルロース、架橋されたポリアクリレート、スル
ホン化ポリスチレン、加水分解されたポリアクリルアミド、ポリビニルアルコー
ル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、およびポリアクリロニトリ
ル中で得ることができる。
つ典型的には軽度に架橋された親水性ポリマーである、SAPsは、一般には、
ゴールドマンら(Goldman et al.)、米国特許第5669894号明細書および
第5559335号明細書中で記載されており、この場合、この開示は、本明細
書中で参考のために記載されている。SAPsは、その化学的同一性において異
なっていてもよいが、しかしながら、すべてのSAPsは中圧下であっても、そ
れ自体の重量の数倍と等しい水性流体の量を吸収および保持する能力を有する。
例えば、SAPsは、それ自体の重量の100倍またはそれ以上の蒸留水を吸収
することができる。拘束圧下で水性流体を吸収する能力は、衛生製品、例えば、
おむつに使用されるSAPsに関して重要な条件である。
マー粒子、特に全く水を含まない粒子から粒子重量を下廻る水の量を含む粒子に
関する。“SAPゲル”または“SAPヒドロゲル”の用語は、水和状態での高
吸収性ポリマー、特に、水中で少なくともそれ自体の重量を吸収し、かつ典型的
には水中でそれ自体の重量の数倍を吸収する粒子に関する。本明細書中で開示さ
れたSAP粒子は、繊維の形である。
静電反発力、および(b)対イオンの浸透圧に帰因する。しかしながら、これら
の吸収特性が、電解質を含む溶液中、例えば塩類液、尿および血液中で著しく減
少することは公知である。ポリマーは、このような生理学的流体の存在下であま
り効果的には機能しない。
塩化ナトリウム(NaCl)溶液中で、典型的な、市販のSAP、特にナトリウ
ム ポリアクリレートの吸収特性によって例証される。ナトリウム ポリアクリ
レートは、0psiで、脱イオン水 146.2g/SAP(g/g)、0.2
8psiで、脱イオン水 103.8g/ポリマー(g)、および0.7psi
で脱イオン水 34.3g/ポリマー(g)吸収することができる。これとは対
照的に、ナトリウム ポリアクリレートは、同様にそれぞれ0psi、0.28
psi、および0.7psiで、NaCl 43.5g、29.7gおよび24
.8gしか吸収することができない。したがって、体液、例えば、尿または月経
分泌物に関するSAPsの吸収能力は、したがって脱イオン水の場合によりも著
しく低く、それというのも、このような流体は電解質を含有するからである。こ
の吸収性の著しい減少は、“塩毒(salt poisoning)”と呼ばれる。
マー構造中のイオン性官能基の存在に帰因する。イオン性基は典型的にはカルボ
キシ基であり、この大部分はポリマーが乾燥している場合には塩の形で存在し、
かつ、これは水と接触して分離および溶媒化する。分離状態において、ポリマー
鎖は同じ電荷を有する複数個の官能基を含有し、したがって、互いに反発しあう
。この電気的反発力は、ポリマー構造の伸長(expansion)を導き、この場合、
次に水分子のさらなる吸収を可能にする。しかしながら、ポリマーの伸長は、ポ
リマー構造中の架橋によって制限され、この場合、これはポリマーの可溶化を防
ぐための十分な数で存在する。
を導くことは理論付けられる。したがって、溶解したイオン、例えばナトリウム
イオンおよび塩化物イオンは、SAPゲル上で2つの作用を有する。イオンはポ
リマーの電荷を遮蔽し、かつイオンはゲルの内部および外部の対イオンの存在に
よる浸透不均衡(osmmotic imbalance)を排除する。したがって、溶解したイオ
ンは、効果的にイオン性ゲルを非イオン性ゲルに変換し、かつ膨潤特性は失われ
る。
、特に、中和されたカルボキシル基を少なくとも50%、および100%まで含
有する、中和されたポリアクリル酸である。しかしながら、中和されたポリアク
リル酸は、塩毒を受けやすい。したがって、塩毒を受けにくいSAPを提供する
ために、中和されたポリアクリル酸とは異なるSAPを開発するか、あるいは中
和されたポアリアクリル酸を、少なくとも部分的に塩毒を回避するように改質す
るかまたは処理しなければならない。
される。この方法において、脱イオン化は、電解質含有溶液を2種の異なるイオ
ン交換樹脂、特にアニオン交換樹脂およびカチオン交換樹脂と接触させることに
よって実施される。最も一般的な脱イオン化方法は、酸性樹脂(すなわち、カチ
オン交換)および塩基性樹脂(すなわち、アニオン交換)を使用する。脱イオン
化のための2段階反応は、次のように水の脱塩に関して例証される: NaCl+R−SO3H→R−SO3Na+HCl HCl+R−N(CH3)3OH→R−N(CH3)3Cl+H2O 酸性樹脂(R−SO3H)は、ナトリウムイオンを除去し;かつ塩基性樹脂(
R−N(CH3)3OH)は、塩化物イオンを除去する。したがって、このイオ
ン交換反応は、塩化ナトリウムが樹脂に吸収された場合に水を生じる。イオン交
換中で使用された樹脂は、著量の水を吸収することはない。
生じる。しかしながら、また、弱酸性樹脂および弱塩基性樹脂は、塩類溶液を脱
イオン化するために使用することができる。酸性交換樹脂および塩基性交換樹脂
の種々の組み合わせの有効性は以下の通りである: 強酸−−強塩基(最も効果的である) 弱酸−−強塩基 強酸−−弱塩基 弱酸−−弱塩基(最も効果が少ない) 弱酸性樹脂/弱塩基性樹脂の組み合せ物は、脱イオン化を得るために使用すべ
き“混合床”構造を必要とする。強酸性/強塩基性樹脂組み合せ物は、水を脱イ
オン化するための混合床配置を必要としない。また、脱イオン化は、電解質含有
溶液を逐次、強酸性樹脂および強塩基性樹脂に通過させることによって達成する
ことができる。
び塩基性イオン交換樹脂の物理的混合物であり、この場合、これはバタード(Ba
ttaerd)の米国特許第3716481号明細書に開示されている。第2イオン交
換樹脂中に固定された一つのイオン交換樹脂を有するイオン交換樹脂に関する他
の特許は、ハッチ(Hatch)の米国特許第3957698号明細書、ウェイドら
(Wade et al.)の米国特許第4139499号明細書、エッピンガーら(Eppin
ger et al.)の米国特許第4229545号明細書、およびピルキングトン(Pi
lkington)の米国特許第4378439号明細書である。
よび第3332890号明細書、ならびにウェイズ(weize)の米国特許第36
45922号明細書中に開示されている。
膨潤性樹脂に関し、かつそれによって精製された水を提供する。水の精製のため
に使用されたイオン交換樹脂は、著量の水を吸収してはならず、それというのも
、吸収の結果としての樹脂の膨潤が、イオン交換保持カラムの破裂を導きうるか
らである。
米国特許第4685909号明細書中にあるように、吸収性の対人介護用具(例
えばおむつ)での使用に関して、皮膚に到達した流体のpHを調整することが開
示されている。イオン交換樹脂は、本明細書中で、おむつ疹を減少させるために
使用されるが、しかしながら、イオン交換樹脂はほとんど吸水性ではなく、した
がって、おむつの吸水特性および保水特性を改善することはない。
有する複合粒子を有するイオン交換樹脂、あるいは、マトリックス樹脂を必要と
しない、粒子中で互いに近接する酸性および塩基性イオン交換粒子を含有するイ
オン交換樹脂は、B.A.ボルトら(B.A. Bolto et al.)、J.Polyme
r Sci.:Symposium No.55、John Wiley an
d Sons, Inc.(1976)、第87頁〜第94頁に開示されている
。ボルトらによる刊行物は、水の精製に関するイオン交換樹脂の反応速度の改善
に関するものであり、かつ、相当量の水を吸収する樹脂の利用に関するものでは
ない。
体、例えば、月経分泌物および尿の吸収に関するSAPsの性能が改善される。
例えば、タナカら(Tanaka et al.)、米国特許第5274018号明細書では
、膨潤可能な親水性ポリマー、例えばポリアクリル酸および少なくともポリマー
上で表面活性の単層を形成するのに十分なイオン性界面活性剤の量を含有するS
AP組成物が開示されている。他の実施態様において、例えば、第4級アンモニ
ウム基を含有し、かつ水酸化物の形(例えばOH)であるカチオン性ゲルを、ア
ニオン性ゲル(例えばポリアクリル酸)と混合させ、溶液からイオン交換によっ
て電解質を除去する。水酸化物の形の第4級アンモニウム基は、極めて難しく、
かつ製造時間がかかり、それによって、このようなカチオン性ゲルは実用性を制
限される。
オン交換材料、例えばDEAE(ジエチルアミノエチル)セルロースを、ヒドロ
ゲル、例えばポリアクリレートに添加し、吸収特性を改善させることが開示され
ている。イオン交換樹脂“前処理物”の塩類溶液(例えば尿素)を溶液として、
吸収性構造物(例えば、おむつ)に流す。この前処理は塩類溶液から塩の一部を
除去する。従来のSAPは吸収性構造中に存在し、その後に、処理された塩類液
を、未処理の塩類液よりもより効果的に吸収する。イオン交換樹脂は、本質的に
は塩類溶液を吸収することはなく、単に、“塩毒”作用を回避する手助けをする
に過ぎない。
クリル酸と、ばらばらのポリサッカリド−ベースのカチオン性SAP粒子とを混
合させ、塩毒を回避することが開示されている。同様に、WO96/15163
では、塩基形態(特に、OH)中で少なくとも20%の官能基を有するカチオン
性SAPと、カチオン交換樹脂、特に、酸形態中で少なくとも50%の官能基を
有する非膨潤性イオン交換樹脂とを組み合わせることが開示されている。WO9
6/15180では、アニオン性SAP、特にポリアクリル酸およびアニオン交
換樹脂、特に非膨潤性イオン交換樹脂を含有する吸収性材料が開示されている。
第5147956号明細書およびアレンら(Allen et al.)の米国特許第496
2172号明細書、同4861539号明細書および同4280079号明細書
では、吸収性生成物およびその製造方法が開示されている。ファーラーら(Farr
ar et al.)の米国特許第4997714号明細書では、繊維形態での吸収性生
成物およびその製造方法が開示されている。付加的な特許は、モルガン(Morgan
)の米国特許第3867499号明細書、ファンク(Funk)の米国特許第491
3869号明細書、およびタイら(Tai et al.)の米国特許第5667743号
明細書を含む。英国特許第2269602号明細書では、SAP繊維と低吸収性
繊維、たとえば木材パルプとの混合物を含む、ウエット−レイド(wet-laid)不
織布が開示されている。ヨーロッパ特許第0425269号明細書では、通常の
合成材料およびSAPを含む溶融紡糸繊維(melt spun fiber)を開示している
。WO98/24832では、酸性材料および塩基性材料を含有する吸収性組成
物を開示している。吸収性組成物は、繊維形態であってもよい。他の特許は、W
O96/JP651、WO97/43480およびヒルズ(Hills)の米国特許
第5162074号明細書に記載の繊維に関する。
しかしながら、引用文献は、本発明の繊維によって証明される、改善された流体
吸収特性および保持特性を有するSAP繊維、または吸収動態を教示しておらず
、この場合、これは、塩基性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメインと接触す
るか、あるいは近接する酸性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメインを含有し
ている。さらに、前記引用文献は、混合物の一成分が多成分SAPの繊維である
樹脂粒子の混合物を教示していない。
性および保持特性を表すばらばらのSAP繊維に関し、かつこれによって、塩毒
を回避する。さらに、ばらばらのSAP繊維は、迅速に液体を吸収する能力を有
しており、SAP繊維中への、およびSAP繊維を通しての良好な流体透過性お
よび伝導性を証明し、かつ、SAP繊維から形成されたヒドロゲルは、例えば、
単独でかまたは他の吸水性樹脂との混合物中で使用される場合に、印加された応
力または圧力下で変形または流動しない程度の高いゲル強度を有する。
ル酸、および少なくとも一つの塩基性吸水性樹脂、例えばポリ(ビニルアミン)
、ポリエチレンイミン、あるいはポリ(ジアルキルアミノアルキル アクリルア
ミド)またはポリ(ジアルキルアミノアルキル メタクリルアミド)または以下
、集合的に、ポリ(ジアルキルアミノアルキル(メト)アクリルアミド)を含有
する多成分系SAPsに関する。
つのマイクロドメインと接するかまたは近接して、少なくとも一つの酸性吸水性
樹脂の少なくとも一つのばらばらのマイクロドメインを含有する多成分系SAP
繊維に関する。酸性樹脂は、強酸性樹脂かまたは弱酸性樹脂であってもよい。同
様に、塩基性樹脂は強塩基性樹脂かまたは弱塩基性樹脂であってもよい。
クロドメインおよび少なくとも一つの弱塩基性樹脂の一つまたはそれ以上のマイ
クロドメインを含む。このような好ましい多成分系SAP粒子によって証明され
る特性は予期しないものであり、それというのも、イオン交換での適用において
、弱酸と弱塩基との組み合わせが、強酸性または弱酸性のイオン交換樹脂と強塩
基性または弱塩基性のイオン交換樹脂との任意の組み合わせ中で、最も効果が少
ないものであったためである。
塩基性吸水性樹脂の複数個のマイクロドメインを含有することができる。また、
多成分系SAP繊維は、芯鞘形態であってもよく、その際、芯は第1吸水性樹脂
のマイクロドメインであり、かつ鞘は第2吸水性樹脂のマイクロドメインである
。また、多成分系SAP繊維は、酸性吸水性樹脂の繊維および塩基性吸水性樹脂
の繊維の形態であってもよく、この場合、これは、組ひも(braid)またはロー
プの形態で一緒に撚られている。
ゲル強度を有し、塩毒の影響を回避し、電解質含有液体、例えば塩類液、血液、
尿および月経分泌物を吸収し、保持するための改善された能力を証明するSAP
繊維を提供することである。本発明のSAP繊維は、酸性樹脂および塩基性樹脂
のばらばらのマイクロドメインを含有し、かつ水和の間において、繊維は、凝集
に抵抗するが、いぜんとして流体を浸透可能である。
トと比較して、改善された吸収特性および保持特性を有するSAPを提供する。
本発明の多成分系SAP繊維は、酸性吸水性樹脂のマイクロドメインを塩基性吸
水性樹脂のマイクロドメインと接するかまたは近接して配置する任意の方法によ
って製造され、ばらばらの粒子を提供する。このようなSAP粒子は、酸性樹脂
粒子および塩基性樹脂粒子の簡単な混合物を含有するSAP組成物と比較して、
改善された吸収特性および保持特性、ならびに粒子中および粒子間の浸透能力を
証明する。
吸水性ヒドロゲルの同時押出によって製造され、粒子中にくまなく分散された酸
性樹脂および塩基性樹脂の複数個のばらばらのマイクロドメインを有する多成分
系SAP繊維を提供する。他の実施態様において、本発明の多成分系SAP繊維
は、塩基性樹脂の乾燥粒子と酸性樹脂のヒドロゲルとの混合によって製造されて
もよく、その後に、生じる混合物を押出し、酸性樹脂の連続相中にくまなく分散
された塩基性樹脂のマイクロドメインを含有する多成分系SAP繊維を形成する
。また、乾燥酸性樹脂粒子が、塩基性樹脂ヒドロゲルと混合されてもよく、引き
続いて、生じる混合物の押出によって、塩基性樹脂の連続相中にくまなく分散さ
れた酸性樹脂のマイクロドメインを含有する多成分系SAP繊維を形成する。
基性樹脂のマイクロドメインを含有する多成分系SAP樹脂は、酸性樹脂の乾燥
粒子および塩基性樹脂の乾燥粒子を、マトリックスヒドロゲルのヒドロゲルに添
加し、その後に押し出すことによって製造することができる。
ゲルは同時に押し出されるか、あるいは同時に延伸され、芯−鞘構造を有する繊
維を形成する。また、酸性吸水性ヒドロゲルおよび塩基性吸水性ヒドロゲルは別
個に押し出されるか、あるいは別個に引き伸ばされ、その後に、組ひもの形に一
緒に撚られ、多成分系SAP繊維を提供する。
適した多官能性ビニルポリマーで軽度に架橋される。好ましい実施態様において
、酸性樹脂、塩基性樹脂および/または完全な多成分系SAP繊維は、表面処理
されるかまたはアニールされ、さらに、特には荷重下での吸水性および保水性を
改善する。
少なくとも一つと接触する弱酸性吸水性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメイ
ンを含有するSAP繊維を供給することである。
=0〜DN=25)を有するポリアクリル酸である。弱塩基性吸水性樹脂の例は
、ポリ(ビニルアミン)、ポリエチレンイミン、および一般構造式(I)
れ、Yは、炭素原子1個〜8個を有する二価の(divalent)直鎖または分枝の有
機基であり、かつR3およびR4は独立して、炭素原子1個〜4個を有するアル
キル基である。] を有する式(I)のエステル類似体から製造されたポリ(ジアルキルアミノアル
キル(メト)アクリルアミド)である。強塩基性吸収性樹脂の例は、ポリ(ビニ
ルグアニジン)およびポリ(アリルグアニジン)である。
吸水性樹脂、塩基性吸水性樹脂およびこれらの混合物から成る群から選択された
、第2吸水性樹脂の粒子を含有する組み合わせ物を有する改善されたSAP材料
を提供する。組み合わせ物は、約10重量%〜約90重量%の多成分系SAP繊
維および約10重量%〜約90重量%の第2吸水性樹脂の粒子を含有する。
を提供する。一つの実施態様において、ポリ(ビニルアミン)芯は、湿式紡糸方
法を用いて製造され、この場合、これは、ポリ(アクリル酸)および架橋剤を含
有する溶液にすぐに導入される。したがって、新鮮に紡糸されたポリ(ビニルア
ミン)繊維は、このようにして被覆されたポリ(アクリル酸)の鞘を有する。
材料を含有する芯を有するおむつを提供する。本発明の多成分系SAP繊維また
はSAP材料を含有する製品は、生理用品、大人用失禁防止製品、および塩類液
および他のイオン含有流体を吸収するための製品を含む。
い実施態様の詳細な記載から明かにあるであろう。
有する吸水性繊維の断面図を示す。
2樹脂のマイクロドメインを含有する吸水性粒子の断面図を示す。
た第1樹脂の芯マイクロドメインを有する吸水性繊維の断面図を示す。
マイクロドメインを含有する吸水性繊維の断面図を示す。
脂および第2吸水性樹脂の別個の繊維を含有する吸水性繊維の概略図を示す。
量のプロット図を示す(多成分系SAPs顆粒のgに対する合成尿のgで)。
プロット図を示す(多成分系SAPs顆粒のgに対する合成尿のgで)。
度の時間に対するAUL(0.28psi)(g/g)のプロット図を示す。
図を示す。
かつ好ましくは接触する、酸性吸水性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメイン
を含有する、繊維形態の多成分系SAP粒子に関する。それぞれの繊維粒子は、
酸性樹脂の一つまたはそれ以上のマイクロドメインおよび塩基性樹脂の一つまた
はそれ以上のマイクロドメインを含有する。マイクロドメインは、それぞれの繊
維粒子中に非均質にかまたは均質に分布していてもよい。
および少なくとも一つの塩基性吸水性樹脂を含有する。一つの実施態様において
、SAP繊維は、本質的には酸性樹脂および塩基性樹脂から成り、かつ、酸性樹
脂および/または塩基性樹脂のマイクロドメインを含有する。他の実施態様にお
いて、酸性樹脂および塩基性樹脂のマイクロドメインは、吸収性マトリックス樹
脂中に分散される。
P粒子が、酸性吸水性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメインおよび塩基性吸
水性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメインを、互いに近接して含有すること
は重要である。改善された吸水性および保水性、ならびにSAP粒子中およびS
AP粒子間での改善された流体浸透性は、酸性樹脂マイクロドメインおよび塩基
性樹脂マイクロドメインが、粒子内で近接している場合に観察される。好ましい
実施態様において、酸性樹脂および塩基性樹脂のマイクロドメインは接している
。
マルションに類似しており、その際、第1液体、特に、分散相の小さい液滴は、
第2液体、特に連続相中に分散されている。第1液体および第2液体は不混和性
であり、したがって、第1液体は、第2液体中に均一に分散される。第1液体は
、水ベースかまたはオイルベースであってもよく、それとは反対に、第2液体は
それぞれオイルベースまたは水ベースであってもよい。
性樹脂の連続相中に分散された酸性樹脂の一つまたはそれ以上のマイクロドメイ
ンとしてか、あるいは連続的酸性樹脂中に分散された塩基性樹脂の一つまたはそ
れ以上のマイクロドメインとして示されてもよい。これらの理想的な多成分系S
AP繊維は、第1図に例証されており、この場合、これは、第2樹脂12の連続
相中に分散された樹脂のばらばらのマイクロドメイン14を有するSAP繊維1
0の断面図を示している。マイクロドメイン14が、酸性樹脂を含有する場合に
は、連続相12は塩基性樹脂を含有する。それとは反対に、マイクロドメイン1
4が塩基性樹脂を含有する場合には、連続相12は酸性樹脂である。
された酸性樹脂のマイクロドメインおよび塩基性樹脂のマイクロドメインとして
示される。この実施態様は、第2図に例証されており、この場合、これは、繊維
20中に分散された酸性樹脂22の複数個のマイクロドメインおよび塩基性樹脂
24の複数個のマイクロドメインを含有する理想的な多成分系SAP繊維の断面
図を示している。
は、マトリックス樹脂を含有する連続相中に分散される。さらに、この実施態様
は、第1図に例証され、その際、多成分系SAP繊維10は、マトリックス樹脂
の連続相12中に分散された酸性樹脂または塩基性樹脂の、マイクロドメイン1
4を一つまたはそれ以上を含有する。
てもよく、かつそのマイクロドメインは、それぞれの粒子中に均一にかまたは不
均一に分散されていてもよい。したがって、SAP繊維の他の重要な実施態様は
、第3A図に例証され、この場合、これは、塩基性吸水性樹脂の鞘34によって
周囲を覆われた酸性吸水性樹脂の芯32を含有する理想的な多成分系繊維30を
示している。その反対に、芯32は塩基性樹脂を含有しており、かつ鞘34は酸
性樹脂を含有している。
った同軸的な鞘を含有する同様の実施態様を例証する。一つの実施態様において
、芯42および鞘46は、酸性吸水性樹脂を含有し、かつ、外殻44は塩基性吸
水性樹脂を含有する。他の実施態様は:芯42および塩基性樹脂を含有する鞘4
6ならびに酸性樹脂を含有する鞘44であるか、あるいはマトリックス樹脂を含
有する芯42および交互の外殻で酸性樹脂および塩基性樹脂を含有する鞘44お
よび46を含有する。他の構造は、従来技術から明かであり、これは、例えば芯
の周囲の殻数の増加である。
の際、酸性吸水性樹脂の一つのマイクロドメイン52は、塩基性吸水性樹脂の一
つのマイクロドメイン54と接して、多成分系SAP繊維50を提供する。この
実施態様において、酸性樹脂の表面は、塩基性樹脂のマイクロドメインの表面と
接している。第4A図に例証された実施態様は、第4B図に例証されているよう
に、それぞれ酸性樹脂および塩基性樹脂の一つ以上のマイクロドメインを含有す
るSAP繊維に延伸し、その際、断面図において、多成分系SAP繊維70は、
酸性吸水性樹脂72および塩基性吸水性樹脂74の交互の領域を含有する。また
、繊維70は、マトリックス樹脂を含有する一つまたはそれ以上の層72または
層74を含んでいてもよい。
た酸性樹脂および塩基性樹脂の独立したフィラメントを含有する。この実施態様
は、第5A図および第5B図に例証されており、この場合、これは、“撚りロー
プ”である本発明のSAP繊維の実施態様を、それぞれ縦方向および断面図で例
証している。第5A図および第5B図において、多成分系SAP粒子80は、酸
性吸水性樹脂のフィラメント82および塩基性吸水性樹脂のフィラメント84を
含有する。フィラメント82および84は、接触領域86中で接しており、これ
によって接する酸性および塩基性樹脂を配置する。
ント82が、塩基性吸水性樹脂のマイクロドメインを含有する実施態様であって
もよく、特に、これは、それ自体多成分系SAP繊維であり、および/または塩
基性樹脂フィラメント84は、酸性吸水性樹脂のマイクロドメインを含有する実
施態様であってもよく、特に、これもまた、多成分系SAP繊維それ自体である
。その後に、フィラメント82および84をねじりあわせて、多成分系SAP繊
維80を形成する。
樹脂のマイクロドメインを有するマトリックス樹脂を含有するフィラメント82
および/またはフィラメント84であってもよい。この実施態様において、フィ
ラメント82は、酸性樹脂のマイクロドメイン、あるいは酸性樹脂および塩基性
樹脂のマイクロドメインを含有し、かつフィラメント84は、塩基性樹脂のマイ
クロドメインか、あるいは酸性樹脂および塩基性樹脂のマイクロドメインを含有
する。
約5:95の重量比で、かつ好ましくは約15:18〜約85:15の重量比で
含有する。本発明の利点を十分に達成するために、多成分系SAP繊維中の、酸
性樹脂と塩基性樹脂の重量比は、約30:70〜約70:30である。酸性樹脂
および塩基性樹脂は、SAP繊維中に均一にかまたは不均一に分散されていても
よい。
も約50重量%、かつ好ましくは少なくとも約70重量%含有する。本発明の利
点を十分に達成するために、多成分系SAP繊維は、酸性樹脂と塩基性樹脂を合
わせて約80重量%〜約100重量%含有する。本発明のSAP繊維の成分は、
酸性樹脂および塩基性樹脂の他に、典型的には、マトリックス樹脂または他の少
量の場合による成分である。
l geometry)であってもよい。多成分系SAP繊維は、押出工程を用いて製造さ
れてもよい。このような場合において、SAP繊維の形状は、押出ダイの形状に
よって定められる。また、多成分系SAP繊維の形状は、粒子の他の製造方法、
例えば、湿式紡糸または乾式紡糸によって定められてもよく、この場合、これは
、好ましい製造方法である。
の酸性樹脂または塩基性樹脂として定められる。それというのもそれぞれの多成
分系SAP粒子は、酸性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメイン、および塩基
性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメインを含有するためであり、マイクロド
メインは、多成分系SAP繊維量を下廻る量を有する。したがって、マイクロド
メインは、多成分系SAP繊維量の約90%の量であってもよい。
状の形状、例えば、小さい寸法(すなわち、直径)および大きい寸法(すなわち
、長さ)を有するものであってもよい。また、繊維は、織ることのできる長いフ
ィラメントの形状であってもよい。このようなフィラメント状の繊維は、フィラ
メント当たり約80デシテックス未満の重量、かつ好ましくは約70デシテック
ス未満であり、例えば、フィラメント当たり約2〜60デシテックスである。デ
シテックスは繊維1kmに対する重量gである。1テックスは10デシテックス
に相当する。比較のために、ポリ(アクリル酸)は約0.78デシテックス(0
.078テックス)であり、かつポリ(ビニルアミン)は約6.1デシテックス
(0.61テックス)である。
好ましくは250μm未満、下限は約10μmまでの小さい寸法(すなわち、繊
維の直径)を有する。筒状SAP繊維は、相対的に短く大きい寸法を有していて
もよく、例えば、微細繊維状、板晶状、または薄片状の製品中で、約1mmを有
していてもよいが、しかしながら、一般的に繊維は、約3〜約100mmの長さ
を有する。フィラメント状の繊維は、大きい寸法と小さい寸法との比は、少なく
とも500:1、かつ好ましくは少なくとも1000:1、例えば、10000
:1までを有する。
約750μmまたはそれ未満、および好ましくは約100μmかまたはそれ未満
の直径を有する。本発明の利点を十分に達成するために、マイクロドメインは、
約20μmまたはそれ未満の直径を有する。また、多成分系SAP繊維は、サブ
ミクロン直径、例えば0.01μm〜1μmのマイクロドメイン直径を有するマ
イクロドメインを含有する。他の実施態様において、マイクロドメインは、撚ら
れたロープ状のSAP繊維の完全なフィラメントであってもよい。さらに、マイ
クロドメインは、第3A図および第3B図中で例証された実施態様中の芯および
鞘であってもよい。
イクロドメインおよび塩基性吸水性樹脂の一つまたはそれ以上のマイクロドメイ
ンを、双方が違いに接するかまたは近接して含有する。以下に例証するように、
本発明のSAP繊維のマイクロドメイン構造は、ばらばらの酸性SAP樹脂繊維
およびばらばらの塩基性SAP樹脂繊維の簡単な混合物を含有するSAPと比較
して、改善された流体吸収性(吸収された流体および保持された流体の双方の量
、ならびに吸収速度)を有する。本発明の他の重要な特徴によれば、また、本発
明の多成分系SAP繊維は、別個の繊維中および繊維間の双方において、改善さ
れた浸透性を証明する。したがって、本発明のSAP繊維は、例えば尿を吸収す
るおむつ中で使用される場合の“流体噴出(gush)”状態であっても、迅速に流
体を吸収する改善された能力を有する。
な浸透特性、吸収特性および保持特性の特徴は、SAPの実用性に関して重要で
ある。これらの改善された性質は、独立した酸性粒子と塩基性粒子との接触を有
する液体(この場合、これは、結果として、順に、2段階の脱イオン化がおこる
)とは対照的に、単一の粒子(この場合、これは、結果として、本質的に液体の
同時脱イオン化をおこる)と接触することによって、液体からの電解質の除去を
促進するという事実に部分的に帰因する。
典型的には小さい粒径を有する。小さい粒径は、好ましい脱塩動態を得るために
必要であるが、しかしながら、電解質は段階的方法で除去され、この場合、酸性
樹脂はカチオンを除去し、かつ塩基性樹脂はアニオンを除去する。したがって、
電解質含有流体は、脱塩のために2つの粒子と接触しなければならず、かつ、こ
の方法は、小さい粒径のSAPsによって促進される。しかしながら、小さい粒
子は、SAP粒子中および粒子間の流体の流れを減少させる作用を有し、すなわ
ち、浸透性が減少し、流体の吸収に長い時間が必要とされる。
れる。SAPとして酸性樹脂粒子と塩基性樹脂粒子の混合物が使用される場合に
は、セルロースパルプは、酸性樹脂粒子と塩基性樹脂粒子を分離し、この場合、
これは、脱塩に悪影響を及ぼす。本発明の多領域SAP繊維はこの問題を克服し
、それというのも、酸性樹脂および塩基性樹脂が単一粒子中に存在するからであ
る。したがって、セルロースパルプの導入によって、酸性樹脂と塩基性樹脂が分
離されることなく、かつSAPによって脱塩に悪影響を及ぼすことがない。
に脱塩する。脱塩は本質的には粒径に依存する。したがって、本発明の多成分系
SAP繊維は、大きい寸法であってもよい。これらの特徴は、SAP粒子中およ
びSAP粒子間の改善された液体浸透性を可能にし、かつ結果として、電解質含
有液体のより迅速な吸収を生じる。
し、かつこの反応は、本質的には単一の微小形複合SAP粒子中では同時に生じ
るが、しかしながら、酸性樹脂と塩基性樹脂との単一の混合物中では段階的に生
じる: R−CO2H+NaCl→R−CO2 −Na++HCl(酸性樹脂) R−NH2+HCl→R−NH3+Cl−(塩基性樹脂) 本発明の多成分系SAP繊維は、酸性吸水性樹脂のマイクロドメインが塩基性
吸水性樹脂のマイクロドメインと接触する形状であっってもよい。他の実施態様
において、SAP繊維は、酸性吸水性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメイン
が、塩基性吸水性樹脂の連続相中に分散される形状であってもよい。また、多成
分系SAP繊維は、塩基性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメインが酸性樹脂
の連続相中に分散される形状であってもよい。他の実施態様において、一つまた
はそれ以上の酸性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメインおよび一つまたはそ
れ以上の塩基性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメインが、完全なSAP繊維
を含有し、かつ、樹脂の形は、分散相または連続相のどちらでもない。さらに、
他の実施態様において、酸性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメインおよび塩
基性樹脂の少なくとも一つのマイクロドメインが、マトリックス樹脂中に分散さ
れる。
弱酸性吸水性樹脂であってもよい。酸性吸水性樹脂は、単一の樹脂、または樹脂
の混合物であってもよい。酸性樹脂は、ホモポリマーかまたはコポリマーであっ
てもよい。酸性塩基性樹脂の同一性は、中和された形の場合に、樹脂が水中で自
体の重量の少なくとも10倍の膨潤能力および吸水能力を有する限りは制限され
ない。酸性樹脂は、その酸の形の存在し、特に、約75%〜100%の酸性部分
が、遊離酸の形で存在する。以下に例証するように、酸性吸水性樹脂の遊離酸の
形は、一般には乏しい吸水性を示すが、本発明の多成分系SAP繊維中の酸性樹
脂および塩基性樹脂の組み合わせ物は、優れた吸水特性および保水特性を有する
。
度に架橋されたポリアクリル酸である。軽度に架橋された酸性樹脂は、典型的に
は、アシル部分を含有する酸性モノマー、例えばアクリル酸であるか、あるいは
酸基を提供する能力を有する部分を含有する酸性モノマー、例えばアクリロニト
リルを、架橋剤、特に多官能性有機化合物の存在下で、重合することによって製
造される。酸性樹脂は、ポリマーが本質的に、特に少なくとも10%、好ましく
は少なくとも25%の酸性モノマー単位を含有する限りは、他の共重合性単位、
特に、公知の他のモノエチレン性不飽和コモノマーを含有することができる。本
発明の利点を十分に達成するために、酸性樹脂は、少なくとも50%で、より好
ましくは少なくとも75%〜100%まで、酸性モノマー単位を含有する。他の
重合可能な単位は、例えば、ポリマーの親水性および架橋を改善するのに役立つ
。
物モノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、α−クロロアクリル
酸、α−シアノアクリル酸、β−メチルアクリル酸(クロトン酸)、α−フェニ
ルアクリル酸、β−アクリロキシプロピオン酸、ソルビン酸、α−クロロソルビ
ン酸、アンゲリカ酸、ケイ皮酸、p−クロロケイ皮酸、β−ステアリルアクリル
酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、アコニット酸、マ
レイン酸、フマル酸、トリカルボキシエチレンおよびマレイン酸無水物を含む。
酸、例えばビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、
スチレンスルホン酸、アクリルスルホン酸およびメタクリルスルホン酸、例えば
スルホエチルアクリレート、スルホエチルメタクリレート、スルホプロピルアク
リレート、スルホプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−メタクリルオ
キシプロピルスルホン酸、および2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスル
ホン酸を含む。
重合は、最も一般的には、多官能性化合物の存在下で、フリーラジカル工程によ
って実施される。酸性樹脂は、ポリマーが水不溶性である程度の十分な範囲に架
橋される。架橋剤は、本質的に水不溶性の酸性樹脂を与え、かつ、部分的に、樹
脂の吸収能力を決定するのに役立つ。吸収用途での使用に関して、酸性樹脂は軽
度に架橋され、特に、約20%未満、好ましくは約10%未満、および最も好ま
しくは約0.01%〜約7%の架橋密度を有する。
で、かつ典型的には約0.1重量%〜約5重量%の量で使用される。架橋性ポリ
ビニルモノマーの例は、式(III)
チレン、2−ヒドロキシプロピレン、−(CH2CH2O)nCH2CH2−また
は
る]}によって表されるポリアクリル酸エステル(またはポリメタクリル酸エス
テル);および式(IV)
ことはない。
ングリコール、トリメチロールプロパン、1,6−ヘキサンジオール、グリセリ
ン、ペンタエリトリオール、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリ
コールとアクリル酸またはメタクリル酸との反応によって製造される。式(IV
)の化合物は、ポリアルキレンポリアミン、例えばジエチレントリアミンおよび
トリエチレンテトラアミンとアクリル酸との反応によって得られる。
クリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,3−ブチレングリ
コールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、ジエチ
レン グリコール ジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、
エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジメ
タクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオー
ルジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチル
グリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエ
チレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、
トリエチレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリ
レート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコール
ジメタクリレート、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、ペンタエリト
リトール テトラアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、トリ
メチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレ
ート、トリス(2−ヒドロキシエチル)−イソシアヌレートトリアクリレート、
トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリメタクリレート、ポリカ
ルボン酸ジビニルエステル、ポリカルボン酸ジアリルエステル、トリアリルテレ
フタレート、ジアリルマレアート、ジアリルフマレート、ヘキサメチレンビスマ
レイミド、トリビニルトリメリテート、ジビニルアジペート、ジアリルスクシネ
ート、エチレングリコールのジビニルエーテル、シクロペンタジエンジアクリレ
ート、テトラアリルアンモニウムハロゲン化物、またはこれらの混合物を含む。
さらに、ジビニルベンゼンおよびジビニルエーテルのような化合物は、ポリ(ジ
アルキルアミノアルキルアクリルアミド)を架橋するために使用されてもよい。
特に、好ましい架橋剤は、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−
メチレンビスメタクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレート、および
トリメチロールプロパントリアクリレートである。
任意の樹脂であってもよい。酸性樹脂は典型的には複数個のカルボン酸、スルホ
ン酸、ホスホン酸、リン酸および/または硫酸部分を含有する。酸性樹脂の例は
、制限されることなく、ポリアクリル酸、加水分解デンプン−アクリロニトリル
グラフトコポリマー、デンプン−アクリル酸グラフトコポリマー、鹸化ビニルア
セテート−アクリル酸エステルコポリマー、加水分解アクリロニトリルコポリマ
ー、加水分解アクリルアミドコポリマー、エチレン−マレイン酸無水物コポリマ
ー、イソブチレン−マレイン酸無水物コポリマー、ポリ(ビニルスルホン酸)、
ポリ(ビニルホスホン酸)、ポリ(ビニルリン酸)、ポリ(ビニル硫酸)、鹸化
ポリスチレン、ポリ(アスパラギン酸)、ポリ(乳酸)およびこれらの混合物で
あってもよい。好ましい酸性樹脂は、ポリアクリル酸である。
特に一つまたはそれ以上の酸性樹脂、特に混合物を含有する別個のマイクロドメ
インを含有していてもよい。また、多成分系SAP繊維は、マイクロドメインを
含有していてもよく、その際、酸性成分に関しては、酸性ドメインの一部分が、
第1酸性樹脂または酸性樹脂混合物を含み、かつ残りの部分は、第2酸性樹脂ま
たは酸性樹脂混合物を含む。
水性樹脂または弱塩基性吸水性樹脂であってもよい。塩基性吸水性樹脂は、単一
樹脂かまたは樹脂混合物であってもよい。塩基性樹脂は、ホモポリマーまたはコ
ポリマーであってもよい。塩基性樹脂の同一性は、塩基性樹脂が、水中でその重
量の少なくとも10倍量で膨潤し、吸水する能力を有する場合には、制限される
ことはなく、この場合、これは荷電された形(charged form)である。弱塩基性
樹脂は、典型的にはその遊離塩基中に存在するか、あるいは中性の形で、特に、
約75%〜約100%の塩基性部分、特にアミノ基が、中性で荷電されていない
形(uncharged form)で存在する。強塩基性樹脂は、典型的には、水酸化物(O
H)または重炭酸塩(HCO3)の形で存在する。
、たとえばポリ(ビニルアミン)またはポリ(ジアルキルアミノアルキル(メト
)アクリルアミド)である。また、塩基性樹脂はポリマーであってよく、例えば
軽度に架橋されたポリエチレンイミン、ポリ(アリルアミン)、ポリ(アリルグ
アニジン)、ポリ(ジメチルジアリルアンモニウム水酸化物)、第4級ポリスチ
レン誘導体、例えば、
つqは10〜約100000の数字である]または、ポリ(ビニルグアニジン)
、特に、ポリ(VG)であり、この場合、強塩基性吸水性樹脂は一般構造式(V
)
、水素、C1〜C4アルキル、C3〜C6シクロアルキル、ベンジル、フェニル
、アルキル−置換されたフェニル、ナフチルおよび同様の脂肪族基および芳香族
基である]を有する。軽度に架橋された塩基性吸水性樹脂は、他の共重合可能な
単位を含有していてもよく、かつ、酸性吸水性樹脂に関する前記のような多官能
性有機化合物を用いて架橋される。
たはグアニジノ基を含有する。したがって、さらに、水溶性塩基性樹脂は、未架
橋の塩基性樹脂を水性媒体またはアルコール性媒体中に懸濁または溶解すること
によって、その後に、塩基性樹脂のアミノ基と反応することによって塩基性樹脂
を架橋する能力を有する二官能性化合物または多官能性化合物を添加することに
よって、溶液中で架橋されてもよい。このような架橋剤は、例えば多官能性アル
デヒド(例えば、グルタルアルデヒド)、多官能性アクリレート(例えば、ブタ
ンジオールジアクリレート、TMPTA)、ハロヒドリン(例えば、エピクロロ
ヒドリン)、二ハロゲン化物(例えば、ジブロモプロパン)、ジスルホネートエ
ステル(例えば、ZA(O2)O−(CH2)n−OS(O)2Zであり、その
際、nは1〜10であり、かつZはメチルまたはトシルである)、多官能性エポ
キシド(例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル)、多官能性エステ
ル(例えば、ジメチルアジパート)、多官能性酸ハロゲン化物(例えば、オキサ
リルクロリド)、多官能性カルボン酸(例えば、コハク酸)、カルボン酸無水物
(例えば、コハク酸無水物)、有機チタネート(例えば、Dupont社からのTYZOR
AA)、メラミン樹脂(例えば、Cytec industries社、Wayne、NJ.からのCY
MEL301、CYMEL303、CYMEL370、およびCYMEL373
)、ヒドロキシメチルユリア(例えば、N,N’−ジヒドロメチル−4,5−ジ
ヒドロキシエチレンユリア)、および多官能性イソシアネート(例えば、トルエ
ンジイソシアネートまたはメチレンジイソシアネート)である。また、架橋剤は
、ピンシュミッド、Jrら(Pinschmidt, Jr. et al.)によって開示されている
。米国特許第5085787号明細書は、本明細書中およびヨーロッパ特許第4
50923号明細書中に参考のために記載されている。
た形、好ましくは約25℃〜約150℃で生じる程度に、塩基性樹脂での十分な
反応性を有する。好ましい架橋剤はエチレングリコールジグリシジルエーテル(
EGDGE)、水溶性ジグリシジルエーテル、およびジブロモアルカン、アルコール
溶解性化合物である。
SAPとして作用する、任意の樹脂であってもよい。塩基性樹脂は、典型的には
、アミノまたはグアニジノ部分を含有する。塩基性樹脂の例は、次の構造
、Yは、炭素原子1個〜8個を有する二価の直鎖または分枝の有機基、かつR3 およびR4は独立して、炭素原子1個〜4個を含有するアルキル基である] を重合および軽度に架橋することによって製造された、ポリ(ビニルアミン)、
ポリエチレンイミン、ポリ(ビニルグアニジン)、ポリ(アリルアミン)、ポリ
(アリルグアニジン)またはポリ(ジアルキルアミノアルキル(メト)アクリル
アミド)を含む。好ましい塩基性樹脂は、ポリ(ビニルアミン)、ポリエチレン
イミン、ポリ(ビニルグアナジン)、ポリ(ジメチルアミノエチル アクリルア
ミド)(ポリ(DAEA))およびポリ(ジメチルアミノプロピル メタクリル
アミド)(ポリ(DMAPMA))を含む。酸性樹脂のマイクロドメインと同様
に、本発明の多成分系SAPsは、単一の塩基性樹脂のマイクロドメインを含ん
でいてもよく、この場合、マイクロドメインは、塩基性樹脂の混合物であるか、
または異なる塩基性樹脂のマイクロドメインを含有している。
つ多成分系SAP繊維を製造するための方法は、以下の実施態様によって制限さ
れることはない。塩基性樹脂のマイクロドメインの少なくとも一つと接触するか
または近接する酸性樹脂のマイクロドメインの少なくとも一つを有する繊維を提
供する任意の方法が適している。
ールされた塩基性樹脂の乾燥粒子は、酸性樹脂のゴム性ゲルに混合される。結果
として生じる混合物は押し出され、その後に乾燥され、かつ、場合によっては表
面架橋されるか、および/またはアニールされ、酸性樹脂の連続相中に分散され
た塩基性樹脂のマイクロドメインを含有する多成分系SAP樹脂を提供する。ま
たは、場合によっては表面架橋されたか、および/または変性された酸性樹脂の
粒子は、塩基性樹脂のゴム状ゲル中の混合されてもよく、かつ、生じる混合物は
押し出され、乾燥され、かつ、場合によっては表面架橋されたか、および/また
はアニールされ、塩基性樹脂の連続相中に分散された酸性樹脂のマイクロドメイ
ンを有する多成分系SAP繊維を提供する。
合されてもよく、かつ生じる混合物はヒドロゲル中に形成され、その後に押し出
され、多成分系SAP繊維を形成する。
び/またはアニールされた酸性樹脂のゴム状ゲルおよび塩基性樹脂のゴム状ゲル
は、同時に押し出され、かつ、同時に押し出された生成物は乾燥され、かつ、場
合によっては表面架橋され、および/またはアニールされ、第3図および第4図
に例証されたような酸性樹脂および塩基性樹脂のマイクロドメインを含有する多
成分系SAP繊維を形成する。
アミン)は、フィラメントの形で紡糸され、その後に新たに紡糸されたフィラメ
ントは、第2ポリマー、例えばポリ(アクリル酸)で被覆され、芯−鞘多成分系
SAP繊維を形成する(乾燥後)。
よって製造され、かつ塩基性樹脂のフィラメントは標準的な紡糸技術によって製
造される。その後に、2つのフィラメントは、場合による表面架橋および変性の
前および/または後に同時に撚られ、その後に乾燥され、第5図に例証されたよ
うな多成分系SAP繊維を形成する。
が、しかしながら、紡糸工程または押出工程は提供されない。また、酸性樹脂の
少なくとも一つのマイクロドメインおよび塩基性樹脂の少なくとも一つのマイク
ロドメインを、互いに接するかまたは近接して含有する多成分系SAP繊維の他
の製造方法は、使用されてもよい。
ドメインとして存在する実施態様において、酸性樹脂および塩基性樹脂の粒子は
、マトリックス樹脂のゴム状ゲルと一緒に混合され、かつ生じる混合物は押し出
され、その後に乾燥され、マトリックス樹脂の連続相中に分散された酸性樹脂お
よび塩基性樹脂のマイクロドメインを含有する多成分系SAP繊維を形成する。
または、酸性樹脂、塩基性樹脂およびマトリックス樹脂のゴム状ゲルは、同時に
押し出され、酸性樹脂、塩基性樹脂およびマトリックス樹脂のマイクロドメイン
を含有する多成分系SAP樹脂を提供する。この実施態様において、酸性樹脂、
塩基性樹脂、および生じる多成分系SAP繊維は、それぞれ、場合によっては表
面架橋されるか、および/またはアニールされていてもよい。同様に、マトリッ
クス樹脂、酸性樹脂および塩基性樹脂は、紡糸することができ、多成分系SAP
繊維の芯−鞘または撚られたSAP繊維の実施態様を形成する。
できる程度の流体移動を可能にする任意の樹脂である。マトリックス樹脂は、典
型的には吸水性能力を有する親水性樹脂である。マトリックス樹脂の制限されな
い例は、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(N−ビニルホルムアミド)、ポリエ
チレンオキシド、ポリ(メト)アクリルアミド、ポリ(ヒドロキシエチルアクリ
レート)、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロースおよびこれらの混合
物を含む。また、マトリックス樹脂は通常の吸水性樹脂であってもよく、例えば
、25モル%を上廻って、かつ典型的には50モル%を上廻って中和されたポリ
アクリル酸であってもよい。
SAP粒子は表面処理されるか、および/またはアニールされる。表面処理およ
び/またはアニールは、結果として粒子の表面架橋を生じる。特に好ましい実施
態様において、多成分系SAP繊維を含有する酸性樹脂および/または塩基性樹
脂は表面処理されるか、および/またはアニールされ、かつ、完全な多成分系S
AP繊維は表面処理されるか、および/またはアニールされる。本発明の酸性樹
脂、塩基性樹脂および/または多成分系SAP繊維の表面処理および/またはア
ニールが、樹脂または多成分系SAP繊維の荷重下における水性媒体の吸収性お
よび保水性の能力を増強させることが見出された。
架橋剤溶液と接触させることによって、主に樹脂またはSAP粒子の外表面のみ
を湿らせることで達成する。その後に、樹脂または多成分系SAP粒子の表面架
橋および乾燥が行われ、好ましくは、樹脂または多成分系SAP繊維の少なくと
も湿った表面を加熱によって行われる。
される。溶液は、適した溶剤、例えば水またはアルコール中で、約0.01重量
%〜約4重量%、および好ましくは約0.4重量%〜約2重量%の表面架橋剤を
含有する。溶液は、自由にタンブリングされている樹脂粒子または多成分系SA
P粒子の表面に、微細な噴霧液として適用されてもよく、この場合、樹脂または
SAP粒子と表面架橋剤溶液との比が、約1:0.01〜約1:0.5重量部で
適用されてもよい。表面架橋剤は、樹脂またはSAP繊維の約0重量%〜約5重
量%、好ましくは約0重量%〜約0.5重量%で存在する。本発明の利点を十分
に達成するために、表面架橋剤は約0.001重量%〜約0.1重量%の量で存
在する。
た温度、例えば約25℃〜約150℃で、かつ好ましくは約105℃〜約120
℃で、表面処理されたポリマーを加熱することによって達成される。しかしなが
ら、樹脂または多成分系SAP繊維の表面架橋を達成するために架橋剤を反応さ
せる任意の他の方法、および樹脂または多成分系SAP繊維を乾燥される他の任
意の方法、例えばマイクロ波エネルギー等が使用されてよい。
P繊維に関して、適した表面架橋剤は、アミノ基と反応し、かつ塩基性樹脂を架
橋する能力を有する二官能性分子または多官能性分子を含む。好ましくは、表面
架橋剤は、アルコール溶解性または水溶性であり、かつ、調整された形で、約2
5℃〜約150℃の温度で架橋が生じる程度に、塩基性樹脂との十分な反応性を
有する。
トシレート、メシレート、または他のアルキルスルホネートエステルまたはアリ
ールスルホネートエステルである]の化合物; (b)多官能性アジリジン; (c)多官能性アルデヒド、例えば、グルタルアルデヒド、トリオキサン、パラ
ホルムアルデヒド、テレフタルアルデヒド、マロンアルデヒドおよびグリオキサ
ール、およびこれらのアセタールおよび亜硫酸水素塩; (d)ハロヒドリン、たとえばエピクロロヒドリン; (e)多官能性エポキシ化合物、たとえばエチレングリコールジグリシジルエー
テル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、およびビスフェノールFジグリ
シジルエーテル、 (f)多官能性カルボン酸およびこれらのものから誘導されたエステル、酸塩化
物および無水物、たとえば、炭素原子2〜12個を含有するジカルボン酸および
ポリカルボン酸、およびこれらのものから誘導されたメチルエステルおよびエチ
ルエステル、酸塩化物、および無水物、たとえば、シュウ酸、アジピン酸、コハ
ク酸、ドデカン酸、マロン酸、およびグルタル酸、およびこれらのものから誘導
されたエステル、無水物および酸塩化物; (g)有機チタネート、たとえば、E.I.Dupont de Nemour
s、Wilmington、DEから入手可能なTYZOR AA; (h)メラミン樹脂、たとえば、サイテック インダストリー社(Cytec Indust
ries, Wayne, NJ.)から入手可能なCYMEL樹脂; (i)ヒドロキシメチルユリア、たとえばN,N’−ジヒドロキシメチル−4,
5−ジヒドロキシエチレンユリア; (j)多官能性イソシアネート、たとえばトルエンジイソシアネート、イソホロ
ンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネートお
よびヘキサメチレンジイソシアネート;および (k)当業者に公知の塩基性吸水性樹脂のための他の架橋剤を含む。
ーテル(EGDGE)、またはこれらの混合物であり、この場合、これは、約2
5℃〜約150℃の温度で塩基性樹脂を架橋する。特に好ましい表面架橋剤は、
炭素原子3〜10個を含有するジブロモアルカンおよびEGDGEである。
に関して、適した表面架橋剤は、酸部分と反応し、酸性樹脂を架橋する能力を有
する。好ましくは、表面架橋剤はアルコール溶解性または水溶性であり、かつ架
橋が、調整された形で、好ましくは約25℃〜約150℃の温度で生じる程度に
、酸性樹脂との十分な反応性を有する。
ンカルボネート; (f)ポリアジリジン、たとえば2,2−ビスヒドロキシメチルブタノールトリ
ス[3−(1−アジリジンプロピオネート)]; (g)ハロエポキシ、たとえばエピクロロヒドリン; (h)ポリアミン、たとえばエチレンジアミン; (i)ポリイソシアネート、たとえば2,4−トルエンジイソシアネート;およ
び (j)当業者に公知の酸性吸水性樹脂のための他の架橋剤を含む。
クス樹脂、完全なSAP繊維または任意のこれらの組み合わせ物は、荷重下での
吸水性および保水特性を改善するためにアニールされてもよい。樹脂またはマイ
クロドメインのTg(ガラス転移温度)を上廻る十分な温度で、十分な時間に亘
って樹脂を加熱することで、樹脂の吸収特性が改善されることが見出された。第
6図および第7図は、ポリ(ビニルアミン) 55重量%およびポリ(アクリル
酸) 45重量%を含有する多成分系SAP粒子の吸収特性上での、アニール時
間およびアニール温度の影響を示すグラフ図を有する。典型的には、本発明の多
成分系SAP繊維は、繊維の外部および内部を加熱およびアニールするのに十分
な温度で、十分な時間に亘って処理される。
0分〜約120分に亘って多成分系SAP繊維を加熱し、吸収特性を改善するこ
とが示されている。第6図および第7図でグラフ化されている吸収特性、すなわ
ち、AULおよびAUNLは、以下に詳細に説明する。好ましくは、アニールは
約80〜約140℃で、約30分〜約100分に亘って実施される。アニールの
利点を十分に達成するために、SAP繊維は、約100℃〜約140℃で、約4
0〜約90分に亘って変性される。
樹脂、またはこれらの混合物と一緒に使用されてもよい。弱酸性樹脂は、強塩基
性樹脂または弱塩基性樹脂、またはこれらの混合物と一緒に使用されてもよい。
好ましくは、酸性樹脂は弱酸性樹脂であり、かつ塩基性樹脂は弱塩基性樹脂であ
る。この結果は、弱酸性樹脂および弱塩基性樹脂の組み合わせ物が、他の組み合
わせ物、たとえば強酸性樹脂と強塩基性樹脂の組み合わせ物と同様におこなわれ
ないといったイオン交換技術の点において予期されないものである。より好まし
い実施態様において、弱酸性樹脂、弱塩基性樹脂、および/または多成分系SA
P樹脂は表面架橋されるか、および/またはアニールされる。
とされ、かつしたがって、商業的適用において最も広範囲に使用されているSA
Pである。ナトリウム ポリ(アクリレート)は、吸水適用においてのその優れ
た性能の要因となる高分子電解質特性を有する。これらの性質は、高い電荷密度
を含み、かつ相対的にほとんどポリマー骨格で荷電する。
脂は、商業的に有用なSAPとして機能せず、それというのも双方の型のポリマ
ー上ではイオン電荷がないからである。ポリ(アクリル酸)樹脂またはポリ(ビ
ニルアミン)樹脂は、中性のポリマーであり、したがって、おむつ、生理用品、
および同様の吸収性製品中において商業的に有用なSAPを提供するのに必要な
高分子電解特性を有さない。したがって、吸水性および保水性に関する運転力(
driving force)が欠けている。これは、合成尿の吸収における中性のポリ(D
AEA)に関するかなり乏しい吸収性および保持性を示す第3図および第4図で
例証される。しかしながら、塩、酸性樹脂、たとえばポリアクリル酸、または塩
基性樹脂、たとえばポリ(ジアルキルアミノアルキル(メト)アクリルアミド)
に変換する場合には、その後に、たとえば、商業的に有用なSAPを機能する。
で有用な成分であることが見出された。たとえば、ポリ(ジアルキルアミノアル
キル(メト)アクリルアミド)および酸性吸水性樹脂、たとえばポリアクリル酸
の混合物を含有する高吸収性材料は、良好な吸水性および保水性を示す。このよ
うなSAP材料は2種の電荷されていない、わずかに架橋されたポリマーを含有
しており、この場合、この双方は、水性媒体を膨潤し、かつ吸収する能力を有す
る。水または電解質含有水性媒体と接触する場合には、2種の荷電されていない
ポリマーは、互いに中和され、高吸収性材料を形成する。また。これは、ポリマ
ーによって吸収された媒体の電解質含量を減少させ、この場合、これは、さらに
、高分子電解性作用を増強する。それ自体の荷電されていない形でのポリマーは
、水と接触する場合においてそれ自体がSAPとして機能することはない。しか
しながら、一つが酸性であり、かつもう一つが塩基性である2種の樹脂の簡単な
混合物を含有する高吸収性材料は、吸収性材料として作用するが、それというの
も、2種の樹脂がその高分子電解性の形に変換されるからである。これらの高吸
収性材料は、良好な吸水性および保水性を示す。
たとえばアミンの形で存在し、かつ酸性樹脂はその遊離酸の形で存在する。低い
割合、特に、約25%またはそれ未満のアミンおよび/または酸官能基が、その
荷電された形で存在していてもよいことが示される。荷電された官能性の低い割
合は、SAP繊維の性能に悪影響を及ぼすことなく、かつ、液体の初期の吸収を
助けることができる。強塩基性樹脂は、水酸化物または重炭酸塩、特に、荷電さ
れた形で存在する。
ように設計された製品、たとえば、おむつおよび生理用品中で有用である。
明細書中に示された試験の結果において、本発明の多成分系SAP粒子は、非荷
重下の吸収量(AUNL)および0.28psiおよび0.7psiでの吸収量
(AUL(0.28psi)およびAUL(0.7psi))に関して試験され
る。荷重下の吸収度(AUL)は、印加された圧力下でのSAPの流体吸収能力
の尺度である。AULは、本明細書中において参考のために記載された、米国特
許第5149335号明細書中で開示された方法によって定められた。
レキシガラスシリンダーの底面に取り付けられた140ミクロンの水浸透性メッ
シュ上に、注意深く分散される。試料を、100gのカバープレートで覆い、か
つシリンダーをまとめて計量した。これに、20g/cm2(0.28psi)
の圧力を印加する。二者択一的に、試料を250gのカバープレートで覆い、5
1g/cm2の圧力を印加する(0.7psi)。分散されたシリンダー底面は
、試験溶液(通常は0.9%食塩水)25ミリリットルを含有する100mmペ
トリ皿上に置かれ、かつポリマーは1時間に亘って(または3時間に亘って)吸
収される。シリンダー集合体を再計量することによって、AUL(圧力下の)は
、吸収された液体重量を、液体との接触前のポリマーの乾燥重量で割ることによ
って計算される。
ミド(0.4g)、過硫酸ナトリウム(0.547g)および2−ヒドロキシ−
2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(0.157g)を含有するモ
ノマー混合物を製造し、その後に窒素で15分に亘って散布した。モノマー混合
物を浅いガラス皿中に置き、その後にモノマー混合物を20mW/cm2のUV
光下で、最初の温度10℃で、約12〜約15分に亘って重合した。生じるポリ
(AA)はゴム状のゲルであった。
有するキッチン用品モデルK5SSミキサーによって3回に亘って押し出した。
押出中、メタ亜硫酸水素ナトリウムをゲルに添加し、未反応のモノマーと反応さ
せる。押し出されたゲルを145℃で90分に亘って、強制空気オーブン(forc
ed-air oven)中で乾燥させ、かつ最終的には粉砕し、かつ篩いによって寸法に
分類し、約180〜約710μm(ミクロン)の好ましい粒径を得た。 この方法は、中和度0を有する軽度に架橋されたポリアクリル酸を提供する。
ポリアクリル酸(DN=0)は、ポリマーのgに対して0.1M水酸化ナトリウ
ム(NaOH)119.5gを吸収し、かつ0.7psiの荷重下で、ポリマー
のgに対して合成尿 9.03gを吸収する。
リコールジグリシジルエーテル(EGDGE)(0.66g)を添加した。生じ
る混合物を約5分間に亘って撹拌し、EGDGEを溶解し、その後に均質な混合
物をオーブン中に入れ、約60℃に加熱し、かつ2時間に亘ってゲルを保持した
。その後に生じるゲルを3回に亘って押出し、かつ60℃で恒量に乾燥させた。
乾燥した、軽度に架橋されたポリ(ビニルアミン)(ポリ(VAm))をその後
に極低温的に粉砕し、粒状材料を形成した(約180〜約710μm)。架橋さ
れたポリ(VAm)は、非荷重下で、0.1M塩酸 59.12g.gを吸収し
、かつ、0.7psiの荷重下で、合成尿 17.3g/gを吸収した。
0000を、55%(w/w)に濃縮することによって製造した。この溶液に、
EGDGE(0.5%〜5%モル/モル ポリ(AA))およびトリエチルアミ
ン(5%モル/モル ポリ(AA))を添加し、かつ生じる混合物を混合し、均
質な紡糸溶液を製造した。55%(w/w)での紡糸溶液の粘度は、13000
cpsであった(逆流型粘度計、サイズ8、25℃)。紡糸溶液をペトリ皿中に
入れ、かつ繊維を回転ドラム(直径15.5cm)に向かって上方に垂直に引い
た。乾式紡糸装置は、第8図に例証される。引き抜き速度は、フイラメント引き
出し長さ500mmで約54rpmであった。引き出された繊維を、720ワッ
ト(W)電力(5%EGDGEに関して2分間)を用いてのマイクロ波によって
か、あるいは60℃での従来的な送風機支援型オーブン(fan-assisted oven)
によって硬化させた。繊維を硬化させるのに必要な時間は、EGDGEの濃度に
依存する。乾式紡糸によるポリ(AA)の製造において、紡糸溶液中のEGDG
Eの濃度は典型的には約0.5〜約5%であった(モル/モル ポリ(AA))
。硬化触媒としてのトリエチルアミンの添加は、結果として迅速な硬化を生じ、
この場合、これは低い温度で生じた。
.078テックス)であった。繊維は、非荷重下で1時間後に0.1M NaO
H 約69.9g/gを吸収し、かつ、0.28psiで1時間後に、合成尿
約17.6g/gを吸収した。
m)に濃縮することによって製造した(分子量約190000)。EGDGE(
0.025モル%)をポリ(VAm)溶液に添加し、かつ混合し、均質な溶液を
提供した。その後に溶液を約40℃で約30分に亘って加熱し、紡糸を可能にし
た。生じる紡糸溶液を直接的に、凝固媒体中で沈められた紡糸口金によって、凝
固浴槽中に導入した。凝固浴槽中の凝固媒体は、典型的には0.5%(w/w)
のEGDGEとアセトンとの混合物を含有していた。EGDGE濃度は、典型的
には約0.5〜約5%(w/w)であった。紡糸溶液を、23ゲージ針が備えら
れたシリンジ中に入れた。ポリ(VAm)を0.02ml/mlの流速で、凝固
媒体中に導入し、かつ生じるポリ(VAm)を64rpmの巻き取り速度で引き
抜いた。ドラムの直径は12cmであった。湿式紡糸装置は第9図に例証される
。ポリ(VAm)繊維は、直径28μmを有し、かつ5.5デニールであった(
0.61テックス)。硬化をオーブン中で80℃で30分に亘って実施した。ポ
リ(VAm)繊維は、非荷重下で、0.1M塩酸を68.3g/g(1時間後)
および73.5g/g(3時間後)吸収し、かつ0.28psiの荷重下で、1
9.6g/g(1時間後)吸収した。
、同一の紡糸溶液から製造された。この技術において、紡糸口金は、凝固浴槽の
上方に配置され、かつ繊維は、本質的には空気中で紡糸され、その後に紡糸浴槽
を通して引き出される。
可能であることである。ポリ(AA)はポリマー溶液を糸ひきし、かつフィラメ
ントまたは繊維を、ポリ(AA)紡糸溶液から引き抜くことが可能な高い伸び粘
度を有する。ポリ(VAm)は乾式紡糸のために必要な物理的特性を有しておら
ず、したがって、湿式紡糸をおこなう。酸性吸収性ポリマーまたは塩基性吸収性
ポリマーの紡糸において、当業者は、樹脂の性質に基づいて乾式紡糸または湿式
紡糸のどちらを使用すべきか決定することができる。
m)繊維を一緒に撚って製造し、酸性吸水性樹脂と塩基性吸水性樹脂の密な接触
を提供する。酸性吸水性樹脂と塩基性吸水性樹脂を一緒に撚った後に、生じる撚
りロープ状繊維は125℃のオーブン中で、約10分〜約20分に亘って加熱さ
れた。50:50のモル比の例3のポリ(AA)と例4のポリ(VAm)を含有
する撚りロープ状繊維は、以下の水性媒体を吸収する:
sur Seine、ベルギーから入手可能なPLASMION(R) 3)カッ
コ内の値は、市販のSAP繊維、すなわち、Allied Colloids社
、英国から入手可能なOASISTMによって吸収された水性媒体の量であり、
かつ比較の目的を含む。4) 吸収性試験は、二重反復試験であった。
有する撚られた繊維を製造した。また、この撚り繊維は、優れた流体吸収特性を
示した。さらに、撚り繊維の水和中において、繊維の著しいからみあいが観察さ
れた。
ながら、製紐前の別個の繊維のアニールは行われてもよく、同様に別個の繊維の
アニールに引き続いて、撚りロープ状繊維のアニールがおこなわれてもよい。
維が、ひもの形で一緒に撚られることに関し、本発明の撚りロープ状繊維は、1
個またはそれ以上のポリ(AA)繊維および1個またはそれ以上のポリ(VAm
)繊維が、組み紐の形で一緒に撚られるといった実施態様を包含する。したがっ
て、1個または複数個(たとえば、1〜500)のポリ(AA)繊維が、1個ま
たは複数個(たとえば、1〜500)のポリ(VAm)繊維と一緒に撚られる実
施態様は、本発明の目的の範囲内である。
約1:5、かつ好ましくは約3:1〜約1:3である。本発明の利点を十分に達
成するために、モル比は約2:1〜約1:2である。
硬化温度の影響が試験された。この試験の結果は、第1表に示された。
関する吸収速度は、OASISTM繊維、例4のポリ(VAm)繊維、および例
3のポリ(AA)繊維と比較された。結果は第10図に示した。第10図は撚り
SAP繊維が、ポリ(VAm)およびポリ(AA)繊維よりも迅速に吸収し、か
つOASISTM繊維よりも明かに優れていることを示す。
れた。5mm、10mm、20mmおよび40mmの長さを有する例5の撚り繊
維の多成分系SAPは、5mm、10mm、20mmおよび40mmの長さを有
するポリ(AA)粒子、OASISTM繊維、およびポリ(AA)繊維とポリ(
VAm)繊維との物理的混合物と、0.28psiの圧力下での合成尿の吸収速
度に関して比較した。吸収性は、繊維の長さが20mmまで増加するにしたがっ
て改善し、その後に40mmで減少した。撚り繊維の多成分系SAPは、ポリ(
AA)およびポリ(VAm)繊維の混合物よりも優れていた。
は殻の形であってもよい。この実施態様は、第6図および第7図に例証されてい
る。
維をポリ(VAm)の溶液(例4と同様に10〜20%の固体)に通過させた。
その後に、生じる被覆された繊維を、EGDGE(0.5w/w)およびアセト
ンを含有する凝固浴槽に通した。生じる芯/鞘多成分系SAP繊維を乾燥させ、
かつ、送風機支援型オーブン中で、60℃で、1時間に亘って硬化させた。典型
的な芯/鞘多成分系SAP繊維は、約0.008gのポリ(AA)および0.0
11gのポリ(VAm)を含有するか、あるいはアクリル酸とビニルアミンのモ
ル比1:2.3を有していた。例6の多成分系SAP繊維は、0.7psiの荷
重下で60分後に合成尿を18.2g/g吸収した。比較として、例3のポリ(
AA)繊維は、同一条件下で8.4g/gを吸収した。
法 ポリビニルアミン水性溶液(10%固体)を、EGDGE架橋剤 0.025
モル%と混合した。生じる溶液を均質になるまで混合し、その後に、40℃で約
20分に亘って軽度に架橋し、紡糸ドープ液を形成した。ドープ液を、典型的に
は約0.25%〜約1w/w%濃度の量で、EGDGEを含有する凝固浴槽中に
直接的に導入した。浴槽中の凝固剤はポリ(VAm)に対する非溶剤であり、特
にアセトンである。ポリ(VAm)は、2.54cm3/hrの速度で浴槽中に
直接紡糸した。繊維を、速い速度で製造し、この場合、凝固は最初に外側から生
じる。方法は、被膜の製造から開始される。この型の凝固は、第11図〜第13
図中で例証された芯の内部に気孔を有する繊維形態を生じた。繊維を、浴槽を通
して、浴槽から上方へ引き抜いた。凝固浴槽からの繊維の引き抜き時においては
、アセトンが浸されたローラー上に通し、かつその後にポリ(AA)およびEG
DGEを含有する被覆浴槽中に通す。ポリ(AA)(50〜70w/w%)の濃
縮された水溶液を含有するこの浴槽は、極性溶剤、典型的にはアセトンで、約1
5%w/wのポリアクリル酸に希釈した。EGDGEは約0.5モル%で存在し
た。繊維はこの浴槽を通すことで、ポリ(VAm)の芯をポリ(AA)の鞘で被
覆された。この浴槽を通過させた後に、繊維を、第2アセトン−被覆ローラー上
を通過させ、かつアセトン中5重量%のトリエチルアミンを含有するドーピング
浴槽中を通過させた。繊維をこの溶液中に通過させた後に、繊維は約50〜60
rpmの速度でからみついた。したがって、製造された繊維はローラーから除去
され、125℃で30分に亘って硬化させた。多成分系SAP繊維は25デニー
ルであった(2.8テックス)。繊維の硬化時間は、125℃で60分までかま
たはそれ以上に亘って増加し、結果として水和された繊維の形態の変化が生じる
。水和された繊維ゲルは、単に20〜30分間に亘って硬化された水和された繊
維よりも硬い。AUL試験セルからの繊維の除去時に、構造は、ばらばらに崩壊
しもはやマット状ではない。
塩水を吸収する能力に関して試験した。試験結果は以下に示した。
において、マットはその結合性を保持し、かつそれは、一つの小片としてマット
を除去することを可能にした。対照的に、例5の撚りロープ状繊維は、水和後に
、その別個の繊維成分に粉砕した。例7の芯−鞘繊維で製造されたマットの試験
は、極めて繊維状の形状を有する開構造(open structure)を示す。遊離流体は
繊維表面上に存在しなかった。したがって、流体のすべては、繊維構造内部に含
まれていた。また、増加したポリ(AA)の被覆として、AUL値50g/gが
得られることが観察された。
定める試験をした。4個の試料は同様に製造され、その後にそれぞれ125℃で
、1、3、5または20分の硬化時間で実施した。試験結果は、第2表に示され
、この場合、この表は、合成尿の吸収性を改善する硬化時間の増加を示す。
EGDGE(約0.5〜約5モル%)およびトリエチルアミン(5モル)を含有
する溶液を通す別法を用いて製造した。異なる試験において、繊維を乾燥し、か
つマイクロ波(720w)で4分に亘ってか、または通風支援型オーブンで60
℃で60分に亘って硬化させた。典型的な芯−鞘SAP繊維は、ポリ(VAm)
0.16gおよびポリ(AA)0.16g、特に、モル比2:1のポリ(VAm
)とポリ(AA)を含有した。このSAP繊維は、合成尿26.8g/gを、6
0分の後に、0.7psiの荷重下で吸収した。同様の条件下において、ポリ(
VAm)繊維は、合成尿14.2g/gを吸収した。
続相中に酸性樹脂のマイクロドメインを含有するか、またはその反対に、酸性樹
脂の連続相中に塩基性樹脂のマイクロドメインを含有する実施態様を例証する。
ポリ(AA)粒子(<20μm直径)を添加した。混合物を、均質な溶液が観察
されるまで撹拌した(約5分間)。紡糸溶液を、例4に記載のEGDGE(約0
.5〜約5%w/w)−アセトン凝固浴槽中で紡糸した。生じる繊維をオーブン
中で、60℃で60分に亘って硬化させた。
(AA)0.11gを含有し、この場合、これは、モル比 6:1のポリ(VA
m)とポリ(AA)であり、かつ2%w/wのEGDGE架橋剤である。これら
の繊維は、0.7psi荷重下で、1時間に亘って合成尿 24.2g/gを吸
収した。ポリ(AA)粒子を含有しない同様のポリ(VAm)繊維は、同一条件
下で、12.1g/gを吸収した。
(VAm)粒子(<20μm直径)を添加した。混合物を、均質な溶液が観察さ
れるまで撹拌した(約5分間)。紡糸溶液を例3に記載のように乾燥紡糸した。
生じる繊維を60℃のオーブン中で60分間に亘って硬化させた。
(AA)4.94gを含有し、この場合、これは、ポリ(VAm)とポリ(AA
)とのモル比が1:12であり、かつ0.5%w/wのEGDGE架橋剤である
。例9の繊維は、0.7psiの荷重下で、1時間後に、合成尿 18.4g/
gを吸収した。ポリ(VAm)粒子を含有しない同様のポリ(AA)繊維は、同
一条件下で8.4g/gを吸収した。
加した。VISCOMERTMは、Chemdal Coporation、P
alatine、ILから市販されている。VISCOMERTMは約4ミリオ
ンの分子量、および直径10μ未満の粒径を有する。生じる紡糸溶液は、前記の
ように、EGDGE(約0.5〜約5%w/w)−アセトン凝固浴槽中に紡糸さ
れた。生じる繊維を、60℃のオーブン中で一晩に亘って硬化させた。
モル比1:1および0.5%w/wのEGDGE架橋剤を含有した。例10の繊
維は、0.7psiの荷重下で、60分後に、合成尿を14.47g/g吸収し
た。
。CARBOPOLTMは、BF グッドリッチ社(BF Goodrich CO., Clevela
nd, Ohio)から市販されているポリ(AA)である。CARBOPOLTMは、
約400000〜約4000000の分子量および直径約2〜7μmの粒径を有
する。生じる紡糸溶液は、前記のようにEGDGE(約0.5〜約5%w/w)
−アセトン凝固浴槽中で紡糸した。生じる繊維は、60℃のオーブン中で一晩に
亘って硬化された。
(AA)および0.5%w/wのEGDGE架橋剤を含有した。例11の繊維は
、0.7psiの荷重下で、60分後に、合成尿を17.5g/g吸収した。 以下の例12は、ポリ(VAm)およびポリ(AA)繊維が同時に押し出され
る実施態様を例証する。
リ(AA)繊維を、例3に記載の乾式紡糸法によって製造した。ポリ(AA)繊
維を60℃で加熱したチャンバーを通過させ、引き続いてポリ(VAm)ポリマ
ーと一緒に同時押出をおこなった。同時押出されたSAP繊維を、60℃で1時
間に亘って硬化した。
リ(VAm)とポリ(AA)を含有する。同時押出された繊維は、0.7psi
の荷重下で、60分後に、合成尿を28.1g/g吸収した。比較として、同一
条件下で、例3のポリ(AA)繊維は8.4g/gを吸収し、かつ、例4のポリ
(VAm)繊維は12.9g/gを吸収した。
/w)の溶液を通して、撚り繊維を被覆する。その後に被覆された撚り繊維は、
125℃のオーブン中で1時間に亘って乾燥させた。生じる表面処理されたSA
P繊維は、ポリ(AA)とポリ(VAm)とのモル比 1:1を有し、かつ撚り
繊維と表面被膜との重量比 4.7:1を有していた。表面架橋された多成分系
SAP繊維は、0.7psiの荷重下で、60分後に、合成尿 10.5g/g
を吸収した。
独立したポリマー、および多成分系SAP繊維中に存在する乾燥樹脂の簡単な混
合物に関する吸収性および保持性データを含む。データは、酸性および/または
塩基性ポリマーのマイクロドメインを含有する本発明の多成分系SAP繊維に関
して、それぞれの粒子を独立した樹脂および独立した樹脂の簡単な混合物と比較
して、吸水性および保水性の改善を示した。第3表〜第8表中でデータは、本発
明の多成分系SAP繊維の、0.9%食塩水を吸収および保持する改善された能
力を示す。
面架橋されたもの;3) 粒径 180nm未満の60%ポリ(DAEA)および、0%中和された4
0%ポリアクリル酸の混合物;4) 粒径 180nm未満の60%ポリ(DAEA)と、0%中和され、600
ppmEGDGEでの表面架橋された40%ポリアクリル酸との混合物、;5) 粒径 180〜710μmの60%ポリ(DAEA)と、0%中和された4
0%ポリアクリル酸との混合物;6) 粒径 180〜710μmの60%ポリ(DAEA)と、0%中和され、6
00ppmEGDGEでの表面架橋された40%ポリアクリル酸との混合物、;
7)粒径 180μm未満の60%ポリ(DAEA)と、20%中和され、粒径
180〜710μmの40%ポリアクリル酸との混合物、;8) ポリ(AA)(DN=0)連続相中の分散相として、ポリ(DAEA)(<
180μm)のマイクロドメインを含有する多成分系SAP、ポリ(DAEA)
/ポリ(AA)重量比 60/40;9) EGDGEでの表面架橋ppm;および10) ポリ(AA)(DN=20)連続相中の分散相として、ポリ(DAEA)
(<180μm)のマイクロドメインを含有する多成分系SAP、ポリ(DAE
A)/ポリ(AA)重量比 60/40;
DGEでの表面架橋;14) 粒径106〜180μmの60%ポリ(DMAPMA)と0%中和された
40%ポリアクリル酸との混合物;15) 粒径<106μmの60%ポリ(DMAPMA)と0%中和された40%
ポリアクリル酸との混合物;16) 50%ポリ(DMAPMA)と0%中和された50%ポリアクリル酸との
混合物;17) ポリ(AA)(DN=0)連続相中の分散相としてポリ(DMAPMA)
(<106μm)のマイクロドメインを含有する多成分系SAP、ポリ(DMA
PMA)/ポリ(AA)重量比60/40;18) ポリ(AA)(DN=0)連続相中の分散相としてポリ(DMAPMA)
(106〜180μm)のマイクロドメインを含有する多成分系SAP、ポリ(
DMAPMA)/ポリ(AA)重量比60/40;19) ポリ(DMAPMA)連続相中の分散相としてポリ(AA)(DN=0%
)(<106μm)のマイクロドメインを含有する多成分系SAP、ポリ(AA
)/ポリ(DMAPMA)重量比50/50;および20) ジブロモオクタンを含有する表面架橋ppm
22)ポリ(AA)(DN=0)連続相中の分散相としてポリ(ビニルアミン)
(<180μm)のマイクロドメインを含有する多成分系SAP、ポリ(ビニル
アミン)/ポリ(AA)重量比 37/63
SAP、ポリ(VG)/ポリ(AA)重量比 50/50
塩基性樹脂を含有していてもよいことを示すために、一連の試験はポリ(AA)
45重量%およびポリ(ビニルアミン)55重量%を含有する多成分系SAP粒
子を含有するように実施された。多成分系SAP粒子は、同一の方法で製造され
るが、しかしながら、ポリ(AA)およびポリ(ビニルアミン)の中和割合は変
更された。種々の多成分系SAP粒子を、合成尿の吸収および保持能力に関して
試験し、かつ、結果を第9表に示す。
0/20比)での表面処理 他の一連の試験において、多成分系SAP粒子中の酸性吸水性樹脂と塩基性吸
水性樹脂との比は変更された。特に、第10表は、ポリ(ビニルアミン)とポリ
(AA)を25重量%:75重量%で含有する一連の多成分系SAP粒子に関す
る、異なる圧力でAUNLデータおよびAULデータを示した。この一連の試験
で使用された多成分系SAP粒子は、55重量%のポリ(ビニルアミン)および
45重量%のポリ(アクリル酸)を含有する多成分系SAP粒子であった。試験
において使用されたすべての多成分系SAP粒子は50ppmEGDGEで表面
架橋された。多成分系SAP粒子を合成尿の吸収能力および保持能力に関して試
験した。
性、よって液体の迅速な吸収性を示すことが重要である。したがって、吸収能力
、またはゲル量以外に、有用なSAP繊維は高いゲル強度を有し、特に、繊維は
液体の吸収の後に変形することはない。さらに、液体の存在下で、形成されたヒ
ドロゲルの浸透性または流れ電気伝導性(flow conductivity)は、SAP繊維
が膨潤するか、またはすでに膨潤されている場合には、SAP繊維の実用性に関
する極めて重要な性質である。吸収性ポリマーの浸透性および流れ伝導性での相
違は、体液を獲得し、かつ分散する吸収製品の能力に直接的に衝撃を与えうる。
SAP粒子が湿り、かつ膨潤する場合に生じ、この場合、これは、SAP粒子内
部または吸収性SAP粒子間の流体透過を阻害する。したがって、全体として、
SAP粒子または吸収性構造内部の湿潤は、極めて遅い拡散方法によって生じ、
この場合、完全な流体吸収のためにおそらくは16時間までを必要とする。実施
において、これはSAP粒子による流体の獲得を意味し、したがって、吸収性構
造、たとえばおむつの吸収速度は、特に噴出状態で流体が放出される速度よりも
かなり遅くてもよい。したがって、吸収性構造からの漏出は、吸収性構造中のS
AP粒子が十分に飽和される前か、あるいは流体が“ゲルブロッキングされた”
粒子を通りぬけて吸収性構造の残りの部分に拡散するかまたは逃れる前によく生
じうる。ゲルブロッキングは、SAP粒子が適性なゲル強度を欠いている場合に
は特に緊急の問題であり、かつSAP粒子が、吸収した流体で膨潤した後に、圧
力下で変形するかまたは広がる。
がら、吸収性構造中での高い濃度で有用であるために、不適正な浸透性または流
れ電気伝導性を有する。高いAUL値を有するために、SAP粒子から形成され
たヒドロゲルは、0.3psiの制限された圧力下で、ゲルブロッキングが任意
の著しい度合いで生じない程度の最小限の浸透性を有する。簡単にゲルブロッキ
ングを回避するために必要な浸透性の度合いは、良好な流体運搬特性を提供する
のに必要な浸透性よりも少ない。したがって、ゲルブロッキングを回避し、十分
なAUL値を有するSAPは、他の流体取扱特性中で依然としてかなりの欠点を
有しうる。
場合、粒子の塩類液流れ電気伝導性(SFC)値によって定められたように、液
体での膨潤され、ヒドロゲル領域または相を形成する。SFCは、SAPの塩類
流体運搬能力、たとえば、膨潤したSAPから形成されるヒドロゲル相が体液を
運搬する能力を測定する。かなり高いSFC値を有する材料は、木材パルプ繊維
のエア−レイドウエブ(air-laid web)である。
のエア−レイドウエブは、約200×10−7秒/gのSFC値を表す。それと
は対照的に、典型的なヒドロゲル形成SAPsは、1×10−7cm3秒/gま
たはそれ未満のSFC値を表す。吸収性構造中でSAPが高い濃度で存在し、か
つその後に使用圧力下で膨潤し、ヒドロゲルを形成する場合には、ヒドロゲルの
境界は接近し、かつこの高SAP濃度領域中の間隙性気孔は、一般にヒドロゲル
によって包囲されるようになる。これが生じる場合に、この領域中の浸透特性ま
たは塩類液流れ電気伝導特性は、一般には、SAPのみから形成されるヒドロゲ
ル領域の浸透特性または塩類液流れ電気伝導特性を示す。通常の獲得/分散材料
、たとえば木材パルプ毛羽と等しいかまたはそれを上廻る程度の、これらの膨潤
した高濃度の領域の浸透性の増加は、吸収性構造に関する優れた流体取扱特性を
提供することができ、したがって、特に高い流体投入下で漏出を生じるのを減少
させる。
またはそれを上廻るSFC値を有するSAP粒子を提供することは望ましい。こ
れは、高く制限された濃度のSAP粒子が、吸収性構造中で効果的に使用される
べき場合に、特に重要である。また、高いSFC値は、通常使用された条件下で
、生じるヒドロゲルが体液を吸収し、かつ保持する能力を示す。
うに、標準的なポリ(AA)SAPの関するSFC値の本質的な改善を示す。S
AP粒子のSFC値を測定するための方法は、米国特許第5599335号明細
書、ゴールドマンら(Goldman et al.)に記載されており、この場合、この文献
は、本明細書中に参考のために記載されている。
ル社(Chemdal, Corp. Palatine, IL)より入手可能;2) 比較試料 非中和のポリ(ビニルアミン)粒子55重量%および非中和のポ
リ(AA)粒子45重量%の乾燥混合物を含有;3) キッチン用ミキサー中で製造された多成分系SAP粒子、非中和ポリ(ビニ
ルアミン)55%およびポリ(AA)55%を含有;4) 多成分系SAP粒子 非中和のポリ(ビニルアミン)55%およびポリ(A
A)45%を含有;5) 多成分系SAP粒子 芯−鞘粒子として非中和のポリ(ビニルアミン)55
%およびポリ(AA)45%を含有;6) 多成分系SAP粒子 相互浸透性ポリマー網として非中和のポリ(ビニルア
ミン)55%およびポリ(AA)45%を含有;7) 多成分系SAP粒子 相として非中和のポリ(ビニルアミン)55%および
ポリ(AA)45%を含有;および8) ×10−7cm3秒/g 第11表で例証されたデータは、コントロール群SAPおよびSAP粒子比較
乾燥混合物と比較して、多成分系SAP粒子に関する0.7psiでのAULお
よびSFCにおいて本質的な改善を示す。したがって、本発明のSAP繊維は、
少なくとも約150×10−7cm3秒/gおよび好ましくは少なくとも約25
0×10−7秒/gのSFC値を有する。本発明の十分な利点を達成するために
、SFC値は少なくとも約350×10−7cm3秒/gであり、かつ1000
×10−7秒/gよりも大きい範囲であってもよい。
。拡散はPUP容量試験で測定され、この場合、これは、AUL試験に類似する
が、しかしながら、SAP粒子は、必要である場合には流体の吸収が可能である
。PUP試験は、SAP粒子の吸収運動性を例証するために示される。本発明の
多成分系SAP粒子が、少なくとも50g/g/時間1/2、好ましくは少なく
とも70g/g/時間1/2の初期PUP容量速度を有することが期待される。
本発明の利点を十分に達成するためには、多成分系SAP繊維は、90g/g/
時間1/2、好ましくは100g/g/時間1/2を上廻る初期PUP容量速度
を有する。
、標準的なポリ(AA)SAPのFSRおよび55/45重量比のポリ(ビニル
アミン)/ポリ(アクリル酸)乾燥粒子混合物のFSRと比較された。さらに閉
鎖系試験(lockup test)として知られるのFSR試験は、当業者に公知である
。
出機(Brabender extruder)中でそれぞれ製造された、55/45重量比の多成
分系SAP粒子に関して、0.49および0.48のFSR(g/g/秒)を有
していた。比較として、乾燥混合物は、FSR 0.10を有し、かつ、標準的
中和ポリ(AA)はFSR 0.32を有する。したがって、本発明の多成分系
SAP粒子は0.35を上廻り、好ましくは0.40上廻り、かつ最も好ましく
は0.45を上廻るFSRを有する。さらに、このようなデータは、迅速に、多
量の電解質含有液体を吸収および保持する本発明のSAP粒子の能力を改善させ
ることを示す。
改善された吸収特性を有するSAP材料を提供する。第2吸水性樹脂は、酸性吸
水性樹脂、塩基性吸水性樹脂またはこれらの混合物であってもよい。SAP材料
は、約10重量%〜約90重量%、かつ好ましくは約25重量%〜約85重量%
の多成分系SAP繊維を含有し、かつ、約10重量%〜約90重量%、かつ好ま
しくは約25重量%〜約85重量%の第2吸水性樹脂の粒子を含有する。より好
ましくは、SAP材料は、約30重量%〜約75重量%の多成分系SAP繊維を
含有する。本発明の十分な利点を達成するために、SAP材料は約35重量%〜
約75重量%の多成分系SAP繊維を含有する。
造中で使用してもよい。酸性または塩基性の第2吸水性樹脂は、中和されていな
いか(DN=0)、部分的に中和されているか(0<DN<100)、または完
全に中和されていてもよい(DN=100)。第2樹脂として使用される好まし
い酸性吸水性樹脂は、ポリアクリル酸、好ましくは部分的に中和されたポリアク
リル酸、たとえばDN 約50%、好ましくは約70%〜約100%までである
。また、第2吸水性樹脂は、多成分系SAPの製造中で使用された前記に示され
た任意の塩基性樹脂であってもよい。第2樹脂として使用された好ましい塩基性
吸水性樹脂は、ポリ(ビニルアミン)またはポリ(ジアルキルアミノアルキル(
メト)アクリルアミドである。酸性樹脂の混合物、または塩基性樹脂の混合物は
、第2吸水性樹脂として使用されてもよい。さらに、酸性樹脂および塩基性樹脂
の混合物は、第2吸水性樹脂として使用されてもよい。
て示される改善された吸収特性を例証するために、多成分系SAP粒子および部
分的に中和された(DN=70)ポリアクリル酸(ポリ(AA))の粒子の混合
物が製造される。この試験および本明細書中を通して使用されたポリ(AA)(
DN=70)は、約70%〜約80%中和された標準的な市販のポリ(AA)に
関し、かつポリ(AA)(DN=0)は非中和のポリ(AA)に関する。多成分
系SAP粒子は、ポリ(AA)中に分散されたポリ(ビニルアミン)のマイクロ
ドメインを含有する。多成分系SAP粒子のポリ(ビニルアミン)/ポリ(AA
)の重量比は55/45であった。生じるSAP粒子は、0.7psiの荷重下
で、従来的に記載された方法にしたがって、合成尿を吸収する能力に関して試験
された。結果は以下に示される:
されたポリ(AA)上である第2吸水性樹脂粒子の混合物を含有するSAP粒子
によって達成される、本質的に改善された吸収特性を示す。 以下の例14〜17は、本発明の多成分系SAP繊維および第2吸水性樹脂を
含有するSAP材料を示す。
にASAP2300TM粒子、ケムダル社(Chemdan, Corp., Palatine, IL)か
ら入手可能な75%〜80%中和されたポリ(AA)と、均質な混合物が生じる
まで混合させた。生じる混合物は、例6または7の約50:50(w/w)の繊
維およびASAP2300TMであった。
0.050gを含有していた。例14のSAP材料は、0.7psiの荷重下で
、1時間の後に合成尿29.7g/gを吸収していた。比較として、例6の繊維
は18.2g/gおよびASAP2300TMは34.0g/gを、同一条件下
で吸収していた。
混合させた。典型的な配合物は、例7の繊維 0.051gおよびOASIST M 0.050gを、特に50:50(w/w)の比で含有していた。例15の
SAP材料は、0.7psiの荷重下で、1時間後に、合成尿20.1g/gを
吸収した。比較として、OASISTM繊維は、18.9g/gを吸収し、かつ
例7の繊維は26.8g/gを吸収した。
0TMと、特に50:50(w/w)の比で混合させた。例16のSAP材料は
、0.7psiの荷重下で1時間の後に合成尿24.9g/gを吸収した。比較
して、例12の繊維は、28.1g/gを吸収し、かつASAP2300TM粒
子は同一条件下で、34.0g/gを吸収した。
と混合させた。典型的な配合物は、例12の繊維 0.05gおよびOSAIS TM 繊維 0.051gを、特に50:50(w/w)の比で含有していた。例
17のSAP材料は、0.7psiの荷重下で1時間後に合成尿 16.0g/
gを吸収した。比較として、例12の繊維は28.1g/gを吸収し、かつOA
SISTM繊維は、同一条件下で、18.9g/gを吸収した。
ASAP2300TM 0.11gを、特に40:60(w/w)の比で含有し
た。例18のSAP材料は、0.7psi下で1時間後に合成尿 21.8g/
gを吸収した。比較として、例5の撚りロープ状繊維は、16.9g/gを吸収
し、かつ、ASAP2300TMは、同一条件下で34.0g/gを吸収した。
維と混合させた。典型的な製剤は、撚りロープ状繊維 0.070gおよびOA
SISTM繊維 0.067gを、特に50:50(w/w)の比で含有した。
0.7psiの荷重下で1時間後に、例19のSAP材料は、合成尿 14.4
g/gを吸収した。比較として、例5の撚りロープ状繊維は、16.9g/gを
吸収し、かつOASISTM繊維は、同一条件下で18.9g/gを吸収した。
の混合物を、繊維の混合によって製造した。ポリ(AA)およびポリ(VAm)
の繊維を、それぞれ例3および例4で記載されたように製造し、かつ、硬化状態
であった。その後に繊維混合物を、環状芯形成体中を通過させ、この場合、これ
は、真空下で、篩いによって繊維混合物を導き、かつ紙上に繊維混合物を集め、
マットを形成する。その後に、このようにして形成されたマットは、125℃で
60分に亘って硬化させるか、またはアニールされる。硬化されたマットは0.
7psiの荷重下で吸収性に関して試験され、かつ1時間後に合成尿を37.6
g/gおよび4時間後に42g/g吸収した。
合後に最初に硬化され、引き続いて硬化された繊維を、前記のように芯形成体を
通過させる。125℃で60分の最終的な硬化の後に、繊維マットは、AUL試
験において(0.7psi下で)1時間後に32.9g/g(合成尿)を吸収し
、かつ4時間後に35.3g/gを吸収した。
料ポットから除去された後に、その形状を保持する。マットの表面は極めて乾燥
していた。水和されたマットは崩壊することなく、かつ相当な度合いで曲がるこ
とはない。
AP材料の改善された吸収特性をさらに示すために、多成分系SAP繊維および
SAP材料は、繊維の物理的混合物および繊維および粒子の物理的混合物と比較
する。比較の物理的混合物は、本発明の多成分系SAP繊維を含有しない。以下
第12表は、20個の試料の比較試験の結果を示し、この場合、これは、本発明
の繊維およびSAP材料ならびに比較試料を含む。試験された試料は以下の組成
物を有する:
製造され;および 2)OASISTM繊維は、濃リン酸で繊維を湿らすことに
よって再プロトン化した。再プロトン化した繊維は、酸と分離され、その後にメ
タノール濾液が一貫したpHを示すまでメタノールで洗浄した。その後に、再プ
ロトン化した繊維を60℃で乾燥させた。
ポリ(AA)繊維は7.7g/gを吸収する。
0×10−7cm3秒/g以上のSFCを有する。好ましい実施態様は、約30
×10−7cm3秒/gまたはそれ以上のSFC、たとえば800/g×10− 7 cm3秒/gまでのSFCを有する。特に、多成分系SAP粒子 25%およ
びポリ(AA)(DN=70)粒子 75%を含有するSAP粒子は34.4c
m3秒/gのSFCを有する。また、本発明のSAP材料は、吸収性材料に関し
て、45.5g/g 1時間1/2の改善された初期PUP容量速度を示す。標
準のポリ(AA)(DN=70)は、40.7g/g 1時間1/2の初期PU
P容量速度を有する。
された。分析は、0.3psiの適用された荷重下で、試験試料 0.1g上で
実施された。合成尿に関しては、例7の繊維は603×10−7cm3秒/gの
SFCを示した。同様に、0.9%食塩水および人工的な血液に関して、例7の
繊維は、それぞれ32cm3秒/gおよび4.8cm3秒/gのSFCを示した
。
は、(a)速く液体を吸収するための改善された能力を有し、(b)良好な液体
拡散速度を有し、かつ(c)液体吸収および液体保持のための改善された能力を
有する。したがって、本発明のSAP繊維およびSAP材料は、たとえば、使い
捨てオムツ、成人用失禁防止用製品、および生理用品中で有用である。
トップシート、その下の捕集相(特に、着用者の皮膚の反対側)、捕集相の下の
芯および芯の下のバックシートから成る。この構造は工業的によく知られている
。本発明の多成分系SAP繊維または高吸収性材料によって提供される改善点は
、捕集相を使い捨てオムツから排除することを可能にすることである。
する能力を試験した。混合床繊維マットはポリ(ビニルアミン)とポリ(アクリ
ル酸)の重量比 60/40、50/50または30/70を含有しており、か
つ例20と同様に製造した。混合床繊維マットは125℃で10〜60分の範囲
でアニールされた。混合床繊維の合成尿を吸収する能力は、第13表に示す。
後に優れた構造的結合性を示し、特に、混合床繊維のマットが崩壊することなく
保持することができることを示した。
芯中で今日使用されている標準的ポリ(AA)(DN=70)が、多成分系SA
P繊維と完全に置き換えられるか、あるいは本発明の高吸収性材料、特に多成分
系SAP繊維および第2吸水性樹脂、たとえばポリ(AA)(DN=70)を含
有する組成物に置き換えられる場合に期待される。
厚さの減少である。典型的には、芯はゲルブロッキングのような問題を回避しな
がら、迅速な液体吸収を達成するために50%またはそれ以上の毛羽またはパル
プを含有する。多成分系SAP繊維を含有する芯は、ゲルブロッキングのような
問題を回避するために、極めて速く液体を捕集するため、芯中の毛羽またはパル
プの量を減少させることができるか、または排除することができる。低い密度の
毛羽の量の減少は、結果として薄い芯となり、したがって、薄いオムツとなる。
5%のSAPおよび100%までのSAPを含有してもよい。種々の実施態様に
おいて、毛羽またはパルプの存在はもはや必要ではないかまたは望ましくない。
それぞれの場合において、芯中のSAPは多成分系SAP繊維を、約15%〜1
00%SAPの量で含有する。残存するSAPは第2吸水性樹脂であってもよく
、この場合、これは酸性または塩基性である。第2吸水性樹脂は、好ましくは中
和されないが、しかしながら、100%までの中和度合いを有していてもよい。
多成分系SAP繊維は、おむつ芯への導入のために、第2吸収性樹脂の粒子と混
合されてもよい。二者択一的に、おむつ芯は、多成分系SAP繊維の領域および
第2吸水性樹脂の領域を含有していてもよい。
にする。おむつ中の捕集相は、典型的には不織布または繊維材料であり、典型的
には、高い度合いの気孔空間を有するか、あるいは液体の初期吸収性を支援する
“ロフト(loft)”を有する。多成分系SAP繊維を含有する芯は、捕集相
を含有しないおむつが実施されうる程度の十分な速度で液体を捕集することがで
きる。
逸脱することなく行われてもよく、したがって、係属する請求の範囲の記載と同
様にこのような限定はなされるべきである。
性繊維の断面図。
メインを含有する吸水性粒子の断面図。
インを有する吸水性繊維の断面図。
吸水性繊維の断面図。
立した繊維を含有する吸水性繊維の概略図。
ト図。
。
するAUL(0.28psi)(g/g)のプロット図。
Claims (65)
- 【請求項1】 (a)少なくとも一つの塩基性吸水性樹脂を含有する芯およ
び(b)芯を包囲し、かつ接触する層を形成する、少なくとも一つの酸性吸水性
樹脂を含有する鞘を有する、多成分系高吸収性繊維。 - 【請求項2】 塩基性樹脂が、強塩基性樹脂、弱塩基性樹脂またはこれらの
混合物を含有し、かつ酸性樹脂が、強酸性樹脂、弱酸性樹脂またはこれらの混合
物を含有する、請求項1に記載の繊維。 - 【請求項3】 酸性樹脂と塩基性樹脂との重量比が、約95:5〜約5:9
5である、請求項1に記載の繊維。 - 【請求項4】 芯が、少なくとも一つの酸性樹脂の少なくとも一つのマイク
ロドメインを含有する、請求項1に記載の繊維。 - 【請求項5】 鞘が、少なくとも一つの塩基性樹脂の少なくとも一つのマイ
クロドメインを含有する、請求項1に記載の繊維。 - 【請求項6】 繊維が、延伸され、かつ針状である、請求項1に記載の繊維
。 - 【請求項7】 繊維が、直径約10μm〜約1mmおよび長さ約1mm〜約
100mmを有する筒状の形である、請求項6に記載の繊維。 - 【請求項8】 繊維が、長さ:直径の比が約500〜10000:1を有す
る糸状の形である、請求項6に記載の繊維。 - 【請求項9】 繊維が、約65℃〜約150℃の温度で、約20分〜約16
時間に亘ってアニールされる、請求項1に記載の繊維。 - 【請求項10】 繊維が、約10000ppmまでの表面架橋剤で、表面架
橋されている、請求項1に記載の繊維。 - 【請求項11】 表面架橋剤が、ポリヒドロキシ化合物、金属塩、第4級ア
ンモニウム化合物、多官能性エポキシ化合物、アルキレンカーボネート、ポリア
ジリジン、ハロエポキシ、ポリアミン、ポリイソシアネートおよびこれらの混合
物から成る群から選択されている、請求項10に記載の繊維。 - 【請求項12】 塩基性樹脂が、遊離塩基の形で存在する、約75%〜10
0%の塩基性成分を有する、請求項1に記載の繊維。 - 【請求項13】 塩基性樹脂が軽度に架橋されている、請求項1に記載の繊
維。 - 【請求項14】 塩基性樹脂が、ポリ(ビニルアミン)、ポリ(ジアルキル
アミノアルキル(メト)−アクリルアミド)、N−(ジアルキルアミノ(メト)
アクリルアミド)のエステル類似体から製造されたポリマー、ポリエチレンイミ
ン、ポリ(ビニルグアニジン)、ポリ(アリルグアニジン)、ポリ(アリルアミ
ン)、ポリ(ジメチルジアルキルアンモニウムヒドロキシド)、グアニジン改質
化ポリスチレン、4級化ポリスチレン、4級化ポリ(メト)アクリルアミドまた
はこれらのエステル類似体、ポリ(ビニルアルコール−コ−ビニルアミン)、お
よびこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項1に記載の繊維。 - 【請求項15】 酸性樹脂が、複数個のカルボン酸基、スルホン酸基、硫酸
基、ホスホン酸基またはリン酸基、またはこれらの混合物を含有する、請求項1
に記載の繊維。 - 【請求項16】 酸性樹脂が、遊離酸の形で存在する約75%〜100%の
酸成分を有する、請求項1に記載の繊維。 - 【請求項17】 酸性樹脂が軽度に架橋されている、請求項1に記載の繊維
。 - 【請求項18】 酸性樹脂が、ポリアクリル酸、加水分解されたデンプン−
アクリロニトリルグラフトコポリマー、デンプン−アクリル酸グラフトコポリマ
ー、鹸化酢酸ビニル−アクリル酸エステルコポリマー、加水分解されたアクリロ
ニトリルポリマー、加水分解されたアクリルアミドコポリマー、エチレン−マレ
イン酸無水物コポリマー、イソブチレン−マレイン酸無水物コポリマー、ポリ(
ビニルホスホン酸)、ポリ(ビニルスルホン酸)、ポリ(ビニルリン酸)、ポリ
(ビニル硫酸)、スルホン化ポリスチレン、ポリ(アスパラギン酸)、ポリ(乳
酸)、およびこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項1に記載の
繊維。 - 【請求項19】 塩基性樹脂が、ポリ(ビニルアミン)、ポリ(ジアルキル
アミノアルキル(メト)アクリルアミド)、ポリ(ビニルグアニジン)、ポリエ
チレンイミンまたはこれらの混合物を含有し、かつ酸性樹脂がポリ(アクリル酸
)を含有する、請求項1に記載の繊維。 - 【請求項20】 ポリ(ジアルキルアミノアルキル(メト)アルキルアミド
)が、ポリ(ジメチルアミノエチル アクリルアミド)、ポリ(ジメチルアミノ
プロピルメトアクリルアミド)またはこれらの混合物を含む、請求項19に記載
の繊維。 - 【請求項21】 ポリ(アクリル酸)樹脂が、さらに強酸性成分を含有する
、請求項19に記載の繊維。 - 【請求項22】 芯が気孔を有する、請求項1に記載の繊維。
- 【請求項23】 高吸収性ポリマーを含有する芯を有する製品において、芯
が請求項1記載の多成分系高吸収性繊維を約1〜100重量%含有する、高吸収
性ポリマーを含有する芯を有する製品。 - 【請求項24】 水性媒体を吸収する方法において、媒体が請求項1に記載
の複数個の繊維と接触することを特徴とする、水性媒体を吸収する方法。 - 【請求項25】 水性媒体が電解質を有する、請求項24に記載の方法。
- 【請求項26】 電解質含有水性媒体が、尿、塩類液、月経分泌物および血
液から成る群から選択される、請求項25に記載の方法。 - 【請求項27】 (a)請求項1に記載の多成分系高吸収性繊維、および (b)酸性吸水性樹脂、塩基性吸水性樹脂およびこれらの混合物から成る群から
選択された第2吸水性樹脂の粒子を含有する、高吸収性材料。 - 【請求項28】 多成分系高吸収性繊維が、材料の約10%〜約90%の量
で存在する、請求項27に記載の高吸収性材料。 - 【請求項29】 多成分系高吸収性繊維が0%〜25%中和されており、か
つ第2吸水性樹脂が0%〜100%中和されている、請求項27に記載の高吸水
性材料。 - 【請求項30】 第2吸水性樹脂が酸性吸水性樹脂を含有する、請求項27
に記載の高吸収性材料。 - 【請求項31】 (a)酸性吸水性樹脂少なくとも一つを含有する芯および
(b)芯を包囲し、かつ接触する層を形成する、少なくとも一つの塩基性吸水性
樹脂を含有する鞘を有する、多成分系高吸水性繊維。 - 【請求項32】 繊維が、10000ppmまでの表面架橋剤で表面架橋さ
れている、請求項31に記載の繊維。 - 【請求項33】 表面架橋剤が、 (a)式 Y−(CH2)p−Y [式中、pが2〜12の整数であり、かつYは独立してハロゲン、トシレート、
メシレート、アルキルスルホネートエステル、またはアリールスルホネートエス
テルである]を有する二ハロゲン化物またはジスルホネートエステル; (b)多官能性アジリジン; (c)多官能性アルデヒド、およびこれらのアセタールおよび亜硫酸水素塩 (d)ハロヒドリン; (e)多官能性エポキシ化合物; (f)炭素原子2〜12個を有する多官能性カルボン酸、ならびにメチルエステ
ルおよびエチルエステル、酸塩化物、および以下の物から誘導された無水物; (g)有機チタネート; (h)メラミン樹脂; (i)ヒドロキシメチルユリア; (j)多官能性イソシアネート;および (k)これらの混合物 から成る群から選択されている、請求項32に記載の繊維。 - 【請求項34】 粒子が、約65℃〜約150℃で、約20分〜約16時間
に亘ってアニールされている、請求項31に記載の繊維。 - 【請求項35】 芯が、少なくとも一つの塩基性樹脂の少なくとも一つのマ
イクロドメインを含有する、請求項31に記載の繊維。 - 【請求項36】 鞘が、少なくとも一つの塩基性樹脂の少なくとも一つのマ
イクロドメインを含有する、請求項31に記載の繊維。 - 【請求項37】 請求項31に記載の多成分系高吸収性繊維を含有する製品
。 - 【請求項38】 水性媒体を吸収する方法において、媒体を請求項31に記
載の複数個の繊維と接触させることを特徴とする、水性媒体を吸収する方法。 - 【請求項39】 (a)請求項31に記載の多成分系高吸収性繊維、および
(b)酸性吸水性樹脂、塩基性吸水性樹脂およびこれらの混合物から成る群から
選択される第2吸水性樹脂の粒子を含有する、高吸収性材料。 - 【請求項40】 多成分系高吸収性繊維が0%〜25%中和されており、か
つ第2吸水性樹脂が0%〜100%中和されている、請求項39に記載の高吸収
性材料。 - 【請求項41】 第2吸水性樹脂が、酸性吸水性樹脂を含む、請求項39に
記載の高吸収性材料。 - 【請求項42】 (a)酸性樹脂を含む一つまたはそれ以上の第1繊維、お
よび (b)塩基性樹脂を含む一つまたはそれ以上の第2繊維を含有する多成分系高吸
収性繊維であり、その際、第1繊維と第2繊維が、組ひもの形で一緒に撚られて
いる、多成分系高吸収性繊維。 - 【請求項43】 第1繊維が、少なくとも一つの塩基性樹脂の少なくとも一
つのマイクロドメインを含有する、請求項42に記載の繊維。 - 【請求項44】 第2繊維が、少なくとも一つの酸性樹脂の少なくとも一つ
のマイクロドメインを含有する、請求項42に記載の繊維。 - 【請求項45】 繊維が、約65℃〜約150℃の温度で、約20分〜約1
6時間に亘ってアニールされている、請求項42に記載の繊維。 - 【請求項46】 第1繊維、第2繊維、第1および第2繊維の双方が、約1
0000ppmの表面架橋剤で表面架橋されている、請求項42に記載の繊維。 - 【請求項47】 繊維が、約10000ppmまでの表面架橋剤で表面架橋
されている、請求項42に記載の繊維。 - 【請求項48】 高吸収性ポリマーを有する芯を含有する製品において、芯
が、請求項42に記載の多成分系高吸収性繊維を約1%〜100%含有する、高
吸収性ポリマーを有する芯を含有する製品。 - 【請求項49】 水性媒体を吸収する方法において、媒体と請求項42に記
載の複数個の繊維を接触させることを特徴とする、水性媒体を吸収する方法。 - 【請求項50】 水性媒体が電解質を含有する、請求項49に記載の方法。
- 【請求項51】 (a)酸性樹脂を含有する複数個の第1繊維、および (b)塩基性樹脂を含有する複数個の第2繊維を含有する多成分系高吸収性繊維
において、その際、第1繊維および第2繊維は混合され、その後に、マットの形
に形成されていることを特徴とする、多成分系高吸収性繊維。 - 【請求項52】 マットが、約65〜約150℃の温度で、約20分〜約1
60時間に亘ってアニールされている、請求項51に記載の繊維。 - 【請求項53】 マットが、液体媒体での水和の後に、その構造的結合性を
保持している、請求項51に記載の繊維。 - 【請求項54】 芯が、請求項51に記載の多成分系高吸収性繊維約1%〜
100%を含有する製品。 - 【請求項55】 ポリ(アクリル酸)を含有する鞘によって包囲されている
ポリ(ビニルアミン)を含有する芯を有する多成分系高吸収性繊維を製造する方
法において、 (a)未架橋のポリ(ビニルアミン)および架橋剤 約0.001mol%〜約
0.1mol%を含有する水性溶液を形成し、 (b)工程(a)の水性溶液を加熱し、未架橋のポリビニルアミンを軽度に架橋
し、かつ紡糸原液を形成し、 (c)工程(b)の紡糸原液を、ポリ(ビニルアミン)に対しての非溶剤中に溶
解された架橋剤約0.1%〜約2%を含有する凝固浴槽に導入して、架橋された
ポリ(ビニルアミン)のフィラメントを形成し、 (d)工程(c)の架橋されたポリ(ビニルアミン)フィラメントを、凝固浴槽
から、ポリ(アクリル酸)、架橋剤 約0.5〜約5重量%、および溶剤を含有
する浴槽に導き、 (e)架橋されたポリ(ビニルアミン)を、工程(d)の浴槽に通過させ、架橋
されたポリ(ビニルアミン)フィラメント上にポリ(アクリル酸)の鞘を形成さ
せ、 (f)工程(e)からのフィラメントを、硬化触媒を含有するドーピング浴槽に
導入し、かつ (g)工程(f)からのフィラメントを硬化させ、多成分系高吸収性繊維を供給
することを特徴とする、ポリ(アクリル酸)を含有する鞘によって包囲されてい
るポリ(ビニルアミン)を含有する芯を含む、多成分系高吸収性繊維を製造する
方法。 - 【請求項56】 架橋されたポリ(ビニルアミン)を、工程(c)後で、か
つ工程(d)前に乾燥させる、請求項55に記載の方法。 - 【請求項57】 工程(e)で形成されたフィラメントを、工程(f)前に
乾燥させる、請求項55に記載の方法。 - 【請求項58】 工程(a)中の架橋剤が、エチレングリコールジグリシジ
ルエーテルを含有する、請求項55に記載の方法。 - 【請求項59】 工程(c)中の架橋剤が、エチレングリコールジグリシジ
ルエーテルを含有する、請求項55に記載の方法。 - 【請求項60】 工程(d)中の架橋剤が、エチレングリコールジグリシジ
ルエーテルを含有する、請求項55に記載の方法。 - 【請求項61】 工程(f)の硬化触媒が、トリエチレンアミンを含有する
、請求項55に記載の方法。 - 【請求項62】 工程(f)のフィラメントを、工程(g)中で約60〜約
150℃で、約10〜約60分間に亘って加熱することによって硬化させる、請
求項55に記載の方法。 - 【請求項63】 酸性樹脂の繊維および塩基性樹脂の繊維の混合床を含有す
る、多成分系高吸収剤を製造する方法において、 (a)複数個の酸性樹脂繊維および複数個の塩基性樹脂繊維を混合して、繊維混
合物を形成し; (b)予め決められた形状および厚さの混合床中に、繊維混合物を形成させ; (c)約65〜約150℃で、約20分〜約16時間に亘って混合床をアニール
させることを特徴とする、酸性樹脂の繊維および塩基性樹脂の繊維の混合床を含
有する、多成分系高吸収剤を製造する方法。 - 【請求項64】 繊維混合物を、おむつ芯の形に形成する、請求項63に記
載の方法。 - 【請求項65】 繊維が、液体媒体での水和後にその構造的結合性を保持し
ている、請求項1に記載の繊維。
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