JP2012506462A - 高吸収性ポリマー微粉を用いた高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス - Google Patents

Abstract

高吸収性ポリマー微粉を苛性物で処理するステップと、高吸収性ポリマーゲルを作るための重合化ステップとを含む、高吸収性ポリマー微粉をプロセスにリサイクルするためのプロセスが記載される。プロセスは、高吸収性ポリマー微粉を苛性物で処理し、その後重合可能なモノマー溶液と混合するステップと、高吸収性ポリマー微粉およびモノマーの混合物を重合化して水性流体吸収性ポリマーを形成するステップとを要件とする。プロセスにおいて、微粉は新たなポリマーゲルに組入れられ、ゲルとは区別できなくなる。次にゲルは微粒子に粉砕され、乾燥され、次に所望のサイズ未満の微粉部分の所望の最小粒径を有する部分に分離され得る。次に微粒子は表面架橋剤および表面添加剤でコーティングされ、表面変換のために加熱され得る。

Description

背景
高吸収性材料は一般的に、水に０．９重量パーセントの塩化ナトリウム溶液を含有する水溶液に少なくともその重量の約１０倍およびその重量の約３０倍以上まで吸収可能な、水で膨潤可能な、不水溶性の材料を指す。本発明は、水、水性液体および血液を吸収する高吸収性ポリマー粒子と、高吸収性ポリマーおよび粒子を作る方法とに関する。本明細書中で頭文字ＳＡＰを使用することがあるが、これは、高吸収性ポリマー、高吸収性ポリマー組成物、高吸収性ポリマー粒子、またはその変形の代わりに業界で一般的に用いられている。

高吸収性ポリマーは、高吸収性材料の一般的な定義に従うと、ヒドロゲルの膨潤および形成により、大量の尿または血液などの体液および水性液体を吸収し、かつそれらをある圧力下で保持することができる、架橋され部分的に中和されたポリマーである。高吸収性ポリマー組成物は、表面架橋、表面処理および他の処理を含み得る、表面が処理された高吸収性ポリマーである。市販されている高吸収性ポリマー組成物は、その中のカルボキシル基のいくつかが水酸化ナトリウム溶液または水酸化カリウム溶液で中和されている、架橋されたポリアクリル酸または架橋されたデンプン−アクリル酸グラフトポリマーを含む。高吸収性ポリマー組成物粒子は高吸収性ポリマーのまたは高吸収性ポリマー組成物の粒子であり、一般的に約１５０ミクロンから約８５０ミクロンの粒径を有する。高吸収性ポリマーならびにそれらの用途および製造の包括的な調査がF. L. BuchholzおよびA. T. Graham（編）“Modern Superabsorbent Polymer Technology,”Wiley-VCH, New York, 1998に与えられている。

ＳＡＰおよびＳＡＰ粒子の主な用途は、赤ちゃんのおむつ、失禁用製品または生理用ナプキンなどの衛生用品においてである。フィット感、快適性および美観の理由のため、ならびに環境的局面から、衛生用品をより小さくかつより薄くする傾向が増している。これは、これらの用品中の大容積の綿毛繊維の含有量を減らすことにより達成されている。衛生用品中の体液の一定の全保持容量を確実にするため、これらの衛生用品ではより多くのＳＡＰ含有量を用いている。

本発明は一般的に、粒径が約１５０ミクロン以下の高吸収性ポリマー組成物粒子に関し、粒子は一般的に当業者には高吸収性ポリマー微粉、ＳＡＰ微粉、または微粉として公知であり、本明細書中ではそのように称される。本発明は、生産プロセスにおいて高吸収性ポリマー微粉をリサイクルすることに関する。より特定的には、発明は、高吸収性ポリマー粒子の生産において生成される高吸収性ポリマー微粉を再加工することに関する。

特に、ＳＡＰ微粉は一般的に、乾燥したポリマーゲルを切る、粉砕（細粉化）する、および磨砕するステップにおいて生成される。高吸収性ポリマー微粉は、幼児用おむつおよび大人用失禁器具を含む衛生用品において望ましくないと考えられている。そのようなＳＡＰ微粉は使用前に器具の中に移動して、適用中にゲルのブロッキングを呈することがある。さらに、リサイクルされた高吸収性ポリマー微粉の部分を含む、作られた高吸収性ポリマー粒子は、高吸収性ポリマー微粉のリサイクルを含まないプロセスから作られる高吸収性ポリマー粒子よりも望ましくない、遠心分離保持容量テスト（ＣＲＣ）によって測定されるような吸収性、荷重下吸収性（ＡＵＬ）、および透過率（ＧＢＰ）を含む性質を有することがわかっている。

ＵＳ５，５１４，７５４は、ＳＡＰの微細な粒子（架橋されたポリアクリル酸、架橋されたポリアクリレート、および／または架橋された部分的に中和されたポリアクリル酸）のサイズを大きくするためのプロセスに向けられており、より特定的には、ＳＡＰ粒子をアクリル酸および／またはアクリル酸の金属塩のモノマー水溶液で含浸するプロセスに向けられている。含浸は、（たとえば約３００μｍ未満の粒径の）ＳＡＰ微粉をモノマー溶液と均質に混合して、たとえば粘度が約２万から約５００万センチポアズのペーストを形成することによって達成される。次にたとえば熱によってペースト内のモノマーの重合化およびその乾燥が達成される。

本発明の目的は、リサイクルされた高吸収性ポリマー微粉を含むプロセスによって作られる高吸収性ポリマー粒子組成物であって、高吸収性ポリマー粒子組成物は、荷重がかかっていない状態で流体を保持する吸収容量を含む改良された性質と、０．９ｐｓｉの荷重下での吸収によって測定されるような、圧力下で流体を保持する高吸収容量と、改良されたゲルベッド透過率とを有する、高吸収性ポリマー粒子組成物を提供することである。

本発明の実施形態は、リサイクルされた高吸収性ポリマー微粉を用いて高吸収性ポリマーゲルを生産するためのプロセスであって、ａ）高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、ステップａ）で得られた、処理された高吸収性ポリマー微粉を、少なくとも１つの架橋剤とモノマーの合計量に対する高吸収性ポリマー微粉の含有量が約０．１から約３０ｗｔ％である部分的に中和されたモノマーとを含有する重合化溶液に混合するステップと、ｃ）ステップｂ）で得られた混合物を重合化して高吸収性ポリマーゲルを生産するステップとを備える、プロセスを備える。

さらに、プロセスは、当該重合化ステップからの高吸収性ポリマーゲルを粉砕するステップと、当該粉砕されたポリマーゲルを乾燥させるステップと、当該乾燥された高吸収性ポリマー粒子組成物を約１５０μｍから約８５０μｍの所望の粒径を有する部分に分離するステップとをさらに備え得る。

プロセスは、高吸収性ポリマー組成物を作るステップをさらに備え得、ステップは、表面架橋剤および表面添加剤で高吸収性ポリマー微粒子をコーティングするステップと、コーティングされた高吸収性ポリマー組成物を加熱するステップと、当該乾燥された高吸収性ポリマー微粒子を、米国規格２０メッシュスクリーンを通した選別によって測定されかつ米国規格１００メッシュスクリーン上に保持されるような約１５０μｍから約８５０μｍの所望の粒径の部分に分離するステップとを備える。

さらに、プロセスは、粒径が約１５０μｍ未満の高吸収性ポリマー微粉を分離するステップと、当該高吸収性ポリマー微粉を、当該高吸収性ポリマー組成物粒子を形成するための重合化ステップにリサイクルするステップとをさらに備え得る。

本発明の実施形態は、以上のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー微粒子をさらに含む。さらに、本発明は、吸収性組成物または本発明の高吸収性ポリマー組成物を含有し得るおむつなどの衛生用品に向けられている。

高吸収性ポリマー微粉に対する苛性処理は、苛性処理された高吸収性ポリマー微粉を組み入れるプロセスによって作られる高吸収性ポリマー粒子組成物のある性質を高めることがわかっている。

本発明の数多くの他の特徴および利点が以下の記載から現れるであろう。記載においては発明の例示的な実施形態を参照する。そのような実施形態は発明の全範囲を表すわけではない。したがって、本明細書中では、発明の全範囲を解釈するには請求項を参照すべきである。簡潔さおよび簡明性のため、この明細書で述べる任意の値の範囲はその範囲内のすべての値を企図し、問題となっている特定された範囲内の実数値である終点を有する任意の小範囲を記載する請求項の裏づけとして解釈されるべきである。仮説的な図示例として、この明細書中での１から５という範囲の開示は、１から５、１から４、１から３、１から２、２から５、２から４、２から３、３から５、３から４、および４から５の範囲の任意の請求項を裏づけると考えられる。

以下の記載、添付の請求項および付随する図面に関して、本発明の以上および他の特徴、局面および利点がより十分に理解されるであろう。

自由膨潤ゲルベッド透過率テストに用いられるテスト装置の側面図である。 図１に示される自由膨潤ゲルベッド透過率テスト装置で用いられるシリンダ／カップアセンブリの側面断面図である。 図１に示される自由膨潤ゲルベッド透過率テスト装置で用いられるプランジャの上面図である。 荷重下吸収性テストに用いられるテスト装置の側面図である。

定義
本開示で用いる際、「備える」、「備え」という用語、および原形「備える」の他の派生語は、述べられる任意の特徴、要素、整数、ステップ、または構成要素の存在を特定する、範囲を限定しない用語であることが意図されるとともに、１つ以上の他の特徴、要素、整数、ステップ、構成要素、またはその群の存在または追加を除外することを意図するものではないことに留意すべきである。

「吸収性用品」という用語は一般的に流体を吸収し内包することができる器具を指す。たとえば、介護用吸収性用品は、体から排出されるさまざまな流体を吸収し内包するために皮膚に接してまたはその近くに置かれる器具を指す。

「苛性物」または「苛性ソーダ」という用語は、本明細書中では、たとえば水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、または重炭酸ナトリウムを含む、水などの溶媒に溶解するとアルカリ溶液を形成する化学物質を記載するように用いられる。

高吸収性ポリマーに関連して用いられる「架橋される」という用語は、通常は水溶性の材料を効果的に実質的に不水溶性にしつつ膨潤可能にするための任意の手段を指す。そのような架橋手段は、たとえば、物理的絡まり、結晶性ドメイン、共有結合、イオン錯体および会合、水素結合などの親水性会合、疎水性会合、またはファンデルワールス力を含み得る。

「ダーシー」という用語は透過率のＣＧＳ単位である。１ダーシーは、固体の２つの側の間の圧力差が１気圧である場合に、粘度が１センチポアズである１立方センチメートルの流体が、厚みが１センチメートルで断面が１平方センチメートルのセクションを１秒で通って流れる固体の透過率である。透過率は面積と同じ単位を有することがわかっている。透過率の国際単位がないので、平方メートルを用いる。１ダーシーは約０．９８６９２×１０^-12ｍ²または約０．９８６９２×１０^-8ｃｍ²に等しい。

「使い捨て」という用語は、本明細書中では、１回の使用後に洗濯されたり、または吸収性用品としてそれ以外の方法で回復されたりもしくは再使用されたりすることが意図されない吸収性用品を記載するのに用いられる。そのような使い捨て吸収性用品の例は、介護用吸収性用品、健康／医療用吸収性用品、および家庭用／業務用吸収性用品を含むが、それらに限定されるものではない。

「乾燥高吸収性ポリマー組成物」という用語は一般的に約１０％未満の水分を有する高吸収性ポリマー組成物を指す。

高吸収性ポリマー組成物の粒子の所与のサンプルの「質量中央粒径」という用語は、質量ベースでサンプルを半分に分割する粒径として規定される。すなわち、サンプルの重量の半分は質量中央粒径よりも大きな粒径を有し、サンプルの質量の半分は質量中央粒径よりも小さな粒径を有する。このように、たとえば、サンプルの重量の２分の１が２ミクロンよりも大きなものとして測定されれば、高吸収性ポリマー組成物粒子のサンプルの質量中央粒径は２ミクロンである。

「高吸収性ポリマー」という用語とともに用いられる場合の「粒子」、「微粒子」などの用語は、別々のユニットの形態を指す。ユニットは、フレーク、繊維、凝集物、細粒、粉末、球体、細粉化された材料など、およびその組合せを備え得る。粒子は、たとえば立方体、棒状、多面体、球体または半球体、球状または半球状、角度のある、不規則形などの任意の所望の形状を有し得る。針、フレーク、および繊維のようなアスペクト比の高い形状も本明細書中に含まれるものとして企図される。「粒子」または「微粒子」という用語は１つよりも多くの個別の粒子、微粒子などを備える凝集物も含み得る。加えて、粒子、微粒子、またはそのいずれの所望の凝集物も１つよりも多くの種類の材料から構成されてもよい。

「ポリマー」という用語は、ホモポリマー、たとえばブロック共重合体、グラフト共重合体、ランダム共重合体および交互共重合体などの共重合体、ターポリマーなど、ならびにその配合物および変性物を含むが、それらに限定されるものではない。さらに、特に限定されなければ、「ポリマー」という用語は、材料のすべての可能な構成上の異性体を含む。これらの構成は、アイソタクチック、シンジオタクチック、およびアタクチック対称を含むが、それらに限定されるものではない。

本明細書中で用いられるような「ポリオレフィン」という用語は一般的に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、エチレンビニルアセテート共重合体などの材料、そのホモポリマー、共重合体、ターポリマーなど、ならびにその配合物および変性物を含むが、それらに限定されるものではない。「ポリオレフィン」という用語は、アイソタクチック、シンジオタクチック、およびランダム対称を含むがそれらに限定されないすべての可能なその構造を含む。共重合体はアタクチックおよびブロック共重合体を含む。

「高吸収性材料」という用語は、最も好ましい条件下では、０．９重量パーセントの塩化ナトリウムを含有する水溶液に、少なくともその重量の約１０倍、または少なくともその重量の約１５倍、または少なくともその重量の約２５倍の吸収が可能な高吸収性ポリマーおよび高吸収性ポリマー組成物を含む、水で膨潤可能な、不水溶性の有機または無機材料を指す。

「高吸収性ポリマー組成物」という用語は、本発明に従う表面添加剤を備える高吸収性ポリマーを指す。

「高吸収性ポリマー」および「高吸収性ポリマー半製品」という用語は、材料を乾燥させるステップおよび粉砕機で粗粉砕するステップまでの、またこれらを含む、本明細書中に記載のような高吸収性ポリマーを作るためのステップのすべてを実施することによって生産される材料を指す。

「高吸収性ポリマー微粉」という用語は、約３００ミクロン、または約２００ミクロン、または約１５０ミクロンであり得る、あるサイズ未満の粒子を有する、高吸収性ポリマーの生産プロセスで生産される微細な粒子の片を指す。

「表面架橋」という用語は、高吸収性ポリマー粒子の表面の近傍の官能基架橋のレベルが一般的に高吸収性ポリマー粒子の内部の官能基架橋のレベルよりも高いことを意味する。本明細書中で用いられるように、「表面」は、粒子の外に面する境界を記載する。多孔性高吸収性ポリマー粒子については、露出した内面も表面の定義に含まれる。

「熱可塑性」という用語は、熱に晒されると軟化し、室温に冷却されると非軟化条件に実質的に戻る材料を記載する。

本明細書中で用いられ、高吸収性ポリマー組成物の成分を指す「重量％」または「％ｗｔ」という用語は、本明細書中で特に記載されなければ、乾燥高吸収性ポリマー組成物の重量に基づくものと解釈されるべきである。

これらの用語は明細書の残余の部分で付加的な文言で定義されることがある。
詳細な説明
本発明の実施形態は、リサイクルされた高吸収性ポリマー微粉を用いた高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセスであって、ａ）高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、ｂ）ステップａ）で得られた、処理された高吸収性ポリマー微粉を、少なくとも１つの架橋剤とモノマーの合計量に対する高吸収性ポリマー微粉の含有量が約０．１から約３０ｗｔ％である部分的に中和されたモノマーとを含有する重合化溶液に混合するステップと、ｃ）ステップｂ）で得られた混合物を重合化して高吸収性ポリマーゲルを生産するステップとを備える、プロセスを備える。

本発明の実施形態では、高吸収性ポリマー微粉は約３００μｍ、または約２００μｍ、または約１５０μｍ未満の平均粒径を有する。

さらに、プロセスは、高吸収性ポリマー組成物粒子から高吸収性ポリマー微粉を分離するステップと、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムまたは重炭酸ナトリウムなどの苛性物で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、苛性処理された高吸収性ポリマー微粉を当該高吸収性ポリマー組成物粒子を形成するための重合化ステップにリサイクルするステップとをさらに備え得る。

別の実施形態では、本発明は、高吸収性ポリマー微粉のリサイクルに基づく高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセスであって、ａ）高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、ｂ）ステップａ）で得られた、処理された高吸収性ポリマー微粉を、少なくとも１つの架橋剤とモノマーの合計量に対する高吸収性ポリマー微粉の含有量が約０．１から約３０ｗｔ％であるモノマーとを含有する重合化溶液に混合するステップと、ｃ）ステップｂ）で得られた混合物を重合化してポリマーゲルを生産するステップと、ｄ）ポリマーゲルを後中和して高吸収性ポリマーゲルを形成するステップとを備える、プロセスに向けられている。

別の実施形態では、本発明は、高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセスであって、ａ）高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、ｂ）ステップａ）で得られた、処理された高吸収性ポリマー微粉を、少なくとも１つの架橋剤とモノマーの合計量に対する高吸収性ポリマー微粉の含有量が約０．１から約３０ｗｔ％である部分的に中和されたモノマーとを含有する重合化溶液と混合するステップと、ｃ）ステップｂ）で得られた混合物を重合化して高吸収性ポリマーゲルを生産するステップとを含む、プロセスに向けられている。

別の実施形態では、本発明は、高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのリサイクルのためのプロセスであって、ａ）少なくとも１つのアクリル酸モノマーおよび／またはそのナトリウム塩ならびに架橋剤を水溶液に溶解してモノマー溶液を形成するステップと、ｂ）ステップａ）で得られた混合物を重合化して高吸収性ポリマーゲルを生産するステップと、ｃ）高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、ｄ）ステップｃ）で得られた、処理された高吸収性ポリマー微粉を、高吸収性ポリマーゲルの合計量に対する高吸収性ポリマー微粉の含有量が約０．１から約３０ｗｔ％である、ステップｂ）で得られた高吸収性ポリマーゲルに混合するステップとを含む、プロセスに向けられている。

本発明の実施形態で述べるような高吸収性ポリマーは、重合可能な不飽和酸基含有モノマーの約５５から約９９．９重量％の高吸収性ポリマーの初期重合化によって得られる。好適なモノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、または２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、またはその混合物などのカルボキシル基を含有するもののうち任意のものを含む。少なくとも約５０重量％およびより望ましくは少なくとも約７５重量％の酸基がカルボキシル基であることが望ましい。

酸基は少なくとも約２５モル％の程度に中和される。すなわち、酸基は望ましくはナトリウム、カリウム、またはアンモニウム塩として存在する。いくつかの局面では、中和の度合いは少なくとも約５０モル％であり得る。いくつかの局面では、アクリル酸またはメタクリル酸の重合によって得られる、そのカルボキシル基が内部架橋剤の存在下で約５０モル％から約８０モル％の程度に中和されるポリマーを利用することが望ましい。

いくつかの局面では、エチレン性不飽和モノマーで共重合化可能な好適なモノマーは、アクリルアミド、メタクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリレート、ジメチルアミノアルキル（メタ）アクリレート、エトキシ化（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、またはアクリルアミドプロピルトリメチル塩化アンモニウムを含み得るが、これらに限定されるものではない。そのようなモノマーは、共重合化されたモノマーの０から約４０重量％の範囲で存在し得る。

発明の高吸収性ポリマーは内部架橋剤も含む。内部架橋剤は、少なくとも２つのエチレン性不飽和二重結合、または１つのエチレン性不飽和二重結合と重合可能な不飽和酸基含有モノマーの酸基に対して反応し得る１つの官能基を有する。または酸基に対して反応し得るいくつかの官能基を内部架橋成分として用いることができ、これは重合可能な不飽和酸基を含むモノマーの重合の際に存在することが望ましい。

内部架橋剤の例は、メチレンビスアクリル−もしくは−メタクリルアミド、またはエチレンビスアクリルアミドなどの脂肪族不飽和アミド；ブタンジオールのジ（メタ）アクリレートもしくはトリ（メタ）アクリレート、またはエチレングリコール、ポリグリコール、またはトリメチロールプロパンなどのエチレン性不飽和酸を有するポリオールの脂肪族エステル、またはアルコキシル化ポリオールの脂肪族エステル；約１から約３０モルのアルキレンオキシドでオキシアルキル化され得る、望ましくはエトキシ化され得る、トリメチロールプロパンのジ−およびトリアクリレートエステル；グリセロールおよびペンタエリスリトールの、ならびに望ましくは約１から約３０モルのエチレンオキシドでオキシエチル化されるグリセロールおよびペンタエリスリトールのアクリレートおよびメタクリレートエステル；アリル（メタ）アクリレート、望ましくは約１から約３０モルのエチレンオキシドで反応したアルコキシル化アリル（メタ）アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、マレイン酸ジアリルエステル、ポリアリルエステル、テトラアリルオキシエタン、トリアリルアミン、テトラアリルエチレンジアミン、ジオール、ポリオール、ヒドロキシアリル、またはアクリレート化合物、およびリン酸もしくは亜リン酸のアリルエステルなどのアリル化合物；ならびに、メタクリルアミドまたはアクリルアミドなどの不飽和アミドのＮ−メチロール化合物およびそれから派生するエーテルなどの架橋可能なモノマーを含むが、これらに限定されない。多価金属塩などのイオン架橋剤も用いてもよい。言及される架橋剤の混合物も用いることができる。内部架橋剤の含有量は、重合可能な不飽和酸基含有モノマーの合計量ベースで約０．２から約３重量％など、約０．００１から約５重量％である。

いくつかの局面では、フリーラジカル重合の開始のために開始剤を用いることができる。好適な開始剤は、アゾもしくはペルオキソ化合物、レドックス系もしくはＵＶ開始剤、増感剤、および／または放射線を含むが、これらに限定されるものではない。

重合の後、高吸収性ポリマーは一般的に粒子に形成される。高吸収性ポリマー粒子は次に、表面架橋剤の添加および熱処理による重合の後で表面架橋され得る。一般的に、表面架橋は、高吸収性ポリマーの粒子の内部の架橋密度に対する粒子表面の近傍のポリマーマトリックスの架橋密度を高めると考えられているプロセスである。

いくつかの特定的な局面では、望ましい表面架橋剤は、典型的には酸基であるポリマー鎖の側基に対して反応性のある１つ以上の官能基を有する化学物質を含む。表面架橋剤は、乾燥高吸収性ポリマー組成物の重量ベースで約０．１から約３重量％および約０．１から約１重量％など、乾燥高吸収性ポリマー組成物の約０．００１から約５重量％の量で存在し得る。出願人は、表面架橋剤の添加後の熱処理ステップが望ましいことを見出した。

１つの特定的な局面では、微粒子高吸収性ポリマーはアルキレンカーボネートでコーティングされるかまたは表面処理され、その後に加熱されて表面架橋に影響を及ぼす。このことは、高吸収性ポリマー組成物粒子の表面架橋密度およびゲル強度特性を向上させることができる。より具体的には、表面架橋剤は、ポリマー微粒子をアルキレンカーボネート表面架橋剤のアルコール水溶液に混合することによって、高吸収性ポリマー微粒子の上にコーティングされる。アルコールの量はアルキレンカーボネートの溶解度によって決まり、さまざまな理由によりできるだけ低く保たれる。好適なアルコールは、メタノール、イソプロパノール、エタノール、ブタノール、またはブチルグリコール、およびこれらのアルコールの混合物を含み得る。いくつかの局面では、溶媒は望ましくは水であり、これは典型的に、乾燥高吸収性ポリマー組成物の重量ベースで約０．３重量％から約５．０重量％の量で用いられる。他の局面では、アルキレンカーボネート表面架橋剤はアルコールを全く用いずに水に溶解される。さらに他の局面では、アルキレンカーボネート表面架橋剤は、たとえば、二酸化シリコーン（ＳｉＯ₂）などの無機担体材料との粉末混合物から、またはアルキレンカーボネートの昇華による気相状態で適用され得る。

所望の表面架橋性質を達成するため、アルキレンカーボネートは微粒子高吸収性ポリマーの上に均等に分布される。この目的のため、流動床ミキサ、パドルミキサ、回転ドラムミキサ、または二軸ミキサなどの、当該技術分野で公知の好適なミキサで混合が行なわれる。微粒子高吸収性ポリマーの生産におけるプロセスステップのうち１つにおいて微粒子高吸収性ポリマーのコーティングを行なうことも可能である。１つの特定的な局面では、この目的のために好適なプロセスは逆懸濁重合プロセスである。

コーティング処理の後に引続き得る熱処理は以下のように行なわれ得る。一般的に、熱処理は約１００℃から約３００℃の温度である。反応性の高いエポキシド架橋剤を用いる場合は、より低い温度が可能である。しかしながら、アルキレンカーボネートを用いる場合、熱処理は好適には約１５０℃から約２５０℃の温度である。この特定的な局面では、処理温度はアルキレンカーボネートの種類および処理時間に依存する。たとえば、約１５０℃の温度では、熱処理は１時間以上にわたって行なわれる。これに対し、約２５０℃の温度では、所望の表面架橋性質を達成するのに（たとえば約０．５分から約５分の）数分で十分である。熱処理は当該技術分野で公知の従来の乾燥機またはオーブンで行なわれ得る。

いくつかの局面では、本発明の高吸収性ポリマー組成物は、熱可塑性コーティング、またはカチオンコーティング、または熱可塑性コーティングとカチオンコーティングとの組合せなどのポリマーコーティングの乾燥高吸収性ポリマー組成物の、０から約５重量％、または約０．００１から約５重量％、または約０．０１から約０．５重量％を含み得る。いくつかの特定的な局面では、ポリマーコーティングは望ましくは、固体、エマルジョン、懸濁液、コロイドもしくは可溶化状態、またはその組合せであり得るポリマーである。この発明に好適なポリマーコーティングは、熱可塑性物質溶融温度を有する熱可塑性コーティングを含み得るが、これに限定されるものではない。ポリマーコーティングは、処理された高吸収性ポリマー粒子の温度がほぼ熱可塑性物質溶融温度になるのと同時にまたはその前に粒子表面に塗布される。

熱可塑性ポリマーの例は、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、スチレンポリブタジエン、直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、エチレンアクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレンアルキルメタクリル酸共重合体（ＥＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、マレイン化ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリエステル、ポリアミドを含むが、これらに限定されるものではなく、ＰＰ、ＥＶＡ、ＥＭＡ、ＥＥＡ、ＥＢＡ、ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、および／またはＶＬＤＰＥの配合物などのポリオレフィンのすべての族の配合物も有利に用いられ得る。本明細書中で用いるようなポリオレフィンという用語は以上で定義されている。特定的な局面では、出願人は、マレイン化ポリプロピレンが本発明で用いるのに望ましい熱可塑性ポリマーであることを見出した。熱可塑性ポリマーは、水溶性または分散性などの付加的な利点を有するように官能基化され得る。

この発明のポリマーコーティングはカチオン性ポリマーも含んでもよい。本明細書中で用いられるようなカチオン性ポリマーは、水溶液中でのイオン化の際に正に帯電するイオンとなる可能性を有する官能基または複数の官能基を備えるポリマーまたはポリマーの混合物を指す。カチオン性ポリマーの好適な官能基は、第１級アミノ基、第２級アミノ基または第３級アミノ基、イミノ基、イミド基、アミド基、および第４アンモニウム基を含むが、これらに限定されるものではない。合成カチオン性ポリマーの例は、ポリ（ビニルアミン）、ポリ（アリルアミン）、ポリ（エチレンイミン）、ポリ（アミノプロパノールビニルエーテル）、ポリ（アクリルアミドプロピルトリメチル塩化アンモニウム）、ポリ（ジアリルジメチル塩化アンモニウム）の塩または部分塩を含むが、これらに限定されるものではない。ポリ（ビニルアミン）は、ニュージャージー州、マウントオリーブのBASF Corporation社から入手可能なＬＵＰＡＭＩＮ（登録商標）９０９５を含むが、これに限定されるものではない。天然ベースのカチオン性ポリマーの例は、部分的に脱アセチル化されたキチン、キトサン、およびキトサン塩を含むが、これらに限定されるものではない。ポリアスパラギン、ポリリシン、ポリグルタミン、およびポリアルギニンなどの合成ポリペプチドも好適なカチオン性ポリマーである。

発明に従う吸収性ポリマーは、ポリマーの表面上に、混合物の重量ベースで０から約５ｗｔ％の多価金属塩を備え含み得る。多価金属塩は好ましくは水溶性である。好ましい金属カチオンの例は、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｇ、およびＺｎのカチオンを含む。好ましくは、金属カチオンは少なくとも＋３の原子価を有し、Ａｌが最も好ましい。多価金属塩中の好ましいアニオンの例は、ハロゲン化物、クロロハイドレート、硫酸塩、硝酸塩、およびアセテートを含み、塩化物、硫酸塩、クロロハイドレート、およびアセテートが好ましく、クロロハイドレートおよび硫酸塩がより好ましく、硫酸塩が最も好ましい。硫酸アルミニウムが最も好ましい多価金属塩であり、容易に市場で入手可能である。硫酸アルミニウムの好ましい形態は水和された硫酸アルミニウムであり、好ましくは１２から１４個の水和水を有する硫酸アルミニウムである。多価金属塩の混合物を用いることができる。

ポリマーおよび多価金属塩は、好適には当業者には周知の手段を用いてドライブレンディングによってまたは好ましくは溶液中で混合される。水溶液が好ましい。ドライブレンディングの場合、塩と高吸収性ポリマーとの実質的に均一な混合物を確実に維持するのに十分な量のバインダを用いてもよい。バインダは、水、または沸点が少なくとも１５０℃である不揮発性有機化合物であり得る。バインダの例は、水、プロピレングリコール、グリセリン、およびポリ（エチレングリコール）などのポリオールを含む。

発明に従う高吸収性ポリマー組成物は、不水溶性無機金属化合物の乾燥高吸収性ポリマー組成物に基づく約０．０１から約２重量％または約０．０１から約１重量％を含み得る。不水溶性無機金属化合物は、アルミニウム、チタン、カルシウム、または鉄から選択されるカチオン、およびリン酸塩、ホウ酸塩、または硫酸塩から選択されるアニオンを含み得るが、これに限定されるものではない。不水溶性無機金属化合物の例はリン酸アルミニウムおよび不溶性金属ホウ酸塩を含む。無機金属化合物の質量中央粒径は約２μｍ未満であり得、約１μｍ未満であり得る。

無機金属化合物は、乾燥した物理的形態で高吸収性ポリマー粒子の表面に塗布することができる。このために、高吸収性ポリマー粒子を、微細に分けられた無機金属化合物に均質に混合することができる。微細に分けられた無機金属化合物は通常はほぼ室温で高吸収性ポリマー粒子に加えられ、等質の混合物が存在するようになるまで混ぜ込まれる。この目的のため、流体床ミキサ、パドルミキサ、回転ドラムミキサ、二軸ミキサなどの当該技術分野で公知の好適なミキサで混合が行なわれる。微細に分けられた不水溶性無機金属化合物とのＳＡＰ粒子の混合は、たとえば表面架橋剤の塗布の際など、任意の表面架橋の前または後に生じてもよい。

これに代えて、微細に分けられた不水溶性無機金属化合物の懸濁液を調製し、微粒子ＳＡＰに塗布することができる。懸濁液は、たとえば噴霧によって塗布される。懸濁液を調製するのに有用な分散媒質は、水、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール、たとえばアセトン、メチルエチルケトンなどのケトンなどの有機溶媒、上述の有機溶媒と水との混合物を含む。他の有用な分散媒質は、分散助剤、界面活性剤、保護コロイド、粘度調整剤、および懸濁液の調製を補助する他の補助剤を含む。懸濁液は、室温から分散媒質の沸点未満の範囲の温度で、好ましくはほぼ室温で、上述のように従来の反応ミキサまたは混合および乾燥システムにおいて塗布可能である。表面架橋剤の溶液中に微細に分けた不水溶性金属塩を分散させることによって懸濁液の塗布を表面架橋ステップと組合せることが適切である。これに代えて、懸濁液は、表面架橋ステップの前または後に塗布することもできる。スラリーの塗布の後に乾燥ステップを行なってもよい。

いくつかの局面では、発明に従う高吸収性ポリマー組成物は、シリカの乾燥高吸収性ポリマー組成物の０から約５重量％または約０．０１から約３重量％を含み得る。シリカの例は、ヒュームドシリカ、沈降シリカ、二酸化ケイ素、ケイ酸、およびケイ酸塩を含む。いくつかの特定的な局面では、微視的非晶質酸化ケイ素が望ましい。製品は、ニュージャージー州、パーシッパニーのEvonik Corporation社から入手可能なＳＩＰＥＲＮＡＴ（登録商標）２２ＳおよびＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）２００を含む。いくつかの局面では、無機粉末の粒径は、１００μｍ以下など、１，０００μｍ以下であり得る。

いくつかの局面では、高吸収性ポリマー組成物は、部分的にまたは完全に加水分解されたポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、デンプンもしくはデンプン誘導体、ポリグリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、またはポリアクリル酸の、乾燥高吸収性ポリマー組成物の重量ベースで約０．１から約５重量％の水溶性ポリマーなど、０から約３０重量％の乾燥高吸収性ポリマー組成物も含み得る。

いくつかの局面では、シクロデキストリン、沸石、無機もしくは有機塩、および同様の材料、固化防止添加剤、流れ調整剤、界面活性剤、粘度調整剤などの臭い結合物質などの付加的な表面添加剤をオプションで高吸収性ポリマー粒子とともに用いてもよい。さらに、表面修飾の際にいくつかの役割を果たす表面添加剤を用いてもよい。たとえば、単一の添加剤は界面活性剤、粘度調整剤であってもよく、架橋ポリマー鎖と反応してもよい。

いくつかの局面では、本発明の高吸収性ポリマー組成物は、高吸収性ポリマー組成物の水分含有量が高吸収性ポリマー組成物の約１０重量％までとなるように、熱処理ステップ後に水で処理されてもよい。この水を、高吸収性ポリマーに加えられる、以上のうち１つ以上の表面添加剤とともに加えてもよい。

発明に従う高吸収性ポリマー組成物は大規模な工業的態様で連続的にまたは不連続的に調製され得、発明に従う後架橋をこれに応じて行なう。アクリル酸などの部分的に中和されたモノマーは、架橋剤および任意のさらなる成分の存在下で水溶液中のフリーラジカル重合によりゲルに変換され、ゲルは粉砕され、乾燥され、磨砕され、所望の粒径にふるい分けされる。本発明の高吸収性ポリマー組成物粒子は一般的に、約１５０から約８５０ミクロンの範囲の粒径を含む。本発明は、米国規格３０メッシュスクリーンを通した選別によって測定されかつ米国規格５０メッシュスクリーン上に保持されるような、粒径が約３００μｍから約６００μｍの少なくとも４０ｗｔ％の粒子、または粒径が約３００μｍから約６００μｍの少なくとも約５０ｗｔ％の粒子、または粒径が約３００μｍから約６００μｍの少なくとも約６０ｗｔ％の粒子を含み得る。さらに、本発明のＳＡＰ粒子のサイズ分布は、たとえば、オハイオ州、メンターのW. S. Tyler, Inc.社から入手可能なＲＯ−ＴＡＰ（登録商標）Mechanical Sieve ShakerモデルＢを用いて測定されるような、約６００ミクロンよりも大きなサイズを有する約３０重量％未満のＳＡＰ粒子、および約３００ミクロン未満のサイズを有する約３０重量％未満のＳＡＰ粒子を含み得る。

ＳＡＰ粒子の粒径分布は正規分布またはベルカーブに似ていることが当業者には周知である。さまざまな理由により、粒径分布の正規分布がいずれかの方向に曲がり得ることも知られている。

本明細書中で用いられるようなＳＡＰ半製品は、材料を乾燥させるステップ、および粉砕機で高吸収性ポリマーを粗粉砕するステップ、および約８５０ミクロンよりも大きいまた約１５０ミクロンよりも小さい高吸収性ポリマー粒子を除去するまでの、またこれらを含む、ＳＡＰ粒子を作るためのステップのすべてを繰返すことによって生産される。約３００μｍ、または約２００μｍ、または約１５０μｍよりも小さい粒子は苛性溶液で処理され、重合化プロセスでリサイクルされる。苛性処理の目的は、微粉を部分的に加水分解することである。処理された微粉は、スラリー、ペースト、凝集体、または微粒子形態であり得る。

特に、苛性物で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップは、ａ）微粉水溶液の重量ベースで約０．１から約１２ｗｔ％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップを含み得る。これは、苛性溶液を高吸収性ポリマー微粉に混合することによって行なうことができる。この目的のため、流体床ミキサ、パドルミキサ、回転ドラムミキサ、または二軸ミキサなどの当該技術分野で公知の好適なミキサで混合が行なわれる。苛性溶液は、たとえば噴霧または滴下により、高吸収性ポリマー微粉の上に均等に分布される。

ステップａ）で得られた、処理された高吸収性ポリマー微粉は、架橋剤とモノマーの合計量に対する高吸収性ポリマー微粉の含有量が０．１から３０ｗｔ％である中和されたモノマーとを含有する重合溶液と混合され、この混合物を重合化して高吸収性ポリマーゲルを生産する。このプロセスは、当該重合化ステップからの水性流体吸収性ポリマーゲルを粉砕するステップ、通信されたポリマーゲルを乾燥させるステップ、乾燥された高吸収性ポリマー粒子組成物を約１５０μｍから約８５０μｍの所望の粒径を有する部分に分離するステップをさらに含み得る。さらに、ステップは、粒径が約１５０μｍ未満の高吸収性ポリマー微粉を分離するステップと、当該高吸収性ポリマー粒子組成物を形成するための重合化ステップに当該高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするステップと、苛性溶液でＳＡＰ微粉を処理するステップと、処理されたＳＡＰ微粉をモノマーまたはゲル中でリサイクルするステップを含み得る。

本発明の別の実施形態では、処理された高吸収性ポリマー微粉は、炭酸塩または重炭酸塩含有溶液を用いて微粉を処理する際に高吸収性ポリマー製品の吸収率を増大させるのに用いることができ、微粉は、炭酸塩または重炭酸塩剤の制御可能遅延放出を与える。炭酸塩または重炭酸塩化学物質は高吸収性ポリマーの発泡剤として働き、膨張性微孔ヒドロゲルを作製することができ、これによりより高い吸収率を与えることが当該技術分野では周知である。そのような発泡剤で高吸収性ポリマー微粉を処理することにより、本発明に従って加熱されるまたは重合化されるモノマー溶液中に分散されると、二酸化炭素などの気体の制御可能遅延放出が与えられる。モノマー溶液中の発泡剤の制御放出により、ヒドロゲルの微孔性構造の制御およびその改良が可能になる。

本明細書中で用いられるような表面架橋されたＳＡＰ製品は、材料を表面架橋剤および表面添加剤でコーティングするステップと、当該コーティングされたポリマーを加熱するステップと、約８５０ミクロンよりも大きいまた約１５０ミクロンよりも小さい高吸収性ポリマー粒子を除去するステップまでの、またこれらを含む、ＳＡＰ粒子を作るためのステップのすべてを繰返すことによって生産される。約３００μｍ、または約２００μｍ、または約１５０μｍよりも小さな粒子は苛性溶液で処理され、重合化プロセスでリサイクルされる。

本発明の高吸収性ポリマー組成物は、自由膨潤ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）、遠心分離保持容量（ＣＲＣ）、約０．９ｐｓｉの荷重下吸収性（ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ））、および渦時間によって測定されるような、ある特性または性質を呈する。自由膨潤ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）テストは、一般的に「自由膨潤」条件と称されるものの後の封圧下での（たとえば吸収性構造とは別の）高吸収性材料の膨潤したベッドのダーシーでの透過率測定値である。この文脈で、「自由膨潤」という用語は、高吸収性材料が、記載されるようなテスト溶液を吸収すると膨潤制限荷重なしに膨潤するのを許されることを意味する。遠心分離保持容量（ＣＲＣ）テストは、飽和し、制御された条件下で遠心分離された後に高吸収性ポリマー組成物がその中に液体を保持する能力を測定する。結果として得られる保持容量は、サンプルのグラム重量あたり保持される液体のグラム（ｇ／ｇ）として述べられる。

荷重下吸収性（ＡＵＬ）テストは、材料が０．９ｐｓｉの荷重下にある際に高吸収性ポリマー組成物粒子が室温の蒸留水中０．９重量パーセントの塩化ナトリウム溶液（テスト溶液）を吸収する能力を測定する。渦試験は、２グラムの高吸収性材料が磁気攪拌板上で毎分回転数６００で５０ミリリットルの食塩水を攪拌することによって発生する渦を閉じるのに要する時間量を秒で測定する。渦が閉じるのにかかる時間が高吸収性材料の自由膨潤吸収率を示す。

本発明のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー微粒子組成物は、約５ｇ／ｇから約５０ｇ／ｇまたは約１０から約４５ｇ／ｇの遠心分離保持容量と、約１０ｇ／ｇから約２６ｇ／ｇまたは約１３から約２５ｇ／ｇの０．９ｐｓｉでの荷重下吸収性と、約１から７０ダーシーの自由膨潤ゲルベッド透過率とを有し得る。

本発明に従う高吸収性ポリマー組成物は、生理用ナプキン、おむつ、または傷の被覆を含む多数の製品で用いることができ、それらは、大量の経血、尿、または他の体液を迅速に吸収するという性質を有する。発明に従う剤は圧力下ですら吸収された液体を保持し、また膨潤した状態の組織の中にさらなる液体を分布することもできるので、それらは従来の現行の高吸収性組成物と比較して、綿毛などの親水性繊維材料に対してより高い濃度でより望ましく用いられる。それらはおむつの組織内に綿毛を含有しない均質な高吸収性層としての使用にも好適であり、その結果、特に薄い用品が可能になる。ポリマーは大人用生理用品（失禁用製品）での使用にさらに好適である。

発明に従う高吸収性ポリマー組成物を、更なる用途に好適な吸収性用品でも用いてもよい。特に、この発明の高吸収性ポリマー組成物は、望ましくは体液の吸収のための組織において、発泡および非発泡シート状構造において、パッケージ材料において、植物の成長のための組織において、土壌改良剤として、または活性化合物担体として、水または水性液体の吸収剤用の吸収性組成物に用いることができる。このために、それらは、紙もしくは綿毛もしくは合成繊維との混合によって、または紙、綿毛もしくは不織布の基材同士の間に高吸収性ポリマー組成物粒子を分布させることによって、または担体材料中に加工することによって、織物の中に加工される。それらは、創傷包帯、パッケージング、農業用吸収剤、食品用皿およびパッドなどの吸収性組成物で用いるのにさらに適している。

以下の実施例を参照すると本発明がより十分に理解されるであろう。
テスト手順
遠心分離保持容量テスト
遠心分離保持容量（ＣＲＣ）テストは、飽和し、制御された条件下で遠心分離された後、高吸収性ポリマーがその中に液体を保持する能力を測定する。結果的に得られる保持容量は、サンプルのグラム重量あたり保持される液体のグラム（ｇ／ｇ）として述べられる。テスト対象のサンプルは、米国規格３０メッシュスクリーンを通して予め選別されかつ米国規格５０メッシュスクリーン上に保持される粒子から調製される。その結果、高吸収性ポリマーサンプルは、約３００から約６００ミクロンの範囲でサイズ決めされる粒子を備える。粒子は手でまたは自動的に予め選別可能である。

保持容量は、サンプルがテスト溶液（蒸留水中０．９重量パーセントの塩化ナトリウム）を自由に吸収するのを許すようにサンプルを内包する、水を透過可能な袋の中に予め選別された約０．２グラムの高吸収性ポリマーサンプルを入れることによって測定される。モデル名１２３４Ｔ熱融着可能濾紙として、（アメリカ合衆国、コネチカット州、ウインザーロックに事業所を有する）Dexter Corporation社から入手可能なものなどの熱融着可能ティーバッグ材料が大部分の適用例についてうまく働く。袋は、袋材料の５インチ×３インチのサンプルを半分に折り、開いている端縁のうち２つを熱融着して２．５インチ×３インチの矩形の小袋を形成することによって形成される。熱融着は、材料の端縁の約０．２５インチ内側である。サンプルを小袋の中に入れた後、小袋の残余の開いている端縁も熱融着される。対照となるように空の袋も作られる。テスト対象の各々の高吸収性ポリマー組成物毎に３つのサンプルを調製する。

封止された袋は、袋が完全に濡れるまで押し下げられていることを確かめながら、約２３℃のテスト溶液を含有する皿の中に沈められる。濡らされた後、サンプルは溶液中に約３０分間留まり、その時間に溶液から取出され、非吸収性の平らな表面の上に一時的に置かれる。

次に濡れた袋をかごの中に入れる。濡れた袋は互いから離されて、かごの外周端縁に置かれる。かごは、サンプルを約３５０のｇ力に晒すことができる好適な遠心機である。１つの好適な遠心分離機は、水回収かごと、デジタルｒｐｍゲージと、平らな袋サンプルを保持し排水するように適合された機械化排水かごとを有するCLAY ADAMS DYNAC IIモデル♯０１０３である。複数のサンプルを遠心分離する場合、サンプルは、スピンした際にかごのバランスを取るように、遠心分離機内で対向する位置に置かれる。（濡れた空の袋を含む）袋は、（たとえば約２８０から約３００ｇの力の変動幅で約２９０ｇの力の目標ｇ力を達成するように）約１，６００ｒｐｍで３分間遠心分離される。ｇ力は、海抜で３２ｆｔ／秒²に等しい急加速または重力を受ける体に対する慣性力の単位として定義される。袋を外して計量し、空の袋（対照）をまず計量し、その後高吸収性ポリマー組成物サンプルを内包する袋を計量する。袋自体が保持する溶液を考慮すると、高吸収性ポリマーサンプルが保持する溶液の量が高吸収性ポリマーのグラムあたりの流体のグラムとして表わされる高吸収性ポリマーの遠心分離保持容量（ＣＲＣ）である。より特定的には、保持容量は以下の式によって定められる。

３つのサンプルをテストし、結果を平均して高吸収性ポリマー組成物の遠心分離保持容量（ＣＲＣ）を定める。

自由膨潤ゲルベッド透過率テスト（ＦＳＧＢＰ）
本明細書中で用いられるように、０ｐｓｉ膨潤圧力下ゲルベッド透過率（ＧＢＰ）テストとも称される自由膨潤ゲルベッド透過率テストは、一般的に「自由膨潤」条件と称されるものの下での（たとえば表面処理される前の高吸収性材料または表面処理された吸収性材料などの）ゲル粒子の膨潤したベッドの透過率を定める。「自由膨潤」という用語は、記載されるようにテスト溶液を吸収するとゲル粒子が制限荷重なしに膨潤するのを許されることを意味する。ゲルベッド透過率テストを実施するための好適な装置を図１、図２および図３に示し、全般的に５００で示す。テスト装置アセンブリ５２８は全般的に５３０で示されるサンプル容器および全般的に５３６で示されるプランジャを備える。プランジャは、円筒形の穴が長手方向軸の下方向に中ぐりされたシャフト５３８と、シャフトの底部に位置決めされた頭部５５０とを備える。シャフト穴５６２の直径は約１６ｍｍである。プランジャ頭部は接着などによりシャフトに装着される。１２個の穴５４４がシャフトの径方向軸に中ぐりされ、直径約６．４ｍｍで９０°毎に３個が位置決めされる。シャフト５３８はレキサンロッドまたは同等の材料から機械加工され、外径が約２．２ｃｍで内径が約１６ｍｍである。

プランジャ頭部５５０は、７個の穴５６０の同心内側リングおよび１４個の穴５５４の外側リングを有し、すべての穴の直径は約８．８ミリメートルであり、またシャフトと整列する約１６ｍｍの穴を有する。プランジャ頭部５５０はレキサンロッドまたは同等の材料から機械加工され、約１６ｍｍの高さと、最小限の壁との隙間を有してシリンダ５３４内に嵌合するが依然として自由に摺動するようにサイズ決めされた直径とを有する。プランジャ頭部５５０およびシャフト５３８の全長は約８．２５ｃｍであるが、プランジャ５３６の所望の質量を得るようにシャフトの頂部を機械加工可能である。プランジャ５３６は、ピンと張るように二軸に伸ばされ、プランジャ５３６の下方端に装着される１００メッシュステンレス鋼クロススクリーン５６４を備える。スクリーンは、スクリーンがプランジャ頭部５５０に固着されるようにする適切な溶媒を用いてプランジャ頭部５５０に装着される。過剰な溶媒がスクリーンの開口部分に移動して液体の流れ用の開放区域を減らすことがないように留意しなければならない。（アメリカ合衆国、カリフォルニア州、ガーデナに事業所を有する）IPS Corporation社からのアクリル溶媒Weld-on４が好適な溶媒である。

サンプル容器５３０は、シリンダ５３４と、ピンと張るように二軸に伸ばされ、シリンダ５３４の下方端に装着される４００メッシュステンレス鋼クロススクリーン５６６とを備える。スクリーンは、スクリーンがシリンダに固着するようにする適切な溶媒を用いてシリンダに装着される。過剰な溶媒がスクリーンの開口部に移動して液体の流れ用の開放区域を減らすことがないように留意しなければならない。（アメリカ合衆国、カリフォルニア州、ガーデナに事業所を有する）IPS Corporation社からのアクリル溶媒Weld-on４が好適な溶媒である。図２に５６８で示されるゲル粒子サンプルは、テストの間、シリンダ５３４内でスクリーン５６６上に支持される。

シリンダ５３４は透明なレキサンロッドまたは同等の材料から中ぐりされ得、またはこれはレキサン管材料もしくは同等の材料から切られ得、約６ｃｍの内径（たとえば約２８．２７ｃｍ²の断面積）、約０．５ｃｍの壁厚み、および約７．９５ｃｍの高さを有する。外径が６６ｍｍの領域５３４ａがシリンダ５３４の底から３１ｍｍ存在するようにシリンダ５３４の外径に段差が機械加工される。領域５３４ａの直径に合うｏリング５４０が段差の頂部に置かれ得る。

環状の錘５４８は直径が約２．２ｃｍで深さが１．３ｃｍの端ぐり穴を有し、これにより錘がシャフト５３８上を自由にすべる。環状の錘は約１６ｍｍの貫通ボア５４８ａも有する。環状の錘５４８は、ステンレス鋼から、または蒸留水中０．９重量パーセントの塩化ナトリウム溶液であるテスト溶液の存在下で耐腐食性の他の好適な材料から作られ得る。プランジャ５３６および環状の錘５４８の重さを合せると約５９６グラム（ｇ）に等しく、これは平方インチ当たり約０．３ポンド（ｐｓｉ）または約２０．７ダイン／ｃｍ²（２．０７ｋＰａ）の、約２８．２７ｃｍ²のサンプル面積にわたってサンプル５６８に加えられる圧力に対応する。

以下に記載されるテストの際にテスト溶液がテスト装置を通って流れると、サンプル容器５３０は一般的に堰６００の上に安置される。堰の目的は液体の向きを変えることであり、液体はサンプル容器５３０の頂部から溢れ、別個の収集器具６０１へと溢れた液体の向きを変える。重量計６０２の上に堰を位置決めすることができ、重量計６０２の上にビーカー６０３が安置されて、膨潤したサンプル５６８を通過する食塩水を集める。

「自由膨潤」条件下でゲルベッド透過率テストを実施するため、錘５４８がその上に着座したプランジャ５３６が空のサンプル容器５３０の中に置かれ、０．０１ｍｍの精度の好適なゲージを用いて錘５４８の頂部からサンプル容器５３０の底部までの高さが測定される。測定の間に隙間ゲージが加える力は、好ましくは約０．７４ニュートン未満など、できるだけ低くあるべきである。複数テスト装置を用いる際は、各々の空のサンプル容器５３０と、プランジャ５３６と、錘５４８との組合せの高さを測定し、どのプランジャ５３６および錘５４８が用いられるかを記録することが重要である。飽和後にサンプル５６８が後で膨潤する場合、同じプランジャ５３６および錘５４８を測定に用いるべきである。サンプルカップ５３０が安置されている基台は水平であり、錘５４８の頂面がサンプルカップ５３０の底面に平行であることも望ましい。

テスト対象のサンプルは米国規格３０メッシュスクリーンを通って予め選別されかつ米国規格５０メッシュスクリーン上に保持される高吸収性ポリマー組成物粒子から調製される。その結果、テストサンプルは、約３００から約６００ミクロンの範囲でサイズ決めされる粒子を備える。高吸収性ポリマー粒子は、たとえば、オハイオ州、メンターのW. S. Tyler, Inc.社から入手可能なＲＯ−ＴＡＰ Mechanical Sieve Shaker モデルＢを用いて予め選別可能である。ふるい分けは１０分間行なわれる。約２．０グラムのサンプルがサンプル容器５３０の中に置かれ、サンプル容器の底に均等に広げられる。２．０グラムのサンプルをその中に入れた容器は、その中にプランジャ５３６および錘５４８を入れずに、次に約６０分間０．９％食塩水に沈められてサンプルを飽和させ、サンプルがいずれの制限荷重もなしに膨潤するのを許す。飽和の間、サンプルカップ５３０は、液体貯蔵部中に位置するメッシュの上にセットされるため、サンプルカップ５３０は液体貯蔵部の底部よりもわずかに上に持上げられる。メッシュはサンプルカップ５３０の中への食塩水の流れを阻害しない。好適なメッシュはアメリカ合衆国、ウィスコンシン州、アップルトンに事業所を有するEagle Supply and Plastic社からの部品番号５３０８として得ることができる。塩水は、テストセル中の完全に平らな塩水の表面によって証明されるであろうように、高吸収性ポリマー組成物粒子を完全に覆うわけではない。また、セル内の表面が塩水よりもむしろ膨潤した高吸収性物質のみによって規定されるほど塩水の深さが小さくなることは許されない。

この期間の終わりに、プランジャ５３６および錘５４８のアセンブリはサンプル容器５３０中で飽和したサンプル５６８上に置かれ、次にサンプル容器５３０、プランジャ５３６、錘５４８、およびサンプル５６８が溶液から取除かれる。取除かれた後および測定がなされる前に、サンプル容器５３０、プランジャ５３６、錘５４８、およびサンプル５６８は、均一な厚みの好適な平らで大きなグリッド状の変形しないプレート上に約３０秒間安置されたままにされる。飽和したサンプル５６８の厚みは、ゼロ点が初期の高さ測定から変わっていなければ、以前に用いたのと同じ隙間ゲージを用いて、錘５４８の頂部からサンプル容器５３０の底部までの高さを再び測定することによって定められる。サンプル容器５３０、プランジャ５３６、錘５４８、およびサンプル５６８は、サンプル容器中の液体が表面張力のために平らな表面上に放出されてしまわないようにする、均一な厚みの平らで大きなグリッド状の変形しないプレートの上に置かれ得る。プレートは７．６ｃｍ×７．６ｃｍの全体的な寸法を有し、各グリッドは長さ１．５９ｃｍ×幅１．５９ｃｍ×深さ１．１２ｃｍのセルサイズ寸法を有する。好適な平らで大きなグリッド状の変形しないプレート材料は、アメリカ合衆国、イリノイ州、シカゴに事業所を有するMcMaster Carr Supply Company社から入手可能なカタログ番号１６２４Ｋ２７の放物面拡散板であり、これは適当な寸法に切断可能である。この平らで大きなメッシュ状の変形しない板も初期の空のアセンブリの高さを測定する際に存在しなければならない。高さの測定は、隙間ゲージが関与した後できるだけ速やかに行なわれなければならない。空のサンプル容器５３０、プランジャ５３６、および錘５４８の測定から得られる高さ測定値がサンプル５６８の飽和後に得られた高さの測定値から減算される。結果的に得られた値が膨潤したサンプルの厚みまたは高さ「Ｈ」である。

透過率測定は、飽和したサンプル５６８、プランジャ５３６、および錘５４８を内部に有するサンプル容器５３０の中に０．９％の食塩水の流れを送込むことによって開始される。容器の中へのテスト溶液の流量は、食塩水がシリンダ５３４の頂部から溢れてこれによりサンプル容器５３０の高さに等しい一貫した上部圧力を生じるように調節される。テスト溶液は、定量ポンプ６０４を用いてなど、シリンダの頂部からの小さいが一貫した量の溢れを確実にするのに十分ないずれの好適な手段によって加えられてもよい。溢れた液体は別個の収集器具６０１の中へと向きを変えられる。時間に対するサンプル５６８を通過する溶液の量が重量計６０２およびビーカー６０３を用いて重量測定的に計測される。重量計６０２からのデータ点は、一旦溢れが始まると少なくとも６０秒間毎秒収集される。データ収集は手作業でまたはデータ収集ソフトウェアを用いて取得され得る。膨潤したサンプル５６８を通る流量Ｑは、時間（秒）に対するサンプル５６８を通過する流体（グラム）の線形最小二乗適合によってグラム／秒（ｇ／ｓ）の単位で定められる。

ｃｍ²での透過率は、以下の式によって得られる。すなわち、Ｋ＝［Ｑ＊Ｈ＊μ］／［Ａ＊ρ＊Ｐ］であり、式中、Ｋ＝透過率（ｃｍ²）、Ｑ＝流量（ｇ／秒）、Ｈ＝膨潤したサンプルの高さ（ｃｍ）、μ＝液体粘度（ポアズ）（このテストで用いられるテスト溶液については約１センチポアズ）、Ａ＝液体の流れの断面積（このテストで用いられるサンプル容器については２８．２７ｃｍ²）、ρ＝液体密度（ｇ／ｃｍ³）（このテストで用いられるテスト溶液については約１ｇ／ｃｍ³）、およびＰ＝静水圧（ダイン／ｃｍ²）（通常は約７，７９７ダイン／ｃｍ²）である。静水圧はＰ＝ρ＊ｇ＊Ｈから算出され、式中、ρ＝液体密度（ｇ／ｃｍ³）、ｇ＝公称９８１ｃｍ／秒²の重力加速度、およびｈ＝本明細書中に記載のゲルベッド透過率テストについてはたとえば７．９５ｃｍの流体高さである。

少なくとも２つのサンプルをテストし、結果を平均してサンプルのゲルベッド透過率を定める。

荷重下吸収性テスト（ＡＵＬ０．９ｐｓｉ）
荷重下吸収性（ＡＵＬ）テストは、高吸収性ポリマー組成物粒子が、材料が０．９ｐｓｉの荷重下にある間に室温の蒸留水中０．９重量パーセントの塩化ナトリウム溶液（テスト溶液）を吸収する能力を測定する。ＡＵＬをテストするための装置は、以下のものからなる。

・シリンダ、４．４ｇのピストン、および標準的な３１７ｇｍの錘を含むＡＵＬアセンブリ。このアセンブリの構成要素は以下により詳細に記載される。

・ガラスフリットがトレイの壁と接触せずに底部に位置するのを可能にするほど十分に広い底が平らな方形のプラスチックトレイ。深さが０．５から１”（１．３ｃｍから２．５ｃｍ）の９”×９”（２２．９ｃｍ×２２．９ｃｍ）のプラスチックトレイをこのテスト方法に一般的に用いる。

・空隙率が「Ｃ」（２５−５０ミクロン）で直径が１２．５ｃｍの焼結ガラスフリット。このフリットは、塩水（蒸留水中０．９重量％の塩化ナトリウム）中の平衡を通して予め準備される。新しい塩水の少なくとも２つの部分で洗浄されることに加え、ＡＵＬ測定前に少なくとも１２時間フリットを塩水中に浸漬しなければならない。

・Whatman社の、グレード１、直径１２．５ｃｍの円形の濾紙。
・塩水の供給（蒸留水中０．９重量％の塩化ナトリウム）。

図４を参照して、高吸収性ポリマー組成物粒子４１０を入れるのに用いられるＡＵＬアセンブリ４００のシリンダ４１２は、同心性を確実にするようにわずかに機械加工される、内径が１インチ（２．５４ｃｍ）の熱可塑性管材料から作られる。機械加工の後、赤熱するまで炎の中でスチールワイヤクロス４１４を加熱することによって、４００メッシュステンレス鋼ワイヤクロス４１４をシリンダ４１２の底部に装着し、その後冷却するまでシリンダ４１２をスチールワイヤクロスの上に保持する。うまくいかない場合または破損した場合は、はんだごてを利用して封止を修正することができる。平らで平滑な底部を維持しかつシリンダ４１２の内部を歪ませないように留意しなければならない。

４．４ｇのピストン（４１６）は、直径が１インチの固体材料（たとえばＰＬＥＸＩＧＬＡＳ（登録商標））から作られ、シリンダ４１２中で結合しないようにぴったりとフィットするように機械加工される。

標準的な３１７ｇｍの錘４１８は、６２，０５３ダイン／ｃｍ²（約０．９ｐｓｉ）の制限荷重を与えるように用いられる。錘は、シリンダ中で動かなくならないように、ぴったりフィットするように機械加工される、円筒形の直径１インチ（２．５ｃｍ）のステンレス鋼の錘である。

特に明記されなければ、少なくとも約３００ｇｓｍ（０．１６ｇ）の高吸収性ポリマー組成物粒子の層に対応するサンプル４１０をＡＵＬのテストに利用する。サンプル４１０は、米国規格♯３０メッシュを通して予め選別されかつ米国規格♯５０メッシュ上に保持される高吸収性ポリマー組成物粒子から取得される。高吸収性ポリマー組成物粒子は、たとえば、オハイオ州、メンターのW. S. Tyler, Inc.社から入手可能なＲＯ−ＴＡＰ（登録商標）Mechanical Sieve Shaker モデルＢを用いて予め選別可能である。ふるい分けは約１０分間行なわれる。

高吸収性ポリマー組成物粒子４１０をシリンダ４１２の中に置く前にシリンダ４１２の内側を帯電防止クロスで拭く。

ふるいにかけられた高吸収性ポリマー組成物粒子４１０（約０．１６ｇ）の所望の量のサンプルを秤量紙上で計量し、シリンダ４１２の底部でワイヤクロス４１４上に均等に分布させる。以下に記載するＡＵＬ算出で用いるため、シリンダの底部の高吸収性ポリマー組成物粒子の重量を「ＳＡ」として記録する。高吸収性ポリマー粒子がシリンダの壁にくっつかないのを確実にするように留意する。シリンダ４１２中の高吸収性ポリマー組成物粒子４１０上に４．４ｇのピストン４１２および３１７ｇの錘４１８を注意深く置いた後、シリンダ、ピストン、錘、および高吸収性ポリマー組成物粒子を含むＡＵＬアセンブリ４００を計量し、重量を重量「Ａ」として記録する。

（上述の）焼結ガラスフリット４２４がプラスチックトレイ４２０の中に置かれ、塩水４２２がガラスフリット４２４の上面と等レベルまで加えられる。１枚の円形の濾紙４２６をガラスフリット４２４の上にそっと置き、高吸収性ポリマー組成物粒子４１０を入れたＡＵＬアセンブリ４００を次に濾紙４２６の上に置く。次にＡＵＬアセンブリ４００は１時間のテスト期間の間濾紙４２６の上に留まるようにされ、トレイ中の塩水の液面を一定に保つように注意が払われる。１時間のテスト期間の終わりにＡＵＬ装置を計量し、この値を重量「Ｂ」として記録する。

ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ）は以下のように算出される。
ＡＵＬ（０．９ｐｓｉ）＝（Ｂ−Ａ）／ＳＡ
式中、
Ａ＝乾燥したＳＡＰを入れたＡＵＬユニットの重量
Ｂ＝６０分間の吸収後のＳＡＰを入れたＡＵＬユニットの重量
ＳＡ＝実際のＳＡＰの重量
少なくとも２回のテストを行ない、結果を平均して０．９ｐｓｉの荷重下でのＡＵＬ値を定める。約２３℃および約５０％の相対湿度でサンプルをテストする。

渦時間テスト
渦時間テストは、磁気攪拌板上で毎分回転数６００で５０ミリリットルの食塩水を攪拌することによって発生する渦を２グラムの高吸収性材料が閉じるのに要する秒での時間量を測定する。渦が閉じるのにかかる時間が高吸収性材料の自由膨潤吸収率を示す。

機器および材料
１．Schott社のデュラン管１００ｍｌビーカーおよび５０ｍｌメスシリンダ。

２．（商品名Dataplate（登録商標）モデル♯７２１である、PMC Industriesから市販されているものなどの）毎分回転数６００を与えることができるプログラム可能磁気攪拌板。

３．（商品名Ｓ／ＰＲＩＭ．ブランドの取外し可能ピボットリングを有する個別包装丸攪拌棒である、Baxter Diagnostics社から市販されているものなどの）、テフロン（登録商標）で被覆され、リングを有しない、７．９ミリメートル×３２ミリメートルの磁気攪拌棒。

４．ストップウォッチ
５．＋／−０．０１ｇの精度の天秤
６．（この出願の目的のためには０．９ｗｔ％塩水と同等と考えられるBaxter Diagnostics社から入手可能な食塩水０．８７ｗ／ｗ％ Blood Bank Saline
７．秤量紙
８．標準的な条件の大気の室内：温度＝２３℃＋／−１℃および相対湿度＝５０％＋／−２％。

テスト手順
１．１００ｍｌのビーカーに５０ｍｌ＋／−０．０１ｍｌの食塩水を測る。

２．磁気攪拌棒をビーカーの中に入れる。
３．磁気攪拌板を毎分回転数６００にプログラムする。

４．磁気攪拌棒が活性化するようにビーカーを磁気攪拌板の中央に置く。渦の底部は攪拌棒の頂部の近くになければならない。

５．２ｇ＋／−０．０１ｇのテスト対象の高吸収性材料を秤量紙の上に計量する。
注：高吸収性材料は受けた状態で（すなわち、本明細書中で記載のものなどの吸収性複合物の中に入り込む状態で）テストされる。具体的な粒径への選別は行なわない。もっとも粒径がこのテストに影響を及ぼすことは知られている。

６．食塩水を攪拌しながらテスト対象の高吸収性材料を食塩水の中に素早く注ぎ入れてストップウォッチをスタートさせる。渦の中心とビーカーの側面との間の食塩水にテスト対象の高吸収性材料を加える必要がある。

７．食塩水の表面が平らになったらストップウォッチを止め、その時間を記録する。
８．秒で記録した時間を渦時間として報告する。

実施例
発明を図示するため、実施例のための以下の例を提供するが、これらは請求項の範囲を限定するものではない。特に記載されなければ、すべての部および百分率は重量によるものである。

高吸収性ポリマー材料および微粉を調製するための一般的手順
高吸収性ポリマー微粉は、ＳＡＰ粒子を作る際の磨砕プロセスから回収され得る、約１５０μｍ以下の粒径の粒子を含み得ることが一般的に理解される。以下の実施例はＳＡＰおよび微粉を作ることについての情報を提供する。

掻き混ぜ器および冷却コイルを装備したポリエチレンの器の中で、２．０ｋｇの５０％ＮａＯＨを３．３２ｋｇの蒸留水に加え、２０℃に冷却した。次に０．８ｋｇの氷アクリル酸を苛性溶液に加え、この溶液を再び２０℃に冷却した。４．３２ｇのポリエチレングリコールモノアリルエーテルアクリレート、４．３２ｇのエトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレートＳＡＲＴＯＭＥＲ（登録商標）４５４製品、および１．６ｋｇの氷アクリル酸を第１の溶液に加え、その後４から６℃に冷却した。掻き混ぜにより微粉をモノマー溶液に加えた。モノマー溶液を通して約５分間、窒素を泡状に噴き出させた。次にモノマー溶液を矩形のトレイに放出した。８０ｇの１重量％のＨ₂Ｏ₂水溶液、１２０ｇの２ｗｔ％過硫酸ナトリウム水溶液、および７２ｇの０．５ｗｔ％エリソルビン酸ナトリウム水溶液をモノマー溶液に加え、重合反応を開始させた。掻き混ぜ器を停止し、開始されたモノマーが２０分間重合するようにされた。結果的に得られたヒドロゲルは切り刻まれかつHobart ４Ｍ６という市販の押出機で押出され、その後１７５℃でProcter & Schwartz社のモデル０６２強制空気オーブン中で上向きに流れる空気で１２分間および下向きに流れる空気で６分間、２０インチ×４０インチ穴開き金属トレイ上で乾燥されて、５ｗｔ％未満の最終製品水分レベルにした。乾燥された材料はProdeva社のモデル３１５−Ｓ粉砕機中で粗粉砕され、ＭＰＩ６６６−Ｆ三段ローラミルで粉末化され、Minox MTS 600DS3Vを用いてふるいにかけられて、８５０μｍよりも大きいまた１５０μｍよりも小さい粒子を除去した。１５０ミクロンよりも小さな粒子はＳＡＰ微粉である。

適用可能である場合は、１５０μｍから８５０μｍの間の粒子を、１ｗｔ％のエチレンカーボネート、２５ｗｔ％水溶液を用いた３ｗｔ％の水、および表面添加剤でコーティングした。次に、表面架橋のために、コーティングされたサンプルを１８５℃で対流オーブン中で加熱した。次に、表面架橋された微粒子材料を２０／１００メッシュ米国規格ふるいでふるいにかけて８５０μｍよりも大きいまた１５０μｍよりも小さい粒子を除去した。１５０ミクロンよりも小さな粒子は表面架橋された微粉である。

苛性溶液で微粉を処理するための一般的手順
Kitchin-Aid（登録商標）ミキサで４００ｇのＳＡＰ微粉を攪拌した。Paasche社のエアーブラシ噴霧器を用いて、液体が噴霧されている間に高速のミキサを用いて苛性溶液を塗布した。重合化バッチに再生する前に、処理された微粉を少なくとも５分間休ませた。

実施例１、２および比較例Ａ
表面架橋された微粉を、５０ｗｔ％水溶液を用いたＮａＯＨで処理した。処理された微粉を、モノマー溶液の合計量に対する高吸収性ポリマー微粉の含有量が１．９ｗｔ％である（微粉および半製品の乾燥重量ベースで５ｗｔ％微粉の追加）モノマー溶液中に加えた。比較例Ａでは、未処理の微粉をモノマー溶液に直接に加えた。結果を以下の表１に要約する。未処理の微粉で調製された半製品と比較すると、処理された微粉を用いた製品はより高いＣＲＣを実証した。

実施例３、４および比較例Ｂ
表１に列挙した半製品を１ｗｔ％のエチレンカーボネートおよび３ｗｔ％の水でそれぞれコーティングした。次に表面架橋のために、コーティングされたサンプルを１８５℃で対流オーブン中で加熱した。結果を以下の表２に要約する。未処理の微粉を用いて調製されたＳＸＬ製品と比較して、処理した微粉を用いた製品はより高い０．９ｐｓｉＡＵＬを実証した。

実施例５−８ならびに比較例ＣおよびＤ
表１に列挙した半製品を、０．５ｗｔ％のSipernat（登録商標）２２ｓ、１ｗｔ％のエチレンカーボネート、および３ｗｔ％の水でそれぞれコーティングした。次に表面架橋のために、コーティングされたサンプルを１８５℃で対流オーブン中で加熱した。結果を以下の表３に要約する。未処理の微粉を含有するＳＸＬ製品と比較すると、処理された微粉を用いた製品はより高い０．９ｐｓｉＡＵＬおよびより高いＧＢＰを実証した。

実施例９および１０
半製品微粉を、２５ｗｔ％水溶液を用いたＮａ₂ＣＯ₃で処理した。処理された微粉を、モノマー溶液の合計量に対する高吸収性ポリマー微粉の含有量が５．７である（微粉および半製品の乾燥重量ベースで１５ｗｔ％の微粉の追加）モノマー溶液中に加えた。結果を以下の表４に要約する。Ｎａ₂ＣＯ₃で処理された微粉を用いて調製された製品は速い吸収速度を与えた。未処理の微粉を用いて調製された製品は一般的に４０秒よりも長い渦時間を示す。

実施例において以外に、または他に示される場合は、明細書および請求項で用いられる成分材料、反応条件などの量を表わすすべての数は「約」という用語によってすべての事例において変更されると理解されるべきである。これに応じて、そうではないと示されなければ、以下の明細書および添付の請求項で述べられる数値パラメータは、本発明によって得ることが求められる所望の性質に依存して異なり得る近似である。少なくとも、請求項の範囲に対する均等論の適用を限定する試みとしてではなく、各々の数値パラメータは、有効数字の数および通常の丸め方策に照らして解釈されるべきである。

発明の広い範囲を述べる数値範囲およびパラメータは近似であるにも拘らず、具体的な実施例で述べた数値はできるだけ正確に報告されている。しかしながら、いずれの数値も内在的にそれらのそれぞれのテスト測定値で見出される標準偏差から必然的に生じるある誤差を含んでいる。

Claims (65)

1. リサイクルされた高吸収性ポリマー微粉を用いた高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセスであって、
   ａ） 高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、
   ｂ） ステップａ）で得られた、処理された高吸収性ポリマー微粉を、少なくとも１つの架橋剤と、モノマーの合計量に対する高吸収性ポリマー微粉の含有量が約０．１から約３０ｗｔ％である部分的に中和されたモノマーとを含有する重合化溶液に混合するステップと、
   ｃ） ステップｂ）で得られた混合物を重合化して高吸収性ポリマーゲルを生産するステップとを備える、高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
2. 高吸収性ポリマー微粉の平均粒径は約１５０μｍ未満である、請求項１に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
3. 高吸収性ポリマー微粒子を作るステップをさらに備え、ステップは、前記重合化ステップからの水性流体吸収性ポリマーを粉砕するステップと、粉砕された前記ポリマーを乾燥させるステップと、乾燥された前記高吸収性ポリマー微粒子を、米国規格２０メッシュスクリーンを通して選別することによって測定されかつ米国規格１００メッシュスクリーン上に保持されるような約１５０μｍから約８５０μｍの所望の粒径を有する部分に分離するステップとを備える、請求項２に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
4. 高吸収性ポリマー組成物を作るステップをさらに備え、ステップは、高吸収性ポリマー前記微粒子を表面架橋剤および表面添加剤でコーティングするステップと、コーティングされた前記ポリマーを加熱するステップと、前記乾燥された高吸収性ポリマー微粒子を、米国規格２０メッシュスクリーンを通して選別することによって測定されかつ米国規格１００メッシュスクリーン上に保持されるような約１５０μｍから約８５０μｍの所望の粒径を有する部分に分離するステップとを備える、請求項３に記載の高吸収性ポリマー微粒子の生産のためのプロセス。
5. 粒径が約１５０μｍ未満の高吸収性ポリマー微粉を分離するステップと、高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、前記高吸収性ポリマーゲルを形成するための重合化ステップに処理された前記高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするステップとをさらに備える、請求項３に記載の高吸収性ポリマー微粒子の生産のためのプロセス。
6. 粒径が約１５０μｍ未満の高吸収性ポリマー微粉を分離するステップと、高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物７を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、前記高吸収性ポリマーゲルを形成するための重合化ステップに前記高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするステップとをさらに備える、請求項４に記載の高吸収性ポリマー組成物の生産のためのプロセス。
7. 苛性物は水酸化ナトリウムである、請求項１に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
8. 苛性物は炭酸ナトリウムまたは重炭酸ナトリウムから選択される、請求項１に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
9. 苛性物は、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、または重炭酸ナトリウムから選択される、請求項３に記載の高吸収性ポリマー微粒子の生産のためのプロセス。
10. 前記モノマーは、アミド、カルボン酸もしくはそのエステル、ビニルアミンもしくはその塩、またはその混合物から選択されるエチレン性不飽和モノマーである、請求項３に記載の高吸収性ポリマー微粒子の生産のためのプロセス。
11. 前記ポリマーは、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、またはその共重合体の架橋されたポリマーである、請求項１に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
12. 前記モノマーの溶液は開始剤を含む、請求項１に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
13. 少なくとも約４０重量％の高吸収性ポリマー微粒子は、米国規格３０メッシュスクリーンを通して選別することによって測定されかつ米国規格５０メッシュスクリーン上に保持されるような約３００μｍから約６００μｍの粒径を有する、請求項４に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー微粒子組成物。
14. 約１０ｇ／ｇから約４５ｇ／ｇの遠心分離保持容量を有する、請求項１３に記載の高吸収性ポリマー微粒子組成物。
15. 約１３ｇ／ｇから約２６ｇ／ｇの０．９ｐｓｉでの荷重下吸収を有する、請求項１３に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー微粒子組成物。
16. 約１から約７０ダーシーの自由膨潤ゲルベッド透過率を有する、請求項１３に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー微粒子組成物。
17. 約４０秒以下の渦時間を有する、請求項３に記載の高吸収性ポリマー微粒子。
18. 請求項４に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー粒子組成物を備える吸収性組成物。
19. 請求項４に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー粒子組成物を備える衛生用品。
20. 請求項４に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー粒子組成物を備えるおむつ。
21. 高吸収性ポリマー微粉のリサイクルに基づく高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセスであって、
    ａ） 高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、
    ｂ） ステップａ）で得られた、処理された高吸収性ポリマー微粉を、少なくとも１つの架橋剤と、モノマーの合計量に対する高吸収性ポリマー微粉の含有量が約０．１から約３０ｗｔ％であるモノマーとを含有する重合化溶液に混合するステップと、
    ｃ） ステップｂ）で得られた混合物を重合化してポリマーゲルを生産するステップと、
    ｄ） ポリマーゲルを後中和して高吸収性ポリマーゲルを形成するステップとを備える、高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
22. 高吸収性ポリマー微粉の平均粒径は約１５０μｍ未満である、請求項２１に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
23. 高吸収性ポリマー微粒子を作るステップをさらに備え、ステップは、前記重合化ステップからの水性流体吸収性ポリマーを粉砕するステップと、粉砕された前記ポリマーを乾燥させるステップと、乾燥された前記高吸収性ポリマー微粒子を、米国規格２０メッシュスクリーンを通して選別することによって測定されかつ米国規格１００メッシュスクリーン上に保持されるような約１５０μｍから約８５０μｍの所望の粒径を有する部分に分離するステップとを備える、請求項２２に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
24. 粒径が約１５０μｍ未満の高吸収性ポリマー微粉を分離するステップと、前記高吸収性ポリマーゲルを形成するための重合化ステップに前記高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするステップとをさらに備える、請求項２３に記載の高吸収性ポリマー微粒子の生産のためのプロセス。
25. 高吸収性ポリマー組成物を作るステップをさらに備え、ステップは、高吸収性ポリマー前記微粒子を表面架橋剤および表面添加剤でコーティングするステップと、コーティングされた前記ポリマーを加熱するステップと、前記乾燥された高吸収性ポリマー微粒子を、米国規格２０メッシュスクリーンを通して選別することによって測定されかつ米国規格１００メッシュスクリーン上に保持されるような約１５０μｍから約８５０μｍの所望の粒径を有する部分に分離するステップとを備える、請求項２３に記載の高吸収性ポリマー微粒子の生産のためのプロセス。
26. 苛性物は水酸化ナトリウムである、請求項２１に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
27. 苛性物は炭酸ナトリウムまたは重炭酸ナトリウムから選択される、請求項２１に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
28. 前記ポリマーは、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、またはその共重合体の架橋されたポリマーである、請求項２５に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
29. 高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセスであって、
    ａ） 高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、
    ｂ） ステップａ）で得られた、処理された高吸収性ポリマー微粉を、少なくとも１つの架橋剤と、モノマーの合計量に対する高吸収性ポリマー微粉の含有量が約０．１から約３０ｗｔ％である部分的に中和されたモノマーとを含有する重合化溶液に混合するステップと、
    ｃ） ステップｂ）で得られた混合物を重合化して高吸収性ポリマーゲルを生産するステップとを含む、高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
30. 高吸収性ポリマー微粉の平均粒径は約１５０μｍ未満である、請求項２９に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
31. 高吸収性ポリマー微粒子を作るステップをさらに備え、ステップは、前記重合化ステップからの水性流体吸収性ポリマーを粉砕するステップと、粉砕された前記ポリマーを乾燥させるステップと、乾燥された前記高吸収性ポリマー微粒子を、米国規格２０メッシュスクリーンを通して選別することによって測定されかつ米国規格１００メッシュスクリーン上に保持されるような約１５０μｍから約８５０μｍの所望の粒径を有する部分に分離するステップとを備える、請求項３０に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
32. 高吸収性ポリマー組成物を作るステップをさらに備え、ステップは、高吸収性ポリマー微粒子を表面架橋剤および表面添加剤でコーティングするステップと、コーティングされた前記ポリマーを加熱するステップと、前記乾燥された高吸収性ポリマー微粒子を、米国規格２０メッシュスクリーンを通して選別することによって測定されかつ米国規格１００メッシュスクリーン上に保持されるような約１５０μｍから約８５０μｍの所望の粒径を有する部分に分離するステップとを備える、請求項３１に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
33. 粒径が約１５０μｍ未満の高吸収性ポリマー微粉を分離するステップと、前記高吸収性ポリマーゲルを形成するための重合化ステップに前記高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするステップとをさらに備える、請求項３１に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
34. 粒径が約１５０μｍ未満の高吸収性ポリマー微粉を分離するステップと、前記高吸収性ポリマーゲルを形成するための重合化ステップに前記高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするステップとをさらに備える、請求項３２に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
35. 苛性物は水酸化ナトリウムである、請求項２９に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
36. 苛性物は炭酸ナトリウムまたは重炭酸ナトリウムから選択される、請求項２９に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
37. 前記モノマーの溶液は、水溶性エチレン性不飽和モノマー混合物またはその塩を含む、請求項２９に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
38. 前記エチレン性不飽和モノマーは、アミド、カルボン酸もしくはそのエステル、ビニルアミンもしくはその塩、またはその混合物である、請求項３７に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
39. 前記ポリマーは、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、またはその共重合体の架橋されたポリマーである、請求項２９に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
40. 前記モノマーの溶液は開始剤を含む、請求項２９に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
41. 少なくとも約４０重量％の高吸収性ポリマー微粒子は、米国規格３０メッシュスクリーンを通して選別することによって測定されかつ米国規格５０メッシュスクリーン上に保持されるような約３００μｍから約６００μｍの粒径を有する、請求項３２に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー微粒子組成物。
42. 約１０ｇ／ｇから約４５ｇ／ｇの遠心分離保持容量を有する、請求項４１に記載の高吸収性ポリマー微粒子組成物。
43. 約１３ｇ／ｇから約２６ｇ／ｇの０．９ｐｓｉでの荷重下吸収を有する、請求項４１に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー微粒子組成物。
44. 約１から約７０ダーシーの自由膨潤ゲルベッド透過率を有する、請求項４１に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー微粒子組成物。
45. 約４０秒以下の渦時間を有する、請求項３２に記載の高吸収性ポリマー微粒子。
46. 高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセスであって、
    ａ） 水溶液中に少なくとも１つのアクリル酸モノマーおよび／またはそのナトリウム塩ならびに架橋剤を溶解してモノマー溶液を形成するステップと、
    ｂ） ステップａ）で得られた混合物を重合化して高吸収性ポリマーゲルを生産するステップと、
    ｃ） 高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、
    ｄ） ステップｃ）で得られた、処理された高吸収性ポリマー微粉を、高吸収性ポリマーゲルの合計量に対する高吸収性ポリマー微粉の含有量が約０．１から約３０ｗｔ％である、ステップｂ）で得られた高吸収性ポリマーゲルに混合するステップとを含む、高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
47. 高吸収性ポリマー微粉の平均粒径は約１５０μｍ未満である、請求項４６に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産において高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするためのプロセス。
48. 高吸収性ポリマー微粒子を作るステップをさらに備え、ステップは、前記重合化ステップおよび混合ステップからの水性流体吸収性ポリマーを粉砕するステップと、粉砕された前記ポリマーを乾燥させるステップと、乾燥された前記高吸収性ポリマー微粒子を、米国規格２０メッシュスクリーンを通して選別することによって測定されかつ米国規格１００メッシュスクリーン上に保持されるような約１５０μｍから約８５０μｍの所望の粒径を有する部分に分離するステップとを備える、請求項４７に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
49. 高吸収性ポリマー組成物を作るステップをさらに備え、ステップは、高吸収性ポリマー前記微粒子を表面架橋剤および表面添加剤でコーティングするステップと、前記コーティングされたポリマーを加熱するステップと、前記乾燥された高吸収性ポリマー微粒子を、米国規格２０メッシュスクリーンを通して選別することによって測定されかつ米国規格１００メッシュスクリーン上に保持されるような約１５０μｍから約８５０μｍの所望の粒径を有する部分に分離するステップとを備える、請求項４８に記載の高吸収性ポリマー微粒子の生産のためのプロセス。
50. 粒径が約１５０μｍ未満の高吸収性ポリマー微粉を分離するステップと、高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、前記高吸収性ポリマーゲルを形成するための重合化ステップに処理された前記高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするステップとをさらに備える、請求項４８に記載の高吸収性ポリマー微粒子の生産のためのプロセス。
51. 粒径が約１５０μｍ未満の高吸収性ポリマー微粉を分離するステップと、高吸収性ポリマー微粉の重量ベースで約０．１から約１２％の苛性物を含有する苛性溶液で高吸収性ポリマー微粉を処理するステップと、前記高吸収性ポリマーゲルを形成するための重合化ステップに前記高吸収性ポリマー微粉をリサイクルするステップとをさらに備える、請求項４９に記載の高吸収性ポリマー組成物の生産のためのプロセス。
52. 苛性物は水酸化ナトリウムである、請求項４６に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
53. 苛性物は炭酸ナトリウムまたは重炭酸ナトリウムから選択される、請求項４６に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
54. 苛性物は、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、または重炭酸ナトリウムから選択される、請求項４８に記載の高吸収性ポリマー微粒子の生産のためのプロセス。
55. 前記モノマーは、アミド、カルボン酸もしくはそのエステル、ビニルアミンもしくはその塩、またはその混合物から選択されるエチレン性不飽和モノマーである、請求項４８に記載の高吸収性ポリマー微粒子の生産のためのプロセス。
56. 前記ポリマーは、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、またはその共重合体の架橋されたポリマーである、請求項４６に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
57. 前記モノマー溶液は開始剤を含む、請求項４６に記載の高吸収性ポリマーゲルの生産のためのプロセス。
58. 少なくとも約４０重量％の高吸収性ポリマー微粒子は、米国規格３０メッシュスクリーンを通して選別することによって測定されかつ米国規格５０メッシュスクリーン上に保持されるような約３００μｍから約６００μｍの粒径を有する、請求項４９に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー微粒子組成物。
59. 約１０ｇ／ｇから約４５ｇ／ｇの遠心分離保持容量を有する、請求項５８に記載の高吸収性ポリマー微粒子組成物。
60. 約１３ｇ／ｇから約２６ｇ／ｇの０．９ｐｓｉでの荷重下吸収を有する、請求項５８に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー微粒子組成物。
61. 約１から約７０ダーシーの自由膨潤ゲルベッド透過率を有する、請求項５８に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー微粒子組成物。
62. 約４０秒以下の渦時間を有する、請求項４８に記載の高吸収性ポリマー微粒子。
63. 請求項４９に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー粒子組成物を備える吸収性組成物。
64. 請求項４９に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー粒子組成物を備える衛生用品。
65. 請求項４９に記載のプロセスによって作られる高吸収性ポリマー粒子組成物を備えるおむつ。

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